(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既に歯みぞが形成されているまがりばかさ状歯車の中間製品とその中間製品に機械加工を施して加工品とする加工工具との、それら中間製品と加工工具との各基準点の３次元空間内における位置とそれらの回転軸線の方向とで規定される相対位置と、前記中間製品の回転軸線まわりの回転位置とを決める方法であって、
前記中間製品の前記歯みぞの位置を検出する検出器を予め定められた位置に位置決めする第一工程と、
前記検出器が、その検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出するまで前記中間製品を回転させる第二工程と、
その第二工程において回転させられた回転位置から前記中間製品を予め設定された設定角度回転させるとともに、その中間製品と前記加工工具とを、予め設定された設定相対位置であって、加工工具が中間製品に接触を開始する位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置に位置決めする第三工程と、
前記設定角度と前記加工開始位置とを、前記第三工程において前記設定角度回転させられた回転位置および前記加工開始位置から、前記中間製品と前記加工工具とに、その加工工具と前記まがりばかさ状歯車との諸元によって決まる加工工具の回転および揺動と中間製品の回転とを実質的に含む加工運動が付与されれば、中間製品が前記加工品に加工されることとなる設定角度および加工開始位置として、計算により取得する工程と
を含むまがりばかさ状歯車の中間製品と加工工具との位置決め方法。
【請求項２】
前記加工工具が前記中間製品の歯面を切削加工して前記加工品とする歯切工具であり、前記設定角度が、(a)前記第二工程において前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることが前記検出器により検出された際における前記中間製品の回転位置と、前記加工品の歯みぞの前記検出器に対応する部分である特定点が前記歯切工具により加工される状態における前記中間製品の回転位置との差と、(b)前記中間製品の前記特定点と前記加工開始位置との間の位相差との和とされる請求項１に記載の位置決め方法。
【請求項３】
前記加工工具が前記中間製品の歯面を切削加工して前記加工品とする歯切工具であり、前記設定角度が、(a)前記第二工程において前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることが前記検出器により検出された際における前記中間製品の回転位置と、前記加工品の歯みぞの前記検出器に対応する部分である特定点が前記歯切工具により加工される状態における前記中間製品の回転位置との差と、(b)前記中間製品の前記特定点と前記加工開始位置との間の位相差と、(c)前記検出器により検出される歯みぞと前記加工開始位置から加工が開始された際に前記歯切工具により最初に加工される歯みぞとの位相差との和とされる請求項１に記載の位置決め方法。
【請求項４】
前記加工工具が前記中間製品の歯面を切削加工して前記加工品とする歯切工具であり、前記設定角度が、(a)前記第二工程において前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることが前記検出器により検出された際における前記中間製品の回転位置と、前記加工品の歯みぞの前記検出器に対応する部分である特定点が前記歯切工具により加工される状態における前記中間製品の回転位置との差と、(d)前記中間製品の前記特定点と前記加工開始位置との間の位相差から、前記歯みぞの整数ピッチ分の位相差を差し引いたピッチの端数分の位相差との和とされる請求項１に記載の位置決め方法。
【請求項５】
既に歯みぞが形成されているまがりばかさ状歯車の中間製品とその中間製品に機械加工を施して加工品とする加工工具との、それら中間製品と加工工具との各基準点の３次元空間内における位置とそれらの回転軸線の方向とで規定される相対位置と、前記中間製品の回転軸線まわりの回転位置とを決める方法であって、
前記中間製品の前記歯みぞの位置を検出する検出器を予め定められた位置に位置決めする第一工程と、
前記検出器が、その検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出するまで前記中間製品を回転させる第二工程と、
その第二工程において回転させられた回転位置にある中間製品と前記加工工具とを、予め設定された設定相対位置であって、加工工具が中間製品に接触を開始する位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置に位置決めする第三工程と、
前記加工開始位置を、その加工開始位置から、前記中間製品と前記加工工具とに、その加工工具と前記まがりばかさ状歯車との諸元によって決まる加工工具の回転および揺動と中間製品の回転とを実質的に含む加工運動が付与されれば、中間製品が前記加工品に加工されることとなる加工開始位置として、計算により取得する工程と
を含むまがりばかさ状歯車の中間製品と加工工具との位置決め方法。
【請求項６】
前記検出器が、先端に球状接触部を有するプローブを備えてその球状接触部の対象物に対する接触を検出するタッチセンサを含み、前記第一工程が、
前記中間製品を回転させつつその中間製品に前記タッチセンサを接近させ、前記球状接触部が前記中間製品の歯先面と接触したとき停止させる工程と、
そのタッチセンサの停止後、前記中間製品を、その中間製品の歯先面が前記球状接触部に接触しなくなるまで回転させる工程と、
前記中間製品を、前記歯先面が前記球状接触部に接触しなくなってから予め定められた角度回転させる工程と、
前記タッチセンサを前記中間製品の回転軸線に接近させて、前記球状接触部を前記歯みぞ内に位置させる工程とを含み、前記第二工程が、前記中間製品を、その中間製品の前記歯みぞの両側の歯面の一方が前記球状接触部に接触するまで回転させる工程を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の位置決め方法。
【請求項７】
既に歯みぞが形成されているまがりばかさ状歯車の中間製品とその中間製品に機械加工を施して加工品とする加工工具との、それら中間製品と加工工具との各基準点の３次元空間内における位置とそれらの回転軸線の方向とで規定される相対位置と、前記中間製品の回転軸線まわりの回転位置とを決める装置であって、
前記中間製品の前記歯みぞの位置を検出する検出器と、
その検出器を前記中間製品に対して予め定められた位置に位置決めする第一手段と、
前記検出器がその検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出するまで、前記中間製品を回転させる第二手段と、
その第二手段により回転させられた回転位置から前記中間製品を予め設定された設定角度回転させるとともに、その中間製品と前記加工工具とを、予め設定された設定相対位置であって、加工工具が中間製品に接触を開始する位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置に位置決めする第三手段と、
前記設定角度と前記加工開始位置とを、前記第三手段により前記中間製品が前記設定角度回転させられた回転位置および前記加工開始位置から、前記中間製品と前記加工工具とに、その加工工具と前記まがりばかさ状歯車との諸元によって決まる加工工具の回転および揺動と中間製品の回転とを実質的に含む加工運動が付与されれば、中間製品が前記加工品に加工されることとなる設定角度および加工開始位置として、計算により取得する手段と
を含むまがりばかさ状歯車の中間製品と加工工具との位置決め装置。
【請求項８】
既に歯みぞが形成されているまがりばかさ状歯車の中間製品とその中間製品に機械加工を施して加工品とする加工工具との、それら中間製品と加工工具との各基準点の３次元空間内における位置とそれらの回転軸線の方向とで規定される相対位置と、前記中間製品の回転軸線まわりの回転位置とを決める装置であって、
前記中間製品の前記歯みぞの位置を検出する検出器と、
その検出器を前記中間製品に対して予め定められた位置に位置決めする第一手段と、
前記検出器がその検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出するまで、前記中間製品を回転させる第二手段と、
それら中間製品と前記加工工具とを、予め設定された設定相対位置であって、加工工具が中間製品に接触を開始する位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置に位置決めする第三手段と、
