KR102602752B1

KR102602752B1 - 공작기계

Info

Publication number: KR102602752B1
Application number: KR1020217011959A
Authority: KR
Inventors: 켄지 노구치; 하루히코 미소노; 토시유키 스즈키
Original assignee: 시티즌 도케이 가부시키가이샤; 시티즌 마쉬나리 가부시키가이샤
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2023-11-15
Also published as: TWI803707B; EP3871813A1; TW202019586A; JP7312763B2; WO2020085454A1; CN112888519A; KR20210081348A; US20210402483A1; JPWO2020085454A1; CN112888519B; EP3871813A4

Abstract

제1주축(10)과, 배면주축대(21)에 설치된 제2주축(20)과, 장척(長尺)의 봉재(W)를 제1주축(10)에 공급하는 봉재 공급부(50)와, 봉재(W)를 가공하는 공구(41)를 갖춘 가공수단(40)을 구비하고, 봉재(W)를 가공하여 복수의 제품(P)을 얻는 공작기계(1)에 있어서, 배면주축대(21)에 설치되어 제1주축(10)으로부터 구재(W1)로서 이탈된 봉재(W)를 파지 가능한 워크 클램프 장치(24)와, 구재(W1)가 이탈된 제1주축(10)에 새로운 봉재(W)를 신재(W2)로서 공급하여 제1파지수단(12)에 파지시키는 신재 공급수단(50)과, 워크 클램프 장치(24)에 의해 파지된 구재(W1)와 제1파지수단(12)에 의해 파지된 신재(W2)의 서로 대향하는 단부를 접합하여 구재(W1)와 신재(W2)를 하나의 봉재(W3)로 하는 접합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계(1).

Description

공작기계

본 발명은 공작기계에 관한 것이다.

종래, 봉재 공급부에서 제1주축으로 공급된 장척(長尺)의 봉재를 제1주축의 파지수단으로 파지하고 해당 봉재에 대하여 공구를 사용하여 소정의 가공 및 절단가공을 순차 수행함으로써, 봉재로부터 다수의 제품을 연속적으로 가공하도록 한 공작기계가 알려져 있다.

또한 이와 같은 공작기계로서 제1주축과 제1주축에 대향하는 제2주축을 갖추고, 봉재가 제품의 가공을 수행하기에 곤란한 길이가 되었을 때 해당 봉재를 구재(舊材)로 하여 제1주축에서 이탈시켜 제2주축으로 건네줌과 동시에 봉재 공급부에서 제1주축으로 새로운 봉재를 신재(新材)로서 공급하고 제2주축의 파지수단으로 파지한 구재와 제1주축의 파지수단으로 파지한 신재의 서로 대향하는 단부를, 예를 들어 요철 감합 내지 마찰 압접 등의 수단으로 접합함으로써 구재와 신재를 하나의 봉재로 한 후, 해당 봉재에 대하여 공구를 사용한 소정의 가공 및 절단가공을 순차 수행함으로써 구재를 남김없이 이용하도록 한 공작기계가 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본 공개특허 제2015-174179호

그러나 상기 종래 공작기계에서는, 구재(舊材)를 제1주축에서 제2주축으로 건네준 후, 제1주축과 제2주축 양쪽 모두를 사용하여 구재와 신재(新材)의 접합을 수행하도록 하고 있기 때문에 제2주축의 파지수단이 구재를 파지하고 있는 동안에는 봉재에 대하여 공구를 사용한 소정의 가공을 수행할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며 그 목적은 제2주축이 구재를 파지하고 있는 동안에도 봉재에 대하여 공구를 사용한 소정의 가공을 수행하는 구성으로 하는 것이 가능한 공작기계를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 공작기계는, 제1파지수단을 갖춘 제1주축과, 제2파지수단을 갖추고 배면주축대에 설치된 상기 제1주축에 대향하는 제2주축과, 장척(長尺)의 봉재를 상기 제1주축으로 공급하는 봉재 공급부와, 상기 봉재를 가공하는 공구를 갖춘 가공수단과, 상기 제1파지수단에 파지시킨 상기 봉재에 대하여 상기 가공수단으로 소정의 가공 및 절단가공을 연속적으로 수행함과 동시에 절단가공으로 절단한 상기 봉재를 상기 제2파지수단에 파지시켜 상기 가공수단으로 소정의 가공을 수행하여 복수의 제품을 얻도록, 상기 제1주축, 상기 제2주축, 상기 봉재 공급부 및 상기 가공수단을 작동시키는 제품 가공수단을 포함하는 공작기계이며, 상기 배면주축대에 설치되어 상기 제1주축에서 구재(舊材)로서 이탈된 상기 봉재를 파지 가능한 워크 클램프 장치와 상기 구재가 이탈된 상기 제1주축으로 상기 봉재 공급부로부터 새로운 봉재를 신재(新材)로서 공급하여 상기 제1파지수단에 파지되도록, 상기 제1주축 및 상기 봉재 공급부를 작동시키는 신재 공급수단과, 상기 워크 클램프 장치에 의해 파지된 상기 구재와 상기 제1파지수단에 의해 파지된 상기 신재의 서로 대향하는 단부를 접합하여, 상기 구재와 상기 신재를 하나의 봉재로 형성하는 접합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공작기계는, 상기 구성에 있어서, 상기 제2파지수단에 의해 파지된 상기 봉재에 대하여 상기 제품 가공수단으로 소정의 가공과, 상기 구재와 상기 신재의 상기 접합수단에 의한 접합을 동시에 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 공작기계는, 상기 구성에 있어서, 상기 워크 클램프 장치가 상기 봉재를 파지하는 클램프측 파지수단을 구비하며 상기 클램프측 파지수단의 내경과 상기 제1파지수단의 내경은 서로 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 제2주축이 구재(舊材)를 파지하고 있는 동안에도 봉재에 대하여 공구를 사용한 소정의 가공을 수행하는 구성으로 하는 것이 가능한 공작기계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 공작기계의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2의 (a)는 봉재에 소정의 가공을 수행하고 있는 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (b)는 봉재로부터 제품을 가공한 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 3의 (a)는 봉재의 가공이 완료된 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (b)는 구재(舊材)를 정면주축에서 배면주축으로 건네줌과 동시에 정면주축에 신재(新材)를 공급한 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 4의 (a)는 신재의 정면 척으로부터의 돌출길이를 측정하고 있는 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (b)는 동도(a)에 나타낸 상태에서 정면주축 및 배면주축을 서로 접근하는 방향으로 이동시켜 구재와 신재의 서로 대향하는 단면을 맞닿도록 한 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 5의 (a)는 도4(b)에 나타낸 상태에서 배면 척을 연 상태에서 배면주축을 정면주축 측으로 이동시킨 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (b)는 동도(a)에 나타낸 상태에서 구재를 배면 척에 파지한 상태에서 배면주축을 정면주축에서 떨어지는 방향으로 이동시켜 구재의 단면과 신재의 단면에 요부를 가공한 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 6의 (a)는 구재와 신재를 마찰 압접하고 있는 상태를 간략화하여 나타낸 설명도이며, (b)는 마찰 압접한 구재와 신재의 접합부에 대하여 버 제거 가공을 수행하고 있는 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (c)는 버 제거 가공 완료 후의 봉재의 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 7의 (a)는 구재와 신재를 마찰 압접한 봉재를 정면주축 측으로 인입한 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (b)는 구재와 신재를 마찰 압접한 봉재의 정면 척으로부터의 돌출길이를 측정하고 있는 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 8의 (a)는 구재와 신재를 접합한 봉재에 소정의 가공을 수행하고 있는 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (b)는 구재와 신재를 접합한 봉재로부터 제품을 가공한 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 9의 (a)는 구재와 신재를 접합한 소재의 접합부가 정면 척에 위치한 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (b)는 정면주축을 축 방향으로 이동시켜 봉재의 접합부 이외의 부분을 정면 척으로 파지한 상태에서 소정의 가공을 수행하고 있는 상태를 간략화하여 나타낸 설명도이며, (c)는 구재와 신재를 접합한 봉재를 절단가공한 상태를 간략화하여 나타낸 설명도이다.
도 10의 (a)는 구재와 신재를 접합한 봉재의 접합부가 가이드 부시에 위치한 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이며, (b)는 봉재를 접합부보다 신재 측에 두고 절단가공하고 있는 상태를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 11의 (a)~(c)는 접합부의 축 방향 위치를 측정하는 다른 방법을 나타내는 설명도이다.
도 12의 (a), (b)는 구재와 신재를 마찰 압접한 봉재를 봉재 공급부에 의해 정면주축 측으로 인입하는 순서를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 13의 (a), (b)는 워크 클램프 장치를 설치한 공작기계에서 최종 제품을 배면 척으로 파지하면서 구재를 워크 클램프 장치로 파지해서 뽑아내는 순서를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 14의 (a), (b)는 워크 클램프 장치를 설치한 공작기계에서 봉재에 대하여 소정의 가공과 구재와 신재의 접합을 동시에 수행하는 순서를 간략화하여 나타내는 설명도이다.
도 15의 (a), (b)는 워크 클램프 장치를 설치한 공작기계에서 구재를 워크 클램프 장치로 파지하여 정면주축으로부터 뽑아내면서 배면 척으로 파지한 최종 제품에 대하여 소정의 가공을 수행하는 순서를 간략화하여 나타내는 설명도이다.

