JP2023010349A - 歯車加工装置および位相検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工サイクルタイムを短くすることができる歯車加工装置を提供する。【解決手段】歯車加工装置１の制御装置５０は、センサ４０および回転角度検出器により、第一歯車の第一検出歯の位相および第二歯車の第二検出歯の位相を検出し、第一検出歯および第一歯車の歯ピッチ角度に基づいて、第一歯車の第一検出歯以外の歯の位相を演算し、第二検出歯および第二歯車の歯ピッチ角度に基づいて、第二歯車の第二検出歯以外の歯の位相を演算し、第一歯車の歯の位相と第二歯車の歯の位相とのずれ角度が最小となる基準組を判定し、基準組の位相を加工開始基準として位置決めを行った後に加工処理を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、歯車加工装置および位相検出装置に関する。

特許文献１～３には、複数段の歯車を有する工作物を加工する歯車加工装置が記載されている。

特開２０１５－８９６００号公報 特開２０１９－１１１６１０号公報 特開２０１８－１３８３１９号公報

ところで、歯車を加工する場合において、例えば、荒加工を行った後に、焼入れを施し、仕上げ加工を行うことがある。仕上げ加工を行う場合には、荒加工により歯が形成された工作物を工作物主軸装置に装着し、装着された工作物の歯位相を検出して、検出した工作物の歯位相に基づいて工作物と歯切り工具との位置決めを行い、工作物に仕上げ加工を施す。

工作物が複数段の歯車を有する場合において、第一段の歯車のいずれかの歯の位相と第二段の歯車のいずれかの歯の位相とのずれ角度が、許容範囲内であることが求められる場合がある。そのために、仕上げ加工前に、ずれ角度が最小となる歯の組合せを見つけ出し、その後に、組合せの歯を基準として仕上げ加工が施される。

そのため、第一段の歯車の全歯の位相を検出し、第二段の歯車の全歯の位相を検出し、それぞれ検出したそれぞれの全歯の位相からずれ角度が最小となる組合せを見つけることが必要となる。この場合、第一段の歯車の全歯の位相の検出、および、第二段の歯車の全歯の位相の検出が行うため、仕上げ加工を行う前に多くの時間を要する。そのため、加工サイクルタイムが長くなるという問題が生じていた。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、加工サイクルタイムを短くすることができる歯車加工装置、および、歯車加工装置などに用いられる位相検出装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
歯ピッチ角度が等角度の第一歯車および前記第一歯車の歯数と異なり歯ピッチ角度が等角度の第二歯車が予め形成された工作物を対象として、前記第一歯車の歯面および前記第二歯車の歯面の少なくとも一方に加工を施すように構成された歯車加工装置であって、
周方向に複数の工具刃を有する歯切り工具と、
前記歯切り工具を回転可能に保持する工具主軸装置と、
前記工作物を回転可能に保持すると共に、回転角度を検出する回転角度検出器を備える工作物主軸装置と、
前記工具主軸装置と前記工作物主軸装置とを相対的に移動する移動装置と、
前記工作物主軸装置が前記工作物を保持した状態であって前記工作物が回転している状態において、前記工作物における前記第一歯車の歯との距離および前記第二歯車の歯との距離を検出可能なセンサと、
前記工作物に歯車の歯を加工するために、前記工具主軸装置と前記工作物主軸装置とを同期して回転制御しながら前記移動装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記センサおよび前記工作物主軸装置の前記回転角度検出器により、前記第一歯車における全歯のうちの一部である第一検出歯の位相を検出する第一検出処理を実行し、
前記センサおよび前記工作物主軸装置の前記回転角度検出器により、前記第二歯車における全歯のうちの一部である第二検出歯の位相を検出する第二検出処理を実行し、
検出された前記第一検出歯の位相と予め記憶された前記第一歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第一歯車の前記第一検出歯以外の歯の位相を演算する第一位相演算処理を実行し、
検出された前記第二検出歯の位相と予め記憶された前記第二歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第二歯車の前記第二検出歯以外の歯の位相を演算する第二位相演算処理を実行し、
前記第一検出処理および前記第一位相演算処理により得られた前記第一歯車の前記全歯の位相と、前記第二検出処理および前記第二位相演算処理により得られた前記第二歯車の前記全歯の位相とに基づいて、前記第一歯車の歯の位相のそれぞれと前記第二歯車の歯の位相のそれぞれとのずれ角度を演算するずれ角度演算処理を実行し、
前記ずれ角度が最小となる前記第一歯車の歯の位相および前記第二歯車の歯の位相を基準組として判定する判定処理を実行し、
前記基準組を構成する前記第一歯車の歯の位相および前記第二歯車の歯の位相を加工開始基準として、前記歯切り工具および前記工作物を位置決めするために、前記工具主軸装置および前記工作物主軸装置を制御する位置決め処理を実行し、
前記第一歯車の歯面および前記第二歯車の歯面の少なくとも一方に加工を施すために、位置決めされた前記歯切り工具および前記工作物を同期して回転制御しながら、前記移動装置を制御する加工処理を実行する、歯車加工装置にある。

本発明の他の態様は、
歯ピッチ角度が等角度の第一歯車および前記第一歯車の歯数と異なり歯ピッチ角度が等角度の第二歯車を有する対象物において、前記第一歯車の歯の位相のそれぞれと前記第二歯車の歯の位相のそれぞれとのずれ角度が最小となる前記第一歯車の歯の位相および前記第二歯車の歯の位相を基準組として決定する位相検出装置であって、
前記対象物が回転している状態において前記対象物における前記第一歯車の歯との距離および前記第二歯車の歯との距離を検出可能なセンサと、
前記対象物を回転可能に保持すると共に、回転角度を検出する回転角度検出器を備える主軸装置と、
前記センサの検出結果および前記主軸装置の前記回転角度検出器の検出結果に基づいて前記基準組を決定する処理装置と、
を備え、
前記処理装置は、
前記センサおよび前記主軸装置の前記回転角度検出器により、前記第一歯車における全歯のうちの一部である第一検出歯の位相を検出する第一検出処理を実行し、
前記センサおよび前記主軸装置の前記回転角度検出器により、前記第二歯車における全歯のうちの一部である第二検出歯の位相を検出する第二検出処理を実行し、
検出された前記第一検出歯の位相と予め記憶された前記第一歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第一歯車の前記第一検出歯以外の歯の位相を演算する第一位相演算処理を実行し、
検出された前記第二検出歯の位相と予め記憶された前記第二歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第二歯車の前記第二検出歯以外の歯の位相を演算する第二位相演算処理を実行し、
前記第一検出処理および前記第一位相演算処理により得られた前記第一歯車の前記全歯の位相と、前記第二検出処理および前記第二位相演算処理により得られた前記第二歯車の前記全歯の位相とに基づいて、前記第一歯車の歯の位相のそれぞれと前記第二歯車の歯の位相のそれぞれとのずれ角度を演算するずれ角度演算処理を実行し、
前記ずれ角度が最小となる前記第一歯車の歯の位相および前記第二歯車の歯の位相を前記基準組として判定する判定処理を実行する、位相検出装置にある。

上記態様の歯車加工装置によれば、第一検出処理は、第一歯車の全歯のうちの一部である第一検出歯の位相を検出しており、第二検出処理は、第二歯車の全歯のうちの一部である第二検出歯の位相を検出している。つまり、第一検出処理は、第一歯車の全歯の位相を検出しておらず、第二検出処理は、第二歯車の全歯の位相を検出していない。従って、検出に要する時間は、全歯を検出する場合に比べて格段に短くできる。

第一検出処理および第二検出処理においては、全歯の位相を検出しないため、位相を検出していない残りの歯が存在する。センサにより検出していない残りの歯の位相は、第一位相演算処理および第二位相演算処理にて、演算により求めている。具体的には、第一位相演算処理が、第一検出歯の位相と予め記憶された第一歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、第一歯車における第一検出歯以外の歯の位相を演算する。第二位相演算処理は、第二検出歯と予め記憶された第二歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、第二歯車における第二検出歯以外の歯の位相を演算する。

