KR102705949B1 - 공작 기계 - Google Patents

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타카이치 나카야
아이 키쿠치
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시티즌 도케이 가부시키가이샤
시티즌 마쉬나리 가부시키가이샤
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Abstract

제1주축(3a)와 제1주축(3a)를 축 방향으로 이동시키는 제1구동원(9a)와 제2주축(3b)와 제2주축(3b)를 축 방향으로 이동시키는 제2구동원(9b)와 제1주축(3a)에 파지된 공작물W1과 제2주축(3b)에 파지된 공작물 W2를 서로 상대 회전시킨 상태에서 접촉시켜 마찰 가열함과 동시에, 한 쌍의 공작물W1,W2의 상대 회전을 정지시킨 후 제1주축 3a를 정지시킨 상태에서 제2주축(3b)만을 축 방향으로 이동시켜 한 쌍의 공작물 W1,W2을 마찰 압접하도록 제어하는 제어 수단 C를 가지며, 제어 수단C가 한 쌍의 공작물 W1,W2을 마찰 압접할 때 제1주축(3a)의 축 방향 위치를 유지하도록 제1구동원(9a)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계 1.

Description

공작 기계
본 발명은 한 쌍의 공작물을 마찰 압접할 수 있는 공작기계에 관한 것이다.
종래 한 쌍의 공작물을 마찰 압접할 수 있는 기계로서, 각각 공작물을 유지하는 한 쌍의 주축과, 각각의 주축을 축 방향으로 이동시키는 한 쌍의 구동원을 구비하고, 각각의 주축에 파지된 공작물을 서로 상대 회전시킨 상태에서 접촉시켜 한 쌍의 공작물을 마찰 가열 한 후, 상대 회전을 정지시키고 마찰 압접하는 것이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌1 참조).
[특허문헌1]일본특허공개 평8-206926호 공보
상기 종래의 양 주축이 축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있는 공작 기계가 알려져 있으며, 상기 공작 기계에 의한 마찰 압접을 원활히 수행하기 어려운 경우가 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 한 쌍의 공작물을 원활하게 마찰 압접할 수 있는 공작 기계를 제공하는 것이다.
본 발명의 공작 기계는, 공작물을 파지하는 제1주축과, 상기 제1주축을 축 방향으로 이동시키는 제1구동원과, 공작물을 파지하는 제2주축과, 상기 제2주축을 축 방향으로 이동시키는 제2구동원과, 상기 제1주축에 파지된 공작물과 상기 제2주축에 파지된 공작물을 서로 상대 회전시킨 상태에서 접촉시켜 한 쌍의 상기 공작물을 마찰 가열함과 동시에, 한 쌍의 상기 공작물의 상대 회전을 정지시킨 후 상기 제1주축을 정지시킨 상태에서 상기 제2주축만을 축 방향으로 이동시켜 한 쌍의 상기 공작물을 마찰 압접하도록 상기 제1 주축의 회전, 상기 제2주축의 회전 및 상기 제2구동원의 작동을 제어하는 제어 수단을 가지는 공작 기계이며, 상기 제어 수단이 한 쌍의 상기 공작물을 마찰 압접할 때, 상기 제1주축의 축 방향 위치를 유지하도록 상기 제1구동원의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 공작 기계는, 상기 구성에 있어서, 상기 제1구동원에 의해 구동되어 상기 제1주축과 함께 축 방향으로 이동하는 부재 전체의 관성이, 상기 제2구동원에 의해 구동되어 상기 제2주축과 함께 축 방향으로 이동하는 부재 전체의 관성보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 공작 기계는, 상기 구성에 있어서, 상기 제1구동원이 전동 모터이며, 상기 제1구동원에 가해지는 토크를 검출하는 토크 검출 수단을 추가적으로 구비하며, 상기 제어 수단이, 한 쌍의 상기 공작물을 마찰 압접할 때, 상기 토크 검출 수단에 의해 검출된 토크에 저항하도록 상기 제1구동원의 작동을 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 공작 기계는, 상기 구성에 있어서, 상기 제어 수단에 의해 이동이 제어되는 공구를 구비하고, 상기 제어 수단이, 한 쌍의 공작물을 마찰 압접한 후, 상기 제1주축과 상기 제2주축을 동일 방향과 동일 회전수로 