이하, 도면에 근거하여 본 발명의 일실시예인 공작기계(1)에 대해 상세하게 예시 설명한다.

도 1에 나타낸 공작기계(1)는 장척(長尺)의 봉재(W)를 공작물로서 가공하는 자동 선반(CNC 선반)이며, 제1주축으로서의 정면주축(10)과 제2주축으로서의 배면주축(20)을 구비하고 있다.

정면주축(10)과 배면주축(20)은 정면주축(10)의 축선과 배면주축(20)의 축선이 평행이 되도록 서로 대향하여 배치되어 있다. 이하, 정면주축(10)과 배면주축(20)의 축선에 평행한 방향을 Z축방향으로 하며 Z축방향에 직교하는 방향을 X축방향으로 하며 Z축방향 및 X축방향에 직교하는 방향을 Y축방향으로 한다.

기대(基台; 2) 위에는, 예를 들어 가이드레일 기구 등의 정면측 이동기구(3)에 의해 Z축방향으로 이동 가능한 정면주축대(11)가 설치되어 있다. 정면주축(10)은 정면주축대(11)에 봉재(W)를 파지하고 회전 가능하게 지지되며, 주축 모터에 의해 회전 구동된다. 주축 모터로는, 예를 들어 정면주축대(11)의 내부에서 정면주축대(11)와 정면주축(10)의 사이에 구성되는 빌트인 모터를 채용할 수 있다.

기대(2) 위에는, 예를 들어 가이드레일 기구 등의 배면측 이동기구(4)에 의해 Z축방향으로 이동 가능한 배면주축대(21)가 설치되어 있다. 배면주축(20)은 배면주축대(21)에 봉재(W)를 파지하고 회전 가능하게 지지되며, 주축 모터에 의해 회전 구동된다. 주축 모터로는, 예를 들어 배면주축대(21)의 내부에서 배면주축대(21)과 배면주축(20)의 사이에 구성되는 빌트인 모터를 채용할 수 있다.

기대(2)와 정면주축대(11)의 사이 또는 기대(2)와 배면주축대(21)의 사이에는 정면주축(10)을 배면주축(20)에 대하여 X축방향으로 상대 이동시키는 X축 이동기구가 설치된다. 또한 기대(2)와 정면주축대(11)의 사이 또는 기대(2)와 배면주축대(21)의 사이에는 정면주축(10)을 배면주축(20)에 대하여 Y축방향으로 상대 이동시키는 Y축 이동기구가 설치되어 있다.

정면주축(10)의 선단에는 제1파지수단으로서의 정면 척(12)이 개폐 가능하게 설치되어 있다. 정면 척(12)은 척 슬리브(13)의 내측에 수용되어 있다. 척 슬리브(13)가 정면주축(10)의 선단 측을 향하여 슬라이드 이동하면, 척 슬리브(13)의 테이퍼면에 의해 정면 척(12)의 테이퍼면이 가압되어 정면 척(12)은 닫힌다. 반대로 척 슬리브(13)가 정면주축(10)의 기단 측을 향하여 슬라이드 이동하면, 척 슬리브(13)의 테이퍼면에 의한 정면 척(12)의 테이퍼면으로의 가압이 해제되어 정면 척(12)은 열린다. 정면주축(10)은 정면 척(12)을 연 상태로 하여 봉재(W)를 삽입하고 정면 척(12)을 닫음으로써 봉재(W)를 파지할 수 있다.

배면주축(20)의 선단에는 제2파지수단으로서의 배면 척(22)이 개폐 가능하게 설치되어 있다. 배면 척(22)은 척 슬리브(23)의 내측에 수용되어 있다. 척 슬리브(23)가 배면주축(20)의 선단 측을 향하여 슬라이드 이동하면, 척 슬리브(23)의 테이퍼면에 의해 배면 척(22)의 테이퍼면이 가압되어 배면 척(22)은 닫힌다. 반대로 척 슬리브(23)가 배면주축(20)의 기단 측을 향하여 슬라이드 이동하면, 척 슬리브(23)의 테이퍼면에 의한 배면 척(22)의 테이퍼면으로의 가압이 해제되어 배면 척(22)은 열린다. 배면주축(20)은 배면 척(22)을 연 상태로 하여 봉재(W)를 삽입하고 배면 척(22)을 닫음으로써 봉재(W)를 파지할 수 있다.

척 슬리브(13, 23)의 슬라이드 구동기구는 본 발명을 한정하는 것이 아니며 여러 가지 구성으로 된 것을 채용할 수 있다.

정면주축(10)과 배면주축(20)의 사이에는 가이드 부시(30)가 설치되어 있다. 가이드 부시(30)는 기대(2)에 설치된 가이드 부시 지지대(31)에 장착되어 정면주축(10)과 동축으로 배치되어 있다. 가이드 부시(30)는 가이드 부시 지지대(31)에 대해 축선 방향으로 위치 조절됨으로써 봉재(W)의 외경에 대응한 내경으로 조절된다. 가이드 부시(30)는 봉재(W)를 Z축방향으로 이동 가능하게 가이드할 수 있다.

공작기계(1)는 가공수단으로서의 가공부(40)를 갖추고 있다. 가공부(40)는 봉재(W)를 가공하는 공구(41)를 갖추고 있다. 공구(41)는 인물대(刃物台; 42)에 보유되어 있다. 인물대(42)는, 공구(41)가 가이드 부시(30)의 전방에 배치되고 가이드 부시 지지대(31)에 X축방향 및 Y축방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 인물대(42)의 Z축방향의 위치는 일정하다. 인물대(42)에는 공구(41)로서, 예를 들어 외경 절삭 바이트나 절단 바이트 등이 탑재되어 있으며 이것들은 인물대(42)의 예를 들어 X축방향으로의 이동에 의해 가공 내용에 따라 적절히 교체된다.

