特許 7413794 歯車加工装置及び歯車加工方法

(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】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】歯車加工装置及び歯車加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23F 15/00 20060101AFI20240109BHJP

   B23F 5/16 20060101ALI20240109BHJP

   B23Q 15/00 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

B23F15/00

B23F5/16

B23Q15/00 309Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020010193

(22)【出願日】2020-01-24

(65)【公開番号】P2021115657

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-12-08

(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】小原 大輔

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 稔

(72)【発明者】

【氏名】吉永 克仁

(72)【発明者】

【氏名】高須 俊太朗

(72)【発明者】

【氏名】大▲崎▼ 嘉太郎

(72)【発明者】

【氏名】増田 祐樹

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１８９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１１５４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１８３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－０６９２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０３９３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｆ １／００ － ２３／１２

Ｂ２３Ｑ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工用工具を工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線の方向に相対的に送り、前記工作物の周面を切削加工することにより複数の歯を創成する歯車加工装置であって、
回転角度の検出値が所定値である場合を基準状態とし、前記工作物を回転駆動する工作物回転駆動装置と、
前記加工用工具と前記工作物とを相対的な位置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
加工準備工程として、前記加工用工具を、前記工作物に対して前記回転軸線の方向に離間して配置されたアプローチ位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記アプローチ位置において、前記加工用工具の工具刃の回転位置を、前記工作物の前記周面に既に形成された歯溝の位置に応じた所定工具刃位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記加工用工具の前記アプローチ位置と前記アプローチ位置における前記加工用工具の前記工具刃の前記所定工具刃位置とに基づいて、既に形成された前記歯溝が所定歯溝位置に位置するときの前記工作物回転駆動装置の回転角度である基準回転角を決定し、
前記加工準備工程として、既に形成された前記歯溝が前記所定歯溝位置に位置させるために、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させ、
前記加工準備工程の次の加工工程として、前記加工用工具を前記アプローチ位置から前記工作物の前記回転軸線の方向に相対的に送るとともに、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させることにより、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対して切削加工する、歯車加工装置。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記加工準備工程として、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対してねじれ角を有する歯面を切削加工する場合であって、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させて前記加工工程を開始した場合において、前記アプローチ位置に配置した前記加工用工具が前記回転軸線の方向にて前記工作物に当接まで移動するアプローチ距離と前記ねじれ角とに基づいて、前記加工用工具が前記歯面の切削加工を開始する際の前記工作物の周方向位置である切削開始位置を算出し、
前記加工準備工程として、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させて前記加工工程を開始した場合において算出された前記切削開始位置と、前記歯面を切削加工する際の目標位置である実切削開始位置との前記工作物の回転方向における差に対応する補正量を算出し、
前記加工準備工程として、前記基準回転角の前記補正量を用いて、前記工作物回転駆動装置の回転角度及び前記加工用工具の少なくとも一方を回転させる、請求項１に記載の歯車加工装置。

【請求項3】

前記切削加工は、前記歯にテーパ歯面を切削加工するテーパ切削加工、又は、前記歯にチャンファ歯面を切削加工するチャンファ切削加工である、請求項２に記載の歯車加工装置。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記工作物に前記歯溝を切削加工することによって前記歯を創成する加工条件及び前記加工用工具の工具諸元を記憶する記憶部をさらに備え、
前記加工条件及び前記工具諸元に基づいて前記所定工具刃位置を決定する、請求項１－３のうちの何れか一項に記載の歯車加工装置。

【請求項5】

前記加工条件として前記工作物に偶数又は奇数の内歯を創成する場合であり、前記工具諸元として前記加工用工具の前記工具刃が偶数又は奇数である場合であり、且つ、前記工作物の軸線方向に直交する第一方向に前記歯溝を加工する場合において、
前記制御装置は、前記加工用工具を回転制御して前記工具刃の刃先を前記所定工具刃位置にする、請求項４に記載の歯車加工装置。

【請求項6】

加工用工具を工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線の方向に相対的に送り操作することにより前記工作物の周面を切削加工し、前記周面に複数の歯を創成する歯車加工方法であって、
回転角度の検出値が所定値である場合を基準状態とし、前記工作物を回転駆動する工作物回転駆動装置と、
前記加工用工具と前記工作物とを相対的な位置を制御する制御装置と、を用い、
前記制御装置により、
加工準備工程として、前記加工用工具を、前記工作物に対して前記回転軸線の方向に離間して配置されたアプローチ位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記アプローチ位置において、前記加工用工具の工具刃の回転位置を、前記工作物の前記周面に既に形成された歯溝の位置に応じた所定工具刃位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記加工用工具の前記アプローチ位置と前記アプローチ位置における前記加工用工具の前記工具刃の前記所定工具刃位置とに基づいて、既に形成された前記歯溝が所定歯溝位置に位置するときの前記工作物回転駆動装置の回転角度である基準回転角を決定し、
前記加工準備工程として、既に形成された前記歯溝が前記所定歯溝位置に位置させるために、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させ、
前記加工準備工程の次の加工工程として、前記加工用工具を前記アプローチ位置から前記工作物の前記回転軸線の方向に相対的に送るとともに、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させることにより、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対して切削加工する、歯車加工方法。

【請求項7】

前記制御装置により、
前記加工準備工程として、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対してねじれ角を有する歯面を切削加工する場合であって、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させて前記加工工程を開始した場合において、前記アプローチ位置に配置した前記加工用工具が前記回転軸線の方向にて前記工作物に当接まで移動するアプローチ距離と前記ねじれ角とに基づいて、前記加工用工具が前記歯面の切削加工を開始する際の前記工作物の周方向位置である切削開始位置を算出し、
前記加工準備工程として、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させて前記加工工程を開始した場合において算出された前記切削開始位置と、前記歯面を切削加工する際の目標位置である実切削開始位置との前記工作物の回転方向における差に対応する補正量を算出し、
前記加工準備工程として、前記基準回転角の前記補正量を用いて、前記工作物回転駆動装置の回転角度及び前記加工用工具の少なくとも一方を回転させる、請求項６に記載の歯車加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯車加工装置及び歯車加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に用いられるトランスミッションには、円滑な変速操作を行うためにシンクロメッシュ機構が設けられる。キー式のシンクロメッシュ機構１１０は、図１１に示すように、メーンシャフト１１１、メーンドライブシャフト１１２、クラッチハブ１１３、キー１１４、スリーブ１１５、メーンドライブギヤ１１６、クラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８等を備える。

【0003】

メーンシャフト１１１及びメーンドライブシャフト１１２は、同軸配置される。メーンシャフト１１１にはクラッチハブ１１３がスプライン嵌合され、メーンシャフト１１１及びクラッチハブ１１３は共に回転する。クラッチハブ１１３の外周の３か所には、キー１１４が図示省略のスプリングによって支持される。スリーブ１１５の内周には、内歯（スプライン）１１５ａが形成され、スリーブ１１５はキー１１４と共にクラッチハブ１１３の外周に形成される図示省略のスプラインに沿って回転軸線ＬＬの方向に摺動する。