第一歯車および第二歯車は、歯ピッチ角度が等角度である。従って、歯ピッチ角度は、歯数が分かれば容易に求めることができる。そして、第一歯車および第二歯車における複数の歯は、それぞれの歯ピッチ角度ずつずれた位置に位置することから、１つの歯の位相が分かれば、残りの歯の位相は容易に演算により求めることができる。従って、第一歯車の全歯の位相および第二歯車の全歯の位相を得るために要する時間を短くすることができる。その結果、加工サイクルタイムを短くすることができる。

また、上記態様の位相検出装置は、上述した歯車加工装置と同様に、第一歯車の全歯の位相および第二歯車の全歯の位相を得るために要する時間を短くすることができる。従って、第一歯車の歯の位相のそれぞれと第二歯車の歯の位相のそれぞれとのずれ角度が最小となる場合の第一歯車の歯の位相および第二歯車の歯の位相を基準組として決定するために要する時間を短くすることができる。

歯車加工装置の一例を示す図である。 Ｘ－Ｚ平面において工作物の回転軸線に直交する方向から、工作物および工具を見た図である。工具を示す破線は、工作物に歯車加工を施した後の位置を示す。 Ｙ方向から、工作物および工具を見た図である。工具を示す破線は、工作物に歯車加工を施した後の位置を示す。 歯車加工装置の一部構成についての機能ブロック図である。 制御装置による処理を示すフローチャートである。 制御装置の第一検出処理として、センサにより工作物の第一歯車における第一検出歯の位相を検出する場合における歯車加工装置の一部構成を示す図である。 制御装置の第一検出処理において、センサにより工作物の第一歯車における第一検出歯の位相を検出する際の出力波形を示す図である。 制御装置の第一検出処理において、センサにより検出する工作物の第一歯車における第一検出歯および残りの歯の一部を展開した図である。 制御装置の第二検出処理として、センサにより工作物の第二歯車における第二検出歯の位相を検出する場合における歯車加工装置の一部構成を示す図である。 制御装置の第二検出処理において、センサにより工作物の第二歯車における第二検出歯の位相を検出する際の出力波形を示す図である。 制御装置の第二検出処理において、センサにより検出する工作物の第二歯車における第二検出歯および残りの歯の一部を展開した図である。 制御装置の第一位相演算処理および第二位相演算処理において、演算された第一歯車の全歯の波形および第二歯車の全歯の波形を示す図である。 ずれ角度が最小となる第一歯車の歯の位相と第二歯車の歯の位相とからなる基準組と、その周辺の歯を示す展開図である。 センサが検出に用いられていない状態を示す歯車加工装置の一部構成を示す図である。 制御装置の加工処理を示すフローチャートである。

（１．歯車加工装置１の構成）
歯車加工装置１について図１を参照して説明する。歯車加工装置１は、歯切り工具としての工作物ＷとギヤスカイビングカッタＴとを回転させながら相対移動させることにより、ギヤスカイビングカッタＴによって工作物Ｗに歯形（歯車の歯）を創成加工する装置である。

本形態においては、歯車加工装置１は、汎用的な工作機械、例えば、マシニングセンタを適用する。マシニングセンタは、工具交換可能に構成されており、装着された工具に応じた加工が可能である。例えば、交換可能な歯切り工具としては、ギヤスカイビングカッタＴの他に、ホブカッタ、シェーパカッタなどである。ホブカッタやシェーパカッタに交換することで、歯車加工装置１は、ホブ加工やシェーパ加工により工作物Ｗに歯形（歯車の歯）を加工する装置となる。

また、歯切り工具以外の交換可能な工具としては、例えば、エンドミル、フライス工具、ドリル、旋削工具、ねじ切り工具、研削工具などである。なお、図１においては、工具交換装置および複数の工具を収容する工具マガジンは図示しない。

また、本形態においては、歯車加工装置１としてのマシニングセンタは、横形マシニングセンタを基本構成とする。ただし、歯車加工装置１は、立形マシニングセンタなど、他の構成を適用することもできる。

図１に示すように、歯車加工装置１は、例えば、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を駆動軸として有する。ここで、ギヤスカイビングカッタＴの回転軸線（工具主軸の回転軸線に等しい）の方向をＺ軸方向と定義し、Ｚ軸方向に直交する２軸をＸ軸およびＹ軸と定義する。図１においては、水平方向をＸ軸方向とし、鉛直方向をＹ軸方向とする。

さらに、歯車加工装置１は、工作物ＷとギヤスカイビングカッタＴとの相対姿勢を変更するための１つの回転軸（Ｂ軸）を駆動軸として有する。本形態において、Ｂ軸は、Ｙ軸方向を回転中心とする回転軸である。また、歯車加工装置１は、ギヤスカイビングカッタＴを回転するための回転軸としてのＣｔ軸、および、工作物Ｗを回転するための回転軸としてのＣｗ軸を有する。

歯車加工装置１において、工作物ＷとギヤスカイビングカッタＴとを相対移動させる構成は、適宜選択可能である。例えば、歯車加工装置１は、Ｂ軸に代えて、Ｘ軸方向を回転中心とするＡ軸を有する構成としても良い。以下においては、歯車加工装置１は、ギヤスカイビングカッタＴをＹ軸方向およびＺ軸方向に直動可能とし、工作物ＷをＸ軸方向に直動可能とし、さらに工作物ＷをＢ軸に回転可能とする場合を例にあげる。

歯車加工装置１は、ベッド１０、工作物保持装置２０、工具保持装置３０、センサ４０および制御装置５０を備える。ベッド１０は、設置面上に設置され、工作物保持装置２０の形状および工具保持装置３０の形状などに応じた形状に形成される。本形態においては、ベッド１０は、例えば、矩形状とする。ベッド１０の上面には、Ｘ軸方向に延在する一対のＸ軸ガイドレール１１、および、Ｚ軸方向に延在する一対のＺ軸ガイドレール１２が形成されている。

工作物保持装置２０は、工作物Ｗをベッド１０に対して、Ｘ軸方向に直動し、Ｂ軸に回転可能とし、Ｃｗ軸に回転可能とする。工作物保持装置２０は、Ｘ軸移動テーブル２１、Ｂ軸回転テーブル２２、工作物主軸装置２３を主に備える。

Ｘ軸移動テーブル２１は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、ベッド１０のＸ軸ガイドレール１１に案内されながらＸ軸方向へ移動する。Ｂ軸回転テーブル２２は、Ｘ軸移動テーブル２１の上面に設置され、Ｘ軸移動テーブル２１と一体的にＸ軸方向へ移動する。また、Ｂ軸回転テーブル２２は、Ｘ軸移動テーブル２１に対してＢ軸に回転可能に設けられる。Ｂ軸回転テーブル２２には、図示しない回転モータが収納され、Ｂ軸回転テーブル２２は、回転モータを駆動することでＢ軸に回転可能となる。

工作物主軸装置２３は、Ｂ軸回転テーブル２２に設けられ、Ｂ軸回転テーブル２２と一体的にＢ軸回転する。工作物主軸装置２３は、工作物Ｗを回転可能に保持する。工作物主軸装置２３には、後述する回転モータおよび回転角度検出器が設けられ、工作物主軸装置２３は、回転モータの駆動により工作物ＷをＣｗ軸に回転可能とする。このようにして、工作物保持装置２０は、工作物Ｗを、ベッド１０に対して、Ｘ軸方向へ移動可能とし、Ｂ軸に回転およびＣｗ軸に回転可能とする。

詳細には、工作物主軸装置２３は、ハウジング２３ａと主軸２３ｂとを備える。工作物主軸装置２３のハウジング２３ａがＢ軸回転テーブル２２に固定され、工作物主軸装置２３の主軸２３ｂがハウジング２３ａに回転可能に支持されている。この主軸２３ｂの先端に、工作物Ｗが取り付けられている。つまり、工作物Ｗは、工作物主軸装置２３の主軸２３ｂに片持ち支持されている。

