特許 6794868 複合歯切加工装置

(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】6794868

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】複合歯切加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23F 23/08 20060101AFI20201119BHJP

   B23F 5/16 20060101ALI20201119BHJP

   B23F 19/10 20060101ALI20201119BHJP

   B23B 41/00 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   B23F23/08

   B23F5/16

   B23F19/10

   B23B41/00 K

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-28711(P2017-28711)

(22)【出願日】2017年2月20日

(65)【公開番号】特開2018-134690(P2018-134690A)

(43)【公開日】2018年8月30日

【審査請求日】2020年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114959

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 徹也

(72)【発明者】

【氏名】立川 友和

(72)【発明者】

【氏名】栗田 信明

【審査官】 中里 翔平

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３００５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２８６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１０８８３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２００９−５０２５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３７１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２２８５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１６６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２９０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７２１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２１１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｆ １／００−２３／１２

Ｂ２３Ｂ １１／００

Ｂ２３Ｂ ４１／００

Ｂ２３Ｐ １５／１４

Ｂ２３Ｐ ２３／００−２３／０６

Ｇ０５Ｂ １９／１８−１９／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工対象のワークを保持しつつ回転させるワーク駆動部と、
歯切工具である第１工具を保持し、当該第１工具を前記ワーク駆動部と同期回転させつつ前記ワークに対する加工位置に移動させる第１加工部と、
他の切削工具である第２工具を保持し、当該第２工具を前記ワーク駆動部と同期させつつ前記ワークに対する加工位置に移動させる第２加工部と、
前記ワーク駆動部および前記第１加工部および前記第２加工部の駆動動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記ワーク駆動部のワーク基準点に対する第１加工前の前記ワークの形状を示すワーク情報と、
前記第１加工部の第１基準点に対する前記第１工具の切刃の位置を特定する第１工具情報と、
前記第２加工部の第２基準点に対する前記第２工具の切刃の位置を特定する第２工具情報と、
前記ワーク基準点および前記第１基準点および前記第２基準点の相対位置を特定する相対位置情報と、を記憶する記憶部を有すると共に、
前記第１工具による第１加工が終了したときの前記第１工具情報および前記ワーク情報および前記相対位置情報に基づいて、前記ワーク基準点に対する前記ワークの歯溝形状情報を算出する歯溝形状演算部を有し、
前記歯溝形状情報と前記第２工具情報と前記相対位置情報とに基づいて、前記第２工具を前記ワークに対する第２加工の開始位置に移動させるように構成してある複合歯切加工装置。

【請求項2】

前記第１工具が、歯溝が厚み方向に沿って、ゼロを含め所定の捩じれ角を有するスカイビング加工用のカッターであり、
前記カッターの切刃の位置が、前記第１工具情報のうち前記捩じれ角と前記カッターの厚みの変化量によって自動で算出される請求項１に記載の複合歯切加工装置。

【請求項3】

前記第２工具がドリルであり、前記ドリルを前記第２加工の開始位置に移動させる際に、前記ワーク駆動部が前記ワークを前記ドリルによる加工に対応した姿勢に回転させ、前記第２加工に際しては、前記ワーク駆動部が動作しないように構成してある請求項１または２に記載の複合歯切加工装置。

【請求項4】

前記第２工具が歯面取り用の第２カッターであり、前記第２カッターを前記第２加工の開始位置に移動させる間に、前記ワーク駆動部が前記ワークの回転を開始し、前記ワークに対して前記第２カッターを同期駆動させるように構成してある請求項１または２に記載の複合歯切加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工対象のワークに１回目の加工を施したのち、他の工具を用いて２回目以降の加工を施す複合歯切加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、このような複合歯切加工装置としては例えば歯切加工と仕上加工などを行う歯切盤がある。当該歯切盤では、位置決め用治具によってワークが位置決めされ、カッターによってまず歯切加工が行われる。この歯切加工の後に、カッターを交換して面取加工や仕上加工が行われる。その場合、歯切盤に対する歯面の位置合せを行う必要があるが、歯面の位置特定には例えばタッチセンサが用いられる。

【0003】

タッチセンサは、位置決め用治具や設備に設けた別の機構によって支持されており、位置調整手段によりワークに対する位置が決定される。また、位置決め用治具の操作によってワークの姿勢も変更される。ただし、このタッチセンサの位置調整やワークの姿勢の変更は手動で行われることが多い。そのため、ワークの支持スペースが狭い場合などには作業が煩雑となり、次の面取加工などの作業効率が悪化することとなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平３−２２８５１９号公報

