本发明涉及齿轮的相位检测方法、齿轮的制造方法、工件的边缘的位置检测方法和检测齿轮的相位的机床的发明。
背景技术：
专利文献1公开了一种加工装置，该加工装置为了进行能够围绕转动轴线转动的主轴上安装的齿轮的后工序，而检测所安装的齿轮的相位。
专利文献1：日本专利公开公报特开2013-129000号
技术实现要素：
本申请中公开的技术问题例如在于检测能够围绕转动轴线转动的主轴所把持的齿轮的相位或安装于机床的工件的边缘相对于机床的位置。
按照本发明的第一方面，提供一种齿轮的相位检测方法，获取表示在第一检测位置是否检测出齿轮的第一判定结果，第一检测位置相对于把持齿轮的主轴的转动轴的周向上的基准位置，在周向上具有第一角度，获取表示在第二检测位置是否检测出齿轮且与第一判定结果不同的第二判定结果，第二检测位置相对于基准位置在周向上具有与第一角度不同的第二角度，获取第一角度与第二角度之间的第三角度，获取表示在第三检测位置是否检测出齿轮的第三判定结果，第三检测位置相对于基准位置在周向上具有第三角度，当第三判定结果与第一判定结果相同时，将第一角度置换为第三角度，当第三判定结果与第一判定结果不同时，将第二角度置换为第三角度，基于从第一角度到第二角度的角度，检测周向上的齿轮的相位。
此外，按照本发明的第二方面，提供一种齿轮的制造方法，获取表示在第一检测位置是否检测出齿轮的第一判定结果，第一检测位置相对于把持齿轮的主轴的转动轴的周向上的基准位置，在周向上具有第一角度，获取表示在第二检测位置是否检测出齿轮且与第一判定结果不同的第二判定结果，第二检测位置相对于基准位置在周向上具有与第一角度不同的第二角度，获取第一角度与第二角度之间的第三角度，获取表示在第三检测位置是否检测出齿轮的第三判定结果，第三检测位置相对于基准位置在周向上具有第三角度，当第三判定结果与第一判定结果相同时，将第一角度置换为第三角度，当第三判定结果与第一判定结果不同时，将第二角度置换为第三角度，基于从第一角度到第二角度的角度，检测周向上的齿轮的相位，基于检测出的齿轮的相位，进行齿轮的齿面的精加工、齿轮的去飞边、齿面的仿形测量和齿轮的键孔形成中的至少一个。
此外，按照本发明的第三方面，提供一种工件的边缘的位置检测方法，获取表示在第一检测位置是否检测出安装于机床的工件的第一判定结果，获取表示在与第一检测位置不同的第二检测位置是否检测出工件且与第一判定结果不同的第二判定结果，获取第一检测位置与第二检测位置之间的第三检测位置，获取表示在第三检测位置是否检测出工件的第三判定结果，当第三判定结果与第一判定结果相同时，将第一检测位置置换为第三检测位置，当第三判定结果与第一判定结果不同时，将第二检测位置置换为第三检测位置，将从第一检测位置到第二检测位置的任意一个位置检测为工件的边缘相对于机床的位置。
此外，按照本发明的第四方面，提供一种机床，其包括：主轴，把持齿轮且围绕转动轴转动；判定部件，判定在检测位置是否检测出齿轮；角度变更部件，在转动轴的周向上变更从基准位置朝向检测位置的角度；以及控制部件，从判定部件获取判定结果且控制角度变更部件。在控制部件中，获取表示在第一检测位置是否检测出齿轮的第一判定结果，第一检测位置相对于基准位置在周向上具有第一角度，获取表示在第二检测位置是否检测出齿轮且与第一判定结果不同的第二判定结果，第二检测位置相对于基准位置在周向上具有与第一角度不同的第二角度，获取第一角度与第二角度之间的第三角度，获取表示在第三检测位置是否检测出齿轮的第三判定结果，第三检测位置相对于基准位置在周向上具有第三角度，当第三判定结果与第一判定结果相同时，将第一角度置换为第三角度，当第三判定结果与第一判定结果不同时，将第二角度置换为第三角度，基于从第一角度到第二角度的角度，检测周向上的齿轮的相位。
