特許 7167631 工作機械及び工作機械を用いた歯車加工方法

(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】

(24)【登録日】2022-10-31

(45)【発行日】2022-11-09

(54)【発明の名称】工作機械及び工作機械を用いた歯車加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23F 5/12 20060101AFI20221101BHJP

   B23F 5/20 20060101ALI20221101BHJP

【ＦＩ】

B23F5/12

B23F5/20

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018203841

(22)【出願日】2018-10-30

(65)【公開番号】P2020069555

(43)【公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-09-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】夏田 一樹

(72)【発明者】

【氏名】竹内 健斗

(72)【発明者】

【氏名】大谷 尚

(72)【発明者】

【氏名】中野 浩之

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２９７１３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１３４６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１２７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６２９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８６６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７８１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１１８１４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｆ ５／００ － ５／２８

Ｂ２３Ｆ １１／００ － １９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作物が装着される工作物主軸を、第一軸線Ａを中心に回転可能に設けられる工作物保持装置と、
前記工作物を加工する工具が装着される工具主軸を、第二軸線Ｏ１，Ｏ２を中心に回転可能に設けられると共に、前記工作物保持装置に対して相対移動可能な工具保持装置と、
前記工具主軸に着脱可能な前記工具であって前記工作物の荒加工に用いるホブカッタと、
前記工具主軸に着脱可能な前記工具であって前記工作物の仕上加工に用いるスカイビングカッタと、
前記工具を収納可能な工具マガジンと、
前記工具主軸に装着された前記工具と前記工具マガジンに収納された前記工具との交換を行う工具交換装置と、
前記第一軸線Ａと前記第二軸線Ｏ１とのなす角度を所定の交差角θ１とし、前記工作物主軸に装着された前記工作物と前記工具主軸に装着された前記ホブカッタとを同期回転させながら、前記工作物と前記ホブカッタとを相対移動させることにより、前記工作物に対する荒加工を行う荒加工制御部と、
前記スカイビングカッタを装着した前記工具主軸の前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転角度を工具基準回転角度とした状態で、前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転方向における前記スカイビングカッタの刃の位置を計測する工具計測装置と、
前記工具計測装置の計測結果に基づいて前記工作物の前記第一軸線Ａを中心とする回転角度に対する前記スカイビングカッタの前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転角度を補正し、前記工作物主軸に装着された荒加工後の前記工作物に形成された歯溝と前記工具主軸に装着された前記スカイビングカッタの刃先とを対応する位置に配置する角度補正部と、
前記角度補正部による補正を行った後、前記第一軸線Ａと前記第二軸線Ｏ２とのなす角度を所定の交差角θ２とし、前記工作物と前記スカイビングカッタとを同期回転させながら前記工作物と前記スカイビングカッタとの相対移動を行うことにより、前記工作物に対する仕上加工を行う仕上加工制御部と、
を備える、工作機械。

【請求項2】

前記工作機械は、
前記工作物を装着した前記工作物主軸の前記第一軸線Ａを中心とする回転角度を工作物基準回転角度とした状態で、前記第一軸線Ａを中心とする回転方向における荒加工後の前記工作物の歯溝の位置を計測する工作物計測装置と、
前記工作物計測装置の計測結果に基づいて把握される前記工作物の回転方向における歯溝の位置情報を、前記工作物の角度情報として記憶する工作物角度記憶部と、
を更に備え、
前記荒加工制御部は、前記工作物を装着した前記工作物主軸の前記第一軸線Ａを中心とする回転角度を前記工作物基準回転角度とし、前記ホブカッタを装着した前記工具主軸の前記第二軸線Ｏ１を中心とする回転角度を前記工具基準回転角度とし、前記工作物保持装置及び前記工具保持装置を荒加工開始位置に配置した後に荒加工を開始し、
前記工作機械は、複数の前記工作物に対し歯車加工を同一の加工条件で連続して行う場合に、初回の歯車加工時において、前記工作物計測装置による計測を行うと共に前記角度情報を前記工作物角度記憶部に記憶し、２回目以降の歯車加工時には、前記工作物計測装置による計測を省略する、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記工具は、前記工具主軸に装着された状態で前記工具主軸に設けられた被嵌合部に嵌合する嵌合部を備え、
前記角度補正部は、前記被嵌合部と前記嵌合部との嵌合ガタに起因する回転角度ズレを補正する、請求項１又は２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記荒加工制御部は、前記回転角度ズレを勘案した取り代を残しつつ荒加工を行い、
前記工作機械は、前記工具保持装置に前記ホブカッタを装着した状態での前記回転角度ズレの補正を省略する、請求項３に記載の工作機械。

【請求項5】

前記角度補正部は、
前記工作物主軸に装着された荒加工後の前記工作物の歯溝と前記工具主軸に装着された前記スカイビングカッタの刃先との回転角度ズレ量に基づき、必要とされる前記工作物又は前記スカイビングカッタの回転角度補正量を演算する第一補正量演算部と、
前記工作物にはすば歯車を創成する場合に、前記はすば歯車の諸元、及び、仕上加工開始位置での前記スカイビングカッタと前記工作物との離間距離に基づき、必要とされる前記工作物又は前記スカイビングカッタの回転角度補正量を演算する第二補正量演算部と、
前記第一補正量演算部による演算で得られた回転角度補正量と前記第二補正量演算部による演算で得られた回転角度補正量とに基づき、前記工作物に対する前記スカイビングカッタの角度を補正する補正実行部と、
を備える、請求項１－４の何れか一項に記載の工作機械。

【請求項6】

前記工作機械は、
荒加工の前に実行する前加工で用いる前記工具であって前記工具マガジンに収納される前加工用工具と、
仕上加工の後に実行する後加工で用いる前記工具であって前記工具マガジンに収納される後加工用工具と、
の少なくとも何れか一方を備え、
前記工作機械は、前記工作物主軸に前記工作物が装着された状態で、前記工具主軸に装着する前記工具の交換及び前記工具による加工を連続して行う、請求項１－５の何れか一項に記載の工作機械。

【請求項7】

前記工作機械は、仕上加工中に前記スカイビングカッタを交換した場合に、前記工具計測装置による計測を行うと共に前記角度補正部による補正を行った後、前記仕上加工制御部による仕上加工を再開する、請求項１－６の何れか一項に記載の工作機械。

【請求項8】

第一軸線を中心に回転可能に設けられる工作物主軸を備える工作物保持装置における前記工作物主軸に工作物を装着する工作物装着工程と、
第二軸線Ｏ１，Ｏ２を中心に回転可能に設けられる工具主軸を備える工具保持装置における前記工具主軸にホブカッタを装着するホブカッタ装着工程と、
前記第一軸線Ａと前記第二軸線Ｏ１とのなす角度を所定の交差角θ１とし、前記工作物と前記ホブカッタとを同期回転させながら前記工作物と前記ホブカッタとを相対移動させることにより、前記工作物に対する荒加工を行う荒加工工程と、
工具交換装置を用いて、前記工具主軸に装着された前記ホブカッタを取り外して工具マガジンに収納すると共に、前記工具マガジンに収納されたスカイビングカッタを前記工具主軸に装着するスカイビングカッタ装着工程と、
前記スカイビングカッタを装着した前記工具主軸の前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転角度を工具基準回転角度とした状態で、工具計測装置を用いて、前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転方向における前記スカイビングカッタの刃の位置を計測する工具計測工程と、
前記工具計測工程での計測結果に基づいて前記工作物の前記第一軸線Ａを中心とする回転角度に対する前記スカイビングカッタの前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転角度を補正し、前記工作物主軸に装着された荒加工後の前記工作物に形成された歯溝と前記工具主軸に装着された前記スカイビングカッタの刃先とを対応する位置に配置する角度補正工程と、
前記第一軸線Ａと前記第二軸線Ｏ２とのなす角度を所定の交差角θ２とし、前記工作物と前記スカイビングカッタとを同期回転させながら前記工作物と前記スカイビングカッタとを相対移動させることにより、前記工作物に対する仕上加工を行う仕上加工工程と、
を備える、工作機械を用いた歯車加工方法。