【発明の概要】

【0005】

このような不都合を解消するために、特許文献１に示す技術では、タッチセンサに加えて近接スイッチを利用している。即ち、位置決め用治具にタッチセンサと共に近接スイッチを設けておき、近接スイッチがワークに形成した歯先または歯溝を検出した場合に、タッチセンサが歯溝上に位置されるように近接スイッチとタッチセンサとの位置関係が予め設定されている。近接スイッチをワークに対してある程度の距離に近付け、近接スイッチが歯先または歯溝を検出するまで歯車を回転させる。近接スイッチが歯先または歯溝を検出すると、タッチセンサが歯溝に挿入され歯面の検出動作が行われる。

【0006】

本構成にすることで、近接スイッチが歯先または歯溝を検出した時にタッチセンサが歯溝上に位置されることとなり、タッチセンサに対する歯溝の位置調整に際して目視が不要となる。よって、歯面の位置合わせ作業の能率化を図ることができ、当該作業の自動化が可能になるとのことである。

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記従来技術の場合、磁気センサに仮に切屑などの異物が付着している場合、歯面の位置を正確に測定することができない。また、ワークの切削加工中には磁気センサや近接スイッチを退避させておく必要があり、大掛かりな装置構成や設置空間が必要となり、加工コストの増大を招く。

【0008】

さらに、センシング時にはワークを複数回にわたって回転させる場合があるため、ワークの位置情報を特定するために、測定情報を統計処理すること等が必要となり、センシング時間が長くなってしまう。

【0009】

このような問題に鑑み、複数の連続した加工を行う複合歯切加工装置においては、ワークの位置情報の特定が早く作業スペースを小さくし得る技術が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（特徴構成）
本発明に係る複合歯切加工装置の特徴構成は、
加工対象のワークを保持しつつ回転させるワーク駆動部と、
歯切工具である第１工具を保持し、当該第１工具を前記ワーク駆動部と同期回転させつつ前記ワークに対する加工位置に移動させる第１加工部と、
他の切削工具である第２工具を保持し、当該第２工具を前記ワーク駆動部と同期させつつ前記ワークに対する加工位置に移動させる第２加工部と、
前記ワーク駆動部および前記第１加工部および前記第２加工部の駆動動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記ワーク駆動部のワーク基準点に対する第１加工前の前記ワークの形状を示すワーク情報と、
前記第１加工部の第１基準点に対する前記第１工具の切刃の位置を特定する第１工具情報と、
前記第２加工部の第２基準点に対する前記第２工具の切刃の位置を特定する第２工具情報と、
前記ワーク基準点および前記第１基準点および前記第２基準点の相対位置を特定する相対位置情報と、を記憶する記憶部を有すると共に、
前記第１工具による第１加工が終了したときの前記第１工具情報および前記ワーク情報および前記相対位置情報に基づいて、前記ワーク基準点に対する前記ワークの歯溝形状情報を算出する歯溝形状演算部を有し、
前記歯溝形状情報と前記第２工具情報と前記相対位置情報とに基づいて、前記第２工具を前記ワークに対する第２加工の開始位置に移動させるように構成した点にある。

【0011】

（効果）
本構成によれば、第１加工が終了したときのワーク情報と、第１工具情報と、相対位置情報に基づいてワークの歯溝形状を特定することができる。つまり、引き続き第２工具による第２加工を行う際には、ワークの歯溝位置を特段の装置でセンシングする必要がない。よって、第１加工から第２加工にかけてのアイドルタイムが大幅に短縮され、歯切加工と後続の加工を効率的に行うことができる。

【0012】

また、タッチセンサ等のセンシング装置が不要となるため複合歯切加工装置の構成が簡略化される。仮に高精度なワーク位置の特定を実現するために他のタッチセンサなどを利用する場合でも、本構成であればワークの形状が演算により特定されるため、センシング動作が簡略かつ迅速なものとなる。

【0013】

さらに、本構成のようにセンシング装置が不要であれば、加工に必要な作業スペースが小さくなり、全体構成がコンパクトな複合歯切加工装置を得ることができる。

【0014】

（特徴構成）
本発明に係る複合歯切加工装置においては、前記第１工具を、歯溝が厚み方向に沿って、ゼロを含め所定の捩じれ角を有するスカイビング加工用のカッターとし、前記カッターの切刃の位置が、前記第１工具情報のうち前記捩じれ角と前記カッターの厚みの変化量によって自動で算出されるように構成することができる。

【0015】

（効果）
スカイビング加工用のカッターでは外側面部に歯溝が形成され、厚み方向の一方の端部にあるエッジ部のみが切刃となる。そのため、スカイビング加工用のカッターでは、歯切加工を所定回数行ったのち切刃の再生研磨が行われる。ただし、カッターのタイプによっては、厚み方向に沿って所定の捩じれ角を有するものもある。その場合、再生研磨によってカッターの厚みが薄くなると、切刃を形成する各歯の先端位置が回転軸芯の方向に沿って変位する。このように切刃の位置が変更されると、当該カッターを第１加工部に取り付けたとき、自身の捩じれ角のために切刃の輪郭が回転方向に沿って僅かに変位する。