또한 공작기계(1)는 가공수단으로서 배면측 고정가공부(43)를 갖추고 있다. 배면측 고정가공부(43)는 봉재(W)를 가공하는 복수(3개)의 배면 가공용 공구(44)를 갖추고 있다. 공구(44)는 각각 배면 인물대(45)를 사이에 두고 기대(2)에 고정되어 있으며 배면주축(20)(배면주축대(21))의 Y축방향으로의 이동에 의해 가공 내용에 따라 적절히 교체할 수 있다.

추가적으로 공작기계(1)는 가공수단으로서의 배면측 이동가공부(46)를 갖추고 있다. 배면측 이동가공부(46)는 봉재(W)를 가공하는 공구(47)를 갖추고 있다. 공구(47)는 인물대(48)에 보유되어 있다. 인물대(48)는 기대(2)에 X축방향 및 Y축방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 인물대(48)의 Z축방향의 위치는 일정하다. 인물대(48)에는 공구(47)로서, 예를 들어 외경 절삭 바이트나 절단 바이트 등이 탑재되어 있으며 이것들은 인물대(48)의 예를 들어 X축방향으로의 이동에 의해 가공 내용에 따라 적절히 교체된다.

공작기계(1)는 정면주축(10)의 후방에 배치되는 봉재 공급부(바 피더)(50)를 갖추고 있다. 봉재 공급부(50)는 봉재(W)의 후단을 파지하는 핑거(51)와 핑거(51)를 Z축방향으로 구동하는 구동 로드(52)를 갖추고 있다. 봉재 공급부(50)는 정면주축(10)에 봉재(W)를 순차 공급할 수 있다. 또한 봉재 공급부(50)는 정면주축(10)에서 배면주축(20) 측으로 돌출하는 봉재(W)를 정면주축(10) 측으로 인입할 수 있다.

공작기계(1)는 제어부(60)를 갖추고 있다. 제어부(60)는 예를 들어 CPU(중앙연산처리장치)나 메모리 등의 기억수단을 갖춘 마이크로 컴퓨터로 구성된 것으로 할 수 있다. 제어부(60)는 정면주축(10)(정면주축대(11), 정면 척(12)을 포함한다), 배면주축(20)(배면주축대(21), 배면 척(22)을 포함한다), 가공부(40), 배면측 고정가공부(43), 배면측 이동가공부(46) 및 봉재 공급부(50)의 각 작동을 통합 제어할 수 있다.

더욱 구체적으로는, 제어부(60)는 정면 척(12)이나 배면 척(22)에 파지시킨 봉재(W)에 대하여 가공부(40), 배면측 고정가공부(43) 및 배면측 이동가공부(46)로 소정의 가공 및 절단가공을 연속적으로 수행하여 복수의 제품을 얻도록 정면주축(10), 배면주축(20), 봉재 공급부(50), 가공부(40), 배면측 고정가공부(43) 및 배면측 이동가공부(46)를 작동시키는 제품 가공수단으로서의 기능을 가지고 있다.

또한 제어부(60)는 제품 가공수단으로서의 기능에 의한 봉재(W)의 가공 완료 후에 봉재(W)를 정면주축(10)에서 구재(舊材; W1)로서 이탈시켜 배면주축(20)에 건네주도록, 정면주축(10) 및 배면주축(20)을 작동시키는 구재 수수수단으로서의 기능을 가지고 있다.

추가적으로, 제어부(60)는 구재(W1)가 이탈된 정면주축(10)에 봉재 공급부(50)로부터 새로운 봉재(W)를 신재(新材; W2)로서 공급하여 정면 척(12)에 파지하도록 정면주축(10) 및 봉재 공급부(50)를 작동시키는 신재 공급수단으로서의 기능을 가지고 있다.

추가적으로, 제어부(60)는 배면 척(22)에 의해 배면주축(20)에 파지된 구재(W1)와 정면 척(12)에 의해 정면주축(10)에 파지된 신재(W2)의 서로 대향하는 단부를 접합하여 구재(W1)와 신재(W2)를 하나의 봉재(W3)로 하는 접합수단으로서의 기능을 가지고 있다.

추가적으로, 제어부(60)는 접합수단으로서의 기능에 의해 구재(W1)와 신재(W2)를 접합하여 이루어지는 봉재(W3)의 구재(W1)의 부분을 배면주축(20)에서 이탈시켜 정면주축(10) 측으로 인입하도록 정면주축(10), 배면주축(20) 및 봉재 공급부(50)를 작동시키는 인입수단으로서의 기능을 가지고 있다.

추가적으로, 제어부(60)는 인입수단으로서의 기능에 의해 정면주축(10)에 인입되어 정면 척(12)에 파지된 봉재(W3)에 대하여 상기한 제품 가공수단으로서의 기능에 의해 소정의 가공 및 절단가공을 연속적으로 수행하도록 정면주축(10), 배면주축(20), 봉재 공급부(50), 가공부(40), 배면측 고정가공부(43) 및 배면측 이동가공부(46)의 작동을 제어하는 기능을 가지고 있다.

추가적으로, 제어부(60)는 구재(W1)와 신재(W2)를 접합하여 이루어지는 봉재(W3)를 인입수단으로서의 기능에 의해 정면주축(10)으로 인입하여 정면 척(12)으로 파지한 후, 봉재(W3)에 대하여 제품 가공수단으로서의 기능으로 최초의 가공을 수행할 때 정면 척(12)이 봉재(W3)의 구재(W1)로부터 이루어진 부분을 파지하도록, 정면주축(10), 배면주축(20) 및 봉재 공급부(50)의 작동을 제어하는 기능을 가지고 있다.

추가적으로, 제어부(60)는 제품 가공수단으로서의 기능에 의해 구재(W1)와 신재(W2)를 접합하여 이루어지는 봉재(W3)에 대하여 소정의 가공 및 절단가공을 연속적으로 수행할 때 정면 척(12)이 봉재(W3)의 구재(W1)와 신재(W2)의 접합부(80) 이외의 부분을 파지하도록 정면주축(10)(정면 척(12))을 이동시키는 파지부 이동수단으로서의 기능을 가지고 있다.

추가적으로, 제어부(60)는 제품 가공수단으로서의 기능에 의해 구재(W1)와 신재(W2)를 접합하여 이루어지는 봉재(W3)에 대하여 소정의 가공 및 절단가공을 연속적으로 수행할 때 구재(W1)와 신재(W2)의 접합부(80)가 가이드 부시(30)에 위치한 때에 봉재(W3)를 접합부(80)보다 신재(W2) 측에서 절단 가공하도록 정면주축(10), 배면주축(20), 봉재 공급부(50) 및 가공부(40)의 작동을 제어하는 기능을 가지고 있다.

공작기계(1)는 상기 제어를 수행할 때, 정면 척(12)이 봉재(W3)의 구재(W1)와 신재(W2)의 접합부(80)의 축 방향 위치를 인식하기 위해 도 7(b)에 나타낸 위치인식수단으로서의 측정봉(61), 또는 도 11(c)에 나타낸 위치인식수단으로서의 구재위치 측정단자(62)를 갖춘 구성으로 할 수 있다.

다음으로, 상기 구성을 가지는 공작기계(1)에 의해 장척(長尺)의 봉재(W)로부터 다수의 제품(P)을 연속적으로 가공하는 순서에 대하여 설명한다. 해당 순서는 상기와 같이 공작기계(1)의 각부가 제어부(60)에 의해 통합 제어됨으로써 수행된다.

도 2 ~ 도 11에서는 정면주축(10) 및 배면주축(20)을 생략하고 정면 척(12) 및 배면 척(22) 만을 나타내지만, 정면 척(12)의 이동은 정면주축(10)의 이동과 함께 수행되며 배면 척(22)의 이동은 배면주축(20)의 이동과 함께 수행되는 것으로 한다.