按照本申请公开的技术，例如可以检测能够围绕转动轴线转动的主轴所把持的齿轮的相位或安装于机床的工件的边缘相对于机床的位置。
附图说明
图1是表示第一实施方式的机床的概略结构的图。
图2是控制装置的硬件框图。
图3是表示控制装置的各动作的流程图。
图4是表示用于检测齿轮的相位的控制装置的各动作的流程图。
图5a是用于表示接触件的移动的图，图5b是用于表示接触件与齿轮的接触的图。
图6是表示用于示出检测位置的变更的齿轮的端面的图。
图7a是用于表示齿轮的相位的图，图7b是表示检测例的图。
图8是表示进行齿轮的去飞边时的机床的概略结构的图。
图9是用于说明齿轮的键孔的形成的图。
图10a和图10b是用于说明图5a和图5b所示的齿轮的相位检测方法的变形例1的齿轮的相位检测方法的图。
图11a是用于说明图5a和图5b所示的齿轮的相位检测方法的变形例2的齿轮的相位检测方法的图，图11b是用于说明图5a和图5b所示的齿轮的相位检测方法的变形例3的齿轮的相位检测方法的图。
图12是用于说明图5a和图5b所示的齿轮的相位检测方法的变形例4的齿轮的相位检测方法的图。
图13是表示用于齿轮的相位检测的输入画面的例子的图。
图14是表示齿轮的相位检测结果的显示例的图。
图15是表示第二实施方式的检测工件的边缘的位置的机床的概略结构的图。
具体实施方式
下面，基于表示实施方式的附图对本发明进行具体说明。另外，图中相同的附图标记表示对应或实质上相同的结构。
<第一实施方式>
图1是表示第一实施方式的机床100的概略结构的图。另外，图1所示的x轴沿着机床100的高度方向，y轴沿着机床100的进深方向，z轴沿着机床100的宽度方向。b方向是y轴的周向，c方向是z轴的周向。
在机床100中，作为前工序，通过对把持于工件主轴122的工件w1进行滚刀加工、齿轮刮削加工等切齿加工而形成齿轮。或者利用机床100的工件主轴122，把持由与机床100不同的机床形成了齿轮的工件w1。在这种状态下，对于机床100而言，不清楚把持于工件主轴122的工件w1的齿槽或齿在工件主轴122的转动轴线a3的周向亦即c方向上位于哪个角度。即，对于机床100而言，不清楚形成于工件w1的齿轮相对于工件主轴122在c方向上的相位。因此，为了后工序，机床100检测齿轮相对于工件主轴122在c方向上的相位。作为后工序，机床100基于检测出的齿轮的相位进行齿的去飞边、精加工等。如图1所示，机床100包括立柱110、工件主轴台120和刀具更换装置130。立柱110、工件主轴台120和刀具更换装置130配置在基座140的上方。
立柱110在基座140上能够在y轴方向和z轴方向上移动。刀具主轴台112安装于立柱110。刀具主轴台112能够相对于立柱110在x轴方向上移动。刀具主轴台112能够相对于立柱110在沿着y轴方向的转动轴线a1的周向亦即b方向上旋转。刀具主轴114安装于刀具主轴台112。刀具主轴114能够相对于刀具主轴台112围绕沿着x轴方向的转动轴线a2转动。
工件主轴台120包括工件主轴122。工件主轴122能够在转动轴线a3的周向亦即c方向上转动。转动轴线a3沿着z轴方向。工件主轴122把持有工件w1。工件主轴122也可以借助卡盘等把持工件w1。
刀具更换装置130更换安装于刀具主轴114的刀具。具体地说，刀具更换装置130具备换刀臂132和仓储部134。换刀臂132能够围绕沿着z轴方向的轴转动。换刀臂132能够相对于仓储部134在z轴方向上移动。仓储部134将多个刀具收纳成能够在x轴方向上移动。收纳于仓储部134的多个刀具包括切削刀具和传感器。