【0016】

そこで本構成では、第１工具情報として、第１基準点からカッターの切刃までの回転軸芯に平行な長さ情報を保持することとしている。この長さ情報を得ることで、カッターの切刃の位置を正確に演算することができる。その結果、スカイビング加工に続く第２加工においてワークの歯溝位置のセンシングが不要となり、スカイビング加工そのものの加工の速さに加えて、ワークに複数の連続加工を施す場合のアイドルタイムが短縮され、全体の作業効率が極めて良いものとなる。

【0017】

（特徴構成）
本発明に係る複合歯切加工装置においては、前記第２工具をドリルとし、前記ドリルを前記第２加工の開始位置に移動させる際に、前記ワーク駆動部が前記ワークを前記ドリルによる加工に対応した姿勢に回転させ、前記第２加工に際しては、前記ワーク駆動部が動作しないように構成することができる。

【0018】

（効果）
本構成のように第２加工に際してワーク駆動部が所定の姿勢となるよう回転可能であれば、ドリルを保持する第２加工部での姿勢調節範囲が少なくて済む。例えば、ワークに対するドリルの姿勢を決定する場合に、ワーク駆動部の回転動作を利用することで第２加工部の側に設ける駆動軸を減らすことができる。よって本構成の複合歯切加工装置であれば、装置構成を簡略化しつつワークおよび第２工具の何れか一方が静止した状態での加工を容易に行うことができる。

【0019】

（特徴構成）
本発明に係る複合歯切加工装置においては、前記第２工具を歯面取り用の第２カッターとし、前記第２カッターを前記第２加工の開始位置に移動させる間に、前記ワーク駆動部が前記ワークの回転を開始し、前記ワークに対して前記第２カッターを同期駆動させるように構成することができる。

【0020】

（効果）
歯面取りは、第１加工で得られた歯車に対し、歯車の回転軸芯に沿った歯溝の端部と歯車の端面との交差エッジに沿って一様に面取り加工を行うものである。よって、交差エッジの形状として、ワーク端面における歯溝の位相を完全に認識することが欠かせない。

【0021】

即ち、歯面取りの場合にも第１加工後の歯溝形状情報の把握が必須であり、第１加工が終了したときのワーク情報と、第１工具情報と、相対位置情報とに基づいてワークの歯溝形状情報を特定する。さらに、第２工具情報と相対位置情報とを用いてワークに対する第２カッターの送り位置あるいは第２カッターの回転速度などを正確に制御することが必要である。

【0022】

本構成のように歯面取り用の第２カッターをワークと同期駆動させることで、第２カッターの切刃をワークのうち面取りが必要な箇所に対して正確に位置取りさせることができる。ワークに対して第２カッターが同期駆動されることで、第２カッターが面取り対象箇所に当接する際の衝撃を緩和することもできる。よって、第１加工によってワークに形成した歯溝が過度に変形することがなく、加工精度に優れた製品を得ることができる。また、当接時の衝撃が緩和されることで第２カッターの損傷も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１実施形態に係る複合歯切加工装置の構成を示す斜視図

【図2】第１実施形態の複合歯切加工装置による加工部位の詳細を示す説明図

【図3】第１実施形態に係る複合歯切加工装置の動作態様を示す説明図

【図4】第２実施形態に係る歯面取りの様子を示す説明図

【図5】第３実施形態に係るワーク姿勢の決定手法を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0024】

〔第１実施形態〕
本発明に係る複合歯切加工装置Ｓは、ワークＷをワーク駆動部Ａに保持し続けた状態で、第１の歯切加工と第２の切削加工とを連続して行うものである。以下、本発明に係る複合歯切加工装置Ｓの実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0025】

(概要)
図１に、本実施形態に係る複合歯切加工装置Ｓの構成を示す。当該装置は、主に、加工対象のワークＷを保持しつつ回転させるワーク駆動部Ａと、当該ワークＷに歯切りなどの第１加工を行う第１加工部Ｂと、これに続けて穴あけなどの第２加工を行う第２加工部Ｃ、さらには、これらワーク駆動部Ａ・第１加工部Ｂ・第２加工部Ｃを連動させつつ駆動させる制御部Ｄを有する。

【0026】

（ワーク駆動部）
図１に示すように、ワーク駆動部Ａは、ワークＷを保持し、所定の回転速度でワークＷを回転駆動する。ワークＷは主軸Ａ１によって把持される。ここでのワークＷは歯車部を二箇所備えたものを示すが、歯車部の数は一つであっても良い。主軸Ａ１としては、例えば、円筒形のワークＷの中心部に設けられた筒状の内径部に内挿され、径外方向に拡径する爪状のチャックや、ワークＷの端部に設けた棒状の把持部を挿入する受部を有し熱嵌合によってワークＷを把持する焼嵌め式のものなど各種の形式のものが利用できる。

