JP2014184505A - 歯車加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工用工具および工作物を高速で同期回転させて切削加工により高精度な歯車を加工することができる歯車加工装置を提供すること。
【解決手段】制御装置１００は、加工用工具４２の回転位相角に対する振れ量および工作物Ｗの回転位相角に対する振れ量を求めているので、これらの振れ量から工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を求めることができる。よって、転写振れ量が所定の閾値以下のときはそのまま加工用工具４２および工作物Ｗを高速で同期回転させて切削加工を開始することができるので、高精度な歯車の加工効率を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、加工用工具および工作物を高速で同期回転させて切削加工により歯車を加工する歯車加工装置に関する。

マシニングセンタ等の工作機械を用いて切削加工により歯車を加工する場合、内歯および外歯を加工する有効な手法として、例えば、特許文献１に記載の加工方法がある。この加工方法は、回転軸線回りに回転可能な加工用工具、例えば複数の工具刃を有するホブと、加工用工具の回転軸線に対して所定の角度で傾斜した回転軸線回りに回転可能な工作物とを高速で同期回転させ、加工用工具を工作物の回転軸線方向に送って切削することにより歯を創成する加工方法である。

特開２０１２−４５６８７号公報

上述の加工方法では、加工用工具および工作物を高速で同期回転させて切削加工を行うため、加工用工具の形状誤差や加工用工具および工作物の回転時の振れ等により、歯車の歯形形状の精度が悪化するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工用工具および工作物を高速で同期回転させて切削加工により高精度な歯車を加工することができる歯車加工装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本発明の歯車加工装置は、工作物の回転軸線に対し傾斜した回転軸線を有する加工用工具を用い、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線方向に送り操作して歯車を加工する歯車加工装置であって、前記加工用工具の回転時の回転軸線と直角な方向の変位量を検出する工具用変位センサと、前記工作物の回転時の回転軸線と直角な方向の変位量を検出する工作物用変位センサと、前記工具用変位センサからの検出信号に基づいて前記加工用工具の回転時の振れ量を求める工具振れ量演算手段と、前記工作物用変位センサからの検出信号に基づいて前記工作物の回転時の振れ量を求める工作物振れ量演算手段と、前記加工用工具の回転位相角を求める工具位相角演算手段と、前記工作物の回転位相角を求める工作物位相角演算手段と、前記加工用工具の回転位相角と回転時の振れ量との関係を求める工具振れ演算手段と、前記工作物の回転位相角と回転時の振れ量との関係を求める工作物振れ演算手段と、前記加工用工具の回転位相角と振れ量との関係および前記工作物の回転位相角と振れ量との関係に基づいて、前記工作物の加工面に転写される振れ量を求め、転写振れ量が所定の閾値以下であるか否かを判断する転写振れ量演算手段と、前記転写振れ量が前記閾値以下であるとき、前記工作物の加工を行う加工制御手段と、を備える。

（請求項２）また、前記歯車加工装置は、前記転写振れ量が前記閾値より大きいとき、前記工作物の位相割出しを行って前記転写振れ量を低減させる補正を行う工作物位相割出手段、を備えるとよい。
（請求項３）また、前記歯車加工装置は、前記補正した転写振れ量が前記閾値より大きいとき、前記工作物の前記加工用工具による加工を中止する加工中止手段、を備えるとよい。

（請求項４）また、前記歯車加工装置は、前記加工用工具を加振する工具用加振装置と、前記工作物を加振する工作物用加振装置と、前記加工用工具および前記工作物の少なくとも一方に回転時の振れ量の変化が見られない場合、前記工具用加振装置および前記工作物用加振装置の少なくとも一方を駆動する加振手段と、を備えるとよい。
（請求項５）また、前記加工用工具の工具刃数は、加工対象の歯車の歯数の整数分の一又は整数倍であるとよい。

（請求項１）本発明によると、加工用工具の回転位相角に対する振れ量および工作物の回転位相角に対する振れ量を求めているので、これらの振れ量から工作物の加工面に転写される振れ量を求めることができる。よって、転写振れ量が所定の閾値以下のときはそのまま加工用工具および工作物を高速で同期回転させて切削加工を開始することができるので、高精度な歯車の加工効率を向上させることができる。