工具保持装置３０は、コラム３１、サドル３２、工具主軸装置３３を主に備える。コラム３１は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、ベッド１０のＺ軸ガイドレール１２に案内されながらＺ軸方向へ移動する。コラム３１の上下方向に延びる面（図１の左面）には、Ｙ軸ガイドレール３１ａが形成されている。サドル３２は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、コラム３１のＹ軸ガイドレール３１ａに案内されながらＹ軸方向へ移動する。

工具主軸装置３３は、サドル３２に設けられると共に、サドル３２と一体的にＹ軸方向へ移動する。工具主軸装置３３は、ギヤスカイビングカッタＴを保持する。工具主軸装置３３には、図示しない回転モータが収納され、工具主軸装置３３は、回転モータの駆動によりギヤスカイビングカッタＴをＣｔ軸に回転可能とする。このようにして、工具保持装置３０は、ギヤスカイビングカッタＴを、ベッド１０に対して、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能とし、かつ、Ｃｔ軸に回転可能に保持する。

詳細には、工具主軸装置３３は、ハウジング３３ａと主軸３３ｂとを備える。工具主軸装置３３のハウジング３３ａがサドル３２に固定され、工具主軸装置３３の主軸３３ｂがハウジング３３ａに回転可能に支持されている。この主軸の先端に、ギヤスカイビングカッタＴが取り付けられている。つまり、ギヤスカイビングカッタＴは、工具主軸装置３３の主軸に片持ち支持されている。

センサ４０は、例えば、サドル３２に設けられている。センサ４０は、工作物主軸装置２３が工作物Ｗを保持した状態であって工作物Ｗが回転している状態において、工作物Ｗにおける歯との距離を検出可能なセンサである。センサ４０は、例えば、渦電流やレーザなどによる非接触の距離センサを適用するのが好適である。ただし、センサ４０は、接触式のセンサを適用することも可能である。センサ４０は、サドル３２に設けられるため、工具主軸装置３３と一体に移動する。また、センサ４０は、検出部を進退可能に設けられるようにしても良い。

制御装置５０は、演算処理装置（プロセッサ）および記憶装置を備えており、加工プログラムを実行することにより、各駆動装置を制御する。つまり、制御装置５０は、ギヤスカイビングカッタＴの回転、工作物Ｗの回転、工作物ＷとギヤスカイビングカッタＴとの相対的な移動を制御する。そして、制御装置５０は、工作物Ｗに歯車の歯を加工するために、工作物主軸装置２３と工具主軸装置３３とを同期して回転制御しながら、各駆動装置を制御する。

（２．ギヤスカイビングカッタＴの構成）
ギヤスカイビングカッタＴの構成について図２および図３を参照して説明する。ギヤスカイビングカッタＴは、刃部Ｔａおよび軸部Ｔｂを備える。

刃部Ｔａは、周方向に複数の工具刃を有する。刃部Ｔａにおける複数の工具刃は、軸方向端面がすくい面を構成し、工具刃の径方向外面が逃げ面を構成する。本形態においては、刃部Ｔａの外接面、すなわち逃げ面である工具刃の径方向外面を接続した面は、円錐面を構成する。ただし、刃部Ｔａの外接面は、円筒面をなすように構成することもできる。軸部Ｔｂは、刃部Ｔａにおけるすくい面の背面側に一体に設けられ、刃部Ｔａと同軸上に設けられている。軸部Ｔｂは、工具主軸装置３３の主軸３３ｂ（図１に示す）に装着される。

（３．工作物Ｗの構成）
工作物Ｗの構成の例について図２を参照して説明する。図２に示すように、工作物Ｗは、軸方向に複数段の歯車を備える。本形態においては、工作物Ｗは、２段の歯車、すなわち、第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２を備える。ただし、工作物Ｗは、３段以上の歯車を備えるようにしても良い。

第一歯車Ｗ１は、歯ピッチ角度が等角度に形成されている。第二歯車Ｗ２も、歯ピッチ角度が等角度に形成されている。第一歯車Ｗ１の歯数と第二歯車Ｗ２の歯数とは異なる。本形態においては、図２に示すように、第一歯車Ｗ１が第二歯車Ｗ２よりも大径に形成されている場合とするが、第一歯車Ｗ１と第二歯車Ｗ２とは同径に形成されるようにしても良い。

（４．ギヤスカイビング加工の説明）
ギヤスカイビングカッタＴにより、工作物Ｗに歯形（歯車の歯）を創成加工する際の状態について、図２および図３を参照して説明する。

本形態において、歯車加工装置１は、予め第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２が形成された工作物Ｗを対象とする。そして、歯車加工装置１は、予め形成された第一歯車Ｗ１の歯面および第二歯車Ｗ２の歯面の少なくとも一方に加工を施すように構成されている。本形態においては、歯車加工装置１は、予め形成された第一歯車Ｗ１の歯面に対して加工を施すと共に、予め形成された第二歯車Ｗ２の歯面に対して加工を施すこととする。例えば、歯車加工装置１は、第一歯車Ｗ１の歯面および第二歯車Ｗ２の歯面の仕上げ加工を行う。

図２および図３においては、ギヤスカイビングカッタＴにより、工作物Ｗにおいて第二歯車Ｗ２の歯面にギヤスカイビング加工を施す場合を示す。なお、ギヤスカイビングカッタＴにより、第一歯車Ｗ１の歯面にギヤスカイビング加工を施す場合も、実質同様である。

ギヤスカイビング加工は、図３に示すように、ギヤスカイビングカッタＴの回転軸線Ａｔを工作物Ｗの回転軸線Ａｗに平行な軸線に対して交差角θを有する状態にする。また、図２に示すように、ギヤスカイビングカッタＴの回転軸線Ａｔと工作物Ｗの回転軸線Ａｗは、Ｘ－Ｚ平面に対して平行である。図２に示すように、ギヤスカイビングカッタＴの回転軸線Ａｔと工作物Ｗの回転軸線Ａｗの中心間距離、すなわちＹ軸方向の距離をＤａとする。

工作物Ｗを回転軸線Ａｗ回り（Ｃｗ軸）に回転し、かつ、ギヤスカイビングカッタＴを回転軸線Ａｔ回り（Ｃｔ軸）に回転する。工作物Ｗの回転とギヤスカイビングカッタＴの回転とを同期させながら、ギヤスカイビングカッタＴを工作物Ｗに対して工作物Ｗの回転軸線Ａｗの方向に相対移動させることで、工作物Ｗに歯形が創成加工される。ギヤスカイビング加工においては、工作物Ｗが１回転する間に、工作物Ｗの各歯溝の部分が、ギヤスカイビングカッタＴによって１回だけ加工される。

上記のような仕上げ加工の他に、車両のマニュアルトランスミッションのシフトチェンジを円滑に行うために、シンクロメッシュ機構のチャンファを加工する場合などにも適用できる。つまり、歯車加工装置１は、予め形成されている第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２の歯面に、シンクロメッシュ機構のチャンファの加工を施すようにしても良い。チャンファは、各歯面の軸方向の一部分に形成されるため、歯車加工装置１は、第一歯車Ｗ１の歯面および第二歯車Ｗ２の歯面の一部分のみに加工を施すことになる。

（５．歯車加工装置１の機能ブロック構成）
次に、歯車加工装置１の一部構成における機能について図４を参照して説明する。図４に示すように、歯車加工装置１は、工作物ＷとギヤスカイビングカッタＴとを、Ｘ軸方向に相対的に移動させるＸ軸移動装置６１、Ｙ軸方向に相対的に移動させるＹ軸移動装置６２、および、Ｚ軸方向に相対的に移動させるＺ軸移動装置６３を備える。

本形態においては、Ｘ軸移動装置６１は、ベッド１０に対してＸ軸移動テーブル２１をＸ軸方向に移動するためのリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置である。Ｙ軸移動装置６２は、コラム３１に対してサドル３２をＹ軸方向に移動するためのリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置である。Ｚ軸移動装置６３は、ベッド１０に対してコラム３１をＺ軸方向に移動するためのリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置である。なお、図示しないが、Ｘ軸移動装置６１、Ｙ軸移動装置６２およびＺ軸移動装置６３は、駆動回路、モータ（リニアモータまたは回転モータ）、および、位置検出器（リニア位置検出器または回転角度検出器）などを備えて構成される。