前記加工開始位置を、その加工開始位置から、前記中間製品と前記加工工具とに、その加工工具と前記まがりばかさ状歯車との諸元によって決まる加工工具の回転および揺動と中間製品の回転とを実質的に含む加工運動が付与されれば、中間製品が前記加工品に加工されることとなる加工開始位置として、計算により取得する手段と
を含むまがりばかさ状歯車の中間製品と加工工具との位置決め装置。
【請求項９】
前記第一手段が、前記検出器を前記中間製品の回転軸線と直交する一平面内の任意の位置に位置決めし得る移動装置を含む請求項８に記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、まがりばかさ歯車，ハイポイドギア等のまぎりばかさ状歯車を加工する歯車加工装置において、中間製品と加工工具とを位置決めする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まがりばかさ状歯車は、一般に、予め塑性加工，切削加工等の前加工により歯みぞが形成された被加工物である中間製品の歯部に切削・研削等の仕上げ加工を施すことにより製造される。その仕上げ加工を実施する加工装置において、それら中間製品と加工工具とを自動的に位置決めする位置決め装置が既に存在する。特許第２５７２１５５号の特許公報に記載されたものがそれである。この位置決め装置は、中間製品を予め定められた回転位置とするとともに、加工工具を予め定められた相対位置に配置する（加工工具の回転位置を予め定められた回転位置にすることを含む場合もある）ことにより、中間製品の歯みぞと加工工具の切刃との適切な噛合いを実現し得る位置決めを行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
しかし、この位置決め装置は、同じかさ状歯車を複数個加工する場合に、２個目以降の中間製品の位置決めには利用し得るが、最初の中間製品の位置決めには利用できないものであった。最初の中間製品を位置決めする際には、中間製品と加工工具との位置決めを作業者が行う必要があったのである。例えば、作業者が中間製品と加工工具とを接近させて中間製品と加工工具との位置関係を確認し、それらが適当な位置でない場合には、中間製品の回転位置を修正するという作業を繰り返すことにより、中間製品と加工工具とを相対的に位置決めするのである。この種の作業は、作業者が加工工具と中間製品とに顔を近づけるように装置内に身を乗り出し、その状態で加工工具と中間製品とを移動・回転させる必要があるので大変な作業であった。さらに、作業者の熟練を必要とするため加工精度が安定せず、あるいは、作業を繰り返して噛み合いを確認することが必要であるため、長時間を要する等の問題があった。
【０００４】
本発明は、以上の事情を背景として、複数の同じ中間製品の最初のものについても、加工開始位置を自動で設定し得るようにすることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の位置決め方法および装置が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
【０００５】
なお、以下の各項のうち、 (1)項が請求項１に相当し、 (2)項が請求項２に相当し、 (3)項が請求項６に相当し、 (20)項が請求項７に相当し、(21)項が請求項８に相当する。
【０００６】
（１）既に歯みぞが形成されているまがりばかさ状歯車の中間製品とその中間製品に機械加工を施して加工品とする加工工具との、それら中間製品と加工工具との各基準点の３次元空間内における位置とそれらの回転軸線の方向とで規定される相対位置と、前記中間製品の回転軸線まわりの回転位置とを決める方法であって、
前記中間製品の前記歯みぞの位置を検出する検出器を予め定められた位置に位置決めする第一工程と、
前記検出器が、その検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出するまで前記中間製品を回転させる第二工程と、
その第二工程において回転させられた回転位置から前記中間製品を予め設定された設定角度回転させるとともに、その中間製品と前記加工工具とを、予め設定された設定相対位置であって、加工工具が中間製品に接触を開始する位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置に位置決めする第三工程と、
前記設定角度と前記加工開始位置とを、前記第三工程において前記設定角度回転させられた回転位置および前記加工開始位置から、前記中間製品と前記加工工具とに、その加工工具と前記まがりばかさ状歯車との諸元によって決まる加工工具の回転および揺動と中間製品の回転とを実質的に含む加工運動が付与されれば、中間製品が前記加工品に加工されることとなる設定角度および加工開始位置として、計算により取得する工程と
を含むまがりばかさ状歯車の中間製品と加工工具との位置決め方法。
【０００６】
上記第二工程において決められる中間製品の回転位置と、上記第三工程において決められる中間製品の回転位置とは、上記設定角度分異なる。この設定角度は、例えば次のようにして決められる。まがりばかさ状歯車の歯みぞの両側の歯面の一方の予め定められた特定点が、加工工具としての歯切工具（例えば正面フライス）により切削加工されている状態において、その切削加工の結果得られるはずのまがりばかさ状歯車と歯切工具との相対位置は、まがりばかさ状歯車と歯切工具との諸元（各部の形状，寸法）から一義的に決まる。まがりばかさ状歯車の加工は、中間製品と歯切工具とが理論計算通りに相対移動させられることによって行われるのであり、その相対移動の一過程が上記相対位置であって、当然理論的に計算できる。そして、その相対位置から上記切削加工時における中間製品と歯切工具との相対移動の逆の計算を行えば、歯切工具が中間製品の歯みぞの切削加工を始める瞬間の位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置における中間製品と歯切工具との相対位置を計算することができる。
【０００７】
一方、検出器として、例えば、先端に球状の接触部を有するプローブを使用し、その球状接触部を歯みぞ内に進入させた状態で中間製品を回転させ、中間製品の歯みぞの両側の歯面の一方を接触部に接触させれば、中間製品とプローブとの相対回転位置を決めることができる。そして、上記歯面の球状接触部と接触させる部分を、前記まがりばかさ状歯車の歯みぞの前記特定点に対応する位置（特定点から歯面の法線方向に切削加工の取り代だけ離れた点）とすれば、プローブと中間製品と歯切工具との相対位置を一義的に決め得ることになる。
【０００８】
ただし、プローブが接触するのは中間製品の歯面であるのに対し、歯切工具が接触するのは切削加工後のまがりばかさ状歯車の歯面であり、歯切工具が接触する特定点（歯切工具の位置はこの特定点と接触する点の位置で表されるものとする）とプローブの球状接触部の球心（プローブの位置はこの球心の位置で表されるものとする）との間には、歯面の法線方向に取り代と球状接触部の半径との和だけのずれがある。また、歯切工具が接触する特定点は、切削加工の一過程であって、加工開始位置とは異なる。歯切工具の揺動位置（クレードル角）および中間製品の回転位置とが異なるのである。したがって、プローブの球状接触部との接触により決められる中間製品の回転位置から、上記「歯面の法線方向における取り代と球状接触部の半径との和（取り代および半径分と称する）」と「特定点と加工開始位置との回転角度差（加工進行対応分と称する）」との和（方向を考慮に入れた）に対応する角度だけ中間製品を回転させた位置が中間製品の加工開始位置であることになる。この場合には、上記「取り代および半径分」と「加工進行対応分」との和が前記設定角度となり、この設定角度を採用する態様が本発明の一実施態様である。
【０００９】
上記のように、プローブを進入させる歯みぞと、歯切工具により切削加工する歯みぞとを同じにする場合には、上記設定角度を採用すれば中間製品を加工開始位置に位置決めし得るのであるが、その場合には歯切工具の近傍にプローブを配設することが必要になり、設計の自由度が低下するとともに切削液や切り屑により検出器が汚れ易いという問題が生じる。したがって、プローブを進入させる歯みぞは、歯切工具により切削加工する歯みぞから所定ピッチ離れた歯みぞとすることが望ましく、その場合には、上記所定ピッチの違いを考慮することが必要になる。例えば、プローブとの接触により決めた回転位置から前記「取り代および半径分」と「加工進行対応分」との和に加えて、上記「所定ピッチ分」中間製品を回転させればよい。「取り代および半径分と加工進行対応分との和」と「所定ピッチ分」との和が前記設定角度となることになるのである。この態様も本発明の一実施態様であり、プローブにより位置決めされた歯みぞ自体が歯切工具により切削加工されることとなる利点があるが、反面、第三工程において中間製品を回転させるべき角度が大きくなり、その分加工能率が低くなることを避け得ない。