도 2(a)에 나타낸 것처럼, 봉재 공급부(50)에 의해 정면주축(10)의 기단 측에서 정면주축(10)으로 봉재(W)가 공급되면, 정면 척(12)에 의해 봉재(W)가 파지된다. 정면주축(10)(정면 척(12))에 파지된 봉재(W)는 가이드 부시(30)에서 소정의 길이로 배면주축(20) 측으로 돌출된 상태가 된다. 이 상태에서 정면주축(10)이 주축 모터에 의해 회전 구동됨으로써 봉재(W)가 회전한다. 회전하는 봉재(W)에 대하여 가공부(40)의 선택된 공구(41)를 Y축선 방향(절단 방향)으로 이동시켜 봉재(2)를 절단시킴과 동시에 정면주축(10)(정면주축대(11))을 Z축선 방향(이송 방향)으로 이동시킴으로써 봉재(W)에 소정의 가공(절삭가공)을 수행할 수 있다.

정면주축(10)에 파지된 봉재(W)에 대하여 소정의 가공을 수행한 후, 배면주축(20)을 정면주축(10)과 동축 상에 배치하고 정면주축(10)에 파지된 봉재(W)의 단부를 배면주축(20)의 배면 척(22)으로 파지시키고, 이 상태에서 봉재(W)를 공구(41)로 절단 가공함으로써 절단한 봉재(W)를 정면주축(10)에서 배면주축(20)으로 건네줄 수 있다.

도 2(b)에 나타낸 것처럼, 정면주축(10)으로부터 건네받아서 배면 척(22)에 의해 배면주축(20)에 보유된 봉재(W)에 대하여 추가적으로 가공을 수행할 수도 있다. 이 경우, 배면주축(20)의 Y축방향이나 Z축방향으로의 이동에 의해 배면측 고정가공부(43)의 선택된 공구(44)로 봉재(W)를 가공(절삭가공)할 수 있다. 추가적으로, 배면측 이동가공부(46)의 공구(47)로 봉재(W)를 가공할 수도 있다. 해당 가공에 의해 봉재(W)는 제품(P)이 된다. 완성한 제품(P)은 배면주축(20)에서 꺼내어져 다음 공정으로 반송된다.

배면주축(20)에 의한 봉재(W)의 가공 중, 정면주축(10) 측에서는 봉재 공급부(50)에 의해 봉재(W)가 계속 투입되어 상기와 같이 재차 정면주축(10)에서의 봉재(W)에 대한 소정의 가공 및 절단가공이 수행된다. 마찬가지로 봉재(W)를 계속 투입하여 소정의 가공 및 절단가공을 반복 수행함으로써, 한 개의 장척 봉재(W)로부터 소정의 형상의 복수의 제품(P)을 얻을 수 있다.

도 3(a)에 나타낸 것처럼, 봉재(W)로부터 복수의 제품(P)이 가공되어 봉재(W)가 정면주축(10)의 정면 척(12)에 의해 파지된 상태에서는 가공을 수행할 수 없는 길이가 되면, 봉재(W)의 가공이 완료되고 봉재(W)는 잔재로서 구재(W1)가 된다.

봉재(W)의 가공이 완료되고 구재(W1)가 발생하면, 배면주축(20)이 정면주축(10)에 근접하도록 이동한다. 구재(W1)의 정면 척(12)에 의한 파지가 해제되고 구재(W1)를 배면 척(22)이 파지한다. 그리고 구재(W1)를 배면 척(22)에 파지시킴으로써 구재(W1)가 정면주축(10)에서 배면주축(20)으로 건네진다. 구재(W1)를 건네받은 배면주축(20)은 구재(W1)를 파지한 상태에서 정면주축(10)으로부터 떨어지도록 Z축방향으로 이동한다. 잇따라서 새로운 봉재(W)가 신재(W2)로서 봉재 공급부(50)에서 정면주축(10)으로 공급된다. 신재(W2)가 정면 척(12)에 의해 파지되어 도 3(b)에 나타내는 상태가 된다.

다음으로 구재(W1)와 신재(W2)의 접합이 수행되는데 그 때 접합 후의 봉재(W3)에서의 접합부(80)의 축 방향 위치를 인식하기 위한 순서가 함께 수행된다.

먼저 도 4(a)에 나타낸 것처럼, 신재(W2)의 배면주축(20) 측을 향하는 선단이 공구(41)에 의하여 단면 가공된다. 여기서 공구(41)는 가이드 부시 지지대(31)에 지지되어 Z축방향(Z1-0)의 위치가 정해져 있으며, 정면 척(12)의 Z축 위치(Z1-1)도 정면 척(12)을 위치 제어하는 제어부(60)에 의해 인식되어 있으므로 제어부(60)는 정면 척(12)으로부터의 신재(W2)의 돌출길이(A)를 산출할 수 있다.

다음으로 정면주축(10) 및 배면주축(20)을 서로 접근하도록 Z축방향으로 이동시켜 도 4(b)에 나타낸 것처럼, 구재(W1)와 신재(W2)의 서로 대향하는 단면을 맞닿게 한다. 이 때, 배면주축(20)을 토크 스킵(단면끼리 맞닿았을 때 배면측 이동기구(4)에서 모터의 토크 변화를 검지하여 배면주축의 이동을 정지한다) 상태로 함으로써 구재(W1)와 신재(W2)의 서로 대향하는 단면이 맞닿았을 때에 구재(W1) 내지 신재(W2)의 배면주축(20) 내지 정면주축(10)에 대한 위치 어긋남이나 정면주축(10)의 Z축방향으로의 이동이 발생하지 않도록 하고 있다.

다음으로 도 5(a)에 나타낸 것처럼, 단면끼리 맞닿은 상태 그대로 배면 척(22)을 열어서 배면주축(20)을 정면주축(10) 측으로 이동시킨 후, 구재(W1)보다 신재(W2)에 가까운 선단 측의 부분을 배면 척(22)에 파지시킨다. 그리고 구재(W1)를 배면 척(22)으로 파지한 상태에서 배면주축(20)을 정면주축(10)에서 떨어지도록 Z축방향으로 이동시켜 서로 떨어진 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면에 각각 공구(41) 내지 공구(44) 등을 사용하여 요부(70, 71)를 가공한다.

다음으로 배면 척(22)에 파지된 구재(W1)와 정면 척(12)에 파지된 신재(W2)의 서로 대향하는 단부(요부(70, 71)가 형성된 단면)가 마찰 압접된다. 마찰 압접은 예를 들어 이하의 순서로 수행할 수 있다.

먼저 배면주축(20)을 토크 스킵의 상태에서 정면주축(10) 측을 향하여 Z축방향으로 이동시켜 도 6(a)에 나타낸 것처럼, 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면을 서로 맞닿게 한다. 다음으로 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면을 서로 맞닿게 한 위치로부터 배면주축(20)을 더욱 소정의 거리(예를 들어 0.3mm)만큼 정면주축(10) 측을 향하여 Z축방향으로 이동시켜 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면을 서로 소정의 압력으로 맞닿게 한 상태로 한다. 그리고 이 상태에서 예를 들어 정면주축(10)을 회전시키지 않고 정지시킨 채로 배면주축(20) 만을 소정의 속도로 회전시킴으로써 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면의 사이에 마찰열을 생기게 해서 해당 단면을 가열한다.