さらに、図４に示すように、歯車加工装置１は、工作物主軸装置２３、工具主軸装置３３、および、回転装置６４を備える。工作物主軸装置２３は、上述したように、工作物保持装置２０を構成し、工作物ＷをＣｗ軸回りに回転可能に保持する。工作物主軸装置２３は、駆動回路２３ｃ、回転モータ２３ｄおよび回転角度検出器２３ｅを備えて構成される。

工具主軸装置３３は、上述したように、工具保持装置３０を構成し、ギヤスカイビングカッタＴをＣｔ軸回りに回転可能に保持する。工具主軸装置３３は、図示しないが、駆動回路、回転モータおよび回転角度検出器を備えて構成される。回転装置６４は、工作物ＷとギヤスカイビングカッタＴとの姿勢を変更するための移動装置である。本形態においては、回転装置６４は、Ｘ軸移動テーブル２１に対してＢ軸回転テーブル２２をＢ軸に回転するための回転モータを含む。さらに、回転装置６４は、回転モータの他に、駆動回路および回転角度検出器などを備えて構成される。

センサ４０は、工作物Ｗが回転している状態において工作物Ｗに予め形成された第一歯車Ｗ１の歯との距離を検出する。ただし、センサ４０は、第一歯車Ｗ１の全歯を検出対象とするのではなく、第一歯車Ｗ１の全歯のうちの一部の歯のみを検出対象とする。また、センサ４０は、工作物Ｗが回転している状態において工作物Ｗに予め形成された第二歯車Ｗ２の歯との距離を検出する。ただし、センサ４０は、第二歯車Ｗ２の全歯を検出対象とするのではなく、第二歯車Ｗ２の全歯のうちの一部の歯のみを検出対象とする。

制御装置５０は、工作物Ｗが回転している状態において、センサ４０に対して、第一歯車Ｗ１の一部の歯との距離および第二歯車Ｗ２の一部の歯との距離を検出するように制御する。制御装置５０は、センサ４０による検出を実行するために、移動装置としてのＸ軸移動装置６１、Ｙ軸移動装置６２およびＺ軸移動装置６３を制御し、さらに、工作物主軸装置２３を制御する。

制御装置５０は、センサ４０の検出結果および工作物主軸装置２３の回転角度検出器２３ｅの検出結果に基づいて、第一歯車Ｗ１の一部の歯の位相および第二歯車Ｗ２の一部の歯の位相を検出する。例えば、制御装置５０は、センサ４０の検出時刻と回転角度検出器２３ｅの検出時刻とを対応させる。そして、制御装置５０は、センサ４０により検出された距離、および、回転角度検出器２３ｅにより検出された回転モータ２３ｄの回転角度により、第一歯車Ｗ１の一部の歯の位相および第二歯車Ｗ２の一部の歯の位相を検出する。そして、制御装置５０は、第一歯車Ｗ１の一部の歯の位相および第二歯車Ｗ２の一部の歯の位相に基づいて、工作物Ｗを加工するための情報を演算する。

また、制御装置５０は、工作物Ｗを加工するために、移動装置としてのＸ軸移動装置６１、Ｙ軸移動装置６２およびＺ軸移動装置６３を制御し、さらに、工作物主軸装置２３、工具主軸装置３３および回転装置６４を制御する。

（６．制御装置５０の処理）
制御装置５０の処理（制御方法）について、図５～図１５を参照して説明する。制御装置５０は、工作物主軸装置２３が工作物Ｗを保持した状態であって工作物Ｗが回転している状態において、センサ４０および回転角度検出器２３ｅにより、第一歯車Ｗ１における全歯のうちの一部である第一検出歯Ｗｄ１（図８に示す）の位相を検出する第一検出処理を実行する（第一検出工程ＳＴ１）。

制御装置５０は、第一検出処理を実行するために、まず、工作物Ｗおよびセンサ４０を図６に示す位置に位置決めする。ここで、図６に示すように、センサ４０は、検出部４１と、検出部４１を支持する支持部４２とを備える。センサ４０の検出部４１は、例えば、渦電流やレーザなどの非接触の距離センサである。センサ４０の支持部４２は、基端がサドル３２に設けられ、先端に検出部４１を保持する。センサ４０の支持部４２は、サドル３２に対して進退可能に設けられている。制御装置５０は、図６に示すように、センサ４０の支持部４２を延ばして、センサ４０の検出部４１を前進した状態とする。

さらに、制御装置５０は、図６に示すように、センサ４０の検出部４１が第一歯車Ｗ１に対して第一歯車Ｗ１の径方向に対向するように、移動装置としてのＸ軸移動装置６１、Ｙ軸移動装置６２およびＺ軸移動装置６３を制御する。つまり、センサ４０の検出部４１が、工作物Ｗにおいて第一歯車Ｗ１の軸方向位置に一致し、センサ４０の検出部４１と第一歯車Ｗ１との離間距離が、センサ４０の検出可能範囲内に位置する。

そして、制御装置５０は、工作物主軸装置２３を制御して、工作物Ｗを回転させる。このとき、制御装置５０は、工作物Ｗの回転角度を、１周分ではなく、１周よりも小さな角度とする。さらに、制御装置５０は、回転角度検出器２３ｅの検出結果を取得する。

第一検出処理により、センサ４０は、工作物Ｗが回転している間、第一歯車Ｗ１における全歯のうちの一部である第一検出歯Ｗｄ１（図８に示す）の距離を検出する。同時に、回転角度検出器２３ｅは、回転モータ２３ｄの回転角度を検出する。そして、制御装置５０は、センサ４０の検出時刻と回転角度検出器２３ｅの検出時刻とを対応させて取得する。つまり、センサ４０および回転角度検出器２３ｅによって、第一検出歯Ｗｄ１の位相が検出される。

このときのセンサ４０による検出結果である出力波形Ｈ１は、図７に示すようになる。図７および図８に示すように、センサ４０の検出値におけるピーク値が、歯底に対応する。また、図７において、横軸は、回転角度検出器２３ｅから得られた工作物Ｗの回転角度（回転モータ２３ｄの回転角度に相当）である。

また、第一検出処理においては、図７および図８に示すように、第一歯車Ｗ１の１周分よりも小さな角度範囲φｄ１の検出が行われる。例えば、第一検出処理は、第一歯車Ｗ１における全歯のうちの一部である複数の第一検出歯Ｗｄ１の位相を検出する。例えば、第一検出処理は、第一歯車Ｗ１における３歯分の第一検出歯Ｗｄ１の位相を検出する。

例えば、第一検出処理は、複数歯分の第一検出歯Ｗｄ１の歯底位相を検出する。図７および図８に示すように、第一検出処理において、センサ４０は、３歯分の第一検出歯Ｗｄ１の歯底位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを検出する。センサ４０の検出値は、センサ４０の検出部４１から遠い位置に位置する歯底が大きな値となり、検出部４１に近い位置に位置する歯先が小さな値となる。

なお、制御装置５０は、第一検出処理において、第一歯車Ｗ１における全歯のうち１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相を検出するようにしても良い。この場合、図７および図８において、第一検出処理においては、１つの第一検出歯Ｗｄ１の歯底位相Ｐ１ａのみが検出される。また、制御装置５０は、第一検出処理において、歯底ではなく、第一検出歯Ｗｄ１の歯先位相を検出するようにしても良い。

図５に示すように、制御装置５０は、第一検出処理に続いて、工作物主軸装置２３が工作物Ｗを保持した状態であって工作物Ｗが回転している状態において、センサ４０および回転角度検出器２３ｅにより、第二歯車Ｗ２における全歯のうちの一部である第二検出歯Ｗｄ２の位相を検出する第二検出処理を実行する（第二検出工程ＳＴ２）。なお、第二検出処理は、第一検出処理の前に実行するようにしても良い。

