KR20210113216A - 공작기계 - Google Patents

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KR20210113216A
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KR1020217021171A
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아야코 키타카제
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시티즌 도케이 가부시키가이샤
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Abstract

제1주축(10)과, 제2주축(20)과, 각 주축(10, 20)에 파지된 각 워크(W1, W2)의 축방향 단부를 접합하여 접합워크(W3)로 하는 접합수단(51)을 포함하는 공작기계(1)에 있어서, 제1주축(10)을 제1주축(10)의 축선에 교차하는 방향으로 이동시키는 전동서보모터(33)와, 전동서보모터(33)의 전류값을 검출하는 전류값 검출수단(53)과, 양 주축(10, 20)으로 접합워크(W3)를 파지한 상태에서 접합워크(W3)를 회전시켰을 때 전류값 검출수단(53)에 의해 검출되는 전류값에 근거하여 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심을 검출하는 편심 검출수단(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계(1).

Description

공작기계
본 발명은 2개의 워크를 접합하여 하나의 접합워크로 형성할 수 있는 공작기계에 관한 것이다.
종래, 서로 대향하는 2개의 주축을 가지는 선반 등의 공작기계로서, 한 쪽의 주축 파지부에 파지된 워크의 축방향 단부와 다른 쪽의 주축 파지부에 파지된 워크의 축방향 단부를 예를 들어 마찰 압접이나 용접, 압입 등의 접합수단으로 접합함으로써 이들 워크를 하나의 접합워크로 형성하도록 구성된 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
일본특허공개 평6-312278호 공보
상기 종래 공작기계에서는, 2개의 워크를 서로 동축이 되도록 정밀도 있게 접합하기 위해서 접합 전에 양 워크의 축방향 단면을 바이트 등의 공구를 사용하여 접합에 적합한 형상으로 가공하는 것이 일반적이나, 예를 들어 공구의 마모나 결손, 가공부에 공급되는 절삭유의 열화, 공작기계의 경년열화 등의 여러 가지 요인에 의해 접합된 2개의 워크에 돌발적으로 심 어긋남(편심)이 발생할 우려가 있다.
그러나 상기 종래 공작기계는 접합된 2개의 워크에 편심이 발생하여도 해당 편심을 검출할 수 없다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며 그 목적은 접합된 2개의 워크에 편심이 발생하고 있는 것을 용이하게 검출하는 것이 가능한 공작기계를 제공하는 것이다.
본 발명의 공작기계는 제1워크를 파지하는 제1주축과, 제2워크를 파지하는 제2주축과, 각 주축에 파지된 각 워크의 축방향 단부를 접합하여 상기 제1워크와 상기 제2워크를 하나의 접합워크로 형성하는 접합수단을 포함하는 공작기계이며, 상기 제1주축을 상기 제1주축의 축선에 교차하는 방향으로 이동시키는 전동서보모터와, 상기 전동서보모터의 전류값을 검출하는 전류값 검출수단과, 양 주축으로 상기 접합워크를 파지한 상태에서 상기 제1주축 또는 상기 제2주축으로 상기 접합워크를 회전시켰을 때 상기 전류값 검출수단에 의해 검출되는 전류값에 근거하여 상기 접합워크에서의 상기 제1워크와 상기 제2워크의 편심을 검출하는 편심 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 공작기계는 상기 구성에 있어서 상기 편심 검출수단이 상기 전류값 검출수단에 의해 검출되는 전류값의 진폭이 소정값 이상이 되었을 때, 상기 접합워크에서의 상기 제1워크와 상기 제2워크 사이의 편심을 검출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 공작기계는 상기 구성에 있어서 상기 제1주축의 소정의 회전위치를 기준으로 한 회전각도를 검출하는 회전각도 검출수단을 추가적으로 구비하여, 상기 편심 검출수단이 상기 회전각도 검출수단에 의해 검출된 상기 회전각도와 상기 전류값 검출수단에 의해 검출되는 전류값의 변동주기에 근거하여, 상기 제1워크에 대한 상기 제2워크의 편심 방향을 검출하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 공작기계는 상기 구성에 있어서 상기 접합수단이 상기 제1주축에 파지된 상기 제1워크의 축방향 단부와 상기 제2주축에 파지된 상기 제2워크의 축방향 단부를 마찰 압접하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 접합된 2개의 워크에 편심이 발생하고 있는 것을 용이하게 검출하는 것이 가능한 공작기계를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 공작기계의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 공작기계로 2개의 워크를 마찰 압접하고 있는 상태를 나타내는 설명도이다.
