特許 7604489 工作機械、工作機械の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】工作機械、工作機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/404 20060101AFI20241216BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20241216BHJP

   B23B 19/02 20060101ALI20241216BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20241216BHJP

   B23K 20/12 20060101ALI20241216BHJP

【ＦＩ】

G05B19/404 H

G05B19/18 W

B23B19/02 C

B23Q17/22 A

B23K20/12 D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022533972

(86)(22)【出願日】2021-06-28

(86)【国際出願番号】 JP2021024277

(87)【国際公開番号】W WO2022004625

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2023-08-08

(31)【優先権主張番号】P 2020112424

(32)【優先日】2020-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002343

【氏名又は名称】弁理士法人 東和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北風 絢子

【審査官】臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－１７７３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４８－０２８２６５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１９／１０２８０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－２８５８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１１８７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０８４７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０００／０７３０１２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／１８－１９／４０４

Ｂ２３Ｂ １９／０２

Ｂ２３Ｑ １７／２２

Ｂ２３Ｋ ２０／００－２０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ワークを回転自在に保持する第１主軸と、前記第１主軸に対向配置して第２ワークを回転自在に保持する第２主軸と、前記第１主軸に保持された前記第１ワークまたは前記第２主軸に保持された前記第２ワークの少なくともいずれか一方を回転させながら、前記第１主軸と前記第２主軸とが互いに接近するように相対的に移動させて、前記第２ワークの後端部分を前記第１ワークの先端部分に押圧して摩擦接合させる制御部と、を備える工作機械であって、
前記制御部が、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量を、前記摩擦接合している間に検出する芯ずれ量検出手段を有し、
前記芯ずれ量検出手段が、前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に前記第２主軸を移動させるモータにかかる負荷に基づいて、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量を求める、工作機械。

【請求項2】

前記芯ずれ量検出手段で検出された前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量に基づいて、前記摩擦接合している間に、前記第２主軸を前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に移動させる第２主軸移動手段を有する、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記第２主軸を前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に移動するタイミングが、前記第１主軸が回転停止した直後、もしくは前記第１主軸が回転停止する直前、または前記第１主軸の回転速度が次第に減少している間である、請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記制御部が、前記芯ずれ量検出手段で検出した前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量と前記第１主軸の回転位相とを照らし合わせることにより、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向を、前記摩擦接合している間に検出する芯ずれ方向検出手段を有する、請求項２または請求項３に記載の工作機械。

【請求項5】

前記第２主軸移動手段が、前記芯ずれ量検出手段で検出された前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量と前記芯ずれ方向検出手段で検出された前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向とに基づいて、前記第２主軸を、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量が減少するように前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に移動させる、請求項４に記載の工作機械。

【請求項6】

前記制御部が、前記芯ずれ量検出手段で検出した前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量と前記第１主軸の回転位相とを照らし合わせることにより、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向を、前記摩擦接合している間に検出する芯ずれ方向検出手段を有する、請求項１に記載の工作機械。

【請求項7】

第１ワークを回転自在に保持する第１主軸と、前記第１主軸に対向配置して前記第１主軸から受け渡された第２ワークを回転自在に保持する第２主軸と、前記第１主軸、および前記第２主軸の動作を制御する制御部と、を備える工作機械の制御方法であって、
前記第１主軸に保持された前記第１ワークまたは前記第２主軸に保持された前記第２ワークの少なくともいずれか一方を回転させながら、前記第１主軸と前記第２主軸とが互いに接近するように相対的に移動させて、前記第２ワークの後端部分を新たに供給された第１ワークの先端部分に接触して摩擦させるステップと、
前記第２ワークの後端部分を前記第１ワークの先端部分に押圧して摩擦接合している間に、前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に前記第２主軸を移動させるモータにかかる負荷に基づいて、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量を検出するステップと、
前記摩擦接合している間に、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向を検出するステップと、
前記摩擦接合している間に、検出した前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量および検出した前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向に基づいて、前記第２主軸を、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量が減少するように前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に移動させるステップと、
を含む、工作機械の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２つのワークを接合して１つのワークにする工作機械、工作機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械では、加工されずに材料が余る場合がある。材料が余ると、材料コストの削減が難しくなり、また、環境保全に貢献し難くなる。そこで、所定のワークとワークの余ったワーク残材とを摩擦接合することにより、材料を最大限有効活用することが考えられる。
ワークとワーク残材とを摩擦接合した場合、ワークとワーク残材との芯ずれが生ずることがある。そのため、例えば、特許文献１，２には、摩擦接合中に芯ずれがあるか否かを検出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平５－２０８２８１号公報

【文献】特開平７－１９５１８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１，２に記載の技術では、摩擦接合中に芯ずれの有無を検知できるが、摩擦接合中にどの程度ずれているかを分かるものではない。