【請求項9】

前記歯車加工方法は、
前記工作物を装着した前記工作物主軸の前記第一軸線Ａを中心とする回転角度を工作物基準回転角度とした状態で、工作物計測装置を用いて、前記第一軸線Ａを中心とする回転方向における荒加工後の前記工作物の歯溝の位置を計測する工作物計測工程と、
前記工作物計測工程の計測結果に基づいて把握される前記工作物の回転方向における歯溝の位置情報を、前記工作物の角度情報として工作物角度記憶部に記憶する工作物角度記憶工程と、
を備え、
前記歯車加工方法は、複数の前記工作物に対し歯車加工を同一の加工条件で連続して行う場合に、初回の歯車加工時において、前記荒加工工程の終了後且つ前記角度補正工程の開始前に前記工作物計測工程及び前記工作物角度記憶工程を実行し、２回目以降の歯車加工時には、前記工作物計測工程及び前記工作物角度記憶工程を省略する、請求項８に記載の工作機械を用いた歯車加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械及び工作機械を用いた歯車加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ホブカッタ又はスカイビングカッタを用いた歯車加工方法が知られている。ホブカッタを用いた歯車加工方法として、例えば、特許文献１には、荒加工ホブを用いて荒加工を行った後に、仕上げ加工ホブを用いて仕上げ加工を行う歯車加工方法が開示されている。特許文献２には、スカイビングカッタを用いた歯車加工方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－２１０８１７号公報

【文献】特開２０１４－１７２１１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ホブカッタを用いた歯車加工は、スカイビングカッタを用いた歯車加工と比べて、工具寿命が長いものの、十分な加工精度を得られない。また、ホブカッタを用いて高精度な加工を行う場合には、ホブカッタの送り量を小さくする必要がある。従って、ホブカッタを用いて仕上加工を行うと、仕上加工に要する時間が長くなる。これに対し、スカイビングカッタを用いた歯車加工は、高精度な加工ができるものの、スカイビングカッタが早期に摩耗しやすく、切込量を小さくする必要がある。従って、スカイビングカッタを用いて荒加工を行うと、荒加工に要する時間が長くなる。

【0005】

本発明は、工具コストを抑制しつつ、加工時間の短縮と加工精度の向上との両立を図ることができる工作機械及び工作機械を用いた歯車加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、
工作物が装着される工作物主軸を、第一軸線Ａを中心に回転可能に設けられる工作物保持装置と、
前記工作物を加工する工具が装着される工具主軸を、第二軸線Ｏ１，Ｏ２を中心に回転可能に設けられると共に、前記工作物保持装置に対して相対移動可能な工具保持装置と、
前記工具主軸に着脱可能な前記工具であって前記工作物の荒加工に用いるホブカッタと、
前記工具主軸に着脱可能な前記工具であって前記工作物の仕上加工に用いるスカイビングカッタと、
前記工具を収納可能な工具マガジンと、
前記工具主軸に装着された前記工具と前記工具マガジンに収納された前記工具との交換を行う工具交換装置と、
前記第一軸線Ａと前記第二軸線Ｏ１とのなす角度を所定の交差角θ１とし、前記工作物主軸に装着された前記工作物と前記工具主軸に装着された前記ホブカッタとを同期回転させながら、前記工作物と前記ホブカッタとを相対移動させることにより、前記工作物に対する荒加工を行う荒加工制御部と、
前記スカイビングカッタを装着した前記工具主軸の前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転角度を工具基準回転角度とした状態で、前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転方向における前記スカイビングカッタの刃の位置を計測する工具計測装置と、
前記工具計測装置の計測結果に基づいて前記工作物の前記第一軸線Ａを中心とする回転角度に対する前記スカイビングカッタの前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転角度を補正し、前記工作物主軸に装着された荒加工後の前記工作物に形成された歯溝と前記工具主軸に装着された前記スカイビングカッタの刃先とを対応する位置に配置する角度補正部と、
前記角度補正部による補正を行った後、前記第一軸線Ａと前記第二軸線Ｏ２とのなす角度を所定の交差角θ２とし、前記工作物と前記スカイビングカッタとを同期回転させながら前記工作物と前記スカイビングカッタとの相対移動を行うことにより、前記工作物に対する仕上加工を行う仕上加工制御部と、
を備える、工作機械にある。

【0007】

また、本発明の他の態様は、
第一軸線を中心に回転可能に設けられる工作物主軸を備える工作物保持装置における前記工作物主軸に工作物を装着する工作物装着工程と、
第二軸線Ｏ１，Ｏ２を中心に回転可能に設けられる工具主軸を備える工具保持装置における前記工具主軸にホブカッタを装着するホブカッタ装着工程と、
前記第一軸線Ａと前記第二軸線Ｏ１とのなす角度を所定の交差角θ１とし、前記工作物と前記ホブカッタとを同期回転させながら前記工作物と前記ホブカッタとを相対移動させることにより、前記工作物に対する荒加工を行う荒加工工程と、
工具交換装置を用いて、前記工具主軸に装着された前記ホブカッタを取り外して工具マガジンに収納すると共に、前記工具マガジンに収納されたスカイビングカッタを前記工具主軸に装着するスカイビングカッタ装着工程と、
前記スカイビングカッタを装着した前記工具主軸の前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転角度を工具基準回転角度とした状態で、工具計測装置を用いて、前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転方向における前記スカイビングカッタの刃の位置を計測する工具計測工程と、
前記工具計測工程での計測結果に基づいて前記工作物の前記第一軸線Ａを中心とする回転角度に対する前記スカイビングカッタの前記第二軸線Ｏ２を中心とする回転角度を補正し、前記工作物主軸に装着された荒加工後の前記工作物に形成された歯溝と前記工具主軸に装着された前記スカイビングカッタの刃先とを対応する位置に配置する角度補正工程と、
前記第一軸線Ａと前記第二軸線Ｏ２とのなす角度を所定の交差角θ２とし、前記工作物と前記スカイビングカッタとを同期回転させながら前記工作物と前記スカイビングカッタとを相対移動させることにより、前記工作物に対する仕上加工を行う仕上加工工程と、
を備える、工作機械を用いた歯車加工方法にある。

【0008】

本発明の工作機械、及び、工作機械を用いた歯車加工方法によれば、荒加工は、ホブカッタを用いて行われるので、荒加工に要する時間を短縮できる。つまり、工作物を切削する際の取り代が大きい荒加工において、工作機械及び歯車加工方法は、ホブカッタを用いることにより、スカイビングカッタを用いる場合と比べて、工具の摩耗を抑制しつつ、切込量を大きくすることができる。一方、工作物を切削する際の取り代が小さい仕上加工において、工作機械及び歯車加工方法は、スカイビングカッタを用いることにより、ホブカッタを用いる場合と比べて、高精度な加工を行うことができる。従って、本発明の工作機械及び歯車加工方法は、工具コストを抑制しつつ、加工時間の短縮と加工精度の向上との両立を図ることができる。