【0004】

メーンドライブシャフト１１２には、メーンドライブギヤ１１６が嵌合され、メーンドライブギヤ１１６のスリーブ１１５側には、テーパコーン１１７ｂが突設されたクラッチギヤ１１７が一体形成される。スリーブ１１５とクラッチギヤ１１７との間には、シンクロナイザーリング１１８が配置される。クラッチギヤ１１７の外歯１１７ａ及びシンクロナイザーリング１１８の外歯１１８ａは、スリーブ１１５の内歯１１５ａと噛み合わせ可能に形成される。シンクロナイザーリング１１８の内周は、テーパコーン１１７ｂの外周と摩擦係合可能なテーパ状に形成される。

【0005】

次に、シンクロメッシュ機構１１０の動作を説明する。図１２Ａに示すように、図示省略のシフトレバーの操作により、スリーブ１１５及びキー１１４が図示矢印の回転軸線ＬＬの方向に移動する。キー１１４は、シンクロナイザーリング１１８を回転軸線ＬＬの方向に押して、シンクロナイザーリング１１８の内周をテーパコーン１１７ｂの外周に押し付ける。これにより、クラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８及びスリーブ１１５は、同期回転を開始する。

【0006】

そして、図１２Ｂに示すように、キー１１４は、スリーブ１１５に押し下げられてシンクロナイザーリング１１８を回転軸線ＬＬの方向に更に押し付けるため、シンクロナイザーリング１１８の内周とテーパコーン１１７ｂの外周との密着度は増す。その結果、強い摩擦力が発生し、クラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８及びスリーブ１１５は同期回転する。クラッチギヤ１１７の回転数とスリーブ１１５の回転数が完全に同期すると、シンクロナイザーリング１１８の内周とテーパコーン１１７ｂの外周との摩擦力が消滅する。

【0007】

そして、スリーブ１１５及びキー１１４が図示矢印の回転軸線ＬＬの方向に更に移動すると、キー１１４はシンクロナイザーリング１１８の溝１１８ｂに嵌って止まるが、スリーブ１１５はキー１１４の凸部１１４ａを超えて移動し、スリーブ１１５の内歯１１５ａがシンクロナイザーリング１１８の外歯１１８ａと噛み合う。そして、図１２Ｃに示すように、スリーブ１１５は図示矢印の回転軸線ＬＬの方向に更に移動し、スリーブ１１５の内歯１１５ａがクラッチギヤ１１７の外歯１１７ａと噛み合う。以上により、変速が完了する。

【0008】

以上のようなシンクロメッシュ機構１１０においては、走行中におけるクラッチギヤ１１７の外歯１１７ａとスリーブ１１５の内歯１１５ａとのギヤ抜け防止のため、図１３及び図１４に示すように、スリーブ１１５の内歯１１５ａには、テーパ状のギヤ抜け防止部１２０が設けられ、クラッチギヤ１１７の外歯１１７ａには、ギヤ抜け防止部１２０とテーパ嵌合するテーパ状のギヤ抜け防止部（図示省略）が設けられる。尚、以下の説明においては、スリーブ１１５の内歯１１５ａの図示左側の側面１１５Ａを左側面１１５Ａと称呼し、スリーブ１１５の内歯１１５ａの図示右側の側面１１５Ｂを右側面１１５Ｂと称呼する。

【0009】

そして、スリーブ１１５の内歯１１５ａの左側面１１５Ａは、左歯面１１５ｂと、この左歯面１１５ｂとねじれ角が異なる歯面１２１（以下、左テーパ歯面１２１と称呼する。）及び歯面１３１（以下、左チャンファ（面取り）歯面１３１と称呼する。）と、を有する。又、スリーブ１１５の内歯１１５ａの右側面１１５Ｂは、右歯面１１５ｃと、この右歯面１１５ｃとねじれ角が異なる歯面１２２（以下、右テーパ歯面１２２と称呼する。）及び歯面１３２（以下、右チャンファ（面取り）歯面１３２と称呼する。）と、を有する。

【0010】

上述した従来例においては、左歯面１１５ｂのねじれ角は０（ゼロ）、左テーパ歯面１２１のねじれ角はθｆであり、左チャンファ歯面１３１のねじれ角はθＬである。又、右歯面１１５ｃのねじれ角は０（ゼロ）、右テーパ歯面１２２のねじれ角はθｒ、右チャンファ歯面１３２のねじれ角はθＲである。そして、左テーパ歯面１２１、左テーパ歯面１２１と左歯面１１５ｂを繋ぐ歯面１２１ａ（以下、左サブ歯面１２１ａと称呼する。）及び左チャンファ歯面１３１、並びに、右テーパ歯面１２２、右テーパ歯面１２２と右歯面１１５ｃを繋ぐ歯面１２２ａ（以下、右サブ歯面１２２ａと称呼する。）及び右チャンファ歯面１３２が、ギヤ抜け防止部１２０を構成する。尚、ギヤ抜け防止は、左テーパ歯面１２１とクラッチギヤ１１７のギヤ抜け防止部とがテーパ嵌合することにより達成される。又、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２は、クラッチギヤ１１７のギヤ抜け防止部との噛み合わせをスムーズに行うためのものである。

【0011】

このように、スリーブ１１５の内歯１１５ａの構造は複雑であり、又、上述したギヤ抜けを確実に防止するためにはギヤ抜け防止部１２０を高精度に加工する必要がある。このため、従来から、下記特許文献１，２に開示されているように、歯面を高精度に加工できる歯車加工装置及び歯車加工方法が知られている。又、スリーブ１１５は大量生産が必要な部品である。このため、従来から、下記特許文献３に開示されているように、複数の刃を備える加工用工具において加工毎に加工用工具の位相を異ならせて加工を行うことにより、加工用工具の長寿命化を図ることができる歯車加工方法も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２０１９－０１８３３５号公報

【文献】特開２０１８－０７９５５８号公報

【文献】特開２０１８－００１３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

ところで、スリーブ１１５の内歯１１５ａのギヤ抜け防止部１２０を高精度に加工する場合、加工部位及び加工内容に応じて異なる複数の加工用工具を用いて歯車を加工する必要がある。この場合、加工用工具の刃位置をスリーブ１１５等の工作物の歯位相に合わせた後、或いは、工作物の歯位置を加工用工具の刃位相に合わせた後、即ち、工作物を切削加工するための基準回転角を決定してから次の加工を行わなければならない。しかし、一連の加工において、工作物の歯位相又は加工用工具の刃位相を加工終了毎に測定して基準回転角を決定するようにすると、測定機器が必要であり、又、加工に要するサイクルタイムが伸びるという問題が生じる。

【0014】

本発明は、複数の加工用工具を用いても、工作物の歯位相を測定することなく基準回転角を容易に決定して次加工を行うことが可能な歯車加工装置及び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】