본 실시 형태에서는, 정면주축(10)을 회전시키지 않고 정지시킨 채로 배면주축(20)만을 소정의 속도로 회전시킴으로써 정면주축(10)과 배면주축(20)을 상대 회전시켜 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면 사이에 마찰열이 생기도록 하고 있으나, 배면주축(20)을 회전시키지 않고 정지시킨 채로 정면주축(10) 만을 소정의 속도로 회전시킴으로써 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면 사이에 마찰열이 생기도록 해도 좋고, 정면주축(10)과 배면주축(20)을 서로 반대 방향으로 회전시킴으로써 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면 사이에 마찰열이 생기도록 해도 좋고, 정면주축(10)과 배면주축(20)을 동일 방향으로 다른 속도로 회전시킴으로써 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면 사이에 마찰열이 생기도록 해도 좋다.

구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면 사이에서 발생하는 마찰열에 의해 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면이 소정의 온도에 이르면, 정면주축(10)과 배면주축(20)의 상대 회전을 정지시키고 정면주축(10)과 배면주축(20)을 서로 접근하는 방향으로 상대 이동시켜서 구재(W1)의 단부와 신재(W2)의 단부를 소정의 압력(업셋압)으로 Z축방향으로 누른다. 이것에 의해 도 6(b)에 나타낸 것처럼, 구재(W1)와 신재(W2)가 서로의 축 방향 단면을 접합면으로 한 접합부(80)에 의해 접합되어 하나의 봉재(W3)가 된다.

도 6(b)에 나타낸 것처럼, 마찰 압접된 봉재(W3)의 접합부(80)에는 구재(W1) 및 신재(W2)의 마찰열에 의해 연화된 부분이 압접 시에 지름 방향 외측으로 밀려남으로 인해 버(90)가 생긴다. 공작기계(1)는 구재(W1)와 신재(W2)의 마찰 압접이 완료된 후, 공구(41)를 사용하여 봉재(W3)에서 버(90)를 제거하기 위한 절삭가공을 실시한다. 해당 절삭가공은 봉재(W3)를 정면주축(10) 내지 배면주축(20)의 적어도 어느 한 쪽에서 보유한 채로, 해당 보유를 하고 있는 정면주축(10) 내지 배면주축(20)을 회전시키면서 공구(41)를 버(90)에 눌러댐으로써 용이하게 수행할 수 있다.

버(90)를 제거하기 위한 절삭가공이 수행됨으로 인하여 도 6(c)에 나타낸 것처럼, 봉재(W3)의 외주면의 접합부(80)를 사이에 둔 양측에는 봉재(W3)의 외주면보다 소경의 축경부(81)가 생긴다.

본 실시 형태에서는 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면에 요부(70, 71)를 가공함으로써 마찰 압접을 용이하게 할 수 있도록 하고 있지만, 요부(70, 71)를 가공하지 않고 마찰 압접을 수행하도록 해도 좋다.

구재(W1)와 신재(W2)가 접합되어 봉재(W3)가 되면, 도 7(a)에 나타낸 것처럼 배면 척(22)의 봉재(W3)의 파지를 해제하고 봉재(W3)의 신재(W2)의 부분을 파지하고 있는 정면 척(12)을 정면주축(10)과 함께 배면주축(20)에서 멀어지도록 Z축방향으로 이동시킨다. 이것에 의해 봉재(W3)를 정면주축(10) 측으로 인입하고 배면주축(20)에서 이탈시킨다.

다음으로 도 7(b)에 나타낸 것처럼, 배면주축(20)을 Z축방향 및 Y축방향으로 이동시켜서 배면주축(20)의 배면주축대(21)에 고정되어 있는 측정봉(61)의 선단을 구재(W1)의 정면주축(10)과는 반대 측을 향하는 후단면에 토크 스킵 상태로 맞닿게 한다.

여기서 측정봉(61)은 배면주축(20)의 배면주축대(21)에 고정되어 있으므로 배면주축(20)을 위치 제어하는 제어부(60)는 측정봉(61)의 선단의 Z축방향 위치를 인식할 수 있다. 또한 상기와 같이, 제어부(60)는 정면 척(12)의 Z축방향 위치도 인식할 수 있다. 따라서 측정봉(61)의 선단을 구재(W1)의 후단면에 맞닿게 함으로써 제어부(60)는 봉재(W3)의 정면 척(12)부터의 돌출길이(B)를 산출할 수 있다.

봉재(W3)을 구성하는 구재(W1)와 신재(W2)는 마찰 접합 시 접합 부분에서 단부가 눌려져 있지만, 그 감소된 길이(α)는 마찰 압접 시에 정면주축(10)과 배면주축(20)의 Z축방향으로의 상대적인 이동량 등에서 산출할 수 있다.

따라서 제어부(60)는 봉재(W3)에서 구재(W1)로부터 이루어진 부분의 길이 L을 Ｌ＝Ｂ－Ａ＋α／２로 산출할 수 있다. 해당 길이(L)는 봉재(W3)의 선단에서 접합부(80)까지의 거리에 상당하므로, 제어부(60)는 봉재(W3)에서의 접합부(80)의 Z축방향의 위치를 인식할 수 있다. 또한 봉재(W3)의 절단가공이 반복해서 수행되었다 하더라도, 제어부(60)는 해당 절단가공이 수행되는 위치를 인식할 수 있기 때문에 절단가공 후의 봉재(W3)에서의 접합부(80)의 축 방향 위치를 항상 인식할 수 있다.

봉재(W3)에서의 접합부(80)의 Z축방향 위치 산출이 완료되면, 봉재(W3)의 단면을 공구(41)로 가공하고 공구(41)로 단면을 누르면서 정면 척(12)을 연 상태에서 정면주축(10)이 배면주축(20)에 근접하도록 Z축방향으로 이동한다. 그리고 도 8(a)에 나타낸 것처럼, 정면 척(12)은 봉재(W3)의 구재(W1)로부터 이루어진 부분을 파지한다. 그리고 도 8(a), 도 8(b)에 나타낸 것처럼, 이 상태에서 정면주축(10)을 주축 모터로 회전 구동하여 봉재(W3)를 회전시켜서 가공부(40)의 선택된 공구(41)를 Y축선 방향(절단 방향)으로 이동시켜 봉재(W3)를 절단시킴과 동시에 정면주축(10)(정면주축대(11))을 Z축선 방향(이송 방향)으로 이동시켜서 봉재(W3)에 대한 소정의 가공(절삭가공) 및 절단가공을 연속적으로 수행하여 봉재(W3)로부터 복수의 제품(P)을 가공한다.

여기서 본 실시 형태의 공작기계(1)에서는, 도 8(a)에 나타낸 것처럼 구재(W1)와 신재(W2)가 접합된 봉재(W3)에 대하여 제품(P)을 형성하기 위한 최초의 가공을 수행할 때, 봉재(W3)의 구재(W1)로부터 이루어진 부분을 정면 척(12)으로 파지하도록 되어 있다. 따라서 해당 가공 시 공구(41)에 의한 가공 부분과 정면 척(12)으로 파지되는 부분 사이에 강도가 약한 접합부(80)가 위치하는 일이 없도록 해서 구재(W1)로부터 이루어진 부분을 정면 척(12)으로 확실하게 보유한 상태에서 가공을 수행할 수 있다. 이것에 의해 봉재(W3)의 구재(W1)로부터 이루어진 부분을 정밀하게 가공할 수 있다.