도 3은 마찰 압접에 의해 접합된 2개의 워크에 편심이 발생한 상태를 나타내는 설명도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 공작기계로 접합워크의 편심을 검출하고 있는 상태를 나타내는 설명도이다.
도 5는 접합워크의 편심을 검출할 때 전류값 검출수단에 의해 검출되는 전류값 변동의 일례를 나타내는 선도이다.
도 6은 전동서보모터의 전류값 진폭과 편심의 편심량과의 상관 관계를 나타내는 선도이다.
도 7은 편심 방향을 검출하는 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예인 공작기계(1)에 대해 상세하게 예시 설명한다.
도 1에 나타낸 공작기계(1)는 예를 들어 CNC 선반 등의 선반으로서 구성된 것이며, 기대(2)에 탑재되는 제1주축(10)과 제2주축(20)을 구비하고 있다.
제1주축(10)과 제2주축(20)은 제1주축(10)의 축선과 제2주축(20)의 축선이 서로 평행을 이룸과 동시에 축선 방향으로 서로 떨어지도록 대향 배치되어 있다. 이하, 제1주축(10)과 제2주축(20)의 축선에 평행한 방향을 Z축방향으로 하며 Z축방향에 직교하는 방향을 X축방향으로 하며 Z축방향 및 X축방향에 직교하는 방향을 Y축방향으로 한다.
제1주축(10)은 제1주축대(11)에 회전 가능하게 지지되며, 제1주축모터에 의해 회전 구동된다. 제1주축모터로는, 예를 들어 제1주축대(11)의 내부에서 제1주축대(11)와 제1주축(10)의 사이에 구성되는 빌트인 모터를 채용할 수 있다. 제1주축(10)의 선단에는 제1척(10a)이 설치되어 제1주축(10)은 제1척(10a)으로 제1워크(W1)를 파지할 수 있다. 제1척(10a)으로 제1워크(W1)를 파지한 상태에서 제1주축(10)을 제1주축모터로 회전 구동함으로써, 제1워크(W1)를 회전시킬 수 있다.
제2주축(20)은 제2주축대(21)에 회전 가능하게 지지되며, 제2주축모터에 의해 회전 구동된다. 제2주축모터로는, 예를 들어 제2주축대(21)의 내부에서 제2주축대(21)와 제2주축(20)의 사이에 구성되는 빌트인 모터를 채용할 수 있다. 제2주축(20)의 제1주축(10) 측을 향하는 선단에는 제2척(20a)이 설치되어 있다. 제2주축(20)은 제2척(20a)으로 제2워크(W2)를 파지할 수 있다. 제2척(20a)으로 제2워크(W2)를 파지한 상태에서 제2주축(20)을 제2주축모터로 회전 구동함으로써, 제2워크(W2)를 회전시킬 수 있다.
기대(2)와 제1주축대(11)의 사이에는 제1주축(10)을 X축방향으로 이동시키는 X축 이동기구(30)와 제1주축(10)을 Z축방향으로 이동시키는 Z축 이동기구(40)가 설치되어 있다.
X축 이동기구(30)는 기대(2)에 고정되어 X축방향을 따라 뻗는 X축 가이드레일(31)을 갖추고 있으며, X축 가이드레일(31)에 Z축 이동기구(40)이 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. X축 가이드레일(31)과 Z축 이동기구(40)의 사이에는 볼나사기구(32)가 설치되어 있다. 볼나사기구(32)에는 전동서보모터(33)가 접속되어 있으며, 전동서보모터(33)에 의해 볼나사기구(32)를 회전 구동함으로써 Z축 이동기구(40)와 함께 제1주축(10)을 X축 가이드레일(31)에 따라 X축방향으로 이동시킬 수 있다. 또한 전동서보모터(33)는 제1주축(10)의 X축방향 위치를 보유하도록 작동할 수도 있다.