刀具更换装置130按照以下步骤进行刀具的更换。刀具主轴台112在x轴方向上移动并在b轴方向上旋转，安装于刀具主轴114的刀具处于朝向刀具更换装置130的状态。立柱110在y轴方向和z轴方向上接近刀具更换装置130，使刀具向刀具更换位置移动。换刀臂132在换刀臂132延伸的方向的一端具有第一夹爪，在该延伸的方向的另一端具有第二夹爪。为了拆除安装于刀具主轴114的刀具，第一夹爪把持安装于刀具主轴114的刀具。如果换刀臂132在z轴方向上离开刀具主轴114，则刀具被从刀具主轴114拆除。为了将其他刀具安装于刀具主轴114，换刀臂132围绕沿着z轴方向的轴转动，使把持于第二夹爪的其他刀具向刀具安装位置移动。如果立柱110在z轴方向上接近刀具更换装置130，则其他刀具被安装于刀具主轴114。
为了对围绕各转动轴线的转动和在各轴方向上的移动进行控制，机床100包括控制装置1。控制装置1与基座140连接。在此，控制装置1也可以与机床100的其他部位连接，只要能够进行控制信号的发送、检测结果的接收，也可以与基座140独立地设置。控制装置1设置有显示器40和操作部50。由显示器40和操作部50实现图形用户界面(graphicaluserinterface)。但是，显示器40和操作部50也可以与控制装置1独立地设置。
图2是控制装置1的硬件框图。如图2所示，控制装置1包括处理器10、存储器20、传感器控制电路30、显示电路42和输入电路52。处理器10、存储器20、传感器控制电路30、显示电路42和输入电路52经由总线1a相互连接。存储器20存储加工所需的程序和数据。处理器10读出存储于存储器20的程序并执行读出的程序。由此，实现控制装置1的各功能。控制装置1所实现的各功能包括齿轮的形成、齿轮的相位检测，以及齿轮的去飞边、精加工、齿面的仿形测量等后工序。
具体地说，存储器20存储加工程序22、检测程序24和齿轮数据26。加工程序22包括用于进行齿轮的形成和所形成的齿轮的去飞边的控制命令。检测程序24包括用于检测在工件主轴122的c方向上的齿轮的相位的控制命令。齿轮数据26包括应当形成的齿轮的规格(例如模数、压力角和齿数)。另外，用于进行齿的后工序的程序也可以与加工程序22独立地设置。
传感器控制电路30驱动安装于刀具主轴114的接触传感器150，并且通过解析从接触传感器150输出的检测信号，从而检测接触传感器150的接触件152是否与物体接触。另外，经由控制装置1与基座140之间的电缆140c收发来自控制装置1的控制信号和来自接触传感器150的检测信号。
显示电路42经由电缆140c与显示器40连接。显示电路42按照处理器10的控制，来控制显示器40的描绘。
输入电路52经由电缆140c与操作部50连接。输入电路52将操作部50接受的操作作为操作输入信号输出到处理器10。
接着，图3是表示控制装置1的各动作的流程图。处理器10通过执行加工程序22，来执行步骤s1和步骤s2。首先，处理器10确定齿轮的规格(步骤s1)。具体地说，处理器10通过读出齿轮数据26来确定齿轮的规格。但是，齿轮的规格也可以在加工程序22中定义。此外，处理器10也可以通过取得经由操作部50输入的模数、压力角和齿数等来确定齿轮的规格。此外，处理器10也可以通过控制装置1的通信电路接收从其他装置输出的设定信号来确定齿轮的规格。
