TW202019586A

TW202019586A - 工作機械

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Publication number: TW202019586A
Application number: TW108138699A
Authority: TW
Inventors: 野口賢次; 御園春彦; 鈴木敏之
Original assignee: 日商西鐵城時計股份有限公司; 日商西鐵城精機股份有限公司
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-06-01
Also published as: KR102602752B1; JP7312763B2; US20210402483A1; TWI803707B; EP3871813A4; CN112888519B; EP3871813A1; KR20210081348A; JPWO2020085454A1; CN112888519A; WO2020085454A1

Abstract

一種工作機械（1），包括第一主軸（10）、設置於背面主軸台（21）的第二主軸（20）、將長尺寸的棒材（W）供給至第一主軸（10）的棒材供給部（50）、以及包含對棒材（W）進行加工的工具（41）的加工元件（40），對棒材（W）進行加工而獲得多個製品（P），所述工作機械（1）的特徵在於包括：工件夾持裝置（24），設置於背面主軸台（21），可握持已作為舊材（W1）自第一主軸（10）抽離的棒材（W）；新材供給元件（50），將新的棒材（W）作為新材（W2）供給至舊材（W1）已被抽離的第一主軸（10）並由第一握持元件（12）握持；以及接合元件，將已由工件夾持裝置（24）握持的舊材（W1）與已由第一握持元件（12）握持的新材（W2）的相互相向的端部接合，而使舊材（W1）與新材（W2）變成一個棒材（W3）。

Description

工作機械

本發明是有關於一種工作機械。

先前，已知有一種工作機械，其利用第一主軸的握持元件握持已自棒材供給部供給至第一主軸的長尺寸的棒材，使用工具對該棒材依次進行規定的加工及切斷加工，藉此自棒材連續地加工許多製品。

另外，作為此種工作機械，已知有如下的工作機械：包括第一主軸、及與第一主軸相向的第二主軸，當棒材已變成難以進行製品的加工的長度時，將該棒材作為舊材而自第一主軸抽離並交接至第二主軸，並且自棒材供給部將新的棒材作為新材供給至第一主軸，藉由例如凹凸嵌合或摩擦壓接等方法來將已由第二主軸的握持元件握持的舊材與已由第一主軸的握持元件握持的新材的相互相向的端部接合，藉此使舊材與新材變成一個棒材後，使用工具對該棒材依次進行規定的加工及切斷加工，藉此有效利用舊材（例如，參照專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2015-174179號公報

[發明所欲解決之課題] 但是，於所述先前的工作機械中，將舊材自第一主軸交接至第二主軸後，使用第一主軸與第二主軸兩者進行舊材與新材的接合，因此存在如下的問題點：於第二主軸的握持元件正握持舊材的期間，無法利用工具對棒材進行規定的加工。

本發明是鑒於所述課題而成，其目的在於提供一種可設為如下的結構的工作機械，所述結構即便於第二主軸正握持舊材的期間，亦利用工具對棒材進行規定的加工。 [解決課題之手段]

本發明的工作機械包括：第一主軸，包含第一握持元件；第二主軸，包含第二握持元件，設置於背面主軸台，與所述第一主軸相向；棒材供給部，將長尺寸的棒材供給至所述第一主軸；加工元件，包含對所述棒材進行加工的工具；製品加工元件，使所述第一主軸、所述第二主軸、所述棒材供給部及所述加工元件運轉，以利用所述加工元件對已由所述第一握持元件握持的所述棒材連續地進行規定的加工及切斷加工，並且使所述第二握持元件握持已藉由切斷加工而切斷的所述棒材，利用所述加工元件進行規定的加工來獲得多個製品；所述工作機械包括：工件夾持裝置，設置於所述背面主軸台，可握持已作為舊材自所述第一主軸抽離的所述棒材；新材供給元件，以自所述棒材供給部將新的棒材作為新材供給至所述舊材已被抽離的所述第一主軸並由所述第一握持元件握持的方式，使所述第一主軸及所述棒材供給部運轉；以及接合元件，將已由所述工件夾持裝置握持的所述舊材與已由所述第一握持元件握持的所述新材的相互相向的端部接合，而使所述舊材與所述新材變成一個棒材。

本發明的工作機械較佳為於所述結構中，同時進行利用所述製品加工元件對已由所述第二握持元件握持的所述棒材的規定的加工、及利用所述接合元件的所述舊材與所述新材的接合。

本發明的工作機械較佳為於所述結構中，所述工件夾持裝置具有握持所述棒材的夾持側握持元件，且所述夾持側握持元件的內徑與所述第一握持元件的內徑相同。 [發明的效果]

根據本發明，可提供一種可設為如下的結構的工作機械，所述結構即便於第二主軸正握持舊材的期間，亦利用工具對棒材進行規定的加工。

以下，根據圖式，對本發明的一實施方式的工作機械1詳細地進行例示說明。

圖1中所示的工作機械1是將長尺寸的棒材W作為工件進行加工的自動車床（電腦數值控制（Computer Numerical Control，CNC）車床），具有作為第一主軸的正面主軸10、及作為第二主軸的背面主軸20。

正面主軸10與背面主軸20以正面主軸10的軸線與背面主軸20的軸線變成平行的方式，相互相向來配置。以下，將與正面主軸10及背面主軸20的軸線平行的方向設為Z軸方向，將與Z軸方向正交的方向設為X軸方向，將與Z軸方向及X軸方向正交的方向設為Y軸方向。

於基台2上，藉由例如導軌機構等正面側移動機構3而於Z軸方向移動自如地設置有正面主軸台11。正面主軸10握持棒材W並旋轉自如地支持於正面主軸台11，由主軸馬達進行旋轉驅動。作為主軸馬達，例如可採用於正面主軸台11的內部，構成在正面主軸台11與正面主軸10之間的內裝式馬達（built-in motor）。