제1주축(10)을 제1주축(10)의 축선에 직교하는 X축방향으로 이동시키는 전동서보모터(33)로는, 예를 들어 AC서보모터, DC서보모터 등의 제1주축(10)을 X축방향으로 이동시킬 수 있음과 동시에 제1주축(10)을 X축방향의 임의 위치로 보유할 수 있는 여러 가지 구성의 것을 채용할 수 있다.
Z축 이동기구(40)는 Z축방향을 따라 뻗는 Z축 가이드레일(41)을 갖추고 있다. Z축 가이드레일(41)에는 제1주축대(11)가 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. Z축 가이드레일(41)과 제1주축대(11)의 사이에는 볼나사기구(42)가 설치되어 있다. 볼나사기구(42)에는 전동서보모터(43)이 접속되어 있으며, 전동서보모터(43)에 의해 볼나사기구(42)를 회전 구동함으로써 제1주축(10)을 제1주축대(11)과 함께 Z축 가이드레일(41)에 따라 Z축방향으로 이동시킬 수 있다.
제1주축(10)을 Z축방향으로 이동시키는 전동서보모터(43)로는, 예를 들어 AC서보모터, DC서보모터 등의 제1주축(10)을 Z축방향으로 이동시킬 수 있음과 동시에 제1주축(10)을 Z축방향의 임의 위치로 보유할 수 있는 여러 가지 구성의 것을 채용할 수 있다.
공작기계(1)는 절삭가공을 위한 공구를 갖춘 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 제1주축(10)의 제1척(10a)에 파지된 제1워크(W1) 내지 제2주축(20)의 제2척(20a)에 파지된 제2워크(W2)를 공구로 절삭가공하는 것이 가능한 구성으로 할 수 있다.
공작기계(1)는 제어부(50)를 갖추고 있다. 제어부(50)는 CPU(중앙연산처리장치)나 메모리 등의 기억수단을 갖춘 마이크로 컴퓨터로서의 기능을 가지며 제1주축(10)의 주축모터, 제2주축(20)의 주축모터, 전동서보모터(33) 및 전동서보모터(43)에 접속되어 있다.
제어부(50)는 제1주축(10)의 주축모터, 제2주축(20)의 주축모터, 전동서보모터(33), 전동서보모터(43) 및 공구의 작동을 통합 제어함으로써 제1주축(10)의 제1척(10a)에 파지된 제1워크(W1) 내지 제2주축(20)의 제2척(20a)에 파지된 제2워크(W2)를 공구로 가공할 수 있다.
또한 제어부(50)는 제1주축(10)의 주축모터, 제2주축(20)의 주축모터, 전동서보모터(33) 및 전동서보모터(43)의 작동을 통합 제어함으로써 제1주축(10)의 제1척(10a)에 파지된 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2주축(20)의 제2척(20a)에 파지된 제2워크(W2)의 축방향 단부를 마찰 압접하여 하나의 접합워크(W3)로 할 수 있다. 즉, 제어부(50)는 제1주축(10)의 제1척(10a)에 파지된 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2주축(20)의 제2척(20a)에 파지된 제2워크(W2)의 축방향 단부를 마찰 압접하여 하나의 접합워크(W3)로 형성하는 접합수단(51)으로서의 기능을 가진 구성으로 되어 있다.
이하에 제어부(50)의 접합수단(51)으로서의 기능으로 공작기계(1)가 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2워크(W2)의 축방향 단부를 마찰 압접하는 순서 내지 방법에 대해 설명한다.
먼저 도 1에 나타낸 것처럼, 제1주축(10)에 제1척(10a)을 사용하여 제1워크(W1)를 파지시키고, 제2주축(20)에 제2척(20a)을 사용하여 제2워크(W2)를 파지시킴과 동시에 제1주축(10)과 제2주축(20)을 동축에 나란히 배치하여 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2워크(W2)의 축방향 단부를 대향시킨다.
