JP6979756B2 - 歯車加工装置、及び歯車加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、歯車加工装置、及び歯車加工方法に関し、例えば、ホブ盤で歯切り加工するものに関する。

ホブ盤を用いた歯車の歯切り加工が広く行われている。
ホブ盤は、ホブ（切刃が円筒の外周にネジ状に形成された切削工具）と歯車材を同期回転させながら、ホブで歯車材の外周面を切削することにより歯車を作成する工作機械である。
このようなホブ盤に関する技術として、特許文献１の「ホブ盤」がある。
この技術は、ホブ軸に取り付けた状態でホブの外径を計測し、その測定結果に基づいて切り込み量を設定することにより加工精度を向上させるものである。

ところで、この技術では、ホブの外径は考慮するものの、切刃の摩耗を考慮して、仕様通りの歯車を加工することについては考慮されていなかった。
図５に示したように、ホブ５の切刃１１が摩耗してくると、仕様で指定された歯面１００よりも幅の狭い歯面１０１が歯車材８に形成されてしまう。
このため、従来は、例えば、歯車材８を１万個切削したらホブ５を交換するなど、こまめにホブ５を新品のものに交換していた。

特開２００１−４７３１３号公報

本発明は、ホブの切刃が摩耗した場合でも仕様通りに歯車を加工することを目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、ホブを軸支するホブ軸支部と、歯車材の外周面を前記軸支したホブの切刃に対面させて当該歯車材を軸支する歯車材軸支部と、前記軸支したホブと歯車材を所定の回転比で回転させる回転部と、前記回転したホブと歯車材を接近させて、前記ホブの切刃で前記歯車材の外周面を切削する切削部と、前記切削により前記外周面に歯面が形成された後、前記ホブと前記歯車材の回転の相対的な位相をシフトして前記歯面の仕上げ切削を行う仕上げ切削部と、を具備し、前記仕上げ切削部は、前記切刃の摩耗量を取得し、前記位相をシフトすることにより、前記取得した摩耗量の半分の量だけ前記切刃の位置を前記歯車の片側の歯面側にオフセットして前記片側の歯面を仕上げ切削したのち、前記取得した摩耗量の半分の量だけ前記切刃の位置を前記歯車の反対側の歯面側にオフセットして前記反対側の歯面を仕上げ切削する、ことを特徴とする歯車加工装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記仕上げ切削部は、前記歯車材の回転の位相をシフトすることを特徴とする請求項１に記載の歯車加工装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記仕上げ切削部は、切削回数を用いた演算により前記摩耗量を取得することを特徴とする請求項１又は、請求項２に記載の歯車加工装置を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記仕上げ切削部は、切刃の摩耗を計測することにより前記摩耗量を取得することを特徴とする請求項１、請求項２、又は、請求項３に記載の歯車加工装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記歯車材の歯面を撮影する撮影部を備え、前記仕上げ切削部は、前記撮影した画像を解析することにより前記切刃の摩耗を計測することを特徴とする請求項４に記載の歯車加工装置を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記画像を解析することにより、前記歯面の加工の良否判定を行う判定部を具備したことを特徴とする請求項５に記載の歯車加工装置を提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、ホブを軸支するホブ軸支ステップと、歯車材の外周面を前記軸支したホブの切刃に対面させて当該歯車材を軸支する歯車材軸支ステップと、前記軸支したホブと歯車材を所定の回転比で回転させる回転ステップと、前記回転したホブと歯車材を接近させて、前記ホブの切刃で前記歯車材の外周面を切削する切削ステップと、前記切削により前記外周面に歯面が形成された後、前記ホブと前記歯車材の回転の相対的な位相をシフトして前記歯面の仕上げ切削を行う仕上げ切削ステップと、を備え、前記仕上げ切削ステップは、前記切刃の摩耗量を取得し、前記位相をシフトすることにより、前記取得した摩耗量の半分の量だけ前記切刃の位置を前記歯車の片側の歯面側にオフセットして前記片側の歯面を仕上げ切削したのち、前記取得した摩耗量の半分の量だけ前記切刃の位置を前記歯車の反対側の歯面側にオフセットして前記反対側の歯面を仕上げ切削する、ことを特徴とする歯車加工方法を提供する。