（請求項２）転写振れ量が所定の閾値より大きいときは、転写振れ量を補正するようにしているので、高精度な歯車の加工効率をさらに向上させることができる。
（請求項３）補正した転写振れ量が所定の閾値より大きいときは、加工中止するようにしているので、歯車の加工不良率を低減することができる。

（請求項４）加工用工具および工作物の少なくとも一方に回転時の振れ量の変化が見られない場合、工作物の回転時の振れ量の変化を回転位相角方向にずらしても、工作物の加工面に転写される振れ量を補正することができない。しかし、加振手段が、工具用加振装置および工作物用加振装置の少なくとも一方を駆動し、加工用工具および工作物の少なくとも一方を加振することにより、回転時の振れ量の変化を生じさせることができるので、この状態で工作物の回転時の振れ量の変化を回転位相角方向にずらすことにより、工作物の加工面に転写される振れ量を補正することができる。

（請求項５）加工用工具の工具刃数が、加工対象の歯車の歯数の整数倍であれば、加工される歯車の一つの歯は、同一の複数の工具刃により切削されることになる。よって、特定の複数の工具刃の形状誤差を一つの歯に転写することになるので、当該歯の歯すじ誤差を良好にすることができる。また、加工用工具の工具刃数が、加工対象の歯車の歯数の整数分の一であれば、加工される歯車の一つの歯は、同一の一つの工具刃により切削されることになる。よって、同一の一つの工具刃の形状誤差のみを一つの歯に転写することになるので、当該歯の歯すじ誤差をさらに良好にすることができる。

本発明の実施の形態に係る歯車加工装置の全体構成を示す斜視図である。 図１の歯車加工装置の概略構成および制御装置を示す図である。 図２の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 歯車の歯形形状の誤差である歯すじ誤差を説明するための図である。 従来の加工による歯車の各歯に対する歯すじ誤差を示すグラフである。 本実施形態の加工による歯車の各歯に対する歯すじ誤差を示すグラフである。 歯車の歯形形状の誤差である歯みぞ振れ誤差を説明するための図である。 工具ホルダを示す軸方向に平行な断面図である。 図７Ａの工具ホルダのＡ−Ａ線断面図である。 図７の工具ホルダの調心前の加工による歯車の各歯に対する歯みぞ振れ誤差を示すグラフである。 図７の工具ホルダの調心後の加工による歯車の各歯に対する歯みぞ振れ誤差を示すグラフである。 加工用工具および工作物の回転位相角に対する回転時の振れ量の変化、並びに各振れ量を合成したときの変化を示すグラフである。 図９の工作物の振れ量を回転位相割出したときの変化を示すグラフである。 別形態の歯車加工装置の概略構成および制御装置を示す図である。

（１．歯車加工装置の機械構成）
歯車加工装置１の一例として、５軸マシニングセンタを例に挙げ、図１および図２を参照して説明する。つまり、当該歯車加工装置１は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）および２つの回転軸（Ａ軸、Ｃ軸）を有する装置である。

図１および図２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、ターンテーブル７０と、工具用変位センサ８０Ｔと、工作物用変位センサ８０Ｗと、制御装置１００等とから構成される。なお、図示省略するが、ベッド１０と並んで既知の自動工具交換装置が設けられている。

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド１０の形状は矩形状に限定されるものではない。このベッド１０の上面には、コラム２０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、Ｘ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、コラム２０をＸ軸方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置されている。

コラム２０の底面には、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂがＸ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能なように、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上にボールガイド２２ａ，２２ｂを介して嵌め込まれ、コラム２０の底面がベッド１０の上面に密接されている。

さらに、コラム２０のＸ軸に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０が摺動可能な一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂがＹ軸方向（鉛直方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、コラム２０には、一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂの間に、サドル３０をＹ軸方向に駆動するための、図略のＹ軸ボールねじが配置され、このＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置されている。