【0009】

これに加え、角度補正部は、仕上加工準備状態において、工作物に対するスカイビングカッタの角度を補正し、工作物保持装置に保持された荒加工後の工作物に形成された歯溝と工具保持装置に装着されたスカイビングカッタの刃先とが対応する位置に配置する。よって、工作機械及び歯車加工方法は、仕上加工後に形成される歯車を所望の形状に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態における工作機械の平面図である。

【図2A】工作機械の正面図である。

【図2B】工作機械の正面図であり、装置本体のコラム側への移動及び交換アームの回転が開始された後の状態を示す。

【図3】荒加工準備状態におけるホブカッタ及び工作物の配置を示す図である。

【図4】仕上加工準備状態におけるスカイビングカッタ及び工作物の配置を示す図である。

【図5】制御装置のブロック図である。

【図6】荒加工後の工作物に残存する取り代を模式的に示した図である。

【図7A】制御装置により実行される工作物加工処理を示すフローチャートである。

【図7B】制御装置により実行される工作物加工処理を示すフローチャート２である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（１．工作機械１の概略構成）
以下、本発明に係る工作機械及び工作機械を用いた歯車加工方法を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。最初に、図１から図２Ｂを参照しながら、工作機械１の概略構成を説明する。

【0012】

図１に示すように、工作機械１は、主として、工作物Ｗに外歯車を形成する際に用いられる。工作機械１は、ベッド１０と、工作物保持装置２０と、工具保持装置３０と、複数の工具４０と、工具マガジン５０と、工具交換装置６０と、工具計測装置７０と、工作物計測装置８０（図２Ａ参照）と、制御装置１００とを主に備える。

【0013】

ベッド１０は、略矩形状に形成される。工作物保持装置２０は、移動テーブル２１と、旋回テーブル２２と、工作物主軸台２３とを主に備える。移動テーブル２１は、ベッド１０に対して移動可能に設けられる。具体的に、ベッド１０には、Ｘ軸方向（図１左右方向）へ延びる一対のＸ軸ガイドレール１１が設けられ、移動テーブル２１は、図示しないねじ送り機構に駆動されることにより、一対のＸ軸ガイドレール１１に案内されながらＸ軸方向へ往復移動する。

【0014】

旋回テーブル２２は、移動テーブル２１に設置され、移動テーブル２１と一体的にＸ軸方向へ往復移動する。また、旋回テーブル２２は、移動テーブル２１に対し、Ｙ軸方向に平行なＢ軸周りに旋回可能に設けられる。旋回テーブル２２には、図示しない旋回モータが収納され、旋回テーブル２２は、旋回モータに駆動されることでＢ軸周りに旋回する。

【0015】

工作物主軸台２３は、旋回テーブル２２に設置され、旋回テーブル２２と一体的にＢ軸周りに旋回する。工作物主軸台２３には、Ｂ軸に直交するＡ軸周りに回転可能に保持された工作物主軸２４が設けられる。そして、工作物主軸２４には、工作物Ｗが着脱可能に装着される。工作物主軸台２３の内部には、工作物主軸２４を回転させる工作物回転モータ（図示せず）と、工作物主軸２４の回転角度を検出するエンコーダ（図示せず）が設けられる。このように、工作物保持装置２０は、ベッド１０に対して移動可能に設置され、工作物Ｗを回転可能に保持する。

【0016】

工具保持装置３０は、コラム３１と、サドル３２と、工具主軸台３３とを主に備える。コラム３１は、ベッド１０に対して移動可能に設けられる。具体的に、ベッド１０には、Ｚ軸方向（図１上下方向）へ延びる一対のＺ軸ガイドレール１２が設けられ、コラム３１は、図示しないねじ送り機構に駆動されることにより、一対のＺ軸ガイドレール１２に案内されながらＺ軸方向へ往復移動する。

【0017】

サドル３２は、コラム３１の側面であって、Ｚ軸方向に直交する平面に平行な一側面に配置される。このコラム３１の側面には、Ｙ軸方向（図１紙面垂直方向）へ延びる一対のＹ軸ガイドレール３４が設けられ、サドル３２は、図示しないねじ送り機構に駆動されることで、Ｙ軸方向へ往復移動する。

【0018】

工具主軸台３３は、サドル３２に設置されると共に、サドル３２と一体的にＹ軸方向へ移動する。工具主軸台３３には、Ｚ軸に平行な軸線周りに回転可能に設けられた工具主軸３５が設けられる。工具主軸３５には、工具４０が着脱可能に装着される。工具主軸台３３の内部には、工具主軸３５を回転させる工具回転モータ（図示せず）と、工具主軸３５の回転角度を検出するエンコーダ（図示せず）とが設けられる。このように、工具保持装置３０は、工作物保持装置２０に対して相対移動可能に設けられ、工具４０を回転可能に保持する。

【0019】

工具４０は、工作物Ｗの加工に用いる回転工具である。複数の工具４０は、不使用時には工具マガジン５０に収納され、使用時に工具主軸３５に装着される。なお、図１では、図面を簡素化するため、２つの工具４０のみを図示する。

【0020】

工具マガジン５０には、複数の工具４０を収納可能である。工具マガジン５０は、ベッド１０に固定された板状の支持板１３に対し、Ｘ軸に平行な軸線周りに回転可能に支持される。工具マガジン５０には、複数のソケット５１が着脱可能に装着され、複数の工具４０は、１つのソケット５１に対し１つずつ収納される。

【0021】

工具交換装置６０は、Ｘ軸方向における工具マガジン５０と工具保持装置３０との間に配置される。そして、工具交換装置６０は、工具主軸３５に装着された工具４０と、工具マガジン５０に収納された工具４０との交換を行う。なお、工具交換装置６０の詳細については、後述する。

【0022】

工具計測装置７０は、スカイビングカッタ３が工具主軸３５に装着された状態で、スカイビングカッタ３に形成された刃先の回転方向における位置を計測する。工具計測装置７０は、工作物主軸台２３に固定され、工作物主軸台２３と一体的に移動及び旋回する。工作物計測装置８０（図２Ａ参照）は、工作物Ｗに形成された歯溝の回転方向における位置を計測する。工作物計測装置８０は、工具主軸３５に着脱可能であって、不使用時には工具マガジン５０に収納される。

【0023】

制御装置１００は、工作機械１に関する全般的な制御を行う。例えば、制御装置１００は、工作機械１に設けられた各種モータの駆動制御を通して、移動テーブル２１、コラム３１及びサドル３２の位置制御や旋回テーブル２２の旋回制御、工作物主軸２４及び工具主軸３５の回転制御、工具マガジン５０及び工具交換装置６０の動作に関する制御等を行う。なお、制御装置１００の詳細については、後述する。

【0024】

（２．工具交換装置６０）
次に、図１及び図２Ａを参照しながら、工具交換装置６０の構成について説明する。図１及び図２Ａに示すように、工具交換装置６０は、装置本体６１と、交換アーム６２と、枠部６３と、扉６４と、移動体６５と、工具保持部６６とを主に備える。

【0025】

装置本体６１は、交換アーム６２を、Ｚ軸に平行な軸線まわりに回転可能に支持する。そして、交換アーム６２は、アーム用モータ６７に駆動されることで、Ｚ軸に平行な軸線まわりに回転する。また、交換アーム６２の長手方向両側には、フック状に形成された略Ｓ字状の把持部６２ａが形成され、交換アーム６２は、把持部６２ａを用いて工具４０を把持する。