【0005】

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、摩擦接合中に芯ずれの程度が分かる工作機械、工作機械の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、第１に、第１ワークを回転自在に保持する第１主軸と、前記第１主軸に対向配置して第２ワークを回転自在に保持する第２主軸と、前記第１主軸に保持された前記第１ワークまたは前記第２主軸に保持された前記第２ワークの少なくともいずれか一方を回転させながら、前記第１主軸と前記第２主軸とが互いに接近するように相対的に移動させて、前記第２ワークの後端部分を前記第１ワークの先端部分に押圧して摩擦接合させる制御部と、を備える工作機械であって、前記制御部が、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量を、前記摩擦接合している間に検出する芯ずれ量検出手段を有し、前記芯ずれ量検出手段が、前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に前記第２主軸を移動させるモータにかかる負荷に基づいて、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量を求めることを特徴とする。

【0007】

第２に、前記芯ずれ量検出手段で検出された前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量に基づいて、前記摩擦接合している間に、前記第２主軸を前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に移動させる第２主軸移動手段を有することを特徴とする。

【0008】

第３に、前記第２主軸を前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に移動するタイミングが、前記第１主軸が回転停止した直後、もしくは前記第１主軸が回転停止する直前、または前記第１主軸の回転速度が次第に減少している間であることを特徴とする。

【0009】

第４に、前記制御部が、前記芯ずれ量検出手段で検出した前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量と前記第１主軸の回転位相とを照らし合わせることにより、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向を、前記摩擦接合している間に検出する芯ずれ方向検出手段を有することを特徴とする。

【0010】

第５に、前記第２主軸移動手段が、前記芯ずれ量検出手段で検出された前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量と前記芯ずれ方向検出手段で検出された前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向とに基づいて、前記第２主軸を、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量が減少するように前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に移動させることを特徴とする。

【0011】

第６に、前記制御部が、前記芯ずれ量検出手段で検出した前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量と前記第１主軸の回転位相とを照らし合わせることにより、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向を、前記摩擦接合している間に検出する芯ずれ方向検出手段を有することを特徴とする。

【0013】

第７に、第１ワークを回転自在に保持する第１主軸と、前記第１主軸に対向配置して前記第１主軸から受け渡された第２ワークを回転自在に保持する第２主軸と、前記第１主軸、および前記第２主軸の動作を制御する制御部と、を備える工作機械の制御方法であって、前記第１主軸に保持された前記第１ワークまたは前記第２主軸に保持された前記第２ワークの少なくともいずれか一方を回転させながら、前記第１主軸と前記第２主軸とが互いに接近するように相対的に移動させて、前記第２ワークの後端部分を新たに供給された第１ワークの先端部分に接触して摩擦させるステップと、前記第２ワークの後端部分を前記第１ワークの先端部分に押圧して摩擦接合している間に、前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に前記第２主軸を移動させるモータにかかる負荷に基づいて、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量を検出するステップと、前記摩擦接合している間に、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向を検出するステップと、前記摩擦接合している間に、検出した前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量および検出した前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ方向に基づいて、前記第２主軸を、前記第１ワークに対する前記第２ワークの芯ずれ量が減少するように前記第２主軸の回転軸線に交差する方向に移動させるステップと、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明は以下の効果を得ることができる。
芯ずれ量検出手段によって、第１ワークと第２ワークの摩擦接合中に、第１ワークと第２ワークとの芯ずれの程度が分かる。よって、この摩擦接合が終わるまでに所望の作業（例えば芯ずれの解消）を実施できるので、この摩擦接合を実施した後に接合ずれの確認や、ずれて接合されたワークの修正等を行う必要がなく、さらに、例えば接合部分のバリ取り作業などを速やかに開始できる。この結果、製品の製造コストの低減や品質安定化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る工作機械の第１実施例である自動旋盤の概略構成図である。

【図2】芯ずれ修正を含む動作フローチャートである。

【図3】摩擦接合における第１主軸の回転位相、Ｘ２軸モータに供給される電流値を説明する図である。

【図4】芯ずれによるワーク残材の振れを説明する図である。

【図5】アップセット工程における第１主軸の回転位相、Ｘ２軸モータに供給される電流値を説明する図である。

【図6A】接合したワークに対するワーク残材の芯ずれを説明する図である。

【図6B】芯ずれ方向をＸ２軸方向に合わせる動作を説明する図である。

【図6C】芯ずれを解消させる動作を説明する図である。

【図7】本発明に係る工作機械の第２実施例である自動旋盤の概略構成図である。

【図8】第２実施例における芯ずれによるワーク残材の振れを説明する図である。

【図9】第２実施例のアップセット工程における第１主軸の回転位相、レーザーセンサーとワーク残材の周側面との距離の変動を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0016】