회전시키면서 상기 공구를 상기 공작물에 대하여 상대 이동시켜서 해당 공구에 의해 상기 공작물을 절삭하는 절삭 가공을 수행하도록 상기 제1주축의 회전, 상기 제2주축의 회전 및 상기 공구의 상대 이동을 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 공작 기계는, 상기 구성에 있어서, 상기 제어 수단은, 한 쌍의 상기 공작물의 상대 회전을 정지시킨 후에 상기 제1주축을 정지시킨 상태에서 상기 제2주축만을, 사전에 마찰압접소모길이을 고려하여 설정한 축 방향 위치까지 이동시키도록 상기 제2구동원의 작동을 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 한쪽의 주축을 축 방향으로 이동시켜 마찰 압접을 수행할 때 다른 쪽의 주축을 정지 상태로 유지하며 마찰 압접을 함으로써 양 주축이 축 방향으로 이동 가능한 구성이라도 원활하게 마찰 압접을 수행할 수 있는 공작 기계를 제공할 수 있다.
도１은 본 발명의 일실시예인 공작 기계의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도２(a)~(c)는 2개의 공작물을 마찰 압접하는 순서를 나타내는 설명도이다.
도３은 마찰 압접한 공작물의 외주면에서 버를 제거하는 절삭 가공을 수행하고 있는 상태를 나타내는 설명도이다.
도1에서 도시한 공작기계(1)은, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 마찰 압접으로 접합하는 기능과, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 마찰 압접한 접합 공작물 Ｗ３를 절삭 가공(선삭 가공)하는 기능을 가진 것이다. 공작기계(1)은, 예를 들어 CNC 선반 등의 선반에, 마찰 압접 기능을 부가하여 구성할 수 있다.
공작기계(1)은, 기대(2) 위에 배치되는 두 개의 주축, 즉 제1주축(3a)와 제2주축(3b)를 구비하고 있다. 제1주축(3a)는 제1주축대(4a)에 회전 가능하게 지지되고, 제2주축(3b)는 제2주축대(4b)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 제1주축(3a)와 제2주축(3b)는 동일 축 선상에 배치되고, 소정의 간격을 두고 서로 마주하고 있다.
제1주축(3a)는 선단에 제1척(5a)를 구비하고, 제1척(5a)로 제1공작물 Ｗ１을 파지할 수 있다. 제2주축(3b)는 선단에 제2척(5b)를 구비하고, 제2척(5b)로 제2공작물 Ｗ2를 파지할 수 있다.
제1주축(3a)는 제1전동모터(6a)에 의하여 회전 구동된다. 제1주축(3a)를 제1전동모터(6a)로 회전 구동함으로써, 제1주축(3a)에 파지된 제1공작물 Ｗ１을 회전시킬 수 있다. 제2주축(3b)는 제2전동모터(6b)에 의해 회전 구동된다. 제2주축(3b)를 제2전동모터(6b)로 회전 구동함으로써, 제2주축(3b)에 파지된 제2공작물 Ｗ2를 회전시킬 수 있다.
기대(2)에는 제1주축(3a)의 축 방향(Z축 방향)으로 연장하는 제1가이드레일(7a)가 고정되어 있고, 제1주축대(4a)에 고정된 제1새들(8a)가 제1가이드레일(7a)에 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. 제1가이드레일(7a)와 제1새들(8a) 사이에는 도시하지 않은 볼나사 기구가 설치되어 있으며, 제1구동원(9a)에 의해 볼나사 기구를 회전 구동함으로써 제1주축대(4a)와 함께 제1주축(3a)를 축 방향(Z축 방향)으로 구동하여 해당 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
기대(2)에는 제2주축(3b)의 축 방향(Z축 방향)으로 연장하는 제2가이드레일(7b)가 고정되어 있고, 제2주축대(4b)에 고정된 제2새들(8b)가 제2가이드레일(7b)에 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. 제2가이드레일(7b)와 제2새들(8b) 사이에는 도시하지 않은 볼나사 기구가 설치되어 있고, 제2구동원(9b)에 의해 볼나사 기구를 회전 구동함으로써 제2주축대(4b)와 함께 제2주축(3b)를 축 방향(Z축 방향)으로 구동하여 해당 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 제1구동원(9a) 및 제2구동원(9b)로 각각 서보모터(전동 모터)가 사용되었다.