接着，处理器10进行用于形成齿轮的控制(步骤s2)。具体地说，处理器10控制换刀臂132在z轴方向上的移动和围绕沿着z轴方向的轴的转动、立柱110在z轴方向上的移动、以及刀具主轴台112围绕转动轴线a1的转动，以便将滚刀安装于刀具主轴114。例如，处理器10通过将pwm信号输出到步进电机而使立柱110移动。并且，处理器10控制x轴方向上的刀具主轴台112的移动、以及y轴方向和z轴方向上的立柱110的移动，以便一边使工件主轴122围绕转动轴线a3转动且使刀具主轴114围绕转动轴线a2转动，一边使滚刀与圆柱形状的工件w1的外周面接触。由此，在工件w1上形成齿轮。在此，也可以利用齿轮刮削加工来形成齿轮。
并且，如果形成了齿轮，则处理器10通过执行检测程序24，从而检测出把持于工件主轴122的齿轮在工件主轴122的c方向上的相位(步骤s3)。检测出的齿轮的相位以包含于齿轮数据26的方式存储在存储器20中。
并且，如果检测出齿轮的相位，则处理器10再次执行加工程序22，基于包含于齿轮数据26的齿轮的相位，算出c方向上的工件主轴122的转动位置，并且进行用于齿轮的后工序的控制(步骤s4)。
图4是表示用于检测齿轮g的相位p的控制装置1的各动作的流程图，并且表示图3所示的步骤s3的子处理。图5a是用于表示接触件152的移动的图，图5b是用于表示接触件152与齿轮g的齿t的接触的图。图6是表示用于示出检测位置的变更的齿轮g的端面ts1的图。
在此，定义本实施方式中的齿轮g的相位p。齿轮g的相位p设为齿轮g的转动轴线a4的周向亦即c方向上的基准位置rl与齿轮g的边缘e1的任意一个位置之间的角度。另外，由于基准位置rl是c方向上的位置，所以图示为经过转动轴线a4的线。在本实施方式中，如图6所示，将齿轮g的边缘e1的任意一个位置设为齿轮g的节圆pc与边缘e1的交叉点cp。边缘e1是与转动轴线a4实质上正交的端面ts1和与转动轴线a4实质上平行的齿面ts2的边界。齿面ts2连接齿底面ts3和齿顶面ts4。另外，在本实施方式中，由于保持齿轮g由工件主轴122把持的状态，所以齿轮g的转动轴线a4与工件主轴122的转动轴线a3一致。因此，把持于工件主轴122的齿轮g在c方向上转动。此外，虽然图5b和图6所示的基准位置rl沿着y轴方向，但是通过使工件主轴122围绕转动轴线a4转动、即在c方向上转动，从而所述基准位置rl与工件主轴122一起围绕转动轴线a4转动。
如图4所示，处理器10按照检测程序24取得第一判定结果(步骤s10)。第一判定结果是接触件152在第一检测位置dp1处与端面ts1接触的结果或接触件152未在第一检测位置dp1处与端面ts1接触的结果。
具体地说，如图5a和图5b所示，处理器10使接触件152向第一初始位置ip1移动。第一初始位置ip1在z轴方向上从端面ts1离开距离d1。第一初始位置ip1从转动轴线a4离开节圆pc的半径r。第一初始位置ip1和第一检测位置dp1相对于基准位置rl在c方向上具有第一角度p1。另外，基于工件w1的厚度(z轴方向的长度)或包含于齿轮数据26的齿轮g的厚度(z轴方向的长度)等，来算出距离d1。此外，由于在检测程序24中定义了刀具主轴114的位置、工件主轴122的位置和接触件152的位置，所以只要从齿轮数据26读出齿轮g的厚度，就能够准确地获取距离d1。但是，也可以在测定齿轮g的位置的基础上算出距离d1。根据从齿轮数据26读出的节圆pc的直径，算出节圆pc的半径r。处理器10控制z轴方向和y轴方向上的立柱110的移动、x轴方向上的刀具主轴台112的移动、b方向上的刀具主轴台112的转动、c方向上的工件主轴122的转动中的至少任意一个，以使接触件152位于第一初始位置ip1。