【００１０】
そこで、以下のようにして回転角度を小さくすることが望ましい。中間製品の歯みぞのピッチは比較的高い精度で均一になっているのが普通であるので、ある歯みぞをプローブにより位置決めすれば、他の歯みぞもほぼ同様の精度で位置決めされていると考えてよく、プローブにより位置決めされた歯みぞとは所定ピッチ隔たった歯みぞに歯切工具による切削加工を施しても支障はない。そして、この場合には、前記「所定ピッチ分」中間製品を回転させる必要がなくなり、第三工程の実施に要する時間を短縮できる。ただし、歯切工具により前記特定点が切削加工される時点における歯切工具の位置と、プローブの中間製品の周方向における位置とが共に一義的に決まっている場合には、プローブとの接触により決まる中間製品の回転位置と、歯切工具が前記特定点を切削している状態における中間製品の回転位置とが、丁度歯みぞの整数倍のピッチ離れた状態になるとは限らない。したがって、丁度歯みぞの整数倍のピッチ離れた状態にはならない場合には、「取り代および半径分」と、「加工進行対応分」から「歯みぞの整数ピッチ分」を差し引いた余りである「ピッチの端数分」との和が前記設定角度となる。この態様が本発明の特に望ましい態様の１つである。
【００１１】
以上は、検出器として接触型の検出器を使用し、それの接触子が球状接触部を備えたプローブである場合を例として説明したが、接触子としては任意の形状のものを採用することが可能であり、また、非接触型の検出器を採用することも可能である。例えば、超音波，可視光線，レーザ等を利用した距離測定器、各種の近接スイッチ等を採用し得るのである。また、加工工具が歯切工具の一種である正面フライスである場合を例として説明したが、正面ホブ等別の歯切工具である場合や、シェービング工具，研削工具，面取工具等他の加工工具である場合にも本発明を適用することができる。
【００１２】
【００１３】
なお、前記「検出器が、検出器に対して歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出する」とは、例えば、検出器の接触部が歯みぞの両側の歯面のいずれか一方に接触することや、歯みぞの中央面が検出器の軸線と一致することとすることができる。また、加工されるのがまがりばかさ状歯車の中間製品がである場合には、そのまがりばの長手方向における予め定められる任意の部位が、検出器に対して位置決めされればよい。さらに、検出器が接触型であり、第三工程において中間製品が回転させられる際に、接触子と中間製品の歯とが干渉する場合には、第二工程と第三工程との間に接触子を歯みぞ内から退避させる工程が必要であるが、検出器が非接触型である等により干渉のおそれがない場合にはその工程は不要である。
【００１４】
本発明によれば、第一工程において、検出器を予め定められた位置に位置決めし、第二工程において、検出器に対して中間製品の歯みぞを予め定められた相対回転位置に位置決めし、第三工程において、第二工程で決められた回転位置から中間製品を設定角度だけ回転させれば、中間製品が加工工具による加工を開始し得る加工開始位置に位置決めされる。また、その中間製品に対して加工工具が予め設定された設定相対位置に位置決めされるため、直ちに中間製品と加工工具とに加工運動を開始させることができる。従来は、複数の同じ中間製品の最初のものの相対位置決めは作業者が行い、その結果決定された中間製品の歯みぞの回転位置を検出しておき、２個目以降の中間製品の歯みぞの回転位置をその検出しておいた回転位置に一致させることによって、中間製品の回転位置決めを行うことが行われていた。それに対し、本発明によれば、複数の同じ中間製品の最初のものについても、加工開始位置を簡単に（例えば全自動で）設定することができ、それによって、まがりばかさ状歯車加工装置の使い勝手，加工精度および作業能率の少なくとも一つを向上させることができる。
【００１５】
（２）既に歯みぞが形成されているまがりばかさ状歯車の中間製品とその中間製品に機械加工を施して加工品とする加工工具との、それら中間製品と加工工具との各基準点の３次元空間内における位置とそれらの回転軸線の方向とで規定される相対位置と、前記中間製品の回転軸線まわりの回転位置とを決める方法であって、
前記中間製品の前記歯みぞの位置を検出する検出器を予め定められた位置に位置決めする第一工程と、
前記検出器が、その検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出するまで前記中間製品を回転させる第二工程と、
その第二工程において回転させられた回転位置にある中間製品と前記加工工具とを、予め設定された設定相対位置であって、加工工具が中間製品に接触を開始する位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置に位置決めする第三工程と、
前記加工開始位置を、その加工開始位置から、前記中間製品と前記加工工具とに、その加工工具と前記まがりばかさ状歯車との諸元によって決まる加工工具の回転および揺動と中間製品の回転とを実質的に含む加工運動が付与されれば、中間製品が前記加工品に加工されることとなる加工開始位置として、計算により取得する工程と
を含むまがりばかさ状歯車の中間製品と加工工具との位置決め方法。
【００１６】
例えば、前記 (1)項の発明に関して説明した設定角度として「取り代および半径分」と「歯みぞのピッチの端数分」との和に相当する設定角度だけ中間製品を回転させる代わりに、第一工程における検出器の位置をそのような回転を必要としない位置に設定しておく態様が本項の発明の一実施態様である。例えば、検出器が基準位置にある状態で、前述の方法により「取り代および半径分」および「歯みぞのピッチの端数分」の和に相当する設定角度を計算により求めた後、その設定角度の回転に相当する分だけ検出器の位置を変更すればよいのである。この場合には、検出器に基づいて中間製品の回転位置を決めれば、その回転位置が取りも直さず加工開始位置であることになるのである。ただし、本実施態様においては、検出器の位置を、少なくとも中間製品の回転軸線と直交する一平面内の任意の位置（望ましくは、三次元空間内の任意の位置）に位置決めし得るようにすることが必要である。
【００１７】
また、上記「取り代および半径分」および「歯みぞのピッチの端数分」の和に相当する設定角度だけ中間製品を回転させる代わりに、加工工具の位置を設定角度と同じ大きさの角度だけ逆方向に回転させる態様が、本発明の別の実施態様である。加工工具を保持して回転させる工具軸を備えた工具保持回転装置が、工具軸の軸方向および位置を任意に変更し得るものである場合に、本態様を実施することができる。ただし、この場合には、加工工具の加工開始位置の変更に応じて、加工工具の加工運動を制御する制御プログラムも変更されることが必要となる。
【００１８】
（３）前記検出器が、先端に球状接触部を有するプローブを備えてその球状接触部の対象物に対する接触を検出するタッチセンサを含み、前記第一工程が、
前記中間製品を回転させつつその中間製品に前記タッチセンサを接近させ、前記球状接触部が前記中間製品の歯先面と接触したとき停止させる工程と、
前記タッチセンサの停止後、前記中間製品を、その中間製品の歯先面が前記球状接触部に接触しなくなるまで回転させる工程と、
前記中間製品を、前記歯先面が前記球状接触部に接触しなくなってから予め定められた角度回転させる工程と、
前記タッチセンサを前記中間製品の回転軸線に接近させて、前記球状接触部を前記歯みぞ内に位置させる工程とを含み、前記第二工程が、前記中間製品を、その中間製品の前記歯みぞの両側の歯面の一方が前記球状接触部に接触するまで回転させる工程を含む(1)項または(2)項に記載の位置決め方法。
【００１９】
（４）前記検出器が、その検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出する状態が、前記歯みぞの幅方向の中央が、前記検出器と一致することを検出する状態である(1)項または(2)項に記載の位置決め方法。
【００２０】
歯みぞは検出器に対していずれの相対回転位置に位置決めされてもよいが、本項あるいは次項に記載するように、歯みぞの中央が検出器と一致する状態か、歯みぞの両側の歯面のいずれか一方から設定距離（０を含む）離れた点が検出器と一致する状態とすることが望ましい。後者の場合、例えば、設定距離をタッチセンサの接触子の球状の接触部の半径と等しくしておけば、球状接触部が歯面に接触する状態が、検出器が歯面から設定距離離れた状態であることになる。なお、歯みぞが湾曲しあるいは捩じれている場合には、歯みぞの長手方向における予め定められた位置、あるいは中間製品の軸方向における予め定められた位置において、検出器と歯みぞとの相対位置が決められるべきである。この点は、次項の態様に関しても同様である。