【0027】

主軸にワークＷを装着する際には、主軸Ａ１とワークＷとの相対位置関係がずれないようにする。例えば、図２に示すようなワークＷと主軸Ａ１とに互いに係合する凸部と凹部とからなる係合部Ｗｂを振り分けて形成しておく。尚、焼嵌めの程度が強固で、加工中にワークＷの位置ずれが生じ難い場合にはこのような係合部Ｗｂは不要である。因みに図２の上図は、加工装置を上方から見た図であり、下図は側方から見た図である。

【0028】

ワーク駆動部Ａに設けたモータは、回転速度を所定の範囲で設定自在とし、回転角度も認識可能とする。そのために、例えばワーク駆動部Ａの駆動軸にはエンコーダーなどの回転位置を測定する装置を設けておく。

【0029】

ワーク駆動部Ａのうち例えばベース部Ａ２の特定個所にはワーク基準点Ａ０を設けておく。主軸Ａ１に把持されたワークＷの形状は、このワーク基準点Ａ０に基づいて認識される。つまり、ワークＷが有する各表面がワーク基準点Ａ０に対してどの位置にあり、また、どのような姿勢にあるかが常にモニターされる。このモニターは後述する制御部Ｄによって行われる。

【0030】

（第１加工部）
第１加工部Ｂは、第１工具１を保持し、ワークＷに最初の加工を施すものである。ここでの第１工具１は歯車を作製する歯切工具であり、例えばスカイビング加工用のカッター１１である。

【0031】

このカッター１１は、図１および図２に示すように加工ヘッドＢ１に保持される。カッター１１は円錐もしくは円筒の形状で、大径を有する先端側の縁部が切刃１１ａとなる。図２に示すように、カッター１１は加工ヘッドＢ１に対して係合部１１ｂ等を用いて位置ずれしない状態に固定される。これにより、加工ヘッドＢ１の主軸Ｂ２に対する相対回転位相が既知の状態とされ、切刃１１ａの位置が常に把握される。

【0032】

カッター１１は、図２に示すようにワークＷの回転軸芯ＡＸに対して所定のチルト角γ１と軸公差角γ２を維持しながら、ワークＷの回転軸芯ＡＸに沿って送り動作される。

【0033】

第１加工部Ｂは、六つの動作が可能な駆動部を有する。即ち、保持したカッター１１を回転させ、カッター１１のチルト角γ１を決定するよう上下に揺動する加工ヘッドＢ１と、当該加工ヘッドＢ１を揺動自在に支持しつつ上下動する昇降部Ｂ３と、当該昇降部Ｂ３を支持しつつ垂直軸芯Ｂ４Ｘの周りに回転可能な回転部Ｂ４、さらには、当該回転部Ｂ４をワークＷの回転軸芯ＡＸに沿うＸ方向と回転軸芯ＡＸに垂直なＹ方向とに平行移動可能なＸＹ移動部Ｂ５とを有する。

【0034】

尚、当該ＸＹ移動部Ｂ５を受けるベース部Ｂ６の特定箇所には、第１加工部Ｂの基準位置となる第１基準点Ｂ０が設けられている。これにより、カッター１１の切刃１１ａの位置がこの第１基準点Ｂ０に対して何れの位置にあるかが認識される。そのために上記加工ヘッドＢ１、昇降部Ｂ３、回転部Ｂ４、ＸＹ移動部Ｂ５の夫々は、回転移動時の回転角度あるいは並進時の移動距離を正確に認識できるようエンコーダ等のカウンタを備えている。これらカウンタでの計測値は後述の制御部Ｄに送信される。

【0035】

（第２加工部）
第２加工部Ｃは、他の切削工具である第２工具２を保持し、第１加工に続けて、ワークＷをワーク駆動部Ａから取り外さずに連続して加工することができる。ここでの第２工具２は図１に示すように例えばドリル２１である。

【0036】

本実施形態では、ドリル２１の回転軸芯ＣＸが水平となるようにドリル２１が加工ヘッドＣ１のチャックＣ２に保持される。この加工ヘッドＣ１は、Ｙ方向に往復移動できる状態で昇降部Ｃ３に支持されている。さらに当該昇降部Ｃ３は、Ｘ方向に往復移動できるようにＸ移動部Ｃ４に支持されている。

【0037】

図２に示すようにドリル２１はチャックＣ２に対して所定の突出長さＬ１を確保した状態で保持される。これによりチャックＣ２に対する切刃２１ａの位置が常に把握される。

【0038】

尚、Ｘ移動部Ｃ４を受けるベース部Ｃ５の特定箇所には、第２加工部Ｃの基準位置となる第２基準点Ｃ０が設けられている。これにより、ドリル２１の切刃２１ａの位置がこの第２基準点Ｃ０に対して何れの位置にあるかが常に把握される。そのために加工ヘッドＣ１、昇降部Ｃ３、Ｘ移動部Ｃ４の夫々は、回転移動時の回転角度あるいは並進時の移動距離を正確に認識できるようエンコーダ等のカウンタを備えている。これらカウンタでの計測値は後述の制御部Ｄに送信される。