本発明によれば、切刃の摩耗に応じて切刃をオフセットするため、ホブの切刃が摩耗した場合でも仕様通りに歯車を加工することができる。

ホブ盤について説明するための図である。 歯面の仕上げ切削加工を説明するための図である。 ホブ盤の動作を説明するためのフローチャートである。 歯切り加工を説明するためのフローチャートである。 従来例を説明するための図である。

（１）実施形態の概要
ホブ盤１（図１（ａ））に取り付けられたホブ軸モータ３と加工軸モータ６は、サーボモータで構成されており、回転数や位相を高精度に制御することができる。
ホブ盤１は、これらを用いて歯車材８とホブ５を所定の回転数比で同期回転させながらホブ５の切刃１１で歯車材８の外周面９を切削し、外周面９に歯形１０を形成する。

ホブ盤１は、歯形１０を形成した後、加工軸モータ６の位相をΔθだけシフトして、切刃１１の摩耗量に相当するΔＥだけ歯面１２（図２（ａ）〜（ｃ））を広げる。
このように、ホブ盤１は、切刃１１の摩耗に応じてホブ５と歯車材８の回転の位相を調整することにより歯面１２の切削量を調整することができる。
これによって、切刃１１が摩耗しても仕様通りの歯車を作成することができる。

（２）実施形態の詳細
図１の各図を用いてホブ盤１について説明する。
図１（ａ）は、ホブ盤１の主要な構成を示した図である。
ホブ盤１は、制御装置２、ホブ軸モータ３、ホブ軸４、ホブ５、加工軸モータ６、加工軸７、図示しないホブシフト、及び、歯車材８の着脱装置などから構成されており、歯車材８を歯車に加工する歯車加工装置である。
なお、ホブ盤１には、適当な機械原点に、水平方向をｘ軸、ｙ軸とし、鉛直方向をｚ軸とする直交するｘｙｚ軸が設定されている。

制御装置２は、ホブ盤１の全体を数値制御プログラムに従って数値制御する装置であって、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶装置、入出力インターフェースなどを備えたコンピュータを用いて構成されている。
なお、サーボアンプ、エンコーダ、及び各種センサなどの、より詳細な構成は、簡略化のため省略してある。

ＣＰＵは、ＲＯＭや記憶装置が記憶しているプログラムに基づいて、各種の情報処理を行い、ホブ盤１の各部を動作させる指令を発する。
ＣＰＵは、例えば、ホブ軸モータ３や加工軸モータ６の回転数や位相を個別に制御したり、ホブ５による歯車材８への切り込みを制御したり、また、ホブ５の摩耗量を解析して、これに基づく位相シフト（後述）による歯形の仕上げ切削加工を制御したりする。

ＲＯＭは、読み取り専用のメモリであって、ホブ盤１を動作させるための基本的なプログラムやパラメータなどを記憶している。
ＲＡＭは、読み書きが可能なメモリであって、ＣＰＵが上記の各種の情報処理や制御を行う際のワーキングメモリを提供する。
例えば、ＲＡＭは、歯車材８を切削加工するための加工プログラムをロードしたり、加工に際して、現在の位相のシフト量や加工個数などパラメータを記憶したりするのに用いられる。

記憶装置は、半導体メモリやハードディスクなどを用いて構成されており、ホブ盤１を制御し、歯車材８を切削加工（歯切り加工）を行うための加工プログラムなどを記憶している。
入出力インターフェースは、図示しないサーボアンプや各種センサなどと接続しており、ＣＰＵがホブ盤１を制御するために必要な信号の送受信を行う。

ホブ軸モータ３は、制御装置２が指令した回転方向、回転数、及び位相にてホブ軸４を回転させるサーボモータである。これら回転方向、回転数、及び位相は、ホブ軸４に取り付けたエンコーダにより得られる。
ホブ軸４は、ｘ軸方向に設置されたホブ用のスピンドルであり、先端にはホブ５がホブ軸４と同軸に取り付けられている。ホブ５は、着脱可能であって、必要に応じて交換することができる。
ホブ軸モータ３とホブ軸４は、ホブ５を軸支するホブ軸支部として機能している。