【0026】

枠部６３は、支持板１３よりも工具保持装置３０に近接した位置であって、Ｘ軸方向における工具マガジン５０と工具保持装置３０との間に配置される。枠部６３には、Ｘ軸方向において交換アーム６２と対向する位置に開口部６８が形成される。

【0027】

扉６４は、枠部６３に設けられ、開口部６８を開閉する。枠部６３には、図示しないスプリングが設けられ、扉６４がスプリングの付勢力によって巻き取られることにより、開口部６８を開放する。また、枠部６３には、扉６４に連結されたアクチュエータ（図示せず）が設けられる。扉６４は、アクチュエータを駆動させることにより、スプリングの付勢力に反して広げられ、開口部６８を閉鎖する。

【0028】

ここで、工作物Ｗの加工時において、工具交換装置６０は、コラム３１と干渉しない位置に配置される。そして、工具交換装置６０は、扉６４により開口部６８を閉鎖し、工具保持装置３０側の領域と工具マガジン５０側の領域とを区画する。これにより、工具交換装置６０は、工作物Ｗの加工中に、切粉やクーラント等が開口部６８を通過して工具マガジン５０側の領域へ飛散することを防止できる。

【0029】

移動体６５は、支持板１３に対し、装置本体６１とは反対側に設けられる。支持板１３には、工具マガジン５０が装着される側とは反対側の面に、図示しないねじ送り機構が設けられており、そのねじ送り機構により、移動体６５が支持板１３に対してＸ軸方向へ相対移動可能に設けられる。また、移動体６５は、枠部６３に一体形成され、装置本体６１は、ブラケット６９を介して枠部６３に連結される。つまり、装置本体６１及び枠部６３は、移動体６５の移動に伴い、Ｘ軸方向へ一体的に移動可能に設けられる。

【0030】

工具保持部６６は、装置本体６１に設けられ、装置本体６１と一体的に移動する。そして、工具保持部６６は、工具主軸３５に装着された工具４０と交換する１つの工具４０を保持する。なお、装置本体６１には、図示しないアクチュエータが設けられ、そのアクチュエータにより工具マガジン５０から取り出された工具４０が、工具保持部６６に保持される。

【0031】

（３．工具４０の交換時における工作機械１の動作）
続いて、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら、工具４０を交換する際の工作機械１の動作を説明する。なおここでは、工具主軸３５に装着された工具４０を取り外し、工具マガジン５０に収納された工具４０を工具主軸３５に装着する場合を例に挙げて説明するが、工作物計測装置８０を工具主軸３５に着脱する際も同様である。

【0032】

図２Ａに示すように、工具マガジン５０は、工具交換装置６０による工具４０を開始するにあたり、工具主軸３５に装着する工具４０を、工具保持部６６と対向する位置に配置する。その後、工具マガジン５０は、工具保持部６６と対向する位置に配置された工具４０及びソケット５１を、図示しないアクチュエータを用いて工具保持部６６に移送する。これにより、工具主軸３５に装着する工具４０は、交換アーム６２の把持部６２ａによって把持可能な位置に配置される。

【0033】

一方、工具保持装置３０は、工具交換装置６０と干渉しない位置にコラム３１を移動させると共に、工具主軸３５に装着された工具４０を、交換アーム６２の把持部６２ａによって把持可能な位置に配置する。また、工具交換装置６０は、扉６４を開けて開口部６８を開放し、装置本体６１を工具保持装置３０側へ移動させる。

【0034】

図２Ｂに示すように、コラム３１及び装置本体６１の移動が終了すると、交換アーム６２は、工具主軸３５に装着された工具４０と工具保持部６６に保持された工具４０とを交換する。具体的に、交換アーム６２は、工具主軸３５に装着された工具４０と工具保持部６６に保持された工具４０との双方を把持部６２ａによって把持し、各々の工具４０，４０を工具主軸３５及び工具保持部６６から取り外す。その後、工具交換装置６０は、交換アーム６２を回転させることで、工具保持部６６から取り外した工具４０を工具主軸３５の前に配置すると共に、工具主軸３５から取り外した工具４０を工具保持部６６の前に配置する。そして、交換アーム６２は、各々の工具４０，４０を工具主軸３５及び工具保持部６６に装着する。

【0035】

交換アーム６２による工具４０の交換が終了すると、工具交換装置６０は、装置本体６１を工具マガジン５０側へ移動させると共に、交換アーム６２の長手方向をＹ軸方向へ向け、扉６４により開口部６８を閉鎖する。一方、工具保持装置３０は、工具交換装置６０がコラム３１と干渉しない位置まで工具交換装置６０が移動したところで、コラム３１を工作物保持装置２０側へ前進させ、所定の加工開始位置に工具４０を配置する。

【0036】

（４．工具４０）
次に、工具マガジン５０に収納される工具４０について説明する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、工具マガジン５０には、工作物Ｗに歯を形成する工具４０として、ホブカッタ２及びスカイビングカッタ３が収納される。後述するように、工作機械１は、工作物Ｗに外歯を形成する際、ホブカッタ２を用いて荒加工を行った後、スカイビングカッタ３を用いて仕上加工を行う。

【0037】

また、工具マガジン５０には、工作物Ｗに歯を形成する前に行う加工で用いる工具４０（前加工用工具）として、工作物Ｗを旋削する旋削工具４が収納される。さらに、工具マガジン５０には、工作物Ｗに歯を形成した後に行う加工で用いる工具４０（後加工用工具）として、面取り加工に用いる面取り工具５や、穴あけ加工に用いる穴あけ工具６等が収納される。

【0038】

図３及び図４に示すように、複数の工具４０の各々は、刃部４１と、ホルダ部４２とを備える。刃部４１は、工作物Ｗを加工する部位である。そして、刃部４１には、各々の工具４０の用途に応じた刃が形成される。

【0039】

例えば、図３に示すホブカッタ２の刃部４１には、複数条の刃が形成される。なお、これら複数条の刃は、つるまき線に沿って延びるねじ山を、ホブカッタ２の回転軸線に対して傾斜するねじ溝が横切ることにより形成される。一方、図４に示すスカイビングカッタ３の刃部４１には、工具４０の中心軸線Ｏ１に対してねじれ角を有する複数の刃が形成される。また、スカイビングカッタ３に形成された各々の刃の径方向外面は、工具４０の中心軸線Ｏ２に対して逃げ角を有し、各々の刃の端面は、工具４０の中心軸線Ｏ２に直交する面に対してすくい面を有する。

【0040】

ホルダ部４２は、刃部４１に一体形成される部位であって、各々の工具４０に設けられるホルダ部４２は、概ね同一形状に形成される。また、工作物計測装置８０には、工具４０と同様のホルダ部４２が設けられている。ホルダ部４２は、フランジ部４３と、接続部４４と、シャンク部４５とを備える。

【0041】

フランジ部４３は、工具交換時において工具交換装置６０の交換アーム６２に把持される部位である。フランジ部４３は、接続部４４及びシャンク部４５よりも径方向外方へ張り出して形成されており、フランジ部４３の外周面には、周方向に延びる把持溝４３ａが形成される。交換アーム６２に形成された把持部６２ａ（図２Ａ参照）は、把持溝４３ａに挿入可能であって、工具交換装置６０は、交換アーム６２を回転させて把持部６２ａを把持溝４３ａに挿入し、工具４０を把持する。