并且，如图5a所示，处理器10使立柱110在z轴方向上移动距离d1与追加距离α的合计距离，以使接触件152在z轴方向上从第一初始位置ip1移动到第一检测位置dp1。在使接触件152移动合计距离(d1 α)的期间，在传感器控制电路30从接触件152取得了接触信号的情况下，将第一判定结果设为接触件152在第一检测位置dp1处与端面ts1接触。另一方面，在使接触件152移动合计距离(d1 α)的期间，在传感器控制电路30未从接触件152取得接触信号的情况下，将第一判定结果设为接触件152未在第一检测位置dp1处与端面ts1接触。由于如上述的那样准确地获取距离d1，所以防止了立柱110的移动距离不足而导致接触件152未接触端面ts1的情况，此外，防止了立柱110过度移动而导致接触件152过度地按压端面ts1的情况。此外，由于准确地获取距离d1，所以通过使追加距离α变短，从而能够减少检测所需的时间。当然，操作人员不需要以使接触件152接近端面ts1的方式对操作部50进行操作。如果z轴方向上的立柱110的移动结束，则处理器10从传感器控制电路30取得第一判定结果。
接着，处理器10取得第二判定结果(步骤s12)。步骤s12在将第一初始位置ip1变更为第二初始位置ip2、将第一检测位置dp1变更为第二检测位置dp2、并且以与第一判定结果不同的方式取得第二判定结果的方面与步骤s10不同。因此，省略重复的动作的说明。具体地说，第二初始位置ip2在相对于基准位置rl在c方向上具有第二角度p2的方面与第一初始位置ip1不同。同样，第二检测位置dp2在具有第二角度p2的方面与第一检测位置dp1不同。例如，处理器10读出包含于齿轮数据26的齿数，通过使第一角度p1增减基于齿数的角度来获取第二角度p2。例如，在齿数为20的情况下，处理器10将使第一角度p1增减9°(360÷20÷2)的角度设为第二角度p2。但是，第二角度p2的获取方法并不限定于此。第二角度p2只要与第一角度p1不同且第二判定结果与第一判定结果不同，则可以是任何角度。例如，第二角度p2可以是任意角度，也可以基于随机数获取。但是，如果以使第二检测位置dp2相对于节圆pc上的第一检测位置dp1增减理论上的齿轮g的圆周节距的一半的方式获取第二角度p2，则以在c方向上仅隔着一个边缘e1的方式获取第一角度p1和第二角度p2。因此，能够更快地获取边缘e1的交叉点cp的相位p。此外，能够防止相位的搜索范围过窄而不能获取成为与第一判定结果不同的第二判定结果的第二角度p2。
处理器10通过使立柱110在z轴方向上移动，从而使接触件152移动距离d1与追加距离α的合计距离，并从传感器控制电路30取得第二判定结果。处理器10判定取得的第二判定结果是否与第一判定结果相同。如果取得的第二判定结果与第一判定结果相同，则处理器10进一步变更第二角度p2，使用与变更后的第二角度p2对应的第二初始位置ip2和第二检测位置dp2，再次获取第二判定结果。在取得的第二判定结果与第一判定结果不同的情况下，处理器10使步骤s12结束。
接着，处理器10判定第一角度p1与第二角度p2之差是否小于阈值(步骤s14)。在第一角度p1与第二角度p2之差小于阈值的情况下(步骤s14：是)，处理器10将第一角度p1或第二角度p2作为齿轮g的相位p并存储在存储器20中(步骤s26)。相位p以包含于齿轮数据26的方式存储在存储器20中。但是，相位p只要是从第一角度p1到第二角度p2的任意一个角度即可，可以是第一角度p1与第二角度p2的中间的角度。此外，相位p也可以是根据第一角度p1、第二角度p2和齿轮数据26算出的相位。在第一角度p1与第二角度p2之差为阈值以上的情况下(步骤s14：否)，处理器10算出第三角度p3(步骤s16)。例如，处理器10将第一角度p1与第二角度p2相加，并将相加值的中间值算出为第三角度p3。但是，第三角度p3不限定于中间值。第三角度p3只要是第一角度p1与第二角度p2之间的角度即可。