以下、図面を参照しながら本発明の第１実施例の工作機械、工作機械の制御方法について説明する。
図１に示すように、自動旋盤（工作機械）１は第１主軸１０および工具台３１を備えている。第１主軸１０は、チャックを介してワークＷ１を把持（保持）することができる。このチャックは、第１主軸１０と同心に構成され、第１主軸１０とともに一体的に回転自在である。

【0017】

ワークＷ１は丸棒状の長尺の棒材であり、バーフィーダの押し矢を用いて第１主軸１０の後端から供給される。押し矢の先端には、フィンガーチャックが設けられており、フィンガーチャックがワークＷ１の後端を把持している。
第１主軸１０は、図１に示すＺ１軸方向を軸線として主軸台１２に回転自在に支持され、主軸台１２に設けられた主軸モータ１３の動力によって回転駆動される。主軸台１２は、Ｚ１軸方向送り機構１４に搭載されており、Ｚ１軸方向に移動自在である。

【0018】

Ｚ１軸方向送り機構１４は、ベッド１ａに固定されて、Ｚ１軸方向に延びたＺ１軸レール１４ａを有する。Ｚ１軸レール１４ａには、Ｚ１軸モータ１４ｃによってＺ１軸方向に沿ってスライドするＺ１軸スライダ１４ｂが装着されている。このＺ１軸スライダ１４ｂ上に主軸台１２が設置されている。

【0019】

主軸台１２の前方には、切削位置を保持するガイドブッシュ１８が設けられている。ガイドブッシュ１８は、支持台１７に支持されており、支持台１７はベッド１ａに固定されている。ワークＷ１は、ガイドブッシュ１８でＺ１軸回りに回転自在に支持されて、支持台１７の正面側に送られる。
このように、ガイドブッシュ１８を第１主軸１０の前方に設けると、第１主軸１０の先端付近からガイドブッシュ１８までの長さの材料分が、切削できないワーク残材Ｗ２となるが、このワーク残材Ｗ２と新たに供給されたワークＷ１とを接合すれば、材料を有効活用できるため、材料コストの削減を図ることができる。

【0020】

支持台１７の正面側には、移動台３２が設けられている。移動台３２は、工具台３１をＺ１軸方向に直交するＸ１軸方向や、Ｚ１軸方向およびＸ１軸方向に直交するＹ１軸方向に移動させる。
工具台３１には、先端をＸ１軸方向に向けた工具３０が装着されている。第１主軸１０をＺ１軸方向に移動させ、工具台３１をＸ１軸方向またはＹ１軸方向に移動させることによって、工具３０でワークＷ１を加工することができる。

【0021】

自動旋盤１は、第１主軸１０の対向位置に、第２主軸２０を備えている。第２主軸２０は、チャックを介してワーク残材Ｗ２を把持（保持）することができる。このチャックは、第２主軸２０と同心に構成され、第２主軸２０とともに一体的に回転自在である。
ワーク残材Ｗ２は、例えばワークＷ１と同径の丸棒であり、第１主軸１０で加工できずに余った材料である。ワーク残材Ｗ２は、例えば、第１主軸１０から第２主軸２０に受け渡されて第２主軸２０に保持される。

【0022】

第２主軸２０は、Ｚ１軸方向に平行なＺ２軸方向を軸線として主軸台２２に回転自在に支持され、主軸台２２に設けられた主軸モータ２３の動力によって回転駆動される。主軸台２２は、Ｚ２軸方向送り機構２４およびＸ２軸方向送り機構２５に搭載されており、Ｚ２軸方向およびＸ２軸方向に移動自在である。
Ｚ２軸方向送り機構２４は、例えば、Ｘ２軸方向送り機構２５上に配置されて、Ｚ２軸方向に延びたＺ２軸レール２４ａを有する。Ｚ２軸レール２４ａには、Ｚ２軸モータ２４ｃによってＺ２軸方向に沿ってスライドするＺ２軸スライダ２４ｂが装着されている。このＺ２軸スライダ２４ｂ上に主軸台２２が設置されている。

【0023】

Ｘ２軸方向送り機構２５は、例えば、ベッド１ａに固定されて、Ｘ１軸方向に平行なＸ２軸レール２５ａを有する。Ｘ２軸レール２５ａには、Ｘ２軸モータ２５ｃによってＸ２軸方向に沿ってスライドするＸ２軸スライダ２５ｂが装着されている。このＸ２軸スライダ２５ｂに、Ｚ２軸方向送り機構２４のＺ２軸レール２４ａが設けられている。なお、Ｘ２軸方向送り機構２５が本発明の第２主軸移動手段に相当し、Ｘ２軸モータ２５ｃが本発明のモータに相当する。