於基台2上，藉由例如導軌機構等背面側移動機構4而於Z軸方向移動自如地設置有背面主軸台21。背面主軸20握持棒材W並旋轉自如地支持於背面主軸台21，由主軸馬達進行旋轉驅動。作為主軸馬達，例如可採用於背面主軸台21的內部，構成在背面主軸台21與背面主軸20之間的內裝式馬達。

在基台2與正面主軸台11之間或基台2與背面主軸台21之間，設置使正面主軸10相對於背面主軸20於X軸方向進行相對移動的X軸移動機構。另外，在基台2與正面主軸台11之間或基台2與背面主軸台21之間，設置使正面主軸10相對於背面主軸20於Y軸方向進行相對移動的Y軸移動機構。

作為第一握持元件的正面夾頭12開閉自如地設置於正面主軸10的前端。正面夾頭12被收容於夾頭套筒13的內側。若夾頭套筒13朝正面主軸10的前端側滑行移動，則正面夾頭12的錐面由夾頭套筒13的錐面按壓，正面夾頭12被關閉。相反地，若夾頭套筒13朝正面主軸10的基端側滑行移動，則夾頭套筒13的錐面對於正面夾頭12的錐面的按壓被解除，正面夾頭12被打開。正面主軸10可於已打開正面夾頭12的狀態下插入棒材W，並藉由關閉正面夾頭12來握持棒材W。

作為第二握持元件的背面夾頭22開閉自如地設置於背面主軸20的前端。背面夾頭22被收容於夾頭套筒23的內側。若夾頭套筒23朝背面主軸20的前端側滑行移動，則背面夾頭22的錐面由夾頭套筒23的錐面按壓，背面夾頭22被關閉。相反地，若夾頭套筒23朝背面主軸20的基端側滑行移動，則夾頭套筒23的錐面對於背面夾頭22的錐面的按壓被解除，背面夾頭22被打開。背面主軸20可於已打開背面夾頭22的狀態下插入棒材W，並藉由關閉背面夾頭22來握持棒材W。

夾頭套筒13、夾頭套筒23的滑行驅動機構並不限定本發明，可採用各種結構者。

在正面主軸10與背面主軸20之間設置有導套30。導套30安裝於已設置於基台2的導套支持台31，且配置成與正面主軸10同軸。導套30相對於導套支持台31在軸線方向得到位置調節，藉此被調節成與棒材W的外徑對應的內徑。導套30可於Z軸方向移動自如地引導棒材W。

工作機械1包括作為加工元件的加工部40。加工部40包括對棒材W進行加工的工具41。工具41保持於刃具台42。刃具台42以工具41配置於導套30的前方的方式，於X軸方向及Y軸方向移動自如地支持於導套支持台31。刃具台42的Z軸方向的位置固定。於刃具台42，裝載有作為工具41的例如外徑切削車刀或切斷車刀等，該些藉由刃具台42的例如朝X軸方向的移動，對應於加工內容而適宜切換。

另外，工作機械1包括作為加工元件的背面側固定加工部43。背面側固定加工部43包括對棒材W進行加工的多個（三根）背面加工用的工具44。工具44分別經由背面刃具台45而固定於基台2，可藉由背面主軸20（背面主軸台21）的朝Y軸方向的移動，對應於加工內容而適宜切換。

進而，工作機械1包括作為加工元件的背面側移動加工部46。背面側移動加工部46包括對棒材W進行加工的工具47。工具47保持於刃具台48。刃具台48於X軸方向及Y軸方向移動自如地支持於基台2。刃具台48的Z軸方向的位置固定。於刃具台48，裝載有作為工具47的例如外徑切削車刀或切斷車刀等，該些藉由刃具台48的例如朝X軸方向的移動，對應於加工內容而適宜切換。

工作機械1包括配置於正面主軸10的後方的棒材供給部（棒料進給器）50。棒材供給部50包括握持棒材W的後端的指部51、及於Z軸方向驅動指部51的驅動桿52。棒材供給部50可將棒材W依次供給至正面主軸10。另外，棒材供給部50可將自正面主軸10朝背面主軸20之側突出的棒材W引入正面主軸10之側。

工作機械1包括控制部60。可將控制部60設為包含微電腦者，所述微電腦例如包括中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）（中央運算處理裝置）或記憶體等儲存元件。控制部60可對正面主軸10（包含正面主軸台11、正面夾頭12）、背面主軸20（包含背面主軸台21、背面夾頭22）、加工部40、背面側固定加工部43、背面側移動加工部46及棒材供給部50的各運轉進行統一控制。

更具體而言，控制部60具有作為製品加工元件的功能，所述製品加工元件以利用加工部40、背面側固定加工部43及背面側移動加工部46，對已由正面夾頭12或背面夾頭22握持的棒材W連續地進行規定的加工及切斷加工來獲得多個製品的方式，使正面主軸10、背面主軸20、棒材供給部50、加工部40、背面側固定加工部43及背面側移動加工部46運轉。

另外，控制部60具有作為舊材授受元件的功能，所述舊材授受元件於利用作為製品加工元件的功能的棒材W的加工完成後，以將棒材W作為舊材W1自正面主軸10抽離並交接至背面主軸20的方式，使正面主軸10及背面主軸20運轉。

進而，控制部60具有作為新材供給元件的功能，所述新材供給元件以自棒材供給部50將新的棒材W作為新材W2供給至舊材W1已被抽離的正面主軸10並由正面夾頭12握持的方式，使正面主軸10及棒材供給部50運轉。

進而，控制部60具有作為接合元件的功能，所述接合元件將已藉由背面夾頭22而被背面主軸20握持的舊材W1、與已藉由正面夾頭12而被正面主軸10握持的新材W2的相互相向的端部接合，而使舊材W1與新材W2變成一個棒材W3。