【0042】

接続部４４は、刃部４１とフランジ部４３との間に位置する部位であって、刃部４１及びフランジ部４３よりも小径に形成される。なお、スカイビングカッタ３の接続部４４には、工具計測装置７０に設けられたセンサ（図示せず）により検出可能な被検出部４６が設けられている。被検出部４６は、接続部４４の外周面から径方向外方へ突出する部位であって、スカイビングカッタ３の回転方向において、スカイビングカッタ３の刃先の位置に関連付けられた位置に配置される。つまり、被検出部４６は、刃部４１に形成された刃の回転方向における位置を把握する際の基準となる。

【0043】

シャンク部４５は、フランジ部４３に対して接続部４４とは反対側に位置するテーパ状の部位である。シャンク部４５は、工具主軸３５に形成された挿入孔３６に挿入可能に形成され、工具４０は、シャンク部４５が挿入孔３６に挿入された状態で工具主軸３５に保持される。

【0044】

また、工具保持装置３０には、工具主軸３５の挿入孔３６が形成される面からＺ軸方向に突出する被嵌合部３７が設けられる。一方、フランジ部４３には、被嵌合部３７に嵌合する溝状の嵌合部４７が形成され、嵌合部４７は、工具主軸３５に装着された状態で被嵌合部３７に嵌合する。工作機械１は、嵌合部４７を被嵌合部３７に嵌合させた状態で工具４０を工具主軸３５に装着することにより、工具主軸３５に対する工具４０の回転方向における大まかな位置決めを行うことができる。

【0045】

なお、工具主軸３５の回転方向における被嵌合部３７の幅寸法ｗ１は、工具４０の回転方向における嵌合部４７の幅寸法ｗ２よりも大きな寸法に設定される。従って、嵌合部４７が被嵌合部３７に嵌合した状態で工具４０が工具主軸３５に装着されていたとしても、一定の範囲内において、工具主軸３５の回転方向における嵌合ガタが発生し得る。そのため、工作機械１は、スカイビングカッタ３を工具主軸３５に装着した後、スカイビングカッタ３による加工を開始する前に、工具計測装置７０を用いて、スカイビングカッタ３の回転方向における刃先の位置を計測する。これにより、工作機械１は、工具主軸３５に装着された状態でのスカイビングカッタ３の刃先の位置を正確に把握することができる。

【0046】

（５．制御装置１００の概要）
次に、図５を参照して、制御装置１００について説明する。図５に示すように、制御装置１００は、荒加工制御部１１０と、仕上加工制御部１２０と、角度補正部１３０とを主に備える。

【0047】

工作機械１は、工作物Ｗに外歯を創成する際、ホブカッタ２を用いて荒加工を行った後に、スカイビングカッタ３を用いて仕上加工を行う。そして、荒加工制御部１１０は、工作物Ｗに荒加工を行う際に各種制御を行い、仕上加工制御部１２０は、工作物Ｗに仕上加工を行う際に各種制御を行う。角度補正部１３０は、仕上加工を開始するにあたり、工作物主軸２４に装着された荒加工後の工作物Ｗと、工具主軸３５に装着されたスカイビングカッタ３との回転角度ズレを補正する。以下に、荒加工制御部１１０、仕上加工制御部１２０及び角度補正部１３０が行う一連の制御について、図１から図４に示す図面を参照しながら具体的に説明する。

【0048】

（５－１：荒加工制御部１１０）
次に、荒加工制御部１１０が行う一連の荒加工制御を説明する。図１から図２Ａに示すように、荒加工制御部１１０は、まず工具マガジン５０及び工具交換装置６０を制御し、工具マガジン５０に収納されたホブカッタ２を工具主軸３５に装着する。

【0049】

続いて、荒加工制御部１１０は、工作物保持装置２０及び工具保持装置３０を制御し、荒加工の開始準備を行う。具体的に、荒加工制御部１１０は、コラム３１及びサドル３２をＺ軸方向及びＹ軸方向へ移動させることで、工具主軸３５に装着されたホブカッタ２を所定の荒加工開始位置に配置する。同様に、荒加工制御部１１０は、移動テーブル２１をＸ軸方向へ移動させることで、工作物主軸２４に装着された工作物Ｗを所定の荒加工開始位置に配置する。これに加え、荒加工制御部１１０は、ホブカッタ２の中心軸線Ｏ１に対するＡ軸の傾斜角度が所定の交差角θ１となるように、旋回テーブル２２をＢ軸周りに旋回させる（図３参照）。このとき、ホブカッタ２と工作物Ｗとの間には、所定の間隔が設けられる。

【0050】

また、荒加工制御部１１０は、工作物回転モータ（図示せず）を駆動制御し、工作物Ｗが装着された工作物主軸２４を所定の回転開始角度に設定すると共に、工具回転モータ（図示せず）を駆動制御し、ホブカッタ２が装着された工具主軸３５を所定の回転開始角度に設定する。このように、荒加工制御部１１０は、工作物Ｗ及びホブカッタ２の位置及び回転角度を、図３に示す荒加工準備状態とする。

【0051】

その後、荒加工制御部１１０は、工作物Ｗとホブカッタ２とを同期回転させながら、工作物Ｗに対してホブカッタ２を中心軸線Ｏ１方向へ相対移動させる。つまり、荒加工制御部１１０は、工作物Ｗが装着された工作物主軸２４とホブカッタ２が装着された工具主軸３５とを同期回転させながら、移動テーブル２１に対してコラム３１をＺ軸方向へ相対移動させる。これにより、工作物Ｗに荒加工された歯が形成される。そして、荒加工後の工作物Ｗには、仕上加工で切削する取り代Ｍが残される（図６参照）。

【0052】

（５－２：仕上加工制御部１２０）
続いて、仕上加工制御部１２０が行う一連の仕上加工制御について説明する。図１から図２Ｂに示すように、仕上加工制御部１２０は、まず工具マガジン５０に収納されたスカイビングカッタ３を工具主軸３５に装着する。その後、仕上加工制御部１２０は、工作物保持装置２０及び工具保持装置３０を制御し、仕上加工の開始準備を行う。

【0053】

具体的に、仕上加工制御部１２０は、コラム３１及びサドル３２をＺ軸方向及びＹ軸方向へ移動させることで、工具主軸３５に装着されたスカイビングカッタ３を所定の仕上加工開始位置に配置する。また、仕上加工制御部１２０は、スカイビングカッタ３の中心軸線Ｏ２に対するＡ軸の傾斜角度が所定の交差角θ２となるように、旋回テーブル２２をＢ軸周りに旋回させる（図４参照）。このとき、ホブカッタ２と工作物Ｗとの間には、所定の間隔（離間距離Ｌ）が設けられる。

【0054】

さらに、仕上加工制御部１２０は、工作物モータ（図示せず）及び工具モータ（図示せず）を駆動制御し、スカイビングカッタ３の刃先の位置を、荒加工後の工作物Ｗに形成された歯溝の位置と対応する位置に配置する。

【0055】

そして、仕上加工制御部１２０は、工作物Ｗとスカイビングカッタ３とを同期回転させながら、工作物Ｗに対してスカイビングカッタ３を中心軸線Ｏ２方向へ相対移動させる。つまり、仕上加工制御部１２０は、工作物Ｗが装着された工作物主軸２４とスカイビングカッタ３が装着された工具主軸３５とを同期回転させながら、移動テーブル２１に対してコラム３１をＺ軸方向へ相対移動させる。これにより、工作物Ｗに装着された工作物Ｗに仕上加工された歯が形成され、荒加工後の工作物Ｗに残存していた取り代Ｍが、スカイビングカッタにより切削される。