【0015】

本発明の一態様は、
加工用工具を工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線の方向に相対的に送り、前記工作物の周面を切削加工することにより複数の歯を創成する歯車加工装置であって、
回転角度の検出値が所定値である場合を基準状態とし、前記工作物を回転駆動する工作物回転駆動装置と、
前記加工用工具と前記工作物とを相対的な位置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
加工準備工程として、前記加工用工具を、前記工作物に対して前記回転軸線の方向に離間して配置されたアプローチ位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記アプローチ位置において、前記加工用工具の工具刃の回転位置を、前記工作物の前記周面に既に形成された歯溝の位置に応じた所定工具刃位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記加工用工具の前記アプローチ位置と前記アプローチ位置における前記加工用工具の前記工具刃の前記所定工具刃位置とに基づいて、既に形成された前記歯溝が所定歯溝位置に位置するときの前記工作物回転駆動装置の回転角度である基準回転角を決定し、
前記加工準備工程として、既に形成された前記歯溝が前記所定歯溝位置に位置させるために、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させ、
前記加工準備工程の次の加工工程として、前記加工用工具を前記アプローチ位置から前記工作物の前記回転軸線の方向に相対的に送るとともに、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させることにより、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対して切削加工する、歯車加工装置にある。
また、本発明の他の態様は、
加工用工具を工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線の方向に相対的に送り操作することにより前記工作物の周面を切削加工し、前記周面に複数の歯を創成する歯車加工方法であって、
回転角度の検出値が所定値である場合を基準状態とし、前記工作物を回転駆動する工作物回転駆動装置と、
前記加工用工具と前記工作物とを相対的な位置を制御する制御装置と、を用い、
前記制御装置により、
加工準備工程として、前記加工用工具を、前記工作物に対して前記回転軸線の方向に離間して配置されたアプローチ位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記アプローチ位置において、前記加工用工具の工具刃の回転位置を、前記工作物の前記周面に既に形成された歯溝の位置に応じた所定工具刃位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記加工用工具の前記アプローチ位置と前記アプローチ位置における前記加工用工具の前記工具刃の前記所定工具刃位置とに基づいて、既に形成された前記歯溝が所定歯溝位置に位置するときの前記工作物回転駆動装置の回転角度である基準回転角を決定し、
前記加工準備工程として、既に形成された前記歯溝が前記所定歯溝位置に位置させるために、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させ、
前記加工準備工程の次の加工工程として、前記加工用工具を前記アプローチ位置から前記工作物の前記回転軸線の方向に相対的に送るとともに、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させることにより、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対して切削加工する、歯車加工方法にある。

【0016】

前記態様によれば、複数の加工用工具を用いる場合であっても、切削加工される工作物の歯位相を都度測定する必要がなく、速やかに基準回転角を決定して次加工を行うことができる。従って、位相を測定するための測定機器が不要であり、又、加工に要するサイクルタイムを短縮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】歯車加工装置の全体構成を示す図である。

【図2】図１の工具交換装置の構成を示す図である。

【図3】加工用工具（スカイビングカッタ）の構成を示す一部断面図である。

【図4】加工用工具の所定回転位置を説明するための図である。

【図5A】工作物のトップ位置を説明するための図である。

【図5B】加工用工具の所定回転位置におけるトップ形状を説明するための図である。

【図6A】基準回転角を説明するための図である。

【図6B】テーパ歯面を切削加工する場合の補正量を説明するための図である。

【図6C】チャンファ歯面を切削加工する場合の補正量を説明するための図である。

【図7】スリーブのギヤ抜け防止部を切削加工する場合の加工条件を示す表である。

【図8】スリーブの歯面（歯溝）をスカイビング加工によって切削加工する状態を説明するための図である。

【図9】スリーブをスカイビング加工によって切削加工する際の加工用工具の回転数とスリーブの回転数との関係を示し、加工開始時の加工用工具のトップ形状及びスリーブのトップ位置を示す図である。

【図10】工作物であるスリーブの加工工程を示すフローチャートである。

【図11】工作物であるスリーブを有するシンクロメッシュ機構を示す断面図である。

【図12A】図１１のシンクロメッシュ機構の作動開始前の状態を示す断面図である。

【図12B】図１１のシンクロメッシュ機構の作動中の状態を示す断面図である。

【図12C】図１１のシンクロメッシュ機構の作動完了後の状態を示す断面図である。

【図13】工作物であるスリーブのギヤ抜け防止部を示す斜視図である。

【図14】図１３のスリーブのギヤ抜け防止部を径方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（１．歯車加工装置の機械構成）
本例においては、歯車加工装置の一例として、スカイビング加工が可能な５軸マシニングセンタを例に挙げる。具体的に、図１に示すように、本例の歯車加工装置１は、駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）及び２つの回転軸（Ｘ軸線に平行なＡ軸、Ａ軸線に直角なＣ軸）を有する装置である。

【0019】

図１に示すように、歯車加工装置１は、ベッド１０と、コラム２０と、サドル３０と、回転主軸４０と、テーブル５０と、チルトテーブル６０と、工作物回転駆動装置としてのターンテーブル７０と、工作物保持装置８０と、工具交換装置９０と、制御装置１００と、を主に備える。

【0020】

ベッド１０は、ほぼ矩形状に形成されており、床上に配置される。ベッド１０の上面には、コラム２０をＸ軸線に平行な方向に駆動するための、図示省略のＸ軸ボールねじが配置される。そして、ベッド１０には、Ｘ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置される。

【0021】

コラム２０のＹ軸線に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０をＹ軸線に平行な方向に駆動するための、図示省略のＹ軸ボールねじが配置される。そして、コラム２０には、Ｙ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置される。

【0022】

回転主軸４０は、加工用工具４２を支持し、サドル３０内に回転可能に支持され、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転される。加工用工具４２は、工具ホルダ４３に保持されて回転主軸４０の先端に固定され、回転主軸４０の回転に伴って回転する。又、加工用工具４２は、コラム２０及びサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸線に平行な方向及びＹ軸線に平行な方向に移動する。尚、加工用工具４２の詳細については後述する。

【0023】

更に、ベッド１０の上面には、テーブル５０をＺ軸線に平行な方向に駆動するための、図示省略のＺ軸ボールねじが配置される。そして、ベッド１０には、Ｚ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置される。

【0024】

テーブル５０の上面には、チルトテーブル６０を支持するチルトテーブル支持部６３が設けられる。そして、チルトテーブル支持部６３には、チルトテーブル６０がＡ軸線に平行な軸線回りで回転（揺動）可能に設けられる。チルトテーブル６０は、テーブル５０内に収容されたＡ軸モータ６１により回転（揺動）される。

【0025】

チルトテーブル６０には、工作物回転駆動装置としてのターンテーブル７０がＣ軸線に平行な軸線回りで回転可能に設けられる。ターンテーブル７０には、工作物であるスリーブ１１５を保持する工作物主軸を構成する工作物保持装置８０が装着される。ターンテーブル７０は、スリーブ１１５及び工作物保持装置８０と共にＣ軸モータ６２により回転される。ここで、ターンテーブル７０は、Ｃ軸線回りの回転角度を検出するエンコーダ７１が設けられている。そして、ターンテーブル７０の基準状態としては、例えば、エンコーダ７１によって検出される回転角度が０度の状態に設定される。

【0026】

次に、図２に具体的に示すように、工具交換装置９０を説明する。工具交換装置９０は、回転主軸４０に装着された加工用工具４２と、工具マガジンＭに収容された他の加工用工具４２との交換を行う。ここで、工具マガジンＭは、複数の加工用工具４２を収容するものである。尚、図２においては、図面を簡素化するため、３つの加工用工具４２（後述する加工用工具４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ）のみを図示する。ベッド１０の上面には、板状の支持板１３が固定され、支持板１３に工具マガジンＭが回転可能に設けられる。