본 실시예에서는, 제1주축(3a)는 정면 주축, 제2주축(3b)는 배면 주축이며, 정면 주축인 제1주축(3a)의 외경은 배면 주축인 제2주축(3b)의 외경보다 큰 직경이며, 제1주축(3a)의 중량은 제2주축(3b)의 중량보다 무겁다. 또한, 제1구동원(9a)에 의해 구동되어 제1주축(3a)와 함께 축 방향으로 이동하는 제1주축대(4a), 제1척(5a), 제1전동모터(6a), 제1새들(8a) 및 볼나사 기구 등을 포함한 부재 전체가 움직일 때의 움직이기 어려움인 관성이, 제2구동원(9b)에 의해 구동되어 제2주축(3b)와 함께 축 방향으로 이동하는 제2주축대(4b), 제2척(5b), 제2전동모터(6b), 제2새들(8b) 및 볼나사 기구 등을 포함한 부재 전체가 움직일 때의 움직이기 어려움인 관성보다 더 크다.
공작기계(1)은, 절삭 가공을 위한 공구(10)을 구비하고 있다. 공구(10)은, 이동수단(11)에 장착되며, 이동수단(11)에 의해 구동되어 적어도 절삭 방향(X축 방향) 및 이송 방향(Z축 방향)으로 이동이 가능하다. 절삭 가공에 대응한 가공 회전 속도로 회전시킨 상태의 제1공작물 Ｗ１, 제2공작물 Ｗ２ 내지 접합 공작물 Ｗ3에, 공구(10)의 칼날부(10a)를 눌러 대는 것으로 제1공작물 Ｗ１, 제2공작물 Ｗ２ 내지 접합 공작물 Ｗ３을 공구(10)에 의해 절삭 가공할 수 있다.
공작기계(1)은 제어 수단으로서의 제어부 C를 가지고 있다. 제어부 C는, 예를 들어 CPU(중앙연산처리장치)나 메모리 등의 기억 수단을 갖춘 마이크로 컴퓨터로 구성할 수 있다. 제어부 C는, 제1전동모터(6a), 제2전동모터(6b), 제1구동원(9a), 제2구동원(9b) 및 이동수단(11)에 접속되어 있다.
제1구동원(9a)에는 전류계(12)가 접속되어 있다. 제어부 C는 토크 검출 수단으로서의 기능을 가지고 있으며, 전류계(12)에 의해 검출되는 제1구동원(9a)의 전류치에 기초하여 제1구동원(9a)에 가해지는 토크를 검출할 수 있다.
공작기계(1)은, 제어부 C로 제1주축(3a) 및 제2주축(3b)의 회전, 제1구동원(9a) 및 제2구동원(9b)의 작동, 즉 제1주축(3a) 및 제2주축(3b)의 축 방향으로의 이동을 통합 제어함으로써, 제1주축(3a)에 파지된 제1공작물 Ｗ１과 제2주축(3b)에 파지된 제2공작물 Ｗ２를 마찰 압접할 수 있다. 이하에, 공작기계(1)로 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 마찰 압접하는 순서에 대해서 설명한다.
먼저, 도2(a)에 나타낸 바와 같이, 제1주축(3a)에 제1척(5a)를 이용하여 제1공작물 Ｗ１을 파지시키는 동시에 제2주축(3b)에 제2척(5b)를 이용하여 제2공작물 Ｗ２를 파지시킨다. 제1공작물 Ｗ１ 및 제2공작물 Ｗ２로는, 예를 들어 강재제의 원형봉 등을 이용할 수 있으나, 다른 금속 재료제의 것을 이용할 수도 있으며 또 여러 가지 형상의 것을 이용할 수도 있다.