進而，控制部60具有作為引入元件的功能，所述引入元件以將利用作為接合元件的功能將舊材W1與新材W2接合而成的棒材W3的舊材W1的部分自背面主軸20抽離並引入正面主軸10之側的方式，使正面主軸10、背面主軸20及棒材供給部50運轉。

進而，控制部60具有如下的功能：以針對藉由作為引入元件的功能而引入正面主軸10並已由正面夾頭12握持的棒材W3，利用作為所述製品加工元件的功能連續地進行規定的加工及切斷加工的方式，控制正面主軸10、背面主軸20、棒材供給部50、加工部40、背面側固定加工部43及背面側移動加工部46的運轉。

進而，控制部60具有如下的功能：於藉由作為引入元件的功能，朝正面主軸10引入將舊材W1與新材W2接合而成的棒材W3並已由正面夾頭12握持後，當利用作為製品加工元件的功能對棒材W3進行最初的加工時，以正面夾頭12握持棒材W3的包含舊材W1的部分的方式，控制正面主軸10、背面主軸20及棒材供給部50的運轉。

進而，控制部60具有作為握持部移動元件的功能，所述握持部移動元件於利用作為製品加工元件的功能，對將舊材W1與新材W2接合而成的棒材W3連續地進行規定的加工及切斷加工時，以正面夾頭12握持棒材W3的舊材W1與新材W2的接合部80以外的部分的方式，使正面主軸10（正面夾頭12）移動。

進而，控制部60具有如下的功能：於利用作為製品加工元件的功能，對將舊材W1與新材W2接合而成的棒材W3連續地進行規定的加工及切斷加工時，當舊材W1與新材W2的接合部80已位於導套30時，以於比接合部80更靠近新材W2之側對棒材W3進行切斷加工的方式，控制正面主軸10、背面主軸20、棒材供給部50及加工部40的運轉。

工作機械1可設為如下的結構：為了於進行所述控制時，控制部60辨識棒材W3的舊材W1與新材W2的接合部80的軸方向位置，而包括圖7（b）中所示的作為位置辨識元件的測定棒61、或圖11（c）中所示的作為位置辨識元件的舊材位置測定端子62。

繼而，對利用具有所述結構的工作機械1，自長尺寸的棒材W連續地加工許多製品P的順序進行說明。該順序藉由如所述般，工作機械1的各部由控制部60進行統一控制來進行。

於圖2（a）及圖2（b）～圖11（a）至圖11（c）中，省略正面主軸10及背面主軸20，僅表示正面夾頭12及背面夾頭22，但正面夾頭12的移動與正面主軸10的移動一同進行，背面夾頭22的移動與背面主軸20的移動一同進行。

如圖2（a）所示，若藉由棒材供給部50而自正面主軸10的基端側朝正面主軸10供給棒材W，則由正面夾頭12握持棒材W。將已由正面主軸10（正面夾頭12）握持的棒材W設為已自導套30以規定的長度朝背面主軸20之側突出的狀態。於該狀態下，藉由主軸馬達來對正面主軸10進行旋轉驅動，藉此棒材W進行旋轉。針對進行旋轉的棒材W，使加工部40的經選擇的工具41於Y軸線方向（切入方向）移動來切入棒材W，並且使正面主軸10（正面主軸台11）於Z軸線方向（進給方向）移動，藉此可對棒材W進行規定的加工（切削加工）。

於對已由正面主軸10握持的棒材W進行了規定的加工後，將背面主軸20配置於與正面主軸10同軸上，藉由背面主軸20的背面夾頭22來握持已由正面主軸10握持的棒材W的端部，於該狀態下利用工具41對棒材W進行切斷加工，藉此可將已切斷的棒材W自正面主軸10交接至背面主軸20。

如圖2（b）所示，亦可對自正面主軸10交接並已藉由背面夾頭22而保持於背面主軸20的棒材W進一步進行加工。於此情況下，可藉由背面主軸20的朝Y軸方向或Z軸方向的移動，利用背面側固定加工部43的經選擇的工具44對棒材W進行加工（切削加工）。進而，亦可藉由背面側移動加工部46的工具47對棒材W進行加工。藉由該加工來使棒材W變成製品P。已完成的製品P被自背面主軸20中取出並搬送至下一步驟。

於利用背面主軸20的棒材W的加工中，在正面主軸10之側，藉由棒材供給部50來送出棒材W，如所述般再次於正面主軸10對棒材W進行規定的加工及切斷加工。同樣地，藉由送出棒材W，並重覆進行規定的加工及切斷加工，而可自一根長尺寸的棒材W獲得規定的形狀的多個製品P。

如圖3（a）所示，自棒材W加工多個製品P，若棒材W變成於已由正面主軸10的正面夾頭12握持的狀態下無法進行加工的長度，則棒材W的加工完成，棒材W變成作為剩材的舊材W1。

若棒材W的加工完成並產生舊材W1，則背面主軸20以接近正面主軸10的方式進行移動。正面夾頭12對舊材W1的握持被解除，背面夾頭22握持舊材W1。而且，藉由使背面夾頭22握持舊材W1，而將舊材W1自正面主軸10交接至背面主軸20。接收了舊材W1的背面主軸20於已握持舊材W1的狀態下以自正面主軸10分離的方式於Z軸方向移動。繼而，自棒材供給部50將新的棒材W作為新材W2供給至正面主軸10。新材W2由正面夾頭12握持，變成圖3（b）中所示的狀態。