（５）前記検出器が、その検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出する状態が、前記歯みぞの両側の歯面のいずれか一方から設定距離離れた点が前記検出器と一致することを検出する状態である(1)項または(2)項に記載の位置決め方法。
（６）前記検出器が前記中間製品の回転軸線の垂直上方に位置させられる(1)項ないし(5)項のいずれかに記載の位置決め方法。
中間製品と加工工具との回転軸線が共に水平とされ、それら両回転軸線がほぼ同一水平面上に位置する状態で加工が行われることが多く、その場合に検出器が中間製品の回転軸線の垂直上方に位置させられれば、中間製品の被加工点から最も大きく上方へ離れた位置に配設されることになり、検出器と加工工具との干渉や、切削液や切り屑による検出器の汚染，損傷等を特に良好に回避し得る。ただし、中間製品の回転軸線を間に挟んで、被加工点と丁度反対側に検出器を配設したり、作業者の見易い位置に配設する等、他の位置に配設することも可能である。
（７）前記第一工程が、前記中間製品の軸方向の予め定められた位置において、タッチセンサの接触子の接触部が、中間製品の歯みぞ内の予め定められた位置にある状態を実現する工程である(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の位置決め方法。
【００２１】
接触部は、歯底面と歯先面との間のいずれの位置に配置されても良いが、歯面を検出するのに適した位置に配設されることが望ましい。具体的には、歯底面と歯先面との間の領域であって、両端から歯丈の４分の１の領域を除いた部分が望ましい。例えば、ピッチ円錐上の位置が推奨される。なお、タッチセンサの接触子は中間製品の回転軸線を含む平面上に中心軸線を有する姿勢とされることが望ましい。
（８）前記接触部が前記中間製品の歯みぞ内の予め定められた位置にある状態を実現する工程が、
前記接触部が中間製品の歯先面に接触可能な位置に達するまでタッチセンサを移動させて停止させる第一接近工程と、
タッチセンサが接触信号を発する状態から発しない状態に変化するまで中間製品をそれの回転軸線まわりに回転させるとともにその変化時における回転位置から予め定められた角度回転させる第一回転工程と、
接触部が中間製品の歯みぞ内に位置する状態となるまでタッチセンサと移動させて停止させる第二接近工程と、
接触部が中間製品の歯面に接触するまで中間製品を回転軸線まわりに回転させる第二回転工程と
を含むことを特徴とする(7)項に記載の位置決め方法。
（９）前記接触部の前記歯みぞ内における予め定められた位置が歯みぞの中央である(7) 項または(8)項に記載の位置決め方法。
（１０）前記接触部の前記歯みぞ内における予め定められた位置が、接触部が歯みぞの両側の歯面の一方に接触する位置である(7)項または(8)項に記載の位置決め方法。
（１１）前記接触子が、前記中間製品の歯部の軸方向のほぼ中央の位置において前記歯みぞ内に位置させられる(7)項ないし(10)項のいずれかに記載の位置決め方法。
【００２２】
接触子は、中間製品の軸方向における両端に近い位置に配設されても良いが、中央近傍に配設されることが望ましい。
（１２）前記接触子が、それの中心軸線が前記中間製品の回転軸線と直交する姿勢で使用される(7)項ないし(11)項のいずれかに記載の位置決め方法。
（１３）前記接触子が、垂直下向きの姿勢で使用される(12)項に記載の位置決め方法。
タッチセンサは接触子を垂直下向きの姿勢で使用することが位置決め装置の設計上簡明であるし、加工液や切り屑によるタッチセンサの汚染や損傷を回避する上でも有利である。また、作業者がタッチセンサの保守点検を行う場合にも便利であることが多い。
（１４）前記接触子が、前記中間製品の回転軸線と直交する方向の移動により前記歯みぞ内に進入させられる(7)項ないし(13)項の位置決め方法。
【００２３】
上記(13)項の特徴と本項の特徴との両方を採用すれば、タッチセンサを移動させる移動装置を中間製品の被加工点から可及的に上方へ離れた位置に配設し、加工液や切り屑の影響を少なくすることができる。
（１５）前記接触子が、上方から下方への移動により、上方に向かって開いた前記歯みぞに進入させられる(7)項または(14)項に記載の位置決め方法。
（１６）前記加工工具が、切刃が一円周に沿って配置された正面フライス（環状フライス）である(1)項ないし(15)項のいずれか一つに記載の位置決め方法。
加工工具は、切刃が少なくとも一本の伸開線に沿って配置された正面ホブ（環状ホブ）であっても良い。
（１７）前記タッチセンサの前記接触部が、前記中間製品の予め定められた軸方向位置において、中間製品の歯先面に接触する位置が、中間製品の回転軸線と直交する方向において設定範囲内であるか否かに基づいて、予定の中間製品であるか否かを判定する工程を含む(7)項ないし(16)項のいずれかに記載の位置決め方法。
タッチセンサの接触部が歯先面に接触する位置が設定範囲外である場合には、現に取り付けられている中間製品が予定のものではないと判断される。その場合には、位置決め作業の中止と、警報発生との少なくとも一方が行われるようにすることが望ましい。
【００２４】
歯先面を検出することは、中間製品の位置決めの際に実施されることであるので、それを利用することにより、余分な設備や時間を要することなく中間製品が予定のものであるか否かを判定することができる。
（１８）前記接触部と歯みぞの両側面とが接触する際の中間製品の回転位置に基づいて歯みぞの幅と歯部の厚さとの少なくとも一方を取得する工程を含む(7)項ないし(17)項のいずれかに記載の位置決め方法。
（１９）前記検出された歯みぞの幅と歯部の厚さとの少なくとも一方と、予定の中間製品の対応する値との差が設定範囲以内であるか否かに基づいて、予定の中間製品であるか否かを判定する工程を含む(18)項に記載の位置決め方法。
(17)項の特徴と本項の特徴とを合わせて採用すれば、不適切な中間製品が加工されてしまうことをさらに確実に回避することができる。
【００２５】
（２０）既に歯みぞが形成されているまがりばかさ状歯車の中間製品とその中間製品に機械加工を施して加工品とする加工工具との、それら中間製品と加工工具との各基準点の３次元空間内における位置とそれらの回転軸線の方向とで規定される相対位置と、前記中間製品の回転軸線まわりの回転位置とを決める装置であって、
前記中間製品の前記歯みぞの位置を検出する検出器と、
その検出器を前記中間製品に対して予め定められた位置に位置決めする第一手段と、
前記検出器がその検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出するまで、前記中間製品を回転させる第二手段と、
その第二手段により回転させられた回転位置から前記中間製品を予め設定された設定角度回転させるとともに、その中間製品と前記加工工具とを、予め設定された設定相対位置であって、加工工具が中間製品に接触を開始する位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置に位置決めする第三手段と、
前記設定角度と前記加工開始位置とを、前記第三手段により前記中間製品が前記設定角度回転させられた回転位置および前記加工開始位置から、前記中間製品と前記加工工具とに、その加工工具と前記まがりばかさ状歯車との諸元によって決まる加工工具の回転および揺動と中間製品の回転とを実質的に含む加工運動が付与されれば、中間製品が前記加工品に加工されることとなる設定角度および加工開始位置として、計算により取得する手段と
を含むまがりばかさ状歯車の中間製品と加工工具との位置決め装置。
(3)項ないし(19)項のそれぞれに記載の特徴は本項の装置にも適用可能である。
【００２６】
（２１）既に歯みぞが形成されているまがりばかさ状歯車の中間製品とその中間製品に機械加工を施して加工品とする加工工具との、それら中間製品と加工工具との各基準点の３次元空間内における位置とそれらの回転軸線の方向とで規定される相対位置と、前記中間製品の回転軸線まわりの回転位置とを決める装置であって、
前記中間製品の前記歯みぞの位置を検出する検出器と、
その検出器を前記中間製品に対して予め定められた位置に位置決めする第一手段と、
前記検出器がその検出器に対して前記歯みぞが予め定められた相対回転位置にあることを検出するまで、前記中間製品を回転させる第二手段と、
それら中間製品と前記加工工具とを、予め設定された設定相対位置であって、加工工具が中間製品に接触を開始する位置からエアカット移動分だけ離れた位置である加工開始位置に位置決めする第三手段と、
前記加工開始位置を、その加工開始位置から、前記中間製品と前記加工工具とに、その加工工具と前記まがりばかさ状歯車との諸元によって決まる加工工具の回転および揺動と中間製品の回転とを実質的に含む加工運動が付与されれば、中間製品が前記加工品に加工されることとなる加工開始位置として、計算により取得する手段と