한편, 구재(W1)와 신재(W2)가 접합된 봉재(W3)에 대하여 제품(P)을 형성하기 위한 소정의 가공 및 절단가공을 연속하여 수행해 가면, 도 9(a)에 나타낸 것처럼 정면 척(12)의 축 방향 위치와 봉재(W)의 접합부(80)의 축 방향 위치가 일치하는 경우가 있다. 정면 척(12)의 축 방향 위치와 봉재(W)의 축 방향 위치가 일치하면, 정면 척(12)으로 봉재(W3)를 확실하게 파지할 수 없게 되어 봉재(W3)의 가공 정밀도가 저하되는 우려가 있다. 특히 구재(W1)와 신재(W2)를 마찰 압접으로 접합한 후, 버(90)를 절제하는 가공을 수행한 경우에는, 봉재(W3)의 외주면의 접합부(80)를 사이에 둔 양측에 봉재(W3)의 외주면보다 소경의 축경부(81)가 생기게 되므로 정면 척(12)으로 봉재(W3)의 접합부(80)의 부분을 파지하면, 정면 척(12)과 접합부(80) 내지 축경부(81)의 사이에 틈이 생겨 봉재(W3)에 덜컹거림이 발생하고 봉재(W3)의 가공 정밀도가 크게 저하되는 염려가 있다.

이에 대하여 본 실시 형태의 공작기계(1)에서는, 제어부(60)는 봉재(W3)에 대하여 소정의 가공 및 절단가공을 연속적으로 수행하고 있을 때 정면 척(12)의 축 방향 위치와 봉재(W3)의 접합부(80)의 축 방향 위치가 일치하는 경우에는, 정면주축(10)(정면 척(12))을 봉재(W3) 내지 공구(41)에 대하여 상대적으로 Z축방향으로 이동시키고 나서 정면 척(12)으로 봉재(W3)의 신재(W2)로부터 이루어진 부분을 파지시키는 제어를 수행한다. 이것에 의해 도 9(b), 도 9(c)에 나타낸 것처럼 봉재(W3)의 구재(W1)와 신재(W2)의 접합부(80) 이외의 부분을 정면 척(12)으로 파지한 상태에서 즉, 정면 척(12)으로 봉재(W3)를 확실하게 보유한 상태에서 공구(41)로 소정의 가공 및 절단가공을 수행할 수 있다. 따라서 봉재(W3)를 정밀하게 가공할 수 있다.

제어부(60)는 상기한 측정봉(61)을 사용한 순서에 따라 봉재(W3)에서의 접합부(80)의 축 방향 위치를 항상 정확하게 인식할 수 있다. 제어부(60)는 정확하게 인식한 봉재(W3)에서의 접합부(80)의 축 방향 위치에 근거하여 정면 척(12)을 봉재(W3)의 구재(W1)와 신재(W2)의 접합부(80) 이외의 부분을 파지하도록, 정면주축(10)의 Z축방향으로의 이동을 정확하게 제어할 수 있다. 따라서 정면 척(12)으로 봉재(W3)를 보다 확실하게 보유시키고 봉재(W3)를 보다 정밀하게 가공할 수 있다.

제어부(60)는 구재(W1)와 신재(W2)를 마찰 압접으로 접합한 후, 버(90)를 절제하는 가공을 수행한 경우에 정면 척(12)의 축 방향 위치와 봉재(W3)의 축경부(81)의 축 방향 위치가 일치한 경우에도 정면주축(10)을 Z축방향으로 이동시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 정면 척(12)이 봉재(W3)의 접합부(80) 부분뿐만 아니라 축경부(81)의 부분을 파지하는 일 없이 봉재(W3)를 보다 확실하고 정밀하게 가공할 수 있다.

본 실시 형태에서는 정면 척(12)의 축 방향 위치와 봉재(W)의 접합부(80)의 축 방향 위치가 일치하는 경우에 정면주축(10)(정면 척(12))을 배면주축(20)에서 멀어지는 방향으로 이동시켜서 정면 척(12)으로 봉재(W3)의 신재(W2)로부터 이루어진 부분을 파지하도록 하고 있다. 이 경우, 정면주축(10) 내지 정면 척(12)의 이동 공간의 제약을 줄이고 원하는 거리만큼 정면 척(12)을 Z축방향으로 이동시킬 수 있다.

한편, 정면 척(12)의 축 방향 위치와 봉재(W)의 접합부(80)의 축 방향 위치가 일치하는 경우에 정면주축(10)(정면 척(12))을 배면주축(20)에 근접하는 방향으로 이동시키고 나서 정면 척(12)으로 봉재(W3)의 구재(W1)로부터 이루어진 부분을 파지하게 해도 좋다. 이 경우, 봉재(W3)의 보다 가공 부분에 가까운 위치를 정면 척(12)으로 보유할 수 있다. 이것에 의해 봉재(W3)를 정면 척(12)으로 더욱 확실하게 보유하고, 봉재(W3)를 보다 정밀하게 가공할 수 있다.

공작기계(1)가 가이드 부시(30)를 갖춘 구성인 경우에는, 제어부(60)는 봉재(W3)에 대하여 소정의 가공 및 절단가공을 연속적으로 수행하고 있을 때 도 10(a)에 나타낸 것처럼 봉재(W)의 접합부(80)의 축 방향 위치가 가이드 부시(30)에 위치한 경우에 도 10(b)에 나타낸 것처럼 봉재(W3)에 대하여 소정의 가공을 완료하고 봉재(W3)를 접합부(80)보다 신재(W2) 측에서 절단 가공하는 제어를 수행하는 구성으로 할 수 있다. 이것에 의해 봉재(W3)의 접합부(80)을 가지는 부분이 제품(P)으로서 가공되는 것을 방지할 수 있다.

이 때 제어부(60)는 가이드 부시(30)에 의해 접합부(80)가 지지되지 않도록, 사전에 접합부(80)의 축 방향 위치에 근거하여 봉재(W)의 구재(W1)로 이루어진 부분으로부터의 제품(P)의 가공수를 설정하는 구성으로 할 수도 있다.

이 경우에도 봉재(W)의 축경부(81)가 가이드 부시(30)에 위치한 경우에 봉재(W3)에 대하여 소정의 가공을 완료하고 봉재(W3)를 접합부(80)보다 신재(W2) 측에서 절단가공하는 제어를 수행하도록 해도 좋다. 이것에 의해 봉재(W3)의 축경부(81)를 가지는 부분이 제품P로서 가공되는 것을 방지할 수 있다.

제어부(60)에 접합부(80)의 Z축방향 위치를 인식시키기 위한 방법으로는 상기한 측정봉(61)을 사용한 방법에 한정하지 않고 여러 가지 방법 내지 구성을 채용할 수 있다.

예를 들어 도 11(a)에 나타낸 것처럼 구재(W1)를 배면주축(20)에 건네준 후, 마찰 접합을 수행하기 전에 배면측 위치표시 플레이트(72)로 구재(W1)의 배면 척(22)로부터의 돌출량을 측정함과 동시에 정면측 위치표시 플레이트(73)로 신재(W2)의 정면 척(12)으로부터의 돌출량을 측정하여 도 11(b)에 나타낸 것처럼 필요에 따라 구재(W1)의 단면 및 신재(W2)의 단면에 가공을 실시한 후, 도 11(c)에 나타낸 것처럼 구재(W1)의 단면과 신재(W2)의 단면을 맞닿게 함과 동시에 구재위치 측정단자(62)로 구재(W1)의 후단면 위치를 측정하고 정면 척(12) 및 배면 척(22)의 Z축방향 위치와 구재(W1)의 배면 척(22)로부터의 돌출량, 신재(W2)의 정면 척(12)으로부터의 돌출량 및 구재위치 측정단자(62)로 측정된 구재(W1)의 후단면 위치에 근거하여 접합부(80)의 위치를 산출하도록 해도 좋다.