ホブ５は、回転軸から回転半径方向に複数（図の例では６個）の切刃が形成されたカッターである。これら切刃は回転軸に対して回転対称に形成されている。
この例のホブ５は、複数の切刃がホブ軸４の方向に１条だけ形成されているが、一般的に広く用いられている円筒の周囲に複数条の切刃を有するものを使用してもよい。

加工軸モータ６は、制御装置２が指令した回転方向、回転数、及び位相にて加工軸７を回転させるサーボモータである。これら回転方向、回転数、及び位相は、加工軸７に取り付けたエンコーダにより得られる。
加工軸７は、ｚ軸方向に設置されたワーク用のスピンドルであり、先端領域において加工対象（ワーク）である歯車材８を歯車材８の回転軸と加工軸７とが同軸となるように保持する。
この保持を行う保持機構は、歯車材８を着脱可能に固定することができ、着脱装置によって供給される歯車材８を加工の間固定し、加工後に固定を解除して加工された歯車を着脱装置に引き渡す。

歯車材８は、金属や樹脂で構成された円板状の部材である。歯車材８が加工されて歯車となる。
加工軸７における歯車材８の設置位置は、ホブ軸４と同じ高さに設定されている。
一方、ホブ５のホブ軸４における設置位置は、ｘｙ平面上で加工軸７の中心とホブ５を結ぶ直線がホブ軸４と直角となる位置に設定されている。

これらの位置関係により、ホブ５の切り込み方向が歯車材８の半径方向となるようにホブ５の切刃と歯車材８の外周面が対面する。
そして、ホブ軸モータ３をｘｙ平面内でｙ方向（歯車材８の方角）に移動すると、ホブ５の切刃が歯車材８の外周面に当接し、更に移動すると、ホブ５の切刃が歯車材８の外周面に切り込むことになる。
このように加工軸モータ６と加工軸７は、歯車材８の外周面をホブ軸４で軸支したホブ５の切刃に対面させて歯車材８を軸支する歯車材軸支部として機能している。

図示しないホブシフトは、ホブ５による歯車材８への切り込みを制御するモータである。
ホブシフトは、ホブ軸モータ３、ホブ軸４、及びホブ５から成るアセンブリを数値制御によって±ｙ軸方向（歯車材８の半径方向）に指定された量だけ移動する。これにより、ホブ５による切り込み量が制御される。
ホブシフトの駆動源としては、油圧シリンダ等のアクチュエータによってホブ軸モータ３を前後に駆動させるようにしてもよいし、ステッピングモータ等のモータによってホブ軸モータ３を前後に駆動させるようにしてもよい。

歯車材８の図示しない着脱装置は、加工前の歯車材８を加工軸７に装着し、歯切り加工後に歯車材８を加工軸７から取り外して所定の場所に置き、そして次の加工前の歯車材８を加工軸７に装着するという動作を繰り返し行う。

図１（ｂ）は、ホブ盤１における歯車材８とホブ５の位置関係をより詳細に示した斜視図である。
歯車材８は、加工軸モータ６により矢線２１の方向に一定の回転数で回転し、ホブ５は、ホブ軸モータ３により矢線２２の方向に一定の回転数で回転する。
一例として、歯車材８の回転数は、８５０回転／分程度、ホブ５の回転数は、２、０００回転／分程度である。
これら歯車材８とホブ５の回転数比は、制御装置２が制御し、このため、ホブ盤１は、軸支したホブ５と歯車材８を所定の回転比（回転数比）で回転させる回転部を備えている。

このように両者が回転している状態でホブシフトを駆動してホブ５を歯車材８の方向に移動させると、ホブ５の複数の切刃１１が開店しながら、歯車材８の外周面９を歯車材８の半径方向に切り込むことになる。
これにより歯車材８の外周面９が切刃１１で切削されて、歯面と歯底により形成された溝である歯形１０が形成される。
そして、当該切刃１１が切削を終えて次の切刃１１が切削を開始するまでの間は、切刃１１が外周面９に当接せずに歯車材８が回転し、これによって歯車の歯先に相当する部分が形成される。