を含むまがりばかさ状歯車の中間製品と加工工具との位置決め装置。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１にまがりばかさ歯車を歯切加工する歯車加工装置の全体を示す。本歯車加工装置は一般に良く知られたものであるので、本発明に関係のある部分のみ詳細に説明し、それ以外の部分は簡略に説明する。
【００２８】
歯車加工装置２０においては、装置本体２２に工具主軸台２４と工作物主軸台２６とが相対移動可能に支持されている。工具主軸台２４は、装置本体２０上に形成された水平面に平行な第一方向（以下、Ｘ軸方向と称する）に移動する第一移動台２８を備えている。第一移動台２８はガイドレール２７にガイドされ、第一移動モータ２９により移動させられる。その第一移動台２８にコラム３０が立設され、コラム３０の側面に形成され垂直方向（Ｙ軸方向）に延びる一対のガイドレール３２と、昇降モータ３４とにより工具主軸３６を支持するハウジング３８がＹ軸方向に移動させられる。ハウジング３８は、工具主軸３６を水平な軸線のまわりに回転可能に、かつ、軸方向（Ｘ軸方向）に相対移動可能に支持しており、工具主軸３６を回転させる工具主軸回転モータ４０と軸方向に移動させる軸方向駆動モータ４２とが設けられている。それら第一移動モータ２９，昇降モータ３４，工具主軸回転モータ４０および軸方向駆動モータ４２が、図５に示すコンピュータ７２により制御されて、工具主軸３６が軸線まわりに回転しつつ、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに移動させられる。この工具主軸３６にアダプタ４４を介して加工工具の一種である歯切工具としての正面フライス４６が相対回転不能に保持されている。
【００２９】
一方、工作物主軸台２６は、装置本体２０上に、水平面内においてＸ軸方向と直交するＺ軸方向に相対移動可能に設けられた第二移動台５０と、その第二移動台５０に設けられ、垂直軸線まわりに相対回転可能な旋回台５２とを含み、装置本体２０に設けられた第二移動モータ５４と、 旋回台５２上に設けられた旋回モータ５６とによりそれぞれが運動させられる。旋回台５２上に工作物主軸５７を回転可能に保持するハウジング５８が設けられている。工作物主軸５７は水平な軸線のまわりに回転可能に支持され、工作物主軸回転モータ５９により回転させられる。以上の結果、工作物主軸５７は、水平な軸線まわりの回転と、Ｚ軸方向移動と、垂直軸線まわりの旋回とが可能となっている。なお、上記第一移動モータ２９，昇降モータ３４，工具主軸回転モータ４０，軸方向駆動モータ４２，第二移動モータ５４，旋回モータ５６，工作物主軸回転モータ５９等はいずれもサーボモータ等回転角度の正確な制御が可能なモータである。
【００３０】
本歯車加工装置２０によれば、上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の相対移動と，工作物主軸５７の垂直軸線まわりの旋回と、各主軸の軸線まわりの回転とを組み合わせることにより、成形歯切加工と創成歯切加工との両方を実施することができる。以下に、工作物主軸５７についてさらに詳細に説明する。
【００３１】
工作物主軸５７の先端部には、アダプタ６０が取り外し可能に設けられている。アダプタ６０の本体内には、図３に示すように、工作物主軸５７と同軸に嵌合穴６２が形成され、その嵌合穴６２内にコレットチャック６４が配設されている。したがって、コレットチャック６４に被加工物としての中間製品６６を任意の位相で嵌合し、その状態でコレットチャック６４を作動させることにより、中間製品６６をアダプタ６０に任意の位相で固定することができる。アダプタ６０とコレットチャック６４とが共同して、中間製品６６を工作物主軸５７に任意の位相で固定可能な固定装置を構成しているのである。
【００３２】
中間製品６６は、塑性加工，切削加工等の前加工により、予め複数の歯，歯みぞ等を有するかさ状歯車の形状にされている。それら歯みぞは、互いに対向する一対の歯面６８をそれぞれ備えている（図９参照）。
【００３３】
工作物主軸５７は、ハウジング５８内において、減速機を介して工作物主軸回転モータ５９に接続されている。本実施形態においては、これら減速機および工作物主軸回転モータ５９により回転駆動装置が構成されているのである。図５に示すように、工作物主軸回転モータ５９は駆動回路７０を介してコンピュータ７２の出力ポート７４に接続されている。また、工作物主軸回転モータ５９の回転量はエンコーダ７６によって検出されるようになっている。エンコーダ７６はアブソリュートエンコーダであり、その検出値がコンピュータの入力ポート７８に入力される。エンコーダ７６が工作物主軸５７の回転位置（回転位相）を検出する位置（位相）検出装置を構成しているのであり、コンピュータ７２はそれの検出結果に基づいて工作物主軸回転モータ５９の回転角度を制御することができる。それによって、工作物主軸５７が任意の角度回転させられるとともに、一定の基準回転位置（基準位相）で停止させられる。主軸回転モータ５９，駆動回路７０およびコンピュータ７２により主軸制御装置が構成されているのである。
【００３４】
本実施形態においては、図２に示すように、工作物主軸５７のハウジング５８に中間製品６６の回転位置（位相）を検出する位置検出装置８０が固定的に設けられている。ただし、図１においては、理解を容易にするために位置検出装置８０の図示が省略されている。
工作物主軸５７のハウジング５８に垂直方向に延びるプレート８２が固定されており、そのプレート８２には、その板面に直角な方向に延びるブラケット８４，８５が取り付けられている。ブラケット８４，８５は、それぞれフランジ部８６，８７を備えており、工作物主軸５７の軸線に直角な方向に隔たった位置においてプレート８２に固定されている。ブラケット８４，８５にはボールねじ８８がベアリング９０，９１を介して回転可能かつ軸方向に移動不能に支持されている。ボールねじ８８は工作物主軸５７の軸線に直角な方向に延びており、それの工作物主軸５７から遠い側の端にプーリ９２が固定されている。ボールねじ８８には、ボールナット９４が螺合されている。ボールナット９４はスライド９６に嵌合されており、そのスライド９６はリニアベアリング９８を介してガイドバー１００に嵌合されている。ガイドバー１００はボールねじ８８と平行に延びる姿勢でブラケット８４，８５に支持されている。したがって、ボールねじ８８の回転に伴ってスライド９６が工作物主軸５７の軸線に直角する方向に沿って工作物主軸５７に接近，離間する。
【００３５】
スライド９６にはタッチセンサ１０２が固定されている。タッチセンサ１０２はボールねじ８８と平行、すなわち工作物主軸５７の軸線に直角な方向に延びており、先端部にはプローブ１０４を備えている。プローブ１０４は先端に球状接触部１０６を備えている。タッチセンサ１０２はコンピュータ７２の入力ポート７８に接続されており、プローブ１０４が中間製品６６にいずれの方向から接触しても接触信号をコンピュータ７２に入力するようになっている。プローブ１０４は、タッチセンサ１０２の本体に対してあらゆる方向に相対移動可能であり、中間製品６６への接触時の衝撃を吸収する。
【００３６】
プレート８２には、さらに、図３および図４に示すように、昇降モータ１１０がブラケット１１１を介して固定的に取り付けられている。昇降モータ１１０の回転軸１１３にはプーリ１１２が相対回転不能に取り付けられており、このプーリ１１２とボールねじ８８のプーリ９２との間に無端のベルト１１４が巻きかけられている。このベルト１１４により、昇降モータ１１０の回転がボールねじ８８に伝達される。昇降モータ１１０は、図５に示すように、駆動回路７０を介してコンピュータ７２の出力ポート７４に接続されている。また、昇降モータ１１０の回転量は昇降エンコーダ１１６により検出され、その検出信号がコンピュータ７２の入力ポート７８から入力されるようになっている。したがって、コンピュータ７２の指令信号に基づいて昇降モータ１１０が駆動され、タッチセンサ１０２が工作物主軸５７の軸線に直角な直線に沿って任意の位置へ移動させられ、中間製品６６に接近，離間させられる。上記ブラケット８４，ボールねじ８８，プーリ９２，ボールナット９４，スライド９６，ガイドバー１００，昇降モータ１１０，プーリ１１２，ベルト１１４等によりタッチセンサ移動装置が構成されているのである。
【００３７】