コラム２０の摺動面２０ａに対向するサドル３０の側面３０ａには、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂがＹ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。サドル３０は、コラム２０に対してＹ軸方向に移動可能なように、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂに嵌め込まれ、サドル３０の側面３０ａがコラム２０の摺動面２０ａに密接されている。

回転主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転可能に設けられ、加工用工具４２を支持している。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。また、加工用工具４２は、コラム２０およびサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。なお、加工用工具４２としては、本実施形態では複数の工具刃を有するホブであるが、その他として例えば、エンドミル、ドリル、タップ等がある。

さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂがＸ軸方向と直交するＺ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間に、テーブル５０をＺ軸方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置され、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置されている。

テーブル５０は、ベッド１０に対してＺ軸方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上に設けられている。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が設けられている。そして、チルトテーブル支持部６３には、チルトテーブル６０が水平方向のＡ軸回りで回転（揺動）可能に設けられている。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。

チルトテーブル６０には、ターンテーブル７０がＡ軸に直角なＣ軸回りで回転可能に設けられている。ターンテーブル７０には、工作物Ｗがチャッキングされる。ターンテーブル７０は、工作物ＷとともにＣ軸モータ６２により回転される。

工具用変位センサ８０Ｔは、加工用工具４２の回転時の回転軸線と直角な方向の変位量を検出するセンサであり、サドル３０の前面に回転主軸４０の主軸方向に突設されたアーム８１Ｔの先端に設けられている。工具用変位センサ８０Ｔとしては、例えば光や磁気を用いたセンサがあり、検出信号を制御装置１００に出力するようになっている。

工作物用変位センサ８０Ｗは、工作物Ｗの回転時の回転軸線と直角な方向の変位量を検出するセンサであり、チルトテーブル６０の上面にＣ軸方向に突設されたアーム８２Ｔの先端に設けられている。工作物用変位センサ８０Ｗとしては、例えば光や磁気を用いたセンサがあり、検出信号を制御装置１００に出力するようになっている。

制御装置１００は、主軸モータ４１を制御して、工具４２を回転させ、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、Ａ軸モータ６１およびＣ軸モータ６２を制御して、工作物Ｗと加工用工具４２とをＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向、Ａ軸回りおよびＣ軸回りに相対移動することにより、工作物Ｗの切削加工を行う。

（２．制御装置の構成）
図２に示すように、制御装置１００は、Ｘ軸駆動制御部１０１と、Ｙ軸駆動制御部１０２と、Ｚ軸駆動制御部１０３と、Ａ軸駆動制御部１０４と、Ｃ軸駆動制御部１０５と、主軸駆動制御部１０６と、工具振れ量演算部１０７と、工作物振れ量演算部１０８と、工具位相角演算部１０９と、工作物位相角演算部１１０と、工具振れ演算部１１１と、工作物振れ演算部１１２と、転写振れ量演算部１１３と、工作物位相割出部１１４と、加工中止部１１５と、加工制御部１１６と、記憶部１１７とを備えて構成される。ここで、各部１０１〜１１７は、それぞれ個別のハードウエアによる構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。

Ｘ軸駆動制御部１０１は、Ｘ軸モータ１１ｃと接続され、コラム２０をサドル３０と共にＸ軸方向に駆動制御する。
Ｙ軸駆動制御部１０２は、Ｙ軸モータ２３ｃと接続され、サドル３０を回転主軸４０と共にＹ軸方向に駆動制御する。
Ｚ軸駆動制御部１０３は、Ｚ軸モータ１２ｃと接続され、テーブル５０をＺ軸方向に駆動制御する。

Ａ軸駆動制御部１０４は、Ａ軸モータ６１と接続され、チルトテーブル６０をＡ軸回りで回転（揺動）させる。
Ｃ軸駆動制御部１０５は、Ｃ軸モータ６２と接続され、ターンテーブル７０をＣ軸回りで回転させる。
主軸駆動制御部１０６は、主軸モータ４１と接続され、回転主軸４０を回転させる。