다음으로, 제2주축(3b)의 회전은 정지시킨 채 제1주축(3a)를 소정의 회전 속도로 회전시키고, 제1주축(3a)에 파지된 제1공작물 Ｗ１과 제2주축(3b)에 파지된 제2공작물 Ｗ２를 소정의 회전 속도차로 서로 상대 회전시킨다.
또한, 제1주축(3a)의 회전은 정지시킨 채 제2주축(3b)만을 소정의 회전 속도로 회전시켜 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 상대 회전시키도록 하여도 되며, 제1주축(3a)와 제2주축(3b)를 다른 회전 속도로 동일 방향으로 회전시켜 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 상대 회전시키도록 하여도 되며, 제1주축(3a)와 제2주축(3b)를 다른 회전 속도 또는 동일한 회전 속도로 서로 반대 방향으로 회전시켜 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 상대 회전시켜도 된다.
다음으로, 제1주축(3a)에 파지된 제1공작물 Ｗ１과 제2주축(3b)에 파지된 제2공작물 Ｗ２를 소정의 회전 속도차로 서로 상대 회전시킨 상태에서 제1주축(3a)를 축 방향으로 이동시키지 않고 정지시킨 상태로 제2구동원(9b)를 작동시켜 제2주축(3b)를 제1주축(3a)에 접근하도록 축 방향으로 이동시켜, 도2(b)에 도시한 바와 같이, 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면을 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면에 접촉시킨다. 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면이 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면에 접촉하면, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２의 소정의 회전 속도 차의 상대 회전에 의해 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면과 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면 사이에 마찰열이 발생하고, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２가 마찰 가열된다.
상대 회전하는 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２ 사이의 속도 차는, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２와의 마찰 압접에 필요한 마찰열을 일으킬 수 있는 회전 속도 차이면 된다.
마찰 가열에 의해 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２의 각 축 방향 단면이 소정의 온도에 이르면, 도2(c)에 나타낸 바와 같이 제1주축(3a)의 회전을 정지하고 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２ 사이의 상대 회전을 정지시킨 후에 제1주축(3a)를 축 방향으로 이동시키지 않고 정지시킨 상태로, 제2구동원(9b)를 작동시켜 제2주축(3b)만을 제1주축(3a)에 접근하도록 더욱 축 방향으로 이동시킨다. 이것에 의해 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면에 소정의 압력(업셋압)으로 축 방향에 따르는 방향으로 눌러서, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 서로의 축 방향 단면을 접합면으로서 마찰 압접할 수 있다.
제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면에 소정의 압력으로 축 방향을 따르는 방향으로 누르는 경우의, 제2주축 3b의 축 방향으로의 이동량은, 사전에 마찰압접소모길이(접합에 의해 제1공작물 Ｗ１, 제2공작물 Ｗ２의 일부가 버(burr)로서 방출되어 짧아지는 만큼의 길이)를 고려하여 설정되어 있으며, 제2주축(3b)는 해당 이동량을 고려한 축 방향 위치까지 이동하도록 그 이동이 제어된다. 구체적으로는, 제2공작물 Ｗ２의 접합전 축 방향 단면의 축 방향 위치가 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２의 접합면이 형성되는 축 방향 위치보다 제1주축(3a) 측의 축 방향 위치에 도달하도록 제2주축(3b)의 이동이 제어된다.