上記コンピュータ７２には、図５に示すように、ＣＰＵ１３０，ＲＯＭ１３２，ＲＡＭ１３４およびそれらを接続するバス１３６が設けられ、バス１３６には、さらに、入力ポート７８および出力ポート７４が接続されている。コンピュータ７２の入力ポート７８には、前述のエンコーダ７６，タッチセンサ１０２および昇降エンコーダ１１６が接続されている。入力ポート７８には、さらに、入力装置１３８が接続されている。入力装置１３８には、歯切のための工作物主軸５７と歯切工具駆動装置との制御データとともに、工作物主軸５７の回転角度，タッチセンサ１０２の下降量等、工作物主軸５７の加工開始位置（位相）および工具主軸３６の加工開始位置の決定に必要な種々のデータが記憶されたフロッピーディスクがセット可能とされており，それらのフロッピーディスクのデータが作業者のキー操作によりコンピュータに入力されるようになっている。一方、出力ポート７４には、駆動回路７０を介して昇降モータ３４，第二移動モータ５４，旋回モータ５６，工作物主軸回転モータ５９，軸方向駆動モータ４２および工具主軸回転モータ４０が接続されている。ＲＯＭ１３２には、メインルーチンや、図６ないし図８にフローチャートで示す予備位置決めルーチンなど種々のプログラムが格納されている。
【００３８】
本歯車加工装置によれば、まがりばかさ歯車の創成歯切と成形歯切との両方の歯切を実施することができ、かつ、いずれの歯切を行う場合にも本発明の位置決め方法を実施することができるが、ここでは仮想歯車として冠歯車を使用し、正面フライス４６によりまがりばかさ状小歯車（ピニオン）を創成歯切する場合の位置決め作業を例として説明する。
【００３９】
従来、この種の歯車加工装置において、既に歯みぞが形成されている複数のまがりばかさ歯車の中間製品の最初のものが歯切加工が行われる場合には、前述のように作業者により中間製品の加工開始位置への位置決めが行われていたが、本歯車加工装置においては自動で行われる。コンピュータ７２により、中間製品６６を位置検出装置８０に対して位置決めする予備位置決めルーチンと、予備位置決めされた状態に基づいて中間製品６６と正面フライス４６とを加工開始位置に設定する本位置決めルーチンとが実行され、それによって、中間製品６６と加工工具としての正面フライス４６との加工開始位置への位置決めが行われるのである。
【００４０】
まず、予備位置決めルーチンの開始に先だって、加工工具としての正面フライス４６が工具主軸３６に取り付けられ、工作物主軸５７に今回加工されるべき複数の中間製品６６のうち最初のものが取り付けられる。この取り付け作業は、作業者により行なわれても良いが、本実施形態においては、図示しない取り付け装置により自動で行なわれる。それとともに、コンピュータ７２に今回加工すべき中間製品６６の形状や加工条件などが入力される。入力装置１３８に、今回の中間製品６６に対応するデータが記憶されたフロッピーディスクがセットされ、そのデータが作業者のキー操作によりコンピュータ７２に読み込まれるのである。
【００４１】
次に、工作物主軸５７に取り付けられた中間製品６６が今回加工すべき中間製品６６であるか否かを確認しつつ中間製品６６のタッチセンサ１０２に対する位置決めを行う予備位置決めルーチンが実行される。その予備位置決めルーチンを図６ないし図９に示す。
【００４２】
作業者により予備位置決めルーチンの開始が指示されると、ステップＳ１（以下単にＳ１と称する。他のステップについても同じ）において、工作物主軸５７を低速で一定方向に回転させるべきことが指示され、その回転と並行してＳ２ないしＳ３において、タッチセンサ１０２が、図９(a) に示す原位置から中間製品６６に接近する向きに移動させられる。図９(b) に示すように、タッチセンサ１０２のプローブ１０４が中間製品６６の歯先面１５０に接触するまでタッチセンサ１０２が下降させられ、Ｓ４において歯先面１５０に接触したことを示す検出信号がタッチセンサ１０２から出力されると、Ｓ５においてタッチセンサ１０２の下降が停止させられる。このときのタッチセンサ１０２の位置が歯先面検出位置であり、Ｓ６において、その歯先面検出位置が今回加工すべき中間製品６６の形状に対応しているか否かが判定される。具体的には、プローブ１０４の工作物主軸５７の軸線からの距離が予め設定された許容範囲内であれば作業が続行されるが、許容範囲を超えている場合には、Ｓ６の判定がＮＯとなり、Ｓ５０に進んで工作物主軸５７の回転が停止させられ、Ｓ５１に進み、セットされた中間製品６６が今回加工すべき中間製品６６と異なることを示す異常ランプが点灯させられる。さらに、符号Ｃで行き先が示されるように、図８のＳ２７ないしＳ３０に進んで、タッチセンサ１０２が原位置まで上昇させられて作業が終了する。なお、原位置はタッチセンサ１０２のプローブ１０４が中間製品６６から十分離れる位置に設定されている。
【００４３】
Ｓ６の判定がＹＥＳであれば、Ｓ７に進んでフラグＦ１が１とされる。それにより、以後本ルーチンの実行においてＳ３ないしＳ７の実行がスキップされる。歯先面１５０とタッチセンサ１０２のプローブ１０４とが接触した状態で、工作物主軸５７が引き続き回転させられ、Ｓ８ないしＳ１１において、タッチセンサ１０２が歯先面から離れた回転位置α、すなわちタッチセンサ１０２の検出信号がＯＮからＯＦＦに切り替わった回転位置αが検出される。Ｓ１１において、フラグＦ２が１とされ、以後、本ルーチンの実行においてＳ９ないしＳ１１の実行がスキップされる。次に、その回転位置αから工作物主軸５７が歯みぞの幅の半分の角度だけ回転させられて停止させられる（図７のＳ１２ないしＳ１５参照）。Ｓ１６ないしＳ２０において、タッチセンサ１０２が歯丈の半分の距離だけ下降させられ、その位置において停止させられる（図９(c) 歯みぞ検出位置参照）。このときのタッチセンサ１０４の球状接触部１０６の球心Ｃの位置は、図１０ないし図１２に示す位置に設定されている。中間製品６６の軸線であるワーク軸線をＸwとし、中間製品６６のピッチ円錐面の頂点が原点Ｏwとなるように設定されたワーク座標系を考える。そのワーク座標系において、ワーク軸線Ｘwに平行な方向における原点Ｏwから距離がＤ、ワーク軸線からの距離がＲとなるように球心Ｃの位置が設定されているのである。
【００４４】
上記タッチセンサ１０４の下降後に、符号Ｂで行き先が示されている図８のＳ２１ないしＳ２６に進み、工作物主軸５７が低速で左方向に回転させられ、プローブが右側の歯面６８に接触すれば回転が停止させられる（図９(d) 歯面検出位置参照）。Ｓ２５において、工作物主軸５７の現在の回転位置が回転位置Ａとして記憶される。歯みぞの両側に位置する凸側歯面と凹側歯面とのうち、いずれか一方の歯面６８にタッチセンサ１０２が接触させられることにより予備位置決めが行なわれるのであるが、本実施形態においては、凸側歯面がタッチセンサ１０２に接触させられることにより、予備位置決めが行なわれる。次にＳ２７ないしＳ２９に進み、タッチセンサ１０２が上昇させられ、原位置に戻されたならば、Ｓ３０において全てのフラグＦｎが初期値０に戻される。
以上で、工作物主軸５７に取り付けられた中間製品６６の予備位置決めが終了する。
【００４５】
上記予備位置決め行程の実施により、タッチセンサ１０４の球状接触部１０６との接触により位置決めされる中間製品６６の歯面上の点と、その点に対応する加工後のまがりばかさ歯車の歯面上の点（この点を特定点Ｐと称する）とは、特定点Ｐにおけるまがりばかさ歯車の歯面に対する法線の方向に、歯切加工による取り代δだけ離れている。また、球状接触部１０６の球心Ｃと特定点とは、上記法線方向に取り代δと球状接触部１０６の半径ｒの和に等しい距離離れている。そして、球状接触部１０６の球心Ｃの位置は前述のように予め定められているため、特定点Ｐの位置（例えば、ワーク座標系における座標）は演算によって求めることができる。
【００４６】
次に本位置決めルーチンが実行される。以下、この本位置決めルーチンについて説明するが、まず正面フライス４６によるまがりばかさ歯車の創成歯切について図１３を参照しつつ説明する。図１４に示す創成歯切は、前記図１に示した歯車加工装置２０による歯切の状態を示すものではない。従来から創成歯切に一般的に使用されている工具軸がクレードル軸に対して一定角度チルトさせられた状態でクレードル軸線まわりに揺動させられるタイプの創成歯切装置によりまがりばかさ歯車が創成歯切される状態を示すものである。この図１４に基づいて説明を行うのは、この図に示した正面フライス４６および中間製品６６の運動の方が、図１に示した装置におけるそれらの運動よりも創成歯切の原理に近く、理解が容易であるからである。創成歯切は、正面フライス４６をそれの軸線、すなわち、工具軸線のまわりに回転させつつ、その工具軸線をクレードル軸線に対するチルト角を一定に保ってクレードル軸線まわりに揺動させることにより、正面フライス４６のブレード１６０（内刃ブレード１６０ａまたは外刃ブレード１６０ｂ）に、製品たるまがりばかさ歯車と噛み合って回転するまがりばかさ歯車（仮想かさ歯車と称される）の歯と同じ軌跡を描かせ、中間製品６６をまがりばかさ歯車に切削加工するものである。したがって、中間製品６６と正面フライス４６とは当初図１４(a)に示す加工開始位置に位置決めされ、正面フライス４６と中間製品６６とが正面側から見て時計方向に回転させられつつ、正面フライス４６が反時計方向に揺動させられ、図１４(b)の状態を経て、図１４(c)の加工終了位置に達することにより、１本の歯みぞの加工が終了する。それに対して、図１の歯車加工装置においては、第一移動台２８およびハウジング３８の移動により工具主軸３６がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させられるとともに、第二移動台５０の移動と旋回台５２の旋回とにより工作物主軸５７がＺ軸方向移動および垂直軸線まわりの回動運動をさせられることにより、上記創成歯切装置におけるのと実質的に同じ運動が正面フライス４６と中間製品６６とに付与されるのであるが、この運動は図示しにくく、理解しにくいため、創成歯切の原理通りの運動を行う上記タイプの創成歯切装置によりまがりばかさ歯車が創成歯切される状態を図示し、その図に基づいて説明を行うことにしたものである。