繼而，進行舊材W1與新材W2的接合，此時，同時進行用於辨識接合後的棒材W3中接合部80的軸方向位置的順序。

首先，如圖4（a）所示，藉由工具41對新材W2的朝向背面主軸20之側的前端進行端面加工。此處，工具41支持於導套支持台31且Z軸方向的位置（Z1-0）已定，正面夾頭12的Z軸位置（Z1-1）亦已由對正面夾頭12進行位置控制的控制部60辨識，因此控制部60可算出新材W2自正面夾頭12的突出長度A。

其次，使正面主軸10及背面主軸20以相互接近的方式於Z軸方向移動，如圖4（b）所示，使舊材W1與新材W2的相互相向的端面抵接。此時，將背面主軸20設為扭矩跳躍（探測到端面彼此已抵接時的背面側移動機構4的馬達的扭矩變化而停止背面主軸的移動）的狀態，藉此當舊材W1與新材W2的相互相向的端面已抵接時，不會產生舊材W1或新材W2的相對於背面主軸20或正面主軸10的位置偏離、或者正面主軸10的朝Z軸方向的移動。

繼而，如圖5（a）所示，於端面彼此已抵接的狀態下打開背面夾頭22，使背面主軸20朝正面主軸10之側移動後，使背面夾頭22握持舊材W1的更接近新材W2的前端側的部分。而且，於已由背面夾頭22握持舊材W1的狀態下，使背面主軸20以自正面主軸10分離的方式於Z軸方向移動，於相互已分離的舊材W1的端面與新材W2的端面，分別使用工具41或工具44等對凹部70、凹部71進行加工。

繼而，將已由背面夾頭22握持的舊材W1與已由正面夾頭12握持的新材W2的相互相向的端部（形成有凹部70、凹部71的端面）摩擦壓接。摩擦壓接例如可藉由以下的順序來進行。

首先，於扭矩跳躍的狀態下，使背面主軸20於Z軸方向朝正面主軸10之側移動，如圖6（a）所示，使舊材W1的端面與新材W2的端面相互抵接。其次，自已使舊材W1的端面與新材W2的端面相互抵接的位置，進一步使背面主軸20於Z軸方向朝正面主軸10之側僅移動規定的距離（例如0.3 mm），而變成已使舊材W1的端面與新材W2的端面相互以規定的壓力抵接的狀態。而且，於該狀態下，例如保持不使正面主軸10進行旋轉而停止的狀態，僅使背面主軸20以規定的速度進行旋轉，藉此在舊材W1的端面與新材W2的端面之間產生摩擦熱，而對該端面進行加熱。

於本實施方式中，保持不使正面主軸10進行旋轉而停止的狀態，僅使背面主軸20以規定的速度進行旋轉，藉此使正面主軸10與背面主軸20進行相對旋轉而在舊材W1的端面與新材W2的端面之間產生摩擦熱，但亦可保持不使背面主軸20進行旋轉而停止的狀態，僅使正面主軸10以規定的速度進行旋轉，藉此在舊材W1的端面與新材W2的端面之間產生摩擦熱，亦可使正面主軸10與背面主軸20相互朝相反方向進行旋轉，藉此在舊材W1的端面與新材W2的端面之間產生摩擦熱，亦可使正面主軸10與背面主軸20以不同的速度朝同一方向進行旋轉，藉此在舊材W1的端面與新材W2的端面之間產生摩擦熱。

若舊材W1的端面與新材W2的端面藉由舊材W1的端面與新材W2的端面之間所產生的摩擦熱而到達規定的溫度，則使正面主軸10與背面主軸20的相對旋轉停止，並使正面主軸10與背面主軸20朝相互接近的方向進行相對移動，於Z軸方向以規定的壓力（頂鍛壓力（upset pressure））按壓舊材W1的端部與新材W2的端部。藉此，如圖6（b）所示，舊材W1與新材W2藉由將相互的軸方向端面作為接合面的接合部80來接合而變成一個棒材W3。

如圖6（b）所示，於經摩擦壓接的棒材W3的接合部80，因舊材W1及新材W2的摩擦熱而已軟化的部分於壓接時被朝徑向外側擠出，藉此產生毛刺90。工作機械1於舊材W1與新材W2的摩擦壓接已完成後，使用工具41實施用於自棒材W3中去除毛刺90的切削加工。於已由正面主軸10或背面主軸20的至少任一者保持棒材W3的狀態下，一面使正進行所述保持的正面主軸10或背面主軸20旋轉，一面將工具41擠壓於毛刺90，藉此可容易地進行所述切削加工。

藉由進行用於去除毛刺90的切削加工，如圖6（c）所示，於棒材W3的外周面的夾住接合部80的兩側，產生直徑比棒材W3的外周面小的縮徑部81。

於本實施方式中，在舊材W1的端面與新材W2的端面對凹部70、凹部71進行加工，藉此可容易地進行摩擦壓接，但亦可不對凹部70、凹部71進行加工而進行摩擦壓接。

若將舊材W1與新材W2接合而變成棒材W3，則如圖7（a）所示，解除背面夾頭22對棒材W3的握持，並使正握持棒材W3的新材W2的部分的正面夾頭12與正面主軸10一同以自背面主軸20分離的方式於Z軸方向移動。藉此，將棒材W3引入正面主軸10之側，而自背面主軸20抽離。

繼而，如圖7（b）所示，使背面主軸20於Z軸方向及Y軸方向移動，於扭矩跳躍的狀態下，使固定於背面主軸20的背面主軸台21的測定棒61的前端抵接於舊材W1的朝向與正面主軸10相反側的後端面。

此處，測定棒61固定於背面主軸20的背面主軸台21，因此對背面主軸20進行位置控制的控制部60可辨識測定棒61的前端的Z軸方向的位置。另外，如上所述，控制部60亦可辨識正面夾頭12的Z軸方向的位置。因此，藉由使測定棒61的前端抵接於舊材W1的後端面，控制部60可算出棒材W3自正面夾頭12的突出長度B。