제1워크(W1) 및 제2워크(W2)로는, 예를 들어 강재제의 환봉을 사용할 수 있으나 다른 금속 재료제의 것이나 다른 형상의 것을 사용할 수도 있다. 제1워크(W1) 및 제2워크(W2)는 마찰 압접되기 전에 예를 들어 상기한 공구를 사용하여 마찰 압접에 적합한 형상으로 가공되는 것이 바람직하다.
다음으로 제1주축(10)의 회전을 정지시킨 채로 제2주축(20)을 소정의 회전 속도로 회전시켜서 제1주축(10)에 파지된 제1워크(W1)와 제2주축(20)에 파지된 제2워크(W2)를 소정의 회전 속도차로 서로 상대 회전시킨다.
또한 본 실시 형태에서는 제1주축(10)의 회전을 정지시킨 채로 제2주축(20)만을 소정의 회전 속도로 회전시켜서 제1워크(W1)과 제2워크(W2)를 상대 회전시키도록 하고 있으나, 제2주축(20)의 회전을 정지시킨 채로 제1주축(10) 만을 소정의 회전 속도로 회전시켜서 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 상대 회전시키도록 해도 좋으며 제1주축(10)과 제2주축(20)을 다른 회전 속도로 동일 방향으로 회전시켜서 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 상대 회전시키도록 해도 좋으며 제1주축(10)과 제2주축(20)을 다른 회전 속도 또는 동일 회전 속도로 서로 역방향으로 회전시켜서 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 상대 회전시키도록 해도 좋다.
다음으로 도 2에 나타낸 것처럼, 제1주축(10)에 파지된 제1워크(W1)와 제2주축(20)에 파지된 제2워크(W2)를 소정의 회전 속도차로 서로 상대 회전시킨 상태에서 Z축 이동기구(40)의 전동서보모터(43)를 작동시켜서 제1주축(10)을 제2주축(20)에 접근하도록 Z축방향으로 이동시켜 제1워크(W1)의 축방향 단부(축방향 단면)를 제2워크(W2)의 축방향 단부(축방향 단면)에 접촉시킨다. 제1워크(W1)의 축방향 단부가 제2워크(W2)의 축방향 단부에 접촉하면, 제1워크(W1)과 제2워크(W2)의 소정의 회전 속도차에서의 상대 회전에 의해 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2워크(W2)의 축방향 단부 사이에 마찰열이 발생하여 제1워크(W1)와 제2워크(W2)가 마찰 가열된다.
상대 회전하는 제1워크(W1)과 제2워크(W2) 사이의 회전 속도차는 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 마찰 압접에 필요한 마찰열을 발생시킬 수 있는 회전 속도차이면 된다.
마찰 가열에 의해 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2워크(W2)의 축방향 단부가 소정의 온도에 이르면, 제2주축(20)의 회전을 정지하고 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이의 상대 회전을 정지시킨 후, 제1주축(10)을 제2주축(20)에 접근하도록 더욱 Z축방향으로 이동시킨다. 이로 인해 제2워크(W2)의 축방향 단부를 제1워크(W1)의 축방향 단부에 소정의 압력(업셋압)으로 Z축방향에 따르는 방향으로 눌러서, 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 서로의 축방향 단부를 접합면으로 마찰 압접하여 하나의 접합워크(W3)로 할 수 있다.
또한 접합수단(51)에 의한 마찰 압접 순서는 상기에 한정되지 않고 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 마찰 압접으로 접합할 수 있다면 다양하게 변경 가능하다.
공작기계(1)는 접합수단(51)으로서의 기능으로 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 접합하여 만들어지는 접합워크(W3)의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 서로의 축선이 어긋나는 편심이 발생했을 때, 해당 편심을 검출하는 편심 검출수단(52)을 가지고 있다. 편심 검출수단(52)은 제어부(50)의 기능으로서 구성되어 있다. 즉, 제어부(50)는 접합수단(51)에 의해 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 접합하여 만들어지는 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심을 검출하는 편심 검출수단(52)으로서의 기능을 가지는 구성으로 되어 있다.