工具振れ量演算部１０７は、工具用変位センサ８０Ｗからの検出信号に基づいて、加工用工具４２の回転時の回転軸線に直角な方向の振れ量を求める。
工作物振れ量演算部１０８は、工作物用変位センサ８０Ｔからの検出信号に基づいて、工作物Ｗの回転時の回転軸線に直角な方向の振れ量を求める。
工具位相角演算部１０９は、主軸モータ４１のエンコーダからの検出信号に基づいて、加工用工具４２の回転位相角を求める。
工作物位相角演算部１１０は、Ｃ軸モータ６２のエンコーダからの検出信号に基づいて、工作物Ｗの回転位相角を求める。

工具振れ演算部１１１は、工具位相角演算部１０９からの加工用工具４２の回転位相角と工具振れ量演算部１０７からの加工用工具４２の回転時の振れ量との関係を求めて記憶部１１７に記憶する。
工作物振れ演算部１１２は、工作物位相角演算部１１０からの工作物Ｗの回転位相角と工作物振れ量演算部１０８からの工作物Ｗの回転時の振れ量との関係を求めて記憶部１１７に記憶する。

転写振れ量演算部１１３は、記憶部１１７から読み出した加工用工具４２の回転位相角と振れ量との関係および工作物Ｗの回転位相角と振れ量との関係に基づいて、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を求め、転写振れ量が所定の閾値以下であるか否かを判断する。
工作物位相割出部１１４は、転写振れ量演算部１１３で求めた転写振れ量が閾値より大きいとき、工作物の位相割出しを行って転写振れ量を低減させる補正を行う。

加工中止部１１５は、工作物位相割出部１１４で補正した転写振れ量が閾値より大きいとき、工作物Ｗの加工用工具４２による加工を中止する。
加工制御部１１６は、工作物Ｗと加工用工具４２とを高速で同期回転させ、加工用工具４２を工作物Ｗの回転軸線方向に送って切削することにより歯を創成するために、Ｘ軸駆動制御部１０１、Ｙ軸駆動制御部１０２、Ｚ軸駆動制御部１０３、Ａ軸駆動制御部１０４、Ｃ軸駆動制御部１０５および主軸制御部１０６を制御する。

（３．歯車の歯形形状の精度）
上述の歯車加工装置１では、加工用工具４２（例えばホブ）と工作物Ｗとを高速で同期回転させ、加工用工具４２を工作物Ｗの回転軸線方向に送って切削することにより歯を創成する。このように、加工用工具４２と工作物Ｗとを同期回転させるため、創成される歯車の一つの歯をホブの異なる複数の工具刃で切削すると、各工具刃の異なる形状誤差が一つの歯に転写されてしまうことになる。この結果、歯形形状の精度、すなわち図４に示すように、歯車Ｇの歯ｇの周方向ｄ１の側面ｓにおける軸線方向ｄ２の表面粗さの平均値（歯すじ誤差）を悪化させる要因となる。

そこで、加工用工具４２における同一の一つの工具刃もしくは同一の複数の工具刃の形状誤差のみを、創成される歯車の一つの歯に転写して歯すじ誤差を良好にするため、加工用工具４２の工具刃数は、創成される歯車の歯数の整数分の一又は整数倍となるようにする。
例えば、加工用工具４２の工具刃数を創成される歯車の歯数より一つ多くした場合、図５Ａに示すように、歯車の各歯ｇ１〜ｇｎ（ｎは歯数）に対する歯すじ誤差ｅは、複雑なジグザグ状となって悪化する。これに対し、加工用工具４２の工具刃数と創成される歯車の歯数の比を一対一とした場合、図５Ｂに示すように、歯車の各歯ｇ１〜ｇｎ（ｎは歯数）に対する歯すじ誤差ｅは、同一の一つの工具刃の形状誤差のみが一つの歯に転写されるので一定（ｅｅ）になって良好となる。

このように、加工用工具４２の工具刃数を創成される歯車の歯数の整数分の一又は整数倍とすることにより、同一の一つの工具刃もしくは同一の複数の工具刃の形状誤差のみが、創成される歯車の一つの歯に転写されるので図５Ｂに示す状態に近くなり、歯すじ誤差を良好なものとすることができる。しかし、加工用工具４２と工作物Ｗとの同期回転が高速であるため、加工用工具４２および工作物Ｗに振れが生じる場合がある。また、加工用工具４２および工具ホルダ４３の取り付けや工具ホルダ４３および回転主軸４０の取り付けに誤差があると、加工用工具４２に振れが生じることになる。この結果、歯形形状の精度、すなわち図６に示すように、歯車Ｇの歯ｇの周方向ｄ１の側面ｓにおける任意の点の加工位置Ｐａと設計位置Ｐｂとの誤差（歯みぞ振れ誤差ｆ）を悪化させる要因となる。