【0027】

工具交換装置９０は、装置本体９１と、交換アーム９２と、アーム用モータ９３と、枠部９４と、扉９５と、移動体９６と、工具保持部９７と、検出部９８と、工具交換制御部９９とを主に備える。ここで、工具交換制御部９９は、後述する制御装置１００と接続し、データを共有する。尚、装置本体９１、交換アーム９２、アーム用モータ９３、枠部９４、扉９５、移動体９６、工具保持部９７については、周知であり、例えば、特開２０１８－１０３３３０号公報等を参照することができるため、その説明を省略する。

【0028】

検出部９８は、回転主軸４０に装着された加工用工具４２の回転位置を検出する。検出部９８は、例えば、加工用工具４２又は工具ホルダ４３に設けられた被検出部を検出することにより、加工用工具４２の回転位置を検出する。ここで、検出部９８としては、非接触型渦電流センサや、接触式タッチプローブセンサ等を用いることができる。そして、検出部９８は、図２に示すように、検出部用アームに保持されており、検出用アームが伸張することによって被検出部に対して接近し、回転主軸４０に装着された加工用工具４２の回転位置を検出する。ここで、検出部９８が検出した回転位置は、後述する制御装置１００の記憶部１０４等に記憶される。尚、加工用工具４２の回転位置の検出については、例えば、特開２０１３－１２９０００号公報等を参照することができる。

【0029】

制御装置１００は、図１に示すように、加工制御部１０１と、基準回転角決定部１０２と、加工位置算出部１０３と、記憶部１０４を主に備える。ここで、加工制御部１０１、基準回転角決定部１０２、加工位置算出部１０３及び記憶部１０４は、それぞれ個別のコンピュータハードウェア（ＣＰＵ、メモリ、ストレージ等）により構成しても良いし、コンピュータソフトウェア（データ、プログラム等）によりそれぞれ実現する構成としても良い。

【0030】

加工制御部１０１は、主軸モータ４１を制御して加工用工具４２を回転させる。又、加工制御部１０１は、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、Ａ軸モータ６１及びＣ軸モータ６２を制御する。これにより、加工制御部１０１は、工作物であるスリーブ１１５と加工用工具４２とをＸ軸線に平行な方向、Ｚ軸線に平行な方向、Ｙ軸線に平行な方向、Ａ軸線に平行は軸線回り及びＣ軸線に平行な軸線回りに相対移動させることにより、スリーブ１１５の切削加工を行う。

【0031】

基準回転角決定部１０２は、ターンテーブル７０のエンコーダ７１からターンテーブル７０即ちスリーブ１１５の回転角を取得し、記憶部１０４等に記憶する。又、基準回転角決定部１０２は、工具交換装置９０の検出部９８から加工用工具４２の工具刃４２ａの回転位置を取得し、記憶部１０４等に記憶する。基準回転角決定部１０２は、加工用工具４２がスリーブ１１５に対してＣ軸線（回転軸線）の方向に離間した位置（以下、アプローチ位置Ｕ１と称呼する。）と、アプローチ位置Ｕ１に配置されて検出部９８から取得された工具刃４２ａの回転位置である所定回転位置とに基づいて、ターンテーブル７０の基準状態におけるスリーブ１１５の歯溝１１５ｇの角度位置をスリーブ１１５の基準回転角Ｐとして算出（決定）する（図８を参照）。

【0032】

具体的に、図５Ａに示すように、歯溝１１５ｇの角度位置は、例えば、スリーブ１１５をＣ軸線の方向から見て、ターンテーブル７０の基準状態における鉛直線（９０度線）に最も近い歯溝１１５ｇの中央とスリーブ１１５の中心とを結ぶ仮想直線と鉛直線との間のずれを表す角度である。従って、基準回転角Ｐは、仮想直線を鉛直線に一致させるようにターンテーブル７０を回転させたときにエンコーダ７１が検出する角度になる。

【0033】

ここで、基準回転角Ｐの算出（決定）に際しては、アプローチ位置Ｕ１即ち加工用工具４２とスリーブ１１５との間のＣ軸線の方向の距離（後述するアプローチ距離Ｍ１）と加工用工具４２の工具刃４２ａの回転位置に加え、加工用工具４２をＣ軸線の方向にてスリーブ１１５に向けて送る送り速度、加工用工具４２及びスリーブ１１５の各々の回転速度等を考慮することができる。

【0034】

基準回転角Ｐは、同期回転時において、例えば、加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相が０度となるように決定されるものである。例えば、基準回転角Ｐは、スリーブ１１５の内歯１１５ａを創成するように切削加工により形成された歯溝１１５ｇの中央の角度位置に決定される（図６Ａを参照）。

【0035】

加工位置算出部１０３は、スリーブ１１５の内歯１１５ａの歯面１１５ｂ、１１５ｃにねじれ角を有する歯面を切削加工する場合において、基準回転角Ｐに基づいて切削加工を開始する位置（以下、切削開始位置Ｕ２と称呼する。（図８を参照））を算出する。即ち、加工位置算出部１０３は、下記式１に従って、基準回転角Ｐを基準とした場合の切削開始位置Ｕ２を表す補正角σを算出する。

【数1】

【0036】

但し、前記式１中のＭ１は、アプローチ位置Ｕ１に配置した加工用工具４２がＣ軸線（回転軸線）の方向にてスリーブ１１５に当接まで移動するアプローチ距離を表す。又、前記式１中のθは、スリーブ１１５の内歯１１５ａの歯面１１５ｂ、１１５ｃを切削加工により形成する歯面のねじれ角を表す。又、前記式１中のｍは、スリーブ１１５のモジュールを表し、Ｚはスリーブ１１５の歯数を表す。

【0037】

又、加工位置算出部１０３は、歯面を加工する場合に、基準回転角Ｐを基準として算出した仮の切削開始位置Ｕ２ｄと、実際に歯面を切削加工する際の実切削開始位置Ｕ２ｊとの差に基づいて、基準回転角Ｐを補正する補正量σｄを算出する（図６Ｂ及び図６Ｃを参照）。

【0038】

尚、本例においては、スリーブ１１５の内歯１１５ａの歯面１１５ｂ，１１５ｃ（歯溝１１５ｇ）に、ギヤ抜け防止部１２０のチャンファ歯面１３１，１３２（チャンファ歯溝１３１ｇ，１３２ｇ）、ギヤ抜け防止部１２０のテーパ歯面１２１，１２２（テーパ歯溝１２１ｇ，１２２ｇ）を切削加工する。この場合、加工位置算出部１０３は、前記式１に従って切削開始位置Ｕ２を決定する補正角σ（補正角σｆ，σｒ，σＬ，σＲ）を算出すると共に、基準回転角Ｐを補正する補正量σｄを算出する（図６Ｂ、図６Ｃ及び図７を参照）。

【0039】

記憶部１０４には、加工用工具４２に関する工具諸元データとして工具刃４２ａの刃数（偶数又は奇数）等を記憶する。又、記憶部１０４は、スリーブ１１５の切削加工を行うための加工条件データ（図７を参照）を記憶すると共に、スリーブ１１５に創成する内歯１１５ａの数（偶数又は奇数）を予め記憶する。

【0040】

（２．加工用工具）
加工用工具４２は、スカイビングカッタであり、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの形状に基づいて設計されて作製される。図３に示すように、加工用工具４２の工具刃４２ａの形状は、本例ではインボリュート曲線形状と同一形状に形成される。