또한 제어부(50)에는 전류값 검출수단으로서의 전류계(53)가 설치되어 있다. 전류계(53)는 전동서보모터(33)에 접속되어 있으며, 제어부(50)에서 전동서보모터(33)로 공급되는 전류의 전류값(전동서보모터(33)의 전류값)을 검출할 수 있다.
도 3에 나타낸 것처럼, 공작기계(1)에 의해 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 접합한 접합워크(W3)에는, 예를 들어 공구의 마모나 결손, 가공부에 공급되는 절삭유의 열화, 공작기계(1)의 경년열화 등의 여러 가지 요인에 의하여, 접합된 제1워크(W1)와 제2워크(W2)에 돌발적으로 편심이 발생할 우려가 있다. 본 실시 형태의 공작기계(1)는 해당 편심을 편심 검출수단(52)으로 검출할 수 있다.
이하에 편심 검출수단(52)으로 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심을 검출하는 순서 내지 방법에 대해 설명한다.
먼저 도 4에 나타낸 것처럼, 공작기계(1)의 접합수단(51)에 의해 제1워크(W1)와 제2워크(W2)를 접합하여 접합워크(W3)로 한 후, 접합워크(W3)가 제1척(10a)과 제2척(20a)에 의해 파지된 상태에서 제2주축(20)만을 작동시켜서 접합워크(W3)를 회전시킨다. 이때, 제1주축(10)의 X축방향 위치는 제어부(50)에 의해 제어되는 전동서보모터(33)에 의해 보유되고 있다. 제2주축(20)이 작동하여 접합워크(W3)가 회전하면 제2주축(20)의 회전이 접합워크(W3)를 통해 제1주축(10)으로 전달되어 제1주축(10)도 제2주축(20)에 구동되어 회전한다.
또한, 제2주축(20) 대신에 제1주축(10)을 작동시켜서 접합워크(W3)를 회전시켜도 좋다.
제1워크(W1)와 제2워크(W2)가 편심을 발생한 상태의 접합워크(W3)가 제1척(10a)과 제2척(20a)에 의해 파지된 상태에서 회전하면, 도 4에 나타낸 것처럼 기대(2)에 고정되어 X축방향으로 이동할 수 없는 제2주축(20)의 축선을 중심으로 하여 제1주축(10)에 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심량(편심 거리)a의 2배의 진폭으로 X축방향의 진동이 발생한다. 그리고 해당 진동이 볼나사기구(32)를 통해 전동서보모터(33)에 가해짐으로 인하여 전동서보모터(33)에는 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심에 대응한 부하가 제1주축(10)의 회전각도에 대응한 소정의 주기로 가해지게 된다.
이때, X축 이동기구(30)의 전동서보모터(33)는 제어부(50)에 의해 제1주축(10)의 X축방향 위치를 보유하도록 제어되고 있기 때문에, 해당 부하에 대항하는 반력을 제1주축(10)에 발생시켜서 제1주축(10)의 X축방향 위치를 보유하기 위해 제어부(50)에서 전동서보모터(33)로 공급되는 전류의 전류값은 제1주축(10)의 회전각도에 대응하여 증감하게 된다. 즉, 전동서보모터(33)의 전류값은 예를 들어 도 5에 나타낸 것처럼, 제1주축(10)의 회전각도에 대응하여 증감하게 된다. 전동서보모터(33)의 전류값의 증감폭 즉, 변동폭은 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심량이 클수록 커지게 된다.
제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심량과 전동서보모터(33)의 전류값 변동폭의 상관관계는 공작기계(1)의 구조나 제어부(50)의 구조 등에 따라 상이하다. 그 때문에 제어부(50)의 기억수단에는 사전 실험 등에 의해 얻은 편심량과 전류값 진폭의 상관관계가 기억되어 있다. 상관관계는 예를 들어 도 6에 나타낸 것처럼, 편심량과 전류값 진폭의 상관관계를 나타내는 함수로서 기억해도 좋으며 혹은 편심량과 전류값 진폭의 상관관계를 복수의 수치로 나타내는 수치 테이블 등의 다른 방식으로 기억해도 좋다.