【0056】

（５－３：角度補正部１３０）
次に、角度補正部１３０について説明する。工作機械１は、荒加工が終了すると、工作物主軸２４に工作物Ｗを装着したままの状態で、工具主軸３５に装着されているホブカッタ２を取り外し、スカイビングカッタ３を工具主軸３５に装着する。このとき、工作機械１は、工具主軸３５に装着されたスカイビングカッタ３の刃先を、荒加工後の工作物Ｗに形成された歯溝と対応する位置に配置する必要がある。さらに、工作機械１は、工作物Ｗにはすば歯車を形成する場合に、形成するはすば歯車の諸元に応じて、工具主軸３５に装着されたスカイビングカッタ３の回転方向における刃先の位置を調整する必要がある。

【0057】

そこで、角度補正部１３０は、工作物Ｗ及びスカイビングカッタ３を仕上加工開始位置に配置された後、工具主軸３５に装着されたスカイビングカッタ３の刃先が、工作物主軸２４に装着された荒加工後の工作物Ｗの歯溝と対応する位置に配置されるように、工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の回転角度を補正する。

【0058】

角度補正部１３０は、第一補正量演算部１３１と、第二補正量演算部１３２と、補正実行部１３３と、第二補正量記憶部１３４と、工作物角度記憶部１３５とを備える。第一補正量演算部１３１は、工作物保持装置２０に保持された荒加工後の工作物Ｗの歯溝と工具保持装置３０に保持されたスカイビングカッタ３の刃先との回転角度ズレ量に基づき、必要とされる工作物Ｗの回転角度補正量を演算する。以下において、第一補正量演算部１３１による演算で求めた回転角度補正量を「第一補正量α」と称す。

【0059】

ここで、スカイビングカッタ３は、ホルダ部４２に設けられた嵌合部４７が工具主軸３５に設けられた被嵌合部３７に嵌合した状態で工具主軸３５に装着される。よって、スカイビングカッタ３が工具主軸３５に装着された時点で、スカイビングカッタ３の刃先は、概ね、工作物主軸２４に装着された荒加工後の工作物Ｗの歯溝と対応する位置に配置される。

【0060】

しかしながら上記したように、嵌合部４７が被嵌合部３７に嵌合した状態であっても嵌合ガタが発生し得るため、一定の範囲内で、工具主軸３５に対するスカイビングカッタ３の回転角度ズレが生じる。そこで、第一補正量演算部１３１は、スカイビングカッタ３が工具主軸３５に装着された状態で、工作物Ｗとスカイビングカッタ３との回転角度ズレ量を演算する。

【0061】

具体的に、仕上加工制御部１２０は、工作物主軸２４に装着された工作物Ｗ及び工具主軸３５に装着されたスカイビングカッタ３を所定の仕上加工開始位置に配置する。次に、仕上加工制御部１２０は、工具主軸３５を回転開始角度に設定し、スカイビングカッタ３を回転開始角度に向ける。また、仕上加工制御部１２０は、工作物主軸２４を回転開始角度に設定し、工作物Ｗを回転開始角度に向ける。

【0062】

このように、仕上加工制御部１２０は、工作物Ｗ及びスカイビングカッタ３の位置及び回転角度を、図４に示す仕上加工準備状態とする。このとき、工作機械１は、仕上加工準備状態での工作物主軸２４及び工具主軸３４の回転角度を、荒加工準備状態での工作物主軸２４及び工具主軸３４の回転開始角度と一致させることができる。

【0063】

次に、角度補正部１３０は、工具計測装置７０に設けられたセンサをよって被検出部４６の位置を検出し、検出した被検出部４６の位置に基づいてスカイビングカッタ３の刃先の位置を計測する。同様に、角度補正部１３０は、工作物計測装置８０に設けられたセンサを用いて、荒加工後の工作物Ｗに形成された歯溝の回転方向における位置を計測する。その後、第一補正量演算部１３１は、工具計測装置７０及び工作物計測装置８０の計測結果に基づき、スカイビングカッタ３の刃先と荒加工後の工作物Ｗに形成された歯溝との回転角度ズレ量を演算する。

【0064】

このように、角度補正部１３０は、被嵌合部３７と嵌合部４７との嵌合ガタに起因する回転角度ズレを補正するので、仕上加工後の工作物Ｗに形成される歯を所望の形状に形成することができる。

【0065】

なお、工具計測装置７０に設けられたセンサは、例えば、渦電流センサであり、工作物計測装置８０に設けられたセンサは、例えば、タッチセンサであるが、上記以外のセンサを工具計測装置７０及び工作物計測装置８０に設けるセンサとして使用してもよい。

【0066】

ここで、工作機械１は、ホブカッタ２を工具主軸３５に装着した際に、ホブカッタ２の刃先の位置を検出せずに荒加工を行う。その代わりに、荒加工制御部１１０は、嵌合ガタを勘案した取り代Ｍ２を工作物Ｗに残しつつ、荒加工を行う。即ち、図６に示すように、荒加工制御部１１０は、荒加工後の工作物Ｗに残す取り代Ｍとして、仕上加工においてスカイビングカッタ３が切削する分の取り代Ｍ１に加えて、嵌合ガタに起因する角度ズレ分の取り代Ｍ２を残す。この取り代Ｍ２は、例えば、嵌合部４７の幅寸法ｗ１と被嵌合部３７の幅寸法ｗ２との寸法差に基づいて導出される。そして、荒加工制御部１１０は、取り代Ｍ２を残しながら、荒加工を行う。

【0067】

これにより、工作機械１は、仕上加工後に残すべき部位が、荒加工時に誤って切削されることを回避できる。またその結果、工作機械１は、工具保持装置３０にホブカッタ２を装着した状態での回転角度ズレの補正を省略することにより、サイクルタイムを短縮することができる。

【0068】

その一方、工作機械１は、仕上加工開始時において、工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の回転角度ズレ量を計測し、回転角度ズレが解消されるように工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の回転角度を補正する。よって、工作機械１は、荒加工において嵌合ガタに起因する回転角度ズレが生じたとしても、その後に行う仕上加工において、荒加工後の工作物Ｗに残された取り代Ｍを確実に切削することができる。その結果、工作機械１は、複数の工作物Ｗに対し同一条件で加工を行う場合において、２回目以降の歯車加工におけるサイクルタイムを短縮しつつ、歯車加工の加工精度の向上を図ることができる。

【0069】

第二補正量演算部１３２は、工作物Ｗにはすば歯車を形成する場合に、形成するはすば歯車の諸元、及び、仕上加工開始位置でのスカイビングカッタ３と工作物Ｗとの離間距離に基づいて、必要とされる工作物Ｗ又はスカイビングカッタ３の回転角度補正量を演算する。以下において、第二補正量演算部１３２による演算で求めた回転角度補正量を「第二補正量β」と称す。

【0070】

第二補正量演算部１３２は、以下の式（１）を用いて第二補正量βを演算する。式（１）において、Ｌは、仕上加工開始位置でのスカイビングカッタ３の送り方向（加工方向）における工作物Ｗとスカイビングカッタ３との離間距離である。また、ａは、形成するはすば歯車のねじれ角であり、ｍは、形成する歯車のモジュールであり、ｚは、形成するはすば歯車の歯数である。