【0041】

そして、加工用工具４２の工具刃４２ａには、刃先４２ｂに回転軸線Ｌと直角な平面に対し、角度γだけ傾斜したすくい角が設けられる。又、工具刃４２ａには、工具周面側に回転軸線Ｌと平行な直線に対し、角度δだけ傾斜した前逃げ角が設けられる。更に、工具刃４２ａの刃溝４２ｃは、回転軸線Ｌと平行な直線に対し、角度βだけ傾斜したねじれ角を有する。尚、加工用工具４２としては、ねじれ角βを有しておらず、回転軸線Ｌに平行なストレートの工具刃４２ａを備えることもできる。

【0042】

（３．加工用工具４２の所定回転位置について）
工作物であるスリーブ１１５を切削加工する場合、加工用工具４２は、図４に示す関係に基づいて、刃先４２ｂ又は刃溝４２ｃが所定回転位置になるように回転される。そして、本例においては、制御装置１００の加工制御部１０１は、加工開始時、即ち、加工用工具４２がアプローチ位置Ｕ１に配置されている状態で、加工用工具４２の刃先４２ｂ又は刃溝４２ｃを所定回転位置に回転する。

【0043】

所定回転位置は、図４に示すように、工作物（本例ではスリーブ１１５）の加工条件と加工用工具４２の工具諸元とに基づいて決定される。加工条件としては、工作物に創成される歯が内歯であるか外歯であるか、及び、創成される歯の数が偶数であるか奇数であるかを挙げることができる。本例の加工条件としては、スリーブ１１５の内歯１１５ａの数（偶数又は奇数）である。又、工具諸元としては、加工用工具４２の工具刃４２ａの数（偶数又は奇数）を挙げることができる。

【0044】

以下の説明においては、図５Ａに示すように、スリーブ１１５の歯溝１１５ｇが第一方向であるＹ軸線の方向における最上部（以下、この位置を「トップ位置」と称呼する。）にある場合を例示する。又、以下の説明においては、図５Ｂに示すように、加工用工具４２の刃先４２ｂ（又は刃溝４２ｃ）が「トップ位置」に対応してＹ軸線の方向における最上部にあることを「工具トップ形状」と称呼し、工具トップ形状が所定回転位置に配置される場合を例示する。

【0045】

図４に示すように、「加工点位置」が「上」即ち第一方向でありスリーブ１１５におけるＹ軸線の方向のトップ位置に歯溝１１５ｇを形成する場合から説明する。この場合、トップ位置に歯溝１１５ｇを形成するためには、加工用工具４２の工具刃４２ａの刃先４２ｂがスリーブ１１５に当接する必要がある。このため、図５Ａに示すように、トップ位置に歯溝１１５ｇを形成する場合において、スリーブ１１５の内歯１１５ａの数が偶数又は奇数であり、且つ、加工用工具４２の工具刃４２ａの数が偶数又は奇数である場合には、図５Ｂに示すように、加工用工具４２の工具刃４２ａの刃先４２ｂをトップ形状として所定回転位置に配置される。

【0046】

次に、図４に示すように、トップ位置に歯溝１１５ｇが形成された場合において、「加工点位置」が「下」即ち第一方向と反対の第二方向でありスリーブ１１５においてＹ軸線の方向の最下部を加工する場合を説明する。この場合は、スリーブ１１５の内歯１１５ａの数が偶数又は奇数によって加工用工具４２の工具刃４２ａの工具トップ形状が変化すると共に、加工用工具４２の工具刃４２ａの数が偶数又は奇数によっても工具トップ形状が変化する。

【0047】

具体的に、スリーブ１１５の内歯１１５ａの数が奇数である場合、トップ位置に歯溝１１５ｇが形成された場合には、スリーブ１１５の最下部には内歯１１５ａが存在する。この場合、加工用工具４２の工具刃４２ａの刃溝４２ｃがスリーブ１１５の最下部に位置する必要がある。このため、加工用工具４２の工具刃４２ａの数が奇数の場合、工具トップ形状は刃先４２ｂとなるため、所定回転位置に刃先４２ｂが配置される。又、この場合、加工用工具４２の工具刃４２ａの数が偶数の場合、工具トップ形状は刃溝４２ｃとなるため、所定回転位置に刃溝４２ｃが配置される。

【0048】

又、スリーブ１１５の内歯１１５ａの数が偶数である場合、トップ位置に歯溝１１５ｇが形成された場合には、スリーブ１１５の最下部には歯溝１１５ｇが存在する。この場合、加工用工具４２の工具刃４２ａの刃先４２ｂがスリーブ１１５の最下部に位置する必要がある。このため、加工用工具４２の工具刃４２ａの数が奇数の場合、工具トップ形状は刃溝４２ｃとなるため、所定回転位置に刃溝４２ｃが配置される。又、この場合、加工用工具４２の工具刃４２ａの数が偶数の場合、工具トップ形状は刃先４２ｂとなるため、所定回転位置に刃先４２ｂが配置される。

【0049】

ここで、工作物に外歯が形成される場合についても図４を用いて説明しておく。工作物に外歯を創成する場合も、上述した内歯の場合と同様に工具トップ形状が所定回転位置に配置される。具体的に、「加工点位置」が「上」即ち環状の工作物におけるＹ軸線の方向のトップ位置に歯溝を形成する場合から説明する。この場合、トップ位置に歯溝を形成するためには、加工用工具の工具刃の刃先が工作物に当接する必要がある。

【0050】

このため、トップ位置に歯溝を形成する場合においては、工作物の外歯の数が偶数又は奇数に拘わらず、加工用工具の工具刃の数が奇数の場合には刃溝がトップ形状として所定回転位置に配置される。又、加工用工具の工具刃の数が偶数の場合には刃先がトップ形状として所定回転位置に配置される。

【0051】

次に、図４に示すように、工作物のトップ位置に歯溝が形成された場合において、「加工点位置」が「下」即ち工作物においてＹ軸線の方向の最下部を加工する場合を説明する。この場合は、工作物の外歯の数が偶数又は奇数によって加工用工具の工具刃の工具トップ形状が変化する。

【0052】

具体的に、工作物の外歯の数が奇数である場合において、トップ位置に歯溝が形成された場合には、工作物の最下部には外歯が存在する。この場合には、加工用工具の工具刃の刃溝が工作物の最下部に当接する必要がある。このため、加工用工具の工具刃の数が奇数又は偶数に拘わらず、工具トップ形状は刃溝となるため、所定回転位置に刃溝が配置される。

【0053】

又、工作物の外歯の数が偶数である場合、トップ位置に歯溝が形成された場合には、工作物の最下部には歯溝が存在する。この場合には、加工用工具の工具刃の刃先が工作物の最下部に当接する必要がある。このため、加工用工具の工具刃の数が奇数又は偶数に拘わらず、工具トップ形状は刃先となるため、所定回転位置に刃先が配置される。

【0054】

そして、アプローチ位置Ｕ１においては、加工用工具４２が回転制御され、スリーブ１１５の加工条件及び加工用工具４２の工具諸元に応じて所定回転位置に刃先４２ｂ又は刃溝４２ｃが配置される。尚、アプローチ位置Ｕ１は切削開始位置Ｕ２から加工用工具４２側に位置し、スリーブ１１５の一端面からのアプローチ距離Ｍ１は、例えば、５ｍｍ程度離れた位置である。このアプローチ位置Ｕ１から加工用工具４２がスリーブ１１５と回転同期されると共に切削開始位置Ｕ２から加工用工具４２をスリーブ１１５に向けて相対的に送り操作することにより、スリーブ１１５のトップ位置及び加工点位置において歯溝１１５ｇが形成される。