전동서보모터(33)의 전류값은 전류계(53)에 의해 검출되므로 편심 검출수단(52)은 전류계(53)에 의해 검출되는 전류값의 변동폭에 근거하여 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심량을 검출할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 편심 검출수단(52)은 전류계(53)에 의해 검출되는 전류값의 진폭(변동하는 전류값의 최대값과 최소값의 차)에 근거하여 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심량을 검출하도록 하고 있다.
더욱 구체적으로는, 편심 검출수단(52)은 도 5에 나타낸 것처럼 전류계(53)에 의해 검출되는 전류값의 변동에서 얻은 전류값의 진폭을 도 6에 나타내는 상관관계에 적용시킴으로써 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심을 검출할 수 있다. 그리고 편심 검출수단(52)은 전류계(53)에 의해 검출되는 전류값에서 얻은 전류값의 진폭이 사전 설정한 소정값 즉, 소정의 역치 이상이 되었을 때 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)과 제2워크(W2)의 사이에 편심이 발생하고 있다고 판단하고, 해당 편심을 검출한다.
편심의 유무를 판정하기 위한 역치는, 예를 들어 접합워크(W3)를 더욱 가공하여 제조되는 제품에 요구되는 치수 공차 등을 고려하여 임의로 설정할 수 있다. 또한 역치는 사전에 설정되어 제어부(50)의 기억수단에 격납되는 프로그램 등에 사전 입력되어 있다.
또한 편심량과 전류값 진폭의 상관관계를 사용하지 않고, 전류계(53)에 의해 검출되는 전류값의 변동에서 얻은 전류값의 진폭이 사전 설정한 소정값 즉, 소정의 역치 이상이 되었을 때 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 사이에 편심이 발생하고 있다고 판단하고, 해당 편심을 검출하는 구성으로 할 수도 있다.
또한 전류계(53)에 의해 검출되는 전류값의 변동폭이라면, 예를 들어 전류값의 진폭 대신에 전류값 변동의 중심값을 기준으로 한 증감량의 절대값 등이 소정의 역치 이상이 되었을 때 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 사이에 편심이 발생하고 있다고 판단하고, 해당 편심을 검출하는 구성으로 할 수도 있다.
공작기계(1)는 편심 검출수단(52)에 의해 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 소정의 편심량 이상의 편심이 발생하고 있음을 검출했을 때, 접합워크(W3)에 대하여 에러 판정을 한다. 공작기계(1)는 에러 판정을 한 경우에 작업자 등에게 에러를 통지하는 구성으로 할 수 있다. 에러 통지는 예를 들어 공작기계(1)의 작동을 자동적으로 정지시키기, 경보 발하기, 경고등을 점등하기, 모니터 등에 에러 표시하기 등의 여러 가지 방법으로 수행할 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태의 공작기계(1)에서는, 제1척(10a)과 제2척(20a)으로 접합워크(W3)를 파지한 상태에서 제1주축(10) 또는 제2주축(20)으로 접합워크(W3)를 회전시키고, 이때 전류계(53)에 의해 검출되는 전류값의 변동폭에 근거하여 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심을 용이하게 검출할 수 있다.
또한 사전에 얻은 편심량과 전류값 진폭의 상관관계에 근거하여 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심량도 용이하게 검출할 수 있다.
추가적으로 본 실시 형태의 공작기계(1)에서는, 편심량에 대응하여 변동하는 전동서보모터(33)의 전류값 변동폭에 근거하여 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 편심을 검출하도록 하고 있기 때문에 제1워크(W1), 제2워크(W2) 내지 접합워크(W3)의 질량이나 형상 등에 관계없이 편심량을 검출할 수 있다. 따라서 질량이나 형상 등이 상이한 복수 종류의 워크에 대하여 각각의 워크에 대응한 설정 내지 구성의 편심 검출수단(52)을 사용할 필요를 없애며, 이 공작기계(1)의 범용성을 높일 수 있다.