또한 제어부(60)에 접합부(80)의 Z축방향 위치를 인식시키기 위한 방법으로는, 상기에 한하지 않고 예를 들어 구재(W1)와 신재(W2)를 접합한 봉재(W3)를 카메라로 촬영하고 해당 촬영 화상을 화상 인식 처리함으로써 접합부(80)의 Z축방향 위치를 검출하는 방법, 광학적인 위치 검출 센서를 사용하여 접합부(80)의 Z축방향 위치를 검출하는 방법, 제어부(60)의 가공 프로그램에 근거하여 접합부(80)의 Z축방향 위치를 검출하는 방법, 봉재(W)의 가공 길이에 근거하여 접합부(80)의 Z축방향 위치를 검출하는 방법 등, 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.

상기 실시 형태에서는 구재(W1)와 신재(W2)를 접합하여 하나의 봉재(W3)로 한 후, 도 7(a)에 나타낸 것처럼 정면 척(12)으로 봉재(W3)를 파지한 채로 배면 척(22)의 봉재(W3)의 파지를 해제한 상태로 하여 정면주축(10)을 배면주축(20)에서 멀어지는 방향으로 향하여 Z축방향으로 이동시킴으로써 봉재(W3)를 배면주축(20)에서 뽑아내도록 하고 있으나, 상기와 같이 봉재 공급부(50)는 정면주축(10)에서 배면주축(20) 측으로 돌출하는 봉재(W)를 정면주축(10) 측으로 인입하는 기능을 가지고 있으므로 해당 기능을 사용하여 도 12(a)에 나타낸 것처럼 구재(W1)와 신재(W2)를 접합하여 하나의 봉재(W3)로 한 후에 도 12(b)에 나타낸 것처럼 정면주축(10)을 Z축방향으로 이동시키지 않고 봉재 공급부(50)로 봉재(W3)를 구재(W1)의 길이만큼 정면주축(10) 측을 향하여 이동시킴으로써 해당 봉재(W3)를 배면주축(20)에서 뽑아내는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 인입수단으로서의 제어부(60)는 봉재(W3)의 구재(W1)의 부분을 배면주축(20)에서 이탈시켜 정면주축(10) 측으로 인입하도록 정면주축(10), 배면주축(20) 및 봉재 공급부(50)의 작동을 제어한다.

보다 구체적으로는 도 12(a)에 나타낸 것처럼 구재(W1)와 신재(W2)가 접합되어 봉재(W3)가 되면, 정면 척(12)의 봉재(W3)의 파지와 배면 척(22)의 봉재(W3)의 파지가 함께 해제됨과 함께 봉재 공급부(50)의 핑거(51)에 의해 봉재(W3)의 후단이 파지되며 이 상태에서 도 12(b)에 나타낸 것처럼 구동 로드(52)에 의해 구동되어 핑거(51)가 배면주축(20)에서 멀어지는 후퇴 방향을 향하여 Z축방향으로 구재(W1)의 길이만큼 이동한다. 이것에 의해, 봉재(W3)를 봉재 공급부(50)에 의해 정면주축(10) 측으로 인입하고, 배면주축(20)에서 이탈시킬 수 있다.

이와 같이 도 12(a), (b)에 나타낸 구성에 의하면 정면주축(10)이 Z축방향으로 이동할 수 없는 고정 주축으로 구성된 공작기계에서도, 구재(W1)와 신재(W2)를 접합한 봉재(W3)를 배면주축(20)에서 뽑아낼 수 있다.

봉재(W3)를 배면주축(20)에서 뽑아낸 후에는 도 8(a), 도 8(b)에 나타내는 것과 마찬가지로, 정면주축(10)을 주축 모터로 회전 구동하여 봉재(W3)을 회전시키고 가공부(40)의 선택된 공구(41)를 Y축선 방향(절단 방향)으로 이동시켜 봉재(W3)를 절단시킴과 동시에 정면주축(10)(정면주축대(11))을 Z축선 방향(이송 방향)으로 이동시켜서 봉재(W3)에 대한 소정의 가공(절삭가공) 및 절단가공을 연속적으로 수행하여 봉재(W3)로부터 복수의 제품(P)을 가공할 수 있다.

또한 도 12에 나타내는 구성에서는 봉재 공급부(50)로 봉재(W3)를 구재(W1)의 길이만큼 이동시키도록 하고 있기 때문에, 이동 후의 봉재(W3)를 가공부(40) 등에 의한 가공에 적합한 소정량 만큼 정면주축(10)에서 돌출한 상태로 할 수 있다. 이것에 의해, 해당 이동 후 바로 배면주축(20)에서 이탈되어 정면주축(10)의 정면 척(12)으로 파지된 봉재(W3)에 대하여 가공부(40)로 제품(P)을 형성하기 위한 소정의 가공 및 절단가공을 수행할 수 있다.

상기 실시 형태에서는 구재(W1)를 파지하는 것이 배면주축(20)의 배면 척(22)이지만, 배면주축(20)의 축선과 평행한 축선을 가지며 배면주축(20)에 설치된 워크 클램프 장치(24)를 설치하는 것도 가능하다.

보다 구체적으로는, 도 13(a)에 나타낸 것처럼 배면주축(20)의 배면주축대(21)에 축선이 배면주축(20)의 축선과 평행이 되도록 배면주축(20)에 나란히 워크 클램프 장치(24)를 설치할 수 있다. 워크 클램프 장치(24)는 배면 척(22)과 동일한 구성을 가지는 클램프 척(클램프측 파지수단)(24a)을 갖추고 있다. 클램프 척(24a)의 내경은 정면 척(12)의 내경과 동일하게 되어 있으며 워크 클램프 장치(24)는 클램프 척(24a)으로 정면주축(10)에서 이탈된 구재(W1)를 파지할 수 있다.

이에 반해 배면 척(22)은 그 내경이 정면 척(12)의 내경보다 작은 구성으로 되며, 정면 척(12)에 파지되어 정면주축(10)에서 가공부(40)에 의해 소정의 가공이 실시됨으로써 배면주축(20) 측을 향하는 선단의 외경이 봉재(W)의 외경보다 작게 가공된 공작물(제품(P))을 배면 척(22)으로 파지할 수 있게 되어 있다.

배면주축대(21)에 배면주축(20)에 더하여 워크 클램프 장치(24)를 설치한 구성에서는, 워크 클램프 장치(24)가 구재(W1)를 파지하고, 정면주축(10)의 정면 척(12)이 신재(W2)를 파지하여 서로의 단면을 맞닿게 하여 마찰 압접을 수행하고 봉재(W3)를 형성하는 구성으로 할 수 있다.

즉, 도 13(a)에 나타낸 것처럼 정면주축(10)에서 가공되어 봉재(W)로부터 절단한 최종 공작물(제품(P))을 배면주축(20)의 배면 척(22)으로 파지시킨다. 다음으로 도 13(b)에 나타낸 것처럼 구재(W1)의 정면 척(12)에 의한 파지를 해제함과 동시에 구재(W1)를 워크 클램프 장치(24)의 클램프 척(24a)로 파지시키고, 그 상태에서 배면주축대(21)를 정면주축(10)에서 멀어지도록 Z축방향으로 이동시켜서 구재(W1)를 정면주축(10)에서 이탈시킨다. 다음으로 도 14(a)에 나타낸 것처럼 새로운 봉재(W)를 신재(W2)로서 봉재 공급부(50)로부터 정면주축(10)에 공급하고, 신재(W2)를 정면 척(12)으로 파지시킨다. 그리고 도 5, 도 6에 나타낸 경우와 동일한 순서로 구재(W1)와 신재(W2)의 서로 대향하는 단면을 맞닿게 하고 구재(W1)와 신재(W2)를 마찰 압접한다. 이것에 의해 도 14(b)에 나타낸 것처럼 구재(W1)와 신재(W2)가 서로의 축 방향 단면을 접합면으로서 접합된 하나의 봉재(W3)로 할 수 있다.