そこで、工具用変位センサ８０Ｔおよび工作物用変位センサ８０Ｗで加工用工具４２および工作物Ｗに振れ量を検出し、検出した加工用工具４２および工作物Ｗに振れ量に基づいて、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を低減して歯みぞ振れ誤差を良好なものとする。なお、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量の低減は、制御装置１００により制御可能であり、詳述は後述する。

また、この制御装置１００による制御では工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を低減することが困難である場合は、図７Ａ，Ｂに示すように、加工用工具４２の回転軸線Ｌの調心が可能な工具ホルダ４３を使用するようにしてもよい。この工具ホルダ４３には、加工用工具４２の後部が挿入保持されるテーパ穴４３１の挿入口近傍であって、テーパ穴４３１の円周方向に１２０°間隔で、テーパ穴４３１の軸線（回転軸線Ｌ）と直角方向に貫通する三つのネジ穴４３２が設けられている。そして、三つのネジ穴４３２には、三つの調整ネジ４３３が螺合されている。これらの調整ネジ４３３を回転調整することにより、挿入保持されている加工用工具４２の回転軸線Ｌを傾斜させて回転軸線Ｌ１とし、もしくは平行移動させて回転軸線Ｌ２とすることにより加工用工具４２の振れ量を低減することができる。

例えば、加工用工具４２の回転軸線Ｌの調心前には、図８Ａに示すように、歯車の各歯ｇ１〜ｇｎ（ｎは歯数）に対する歯みぞ振れ誤差ｆは、略サインカーブとなって悪化する。これに対し、加工用工具４２の回転軸線Ｌの調心後には、図８Ｂに示すように、歯車の各歯ｇ１〜ｇｎ（ｎは歯数）に対する歯みぞ振れ誤差ｆは、加工用工具４２の振れ量が低減されるので一定（ｆｆ）になって良好となる。

（４．制御装置による工作物の加工面に転写される振れ量の低減制御動作）
次に、加工用工具４２であるホブにより工作物Ｗに対し歯車加工を行う場合の制御装置１００による工作物Ｗの加工面に転写される振れ量の低減制御動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。

図３に示すように、自動工具交換装置で工具ホルダ４３に保持された加工用工具４２を回転主軸４０に取り付けるとともに、作業者が工作物Ｗをターンテーブル７０に取り付けたら（ステップＳ１）、主軸モータ４１およびＣ軸モータ６２を駆動して回転主軸４０およびターンテーブル７０を高速回転させる（ステップＳ２）。このとき、回転主軸４０（加工用工具４２）の回転位相角０°は、ターンテーブル７０（工作物Ｗ）の回転位相角０°に位相合わせされる。

そして、主軸モータ４１のエンコーダで回転主軸４０（加工用工具４２）の回転位相角の検出を開始するとともに、工具用変位センサ８０Ｔで加工用工具４２の回転時の回転軸線と直角な方向の変位量の検出を開始する。また、Ｃ軸モータ６２のエンコーダでターンテーブル７０（工作物Ｗ）の回転位相角の検出を開始するとともに、工作物用変位センサ８０Ｗで工作物Ｗの回転時の回転軸線と直角な方向の変位量の検出を開始する。（ステップＳ３）。

具体的には、工具位相角演算部１０９は、主軸モータ４１のエンコーダからの検出信号により加工用工具４２の回転位相角を求め、工具振れ量演算部１０７は、工具位相角演算部１０９で求めた加工用工具４２の回転位相角に合わせて工具用変位センサ８０Ｔからの検出信号により加工用工具４２の振れ量を求める。工作物位相角演算部１１０は、Ｃ軸モータ６２のエンコーダからの検出信号により工作物Ｗの回転位相角を求め、工作物振れ量演算部１０８は、工作物位相角演算部１１０で求めた工作物Ｗの回転位相角に合わせて工作物用変位センサ８０Ｗからの検出信号により工作物Ｗの振れ量を求める。