공작기계(1)는 제1주축(10)의 소정의 회전 위치를 기준으로 한 회전각도를 검출하는 회전각도 검출수단(54)을 추가적으로 구비하며, 편심 검출수단(52)이 회전각도 검출수단(54)에 의해 검출된 회전각도와 전류계(53)에 의해 검출되는 전류값의 변동주기에 근거하여 제1워크(W1)에 대한 제2워크(W2)의 편심 방향을 검출하는 구성으로 할 수도 있다.
이 경우, 회전각도 검출수단(54)으로서 예를 들어 로터리 인코더 등을 채용할 수 있다.
편심 검출수단(52)은 예를 들어 제2워크(W2)에 대한 제1워크(W1)의 편심 방향이 X축의 정방향으로 발생하고 있으면 전류값이 정방향으로 증가하며, 도 7에 나타낸 것처럼, 회전각도 검출수단(54)이 제1주축(10)의 Y축방향을 따른 상부의 주축각도 검출위치를 기준으로 하여 제1주축(10)의 회전각도를 검출하는 구성으로 한 경우에 있어서, 제1주축(10)의 회전각도가 θ일 때 전류값이 최대값이 되는 경우(도 5 참조)에 제1주축(10)의 회전각도에서 ２７０°＋θ의 방향으로 편심이 발생하고 있음을 검출할 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태의 공작기계(1)는 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 사이에 X축방향에 한정하지 않고 어느 방향으로 편심이 발생한 경우에도 해당 편심을 검출할 수 있으나, 회전각도 검출수단(54)을 갖춘 구성으로 함으로써 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 발생한 편심의 편심 방향도 용이하게 검출할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 공작기계(1)는 상기와 같이 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2)의 사이에 발생한 편심의 편심량 및 편심 방향을 검출할 수 있으므로, 해당 검출 결과에 근거하여 공작기계(1)를 조정함으로써 편심을 용이하게 방지할 수 있다.
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, 전류계(53)에 의해 검출되는 전동서보모터(33)의 전류값 진폭이 소정값 이상이 되었을 때 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 편심이 발생하고 있다고 판정하도록 하고 있으나, 전류계(53)에 의해 검출되는 전동서보모터(33)의 전류값에 기초한 다른 변수(parameter)에 근거하여 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 편심이 발생하고 있다고 판정하도록 해도 좋다.
또한 상기 실시 형태에서는 편심 판정을 수행할 때 제1주축(10)을 전동서보모터(33)로 제1주축(10)의 축선에 직교하는 방향으로 이동시키도록 하고 있으나, 제1주축(10)의 축선에 교차하는 방향이라면 그 방향은 여러 가지로 변경 가능하다.
예를 들어 상기 실시 형태에서는, 전류계(53)에 의해 검출되는 전동서보모터(33)의 전류값 진폭이 소정값 이상이 되었을 때 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 편심이 발생하고 있다고 판정하도록 하고 있으나, 전류계(53)에 의해 검출되는 전동서보모터(33)의 전류값 변동을 FFT(고속 푸리에 변환)를 사용하여 처리하고 제1주축(10)의 회전수에 근거한 주파수 성분에 피크 파형(봉우리 파형)이 발생했을 때 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 편심이 발생하고 있다고 판정하도록 해도 좋다. 또한, 제1주축(10)의 회전시의 주파수에 근거한 대역 통과 필터 등의 수단을 사용하여 전류계(53)에 의해 검출되는 전동서보모터(33)의 전류값 변동에서 해당 주파수 성분만을 추출하고, 해당 추출 성분에 근거하여 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 편심이 발생하고 있다고 판정하도록 해도 좋다. 이들 방법에 따르면, 전류계(53)에 의해 검출되는 전동서보모터(33)의 전류값 변동폭이 미소한 경우에도, 정밀도 있게 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 편심이 발생하고 있음을 판정할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는, 접합수단(51)은 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2워크(W2)의 축방향 단부를 마찰 압접하여 접합하는 구성으로 되어 있으나, 이에 한하지 않고 예를 들어 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2워크(W2)의 축방향 단부를 레이저 용접 등의 용접수단으로 접합하는 구성으로 해도 좋으며, 혹은 제1워크(W1)의 축방향 단부와 제2워크(W2)의 축방향 단부를 이들에 설치한 요철을 압입, 감합함으로써 접합하는 구성으로 하는 등, 그 접합 방법은 여러 가지로 변경 가능하다.