このようにして、外周面９には、歯車材８とホブ５の回転数比により規定される間隔で歯形１０と歯先が交互に形成されるため、適当な回転比で歯車材８とホブ５の回転を同期させると、外周面９の全周に渡って適切な歯車面を形成することができる。
このようにホブ盤１は、回転したホブ５と歯車材８を接近させて、ホブ５の切刃１１で歯車材８の外周面９を切削する切削部を備えている。

図１（ｃ）は、歯車材８とホブ５の配置をホブ軸４の方向に見た図であり、図１（ｄ）は、歯車材８とホブ５の配置を加工軸７の方向に見た図である。
これらの図に示したように、ホブ５は、回転しながら歯車材８の半径方向に外周面９を切刃１１で切削し、外周面９の全周に渡って一定間隔の歯形１０を形成する。

図１（ａ）に戻り、以上のように構成されたホブ盤１が歯車材８を切削する動作について説明する。
制御装置２は、歯車材８とホブ５を所定の回転数比で同期回転させながら、ホブシフトを駆動し、ホブ５の切刃１１で歯車材８の外周面９を切削する。この切削は、複数回に渡って段階的に行われる。
例えば、制御装置２は、まず、歯車材８の回転の一周目は、外周面９を２０ミクロン切削し、２周目で、更に２０ミクロン切削し、最終的には５周切削して合計１００ミクロン切削する。

制御装置２は、このようにして外周面９に歯形１０（歯面と歯底）を形成した後、切り込み量は変えずに、歯車材８の回転の位相をシフトして（ずらして）仕上げの切削を行う。
制御装置２は、この位相シフトによる切刃１１と外周面９の干渉を避けるため、切刃１１が切削を終えて、次の切刃１１が切削を開始するまでの間、即ち、切刃１１が外周面９を切削せずに外周面９に歯先が形成されているタイミングで位相シフトを行う。

このように位相をシフトするのは、切刃１１の摩耗により歯形１０の幅が狭くなる（歯厚が厚くなる）ので、その分だけ切刃１１をオフセットして、仕様通りの切削量を確保するためである。
このように、ホブ盤１は、サーボモータを使ったスピンドル同期による摩耗調整技術を提供し、切削により外周面９に歯面が形成された後、ホブ５と歯車材８の回転の相対的な位相をシフトして歯面の仕上げ切削を行う仕上げ切削部を備えている。
また、ホブ盤１は、位相のシフトをするに当たって歯車材８の回転の位相をシフトしている。

以上、ホブ盤１の構成について説明したが、これは一例であって、各種の変形が可能である。
ホブ盤１では、ホブ５を歯車材８の半径方向に切り込むことにより切削したが、ホブ５を鉛直方向（ｚ軸方向）に移動して歯車材８を切削するように構成することもできる。
この場合、予め合計切り込み量だけホブ５を歯車材８の方に寄せておき、ホブ５を歯車材８の上面側から下面側に徐々に移動させながら外周面９を切削する。
歯車材８の厚さが一定以上ある場合は、この方式により歯底の平らな歯車を得ることができる。

この方式により歯車材８を切削する場合は、ホブ５を歯車材８の上面側から下面側に移動して歯形１０を形成した後、ホブ軸モータ３をｚ軸、ｙ軸方向に適当に移動することによりホブ５と歯車材８の干渉を避けながらホブ５を初期位置に戻し、その後、歯車材８の位相をシフトして再びホブ５で歯車材８を仕上げ切削加工をする。

また、ホブ盤１では、加工軸モータ６を固定しておき、ホブ軸モータ３をｙ軸方向に移動して切り込みを行ったが、ホブ軸モータ３を固定しておき、加工軸モータ６を移動して切り込みを行ってもよいし、あるいは、ホブ軸モータ３と加工軸モータ６の両方を移動して切り込みを行ってもよい。即ち、ホブ５と歯車材８が相対的に接近することにより切削できればよい。

更に、ホブ盤１では、ホブ５の回転の位相を固定しておき、歯車材８の回転の位相をシフトして仕上げ切削を行ったが、歯車材８の回転の位相を固定しておき、ホブ５の回転の位相をシフトして仕上げ切削を行ってもよいし、あるいは、ホブ５と歯車材８の両方の位相をシフトして仕上げ切削を行ってもよい。即ち、ホブ５と歯車材８の回転の同期位相が相対的にずれればよい。