본 실시예의 공작기계(1)에서는, 제1주축(3a)에 파지된 제1공작물 Ｗ１과 제2주축(3b)에 파지된 제2공작물 Ｗ２를 마찰 압접할 때 축 방향으로 이동하는 제2주축(3b)에 의해 제1주축(3a)가 밀려서 축 방향으로 이동되는 것을 방지하기 위해서, 제어부 C는 제1주축(3a)의 축 방향 위치를 유지하도록 제1구동원(9a)의 작동을 제어하도록 되어 있다. 즉, 제어부 C는 제1주축(3a)에 파지된 제1공작물 Ｗ１과 제2주축 3b에 파지된 제2공작물 Ｗ２를 마찰 압접할 때 제1구동원(9a)를 정지 상태로 유지할 뿐만 아니라 제2주축(3b)에서 제1주축(3a)에 가해지는 가압력에 저항할 수 있는 반동력을 제1주축(3a)에 발생시켜 제1주축(3a)를 축 방향으로 이동시키지 않고 정지 상태로 유지할 수 있도록 제1구동원(9a)의 작동을 제어한다. 예를 들어, 제어부 C는 제1주축(3a)가 제2주축(3b)에 의해 눌림으로 인하여 제1구동원(9a)에 가해지는 토크를 전류계(12)에 의해 검출되는 제1구동원(9a)의 전류치에 기초하여 검출하고, 해당 토크에 저항하는 구동력을 제1구동원(9a)가 발생하도록 제1구동원(9a)에 공급하는 구동 전력을 제어한다.
본 실시예의 공작기계(1)에서는, 상기와 같이 제어부 C가 제1주축(3a)에 파지된 제1공작물 Ｗ１과 제2주축 3b에 파지된 제2공작물 Ｗ２를 마찰 압접 할 때 제1주축(3a)의 축 방향 위치를 유지하도록 제1구동원(9a)의 작동을 제어하는 구성으로 했기 때문에, 마찰 압접에 있어서 제2공작물 Ｗ２를 제1공작물 Ｗ１에 가압할 때에 축 방향으로 이동하는 제2주축(3b)에 의하여 제1주축(3a)가 눌려도 제1주축(3a)를 정지 상태로 유지할 수 있다. 이것에 의해 제2공작물 Ｗ２를 제1공작물 Ｗ１에 가압하는 경우에, 마찰 압접에 필요한 가압력을 얻을 수 있도록 하여, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 원활히 마찰 압접시킬 수 있다.
특히, 제1구동원(9a)에 의해 구동되어 제1주축(3a)와 함께 축 방향으로 이동하는 부재 전체의 관성을 제2구동원(9b)에 의해 구동되어 제2주축(3b)와 함께 축 방향으로 이동하는 부재 전체의 관성보다 크게 한 경우에는, 마찰 압접에서 축 방향으로 이동하는 제2주축(3b)에 의해 제1주축 3a가 밀렸을 때 제1주축(3a)가 보다 쉽게 정지 상태로 유지되게 할 수 있다.
본 실시예의 공작기계(1)에서는, 전류계(12)에 의해 검출된 전류치에 기초하여 제1구동원(9a)에 가해지는 토크를 검출하고, 해당 토크에 저항하도록 제어부 C에 의해 제1구동원(9a)의 작동을 제어하도록 했기 때문에, 간단한 구성으로 제1주축(3a)를 정지 상태로 유지하기 위한 제어 체계를 구축할 수 있다. 이것에 의해, 공작기계(1)의 비용을 저감할 수 있다.
도2(c)에 도시한 바와 같이, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２가 마찰 압접되면, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２가 일체화하여 접합 공작물 Ｗ３이 된다. 접합 공작물 Ｗ３의 접합부 외주면에는, 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２의 마찰열에 의해 연화된 부분이 압접 시에 직경 방향 외측으로 밀려남으로 인해 버B가 발생한다.
본 실시예의 공작기계(1)은 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 마찰 압접한 후, 제어부 C에 의해 제1주축 3a 및 제2주축 3b의 회전 및 공구(10)의 이동을 통합 제어함으로써 도3에 도시한 바와 같이, 제1주축(3a)와 제2주축(3b)를 동일 방향과 동일 회전수로 회전시키면서 이동수단(11)에 의해 공구(10)을 절삭 방향 및 이송 방향으로 이동시켜 공구(10)에 의해 접합 공작물 Ｗ３를 절삭하는 절삭 가공을 실시할 수 있다. 이에 의하여 접합 공작물 Ｗ３를 제1주축(3a) 및 제2주축(3b)에 대하여 탈착하지 않고, 공구(10)의 칼날부(10a)를 접합 공작물 Ｗ３의 버B에 눌러 대어 접합 공작물 Ｗ３에서 버B를 제거하는 절삭 가공을 마찰 압접 후에 연속해서 수행할 수 있기 때문에, 해당 가공의 시간을 단축할 수 있다.