次に、図３に示すように、検出した加工用工具４２の変位量と加工用工具４２の回転位相角との関係を求めるとともに、検出した工作物Ｗの変位量と工作物Ｗの回転位相角との関係を求める（ステップＳ４）。
具体的には、工具振れ演算部１１１は、工具位相角演算部１０９および工具振れ量演算部１０７で求めた加工用工具４２の回転位相角に対する回転時の振れ量の変化を求めて記憶部１１７に記憶し、工作物振れ演算部１１２は、工作物位相角演算部１１０および工作物振れ量演算部１０８で求めた工作物Ｗの回転位相角に対する回転時の振れ量の変化を求めて記憶部１１７に記憶する。

例えば、図９の実線で示すように、加工用工具４２の回転時の振れ量ｄは、加工用工具４２および工作物Ｗの回転位相角（以下、単に「回転位相角」）θが０°から３６０°の間では、±ｄｔの間を１周期のサイン波で変化している。すなわち、回転位相角θが０°および３６０°のとき、加工用工具４２の回転時の振れ量ｄは最大の＋ｄｔとなり、回転位相角θが１８０°のとき、加工用工具４２の回転時の振れ量ｄは最小の−ｄｔとなるように変化している。

また、図９の破線で示すように、工作物Ｗの回転時の振れ量ｄは、回転位相角θが０°から３６０°の間では、±ｄｗの間を３周期のサイン波で変化している。すなわち、回転位相角θが０°、１２０°、２４０°および３６０°のとき、工作物Ｗの回転時の振れ量ｄは最大の＋ｄｗとなり、回転位相角θが６０°、１８０°および３００°のとき、工作物Ｗの回転時の振れ量ｄは最小の−ｄｗとなるように変化している。

次に、図３に示すように、求めた加工用工具４２の回転位相角に対する回転時の振れ量の変化および工作物Ｗの回転位相角に対する回転時の振れ量の変化に基づいて、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を求める（ステップＳ５）。
具体的には、転写振れ量演算部１１３は、記憶部１１７から読み出した加工用工具４２の回転位相角に対する回転時の振れ量の変化および工作物Ｗの回転位相角に対する回転時の振れ量の変化を重ね合わせ、加工用工具４２の回転位相角に対する加工用工具４２および工作物Ｗの振れ量を合成し、合成振れ量の最大値と最小値との差を工作物Ｗの加工面に転写される振れ量として求めて記憶部１１７に記憶する。

上述の例であると、図９の一点鎖線で示すように、加工用工具４２および工作物Ｗの合成振れ量ｄは、回転位相角θが０°から３６０°の間では、（ｄｔ＋ｄｗ）〜（−ｄｔ−ｄｗ）の間を３周期の波で変化している。すなわち、加工用工具４２の回転位相角θが０°および３６０°のとき、加工用工具４２および工作物Ｗの合成振れ量ｄは最大の（ｄｔ＋ｄｗ）となり、加工用工具４２の回転位相角θが１８０°のとき、加工用工具４２および工作物Ｗの合成振れ量ｄは最小の（−ｄｔ−ｄｗ）となるように変化している。よって、合成振れ量ｄの最大値（ｄｔ＋ｄｗ）と最小値（−ｄｔ−ｄｗ）との差（２ｄｔ＋２ｄｗ）を工作物Ｗの加工面に転写される振れ量として求める。

次に、図３に示すように、求めた工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が、予め設定されている閾値より大きいか否かを判断する（ステップＳ６）。工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が、予め設定されている閾値以下のときは（ステップＳ６：Ｎｏ）、加工用工具４２で工作物Ｗに対し歯車加工を行い（ステップＳ７）、全ての処理を終了する。
具体的には、転写振れ量演算部１１３は、記憶部１１７に記憶されている工作物Ｗの加工面に転写される振れ量およびその閾値を読み出し、読み出した工作物Ｗの加工面に転写される振れ量と閾値との大きさを比較する。そして、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が閾値以下のときは、加工制御部１１６は、工作物Ｗと加工用工具４２とを高速で同期回転させ、加工用工具４２を工作物Ｗの回転軸線方向に送って切削することにより歯を創成する。