【００４７】
上記図１４(b)の状態が前記特定点Ｐが正面フライス４６のブレード１６０によって切削される状態である。なお、本実施形態においては、特定点Ｐが凸側歯面上に設定されているので厳密には、内刃ブレード１６０ａによって切削される。これに対して、タッチセンサ１０２が凹側歯面に接触させられることにより予備位置決めが行なわれ、特定点Ｐが凹側歯面上に設定されている場合には、特定点Ｐは外刃ブレード１６０ｂによって切削される。
【００４８】
すなわち、正面フライス４６は中間製品６６の１本の歯みぞの切削加工中に切削加工部位を図１５に矢印Ｆで示すように歯みぞに沿って徐々に変えるのであるが、その途中、特定点Ｐ（厳密には図１５に示されているのは中間製品６６であるため、特定点Ｐは歯面より前記取り代δ分だけ内部に位置する）を切削加工する状態となるのである。この状態における特定点Ｐの原点からの角度、すなわち、プローブ１０４の球状接触部１０６の球心Ｃとは丁度１８０度隔たった点である回転の原点からの角度は図１１に符号Ｗｐ´で示す角度である。中間製品６６がプローブ１０４の球状接触部１０６により位置決めされた状態における特定点Ｐの原点からの角度はＷｐであり、プローブ１０４により位置決めされた特定点Ｐを丁度正面フライス４６により加工される位置まで回転させるために必要な中間製品６６の回転角度はＷｐ−Ｗｐ´である。そして、１８０−Ｗｐが前記「取り代δと球状接触部１０６の半径ｒの和に等しい距離」に対応する角度であるから、角度Ｗｐは既知の値であり、角度Ｗｐ´も中間製品６６から製造されるまがりばかさ歯車と正面フライス４６との諸元が決まれば一義的に決まる値であるため、上記中間製品６６の回転角度Ｗｐ−Ｗｐ´は計算で求めることができる。
【００４９】
また、創成歯切は、前述のように、正面フライス４６と中間製品６６とが図１４(a)に示す加工開始位置に位置決めされた後、両者が正面側から見て時計方向に回転させられつつ、正面フライス４６が反時計方向に揺動させられ、センタオブロールと称される位置を経て、図１４(c)の加工終了位置に達することにより１本の歯みぞが加工されるものである。すなわち、正面フライス４６の回転軸線が、図１３に示すように、クレードル軸線に対して一定のチルト角でチルトさせられた状態で、クレードル軸線まわりに、角度Ｑｓの加工開始位置から角度Ｑｃのセンタオブロール位置を経て角度Ｑｅの加工終了位置まで揺動させられるとともに、中間製品６６が図１２に示す角度Ｗｓの加工開始位置から角度Ｗｃのセンタオブロール位置を経て角度Ｗｅの加工終了位置まで回転させられるのである。
【００５０】
そして、通常は、まず上記センタオブロールにおけるまがりばかさ歯車と正面フライスとの位置が求められ、その位置を基準として上記加工開始位置および加工終了位置を含む多数の位置が求められて、それら多数の位置の集合を含む創成歯切プログラムが作成される。また、上記特定点Ｐが丁度正面フライス４６により加工される位置は、その創成歯切プログラムの実行により発生させられるまがりばかさ歯車と正面フライスとの運動軌跡上の一位置であるから、その位置を基準としてまがりばかさ歯車（ひいては中間製品６６）と正面フライス４６との加工開始位置を計算で求めることができる。図１１における中間製品６６の角度Ｗｓと図１２における正面フライス４６の角度Ｑｓとが計算で得られるのである。なお、正面フライス４６の回転軸線まわりの揺動角度と中間製品６６の回転角度との間には、次の関係がある。
（Ｗｃ−Ｗｓ）／（Ｑｃ−Ｑｓ）＝（Ｗｐ−Ｗｃ）／（Ｑｐ−Ｑｃ）＝（Ｗｅ−Ｗｐ）／（Ｑｅ−Ｑｐ）＝Ｇｒ
ただし、Ｇｒは前記仮想まがりばかさ歯車と中間製品６６から加工される製品としてのまがりばかさ歯車とのギヤ比である。
【００５１】
以上の説明から明かなように、Ｓ１７ないしＳ１９の実行によりプローブ１０４を中間製品６６の歯みぞ内に位置させる工程が第一工程であり、Ｓ２２ないしＳ２４の実行により中間製品６６の歯面をプローブ１０４に接触させる工程が第二工程である。そして、この第二工程で位置決めされた中間製品６６を角度（Ｗｓ−Ｗｐ）だけ回転させ、正面フライス４６を角度Ｑｓの位置まで揺動させ、かつ、中間製品６６と正面フライスとをＸ，ＹおよびＺ軸方向の予め定められた相対位置に位置決めする工程が第三工程であり、角度（Ｗｓ−Ｗｐ）が設定角度である。角度（Ｗｓ−Ｗｐ）は負の値であり、中間製品６６は負方向、すなわち図１２，図１４等において反時計方向に回転させられることになる。なお、図１に示す歯車加工装置においては、見かけ上は上記位置決め工程と異なるが、実質的には同じ位置決め工程が実施されることとなる。
【００５２】
上記のように、プローブ１０４によって予備位置決めされた歯みぞ自体が正面フライス４６によって歯切加工される位置へ移動させられるようにすることも可能であり、この態様も本発明の一実施形態であるが、この場合には、第三工程において中間製品６６を回転させるべき設定角度が角度（Ｗｓ−Ｗｐ）と大きくなる。それに対し、中間製品６６の複数の歯みぞは、ほぼ正確に一定の角度θの間隔で形成されているため、プローブ１０４によって予備位置決めされた歯みぞとは異なる歯みぞを正面フライス４６によって歯切加工される位置へ移動させても結果は同じである。そこで、上記角度（Ｗｓ−Ｗｐ）とＮ×θの差が最小となる整数Ｎの値Ｎａを求め、第三工程において中間製品６６が角度｜（Ｗｓ−Ｗｐ）−Ｎａ×θ｜だけ回転させられるようにすることが望ましい。この場合には、角度｜（Ｗｓ−Ｗｐ）−Ｎａ×θ｜が設定角度となり、この角度は歯みぞの形成角度間隔θの１／２以下であるため、第三工程において中間製品６６を設定角度回転させるために必要な時間が短くて済む。
【００５３】
以上説明した本位置決め工程は、実際には図１６のフローチャートで示される本位置決めルーチンの実行により行われる。この本位置決めルーチンは前記図６〜８の予備位置決めルーチンに続いて実行される。まず、Ｓ４１において、昇降モータ３４，第二移動モータ５４，旋回モータ５６，工作物主軸回転モータ５９等、第一移動モータ２９，工具主軸回転モータ４０および軸方向移動モータ４２以外の各モータの回転が開始され、Ｓ４２において、目標位置に達したモータから順次停止させられる。それにより、工具主軸３６が加工開始位置に対応するＹ方向位置に位置決めされる一方、工作物主軸５７が上記設定角度回転させられて加工開始位置に位置決めされるとともに加工開始時の回動位置およびＺ軸方向位置に位置決めされる。続いて、Ｓ４３ないしＳ４６の実行により、工具主軸３６が加工開始位置まで前進させられる。以上によって、工具主軸３６に保持された正面フライス４６と工作物主軸５７に保持された中間製品６６とが加工開始位置に位置決めされ、本位置決め工程が終了する。本実施形態において、工具主軸３６が最後に軸方向に前進させられるのは、位置決め工程の実施中に正面フライス４６と中間製品６６とが干渉することを確実に回避するためであり、この目的を達成し得る限り、各モータは任意の順序で作動開始および停止させ得る。
【００５４】
その後、工具主軸回転モータ４０による工具主軸３６の回転が開始されるとともに、昇降モータ３４，第二移動モータ５４，旋回モータ５６，工作物主軸回転モータ５９等の創成歯切用の制御が開始され、小距離のエアカットの後、正面フライス４６による中間製品６６の切削加工が開始される。そして、正面フライス４６と中間製品６６とが加工終了位置に達すれば、１本の歯みぞの凸側歯面の切削加工が終了する。続いて、軸方向駆動モータ４２により工具主軸３６を後退させた後、工作物主軸回転モータ５９によって中間製品６６を予め定められた角度回転させ、正面フライス４６による凹側歯面の切削加工が可能な回転位置に位置決めし、この位置から昇降モータ３４，第二移動モータ５４，旋回モータ５６，工作物主軸回転モータ５９等の創成歯切用の制御を行って、凹側歯面の切削加工を実行し、１本の歯みぞの仕上げ加工を行ってもよい。
【００５５】