마찰 압접 후에 연속해서 절삭 가공을 수행하는 구성으로 하는 경우에는, 마찰열에 의해 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 가열시킨 후 제1주축(3a)와 제 2주축(3b) 양쪽 모두의 회전을 정지시키는 것이 아니라, 제2주축(3b)의 회전을 개시하여 제1주축(3a)와 제2주축(3b)를 동일 방향으로 동일한 소정의 회전 속도로 회전시킴으로써 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２의 상대 회전을 정지시키고, 그 상태에서 제2공작물 Ｗ２를 제1공작물 Ｗ１에 내리눌러 마찰 압접을 실시하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 마찰 압접에 있어서 제1주축(3a)와 제2주축(3b)의 소정의 회전 속도는 공구(10)에 의한 절삭 가공에 적합한 회전 속도로 한다. 해당 구성에 의하면, 마찰 압접 후 제1주축(3a) 및 제 2주축(3b)의 회전을 정지시키지 않고 제1주축(3a)와 제2주축(3b)를 마찰 압접에 있어서 소정의 회전 속도로 회전시킨 채로 절삭 가공을 수행할 수 있다. 따라서, 마찰압접 후 제1주축(3a)와 제2주축(3b)의 회전을 정지시키거나 회전 속도를 조정하지 않고, 마찰 압접에 있어서 제1주축(3a)와 제2주축(3b)의 회전을 소정의 회전 속도로 유지한 채 접합 공작물 Ｗ３의 절삭 가공을 수행할 수 있으므로 해당 가공 시간을 더욱 단축할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
상기 실시예에 있어서는 전류계(12)에 의해 검출된 전류치를 기초로 제1구동원(9a)에 가해지는 토크를 검출하여 해당 토크에 저항하도록 제어부 C에 의해 제1구동원(9a)의 작동을 제어하도록 하였으나, 제1주축(3a)의 축 방향 위치를 유지하도록 제1구동원(9a)의 작동을 제어할 수 있다면, 예를 들어 제2주축(3b)가 제1주축(3a)에 가하는 가압력을 검지하여 해당 가압력에 저항하도록 제어부 C에 의해 제1구동원(9a)의 작동을 제어하는 등, 그 구성은 여러 가지 변경이 가능하다.
본 실시예에서 공작기계(1)은 제1주축(3a)가 제2주축(3b)보다 큰 직경으로 되어 그 중량이 제2주축(3b)인 중량보다 더 무거운 구성으로 되어 있으나, 제1주축(3a)와 제2주축(3b)가 같은 직경이고 중량이 동일한 구성으로 할 수도 있다. 또한 제1구동원(9a)에 의해 구동되어 제1주축(3a)와 함께 축 방향으로 이동하는 부재 전체의 관성을 제2구동원(9b)에 의해 구동되어 제2주축(3b)와 함께 축 방향으로 이동하는 부재 전체의 관성과 동일하거나 작게 구성할 수도 있다. 이러한 경우에는 제2주축(3b)에서 제1주축(3a)에 가해지는 가압력이 상대적으로 커지는데, 큰 가압력에 대한 큰 반동력을 제1주축(3a)에 발생시킬 수 있도록 제어부 C에 의하여 제1구동원(9a)의 작동을 제어함으로써 제1주축(3a)를 정지 상태로 유지하며 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 원활하게 마찰 압접시킬 수 있다.
본 실시예에서는 제1주축(3a) 및 제2주축(3b)를 각각 회전시키는 모터로서 각각의 주축 외부로부터 회전 구동력을 전달하는 전동 모터로서 설명하였으나, 제1주축대(4a) 및 제2주축대(4b)의 내부에 설치하여 제1주축(3a) 및 제2주축(3b)를 회전시키는 빌트인 모터로 구성할 수도 있다.