一方、図３に示すように、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が、予め設定されている閾値より大きいときは（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、加工用工具４２又は工作物Ｗの回転位相割出しを行って工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を低減させる補正を行う（ステップＳ８）。
具体的には、工作物位相割出部１１４は、加工用工具４２又は工作物Ｗの回転時の振れ量の変化を回転位相角方向にずらしつつ、回転位相角に対する加工用工具４２および工作物Ｗの振れ量を合成し、合成振れ量の最大値と最小値との差、すなわち工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が最小となる工作物Ｗの回転位相角を割り出して工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を低減させる補正を行う。

上述の例であると、図９に示すように、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量（２ｄｔ＋２ｄｗ）は、閾値ｄｒより大きいので、図９の破線で示す工作物Ｗの回転時の振れ量の変化ｄ（θ）を回転位相角θ方向にずらしていく。この場合は、図１０の破線で示すように、工作物Ｗの回転時の振れ量の変化を回転位相角方向に６０°ずらすことにより、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が最小の振れ量２ｄｍ（＜（２ｄｔ＋２ｄｗ））となり、工作物Ｗの回転位相割出しによる振れ量の低減補正が完了する。

次に、図３に示すように、補正した工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が、閾値より大きいか否かを判断する（ステップＳ９）。補正した工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が閾値以下のときは（ステップＳ９：Ｎｏ）、加工用工具４２で工作物Ｗに対し歯車加工を行い（ステップＳ７）、全ての処理を終了する。
上述の例であると、図１０の破線で示すように、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量は閾値ｄｒ以下となる。

一方、図３に示すように、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が、予め設定されている閾値より大きいときは（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、異常警告を発生して歯車加工を中止し（ステップＳ１０）、全ての処理を終了する。
具体的には、加工中止部１１５は、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量が閾値より大きいと判断したとき、異常が発生した旨の警告を表示装置に表示し、警告音を図略のスピーカから発して歯車加工を中止する。

（５．低減制御による効果）
加工用工具４２の回転位相角に対する振れ量および工作物Ｗの回転位相角に対する振れ量を求めているので、これらの振れ量から工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を求めることができる。よって、転写振れ量が所定の閾値以下のときはそのまま加工用工具および工作物を高速で同期回転させて切削加工を開始することができるので、高精度な歯車の加工効率を向上させることができる。また、転写振れ量が所定の閾値より大きいときは、転写振れ量を補正するようにしているので、高精度な歯車の加工効率をさらに向上させることができる。また、補正した転写振れ量が所定の閾値より大きいときは、加工中止するようにしているので、歯車の加工不良率を低減することができる。

（６．別形態）
上述の実施形態では、工具用変位センサ８０Ｔおよび工作物用変位センサ８０Ｗで加工用工具４２および工作物Ｗに振れ量を検出し、検出した加工用工具４２および工作物Ｗに振れ量に基づいて、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を補正し、または工具ホルダ４３の調整ネジ４３３を回転調整して工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を補正するようにしたが、加工用工具４２および工作物Ｗの少なくとも一方に回転時の振れ量の変化が見られない場合は対応することができない。このような場合、以下の装置を備えることにより、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を補正することが可能となる。

すなわち、図１１に示すように、歯車加工装置２には、図１に示す歯車加工装置１の構成に、回転主軸４０に内蔵され加工用工具４２を加振する工具用加振装置９０Ｔと、ターンテーブル７０に内蔵され工作物Ｗを加振する工作物用加振装置９０Ｗとを増設する。そして、制御装置２００には、図２に示す制御装置１００の構成に、工具用加振装置９０Ｔおよび工作物用加振装置９０Ｗをそれぞれ駆動する加振部１１８を増設する。