構成棒材W3的舊材W1與新材W2於摩擦接合時，在接合部分中端部被擠碎，其擠碎長度α可根據摩擦壓接時的正面主軸10與背面主軸20的朝Z軸方向的相對的移動量等來算出。

因此，控制部60可利用L＝B－A＋α/2來算出棒材W3的包含舊材W1的部分的長度L。該長度L相當於自棒材W3的前端至接合部80為止的距離，因此控制部60可辨識棒材W3的接合部80的Z軸方向的位置。另外，即便重覆進行了棒材W3的切斷加工，控制部60亦可辨識進行該切斷加工的位置，因此可始終辨識切斷加工後的棒材W3的接合部80的軸方向位置。

若棒材W3中接合部80的Z軸方向的位置的算出完成，則利用工具41對棒材W3的端面進行加工，於一面利用工具41按壓端面一面打開正面夾頭12的狀態下，正面主軸10以接近背面主軸20的方式於Z軸方向移動。然後，如圖8（a）所示，正面夾頭12握持棒材W3的包含舊材W1的部分。然後，如圖8（a）及圖8（b）所示，於該狀態下藉由主軸馬達來對正面主軸10進行旋轉驅動而使棒材W3旋轉，使加工部40的經選擇的工具41於Y軸線方向（切入方向）移動來切入棒材W3，並且使正面主軸10（正面主軸台11）於Z軸線方向（進給方向）移動來對棒材W3連續地進行規定的加工（切削加工）及切斷加工，而自棒材W3加工多個製品P。

此處，於本實施方式的工作機械1中，如圖8（a）所示，當對將舊材W1與新材W2接合而成的棒材W3進行用於形成製品P的最初的加工時，藉由正面夾頭12來握持棒材W3的包含舊材W1的部分。因此，於該加工時，使強度弱的接合部80不位於利用工具41進行加工的部分與由正面夾頭12握持的部分之間，可於已由正面夾頭12確實地保持棒材W3的包含舊材W1的部分的狀態下進行加工。藉此，可對棒材W3的包含舊材W1的部分高精度地進行加工。

另一方面，若對將舊材W1與新材W2接合而成的棒材W3連續地進行用於形成製品P的規定的加工及切斷加工，則如圖9（a）所示，存在正面夾頭12的軸方向位置與棒材W的接合部80的軸方向位置一致的情況。若正面夾頭12的軸方向位置與棒材W的接合部80的軸方向位置一致，則存在無法藉由正面夾頭12來確實地握持棒材W3，棒材W3的加工精度下降之虞。尤其，於藉由摩擦壓接來將舊材W1與新材W2接合後，進行了切除毛刺90的加工的情況下，於棒材W3的外周面的夾住接合部80的兩側產生直徑比棒材W3的外周面小的縮徑部81，因此若藉由正面夾頭12來握持棒材W3的接合部80的部分，則存在如下之虞：在正面夾頭12與接合部80或縮徑部81之間產生間隙，於棒材W3產生晃動，棒材W3的加工精度大幅度下降。

相對於此，於本實施方式的工作機械1中，當正對棒材W3連續地進行規定的加工及切斷加工時，於正面夾頭12的軸方向位置與棒材W3的接合部80的軸方向位置一致的情況下，控制部60進行如下的控制：使正面主軸10（正面夾頭12）相對於棒材W3或工具41於Z軸方向相對地移動後，藉由正面夾頭12來握持棒材W3的包含新材W2的部分。藉此，如圖9（b）及圖9（c）所示，可於已由正面夾頭12握持棒材W3的舊材W1與新材W2的接合部80以外的部分的狀態下，即於已由正面夾頭12確實地保持棒材W3的狀態下，利用工具41進行規定的加工及切斷加工。因此，可對棒材W3高精度地進行加工。

控制部60可藉由使用所述測定棒61的順序，始終正確地辨識棒材W3的接合部80的軸方向位置。控制部60可根據已正確地辨識的棒材W3的接合部80的軸方向位置，以使正面夾頭12握持棒材W3的舊材W1與新材W2的接合部80以外的部分的方式，正確地控制正面主軸10的朝Z軸方向的移動。因此，可藉由正面夾頭12來更確實地保持棒材W3，並更高精度地對棒材W3進行加工。

控制部60較佳為設為如下的結構：於藉由摩擦壓接來將舊材W1與新材W2接合後，進行了切除毛刺90的加工的情況下，當正面夾頭12的軸方向位置與棒材W3的縮徑部81的軸方向位置一致時，亦使正面主軸10於Z軸方向進行移動。藉此，正面夾頭12不僅不握持棒材W3的接合部80的部分，亦不握持縮徑部81的部分，可更確實地對棒材W3高精度地進行加工。

於本實施方式中，當正面夾頭12的軸方向位置與棒材W的接合部80的軸方向位置一致時，使正面主軸10（正面夾頭12）朝自背面主軸20分離的方向移動，而藉由正面夾頭12來握持棒材W3的包含新材W2的部分。於此情況下，可減少正面主軸10或正面夾頭12的移動空間的限制，使正面夾頭12於Z軸方向僅移動所期望的距離。

另一方面，當正面夾頭12的軸方向位置與棒材W的接合部80的軸方向位置一致時，亦可使正面主軸10（正面夾頭12）朝接近背面主軸20的方向移動後，藉由正面夾頭12來握持棒材W3的包含舊材W1的部分。於此情況下，可藉由正面夾頭12來保持棒材W3的更接近加工部分的位置。藉此，可藉由正面夾頭12來更確實地保持棒材W3，並更高精度地對棒材W3進行加工。