【0039】

尚、第１加工部Ｂおよび第２加工部Ｃの何れも、図１に示す構成の他に、多関節を有するアーム型ロボットなどを用いるものであっても良い。

【0040】

（制御部）
ワーク駆動部Ａおよび第１加工部Ｂ、第２加工部Ｃの駆動動作は制御部Ｄによって制御される。例えば、ワーク駆動部Ａの回転速度と第１加工部Ｂの回転速度とを同期させつつ第１加工部Ｂの加工ヘッドＢ１を並進移動させたり、第２加工部Ｃのドリル２１をワークＷに接近させる際に、ワークＷの加工位置がドリル２１に正確に対向するようにワークＷを所定角度だけ回転させることができる。

【0041】

例えば第１加工に先立ち、図３に示すように、制御部Ｄは、ワークＷに関するワーク情報Ｄ１１と、第１工具１に関する第１工具情報Ｄ１２、さらには、特にワーク駆動部Ａと第１加工部Ｂとの相対位置を特定する相対位置情報Ｄ１４を有する。これらの情報は記憶部Ｄ１に記憶される。

【0042】

ワーク情報Ｄ１１は、第１加工前において、ワーク駆動部Ａのワーク基準点Ａ０に対するワークＷの形状を示すものである。例えば、ワークＷが円筒状の筒部材である場合には、ワークＷをワーク駆動部Ａに装着した状態で、ワークＷの各表面がワーク基準点Ａ０に対してどの相対位置にあるかを示すものである。この場合、ワークＷの外径寸法や上面と底面との距離などが記憶部Ｄ１に記憶される。

【0043】

第１工具情報Ｄ１２は、例えばスカイビング加工用のカッター１１が第１加工部Ｂの加工ヘッドＢ１にどのように装着されているかを特定するものである。図２に示すように、当該カッター１１は歯車状の切刃１１ａを有しており、当該切刃１１ａから延出する歯溝の方向はカッター１１の回転軸芯Ｂ１Ｘに対して捻じれ角γ３を有する場合もある。このような条件をも加味し、加工ヘッドＢ１の主軸Ｂ２の回転位相に対して、カッター１１の切刃１１ａの各歯先がどの回転位相にあるか、さらには、加工ヘッドＢ１の先端からカッター１１の切刃１１ａまでの回転軸芯Ｂ１Ｘに沿った長さＬ２等の情報が第１工具情報Ｄ１２として保持される。

【0044】

尚、スカイビング加工用のカッター１１は、図１および図２に示すように回転軸芯Ｂ１Ｘに沿った一方の端部のエッジ部分のみが切刃１１ａとなる。よって、加工するワークＷの数や加工時間などに応じて切刃１１ａを再研磨する必要がある。その場合、研磨量に応じてカッター１１の厚みＬ３が縮小する。特に、カッター１１の歯溝が捻じれている場合には、カッター１１の厚みＬ３が縮小した分だけ、各歯先の位置は周方向に沿って位置変化する。

【0045】

つまり、カッター１１には加工ヘッドＢ１と位置合わせするための係合部１１ｂが形成されているが、歯溝１１Ｃに捻じれ角γ３がある場合、厚みＬ３が薄くなる分だけ切刃１１ａの位置が係合部１１ｂに対して周方向に移動する。ただし、第１工具情報Ｄ１２としてカッター１１の捻じれ角γ３は既に既知であるから、再研磨後の厚みＬ３を記憶部Ｄ１に入力するだけで、切刃１１ａの位置が詳細に演算されるように構成されている。

【0046】

（相対位置情報）
第１加工部ＢによってワークＷを加工する際には、ワークＷとカッター１１との相対位置を正確に把握する必要がある。本実施形態では、第１加工に際してワークＷに接触するタッチセンサのようなものは使用しないから、例えば、ワークＷの位置とカッター１１の相対位置関係を演算で特定しなければならない。そのために、まず、ワーク駆動部Ａのワーク基準点Ａ０と、第１加工部Ｂの第１基準点Ｂ０との相対位置関係を正確に特定する必要がある。さらに、ワーク駆動部Ａにおいては、ワーク基準点Ａ０に対するワークＷの外形形状が正確に把握され、一方の第１加工部Ｂでは、第１基準点Ｂ０に対してカッター１１の切刃１１ａの各歯先の位置が正確に特定される。