【0024】

第１主軸１０や第２主軸２０の回転、第１主軸１０、第２主軸２０や移動台３２の移動は、制御装置４０で制御される。制御装置４０は、制御部４０ａ、入力部４０ｂを有し、これらはバスを介して接続される。
制御部４０ａは、ＣＰＵやメモリ等からなり、例えばＲＯＭに格納されている各種のプログラムやデータをＲＡＭにロードし、このプログラムを実行する。これにより、プログラムに基づいて自動旋盤１の動作を制御できる。

【0025】

第１主軸１０や第２主軸２０の回転、第１主軸１０、第２主軸２０や移動台３２の移動等はプログラムで、あるいは入力部４０ｂへの入力によって設定可能である。
また、制御部４０ａは、芯ずれ量検出手段４０ｃ、電流値検出手段４０ｄ、芯ずれ方向検出手段４０ｅ、回転角度検出手段４０ｆとして機能している。
電流値検出手段４０ｄは、Ｘ２軸モータ２５ｃにかかる負荷を電流値として検出する。芯ずれ量検出手段４０ｃは、ワーク残材Ｗ２の後端部分をワークＷ１の先端部分に押圧して一体接合している間（図３のアップセット工程Ｕ）に、電流値検出手段４０ｄで検出した負荷に基づいて、一体接合したワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓを求めている。

【0026】

一方、回転角度検出手段４０ｆは、第１主軸１０の回転位相を検出する。芯ずれ方向検出手段４０ｅは、ワーク残材Ｗ２の後端部分をワークＷ１の先端部分に押圧して一体接合している間（図３のアップセット工程Ｕ）に、芯ずれ量検出手段４０ｃで求めた芯ずれ量ｓと回転角度検出手段４０ｆで検出した第１主軸１０の回転位相とを照らし合わせることにより、一体接合したワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向を求めている。

【0027】

図２は、芯ずれ修正を含む動作フローチャートであり、図３は、摩擦接合（摩擦工程Ｍ、アップセット工程Ｕを含む）における第１主軸１０の回転速度Ｓ１および回転位相Ｐ１、Ｘ２軸モータ２５ｃに供給される電流値Ｉ２を説明する図である。
図１のような自動旋盤１では、突っ切り加工の度にワークＷ１の長さが短くなる。ワークＷ１への加工が進み、第１主軸１０に保持されていたワークＷ１の全長が、第１主軸１０の先端付近からガイドブッシュ１８までくらいに短くなると、この短くなった部分が、切削できないワーク残材になる。このワーク残材を有効活用するために、自動旋盤１では、第１主軸１０に保持されていた長さの短いワークを第２主軸２０に渡す。

【0028】

詳しくは、まず、第１主軸１０の軸心と第２主軸２０の軸心を同心に配置し、例えば、第２主軸２０を第１主軸１０に近づける。次に、第１主軸１０のチャックを開き、新たなワークＷ１を第１主軸１０の後方から供給する。そして、この新たに供給されたワークＷ１を第１主軸１０で保持する。この新たなワークＷ１を第１主軸１０に供給すると、第１主軸１０に保持されていた長さの短いワーク（いずれワーク残材Ｗ２となる）がガイドブッシュ１８から、支持台１７の正面側に押し出される。そこで、ワーク残材Ｗ２を第２主軸２０で保持する。

【0029】

次いで、例えば、第１主軸１０は回転するが第２主軸２０は回転停止した状態で（図２のステップＳ１０）、例えば、第２主軸２０を第１主軸１０に近づけて、ワーク残材Ｗ２の後端部分を新たなワークＷ１の先端部分に所定の圧力がかかるよう押し当てる（ステップＳ１１：摩擦工程Ｍの開始）。これにより、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１との接触箇所が、第１主軸１０と第２主軸２０との回転速度差によって摩擦熱が生じて軟化する。

【0030】

なお、この例では、第１主軸１０のみを回転させたが、第１主軸１０と第２主軸２０が速度差を持って回転すればよいため、第２主軸２０も回転させてもよい。その場合、第１主軸１０を第２主軸２０の回転方向に対して同方向に回転または逆方向に回転させてもよい。あるいは、第２主軸２０のみを回転させてもよい。また、この例では、第２主軸２０のみをＺ２軸方向に移動させたが、第１主軸１０のみをＺ１軸方向に移動させる、あるいは、第１主軸１０および第２主軸２０の双方を移動させてワーク残材Ｗ２の後端部分をワークＷ１の先端部分に接触させることも可能である。