본 실시예에서는 도 2(a)~도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 제1주축(3a)가 파지한 제1공작물 Ｗ１을 제1전동모터(6a)에 의해 회전시킨 후 제2구동원(9b)를 작동시켜 제2주축(3b)를 제1주축(3a)에 접근하도록 축 방향으로 이동시키고 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면을 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면에 접촉시키는 구성으로 설명하였으나, 먼저 제2구동원(9b)를 작동시켜 제2주축(3b)를 제1주축(3a)에 접근하도록 축 방향으로 이동시키고, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면을 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면에 접촉시킨 후, 제1주축(3a)가 파지한 제1공작물 Ｗ１을 제1전동모터(6a)에 의해 회전시켜 마찰 가열을 실시하는 구성으로 할 수도 있다.
본 실시예에서는 도 2(b)와 도 2(c)에 나타낸 바와 같이, 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면에 접촉시킬 때(전자)와 도 2(c)에 나타낸 바와 같이 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２를 마찰 가열한 후, 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면에 대하여 소정의 압력으로 축 방향에 따르는 방향으로 가압할 때(후자)의 양쪽 모두에 있어서, 제어부 C가 제1주축(3a)의 축 방향 위치를 유지하도록 제1구동원(9a)의 작동을 제어하는 구성으로 하고 있지만, 제2주축(3b)에서 더 큰 가압력이 제1주축(3a)에 가해지는 후자에서만 제어부 C가 제1주축(3a)의 축 방향 위치를 유지하도록 제1구동원(9a)의 작동을 제어하는 구성으로 할 수도 있다.
본 실시예에서는 제1주축(3a)에 파지된 제1공작물 Ｗ１과 제2주축(3b)에 파지된 제2공작물 Ｗ２를 소정의 회전 속도 차이로 서로 상대 회전시킨 상태에서 제1주축(3a)를 축 방향으로 이동시키지 않고 정지시킨 채 제2주축(3b)만을 제1주축(3a)에 접근하도록 축 방향으로 이동시킴으로써, 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면과 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 서로 접촉시켜 마찰 가열시키도록 하고 있으나, 제1주축 3a에 파지된 제1공작물 Ｗ１과 제2주축 3b에 파지된 제2공작물 Ｗ２을 소정의 회전 속도 차이로 서로 상대 회전시킨 상태에서 제1주축(3a)와 제2주축(3b) 양쪽을 서로 접근하도록 축 방향으로 이동시킴으로써, 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면과 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 서로 접촉시켜 마찰 가열시키도록 해도 된다.
또한 본 실시예에서는 제1주축(3a)의 회전을 정지하고 제1공작물 Ｗ１과 제2공작물 Ｗ２ 사이의 상대 회전을 정지시킨 후 제1주축(3a)를 축 방향으로 이동시키지 않고 정지시킨 상태에서, 제2주축(3b)만을 제1주축(3a) 쪽을 향해 더욱 축 방향으로 이동시켜 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면에 소정의 압력(업셋압)으로 축 방향에 따르는 방향으로 누르도록 하고 있지만, 제1주축(3a)와 제2주축(3b) 양쪽 모두들 서로 접근하도록 축 방향으로 어느 정도의 거리만큼 이동시켜 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면에 누르고, 그 후 제1주축(3a)의 이동을 정지하고 정지된 상태로 하여 제2주축(3b)만을 제1주축(3a) 쪽을 향해 더욱 축 방향으로 이동시킴으로써 제2공작물 Ｗ２의 축 방향 단면을 제1공작물 Ｗ１의 축 방향 단면에 소정의 압력(업셋압)으로 축 방향에 따르는 방향으로 누르도록 해도 된다.