於工作機械1為包括導套30的結構的情況下，控制部60可設為如下的結構：當正對棒材W3連續地進行規定的加工及切斷加工時，於如圖10（a）所示，棒材W的接合部80的軸方向位置已位於導套30的情況下，如圖10（b）所示，完成對於棒材W3的規定的加工後，執行於比接合部80更靠近新材W2之側對棒材W3進行切斷加工的控制。藉此，可防止將棒材W3的具有接合部80的部分作為製品P來加工。

此時，控制部60亦可設為如下的結構：事先根據接合部80的軸方向位置，設定自棒材W的包含舊材W1的部分的製品P的加工數，以不使接合部80由導套30支持。

於此情況下，當棒材W的縮徑部81已位於導套30時，亦可於完成對於棒材W3的規定的加工後，執行於比接合部80更靠近新材W2之側對棒材W3進行切斷加工的控制。藉此，可防止將棒材W3的具有縮徑部81的部分作為製品P來加工。

作為用於使控制部60辨識接合部80的Z軸方向的位置的方法，並不限定於使用所述測定棒61的方法，可採用各種方法或結構。

例如，亦可如圖11（a）所示，於將舊材W1交接至背面主軸20後，進行摩擦接合前，藉由背面側定位板72來測定舊材W1自背面夾頭22的突出量，並且藉由正面側定位板73來測定新材W2自正面夾頭12的突出量，如圖11（b）所示，視需要對舊材W1的端面及新材W2的端面實施加工後，如圖11（c）所示，使舊材W1的端面與新材W2的端面抵接，並且藉由舊材位置測定端子62來測定舊材W1的後端面的位置，根據正面夾頭12及背面夾頭22的Z軸方向的位置與舊材W1自背面夾頭22的突出量、新材W2自正面夾頭12的突出量、及已由舊材位置測定端子62測定的舊材W1的後端面的位置，算出接合部80的位置。

另外，作為用於使控制部60辨識接合部80的Z軸方向的位置的方法，並不限定於所述方法，例如可採用如下等各種方法：利用相機拍攝將舊材W1與新材W2接合而成的棒材W3，並對該拍攝圖像進行圖像辨識處理，藉此檢測接合部80的Z軸方向的位置的方法；使用光學式位置檢測感測器檢測接合部80的Z軸方向的位置的方法；根據控制部60的加工程式來檢測接合部80的Z軸方向的位置的方法；根據棒材W的加工長度來算出接合部80的Z軸方向的位置的方法。

於所述實施方式中，將舊材W1與新材W2接合而變成一個棒材W3後，如圖7（a）所示，變成藉由正面夾頭12來握持棒材W3並解除了背面夾頭22對棒材W3的握持的狀態，使正面主軸10於Z軸方向朝自背面主軸20分離的方向移動，藉此自背面主軸20拔出棒材W3，但如上所述，棒材供給部50具有將自正面主軸10朝背面主軸20之側突出的棒材W引入正面主軸10之側的功能，因此亦可設為如下的結構：使用該功能，如圖12（a）所示，將舊材W1與新材W2接合而變成一個棒材W3後，如圖12（b）所示，不使正面主軸10於Z軸方向移動，藉由棒材供給部50來使棒材W3朝正面主軸10之側僅移動舊材W1的長度，藉此自背面主軸20拔出該棒材W3。於此情況下，作為引入元件的控制部60以自背面主軸20抽離棒材W3的舊材W1的部分並引入正面主軸10之側的方式，控制正面主軸10、背面主軸20及棒材供給部50的運轉。

更具體而言，如圖12（a）所示，若將舊材W1與新材W2接合而變成棒材W3，則正面夾頭12對棒材W3的握持與背面夾頭22對棒材W3的握持一同被解除，並且藉由棒材供給部50的指部51來握持棒材W3的後端，於該狀態下，如圖12（b）所示，指部51由驅動桿52驅動而於Z軸方向朝自背面主軸20分離的後退方向僅移動舊材W1的長度。藉此，可藉由棒材供給部50來將棒材W3引入正面主軸10之側，而自背面主軸20抽離。

如此，根據圖12（a）及圖12（b）中所示的結構，即便於將正面主軸10構成為無法於Z軸方向移動的固定主軸的工作機械中，亦可自背面主軸20拔出將舊材W1與新材W2接合而成的棒材W3。

自背面主軸20拔出棒材W3後，與圖8（a）及圖8（b）中所示同樣地，可藉由主軸馬達來對正面主軸10進行旋轉驅動而使棒材W3旋轉，使加工部40的經選擇的工具41於Y軸線方向（切入方向）移動來切入棒材W3，並且使正面主軸10（正面主軸台11）於Z軸線方向（進給方向）移動來對棒材W3連續地進行規定的加工（切削加工）及切斷加工，而自棒材W3加工多個製品P。

另外，於圖12（a）及圖12（b）中所示的結構中，藉由棒材供給部50來使棒材W3僅移動舊材W1的長度，因此可使移動後的棒材W3變成自正面主軸10僅突出了適合於由加工部40等進行的加工的規定量的狀態。藉此，可於所述移動後立即利用加工部40，對自背面主軸20抽離並已由正面主軸10的正面夾頭12握持的棒材W3進行用於形成製品P的規定的加工及切斷加工。

於所述實施方式中，握持舊材W1的是背面主軸20的背面夾頭22，但亦可設置具有與背面主軸20的軸線平行的軸且設置於背面主軸20的工件夾持裝置24。

更具體而言，如圖13（a）所示，可於背面主軸20的背面主軸台21，以軸線與背面主軸20的軸線平行的方式，與背面主軸20並排設置工件夾持裝置24。工件夾持裝置24包括具有與背面夾頭22相同的結構的夾持夾頭（夾持側握持元件）24a。夾持夾頭24a的內徑與正面夾頭12的內徑相同，工件夾持裝置24可利用夾持夾頭24a握持已自正面主軸10抽離的舊材W1。