【0031】

続いて、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１との接触箇所が必要程度軟化したら、第２主軸２０を第１主軸１０にさらに近づくよう、より強い圧力をかけてワーク残材Ｗ２をワークＷ１に押し付ける（ステップＳ１２：摩擦工程Ｍの終了、アップセット工程Ｕの開始）。また同時に、制御部４０ａは、第１主軸１０に回転停止命令を出力する。これにより、図３に示すように、第１主軸１０の回転速度Ｓ１が次第に低下する。
なお、本実施形態においては、回転停止命令と、より強い圧力をかけてワーク残材Ｗ２をワークＷ１に押し付けるタイミングが同時である例を用いて説明したが、このタイミングは異なっていてもよい。
また、軟化の程度の確認方法として、例えば、Ｚ２軸モータ２４ｃの電流値（図３にＩ２’で示す）の減少を検知することによって、知ることが可能である。また、予備実験によって予め接触箇所が軟化するまでの条件を決定しておき、この条件に基づいてワーク残材Ｗ２とワークＷ１との接触箇所へ摩擦をかけてもよい。
そして、第２主軸２０を第１主軸１０に押し付けながら第１主軸１０の回転が停止すると、ワーク残材Ｗ２の後端部分がワークＷ１の先端部分を押圧して接合され、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１が一体化する。

【0032】

ここで、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１が芯ずれした状態で一体化する場合がある。しかしながら、ワークＷ１に対してワーク残材Ｗ２が芯ずれしていても、アップセット工程Ｕではワーク残材Ｗ２とワークＷ１との接触箇所の温度が高いため、ワーク残材Ｗ２を、このワーク残材Ｗ２の軸心に交差する方向に移動可能であることが分かった。そこで、以下のように、摩擦接合している最中（接合現象が完了するまでの間）に芯合わせしている。

【0033】

詳しくは、ワーク残材Ｗ２を回転するワークＷ１に押し当てた後（図２のステップＳ１１）、ワークＷ１を第１主軸１０に、ワーク残材Ｗ２を第２主軸２０にそれぞれ把持した状態で、第１主軸１０のみを回転駆動すると、第１主軸１０の回転は、ワークＷ１、ワーク残材Ｗ２を介して第２主軸２０に伝達されるので、第２主軸２０も連れ回りする。ワーク残材Ｗ２とワークＷ１の間に芯ずれが現れると、第２主軸２０は、図４に実線と２点鎖線でそれぞれ示すように、第１主軸１０の軸心Ｃ１に対して、芯ずれ量（ワークＷ１の軸心Ｃ１とワーク残材Ｗ２の軸心Ｃ２との距離）ｓの２倍の振幅でＸ２軸方向に振動する。

【0034】

一方、第２主軸２０のＸ２軸方向の位置は、Ｘ２軸モータ２５ｃによって保持されており、Ｘ２軸モータ２５ｃは、制御部４０ａによって第２主軸２０のＸ２軸方向の位置を保持するように制御されている（Ｘ２軸モータ２５ｃが回転駆動状態にある）。このため、芯ずれによる振動がＸ２軸モータ２５ｃに加わると、制御部４０ａからＸ２軸モータ２５ｃに供給される電流値Ｉ２は、第２主軸２０の回転位相に応じて増減する。

【0035】

具体的には、芯ずれ量ｓの２倍の振幅による振動がＸ２軸モータ２５ｃに加わった場合、Ｘ２軸モータ２５ｃに供給される電流値Ｉ２は、図５のＸ２軸位置（縦軸）と時間（横軸）のグラフに実線で示すように、アップセット工程Ｕ中に、芯ずれ量ｓの２倍の振幅に相当する振幅で変動する。
そこで、電流値検出手段４０ｄは、Ｘ２軸モータ２５ｃに供給される電流値Ｉ２の変動幅（最大値と最小値との差）を例えば所定期間に亘って検出する。そして、芯ずれ量検出手段４０ｃは、この電流値Ｉ２の変動幅の例えば平均値を求め、この平均値の半値が芯ずれ量ｓに相当すると擬制して、一体接合したワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓを検出している（図２のステップＳ１３）。

【0036】

このように、芯ずれ量検出手段４０ｃによって、ワークＷ１とワーク残材Ｗ２の摩擦接合中に、ワークＷ１とワーク残材Ｗ２との芯ずれの程度が分かる。よって、後述のように、この摩擦接合が終わるまでに所望の作業（例えば芯ずれの解消）を実施できるので、この摩擦接合を実施した後に接合ずれの確認や、ずれて接合されたワークの修正等を行う必要がなく、さらに、例えばバリ取り作業などを速やかに開始できる。この結果、製品の製造コストの低減や品質安定化を実現することができる。

【0037】

また、Ｘ２軸モータ２５ｃにかかる負荷を用いれば、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓを容易かつ正確に求めることができる。
なお、本実施例では、Ｘ２軸モータ２５ｃにかかる負荷を電流値Ｉ２の変動幅の平均値から求める例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、所定タイミングのみの電流値Ｉ２の変動幅や、電流値Ｉ２の変動の基準値を設定しておき、この基準値に対する増減量を用いてもよい。また、電流値Ｉ２に基づく他のパラメータを用いてもよい。