ちなみに、従来は、回転動力として三相モータを使用し、回転同期機構は複数歯車の輪列機構だったので位相制御は無理であったが、ホブ盤１は、サーボモータを使用しているため、高精度な位相制御を容易に行うことができる。

次に、図２の各図を用いて、位相シフトによる歯面の仕上げ切削加工について説明する。
図２（ａ）は、切刃１１が摩耗したホブ５で歯車材８を切削したところを示しており、仕上げ切削加工の手前の状態を表している。
切刃１１で切削することにより、歯車材８に歯面１２ａ、１２ｂ、及び歯底１３が形成される。

ここで、切刃１１は摩耗して大きさが小さくなっているため、歯面１２ａと歯面１２ｂの間の距離、及び歯底１３の深さが仕様よりも小さくなっている。
歯底１３は、歯車通しのかみ合わせで遊びが設けてあるため、寸法公差内である程度小さくなっても問題はないが、歯面１２（歯面１２ａ、１２ｂなどを特に区別しない場合は単に歯面１２と記す）は仕様通りに作成する必要がある。
この切刃１１の摩耗により切削不足となる量をΔＥとする。

図２（ｂ）は、歯車材８の回転の位相を歯車材８の回転方向にシフトして仕上げ切削加工を行った例を示している。
歯車材８は、矢線３１の方向に回転しており、制御装置２は、矢破線４１で示したように、歯車材８の回転の位相をΔθだけ歯車材８の回転方向にシフトする。

これにより、切刃１１が歯面１２ｂの側にΔＥだけオフセットされて歯面１２ｂが切削され、これにより歯面１２ｃが形成される。
ΔＥは、切刃１１の摩耗量（歯形誤差）であり、Δθは、このように切刃１１のオフセット量がΔＥとなるような値に設定されている。
このようにして、切刃１１の摩耗により狭まった歯面１２ａ、１２ｂは、摩耗前の形状である歯面１２ａ、１２ｃに広げられるため、仕様通りの歯形が得られる。

図２（ｃ）は、歯車材８の回転の位相を歯車材８の回転方向と逆方向にシフトして仕上げ切削加工を行った例を示している。
歯車材８は、矢線３１の方向に回転しており、制御装置２は、矢破線４２で示したように、歯車材８の回転の位相をΔθだけ歯車材８の回転方向と逆方向にシフトする。

これにより、切刃１１が歯面１２ａの側にΔＥだけオフセットされて歯面１２ａが切削され、これにより歯面１２ｄが形成される。
このようにして、切刃１１の摩耗により狭まった歯面１２ａ、１２ｂは、摩耗前の形状である歯面１２ｄ、１２ｂに広げられるため、仕様通りの歯形が得られる。

ところで、図２（ｂ）の方式では、切刃１１の歯面１２ｂの側が切り込み回数が１回多くなるため、歯面１２ｂの側がより摩耗し、図２（ｃ）の方式では、逆に歯面１２ａの側の摩耗が多くなる。
そのため、切刃１１の両側が均等に摩耗するように、加工する歯車材８の所定数ごとに位相をシフトする方向を反転するとよい。

このため、ホブ盤１は、例えば、偶数番目に加工する歯車材８に対しては歯車材８の回転方向に位相をシフトし、奇数番目に加工する歯車材８に対しては逆方向に位相をシフトする。
このように、ホブ盤１の仕上げ切削部は、加工する歯車材８の所定の個数ごとに位相をシフトする方向を反転する。

この他に、Δθ／２ずつ回転方向と逆方向にシフトして、歯面１２ａ、１２ｂの両方に対して仕上げ切削加工をしてもよい。
この場合は、例えば、矢破線４１方向にΔθ／２だけ位相をシフトして片側の歯面を仕上げ切削加工した後、矢破線４２の方向にΔθ／２だけ位相をシフトして反対側の歯面を仕上げる。