上述したように加工用工具４２および工作物Ｗの少なくとも一方に回転時の振れ量の変化が見られない場合、工作物Ｗの回転時の振れ量の変化を回転位相角方向にずらしても、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を補正することができない。しかし、加振部１１８が、工具用加振装置９０Ｔおよび工作物用加振装置９０Ｗの少なくとも一方を駆動し、加工用工具４２および工作物Ｗの少なくとも一方を加振することにより、回転時の振れ量の変化を生じさせることができるので、この状態で工作物Ｗの回転時の振れ量の変化を回転位相角方向にずらすことにより、工作物Ｗの加工面に転写される振れ量を補正することができる。

なお、上述した実施形態では、５軸マシニングセンタである歯車加工装置１は、工作物ＷをＡ軸旋回可能とするものとした。これに対して、５軸マシニングセンタは、縦形マシニングセンタとして、工具４２をＡ軸旋回可能とする構成としてもよい。また、本発明をマシニングセンタに適用する場合を説明したが、歯車加工の専用機に対しても同様に適用可能である。また、外歯歯車の加工について説明したが、内歯歯車の加工に対しても同様に適用可能である。

１：歯車加工装置、 ８０Ｔ：工具用変位センサ、 ８０Ｗ：工作物用変位センサ、 ９０Ｔ：工具用加振装置、 ９０Ｗ：工作物用加振装置
１００：制御装置、 １０７：工具振れ量演算部、 １０８：工作物振れ量演算部、 １０９：工具位相角演算部、 １１０：工作物位相角演算部、 １１１：工具振れ演算部、 １１２：工作物振れ演算部、 １１３：転写振れ量演算部、 １１４：工作物位相割出部、 １１５：加工中止部、 １１６：加工制御部、 １１７：記憶部、 １１８：加振部、 Ｗ：工作物

Claims (5)

1. 工作物の回転軸線に対し傾斜した回転軸線を有する加工用工具を用い、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線方向に送り操作して歯車を加工する歯車加工装置であって、
   前記加工用工具の回転時の回転軸線と直角な方向の変位量を検出する工具用変位センサと、
   前記工作物の回転時の回転軸線と直角な方向の変位量を検出する工作物用変位センサと、
   前記工具用変位センサからの検出信号に基づいて前記加工用工具の回転時の振れ量を求める工具振れ量演算手段と、
   前記工作物用変位センサからの検出信号に基づいて前記工作物の回転時の振れ量を求める工作物振れ量演算手段と、
   前記加工用工具の回転位相角を求める工具位相角演算手段と、
   前記工作物の回転位相角を求める工作物位相角演算手段と、
   前記加工用工具の回転位相角と回転時の振れ量との関係を求める工具振れ演算手段と、
   前記工作物の回転位相角と回転時の振れ量との関係を求める工作物振れ演算手段と、
   前記加工用工具の回転位相角と振れ量との関係および前記工作物の回転位相角と振れ量との関係に基づいて、前記工作物の加工面に転写される振れ量を求め、転写振れ量が所定の閾値以下であるか否かを判断する転写振れ量演算手段と、
   前記転写振れ量が前記閾値以下であるとき、前記工作物の加工を行う加工制御手段と、を備える歯車加工装置。
2. 前記歯車加工装置は、
   前記転写振れ量が前記閾値より大きいとき、前記工作物の位相割出しを行って前記転写振れ量を低減させる補正を行う工作物位相割出手段、を備える請求項１の歯車加工装置。
3. 前記歯車加工装置は、
   前記補正した転写振れ量が前記閾値より大きいとき、前記工作物の前記加工用工具による加工を中止する加工中止手段、を備える請求項２の歯車加工装置。
4. 前記歯車加工装置は、
   前記加工用工具を加振する工具用加振装置と、
   前記工作物を加振する工作物用加振装置と、
   前記加工用工具および前記工作物の少なくとも一方に回転時の振れ量の変化が見られない場合、前記工具用加振装置および前記工作物用加振装置の少なくとも一方を駆動する加振手段と、を備える請求項２又は３の歯車加工装置。
5. 前記加工用工具の工具刃数は、加工対象の歯車の歯数の整数分の一又は整数倍である、請求項１〜４の何れか一項の歯車加工装置。

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