【0055】

そして、スリーブ１１５に歯溝１１５ｇが形成される、即ち、２つの歯溝１１５ｇによって内歯１１５ａが形成されると、形成された歯溝１１５ｇのうちの一つの歯溝１１５ｇについて、ターンテーブル７０の基準状態における角度位置に基づいて基準回転角Ｐが決定される。例えば、図６Ａに示すように、歯溝１１５ｇの幅の中央を通る基準回転角Ｐが決定される。

【0056】

（４．切削開始位置Ｕ２（補正角σ）及び補正量σｄについて）
歯車加工装置１では、図６Ａに示すように、基準回転角Ｐが決定される。この基準回転角Ｐは、例えば、スリーブ１１５に創成された内歯１１５ａを削り落とす欠歯加工等において、加工時の基準とすることができる。即ち、基準回転角Ｐに基づくことにより創成された内歯１１５ａの位置を正確に決定することができるため、内歯１１５ａに対してねじれ角を有しない欠歯加工等の切削開始位置Ｕ２を基準回転角Ｐに基づいて決定することができる。

【0057】

ここで、内歯１１５ａにギヤ抜け防止部１２０のチャンファ歯面１３１，１３２を切削加工するチャンファ切削加工やテーパ歯面１２１，１２２を切削加工するテーパ切削加工は、アプローチ距離Ｍ１とねじれ角θとを用いた前記式１に従うことにより幾何学的に切削開始位置Ｕ２を算出することができる。ところが、基準回転角Ｐを基準として算出した場合には、本来の切削開始位置Ｕ２とずれが生じる場合がある。

【0058】

そこで、前記式１に従って、基準回転角Ｐを基準とした場合の仮の切削開始位置Ｕ２ｄを算出すると共に、実際にテーパ等を切削加工する場合に必要な実切削開始位置Ｕ２ｊを算出することにより、基準回転角Ｐを補正する。具体的には、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、破線により示す仮の切削開始位置Ｕ２ｄと実線により示す実切削開始位置Ｕ２ｊとの間のスリーブ１１５の回転方向における距離を補正量σｄ（角度）として算出する。そして、本例においては、補正量σｄだけスリーブ１１５を回転させることにより、基準回転角Ｐを補正する。

【0059】

従って、本例におけるチャンファ加工及びテーパ加工においては、スリーブ１１５を補正量σｄ分だけ回転させることにより、補正された新たな基準回転角Ｐに基づいて、切削加工を行う。尚、スリーブ１１５を補正量σｄだけ回転させることに限らず、加工用工具４２を補正量σｄだけ回転させたり、スリーブ１１５及び加工用工具４２の両方を回転させた合計が補正量σｄとなるようにしても良い。

【0060】

（５．制御装置１００による処理）
次に、制御装置１００による処理（歯車加工方法）について、図７及び図８を用いて説明する。ここで、歯溝１１５ｇを加工する（又は、内歯１１５ａを削り落とす欠歯加工する）加工用工具４２Ａは、歯車加工装置１の回転主軸４０に装着され、スリーブ１１５は、歯車加工装置１の工作物保持装置８０に装着された状態でターンテーブル７０によって回転駆動されるものとする。尚、テーパ歯面１２１，１２２を加工する加工用工具４２Ｂ及びチャンファ歯面１３１，１３２を加工する加工用工具４２Ｃは、工具交換装置９０の工具マガジンＭに予め収納されているものとする。

【0061】

又、スリーブ１１５に加工された内歯１１５ａの歯数（偶数又は奇数）、加工用工具４２Ｂ，４２Ｃの工具刃４２ａの刃数（偶数又は奇数）、各テーパ歯面１２１，１２２のねじれ角θｆ，θｒ、各チャンファ歯面１３１，１３２のねじれ角θＬ，θＲ、アプローチ距離Ｍ１及び切削加工移動距離Ｍ２は、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。又、以下の説明においては、各歯溝１１５ｇ，１２１ｇ，１２２ｇ，１３１ｇ，１３２ｇの標記は省略し、各歯面１１５ｂ，１１５ｃ，１２１，１２２，１３１，１３２の標記のみとする。

【0062】

制御装置１００の加工制御部１０１は、図８に示すように、スカイビング加工における交差角φを設定値に設定し、加工用工具４２Ａをアプローチ位置Ｕ１に配置する。そして、加工制御部１０１は、図１０に示すように、加工用工具４２Ａをスリーブ１１５と同期回転させながら加工用工具４２Ａをスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗの方向に１回若しくは複数回送り操作することにより、初期加工を行う（Ｓ１：第一工程）。

【0063】

ここで、加工用工具４２Ａ（４２Ｂ，４２Ｃ）とスリーブ１１５との同期回転については、図９に示すように、加工用工具４２Ａ（４２Ｂ，４２Ｃ）の回転速度とスリーブ１１５の回転速度との速度比が一定となるように同期回転が行われる。そして、加工用工具４２Ａ（４２Ｂ，４２Ｃ）がアプローチ位置Ｕ１から切削開始位置Ｕ２に移動するタイミングは、時刻ｔ１にて同期回転が開始され、加工用工具４２Ａ（４２Ｂ，４２Ｃ）及びスリーブ１１５が各々加速状態にあるとき、或いは、時刻ｔ２にて同期回転が安定した状態であるときとすることができる。

【0064】

これにより、加工用工具４２Ａは、スリーブ１１５の内周を荒切削加工して内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃを形成し、更に形成した内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃ中仕上げ切削加工する。中仕上げ切削加工は、荒切削加工時の工具送り速度よりも小さい工具送り速度にすることで行われる。

【0065】

そして、加工制御部１０１は、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの切削加工が完了すると、形成した内歯１１５ａの数（偶数又は奇数）を記憶部１０４に記憶する。その後、加工制御部１０１は、交差角φを維持した状態で、加工用工具４２Ａをアプローチ位置Ｕ１に戻す。

【0066】

続いて、加工制御部１０１は、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２をチャンファ切削加工する（チャンファ歯面加工工程）。このため、加工制御部１０１は、工具交換装置９０を作動させ、現在、回転主軸４０に装着されている加工用工具４２Ａと工具マガジンＭに収納されている加工用工具４２Ｃとを自動的に交換する。このとき、工具交換装置９０においては、検出部９８が加工用工具４２Ｃの工具刃４２ａの回転位置、具体的には、鉛直方向にて最上位の所定回転位置に刃先が位置しているか刃溝が位置しているかを表す刃位置情報を基準回転角決定部１０２に出力する。

【0067】

基準回転角決定部１０２は、工具交換装置９０の検出部９８から取得した刃位置情報、記憶部１０４に記憶されている加工用工具４２Ｃの刃数（偶数又は奇数）及び上述したように記憶した内歯１１５ａの歯数（偶数又は奇数）を取得する。そして、基準回転角決定部１０２は、図４に示す表の関係に基づき、図１０に示すように、内歯１１５ａの歯溝を鉛直方向にて最上部に位置した時に対応する加工用工具４２Ｃの最上部に位置させる工具トップ形状を決定する（Ｓ２：第二工程）。