이 때 배면주축대(21)에는 배면주축(20)과 워크 클램프 장치(24)가 설치되어 있으므로, 도 14(b)에 나타낸 것처럼 구재(W1)와 신재(W2)의 마찰 압접과 배면주축(20)의 배면 척(22)으로 파지한 최종 공작물(제품(P))에 대한 배면측 이동가공부(46)의 공구(47)에 의한 소정의 가공을 동시에 수행할 수 있다. 이것에 의해 구재(W1)와 신재(W2)의 마찰 압접을 완료할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.

또한 배면주축대(21)에 배면주축(20)에 더하여 워크 클램프 장치(24)를 설치한 구성에서는, 구재(W1)를 배면주축대(21)에 설치한 워크 클램프 장치(24)의 클램프 척(24a)으로 파지하는 구성으로 할 수 있으므로 배면주축(20)의 배면 척(22)의 내경을 정면주축(10)에서 가공된 공작물(제품(P))에 맞추어 정면주축(10)의 정면 척(12)의 내경보다 작게 할 수 있게 된다. 이것에 의해 공작기계(1)를 여러 가지 형상의 제품(P)의 제조에 적합하게 할 수 있다.

추가적으로 배면주축대(21)에 배면주축(20)에 더하여 워크 클램프 장치(24)를 설치한 구성에서는, 배면주축(20)의 배면 척(22)으로 파지한 최종 공작물(제품(P))에 대한 배면측 이동가공부(46)의 공구(47)에 의한 소정의 가공을, 도 15(a)에 나타낸 것처럼 봉재(W3)를 정면주축(10)에서 가공한 최종 공작물(제품(P))을 정면주축(10)에서 배면주축(20)으로 건네준 후 계속해서 수행할 수도 있다. 즉, 도 15(a)에 나타낸 것처럼 최종 공작물(제품(P))을 정면주축(10)에서 배면주축(20)으로 건네준 후, 최종 공작물(제품(P))에 대한 배면측 이동가공부(46)의 공구(47)에 의한 소정의 가공을 시작하고 도 15(b)에 나타낸 것처럼 구재(W1)를 워크 클램프 장치(24)의 클램프 척(24a)으로 파지하여 정면주축(10)에서 이탈시키는 동안에도, 배면주축(20) 내지 배면주축대(21)와 함께 이동하는 최종 공작물(제품(P))에 공구(47)를 추종시켜서 해당 공구(47)에 의한 소정의 가공을 계속해서 수행한다. 이것에 의해 구재(W1)의 정면주축(10)에서의 이탈을 완료하기까지의 시간을 단축할 수 있다.

이와 같이 배면주축대(21)에 배면주축(20)에 더하여 워크 클램프 장치(24)를 설치한 구성으로 한 경우에는, 배면주축(20)이 구재(W1)를 파지하고 있는 동안에도 봉재인 최종 제품(P)에 대하여 배면측 이동가공부(46)의 공구(47)에 의한 소정의 가공을 수행하는 것이 가능한 구성으로 할 수 있다.

또한 배면주축대(21)에 배면주축(20)에 더하여 워크 클램프 장치(24)를 설치한 구성에서는 정면 척(12)의 내경과 워크 클램프 장치(24)의 내경을 동일하게 하고, 배면주축(20)의 배면 척(22)의 내경을 정면주축(10)에서 가공된 공작물(제품(P))에 맞춤으로써 최종 공작물(제품(P))을 정면주축(10)에서 배면주축(20)으로 건네준 후에 최종 공작물을 반출한 후에 구재(W1)와 신재(W2)의 마찰 압접을 워크 클램프 장치(24)와 정면 척(12)의 사이에서 수행하는 것이 가능하다.

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능함은 말할 필요도 없다.

예를 들어 상기 실시 형태에서는, 구재(W1)와 신재(W2)를 마찰 압접으로 접합하도록 하고 있으나 이에 한정되지 않고 예를 들어, 구재(W1)와 신재(W2) 중 어느 한 쪽의 단부에 요부를 설치하고 구재(W1)와 신재(W2)의 다른 한 쪽에 철부를 설치하고 이들을 감합시킴으로써 구재(W1)와 신재(W2)를 접합하는 등 그 접합수단은 여러 가지 변경 가능하다.

상기 실시 형태에서 공작기계(1)는 가이드 부시(30)를 구비하고 있으나 가이드 부시(30)를 구비하지 않는 구성으로 할 수도 있다.

１ : 공작기계 ２ : 기대(基台)
３ : 정면측 이동기구 ４ : 배면측 이동기구
１０ : 정면주축(제1주축) １１ : 정면주축대
１２ : 정면 척(제1파지수단) １３ : 척 슬리브
２０ : 배면주축(제2주축) ２１ : 배면주축대
２２ : 배면 척(제2파지수단) ２３ : 척 슬리브
２４ : 워크 클램프 장치 ２４ａ : 클램프 척(클램프측 파지수단)
３０ : 가이드 부시 ３１ : 가이드 부시 지지대
４０ : 가공부(가공수단) ４１ : 공구
４２ : 인물대 (刃物台) ４３ : 배면측 고정가공부(가공수단)
４４ : 공구 ４５ : 배면 인물대
４６ : 배면측 이동가공부(가공수단) ４７ : 공구
４８ : 인물대 ５０ : 봉재 공급부
５１ : 핑거 ５２ : 구동 로드
６０ : 제어부 ６１ : 측정봉(위치인식수단)
６２ : 구재위치 측정단자(위치인식수단) ７０ :요부
７１ : 요부 ７２ : 배면측 위치표시 플레이트
７３ : 정면측 위치표시 플레이트 ８０ : 접합부
８１ : 축경부 ９０ : 버
Ｗ : 봉재 Ｗ１ : 구재(舊材)
Ｗ２ : 신재(新材) Ｗ３ : 봉재
Ｐ : 제품 Ａ : 돌출길이
Ｂ : 돌출길이 α : 감소된 길이
Ｌ : 길이

Claims

제1파지수단을 갖춘 제1주축과,
제2파지수단을 갖추고, 배면주축대에 설치되어 상기 제1주축에 대향하는 제2주축과,
장척(長尺)의 봉재를 상기 제1주축에 공급하는 봉재 공급부와,
상기 봉재를 가공하는 공구를 갖춘 가공수단을 포함하는 공작기계에 있어서,
상기 제2 주축과 평행하고, 상기 제2 주축과 이격되어, 상기 배면주축대에 설치되며, 상기 제1주축으로부터 구재(舊材)로서 이탈된 상기 봉재인 제2재를 파지 가능한 워크 클램프 장치와,
상기 워크 클램프 장치에 의해 파지된 상기 제2재와, 상기 제1파지수단에 의해 파지된 것으로서 상기 봉재 공급부에 의해 새롭게 공급된 봉재인 제1재의 서로 대향하는 단부를 접합하여, 상기 제2재와 상기 제1재를 하나의 봉재로 형성하는 접합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 1에 있어서,
상기 제1파지수단에 파지시킨 상기 하나의 봉재에 대하여 상기 가공수단으로 소정의 가공 및 절단가공을 연속적으로 수행함과 동시에, 절단가공에 의해 절단한 가공재를 상기 제2파지수단에 파지시켜, 상기 가공재의 상기 가공수단에 의한 소정의 가공과, 상기 제2재와 상기 제1재의 상기 접합수단에 의한 접합을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 워크 클램프 장치는, 상기 제2재를 파지하는 클램프측 파지수단을 가지며,
상기 클램프측 파지수단의 내경과 상기 제1파지수단의 내경은, 서로 동일한 공작기계.