추가적으로 상기 실시 형태에서는, 제1주축(10)을 Z축 이동기구40에 의해 Z축방향으로 이동 가능한 구성으로 하고 있으나 제1주축(10)을 X축방향으로 이동시키는 X축 이동기구(30)가 설치되어 있다면 Z축 이동기구(40)를 제2주축(20) 측에 설치해도 좋으며, Z축 이동기구(40)를 설치하지 않는 구성으로 해도 좋다.
추가적으로 공작기계(1)는 제1주축(10)과 제2주축(20) 사이에 제2주축(20)의 제2척(20a)에 의해 파지된 제2워크(W2)를 지지하기 위한 원환상의 가이드 부시를 갖춘 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 편심의 유무를 판정하기 위한 역치를 접합워크(W3)에서의 제1워크(W1)와 제2워크(W2) 사이에 발생한 편심량이 접합워크(W3)가 가이드 부시를 통과할 수 있는 범위 내가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 접합 후의 접합워크(W3)를 제2주축(20)으로 인입할 때 접합워크(W3)의 편심에 의한 단차 부분이 가이드 부시에 물려 가이드 부시의 분해, 수리 등이 필요해지는 등의 문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
１ 공작기계
２ 기대
１０ 제1주축
１０ａ 제1척
１１ 제1주축대
２０ 제2주축
２０ａ 제2척
２１ 제2주축대
３０ 이동기구
３１ X축 가이드레일
３２ 볼나사기구
３３ 전동서보모터
４０ Z축 이동기구
４１ Z축 가이드레일
４２ 볼나사기구
４３ 전동서보모터
５０ 제어부
５１ 접합수단
５２ 편심 검출수단
５３ 전류계(전류값 검출수단)
５４ 회전각도 검출수단
Ｗ１ 제1워크
Ｗ２ 제2워크
Ｗ３ 접합워크
ａ 편심량

Claims (4)

  1. 제1워크를 파지하는 제1주축과,
    제2워크를 파지하는 제2주축과,
    각 주축에 파지된 각 워크의 축방향 단부를 접합하여 상기 제1워크와 상기 제2워크를 하나의 접합워크로 형성하는 접합수단을 포함하는 공작기계에 있어서,
    상기 제1주축을 상기 제1주축의 축선에 교차하는 방향으로 이동시키는 전동서보모터와,
    상기 전동서보모터의 전류값을 검출하는 전류값 검출수단과,
    양 주축으로 상기 접합워크를 파지한 상태에서 상기 제1주축 또는 상기 제2주축으로 상기 접합워크를 회전시켰을 때 상기 전류값 검출수단에 의해 검출되는 전류값에 근거하여 상기 접합워크에서의 상기 제1워크와 상기 제2워크의 편심을 검출하는 편심 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 편심 검출수단이 상기 전류값 검출수단에 의해 검출되는 전류값의 진폭이 소정값 이상이 되었을 때 상기 접합워크에서의 상기 제1워크와 상기 제2워크 사이의 편심을 검출하는 공작기계.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1주축의 소정의 회전위치를 기준으로 한 회전각도를 검출하는 회전각도 검출수단을 추가적으로 포함하며,
    상기 편심 검출수단이 상기 회전각도 검출수단에 의해 검출된 상기 회전각도와 상기 전류값 검출수단에 의해 검출되는 전류값의 변동주기에 근거하여 상기 제1워크에 대한 상기 제2워크의 편심 방향을 검출하도록 구성되어 있는 공작기계.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 접합수단이 상기 제1주축에 파지된 상기 제1워크의 축방향 단부와 상기 제2주축에 파지된 상기 제2워크의 축방향 단부를 마찰 압접하도록 구성되어 있는 공작기계.
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