【0068】

そして、加工制御部１０１は、図９に示す時刻ｔ１までに、即ち、加工用工具４２Ｃがアプローチ位置Ｕ１に配置されているときに、回転主軸４０に加工用工具４２Ｃが装着された状態で回転主軸４０を回転させて最上位に刃先を位置させる。又、基準回転角決定部１０２は、アプローチ位置Ｕ１（アプローチ距離Ｍ１）と工具刃４２ａの回転位置即ち所定回転位置とに基づき、図１０に示すように、ターンテーブル７０の基準状態における内歯１１５ａの角度位置を基準回転角Ｐを算出することにより決定する（Ｓ２：第二工程）。この場合、基準回転角決定部１０２は、アプローチ位置Ｕ１（アプローチ距離Ｍ１）及び所定回転位置に加えて、送り速度やスリーブ１１５及び加工用工具４２の各々の回転速度を考慮して、基準回転角Ｐを算出することができる。

【0069】

加工位置算出部１０３は、上記のように決定された基準回転角Ｐ及び前記式１に従って左チャンファ歯面１３１の切削開始位置Ｕ２を決定する補正角σＬを算出する。そして、加工制御部１０１は、図１０に示すように、補正角σＬに基づいて、加工用工具４２Ｃとスリーブ１１５とを同期回転させる（Ｓ３：第三工程）。このとき、本例においては、加工位置算出部１０３は、補正量σｄを算出し、加工制御部１０１は、加工用工具４２Ｃがアプローチ位置Ｕ１に配置されている状態で、スリーブ１１５を補正量σｄだけ回転させる。即ち、加工制御部１０１は、図１０に示すように、基準回転角Ｐを補正量σｄで補正する（Ｓ３：第三工程）。

【0070】

そして、加工制御部１０１は、スリーブ１１５が補正角σＬを維持するように、加工用工具４２Ｃとスリーブ１１５とを同期回転させる。そして、加工制御部１０１は、図９に示す時刻ｔ２において加工用工具４２Ｃ及びスリーブ１１５の各々が予め設定された回転数で同期回転するまでに、加工用工具４２Ｃをアプローチ位置Ｕ１からスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗの方向にて切削開始位置Ｕ２まで移動させる。

【0071】

その後、加工制御部１０１は、加工用工具４２Ｃを１回若しくは複数回送り操作する。これにより、加工用工具４２Ｃは、図１０に示すように、内歯１１５ａを切削加工して内歯１１５ａの左歯面１１５ｂに左チャンファ歯面１３１を形成する（Ｓ４：第四工程）。そして、加工制御部１０１は、左チャンファ歯面１３１の切削加工が完了すると、交差角φを維持した状態で、加工用工具４２Ｃをアプローチ位置Ｕ１に配置する。

【0072】

続いて、加工制御部１０１は、基準回転角Ｐ及び加工位置算出部１０３が前記式１に従って算出した右チャンファ歯面１３２の補正角σＲに基づいて、図１０に示すように、加工用工具４２Ｃとスリーブ１１５とを同期回転させる（Ｓ３：第三工程）。このとき、本例においては、加工制御部１０１は、加工位置算出部１０３によって算出された補正量σｄだけスリーブ１１５を回転させて基準回転角Ｐを補正し、スリーブ１１５が補正角σＲを維持するように加工用工具４２Ｃとスリーブ１１５とを同期回転させる。そして、加工制御部１０１は、図９に示す時刻ｔ２において加工用工具４２Ｃ及びスリーブ１１５の各々が予め設定された回転数で同期回転するまでに、加工用工具４２Ｃをアプローチ位置Ｕ１からスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗの方向にて切削開始位置Ｕ２まで移動させる。

【0073】

その後、加工制御部１０１は、加工用工具４２Ｃを１回若しくは複数回送り操作する。これにより、加工用工具４２Ｃは、図１０に示すように、内歯１１５ａを切削加工して内歯１１５ａの右歯面１１５ｃに右チャンファ歯面１３２を形成する（Ｓ４：第四工程）。そして、加工制御部１０１は、右チャンファ歯面１３２の切削加工が完了すると、交差角φを維持した状態で、加工用工具４２Ｃをアプローチ位置Ｕ１に配置する。

【0074】

続いて、加工制御部１０１は、左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２をテーパ切削加工する（テーパ歯面加工工程）。このため、加工制御部１０１は、工具交換装置９０を作動させ、現在、回転主軸４０に装着されている加工用工具４２Ｃと工具マガジンＭに収納されている加工用工具４２Ｂとを自動的に交換する。このとき、工具交換装置９０においては、検出部９８が加工用工具４２Ｂの工具刃４２ａの回転位置、具体的には、鉛直方向にて最上位の所定回転位置に刃先が位置しているか刃溝が位置しているかを表す刃位置情報を基準回転角決定部１０２に出力する。

【0075】

基準回転角決定部１０２は、工具交換装置９０の検出部９８から取得した刃位置情報、記憶部１０４に記憶されている加工用工具４２Ｂの刃数（偶数又は奇数）及び内歯１１５ａの歯数（偶数又は奇数）を取得する。そして、基準回転角決定部１０２は、図４に示す表の関係に基づき、図１０に示すように、内歯１１５ａの歯溝を鉛直方向にて最上部に位置した時に対応する加工用工具４２Ｂの工具トップ形状を決定する（Ｓ２：第二工程）。

【0076】

そして、加工制御部１０１は、図９に示す時刻ｔ１までに、即ち、加工用工具４２Ｂがアプローチ位置Ｕ１に配置されているときに、回転主軸４０に加工用工具４２Ｂが装着された状態で回転主軸４０を回転させて最上位即ち所定回転位置に刃先を位置させる。このように、内歯１１５ａの刃溝と加工用工具４２Ｂの刃先を合わせることにより、加工制御部１０１は、同期回転時における加工用工具４２Ｂとスリーブ１１５とを基準回転角Ｐに一致させることができる。

【0077】

加工位置算出部１０３は、上記のように決定された基準回転角Ｐ及び加工位置算出部１０３が前記式１に従って算出した左テーパ歯面１２１の切削開始位置Ｕ２を決定する補正角σｆに基づいて、図１０に示すように、加工用工具４２Ｂとスリーブ１１５とを同期回転させる（Ｓ３：第三工程）。このとき、本例においては、加工制御部１０１は、加工位置算出部１０３によって算出された補正量σｄだけスリーブ１１５を回転させて基準回転角Ｐを補正し、スリーブ１１５が補正角σｆを維持するように加工用工具４２Ｂとスリーブ１１５とを同期回転させる。そして、加工制御部１０１は、図９に示す時刻ｔ２において加工用工具４２Ｂ及びスリーブ１１５の各々が予め設定された回転数で同期回転するまでに、加工用工具４２Ｂをアプローチ位置Ｕ１からスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗの方向にて切削開始位置Ｕ２まで移動させる。