如果算出第三角度p3(步骤s16)，则处理器10取得第三判定结果(步骤s18)。具体地说，第三初始位置ip3在相对于基准位置rl在c方向上具有第三角度p3的方面与第一初始位置ip1不同。同样，第三检测位置dp3在具有第三角度p3的方面与第一检测位置dp1不同。并且，处理器10使立柱110在z轴方向上移动合计距离(d1 α)，并从传感器控制电路30取得第三判定结果。第三判定结果表示在第三检测位置dp3处接触件152是否与端面ts1接触。
接着，处理器10判定第三判定结果是否与第一判定结果相同(步骤s20)。如果第三判定结果与第一判定结果相同(步骤s20：是)，则处理器10将第一角度p1置换为第三角度p3(步骤s22)。如果第三判定结果与第一判定结果不同(步骤s20：否)，则处理器10将第二角度p2置换为第三角度p3(步骤s24)。在步骤s22或步骤s24之后，处理器10返回到步骤s14。例如，即使第一角度p1和第二角度p2中的任意一个被置换为第三角度p3，如果第一角度p1与第二角度p2之差为阈值以上(步骤s14：否)，则处理器10再次算出第三角度p3(步骤s16)，并且取得第三判定结果(步骤s18)。
如果反复地将第一角度p1或第二角度p2置换为第三角度p3并取得第三判定结果，则第一角度p1与第二角度p2之差变小。利用图6对此进行说明。另外，第三角度p3n表示在图4所示的流程图中第n次算出的第三角度p3。第三检测位置dp3n对应于第三角度p3n。
在图6所示的例子中，第一判定结果表示在具有第一角度p1的第一检测位置dp1处接触件152与端面ts1接触。第二判定结果表示在具有第二角度p2的第二检测位置dp2处接触件152未与端面ts1接触。如图6所示，处理器10算出第一角度p1与第二角度p2的中间的第三角度p31。在第三检测位置dp31处接触件152未与端面ts1接触。即，第一次获取的第三判定结果与第一判定结果不同。因此，处理器10将第二角度p2置换为第三角度p31。并且，处理器10算出第三角度p32。在第三检测位置dp32处接触件152与端面ts1接触。即，第二次获取的第三判定结果与第一判定结果相同。因此，处理器10将第一角度p1置换为第三角度p32。并且，处理器10算出第三角度p33。并且，处理器10从传感器控制电路30取得第三判定结果，该第三判定结果表示在第三检测位置dp33处接触件152是否与端面ts1接触。通过反复进行以上的动作，从而第一角度p1与第二角度p2之差变小。由此，能够将节圆pc与边缘e1的交叉点cp的角度p33检测为齿轮g的相位p。
在本实施方式中，接触件152在与端面ts1正交的方向(z轴方向)上移动并与端面ts1接触。因此，接触件152不容易在端面ts1上滑动，提高了检测精度。此外，接触传感器150在与支承棒154(参照图5a)实质上平行的第一方向上以及与支承棒154实质上正交的第二方向上检测压力的情况下，只要使接触件152移动的方向与第一方向或第二方向一致即可，所述支承棒154从传感器主体延伸到接触件152。在接触件152移动的方向(与端面ts1接触的方向)与第一方向和第二方向不同的情况下，需要将在第一方向上检测出的压力与在第二方向上检测出的压力合成。但是，如本实施方式那样，如果接触件152移动的方向与第一方向或第二方向一致，则合成值变小。因此，抑制了由合成引起的检测误差。此外，也抑制了由接触件152倾斜地接触测定面引起的滑动等所产生的测量误差。