制御装置５０は、第二検出処理を実行するために、まず、工作物Ｗおよびセンサ４０を図９に示す位置に位置決めする。制御装置５０は、図９に示すように、センサ４０の検出部４１が第二歯車Ｗ２に対して第二歯車Ｗ２の径方向に対向するように、移動装置としてのＸ軸移動装置６１、Ｙ軸移動装置６２およびＺ軸移動装置６３を制御する。つまり、センサ４０の検出部４１が、工作物Ｗにおいて第二歯車Ｗ２の軸方向位置に一致し、センサ４０の検出部４１と第二歯車Ｗ２との離間距離が、センサ４０の検出可能範囲内に位置する。このとき、制御装置５０は、図９に示すように、センサ４０の支持部４２を延ばして、センサ４０の検出部４１を前進した状態とする。

そして、制御装置５０は、工作物主軸装置２３を制御して、工作物Ｗを回転させる。このとき、制御装置５０は、工作物Ｗの回転角度を、１周分ではなく、１周よりも小さな角度とする。さらに、制御装置５０は、回転角度検出器２３ｅの検出結果を取得する。

第二検出処理により、センサ４０は、工作物Ｗが回転している間、第二歯車Ｗ２における全歯のうちの一部である第二検出歯Ｗｄ２（図１２に示す）の距離を検出する。同時に、回転角度検出器２３ｅは、回転モータ２３ｄの回転角度を検出する。そして、制御装置５０は、センサ４０の検出時刻と回転角度検出器２３ｅの検出時刻とを対応させて取得する。つまり、センサ４０および回転角度検出器２３ｅによって、第二検出歯Ｗｄ２の位相が検出される。

このときのセンサ４０による検出結果である出力波形Ｈ２は、図１０に示すようになる。図１０および図１１に示すように、センサ４０の検出値におけるピーク値が、歯底に対応する。また、図１０において、横軸は、回転角度検出器２３ｅから得られた工作物Ｗの回転角度（回転モータ２３ｄの回転角度に相当）である。

また、第二検出処理においては、図１０および図１１に示すように、第二歯車Ｗ２の１周分よりも小さな角度範囲φｄ２の検出が行われる。例えば、第二検出処理は、第二歯車Ｗ２における全歯のうちの一部である複数の第二検出歯Ｗｄ２の位相を検出する。例えば、第二検出処理は、第二歯車Ｗ２における３歯分の第二検出歯Ｗｄ２の位相を検出する。

例えば、第二検出処理は、複数歯分の第二検出歯Ｗｄ２の歯底位相を検出する。図１０および図１１に示すように、第二検出処理において、センサ４０は、３歯分の第二検出歯Ｗｄ２の歯底位相Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを検出する。センサ４０の検出値は、センサ４０の検出部４１から遠い位置に位置する歯底が大きな値となり、検出部４１に近い位置に位置する歯先が小さな値となる。

なお、制御装置５０は、第二検出処理において、第二歯車Ｗ２における全歯のうち１つの第二検出歯Ｗｄ２の位相を検出するようにしても良い。この場合、図１０および図１１において、第二検出処理においては、１つの第二検出歯Ｗｄ２の歯底位相Ｐ２ａのみが検出される。また、制御装置５０は、第二検出処理において、歯底ではなく、第二検出歯Ｗｄ２の歯先位相を検出するようにしても良い。

図５に示すように、制御装置５０は、第二検出処理に続いて、第一位相演算処理を実行する（第一位相演算工程ＳＴ３）。なお、第一位相演算処理は、第一検出処理の後であって、第二検出処理の前に実行するようにしても良い。

第一位相演算処理は、第一検出処理（ＳＴ１）にて検出された第一検出歯Ｗｄ１の位相と予め記憶された第一歯車Ｗ１の歯ピッチ角度Ｐｉｔ１とに基づいて、第一歯車Ｗ１における第一検出歯Ｗｄ１以外の歯Ｗｃ１（図８に示す）の位相Ｐ１ｄ～Ｐ１ｇ，…（図１２の上段に示す）を演算する。上述したように、第一検出処理（ＳＴ１）では、第一歯車Ｗ１の１周分よりも小さな角度範囲φｄ１に位置する第一検出歯Ｗｄ１の位相を検出した。そこで、第一位相演算処理（ＳＴ３）では、第一検出歯Ｗｄ１の位相を考慮して、第一歯車Ｗ１の残りの歯Ｗｃ１の位相Ｐ１ｄ～Ｐ１ｇ，…を演算する。

ここで、上述した第一検出処理においては、複数の第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを検出した。そこで、第一位相演算処理では、まず、複数の第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃと第一歯車Ｗ１の歯ピッチ角度Ｐｉｔ１とに基づいて、複数の第一検出歯Ｗｄ１のうちの特定の１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ’を演算する。

第一歯車Ｗ１は等角度の歯車であるため、第一歯車Ｗ１の歯ピッチ角度Ｐｉｔ１は、第一歯車Ｗ１の歯数から求めることができる。例えば、第一歯車Ｗ１の歯数が３１歯の場合には、歯ピッチ角度Ｐｉｔ１は、１１．６１２°となる。第一歯車Ｗ１の歯ピッチ角度Ｐｉｔ１は、制御装置５０に、予め記憶されている。

そして、特定の１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ’は、例えば、式（１）に従って、演算される。
Ｐ１ａ’＝｛Ｐ１ａ＋（Ｐ１ｂ－Ｐｉｔ１）＋（Ｐ１ｃ－２×Ｐｉｔ１）｝／３
・・・ （１）

式（１）より求められた特定の１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ’は、複数の第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを平均化した値に相当する。例えば、前工程としての熱処理による変形量の違いにより、今回の加工前の第一歯車Ｗ１の歯ピッチ角度Ｐｉｔ１がずれる可能性がある。そこで、式（１）のように複数の第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを用いて平均化することで、熱処理などによる変形の違いを平均化することができる。

続いて、第一位相演算処理では、図１２の上段に示すように、特定の１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ’と、第一歯車Ｗ１の歯ピッチ角度Ｐｉｔ１とに基づいて、第一歯車Ｗ１における第一検出歯Ｗｄ１以外の歯Ｗｃ１の位相Ｐ１ｄ～Ｐ１ｇ，…を演算する。歯Ｗｃ１の位相Ｐ１ｄ～Ｐ１ｇ，…は、特定の１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ’に、歯ピッチ角度Ｐｉｔ１を順次加算することで、求めることができる。

ここで、第一検出処理においては、上述したように、複数の第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃではなく、１つの第一検出歯Ｗｄ１のみの位相Ｐ１ａを検出するようにしても良い。この場合、第一位相演算処理では、検出された１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａと、歯ピッチ角度Ｐｉｔ１とに基づいて、第一歯車Ｗ１における第一検出歯Ｗｄ１以外の歯Ｗｃ１の位相Ｐ１ｄ～Ｐ１ｇ，…を演算すれば良い。

図５に示すように、制御装置５０は、第一位相演算処理に続いて、第二位相演算処理を実行する（第二位相演算工程ＳＴ４）。なお、第二位相演算処理は、第二検出処理の後であれば良く、第一位相演算処理の前に実行するようにしても良い。

第二位相演算処理は、第二検出処理（ＳＴ２）にて検出された第二検出歯Ｗｄ２の位相と予め記憶された第二歯車Ｗ２の歯ピッチ角度Ｐｉｔ２とに基づいて、第二歯車Ｗ２における第二検出歯Ｗｄ２以外の歯Ｗｃ２（図１１に示す）の位相Ｐ２ｄ～Ｐ２ｊ，…（図１２の下段に示す）を演算する。上述したように、第二検出処理（ＳＴ２）では、第二歯車Ｗ２の１周分よりも小さな角度範囲φｄ２に位置する第二検出歯Ｗｄ２の位相を検出した。そこで、第二位相演算処理（ＳＴ４）では、第二検出歯Ｗｄ２の位相を考慮して、第二歯車Ｗ２の残りの歯Ｗｃ２の位相Ｐ２ｄ～Ｐ２ｊ，…を演算する。