この方法では、切刃１１の両側で仕上げ切削加工をするため、切刃１１の片側だけが摩耗するのを防ぐことができる。
以上のようにホブ盤１の仕上げ切削部は、切刃１１の摩耗量を取得し、歯車材８の回転の位相をシフトすることにより当該取得した摩耗量だけ切刃１１の位置をオフセットしている。

このように、ホブ盤１は、切刃１１の摩耗量ΔＥに応じてΔθだけ位相をシフトするが、切刃１１の摩耗量の取得は、例えば、計算による理論値、又は実測値を用いる。
計算による理論値を用いる場合は、次のようにする。
予め実験により、歯車材８を１、０００個切削するごとに切刃１１が０．１ミクロン摩耗するなど、摩耗量と歯車材８の個数の相関を計測しておく。

そして、制御装置２は、ホブ盤１で切削した歯車材８の個数をこの相関に当てはめて、切刃１１の摩耗量ΔＥを算出する。
摩耗量の算出は、歯車材８ごとに行ってもよいし、あるいは、１、０００個ごとなど加工精度に応じて複数個ごとに行ってもよい。

制御装置２は、ΔＥとΔθの対応表を記憶しており（計算してもよい）、算出したΔＥからΔθを決定する。
あるいは、より簡単に、歯車材８の切削個数とΔθの対応を記憶しておき、１、０００個切削するごとに位相を０．０１度インクリメントするなどとプログラムしてもよい。
この例では、ホブ盤１の仕上げ切削部は、切削回数を用いた演算により切刃１１の摩耗量を取得する。

一方、摩耗量を実測値に基づいて取得する場合は、次のようになる。
この例では、ホブ盤１は、更にカメラと撮影対象となる歯車材８を設置する撮影台を備えている。
着脱装置は、加工後の歯車材８を加工軸７から取り外して撮影台に置き、カメラがこれを撮影する。

制御装置２は、カメラが撮影した歯車材８の画像データから歯面１２の形状を解析することにより間接的に切刃１１の摩耗量ΔＥを計測する。
そして、制御装置２は、ΔＥに対応するΔθを位相シフト量として設定する。
あるいは、歯車材８を所定個数切削するごとにホブ軸モータ３を停止して、切刃１１を撮影し、その画像データから切刃１１の摩耗量ΔＥを直接計測するようにしてもよい。

この例では、ホブ盤１の仕上げ切削部は、切刃１１の摩耗を計測することにより摩耗量ΔＥを取得する。
更に、カメラは、歯車材８の歯面を撮影する撮影部として機能しており、ホブ盤１の仕上げ切削部は、カメラで撮影した画像を解析することにより切刃１１の摩耗を計測している。

また、歯面１２の画像から摩耗量を解析すると共に歯車材８の加工の良否を判定する品質検査を同時に行うように構成することもできる。
この場合、ホブ盤１は、画像を解析することにより、歯面１２の加工の良否判定を行う判定部を備えている。

図３は、ホブ盤１の動作を説明するためのフローチャートである。
以下の処理は、制御装置２のＣＰＵが記憶装置に記憶された切削プログラムに従って、各種の演算、及び各部の制御を行うことにより成されるものである。

まず、制御装置２は、加工軸モータ６を停止した状態で着脱装置を駆動し、未加工の歯車材８を加工軸７の定位置に装着する（ステップ５）。
ホブ軸モータ３は、連続的に回転させている。なお、歯車材８を加工する際に回転させ、歯車材８を着脱する際には停止させてもよい。

次に、制御装置２は、ホブシフトを駆動して、ホブ５を歯車材８の方に移動し、切刃１１で外周面９を切削する歯切り加工を行う（ステップ１０）。
後述するように、歯切り加工で位相シフトによる仕上げ切削加工も行う。
次に、制御装置２は、ホブシフトを駆動してホブ軸モータ３を初期位置に戻すと共に、加工軸モータ６を停止し、その後、着脱装置を駆動して加工軸７から歯車材８を取り外す（ステップ１５）。

次に、制御装置２は、歯切り加工を終了するか否かを判断する（ステップ２０）。この判断は、例えば、用意してある全ての歯車材８を加工した場合は終了と判断し、まだ未加工の歯車材８がある場合は未終了と判断することにより行われる。
加工を終了する場合（ステップ２０；Ｙ）、制御装置２は、動作を停止し、ランプを転倒させたり、通知音を発生させるなどして、担当者に加工終了を通知する。