此外，如上述的那样准确地获取从接触件152的初始位置到端面ts1为止的距离d1。因此，不需要操作人员的介入就能够对临时把持的工件w1实施从齿轮的前工序到后工序为止的一系列的工序，能够缩短加工时间。相对于此，为了检测齿轮g的相位而使接触件152与齿面ts2接触的现有技术中，不能准确地获取齿面ts2的位置、以及从接触件152的初始位置到齿面ts2为止的距离。因此，在现有技术中，为了使接触件152与齿面ts2接触，操作人员必须以使接触件152接近端面ts1的方式对操作部50进行操作。因此，在现有技术中，在从齿轮的前工序到后工序为止的一系列的工序中，由于为了检测齿轮g的相位而中断自动运转或需要大量的时间，所以加工时间变长。
此外，如上所述，利用安装于刀具主轴114的接触传感器150，能够检测工件主轴122所把持的齿轮g在c方向上的相位。因此，由于不需要用于相位检测的专用的测定装置或夹具，所以能够容易地检测齿轮g的相位，并且也能够削减用于检测的成本。
此外，处理器10将第一角度p1与第二角度p2相加，将相加值的中间值算出为第三角度p3。因此，通过在第一角度p1和第二角度p2的范围内使工件主轴122(或接触件152)在c方向上转动来检测齿轮g在c方向上的相位，因此能够缩短测定时间，并且能够利用检测动作来减轻对机床100施加的负荷。
另外，在图4所示的流程图中，在第一角度p1与第二角度p2之差小于阈值时，结束齿轮g的相位p的检测。但是，处理器10也可以在第三角度p3的算出的重复次数超过限制次数时，结束齿轮g的相位p的检测。
在图6所示的例子中，检测了转动轴线a4的周向(c方向)的一个方向的齿轮g的边缘e1与节圆pc的交叉点cp的相位p。但是，也可以检测c方向的另一方向的齿轮g的边缘与节圆pc的交叉点的相位。例如，处理器10获取接触件152与端面ts1接触的第一检测位置dp1，并且以第二检测位置dp2相对于第一检测位置dp1位于c方向上的另一方向的方式获取第二角度p2。
在图6所示的例子中，仅检测了一个交叉点cp的相位p。但是，如果变更第一角度p1的初始值(在步骤s10中使用的值)并反复执行图4所示的各动作，则能够检测出齿轮的多个相位。此外，也能够基于检测出的齿轮的多个相位，算出齿轮的预定位置处的相位。例如图7a所示，可以获取在c方向上相互面对的两个边缘e1和边缘e2与节圆pc的交叉点cp1和交叉点cp2的相位p1和相位p2，并将其中间的相位pb获取为齿底面ts3的相位。同样，也能够获取齿顶面ts4的相位。
此外，在图6所示的例子中，检测了节圆pc与边缘e1的交叉点cp的相位p。但是，交叉点cp并不限定于此，只要是边缘e1的任意一个位置即可。此外，通过一边使交叉点cp在转动轴线a4的径向上移动一边检测相位，从而如图7b所示，也能够检测连接齿底面ts3和齿顶面ts4且沿着齿面ts2的线dl。即，如果不使用固定的节圆pc的半径r作为转动轴线a4的径向上的检测位置与转动轴线a4之间的距离，而是使该距离在预定范围内不同并算出检测位置，则能够检测线dl。但是，预定范围的上限值是在转动轴线a4的径向上的从转动轴线a4到齿顶面ts4为止的距离，预定范围的下限值是在转动轴线a4的径向上的从转动轴线a4到齿底面ts3为止的距离。
如上述的那样检测齿轮g的相位p。然后，如图8所示，处理器10控制刀具更换装置130等，将立铣刀等切削刀具160安装于刀具主轴114。接触传感器150收纳于仓储部134。然后，处理器10从齿轮数据26读出检测到的相位p，并且基于加工程序22执行齿轮g的去飞边。例如，如果检测出边缘e1的各位置的相位，则处理器10使安装有切削刀具160的刀具主轴114转动，并且以使切削刀具160的刀刃沿着边缘e1的方式使立柱110和刀具主轴台112移动。