【0038】

一方、Ｘ２軸モータ２５ｃに供給される電流値Ｉ２の変動（最大値や最小値）は、ワークＷ１の１回転中のほぼ同じ位置に生じている。よって、電流値Ｉ２の変動と第１主軸１０の回転位相Ｐ１とを照らし合わせれば、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向も分かる。
詳しくは、図５に示すように、第１主軸１０の回転位相Ｐ１（図中に１点鎖線で示す）とＸ２軸モータ２５ｃに供給される電流値Ｉ２（図中に実線で示す）とは、例えば、主軸モータ１３が２回転する間にＸ２軸モータ２５ｃがほぼ１回転するような関係にある。そして、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向が、Ｘ２軸の正方向に生じている場合には、Ｘ２軸モータ２５ｃに供給される電流値Ｉ２が正方向に増加する。また、第１主軸１０の回転位相Ｐ１が例えば２７０°のときに、Ｘ２軸モータ２５ｃに供給される電流値Ｉ２が最大値となっている。よって、ワーク残材Ｗ２の芯ずれは、第１主軸１０の軸心Ｃ１と回転位相２７０°の位置とを結んだ方向に生じていることが分かる。

【0039】

そこで、図２のステップＳ１３（図３のアップセット工程Ｕ）において、芯ずれ方向検出手段４０ｅは、芯ずれ量検出手段４０ｃで検出したワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓと、回転角度検出手段４０ｆで検出した第１主軸１０の回転位相Ｐ１とを照らし合わせて、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向を検出している。このように、芯ずれ方向検出手段４０ｅによって、ワークＷ１とワーク残材Ｗ２の摩擦接合中に、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向が分かる。

【0040】

次に、制御部４０ａは、芯ずれ量検出手段４０ｃで検出した芯ずれ量ｓが、芯ずれの修正を必要とする所定値以上であるか否かを判定する（図２のステップＳ１４）。そして、芯ずれ量検出手段４０ｃで検出した芯ずれ量ｓが所定値以上である場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、芯ずれを修正するためにステップＳ１５に進む。一方、芯ずれ量検出手段４０ｃで検出した芯ずれ量ｓが所定値未満である場合（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ１７に進む。

【0041】

芯ずれの修正を必要とする場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、制御部４０ａは、主軸モータ１３に駆動信号を出力して、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向をＸ２方向に合わせる（ステップＳ１５）。詳しくは、図６Ａに示すように、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向（ワークＷ１の軸心Ｃ１とワーク残材Ｗ２の軸心Ｃ２とを結ぶ方向）が、Ｘ２軸に平行ではないときには、第１主軸１０を回転させて、この芯ずれ方向をＸ２軸方向に合わせる。

【0042】

次に、制御部４０ａは、例えば、第１主軸１０が回転停止した直後（図３に時間Ｔ３で示す）に、Ｘ２軸モータ２５ｃに駆動信号を出力して、図６Ｂに矢印で示すように、第２主軸２０をＸ２軸方向であって芯ずれ量ｓが減少する方向に移動させる（図２のステップＳ１６）。より具体的には、第２主軸２０を、ワーク残材Ｗ２の軸心Ｃ２からワークＷ１の軸心Ｃ１までの距離が短くなる方向に、例えば電流値Ｉ２の変動幅の平均値の半値だけ移動させてワーク残材Ｗ２とワークＷ１の芯を合わせる（図６Ｃ）。これにより、ワークＷ１とワーク残材Ｗ２の摩擦接合中に、ワーク残材Ｗ２の芯ずれをなくすことができる。

【0043】

続いて、制御部４０ａは、Ｚ２軸モータ２４ｃに駆動信号を出力して、ワーク残材Ｗ２の後端部分をワークＷ１の先端部分にさらに押圧して摩擦接合を仕上げる（図２のステップＳ１７）。
なお、第２主軸２０をＸ２軸方向に移動するタイミング（ステップＳ１６）は、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１との接触箇所の温度が高くなっており、ワーク残材Ｗ２が、このワーク残材Ｗ２の軸心に交差する方向に移動できる状態であればよい。このため、上述の時間Ｔ３のほか、例えば、第１主軸１０が回転停止する直前（図３に時間Ｔ２で示す）、または第１主軸１０の回転速度Ｓ１が次第に減少している間（時間Ｔ１で示す）であってもよい。

【0044】

その後、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１との接合部分に生じたバリを工具３０により切削加工する。これは、ワークＷ１を第１主軸１０に保持したまま、第２主軸２０によるワーク残材Ｗ２の保持を解除する。工具３０を、例えば、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１との接合部分よりも第２主軸２０寄りに配置して、所定の切込み量に設定する。そして、第１主軸１０を回転させながら工具３０を、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１との接合部分よりも第１主軸１０寄りまで移動させてバリ取りしている。