一方、加工を続行する場合（ステップ２０；Ｎ）、制御装置２は、摩耗量が所定値に達したか否かを判断する（ステップ２５）。
これは、例えば、摩耗量で加工した歯車材８の個数で判断する場合は、当該個数に達したか否か（例えば、加工数が１、０００個に達したか否か）で判断し、実測値で判断する場合は、画像データから得られる摩耗量が所定値に達したか否かで判断する。

摩耗量が所定値に達していない場合（ステップ２５；Ｎ）、制御装置２は、ステップ５に戻り加工を継続する。
一方、摩耗量が所定値に達した場合（ステップ２５；Ｙ）、制御装置２は、摩耗量ΔＥに対応する位相のシフト量ΔθをＲＡＭなどに上書き保存して設定し（ステップ３０）、その後ステップ５に戻る。

図４は、歯切り加工を説明するためのフローチャートである。
制御装置２は、ホブシフトを駆動して、ホブ５を歯車材８の方に移動し、外周面９に対して切刃１１を所定の切り込み量だけ切り込んで（ステップ５０）、外周面９を一周切削する（ステップ５５）。

次に、制御装置２は、外周面９を全周に渡って切削した回数が所定の回数（例えば、５回）に達したか否かを判断する（ステップ６０）。
このように、制御装置２は、切削量が所定の値に達したか否かを、歯車材８の周囲を何周切削したかで判断する。

切削回数が所定の回数に達していない場合（ステップ６０；Ｎ）、制御装置２は、切刃１１の切り込み量を所定量だけインクリメントして増加させ（ステップ６５）、ステップ５０に戻って、もう一周切削する。

一方、切削回数が所定回数に達した場合（ステップ６０；Ｙ）、制御装置２は、切刃１１に摩耗があるか否かを判断する（ステップ７０）。
この判断は、例えば、ＲＡＭに記憶した位相のシフト量Δθを確認し、これが０度の場合には、摩耗がないと判断し、０度でない場合には摩耗があると判断する。

摩耗がない場合（即ち、ホブ５が新品で摩耗がない場合）（ステップ７０；Ｎ）、仕上げ切削加工を行う必要がないため、制御装置２は、メインルーチンにリターンする。
一方、摩耗がある場合（ステップ７０；Ｙ）、位相のシフト量をＲＡＭなどから読み取ると共に、位相をシフトする方向を判断する（ステップ７３）。
これは、加工順番が偶数番目の歯車材８に対してΔθシフトし、奇数番目の歯車材８に対しては−Δθシフトするなど、切刃１１の摩耗が偏らず均等に摩耗するように適当に位相の方向を振り分けるものである。

次に、制御装置２は、ＲＡＭから読み取った位相とシフトの方向に従って加工軸モータ６の位相をシフトする（ステップ７５）。
そして、外周面９を一週に渡って仕上げ切削加工して（ステップ８０）、メインルーチンにリターンする。

以上に説明した実施の形態により、次のような効果を得ることができる。
（１）ホブ軸モータ３と加工軸モータ６に位相精度が良好なサーボ制御を採用することによって、回転同期位相を定量的に数値化して指示することが可能となる。回転精度保証は、これらのスピンドル先端のエンコーダで確認することができる。
（２）切刃１１の摩耗に応じてホブ軸モータ３と加工軸モータ６の同期位相を意図的にシフトし、摩耗量（歯形誤差）ΔＥを発生させて、切削不足分を補足させることができ、これによってワークの歯形調整が可能となる。
（３）歯形の調整が可能なため、切刃１１が摩耗しても寸法精度を維持することができ、仕様通りの歯車を作成することができる。
（４）切刃１１が摩耗しても使用することができるため、ホブ５の寿命が伸びてコスト低減を図ることができる。
（５）ホブ盤１は、サーボ機構をプログラムで制御する自動式機械なので、従来の三相モータと歯車の輪列機構を用いたホブ盤の場合に比べて熟練技能が必要なく、機械調整時間も短縮することができるためコスト低減を図ることができる。
（６）仕上げ切削加工で寸法精度を出すため、ホブ５自体の寸法精度を緩和することができ、コストを低減することができる。