相對於此，將背面夾頭22設為其內徑比正面夾頭12的內徑小的結構，可藉由背面夾頭22來握持如下的工件（製品P），所述工件（製品P）由正面夾頭12握持並於正面主軸10由加工部40實施規定的加工，藉此朝向背面主軸20之側的前端的外徑被加工得比棒材W的外徑小。

於除背面主軸20以外，將工件夾持裝置24設置於背面主軸台21的結構中，可設為如下的結構：工件夾持裝置24握持舊材W1，正面主軸10的正面夾頭12握持新材W2，使相互的端面抵接來進行摩擦壓接，而形成棒材W3。

即，如圖13（a）所示，使背面主軸20的背面夾頭22握持於正面主軸10中得到加工且已自棒材W中切斷的最終的工件（製品P）。繼而，如圖13（b）所示，解除正面夾頭12對舊材W1的握持，並且由工件夾持裝置24的夾持夾頭24a握持舊材W1，於該狀態下，使背面主軸台21以自正面主軸10分離的方式於Z軸方向移動而自正面主軸10抽離舊材W1。繼而，如圖14（a）所示，自棒材供給部50將新的棒材W作為新材W2供給至正面主軸10，並藉由正面夾頭12來握持新材W2。而且，以與圖5（a）及圖5（b）、圖6（a）至圖6（c）中所示的情況相同的順序，使舊材W1與新材W2的相互相向的端面抵接，並將舊材W1與新材W2摩擦壓接。藉此，如圖14（b）所示，可形成舊材W1與新材W2以相互的軸方向端面作為接合面接合而成的一個棒材W3。

此時，於背面主軸台21設置有背面主軸20與工件夾持裝置24，因此如圖14（b）所示，可同時進行舊材W1與新材W2的摩擦壓接、及利用背面側移動加工部46的工具47對已由背面主軸20的背面夾頭22握持的最終的工件（製品P）的規定的加工。藉此，可縮短完成舊材W1與新材W2的摩擦壓接為止的時間。

另外，於除背面主軸20以外，將工件夾持裝置24設置於背面主軸台21的結構中，可設為利用設置於背面主軸台21的工件夾持裝置24的夾持夾頭24a握持舊材W1的結構，因此可使背面主軸20的背面夾頭22的內徑對照已於正面主軸10中得到加工的工件（製品P）而比正面主軸10的正面夾頭12的內徑小。藉此，可使工作機械1適合於各種形狀的製品P的製造。

進而，於除背面主軸20以外，將工件夾持裝置24設置於背面主軸台21的結構中，亦可如圖15（a）所示，於將在正面主軸10中對棒材W3進行加工而成的最終的工件（製品P）自正面主軸10交接至背面主軸20後，繼續進行利用背面側移動加工部46的工具47對已由背面主軸20的背面夾頭22握持的最終的工件（製品P）的規定的加工。即，如圖15（a）所示，於將最終的工件（製品P）自正面主軸10交接至背面主軸20後，開始利用背面側移動加工部46的工具47對最終的工件（製品P）的規定的加工，如圖15（b）所示，即便於由工件夾持裝置24的夾持夾頭24a握持舊材W1並自正面主軸10抽離的期間內，亦使工具47追隨與背面主軸20或背面主軸台21一同移動的最終的工件（製品P）而繼續進行利用該工具47的規定的加工。藉此，可縮短完成舊材W1自正面主軸10的抽離為止的時間。

如此，當設為除背面主軸20以外，將工件夾持裝置24設置於背面主軸台21的結構時，可設為如下的結構：即便於背面主軸20正握持舊材W1的期間，亦可利用背面側移動加工部46的工具47對作為棒材的最終的製品P進行規定的加工。

另外，於除背面主軸20以外，將工件夾持裝置24設置於背面主軸台21的結構中，使正面夾頭12的內徑與工件夾持裝置24的內徑相同，並使背面主軸20的背面夾頭22的內徑對照已於正面主軸10中得到加工的工件（製品P），藉此可於將最終的工件（製品P）自正面主軸10交接至背面主軸20後搬出最終的工件後，在工件夾持裝置24與正面夾頭12之間進行舊材W1與新材W2的摩擦壓接。

本發明並不限定於所述實施方式，當然可於不脫離其主旨的範圍內進行各種變更。

例如，於所述實施方式中，藉由摩擦壓接來將舊材W1與新材W2接合，但並不限定於此，其接合的方法可進行各種變更，例如於舊材W1與新材W2的任意一者的端部設置凹部，於舊材W1與新材W2的任意另一者設置凸部，使凹部與凸部嵌合，藉此將舊材W1與新材W2接合等。

於所述實施方式中，工作機械1包括導套30，但亦可設為不包括導套30的結構。

1:工作機械 2:基台 3:正面側移動機構 4:背面側移動機構 10:正面主軸（第一主軸） 11:正面主軸台 12:正面夾頭（第一握持元件） 13:夾頭套筒 20:背面主軸（第二主軸） 21:背面主軸台 22:背面夾頭（第二握持元件） 23:夾頭套筒 24:工件夾持裝置 24a:夾持夾頭（夾持側握持元件） 30:導套 31:導套支持台 40:加工部（加工元件） 41:工具 42:刃具台 43:背面側固定加工部（加工元件） 44:工具 45:背面刃具台 46:背面側移動加工部（加工元件） 47:工具 48:刃具台 50:棒材供給部（新材供給元件）（棒料進給器） 51:指部 52:驅動桿 60:控制部 61:測定棒（位置辨識元件） 62:舊材位置測定端子（位置辨識元件） 70:凹部 71:凹部 72:背面側定位板 73:正面側定位板 80:接合部 81:縮徑部 90:毛刺 W:棒材 W1:舊材 W2:新材 W3:棒材 P:製品 A:突出長度 B:突出長度 α:擠碎長度 L:長度 Y、Z:軸 Z1-0、Z1-1:Z軸位置