본 실시예에서는 공구(10)의 칼날부(10a)를 접합 공작물 Ｗ３의 버 B에 눌러서 접합 공작물 Ｗ３에서 버 B를 제거하는 절삭 가공을 공구(10)의 이동으로 수행하는 것으로 설명하였으나, 제어부 C에 의해 각각의 주축(3a, 3b)를, 접합 공작물 Ｗ３를 파지한 채 동일 방향으로 동일 회전수로 회전시키면서 각각의 주축(3a, 3b)를 축 방향으로도 동기화하여 이동시킴으로써, 공구(10)을 이동하지 않고 버 B를 제거하는 것도 가능하다.
제1주축(3a)와 제2주축(3b)는 마찰 압접 시 서로 동축상에 대향 배치되면, 각각 축 방향(Z축 방향)에 직교하는 수평 방향으로 이동 가능한 구성으로 할 수도 있다.
　１　　공작기계
　２　　기대
　３ａ　제1주축
　３ｂ 제2주축
　４ａ　제1주축대
　４ｂ　제2주축대
　５ａ　제1척
　５ｂ　제2척
　６ａ　제1전동모터
　６ｂ　제2전동모터
　７ａ　제1가이드레일
　７ｂ　제2가이드레일
　８ａ　제1새들
　８ｂ　제2새들
　９ａ　제1구동원
　９ｂ　제2구동원
１０　　공구
１０ａ　칼날부
１１　 이동 수단
１２　 전류계
Ｗ１　　제1공작물
Ｗ２　　제2공작물
Ｗ３　　접합 공작물
　Ｃ　　제어부（제어 수단, 토크 검출 수단）
　Ｂ　　버

Claims (5)

  1. 공작물을 파지하는 제1주축과,
    상기 제1주축을 축 방향으로 이동시키는 제1구동원과,
    공작물을 파지하는 제2주축과,
    상기 제2주축을 축 방향으로 이동시키는 제2구동원과,
    상기 제1주축에 파지된 공작물과 상기 제2주축에 파지된 공작물을 서로 상대 회전시킨 상태에서 접촉시켜 한 쌍의 상기 공작물을 마찰 가열함과 동시에, 한 쌍의 상기 공작물의 상대 회전을 정지시킨 후 상기 제1주축을 정지시킨 상태에서 상기 제2주축만을 축 방향으로 이동시켜 한 쌍의 상기 공작물을 마찰 압접하도록 상기 제1주축의 회전, 상기 제2주축의 회전 및 상기 제2구동원의 작동을 제어하는 제어 수단을 구비하는 공작기계이며,
    상기 제어 수단이, 한 쌍의 상기 공작물을 마찰 압접하는 경우에, 상기 제1주축의 축 방향 위치를 유지하도록 상기 제1구동원의 작동을 제어하고,
    상기 제1구동원이 전동 모터이며,
    상기 제1구동원에 가해지는 토크를 검출하는 토크 검출 수단을 더 구비하며,
    상기 제어 수단이, 한 쌍의 상기 공작물을 마찰 압접하는 경우에, 상기 토크 검출 수단에 의해 검출된 토크에 저항하도록 상기 제1구동원의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1구동원에 의해 구동되어 상기 제1주축과 함께 축 방향으로 이동하는 부재 전체의 관성이 상기 제2구동원에 의해 구동되어 상기 제2주축과 함께 축 방향으로 이동하는 부재 전체의 관성보다 큰것을 특징으로 하는 공작기계.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 수단에 의해 이동이 제어되는 공구를 구비하고,
    상기 제어 수단이 한 쌍의 공작물을 마찰 압접한 후, 상기 제1주축과 상기 제2주축을 동일 방향과 동일 회전수로 회전시키면서 상기 공구를 상기 공작물에 대하여 상대 이동시켜서 해당 공구에 의해 상기 공작물을 절삭하는 절삭 가공을 수행하도록 상기 제1주축의 회전, 상기 제2주축의 회전 및 상기 공구의 상대 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    한 쌍의 상기 공작물의 상대 회전을 정지시킨 후에 상기 제1주축을 정지시킨 상태에서 상기 제2주축만을, 사전에 마찰압접소모길이를 고려하여 설정한 축 방향 위치까지 이동시키도록 상기 제2구동원의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  5. 삭제
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