ここで、上述した第二検出処理においては、複数の第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを検出した。そこで、第二位相演算処理では、まず、複数の第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃと第二歯車Ｗ２の歯ピッチ角度Ｐｉｔ２とに基づいて、複数の第二検出歯Ｗｄ２のうちの特定の１つの第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ’を演算する。

第二歯車Ｗ２は等角度の歯車であるため、第二歯車Ｗ２の歯ピッチ角度Ｐｉｔ２は、第二歯車Ｗ２の歯数から求めることができる。例えば、第二歯車Ｗ２の歯数が１５歯の場合には、歯ピッチ角度Ｐｉｔ２は、２４°となる。第二歯車Ｗ２の歯ピッチ角度Ｐｉｔ２は、制御装置５０に、予め記憶されている。

そして、特定の１つの第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ’は、例えば、式（２）に従って、演算される。
Ｐ２ａ’＝｛Ｐ２ａ＋（Ｐ２ｂ－Ｐｉｔ２）＋（Ｐ２ｃ－２×Ｐｉｔ２）｝／３
・・・ （２）

式（２）より求められた特定の１つの第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ’は、複数の第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを平均化した値に相当する。例えば、前工程としての熱処理による変形量の違いにより、今回の加工前の第二歯車Ｗ２の歯ピッチ角度Ｐｉｔ２がずれる可能性がある。そこで、式（２）のように複数の第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを用いて平均化することで、熱処理などによる変形の違いを平均化することができる。

続いて、第二位相演算処理では、図１２の下段に示すように、特定の１つの第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ’と、第二歯車Ｗ２の歯ピッチ角度Ｐｉｔ２とに基づいて、第二歯車Ｗ２における第二検出歯Ｗｄ２以外の歯Ｗｃ２の位相Ｐ２ｄ～Ｐ２ｊ，…を演算する。歯Ｗｃ２の位相Ｐ２ｄ～Ｐ２ｊ，…は、特定の１つの第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ’に、歯ピッチ角度Ｐｉｔ２を順次加算することで、求めることができる。

ここで、第二検出処理においては、上述したように、複数の第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃではなく、１つの第二検出歯Ｗｄ２のみの位相Ｐ２ａを検出するようにしても良い。この場合、第二位相演算処理では、検出された１つの第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａと、歯ピッチ角度Ｐｉｔ２とに基づいて、第二歯車Ｗ２における第二検出歯Ｗｄ２以外の歯Ｗｃ２の位相Ｐ２ｄ～Ｐ２ｊ，…を演算すれば良い。

図５に示すように、制御装置５０は、第二位相演算処理に続いて、ずれ角度演算処理を実行する（ずれ角度演算工程ＳＴ５）。ずれ角度演算処理は、第一歯車Ｗ１の全歯の位相と第二歯車Ｗ２の全歯の位相とを比較して、第一歯車Ｗ１の歯の位相のそれぞれと第二歯車Ｗ２の歯の位相のそれぞれとのずれ角度を演算する。

ここで、第一歯車Ｗ１の全歯の位相は、第一検出処理により得られた第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ、および、第一位相演算処理により得られた残りの歯Ｗｃ１の位相Ｐ１ｄ～Ｐ１ｇ，…である。

図１２において、第一歯車Ｗ１の歯底位相Ｐ１ｄと、第一歯車Ｗ１の歯底位相Ｐ１ｄに最も近い第二歯車Ｗ２の歯底位相Ｐ２ｅとのずれ角度は、ΔＰ１ｄとなる。第一歯車Ｗ１の歯底位相Ｐ１ｇと、第一歯車Ｗ１の歯底位相Ｐ１ｇに最も近い第二歯車Ｗ２の歯底位相Ｐ２ｊとのずれ角度は、ΔＰ１ｇとなる。このように、それぞれのずれ角度は、最も近い歯同士を比較する。

なお、第一検出処理および第一位相演算処理により第一歯車Ｗ１の歯先位相が得られる場合であって、第二検出処理および第二位相演算処理により第二歯車Ｗ２の歯先位相が得られる場合には、ずれ角度は、歯先位相同士のずれ角度となる。また、第一歯車Ｗ１の歯先位相と第二歯車の歯底位相とのずれ角度を用いることもできるし、第一歯車Ｗ１の歯底位相と第二歯車の歯先位相とのずれ角度を用いることもできる。

図５に示すように、制御装置５０は、ずれ角度演算処理に続いて、判定処理を実行する（判定工程ＳＴ６）。判定処理は、それぞれのずれ角度の中で、ずれ角度が最小となる第一歯車Ｗ１の歯の位相および第二歯車Ｗ２の歯の位相を基準組として判定する。図１２においては、第一歯車Ｗ１の歯底位相Ｐ１ｇと、第一歯車Ｗ１の歯底位相Ｐ１ｇに最も近い第二歯車Ｗ２の歯底位相Ｐ２ｊとのずれ角度ΔＰ１ｇが、最小となる。従って、図１２および図１３に示すように、第一歯車Ｗ１の歯底位相Ｐ１ｇと第二歯車Ｗ２の歯底位相Ｐ２ｊとが、基準組となる。

なお、ずれ角度演算処理において歯先位相のずれ角度が得られる場合には、判定処理は、歯先位相同士のずれ角度が最小となる基準組を判定する。もちろん、ずれ角度演算処理において、第一歯車Ｗ１における歯底位相と第二歯車Ｗ２における歯先位相とのずれ角度が得られる場合には、判定処理は、当該ずれ角度が最小となる基準組を判定する。

図５に示すように、制御装置５０は、判定処理に続いて、位置決め処理を実行する（位置決め工程ＳＴ７）。位置決め処理は、基準組を構成する第一歯車Ｗ１の歯底位相Ｐ１ｇおよび第二歯車Ｗ２の歯底位相Ｐ２ｊを加工開始基準として、ギヤスカイビングカッタＴおよび工作物Ｗを位置決めするために、工作物主軸装置２３および工具主軸装置３３を制御する。

ここで、加工を開始する前の位置決め処理においては、図１４に示すように、センサ４０の支持部４２を縮めて、センサ４０の検出部４１を後退させた状態とする。つまり、ギヤスカイビングカッタＴにより工作物Ｗを加工する際に、センサ４０が、工作物Ｗに干渉しない位置に移動する。

図５に示すように、制御装置５０は、位置決め処理に続いて、加工処理を実行する（加工工程ＳＴ８）。加工処理は、加工プログラムに従って、ギヤスカイビングカッタＴにより工作物Ｗの第一歯車Ｗ１の歯面および第二歯車Ｗ２の歯面に加工を施す。加工の順序は、第一歯車Ｗ１を加工した後に、第二歯車Ｗ２を加工するようにしても良いし、その逆でも良い。ただし、第一歯車Ｗ１の歯面および第二歯車Ｗ２の歯面の一方のみに加工を施す場合もある。

ここで、加工処理（加工方法）について、図１５を参照して説明する。制御装置５０は、判定処理にて判定された基準組におけるずれ角度が、許容範囲未満であるか否かを判定する（許容範囲判定工程ＳＴ１１）。基準組におけるずれ角度は、上述したように、第一歯車Ｗ１の歯底位相のそれぞれと第二歯車Ｗ２の歯底位相のそれぞれとのずれ角度のうちで、最小となるずれ角度である。

基準組のずれ角度が許容範囲未満である場合には（ＳＴ１１：Ｙｅｓ）、制御装置５０は、後述する補正を行うことなく、第一歯車Ｗ１の歯面に対して加工を施す（第一歯車加工工程ＳＴ１２）。つまり、制御装置５０による加工処理は、第一歯車Ｗ１の歯面に加工を施すために、位置決めされたギヤスカイビングカッタＴおよび工作物Ｗを同期して回転制御しながら、移動装置６１，６２，６３，６４を制御する。このようにして、第一歯車Ｗ１の歯面に加工が施される。