圖1是概略性地表示本發明的一實施方式的工作機械的結構的說明圖。圖2（a）是簡化表示正對棒材進行規定的加工的狀態的說明圖，圖2（b）是簡化表示已自棒材加工製品的狀態的說明圖。圖3（a）是簡化表示棒材的加工已完成的狀態的說明圖，圖3（b）是簡化表示將舊材自正面主軸交接至背面主軸，並且已將新材供給至正面主軸的狀態的說明圖。圖4（a）是簡化表示正測定新材自正面夾頭的突出長度的狀態的說明圖，圖4（b）是簡化表示自圖4（a）中所示的狀態使正面主軸及背面主軸朝相互接近的方向移動，並已使舊材與新材的相互相向的端面抵接的狀態的說明圖。圖5（a）是簡化表示於自圖4（b）中所示的狀態打開了背面夾頭的狀態下使背面主軸朝正面主軸之側移動的狀態的說明圖，圖5（b）是簡化表示自圖5（a）中所示的狀態，使背面主軸於已由背面夾頭握持舊材的狀態下朝自正面主軸分離的方向移動，於舊材的端面與新材的端面對凹部進行了加工的狀態的說明圖。圖6（a）是簡化表示正將舊材與新材摩擦壓接的狀態的說明圖，圖6（b）是簡化表示正對經摩擦壓接的舊材與新材的接合部進行去毛刺加工的狀態的說明圖，圖6（c）是簡化表示去毛刺加工完成後的棒材的狀態的說明圖。圖7（a）是簡化表示已朝正面主軸之側引入將舊材與新材摩擦壓接而成的棒材的狀態的說明圖，圖7（b）是簡化表示正測定將舊材與新材摩擦壓接而成的棒材自正面夾頭的突出長度的狀態的說明圖。圖8（a）是簡化表示正對將舊材與新材接合而成的棒材進行規定的加工的狀態的說明圖，圖8（b）是簡化表示已自將舊材與新材接合而成的棒材加工製品的狀態的說明圖。圖9（a）是簡化表示將舊材與新材接合而成的棒材的接合部已位於正面夾頭的狀態的說明圖，圖9（b）是簡化表示於使正面主軸在軸方向移動並已由正面夾頭握持棒材的接合部以外的部分的狀態下正進行規定的加工的狀態的說明圖，圖9（c）是簡化表示對將舊材與新材接合而成的棒材進行了切斷加工的狀態的說明圖。圖10（a）是簡化表示將舊材與新材接合而成的棒材的接合部已位於導套（guide bush）的狀態的說明圖，圖10（b）是簡化表示正於比接合部更靠近新材之側對棒材進行切斷加工的狀態的說明圖。圖11（a）～圖11（c）是表示測定接合部的軸方向位置的其他方法的說明圖。圖12（a）及圖12（b）是簡化表示藉由棒材供給部來朝正面主軸之側引入將舊材與新材摩擦壓接而成的棒材的順序的說明圖。圖13（a）及圖13（b）是簡化表示於設置有工件夾持裝置的工作機械中，一面利用背面夾頭握持最終的製品，一面利用工件夾持裝置握持舊材並拔出的順序的說明圖。圖14（a）及圖14（b）是簡化表示於設置有工件夾持裝置的工作機械中，同時進行對於棒材的規定的加工、及舊材與新材的接合的順序的說明圖。圖15（a）及圖15（b）是簡化表示於設置有工件夾持裝置的工作機械中，一面利用工件夾持裝置握持舊材並自正面主軸拔出，一面對已由背面夾頭握持的最終的製品進行規定的加工的順序的說明圖。

12:正面夾頭(第一握持元件)

20:背面主軸(第二主軸)

21:背面主軸台

22:背面夾頭(第二握持元件)

23:夾頭套筒

24:工件夾持裝置

24a:夾持夾頭(夾持側握持元件)

30:導套

50:棒材供給部(新材供給元件)(棒料進給器)

51:指部

52:驅動桿

W:棒材

W1:舊材

P:製品

Claims

一種工作機械，其特徵在於，包括：第一主軸，包含第一握持元件；第二主軸，包含第二握持元件，設置於背面主軸台，與所述第一主軸相向；棒材供給部，將長尺寸的棒材供給至所述第一主軸；加工元件，包含對所述棒材進行加工的工具；製品加工元件，使所述第一主軸、所述第二主軸、所述棒材供給部及所述加工元件運轉，以利用所述加工元件對已由所述第一握持元件握持的所述棒材連續地進行規定的加工及切斷加工，並且使所述第二握持元件握持已藉由切斷加工而切斷的所述棒材，利用所述加工元件進行規定的加工來獲得多個製品；其包括：工件夾持裝置，設置於所述背面主軸台，能夠握持已作為舊材自所述第一主軸抽離的所述棒材；新材供給元件，以自所述棒材供給部將新的棒材作為新材供給至所述舊材已被抽離的所述第一主軸並由所述第一握持元件握持的方式，使所述第一主軸及所述棒材供給部運轉；以及接合元件，將已由所述工件夾持裝置握持的所述舊材與已由所述第一握持元件握持的所述新材的相互相向的端部接合，而使所述舊材與所述新材變成一個棒材。
如申請專利範圍第1項所述的工作機械，其中，同時進行利用所述製品加工元件對已由所述第二握持元件握持的所述棒材的規定的加工、及利用所述接合元件的所述舊材與所述新材的接合。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的工作機械，其中所述工件夾持裝置具有握持所述棒材的夾持側握持元件，且所述夾持側握持元件的內徑與所述第一握持元件的內徑相同。