【0047】

（第１加工）
図３には、第１加工および後述の第２加工を実施する際の複合歯切加工装置Ｓの動作態様、即ち、具体的にどのような情報が考慮されて複合歯切加工装置Ｓが運転されるかを示した。図３に示すように、上記のごとく求めたワーク情報Ｄ１１、第１工具情報Ｄ１２、相対位置情報Ｄ１４に基づき、制御部Ｄの駆動指令部Ｄ２は第１加工のための第１駆動指令を作成する（図３中、実線のフロー）。この第１駆動指令は、例えば、ワークＷの回転速度や、第１工具１の姿勢、回転速度、送り速度などである。この第１駆動指令がワーク駆動部Ａおよび第１加工部Ｂに送られて第１加工が行われる。

【0048】

第１加工である歯切加工の際には、図２に示すように空走運転を行う。つまり、カッター１１の切刃１１ａがワークＷに当接する前に、空走距離Ｌ４を移動するあいだワークＷおよびカッター１１を同期回転させる。このようにすることで、両者が当接する際の衝撃を弱め、カッター１１の切刃１１ａが欠けたりすることを防止する。

【0049】

この空走運転に際しては、空走距離Ｌ４を予め相対位置情報Ｄ１４やワーク情報Ｄ１１に加味しておくとよい。これにより、ワークＷの加工長さ寸法ＬＷが空走距離Ｌ４だけ長くなったと認識される。よって、カッター１１が実際にワークＷに当接する瞬間には、ワークＷの所定の位置に歯溝を形成することができる。

【0050】

このような空走運転を含めて第１加工を行う際には、ワーク情報Ｄ１１と第１工具情報Ｄ１２と相対位置情報Ｄ１４とを考慮しつつ、ワーク駆動部Ａと第１加工部Ｂとを同期回転させ、さらに、第１加工部ＢをワークＷの回転軸芯ＡＸに対して所定の速度で送り動作する。この第１加工に際しては、ワークＷの形状や第１工具１の位置・姿勢が変化し、ワークＷと第１工具との相対位置が変化するから、ワーク情報Ｄ１１・第１工具情報Ｄ１２・相対位置情報Ｄ１４が逐次更新される。図３に示すように、これら更新されたワーク情報Ｄ１１と第１工具情報Ｄ１２、相対位置情報Ｄ１４とに基づいて、第１加工が終了したワークＷの歯溝形状を特定する後述の歯溝形状情報Ｄ３１が作成される。

【0051】

（第２加工）
次に、第１加工が終了したワークＷに対して施される穴あけ加工などの第２加工について説明する。

【0052】

（第２工具情報）
第２工具情報Ｄ１３は、第２加工部Ｃの第２基準点Ｃ０に対する第２工具２の切刃２１ａの位置を特定する情報である。第２工具２としては種々の工具を用いることができ、本実施形態ではドリル２１を用いた例を示す。

【0053】

ドリル２１に係る第２工具情報Ｄ１３としては、主に、外径と、第２加工部ＣのチャックＣ２の先端からドリル２１の先端までの突出長さＬ１である。ドリル２１による加工に際してワークＷの回転は原則として不要である。必要なのは、ワークＷの表面のどの位置にドリル２１をどのような姿勢で近付けるかという演算結果である。本実施形態の加工ヘッドＢ１はワークＷに対して水平方向に出退するだけであり、少なくともドリル２１の突出長さＬ１が把握できれば、ワークＷの所定の位置にドリル２１の先端を向けることができる。

【0054】

尚、第２加工に際してドリル２１が移動する際には、その移動情報は記憶部Ｄ１に逐次記憶され、ワーク駆動部Ａとの相対位置情報Ｄ１４が逐次更新される。

【0055】

図１に示すように、ドリル２１は水平姿勢のまま位置変更されるため、第２加工に際しては、ワーク駆動部ＡがワークＷを所定の角度だけ回転させる。例えば、第１加工によってワークＷに歯溝を形成した場合、第２加工の穴あけを歯溝の歯底であってワークＷの何れかの端部から所定距離の位置に行いたい場合がある。よってドリル２１の先端部を当該位置に移動させることに加え、ワークＷも回転させてドリル２１の加工位置が歯底となるように調節する必要がある。

【0056】

(歯溝形状情報)
従来の加工方法では、ドリル２１による加工に際してワークＷの歯溝の形状をタッチセンシングするものがあるが、本実施形態ではこれを演算で行う。つまり、図３に示すように、第１加工が終了した後のワーク情報Ｄ１１と、第１工具情報Ｄ１２、相対位置情報Ｄ１４とに基づいて、制御部Ｄの内部に設けた歯溝形状演算部Ｄ３がワークＷに形成された歯溝形状を演算し、歯溝形状情報Ｄ３１を作成する（図３中、点線のフロー）。尚、第１加工が終了した時とは、第１工具１によるワークＷへの予定の加工が終了し、ワークＷの回転軸芯ＡＸに沿った第１工具１の送り動作が停止した瞬間をいう。