【0045】

このように、対向配置された第１主軸１０と第２主軸２０を用いてワークＷ１の先端部分とワーク残材Ｗ２の後端部分とを摩擦接合しており、接合と切削を融合（接合工程と切削工程とを集約）させた自動旋盤１によって製品の製造コストの低減を図ることができる。

【0046】

なお、上記実施例では、芯ずれ量検出手段４０ｃが芯ずれ量ｓを算出する例を挙げて説明した。しかし、本発明は、ワークＷ１とワーク残材Ｗ２との接合箇所等を例えばカメラで撮影して画像処理することにより、あるいは、後述するようにレーザーを用いて計測することにより、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量を検出する場合にも適用可能である。
また、上記実施例では、芯ずれ量ｓを解消する（なくす）例を挙げて説明したが、本発明は、芯ずれは解消しないが、芯ずれ量ｓを小さくする場合にも適用される。

【0047】

また、上記実施例では、第１主軸１０と第２主軸２０との間にガイドブッシュ１８を設けた例で説明した。しかし、本発明は、摩擦接合中に芯ずれ量ｓを検出できればよいので、ガイドブッシュ１８は省略可能である。また、ワークＷ１は、ワーク残材Ｗ２とは異なる材料であってもよい。また、ワークＷ１とワーク残材Ｗ２とは異径でも構わない。さらに、上記実施例では、ワーク残材Ｗ２とワークＷ１とを摩擦接合した例で説明したが、本発明は、ワーク残材Ｗ２を接合する例に限定されるものではなく、新材同士を接合した場合にも適用できる。

【0048】

また、本発明は、少なくとも第１主軸１０がＺ１軸回りに回転可能、第２主軸２０がＺ２軸回りに回転可能であり、第１主軸１０または第２主軸２０のいずれかがＺ１軸方向またはＺ２軸方向に移動可能であって、第１主軸１０または第２主軸２０のいずれかがＸ１軸方向またはＸ２軸方向に移動可能であればよく、実施例の構成に限定されない。
また、上記実施例では、Ｚ２軸に直交するＸ２軸方向に移動させたが、本発明は、Ｚ２軸に交差する方向であれば、その方向は種々変更可能である。

【実施例2】

【0049】

続いて、図面を参照しながら本発明の第２実施例の工作機械、工作機械の制御方法について説明する。
第２実施例の自動旋盤（工作機械）２は、第１実施例の自動旋盤１におけるワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓを検出する方法を変更した自動旋盤である。
そして、第２実施例の自動旋盤２の多くの要素も、第１実施例の自動旋盤１と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略する。

【0050】

図７に示すように、自動旋盤２は、制御装置４０により制御される光学式センサーの一種であるレーザーセンサー５０をベッド１ａ上に有している。このレーザーセンサー５０は、図８に示すように、ワーク残材Ｗ２にレーザー光ＬをＸ２軸と平行に照射して、レーザーセンサー５０とワーク残材Ｗ２の周側面とのＸ２軸方向の距離Ｄを検出する。

【0051】

次に、第２実施例の自動旋盤２によるワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓの検出について説明する。
例えば、芯ずれ量ｓの２倍の振幅による振動がワーク残材Ｗ２に加わった場合、レーザーセンサー５０とワーク残材Ｗ２の周側面との距離Ｄは、図９の距離（縦軸）と時間（横軸）のグラフに実線で示すように、アップセット工程Ｕ中に、レーザーセンサー５０とワークＷ１の周側面とのＸ２軸方向の距離Ｏを基準に芯ずれ量ｓの２倍の振幅で変動する。
そこで、芯ずれ量検出手段４０ｃは、アップセット工程Ｕに、レーザーセンサー５０の出力値Ｄ（レーザーセンサー５０とワーク残材Ｗ２の周側面とのＸ２軸方向の距離）に基づいて、ワークＷ１の軸心Ｃ１に対するワーク残材Ｗ２の周側面のＸ２軸方向の変動値の最大値、すなわち、一体接合したワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓを検出している。

【0052】

次に、第２実施例の自動旋盤２によるワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向の検出について説明する。
第２実施例においてもレーザーセンサー５０の出力値Ｄの変動（最大値や最小値）は、ワークＷ１の１回転中のほぼ同じ位置に生じている。よって、出力値Ｄの変動と第１主軸１０の回転位相Ｐ１とを照らし合わせれば、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向も分かる。
詳しくは、図９に示すように、第１主軸１０の回転位相Ｐ１（図中に１点鎖線で示す）とレーザーセンサー５０の出力値Ｄ（図中に実線で示す）とは、例えば、主軸モータ１３（すなわち、ワークＷ１）が２回転する間にワーク残材Ｗ２がほぼ１回転するような関係にある。そして、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向が、Ｘ２軸の正方向に生じている場合には、レーザーセンサー５０の出力値Ｄが正方向に増加する。また、第１主軸１０の回転位相Ｐ１が例えば２７０°のときに、レーザーセンサー５０の出力値Ｄが最大値となっている。よって、ワーク残材Ｗ２の芯ずれは、第１主軸１０の軸心Ｃ１と回転位相２７０°の位置とを結んだ方向に生じていることが分かる。