【0078】

その後、加工制御部１０１は、加工用工具４２Ｂを１回若しくは複数回送り操作する。これにより、加工用工具４２Ｂは、図１０に示すように、内歯１１５ａを切削加工して左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を形成する（Ｓ４：第四工程）。ここで、左テーパ歯面１２１を形成するに当たり、加工用工具４２Ｂは、送り動作及び送り動作と反対方向の戻し動作を行う必要がある。この場合、加工制御部１０１は、左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を形成する左テーパ歯面１２１の歯すじ長よりも短い位置において送り動作を終了し、加工用工具４２Ｂを戻し動作に移行させる。そして、加工制御部１０１は、左テーパ歯面１２１の切削加工が完了すると、交差角φを維持した状態で、加工用工具４２Ｂをアプローチ位置Ｕ１に配置する。

【0079】

続いて、加工制御部１０１は、基準回転角Ｐ及び加工位置算出部１０３が前記式１に従って算出した右チャンファ歯面１３２の補正角σｒに基づいて、図１０に示すように、加工用工具４２Ｂとスリーブ１１５とを同期回転させる（Ｓ３：第三工程）。このとき、本例においては、加工制御部１０１は、加工位置算出部１０３によって算出された補正量σｄだけスリーブ１１５を回転させて基準回転角Ｐを補正し、スリーブ１１５が補正角σｒを維持するように加工用工具４２Ｂとスリーブ１１５とを同期回転させる（第三工程）。そして、加工制御部１０１は、図９に示す時刻ｔ２において加工用工具４２Ｂ及びスリーブ１１５の各々が予め設定された回転数で同期回転するまでに、加工用工具４２Ｂをアプローチ位置Ｕ１からスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗの方向にて切削開始位置Ｕ２まで移動させる。

【0080】

その後、加工制御部１０１は、加工用工具４２Ｂを１回若しくは複数回送り操作する。これにより、加工用工具４２Ｂは、図１０に示すように、内歯１１５ａを切削加工して右サブ歯面１２２ａを含む右テーパ歯面１２２を形成する（Ｓ４：第四工程）。そして、加工制御部１０１は、右テーパ歯面１２２の切削加工が完了すると、交差角φを維持した状態で、加工用工具４２Ｃをアプローチ位置Ｕ１に配置する。

【0081】

続いて、加工制御部１０１は、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃを仕上げ切削加工する。このため、加工制御部１０１は、工具交換装置９０を作動させ、現在、回転主軸４０に装着されている加工用工具４２Ｂと工具マガジンＭに収納されている加工用工具４２Ａとを自動的に交換する。そして、加工制御部１０１は、基準回転角Ｐを基準として、加工用工具４２Ａとスリーブ１１５とを同期回転させながら、加工用工具４２Ａをスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗの方向に１回送り操作する。これにより、加工用工具４２Ａは、図１０に示すように、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃを仕上げ切削加工する（Ｓ５：第五工程）。尚、仕上げ切削加工は、中仕上げ切削加工時の工具送り速度よりも小さい工具送り速度にすることで行われる。又、この切削加工において、必要があれば、内歯１１５ａを削り取る欠歯加工が行われる。

【0082】

そして、加工制御部１０１は、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの仕上げ切削加工が完了すると、全ての処理を終了する。ここで、この仕上げ切削加工により、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃに発生したバリと、左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２に発生したバリと、を除去することができる。尚、仕上げ切削加工後においてもバリは発生するが、非常に小さいため、後処理（例えば、ブラッシング）により除去可能である。

【0083】

以上の説明からも理解できるように、歯車加工装置１によれば、複数の加工用工具４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを用いる場合であっても、切削加工されるスリーブ１１５の歯位相を都度測定する必要がなく、速やかに基準回転角Ｐを決定して次加工を行うことができる。従って、位相を測定するための測定機器が不要であり、又、加工に要するサイクルタイムを短縮することが可能となる。

【0084】

特に、スカイビング加工（ギヤ）では、加工用工具４２の工具刃４２ａが、例えば、ホブ加工の場合に比べて高速で回転しながら、且つ、回転方向の順に従ってスリーブ１１５（工作物）に接触しながら、回転軸線の方向に相対的に送られて加工する。従って、特に、スカイビング加工（ギヤ）では、加工効率が良い。

【0085】

又、歯車加工装置１によれば、スリーブ１１５（工作物）の内歯１１５ａの歯面１１５ｂ，１１５ｃ及び歯溝１１５ｇをタッチセンサ等により測定してスリーブ１１５の歯位相等を把握する必要がない。そして、歯車加工装置１においては、加工用工具４２の工具刃４２ａの状態（奇数刃、偶数刃、刃先４２ｂ、刃溝４２ｃ）を把握することにより、内歯１１５ａの左右の歯面１１５ｂ，１１５ｃ、左右のテーパ歯面１２１，１２２、左右のチャンファ歯面１３１，１３２を高効率、且つ、高精度に加工することができる。

【0086】

更に、歯車加工装置１によれば、加工工程に応じて、最適な加工用工具４２を使用することにより、加工効率が更に良い。そして、歯車加工装置１においては、工具交換することにより、異なる加工や複数の加工を行うことができるため、１台の機械で複数の加工を行うことができる。従って、複数の機械が必要ではなく、低コスト、且つ、高効率で加工を行うことができる。

【0087】

（６．その他）
上述した歯車加工装置１を用いたスカイビング加工においては、加工用工具４２の工具端面と回転軸線Ｌとの交点をスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ上に位置させたり（オフセット量「０」）、交点を加工用工具４２の回転軸線Ｌの方向に所定距離だけオフセットさせたりすることができる。この場合においても、上述した本例と同様に、アプローチ位置Ｕ１において基準回転角Ｐを決定することが可能であると共に補正量σｄを算出することが可能である。従って、上述した本例と同様の効果が期待できる。

【0088】

又、上述した本例においては、前記式１で示したように、スリーブ１１５のモジュールｍ及び歯数Ｚを用いて切削開始位置Ｕ２即ち補正角σを算出するようにした。これに代えて、前記式１におけるモジュール及び歯数を加工用工具４２のモジュール及び歯数を用いて補正角σを算出することの可能である。

【0089】

具体的に、前記式１におけるモジュールを算出する際には、ピッチ円直径として工作物のピッチ円直径を用いることができ、又、ピッチ円直径として加工用工具のピッチ円直径を用いることができる。この場合においても、上述した本例を同様の効果が得られる。

【符号の説明】

【0090】

１…歯車加工装置、１０…ベッド、２０…コラム、３０…サドル、４０…回転主軸、４１…主軸モータ、４２（４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ）…加工用工具、４２ａ…工具刃、４２ｂ…刃先、４２ｃ…刃溝、４３…工具ホルダ、５０…テーブル、６０…チルトテーブル、７０…ターンテーブル（工作物回転駆動装置）、７１…エンコーダ、８０…工作物保持装置、９０…工具交換装置、９８…検出部、１００…制御装置、１０１…加工制御部、１０２…基準回転角決定部、１０３…加工位置算出部、１０４…記憶部、１１０…シンクロメッシュ機構、１１５…スリーブ（工作物）、１１５ａ…内歯、１１５ｇ…歯溝、１２０…ギヤ抜け防止部、１２１，１２２…テーパ歯面、１３１，１３２…チャンファ歯面、Ｌ…回転軸線、Ｌｗ…回転軸線、Ｍ…工具マガジン、Ｍ１…アプローチ距離、Ｍ２…切削加工移動距離、Ｐ…基準回転角、Ｕ１…アプローチ位置、Ｕ２…切削開始位置、Ｕ２ｊ…実切削開始位置、σ…補正角（切削開始位置）、σｄ…補正量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14】