続いて、第一歯車Ｗ１の加工が終了すると、制御装置５０は、後述する補正を行うことなく、第二歯車Ｗ２の歯面に対して加工を施す（第二歯車加工工程ＳＴ１３）。つまり、制御装置５０による加工処理は、第二歯車Ｗ２の歯面に加工を施すために、位置決めされたギヤスカイビングカッタＴおよび工作物Ｗを同期して回転制御しながら、移動装置６１，６２，６３，６４を制御する。このようにして、第二歯車Ｗ２の歯面に加工が施される。

一方、基準組のずれ角度が許容範囲以上である場合には（ＳＴ１１：Ｎｏ）、制御装置５０の加工処理は、補正値を演算して設定する（補正値設定工程ＳＴ１４）。ここでの補正は、加工後における基準組のずれ角度が小さくなるようにするための処理である。補正値は、第一歯車Ｗ１の加工および第二歯車Ｗ２の加工の両者に対して設定しても良いし、第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２の一方の加工に対して設定しても良い。例えば、ずれ角度が大きい場合には、第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２の両者に対して設定し、ずれ角度が小さい場合には、第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２の一方に対して設定する。

第一歯車Ｗ１の加工に対して補正値が設定された場合には、制御装置５０は、当該補正値に基づいて補正を行いながら、第一歯車Ｗ１の歯面に対して加工を施す（第一歯車加工工程ＳＴ１２）。つまり、制御装置５０の加工処理は、基準組におけるずれ角度が小さくなるように、工作物主軸装置２３および工具主軸装置３３に対する補正を行って加工を行う。

続いて、第二歯車Ｗ２の加工に対して補正値が設定された場合には、第一歯車Ｗ１の加工が終了すると、制御装置５０は、当該補正値に基づいて補正を行いながら、第二歯車Ｗ２の歯面に対して加工を施す（第二歯車加工工程ＳＴ１３）。つまり、制御装置５０の加工処理は、基準組におけるずれ角度が小さくなるように、工作物主軸装置２３および工具主軸装置３３に対する補正を行って加工を行う。

従って、基準組におけるずれ角度が許容範囲以上である場合には、補正しながら加工が施されることにより、加工後の第一歯車Ｗ１と第二歯車Ｗ２とにおける基準組のずれ角度が小さくなる。

（７．効果）
上述した歯車加工装置１によれば、第一検出処理は、第一歯車Ｗ１の全歯のうちの一部である第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを検出しており、第二検出処理は、第二歯車Ｗ２の全歯のうちの一部である第二検出歯Ｗｄ２の位相Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを検出している。つまり、第一検出処理は、第一歯車Ｗ１の全歯の位相を検出しておらず、第二検出処理は、第二歯車Ｗ２の全歯の位相を検出していない。従って、検出に要する時間は、全歯を検出する場合に比べて格段に短くできる。

第一検出処理および第二検出処理においては、全歯の位相を検出しないため、位相を検出していない残りの歯Ｗｃ１，Ｗｃ２が存在する。センサ４０により検出していない残りの歯Ｗｃ１，Ｗｃ２の位相Ｐ１ｄ～Ｐ１ｇ，…，Ｐ２ｄ～Ｐ２ｊ，…は、第一位相演算処理および第二位相演算処理にて、演算により求めている。具体的には、第一位相演算処理が、第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃと予め記憶された第一歯車Ｗ１の歯ピッチ角度Ｐｉｔ１とに基づいて、第一歯車Ｗ１における第一検出歯Ｗｄ１以外の歯Ｗｃ１の位相Ｐ１ｄ～Ｐ１ｇ，…を演算する。第二位相演算処理は、第二検出歯Ｗｄ２と予め記憶された第二歯車Ｗ２の歯ピッチ角度Ｐｉｔ２とに基づいて、第二歯車Ｗ２における第二検出歯Ｗｄ２以外の歯Ｗｃ２の位相Ｐ２ｄ～Ｐ２ｊ，…を演算する。

第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２は、歯ピッチ角度Ｐｉｔ１，Ｐｉｔ２が等角度である。従って、歯ピッチ角度Ｐｉｔ１，Ｐｉｔ２は、歯数が分かれば容易に求めることができる。そして、第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２における複数の歯は、それぞれの歯ピッチ角度Ｐｉｔ１，Ｐｉｔ２ずつずれた位置に位置することから、１つの歯の位相が分かれば、残りの歯の位相は容易に演算により求めることができる。従って、第一歯車Ｗ１の全歯の位相および第二歯車Ｗ２の全歯の位相を得るために要する時間を短くすることができる。その結果、加工サイクルタイムを短くすることができる。

また、第一位相演算処理は、複数の第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを用いて、複数の第一検出歯Ｗｄ１のうちの特定の１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ’を演算することとした。このように、複数の第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを用いることで、各位相Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃのずれの影響を小さくすることができる。例えば熱処理などによる変形の違いが生じたとしても、特定の１つの第一検出歯Ｗｄ１の位相Ｐ１ａ’を演算することで、変形の違いの影響を小さくすることができる。第二位相演算処理においても同様である。

また、加工処理において、基準組のずれ角度が許容範囲以上である場合には、補正を行っている。このように補正を行うことで、加工後の基準組のずれ角度が許容範囲未満となるようにできる。

（８．他の例）
上記においては、歯車加工装置１について説明した。ここで、歯車加工装置１における基準組を判定する処理のみを抽出して、位相検出装置（１）として把握することが可能である。

位相検出装置（１）は、第一歯車Ｗ１および第二歯車Ｗ２を備える対象物を対象として、基準組となる第一歯車Ｗ１の歯の位相と第二歯車Ｗ２の歯の位相とを判定する。つまり、位相検出装置（１）は、ずれ角度が最小となる第一歯車Ｗ１の歯の位相および第二歯車Ｗ２の歯の位相を基準組として判定する。

位相検出装置（１）は、センサ４０と、回転角度検出器２３ｅと、上述した制御装置５０の一部である処理装置（５０）とを備える。処理装置（５０）による処理は、上述した制御装置５０によるＳＴ１～ＳＴ６（図５に示す）と同様の処理であるため、説明を省略する。

位相検出装置（１）によって、基準組となる第一歯車Ｗ１の歯の位相と第二歯車Ｗ２の歯の位相が判定されることにより、上述したように歯車加工装置１に適用することもできるし、歯車加工装置１の他に、製品検査などに適用することもできる。この場合の製品検査は、例えば、基準組となる第一歯車Ｗ１の歯の位相と第二歯車Ｗ２の歯の位相を明示して出荷する場合において、基準組を明示するための検査などである。

位相検出装置（１）は、上述した歯車加工装置１と同様に、第一歯車Ｗ１の全歯の位相および第二歯車Ｗ２の全歯の位相を得るために要する時間を短くすることができる。従って、第一歯車Ｗ１の歯の位相のそれぞれと第二歯車Ｗ２の歯の位相のそれぞれとのずれ角度が最小となる場合の第一歯車Ｗ１の歯の位相および第二歯車Ｗ２の歯の位相を基準組として決定するために要する時間を短くすることができる。

１ 歯車加工装置、位相検出装置
２３ 工作物主軸装置
２３ｅ 回転角度検出器
３３ 工具主軸装置
４０ センサ
５０ 制御装置、処理装置
６１～６４ 移動装置
ＳＴ１ 第一検出処理
ＳＴ２ 第二検出処理
ＳＴ３ 第一位相演算処理
ＳＴ４ 第二位相演算処理
ＳＴ５ ずれ角度演算処理
ＳＴ６ 判定処理
ＳＴ７ 位置決め処理
ＳＴ８ 加工処理
Ｔ ギヤスカイビングカッタ
Ｗ 工作物
Ｗ１ 第一歯車
Ｗ２ 第二歯車
Ｗｄ１ 第一検出歯
Ｗｄ２ 第二検出歯

Claims (9)