【0057】

この状態では、カッター１１の切刃１１ａの位置が第１工具情報Ｄ１２として把握されている。よって、ワークＷのこの位置に加工予定の歯溝が形成されたものとし、ワークＷの歯溝形状が演算される。

【0058】

尚、歯溝形状の演算は、次の第２加工に対処するためにワークＷを回転させる場合などには、当該ワークＷの回転角度を考慮して、第２加工の対象位置となる領域の近傍に存在する切刃１１ａのみについて演算するものであっても良い。そうすれば演算負荷が軽減される。

【0059】

このようにして得られた歯溝形状情報Ｄ３１は、制御部Ｄの中に設けた駆動指令部Ｄ２に送られる。そこでは、当該歯溝形状情報Ｄ３１に加えて第２工具情報Ｄ１３およびワーク駆動部Ａと第２加工部Ｃとの相対位置情報Ｄ１４に基づき、ワークＷの回転角度および第２工具２であるドリル２１の移動位置、回転速度、送り速度が決定される。これらの条件によって第２駆動指令が作成され、第２加工が行われる。

【0060】

第２加工に際し、本構成では、ワーク駆動部Ａが所定の姿勢となるように回転するから、ドリル２１を保持する第２加工部Ｃでの姿勢調節範囲が少なくて済む。例えば、ワークＷに対するドリル２１の姿勢を決定する場合に、ワーク駆動部Ａの回転動作を利用することで第２加工部Ｃの側に設ける駆動軸を減らすことができる。よって、本構成の複合歯切加工装置Ｓであれば、構成を簡略化しつつワークＷおよび第２工具２の何れか一方が静止した状態での加工を容易に行うことができる。

【0061】

また、実際に第２工具２による加工を行う際には、ワークＷと第２工具２との相対位置が特定されているため、第２加工に先立つワークＷの歯溝位置のセンシング動作などが不要となる。よって、第１加工から第２加工にかけてのアイドルタイムが大幅に短縮される。

【0062】

さらに、ワークＷに接触させるなどのセンシング装置が基本的に不要となり、複合歯切加工装置Ｓの構成が簡略化される他、仮にワークＷに接触させるなどの高精度なセンシング装置を必要とする場合にも、歯溝形状を予め把握しているためにセンシング動作が簡略かつ迅速なものとなる。

【0063】

尚、図１及び図２に示すワークＷは、歯車を２箇所に形成する例を示している。この場合、二つ目の歯車を加工する際に、一つ目の歯車を加工したスカイビング用のカッター１１とは別のカッターを用いる場合には、当該２回目の歯切加工は、上記第２加工と同様に扱うことができる。特に、双方の歯車の歯溝どうしに特定の位相を設ける必要がある場合には、２回目の歯切加工に際しては、１回目の歯切加工による歯車の歯溝形状を正確に把握しておく必要がある。しかし、双方の歯溝どうしに特段の相関関係がない場合には、上記第１加工を２回繰り返す態様で歯切加工を行えばよい。

【0064】

〔第２実施形態〕
本実施形態では、第２工具２として歯面取り用の第２カッター２２を用いる例を示す。当該第２カッター２２は、例えば図４に示すような、軸部２２ａの先端に面取り加工用のビット２２ｂを少なくとも一つ備えたものである。

【0065】

このビット２２ｂの切刃２２ｃをワークＷの面取り加工に応じた所定の角度に傾け、所定の回転速度で回転させる。一方のワーク駆動部Ａの主軸Ａ１も所定の角度で回転させ、ワークＷに対して第２カッター２２が所定量だけ切り込むように近接させる。図４では第２カッター２２の形状を把握し易くするために第２カッター２２をやや大きく記載している。第２カッター２２の切刃２２ｃが形成する回転軌跡の外径はワークＷに形成した歯溝の幅よりも小さく形成してある。つまり、第２カッター２２は、軸部２２ａを回転させつつワークＷの歯溝の間に位置取りし、歯形の輪郭に沿うようにワークＷと相対移動する。この場合、特に加工開始時にあっては第２カッター２２がワークＷの歯溝に衝突する速度を調節すべく、主軸Ａ１の回転速度と第２カッター２２の移動速度とを同期させるのが好ましい。

【0066】

この主軸Ａ１の回転は、第２カッター２２を第２加工の開始位置に移動させる間に開始させると、第２カッター２２の切刃２２ｃをワークＷの面取り対象部に徐々に当接させることができて好都合である。よって、第２カッター２２の切刃２２ｃがワークＷに形成された歯先を急に深く削る事態が回避され、面取り加工を確実に行うことができる。

【0067】

このように、歯面取りの場合にも、第１加工が終了したときのワーク情報Ｄ１１と、第１工具情報Ｄ１２と、相対位置情報Ｄ１４とに基づいてワークＷの歯溝形状情報Ｄ３１を特定し、さらに、第２工具情報Ｄ１３と相対位置情報Ｄ１４とを用いてワークＷと第２カッター２２との相対位置関係を正確に制御することが必要である。