以上説明した実施形態では、歯車材から平歯車を加工する場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、はすば歯車、やまば歯車、かさ歯車、ウォームギヤ等の種々の歯車を加工する場合に適用することができる。この場合、加工対象となる各歯車の形状に応じた形状の歯車材が使用されると共に、各歯車の形状に応じた切刃のホブが使用される。
なお、以上説明した実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。そして、上記実施形態の中で説明されている構成の組み合わせ全てが発明の課題解決に必須の部であるとは限らない。

１ ホブ盤
２ 制御装置
３ ホブ軸モータ
４ ホブ軸
５ ホブ
６ 加工軸モータ
７ 加工軸
８ 歯車材
９ 外周面
１０ 歯形
１１ 切刃
１２ 歯面
１３ 歯底
２１、２２、３１ 矢線
４１、４２ 矢破線
１００、１０１ 歯面

Claims (7)

1. ホブを軸支するホブ軸支部と、
   歯車材の外周面を前記軸支したホブの切刃に対面させて当該歯車材を軸支する歯車材軸支部と、
   前記軸支したホブと歯車材を所定の回転比で回転させる回転部と、
   前記回転したホブと歯車材を接近させて、前記ホブの切刃で前記歯車材の外周面を切削する切削部と、
   前記切削により前記外周面に歯面が形成された後、前記ホブと前記歯車材の回転の相対的な位相をシフトして前記歯面の仕上げ切削を行う仕上げ切削部と、を具備し、
   前記仕上げ切削部は、
   前記切刃の摩耗量を取得し、
   前記位相をシフトすることにより、前記取得した摩耗量の半分の量だけ前記切刃の位置を前記歯車の片側の歯面側にオフセットして前記片側の歯面を仕上げ切削したのち、前記取得した摩耗量の半分の量だけ前記切刃の位置を前記歯車の反対側の歯面側にオフセットして前記反対側の歯面を仕上げ切削する、
   ことを特徴とする歯車加工装置。
2. 前記仕上げ切削部は、前記歯車材の回転の位相をシフトすることを特徴とする請求項１に記載の歯車加工装置。
3. 前記仕上げ切削部は、切削回数を用いた演算により前記摩耗量を取得することを特徴とする請求項１又は、請求項２に記載の歯車加工装置。
4. 前記仕上げ切削部は、切刃の摩耗を計測することにより前記摩耗量を取得することを特徴とする請求項１、請求項２、又は、請求項３に記載の歯車加工装置。
5. 前記歯車材の歯面を撮影する撮影部を備え、
   前記仕上げ切削部は、前記撮影した画像を解析することにより前記切刃の摩耗を計測することを特徴とする請求項４に記載の歯車加工装置。
6. 前記画像を解析することにより、前記歯面の加工の良否判定を行う判定部を具備したことを特徴とする請求項５に記載の歯車加工装置。
7. ホブを軸支するホブ軸支ステップと、
   歯車材の外周面を前記軸支したホブの切刃に対面させて当該歯車材を軸支する歯車材軸支ステップと、
   前記軸支したホブと歯車材を所定の回転比で回転させる回転ステップと、
   前記回転したホブと歯車材を接近させて、前記ホブの切刃で前記歯車材の外周面を切削する切削ステップと、
   前記切削により前記外周面に歯面が形成された後、前記ホブと前記歯車材の回転の相対的な位相をシフトして前記歯面の仕上げ切削を行う仕上げ切削ステップと、を備え、
   前記仕上げ切削ステップは、
   前記切刃の摩耗量を取得し、
   前記位相をシフトすることにより、前記取得した摩耗量の半分の量だけ前記切刃の位置を前記歯車の片側の歯面側にオフセットして前記片側の歯面を仕上げ切削したのち、前記取得した摩耗量の半分の量だけ前記切刃の位置を前記歯車の反対側の歯面側にオフセットして前記反対側の歯面を仕上げ切削する、
   ことを特徴とする歯車加工方法。

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