1. 歯ピッチ角度が等角度の第一歯車および前記第一歯車の歯数と異なり歯ピッチ角度が等角度の第二歯車が予め形成された工作物を対象として、前記第一歯車の歯面および前記第二歯車の歯面の少なくとも一方に加工を施すように構成された歯車加工装置であって、
   周方向に複数の工具刃を有する歯切り工具と、
   前記歯切り工具を回転可能に保持する工具主軸装置と、
   前記工作物を回転可能に保持すると共に、回転角度を検出する回転角度検出器を備える工作物主軸装置と、
   前記工具主軸装置と前記工作物主軸装置とを相対的に移動する移動装置と、
   前記工作物主軸装置が前記工作物を保持した状態であって前記工作物が回転している状態において、前記工作物における前記第一歯車の歯との距離および前記第二歯車の歯との距離を検出可能なセンサと、
   前記工作物に歯車の歯を加工するために、前記工具主軸装置と前記工作物主軸装置とを同期して回転制御しながら前記移動装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記センサおよび前記工作物主軸装置の前記回転角度検出器により、前記第一歯車における全歯のうちの一部である第一検出歯の位相を検出する第一検出処理を実行し、
   前記センサおよび前記工作物主軸装置の前記回転角度検出器により、前記第二歯車における全歯のうちの一部である第二検出歯の位相を検出する第二検出処理を実行し、
   検出された前記第一検出歯の位相と予め記憶された前記第一歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第一歯車の前記第一検出歯以外の歯の位相を演算する第一位相演算処理を実行し、
   検出された前記第二検出歯の位相と予め記憶された前記第二歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第二歯車の前記第二検出歯以外の歯の位相を演算する第二位相演算処理を実行し、
   前記第一検出処理および前記第一位相演算処理により得られた前記第一歯車の前記全歯の位相と、前記第二検出処理および前記第二位相演算処理により得られた前記第二歯車の前記全歯の位相とに基づいて、前記第一歯車の歯の位相のそれぞれと前記第二歯車の歯の位相のそれぞれとのずれ角度を演算するずれ角度演算処理を実行し、
   前記ずれ角度が最小となる前記第一歯車の歯の位相および前記第二歯車の歯の位相を基準組として判定する判定処理を実行し、
   前記基準組を構成する前記第一歯車の歯の位相および前記第二歯車の歯の位相を加工開始基準として、前記歯切り工具および前記工作物を位置決めするために、前記工具主軸装置および前記工作物主軸装置を制御する位置決め処理を実行し、
   前記第一歯車の歯面および前記第二歯車の歯面の少なくとも一方に加工を施すために、位置決めされた前記歯切り工具および前記工作物を同期して回転制御しながら、前記移動装置を制御する加工処理を実行する、歯車加工装置。
2. 前記ずれ角度演算処理は、前記第一歯車の歯先位相のそれぞれと前記第二歯車の歯先位相のそれぞれとのずれ角度を演算し、
   前記判定処理は、前記第一歯車の歯先位相と前記第二歯車の歯先位相とのずれ角度が最小となる場合の前記第一歯車の歯先位相と前記第二歯車の歯先位相とを前記基準組として判定する、請求項１に記載の歯車加工装置。
3. 前記ずれ角度演算処理は、前記第一歯車の歯底位相のそれぞれと前記第二歯車の歯底位相のそれぞれとのずれ角度を演算し、
   前記判定処理は、前記第一歯車の歯底位相と前記第二歯車の歯底位相とのずれ角度が最小となる場合の前記第一歯車の歯底位相と前記第二歯車の歯底位相とを前記基準組として判定する、請求項１に記載の歯車加工装置。
4. 前記第一検出処理は、前記第一歯車における前記全歯のうち１つの前記第一検出歯の位相を検出し、
   前記第二検出処理は、前記第二歯車における前記全歯のうち１つの前記第二検出歯の位相を検出し、
   前記第一位相演算処理は、検出された１つの前記第一検出歯の位相と前記第一歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第一歯車の前記第一検出歯以外の歯の位相を演算し、
   前記第二位相演算処理は、検出された１つの前記第二検出歯の位相と前記第二歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第二歯車の前記第二検出歯以外の歯の位相を演算する、請求項１～３のいずれか１項に記載の歯車加工装置。
5. 前記第一検出処理は、前記第一歯車における前記全歯のうち複数の前記第一検出歯の位相を検出し、
   前記第二検出処理は、前記第二歯車における前記全歯のうち複数の前記第二検出歯の位相を検出し、
   前記第一位相演算処理は、
   複数の前記第一検出歯と前記第一歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、複数の前記第一検出歯のうちの特定の前記第一検出歯の位相を演算し、
   特定の前記第一検出歯の位相と前記第一歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第一歯車の前記第一検出歯以外の歯の位相を演算し、
   前記第二位相演算処理は、
   複数の前記第二検出歯と前記第二歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、複数の前記第二検出歯のうちの特定の前記第二検出歯の位相を演算し、
   特定の前記第二検出歯の位相と前記第二歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第二歯車の前記第二検出歯以外の歯の位相を演算する、請求項１～３のいずれか１項に記載の歯車加工装置。
6. 前記加工処理は、
   前記第一歯車の歯面に加工を施すために、位置決めされた前記歯切り工具および前記工作物を同期して回転制御しながら、前記移動装置を制御し、
   前記第一歯車の歯面に加工を施すために、位置決めされた前記歯切り工具および前記工作物を同期して回転制御しながら、前記移動装置を制御する、請求項１～５のいずれか１項に記載の歯車加工装置。
7. 前記加工処理は、
   前記基準組における前記ずれ角度が許容範囲以上の場合には、加工後の前記ずれ角度が小さくなるように前記工具主軸装置および前記工作物主軸装置に対する補正を行って加工し、
   前記ずれ角度演算処理にて演算された前記ずれ角度が許容範囲未満の場合には、前記補正を行うことなく加工する、請求項１～６のいずれか１項に記載の歯車加工装置。
8. 前記歯切り工具は、軸方向端面をすくい面とし、かつ、径方向外面を逃げ面とする複数の前記工具刃を有するギヤスカイビングカッタである、請求項１～７のいずれか１項に記載の歯車加工装置。
9. 歯ピッチ角度が等角度の第一歯車および前記第一歯車の歯数と異なり歯ピッチ角度が等角度の第二歯車を有する対象物において、前記第一歯車の歯の位相のそれぞれと前記第二歯車の歯の位相のそれぞれとのずれ角度が最小となる前記第一歯車の歯の位相および前記第二歯車の歯の位相を基準組として決定する位相検出装置であって、
   前記対象物が回転している状態において前記対象物における前記第一歯車の歯との距離および前記第二歯車の歯との距離を検出可能なセンサと、
   前記対象物を回転可能に保持すると共に、回転角度を検出する回転角度検出器を備える主軸装置と、
   前記センサの検出結果および前記主軸装置の前記回転角度検出器の検出結果に基づいて前記基準組を決定する処理装置と、
   を備え、
   前記処理装置は、
   前記センサおよび前記主軸装置の前記回転角度検出器により、前記第一歯車における全歯のうちの一部である第一検出歯の位相を検出する第一検出処理を実行し、
   前記センサおよび前記主軸装置の前記回転角度検出器により、前記第二歯車における全歯のうちの一部である第二検出歯の位相を検出する第二検出処理を実行し、
   検出された前記第一検出歯の位相と予め記憶された前記第一歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第一歯車の前記第一検出歯以外の歯の位相を演算する第一位相演算処理を実行し、
   検出された前記第二検出歯の位相と予め記憶された前記第二歯車の歯ピッチ角度とに基づいて、前記第二歯車の前記第二検出歯以外の歯の位相を演算する第二位相演算処理を実行し、
   前記第一検出処理および前記第一位相演算処理により得られた前記第一歯車の前記全歯の位相と、第二検出処理および前記第二位相演算処理により得られた前記第二歯車の前記全歯の位相とに基づいて、前記第一歯車の歯の位相のそれぞれと前記第二歯車の歯の位相のそれぞれとのずれ角度を演算するずれ角度演算処理を実行し、
   前記ずれ角度が最小となる前記第一歯車の歯の位相および前記第二歯車の歯の位相を前記基準組として判定する判定処理を実行する、位相検出装置。

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