【0053】

そこで、アップセット工程Ｕにおいて、芯ずれ方向検出手段４０ｅは、第１実施例と同様に、芯ずれ量検出手段４０ｃで検出したワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓと、回転角度検出手段４０ｆで検出した第１主軸１０の回転位相Ｐ１とを照らし合わせて、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向を検出している。このように、第２実施例の自動旋盤２においても、芯ずれ方向検出手段４０ｅによって、ワークＷ１とワーク残材Ｗ２との摩擦接合中に、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ方向が分かる。

【0054】

以上説明したように、第２実施例において、自動旋盤２がワーク残材Ｗ２との距離を測定するレーザーセンサー５０を備え、芯ずれ量検出手段４０ｃが、レーザーセンサー５０の出力値Ｄに基づいて、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓを求めることにより、芯ずれ量ｓがワーク残材Ｗ２の周側面の形状から直接検出されるため、第１実施例のようにＸ２軸モータにかかる負荷に基づいて間接的に芯ずれ量ｓを検出する場合に比べて、より正確に芯ずれ量ｓを検出できる。

【0055】

なお、本実施例において、レーザーセンサー５０は、図８に示すように、ワーク残材Ｗ２にレーザーをＸ２軸と平行に照射して、ワークＷ１に対するワーク残材Ｗ２の芯ずれ量ｓと芯ずれ方向を検出していたが、芯ずれ量検出手段４０ｃで芯ずれ量ｓが算出できればいかなる方向であってもよく、ワーク残材Ｗ２に対するレーザーの照射方向はＸ２軸と平行に限られるものではない。

【0056】

また、本実施例において、光学式センサーの一例としてレーザー光Ｌを用いたレーザーセンサー５０を用いて説明したが、光学式センサーはレーザーセンサーに限定されるものではなく、測定精度に応じて適宜選択されればよく、例えば、ＬＥＤ光などの出射光を用いた光学式センサーであってもよい。

【符号の説明】

【0057】

１ ・・・ 自動旋盤（工作機械）
１ａ ・・・ ベッド
１０ ・・・ 第１主軸
１２ ・・・ 主軸台
１３ ・・・ 主軸モータ
１４ ・・・ Ｚ１軸方向送り機構
１４ａ ・・・ Ｚ１軸レール
１４ｂ ・・・ Ｚ１軸スライダ
１４ｃ ・・・ Ｚ１軸モータ
１７ ・・・ 支持台
１８ ・・・ ガイドブッシュ
２０ ・・・ 第２主軸
２２ ・・・ 主軸台
２３ ・・・ 主軸モータ
２４ ・・・ Ｚ２軸方向送り機構
２４ａ ・・・ Ｚ２軸レール
２４ｂ ・・・ Ｚ２軸スライダ
２４ｃ ・・・ Ｚ２軸モータ
２５ ・・・ Ｘ２軸方向送り機構（第２主軸移動手段）
２５ａ ・・・ Ｘ２軸レール
２５ｂ ・・・ Ｘ２軸スライダ
２５ｃ ・・・ Ｘ２軸モータ（モータ）
３０ ・・・ 工具
３１ ・・・ 工具台
３２ ・・・ 移動台
４０ ・・・ 制御装置
４０ａ ・・・ 制御部
４０ｂ ・・・ 入力部
４０ｃ ・・・ 芯ずれ量検出手段
４０ｄ ・・・ 電流値検出手段
４０ｅ ・・・ 芯ずれ方向検出手段
４０ｆ ・・・ 回転角度検出手段
５０ ・・・ レーザーセンサー（光学式センサー）
Ｗ１ ・・・ ワーク（第１ワーク）
Ｗ２ ・・・ ワーク残材（第２ワーク）
Ｍ ・・・ 摩擦工程
Ｕ ・・・ アップセット工程
Ｓ１ ・・・ 回転速度
Ｐ１ ・・・ 回転位相
Ｉ２ ・・・ 電流値
Ｔ１ ・・・ 時間
Ｔ２ ・・・ 時間
Ｔ３ ・・・ 時間
ｓ ・・・ 芯ずれ量
Ｄ ・・・ レーザーセンサーとワーク残材の周側面とのＸ２軸方向の距離
Ｌ ・・・ レーザー光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】