しかし、多くの場合は、１本の歯みぞの凸側歯面の切削加工が終了すれば、他の歯みぞの凸側歯面が順に切削加工され、全ての歯みぞの凸側歯面の切削加工が終了すれば、正面フライス４６が凹側歯面の切削加工が可能な正面フライスに交換されて各歯みぞの凹側歯面の切削加工が行なわれる。なお、全ての凸側歯面の切削加工が終了した後で、中間製品６６が工作物主軸５７から取り外されて、別の歯車加工装置の工作物主軸に取り付けられ、その歯車加工装置により凹側歯面の切削加工が行なわれるようにしてもよい。後者の場合には、中間製品のそれぞれについて加工工具を交換する作業を省略することができる。
【００５６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態における位置決め方法によれば、加工開始位置が設定されていない中間製品６６についても、自動的に中間製品６６と正面フライス４６とを加工開始位置に位置決めすることができる。
作業者による加工開始位置の設定作業が不要となるので、歯車加工装置の使い勝手が向上する。さらに、加工開始位置に位置決めする作業が迅速に行なわれるので作業能率が向上する。
【００５７】
上記実施形態においては、歯みぞの一方の歯面６８がタッチセンサ１０２のプローブ１０４と接触する回転位置に中間製品６６が位置決めされたが、プローブ１０４と歯みぞの中央とが一致する状態に位置決めされるようにしてもよいし、それ以外の回転位置に位置決めされるようにしてもよい。以下、歯みぞの中央がプローブ１０４の球状接触部１０６の球心と一致するように位置決めされる態様について具体的に説明する。
【００５８】
この実施形態においては、上記実施形態における図８のＳ２６とＳ２７との間に図１７に示す各ステップが追加される。図８のＳ２６の実行後、図１７のＳ６１ないしＳ６６に進み、工作物主軸５７が反時計方向に回転させられてプローブ１０４が右側の歯面６８に接触する回転位置が検出され、その回転位置が回転位置Ｂとして記憶される。次にＳ６８において、上記回転位置Ｂと前記Ｓ２５において記憶された回転位置Ａとに基づいて現に取り付けられている中間製品６６の歯みぞの実際の幅が算出され、Ｓ６９において、その幅が今回加工すべき歯みぞの幅とほぼ一致しているか否かが判定される。歯みぞの幅が許容範囲であれば作業が続行されるが、許容範囲を超えている場合には、Ｓ６９の判定がＮＯとなり、Ｓ７０に進んで異常ランプが点灯させられた後、Ｓ２７ないしＳ３０が実行され、タッチセンサ１０２が原位置に戻されて作業が中止させられる。
【００５９】
それに対して、Ｓ６９の判定がＹＥＳであればＳ７１を経て、Ｓ７２ないしＳ７６に進み、取得された歯みぞの幅の半分の回転角度だけ工作物主軸５７が時計方向に回転させられ、その位置で停止させられる。次にＳ２７ないしＳ２９が実行され、タッチセンサ１０２が上昇させられ、原位置に戻されたならば、Ｓ３０において全てのフラグＦｎが初期値０に戻される。以上で、工作物主軸５７に取り付けられた中間製品６６の予備位置決めが終了する。
【００６０】
この態様によれば、歯先面だけでなく、１本の歯みぞの両側の歯面を検出して歯みぞの幅を算出することにより、今回加工すべき中間製品を確認することができる。
【００６１】
上記実施形態は、まがりばかさ小歯車の中間製品６６を仕上げ加工するために、まがりばかさ歯車を仮想歯車とし、正面フライス４６によって創成歯切を行う場合の実施形態であるが、いずれの歯切加工においても上記実施形態とほぼ同様に加工開始位置を設定することができる。例えば、冠歯車を仮想歯車とし、まがりばかさ大歯車を成形歯切する場合であっても、まがりばかさ歯車を仮想歯車とし、まがりばかさ大歯車を創成歯切する場合であっても、加工工具として正面ホブを使用する場合であっても本発明を適用して加工開始位置を設定することができる。また、まがりばかさ状歯車の一種であるハイポイドギヤの加工時における加工開始位置の設定にも本発明を適用することができる。
【００６２】
上記各実施形態においては、第一工程および第二工程を含む予備位置決め工程の実行により予備位置決めされた中間製品６６が、その中間製品６６の設定角度の回転を伴う第三工程（本位置決め工程）の実行により、正面フライス４６に対して加工開始位置に位置決めされるようになっていたが、第三工程における中間製品６６の設定角度の回転を省略することも可能である。例えば、パラレルリンク機構と称される機構を備えたまがりばかさ状歯車の歯切加工装置においては、工具主軸と工作物主軸との一方を他方に対して任意の３次元方向に傾けることができるため、中間製品６６を設定角度回転させる代わりに、工具主軸と工作物主軸との相対的な方向を変更することにより、予備位置決めされた中間製品に対して歯切工具を加工開始位置に位置決めすることができるのである。この実施形態が請求項２に係る発明の一実施形態である。
【００６３】
また、前記図１ないし図１６の実施形態に関して説明した設定角度として「取り代および半径分」と「歯みぞのピッチの端数分」との和に相当する設定角度だけ中間製品を回転させる代わりに、第一工程における検出器の位置をそのような回転を必要としない位置に設定しておくことも可能である。例えば、検出器が基準位置にある状態で、前述の方法により「取り代および半径分」および「歯みぞのピッチの端数分」の和に相当する設定角度を計算により求めた後、その設定角度の回転に相当する分だけ検出器の位置を変更すればよいのである。この場合には、検出器に基づいて被加工物たる中間製品の回転位置を決めれば、その回転位置が取りも直さず加工開始位置であることになるのである。ただし、本実施形態においては、検出器の位置を、図１８に示すように中間製品の回転軸線と直交する一平面内の任意の位置に位置決めし得るようにすることが必要である。図に示す検出装置は、前記図２〜４に示した検出装置にさらに別の移動装置を付加したものである。この別の移動装置は、中間製品６６の回転軸線とタッチセンサ１０２の軸方向とに直角な方向に延びるガイド１７０と、そのガイド１７０に沿って前記実施形態におけるプレート８２に相当するスライド１７２を移動させる移動モータ１７４とを有し、図示を省略する制御装置の制御によって、昇降モータ１１０と共同してタッチセンサ１０２を中間製品の回転軸線と直交する一平面内の任意の位置に位置決めする。移動モータ１７４も昇降モータ１１０と同様に回転位置を正確に制御可能なモータなのである。三次元空間内の任意の位置に移動可能とすれば、さらに自由度に富んだ位置決め方法の実施が可能となる。
【００６４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態である位置決め装置を有する歯車加工装置を示す平面図である。
【図２】  上記位置決め装置の要部を示す側面（一部断面）図である。
【図３】  図２における正面図である。
【図４】  図２における平面図である。
【図５】  上記歯車加工装置の制御部を示すブロック図である。
【図６】  上記制御部のコンピュータに記憶された予備位置決めルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図７】  上記制御部のコンピュータに記憶された予備位置決めルーチンの別の部分を示すフローチャートである。
【図８】  上記制御部のコンピュータに記憶された予備位置決めルーチンのさらに別の部分を示すフローチャートである。
【図９】  上記予備位置決めルーチンを説明するための図である。
【図１０】  本実施形態における本位置決め工程を説明するための図である。
【図１１】  上記本位置決め工程を説明するための別の図である。
【図１２】  上記本位置決め工程を説明するためのさらに別の図である。
【図１３】  上記本位置決め工程を説明するためのさらに別の図である。
【図１４】  本実施形態によって位置決めされた中間製品が正面フライスによって歯切加工される状態を概念的に示す図であり、（ａ）は加工を開始する直前の状態、（ｂ）は加工の途中の状態、（ｃ）は加工が終了した状態を示す図である。
【図１５】  上記中間製品の斜視図である。
【図１６】  前記制御部のコンピュータに記憶された本位置決めルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】  本発明の別の実施形態である位置決め装置を有する歯車加工装置の制御部のコンピュータに記憶された予備位置決めルーチンを部分的に示すフローチャートである。
【図１８】  本発明のさらに別の実施形態である位置決め方法におけるタッチセンサの正面図である。
【符号の説明】
２０：歯車加工装置      ２４：工具主軸台      ２６：工作物主軸台
４６：正面フライス      ６６：中間製品６６      ６８：歯面      ８０：位置検出装置      １０２：タッチセンサ      １０４：接触子      １０６：球状接触部      １５０：歯先面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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