【0068】

尚、第２加工が歯面取りであり，第２工具２がバイトなど回転しない工具である場合には、ワーク駆動部Ａの回転に際して第２工具２の切刃の位置をワークＷに形成した歯形の縁部に合わせると共に、切刃の角度を合わせるように第２工具２の姿勢を変更する必要がある。この場合にも、ワークＷの歯溝形状情報Ｄ３１と第２工具情報Ｄ１３、相対位置情報Ｄ１４が必要になる。

【0069】

また、第２加工が歯面取りであり、かつ、第２工具２が歯車状のものである場合にも、第１加工後の歯溝形状情報Ｄ３１と第２工具情報Ｄ１３、相対位置情報Ｄ１４が必要となる。この場合には、例えばワークＷに形成された歯形の位相のみならず第２工具２の歯形の位相も把握し、これらの完全な同期回転動作が必要である。このように本構成の複合歯切加工装置Ｓであれば、ワークＷと第２工具２との同期移動が求められる加工であっても容易に行うことができる。

【0070】

〔第３実施形態〕
ワークＷをワーク駆動部Ａに取り付ける際には、凸部および凹部などからなる係合部Ｗｂを両者に振り分け形成し、ワーク駆動部Ａに対するワークＷの回転位相が変化しないように構成されている。しかし、係合部Ｗｂにガタがある場合などには、ワーク姿勢の演算精度が低下してしまう。そこで、本実施形態では、第１加工後のワーク姿勢を演算で決定する手法に加え、タッチセンサなどの別の位置測定装置を用いてワークＷの姿勢を測定する手法を示す。その具体例を図５（ａ）〜（ｇ）に示す。

【0071】

図５（ａ）は、プローブＰによるタッチセンシングに先立ち、ワークＷを大よその姿勢に調節する状態を示す。プローブＰの位置が決まっているため、第１加工が終了した時点で更新したワーク情報Ｄ１１に基づき、プローブＰが歯溝の最も奥まで進入できると予測される姿勢にワークＷを回転させる。

【0072】

ワークＷの姿勢が決まるとプローブＰを歯溝の所定の深さまで進入させる。続けて、ワークＷを例えば図５（ｂ）において時計方向に回転させプローブＰに接触させる。接触したワークＷの所定の位置につき例えば水平線となす角度αを記憶部Ｄ１に記憶する。

【0073】

次にワークＷを反時計方向に回転させ（図５（ｃ））、隣の歯をプローブＰに接触させる。この時のワークＷの所定の位置につき例えば水平線となす角度βを記憶部Ｄ１に記憶する。

【0074】

上記角度αと角度βとの中間位置にワークＷを回転させる。（図５（ｄ））

【0075】

ワークＷに対し、例えばドリル２１を近接させ第２加工を行う。（図５（ｅ））

【0076】

二つ目の穴加工の必要がある場合には、ワークＷに形成した歯数を考慮して所定角度だけワークＷを回転させ、ドリル２１により２回目の穴あけ加工を行う（図５（ｆ））。

【0077】

このように、第２加工に先立ち、プローブＰを有するタッチセンサ等を利用することで、ワークＷの姿勢の割り出しがより正確なものとなり、第２加工の加工精度が向上する。

【0078】

また、タッチセンシングに先立ち、第１加工を終了した後のワーク情報Ｄ１１に基づいてワークＷを回転させることで、プローブＰをワークＷに近接させる際に、一気に歯溝の深い位置にプローブＰを進めることができる。よって、センシングに要する時間が短縮され、歯切加工の効率を高めることができる。

【0079】

さらに、第１工具１を駆動させる第１加工部Ｂと第２工具２を駆動させる第２加工部Ｃとを共通の加工部とすることも可能である。例えば、第１工具１と第２工具２とを自動交換できる自動工具交換装置を用いることで加工部を一つとし設備サイズを小さくすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0080】

１ 第１工具
１１ カッター
１１ａ カッターの切刃
１１ａ 第１工具の切刃
２ 第２工具
２１ ドリル
２１ａ 第２工具の切刃
２２ 第２カッター
Ａ ワーク駆動部
Ａ０ ワーク基準点
Ｂ 第１加工部
Ｂ０ 第１基準点
Ｃ 第２加工部
Ｃ０ 第２基準点
Ｄ 制御部
Ｄ１ 記憶部
Ｄ１１ ワーク情報
Ｄ１３ 第２工具情報
Ｄ１４ 相対位置情報
Ｄ３ 歯溝形状演算部
Ｄ３１ 歯溝形状情報
Ｄ１２ 第１工具情報
Ｓ 複合歯切加工装置
Ｗ ワーク
γ３ 捩じれ角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】