【0071】

（数１）
β＝Ｌ×ｓｉｎ（ａ）×３６０／（ｍ×ｚ×π）・・・（１）

【0072】

補正実行部１３３は、第一補正量演算部１３１による演算で求めた第一補正量αと第二補正量演算部１３２による演算で求めた第二補正量βとに基づき、工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の角度を補正する。具体的に、補正実行部１３３は、第一補正量α及び第二補正量βを併せた総補正量（α＋β）を導出し、導出された総補正量に応じて工作物主軸２４を回転させる。これにより、角度補正部１３０は、工具主軸３５にスカイビングカッタ３が装着された状態で嵌合ガタに起因する回転角度ズレが発生していたとしても、スカイビングカッタ３の刃先を、荒加工後の工作物Ｗに形成された歯溝と対応する位置に配置することができる。

【0073】

第二補正量記憶部１３４は、第二補正量演算部１３２による演算で求めた第二補正量βを記憶する。そして、角度補正部１３０は、複数の工作物Ｗに対して同一の加工条件で連続して歯車加工を行う場合において、２回目以降の歯車加工を行う際に、第二補正量記憶部１３４に記憶した第二補正量βを用いて総補正量を導出する。これにより、工作機械１は、２回目以降の歯車加工時において第二補正量演算部１３２による演算を省略できる。

【0074】

工作物角度記憶部１３５は、工作物計測装置８０の計測結果に基づいて把握される工作物Ｗの回転方向における歯溝の位置情報を、工作物Ｗの角度情報として記憶する。角度補正部１３０は、複数の工作物Ｗに対して同一の加工条件で連続して歯車加工を行う場合において、２回目以降の歯車加工を行う際に、工作物角度記憶部１３５に記憶された工作物Ｗの角度情報を用いる。

【0075】

この点に関し、ホブカッタ２は、嵌合部４７が被嵌合部３７に嵌合した状態で工具主軸３５に装着される。そして、荒加工制御部１１０は、工作物主軸２４に装着された工作物Ｗ及び工具主軸３５に装着されたホブカッタ２を回転開始角度に設定し、且つ、工作物Ｗ及びホブカッタ２を荒加工開始位置に配置した状態から、工作物Ｗに対するホブカッタ２の相対移動を開始する。そして、工作機械１は、荒加工終了後、工作物主軸２４に工作物Ｗを装着したままの状態で、工具主軸３５に装着する工具４０をホブカッタ２からスカイビングカッタ３に交換する。従って、複数の工作物Ｗに対して同一の加工条件で荒加工を行った場合、荒加工後に各々の工作物Ｗに形成される歯溝の位置は、工作物主軸２４を回転開始角度に設定したときに概ね同じとなる。

【0076】

そこで、工作機械１は、複数の工作物Ｗに対し歯車加工を同一の加工条件で連続して行う場合、初回の歯車加工時において、工作物主軸２４の回転角度を回転開始角度に設定した状態で、荒加工後の工作物Ｗの歯溝の位置を工作物計測装置８０で計測する。次に、計測により求めた荒加工後の工作物Ｗの歯溝の位置情報を、工作物Ｗの角度情報として工作物角度記憶部１３５に記憶する。その後、工作機械１は、２回目以降の歯車加工時に、工作物角度記憶部１３５に記憶された工作物Ｗの歯溝とスカイビングカッタ３の刃先とが対応する位置に配置されるように、工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の角度を補正する。

【0077】

これにより、工作機械１は、２回目以上の歯車加工時において、工具主軸３５に工作物計測装置８０を装着し、工作物Ｗの歯溝の位置を計測する作業を省略できるので、サイクルタイムの短縮を図ることができる。

【0078】

ここで、複数の工作物Ｗに対し歯車加工を同一の加工条件で連続して行う場合であっても、工具主軸３５に装着されたホブカッタ２の回転角度には、一定の範囲内で、嵌合ガタに起因する回転角度ズレが発生しうる。そのため、２回目以降の歯車加工において荒加工後の工作物Ｗに形成される歯溝の位置は、工作物角度記憶部１３５に記憶された歯溝の位置と一致するとは限らない。

【0079】

この点に関し、工作機械１は、嵌合ガタに起因する回転角度ズレを勘案した取り代Ｍ２を残しつつ荒加工を行い、荒加工後の工作物Ｗに残存する取り代Ｍ２を仕上加工で確実に切削するので、仕上加工後の工作物Ｗに形成される歯を所望の形状に形成することができる。

【0080】

（６．工作物加工処理）
次に、図７Ａ及び図７Ｂに示すフローチャートを参照しながら、制御装置１００により実行される工作物加工処理について説明する。

【0081】

図７Ａに示すように、制御装置１００は、工作物加工処理として実行する最初の処理として、搬入された工作物Ｗを工作物主軸２４に装着する（Ｓ１：工作物装着工程）。次に、制御装置１００は、工具マガジン５０に収納された旋削工具４を工具主軸３５に装着し（Ｓ２）、工作物Ｗに対する旋削加工を行う（Ｓ３）。

【0082】

Ｓ３の処理後、制御装置１００は、旋削工具４を工具主軸３５から取り外し、工具マガジン５０に収納されたホブカッタ２を工具主軸３５に装着する（Ｓ４：ホブカッタ装着工程）。そして、荒加工制御部１１０は、工作物Ｗに対する荒加工を行う（Ｓ５：荒加工工程）。このとき、工作機械１は、工具主軸３５に装着されたホブカッタ２の嵌合ガタに起因する回転角度ズレを補正せずに荒加工を開始する。これにより、工作機械１は、ホブカッタ２の刃先の位置の検出及び回転角度ズレの補正を省略できるので、サイクルタイムの短縮を図ることができる。

【0083】

Ｓ５の処理後、制御装置１００は、実行中の歯車加工が、前回の歯車加工と同一の加工条件であるか否かを判定する（Ｓ６）。その結果、実行中の歯車加工が、前回の歯車加工と同一の加工条件でなければ（Ｓ６：Ｎｏ）、制御装置１００は、工具主軸３５に装着されたホブカッタ２を取り外し、工具マガジン５０に収納された工作物計測装置８０を工具主軸３５に装着する（Ｓ７）。

【0084】

そして、制御装置１００は、工作物計測装置８０を用いて荒加工後の工作物Ｗに形成された歯溝の位置を計測し（Ｓ８：工作物計測工程）、計測により得られた歯溝の位置情報を、工作物Ｗの角度情報として工作物角度記憶部１３５に記憶する（Ｓ９：工作物角度記憶工程）。

【0085】

続いて、第二補正量演算部１３２は、第二補正量βを演算し（Ｓ１０）、演算により求めた第二補正量βの値を第二補正量記憶部１３４に記憶する（Ｓ１１）。一方、制御装置１００は、実行中の歯車加工が前回の歯車加工と同一の加工条件であれば（Ｓ６：Ｙｅｓ）、Ｓ７からＳ１１の処理をスキップしてＳ１２の処理へ移行する。

【0086】

Ｓ１２の処理において、制御装置１００は、工具主軸３５に装着されたホブカッタ２又は工作物計測装置８０を取り外し、工具マガジン５０に収納されたスカイビングカッタ３を工具主軸３５に装着する（スカイビングカッタ装着工程）。

【0087】

図７Ｂに示すように、制御装置１００は、Ｓ１２の処理後、工具計測装置７０を用いて、工具主軸３５に装着されたスカイビングカッタ３の刃先の位置を計測する（Ｓ１３：工具計測工程）。そして、第一補正量演算部１３１は、工具計測装置７０による計測で求めたスカイビングカッタ３の刃先の位置と工作物角度記憶部１３５に記憶された工作物Ｗの歯溝の位置とに基づき、工作物Ｗとスカイビングカッタ３との回転角度ズレ量を演算する（Ｓ１４）。

【0088】

続いて、補正実行部１３３は、第一補正量演算部１３１が演算した第一補正量αと第二補正量記憶部１３４に記憶された第二補正量βとに基づいて総補正量を導出し、導出した総補正量に応じて工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の角度を補正する（Ｓ１５：角度補正工程）。なお、本実施形態において、角度補正部１３０は、工作物主軸２４を回転させることにより、工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の角度を補正するが、工具主軸３５を回転させることにより、工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の角度を補正してもよい。

【0089】

Ｓ１５の処理後、仕上加工制御部１２０は、工作物Ｗに対する仕上加工を行う（Ｓ１６：仕上加工工程）。その後、制御装置１００は、スカイビングカッタ３を工具主軸３５から取り外すと共に工具マガジン５０に収納された面取り工具５を工具主軸３５に装着し（Ｓ１７）、面取り加工を行う（Ｓ１８）。続いて、制御装置１００は、面取り工具５を工具主軸３５から取り外すと共に工具マガジン５０に収納された穴あけ工具６を工具主軸３５に装着し（Ｓ１９）、穴あけ加工を行う（Ｓ２０）。これにより、本処理が終了する。そして、工作部加工処理を終了した工作物Ｗは、図示しない搬送装置より搬出される。

【0090】

以上説明したように、工作機械１による歯車加工において、荒加工は、ホブカッタ２を用いて行われるので、荒加工に要する時間を短縮できる。つまり、工作物Ｗを切削する際の取り代が大きい荒加工において、工作機械１は、ホブカッタ２を用いることにより、スカイビングカッタ３を用いる場合と比べて、工具４０の摩耗を抑制しつつ、切込量を大きくすることができる。

【0091】

一方、工作物Ｗを切削する際の取り代が小さい仕上加工において、工作機械１は、スカイビングカッタ３を用いることにより、ホブカッタ２を用いる場合と比べて、高精度な加工を行うことができる。従って、工作機械１は、工具コストを抑制しつつ、加工時間の短縮と加工精度の向上との両立を図ることができる。

【0092】

これに加え、角度補正部１３０は、仕上加工準備状態において、工作物Ｗに対するスカイビングカッタ３の角度を補正し、工具保持装置３０に装着されたスカイビングカッタ３の刃先を、工作物保持装置２０に保持された荒加工後の工作物Ｗに形成された歯溝と対応する位置に配置する。よって、工作機械１は、仕上加工後に形成される歯車を所望の形状に形成することができる。

【0093】

また、工作機械１は、工作物保持装置２０に工作物Ｗが保持されたままの状態で、旋削加工、荒加工、仕上加工、面取り加工及び穴あけ加工を連続して行う。つまり、工作機械１は、工作物Ｗを工作物保持装置２０から取り外すことなく、工具保持装置３０に装着する工具４０の交換及び工具４０による加工を連続して行う。よって、工作機械１は、工作物Ｗの着脱作業を少なくすることができる。また、工作機械１は、工作物保持装置２０に工作物Ｗが装着されたままの状態で、旋削加工から穴あけ加工を行うことにより、工作物Ｗに形成された歯溝の検出する工程を少なくすることができる。よって、工作機械１は、サイクルタイムの短縮を図ることができる。

【0094】

さらに、工作機械１は、複数の工作物Ｗに対し歯車加工を同一の加工条件で連続して行う場合に、初回の歯車加工時において、Ｓ５の処理（荒加工工程）の後であってＳ１５の処理（角度補正工程）の開始前に、Ｓ８の処理（工作物計測工程）及びＳ９の処理（工作物角度記憶工程）を実行する。そして、工作機械１は、２回目以降の歯車加工時には、Ｓ８及びＳ９の処理を省略する。これにより、工作機械１は、２回目以降の歯車加工において、サイクルタイムを短縮することができる。

【0095】

ここで、工作機械１は、スカイビングカッタ３を用いた仕上加工中にスカイビングカッタ３が破損した場合に、破損したスカイビングカッタ３を新たなスカイビングカッタ３に交換する必要がある。この点に関して、工作機械１は、仕上加工中にスカイビングカッタ３を交換した場合に、工具計測装置７０による計測を行うと共に角度補正部１３０による補正を行った後、仕上加工制御部１２０による仕上加工を再開する。つまり、工作機械１は、仕上加工を中断してスカイビングカッタ３を交換した際に、仕上加工準備状態において角度補正部１３０が実行する手順と同様の手順で、スカイビングカッタ３の刃先を工作物Ｗに形成された歯溝と対応する位置に配置できる。その結果、工作機械１は、制御装置１００による制御を簡素化できる。

【0096】

（７．その他）
以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施形態において、工作機械１は、工作物Ｗに対し、旋削加工、荒加工、仕上加工、面取り加工及び穴あけ加工を実行可能である場合を例に挙げて説明したが、工作機械１は、少なくとも荒加工及び仕上加工を実行可能であればよい。

【0097】

また、上記実施形態において、工作機械１は、荒加工及び仕上加工の前に行う前加工として、旋削加工を行う場合を例に挙げて説明したが、旋削加工以外の加工を前加工として行ってもよい。同様に、工作機械１は、荒加工及び仕上加工の後に行う後加工として、面取り加工及び穴あけ加工を行う場合を例に挙げて説明したが、面取り加工及び穴あけ加工以外の加工を後加工として行ってもよい。

【0098】

上記実施形態において、工作物計測装置８０が工作物Ｗに形成された歯溝の位置を計測し、工具計測装置７０がスカイビングカッタ３に形成された刃先の位置を計測する場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。つまり、工作機械１は、工作物計測装置８０によって工作物Ｗに形成された歯先の位置を計測し、工具計測装置７０がスカイビングカッタ３に形成された刃溝の位置を計測してもよい。

【0099】

上記実施形態において、スカイビングカッタ３には、ホルダ部４２に被検出部４６が設けられ、工具計測装置７０は、被検出部４６を検出することで、スカイビングカッタ３の回転方向における刃先の位置を計測する場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。例えば、工具計測装置７０は、スカイビングカッタ３の刃部４１を直接検出してもよい。この場合、工具計測装置７０は、センサによる刃部４１のセンシングを、刃部４１の径方向外方から行ってもよく、刃部４１の軸線方向から行ってもよい。

【符号の説明】

【0100】

１：工作機械、 ２：ホブカッタ、 ３：スカイビングカッタ、 ４：旋削工具（前加工用工具の一例）、 ５：面取り工具（後加工用工具の一例）、６：穴あけ工具（後加工用工具の一例）、 ２０：工作物保持装置、 ３０：工具保持装置、 ３５：工具主軸、 ３７：被嵌合部、 ４０：工具、 ４７：嵌合部、 ５０：工具マガジン、 ６０：工具交換装置、 ７０：工具計測装置、 ８０：工作物計測装置、 １００：制御装置、 １１０：荒加工制御部、 １２０：仕上加工制御部、 １３０：角度補正部、 １３１：第一補正量演算部、 １３２：第二補正量演算部、 １３３：補正実行部、 １３５：工作物角度記憶部、 Ｍ：取り代、 Ｗ：工作物、 α：第一補正量（回転角度補正量）、 β：第二補正量（回転角度補正量）、 Ｓ１：工作物装着工程、 Ｓ４：ホブカッタ装着工程、 Ｓ５：荒加工工程、 Ｓ８：工作物計測工程、 Ｓ９：工作物角度記憶工程、 Ｓ１２：スカイビングカッタ装着工程、 Ｓ１３：工具計測工程、 Ｓ１５：角度補正工程、 Ｓ１６：仕上加工工程

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】