但是，齿轮的形成的后工序并不限定于图8所示的去飞边。后工序例如也可以是图9所示的齿轮g的键孔h的形成。基于齿轮g的相位p确定键孔h的位置和形状。例如，键孔h的突起部hp形成为在c方向上使突起部hp的中心位置hpc与齿t的齿顶面ts4的中心位置ts4c具有相同的相位p。此外，也可以在齿轮g的对应于相位p的预定位置进行开孔加工。此外，后工序也可以是齿面ts2的精加工和齿面ts2的仿形测量等。
此外，只要接触件152与齿轮g相对移动即可，处理器10也可以通过固定z轴方向上的接触件152的位置且使工件主轴台120在z轴方向上移动，从而取得判定结果。
接着，图10a和图10b是用于说明图5a和图5b所示的齿轮的相位检测方法的变形例1的齿轮的相位检测方法的图。在图5a和图5b所示的例子中，通过使接触件152与齿t的端面ts1接触来检测相位p。但是，变形例1的齿轮的相位检测方法通过使接触件152与齿顶面ts4接触来获取相位p。如图10a所示，变形例1的齿轮的相位检测方法使接触件152在x轴方向上移动。基于包含于齿轮数据26的齿顶面直径，设定x轴方向上的接触件152的移动距离。并且，控制装置1判定在第三检测位置dp3处接触件152是否与齿顶面ts4接触，该第三检测位置dp3具有第一检测位置dp1的第一角度p1与第二检测位置dp2的第二角度p2的中间的第三角度p3。由此，变形例1的齿轮的相位检测方法将齿面ts2与齿顶面ts4的边缘e3上的任意一个位置的相位获取为齿轮g的相位p。
但是，在图10a和图10b所示的例子中，接触件152移动的方向并不限定于x轴方向。处理器10也能够以使接触件152在与齿顶面ts4正交的方向上移动的方式，控制立柱110的移动、工件主轴122的转动、刀具主轴台112的移动和刀具主轴114的转动。无论哪种情况下，只要从齿轮数据26读出齿顶面直径，则能够准确地获取接触件152的移动距离。
此外，在上述例子中，当变更检测位置的角度时，不使齿轮g转动而是使接触件152移动。但是，通过固定接触件152的位置而使工件主轴122转动，也可以变更检测位置的角度。在这种情况下，由于能够通过使接触件152仅在z轴方向上移动来进行检测，所以能够实现检测精度的提高。
在上述例子中，检测了正齿轮g的相位。但是，上述的齿轮的相位检测方法也能够应用于斜齿轮、锥齿轮等齿轮和花键轴。
接着，图11a是用于说明图5a和图5b所示的把持于机床的主轴的齿轮的相位检测方法的变形例2的齿轮的相位检测方法的图。变形例2的齿轮的相位检测方法将齿t的锥形面ts5与齿面ts2的边缘e4的任意一个位置的相位检测为齿轮g的相位p。另外，锥形面ts5的形状数据(例如相对于端面ts1的倾斜角度)包含于齿轮数据26。在图11a所示的例子中，也优选使接触件152在与锥形面ts5正交的方向上移动，使接触件152与锥形面ts5接触。此外，如图11a所示，优选在与支承棒154延伸的第一方向正交的第二方向上，使接触件152与锥形面ts5接触。由此，接触件152不容易在锥形面ts5上滑动。
此外，在上述例子中，在齿轮g的外周面设置有齿t。但是，如图11b所示的变形例3的齿轮的相位检测方法那样，也能够将上述的齿轮的相位检测方法应用于在内周面设置有齿的内齿轮ig。另外，如图11b所示，优选在支承棒154延伸的第一方向上，使接触件152与齿t接触。由此，支承棒154不容易与内齿轮ig接触。
接着，图12是用于说明图5a和图5b所示的齿轮的相位检测方法的变形例4的把持于机床的主轴的齿轮的相位检测方法的图。在上述例子中，检测了在检测位置处齿轮g的齿t与接触件152是否接触。图12所示的变形例4的齿轮的相位检测方法使用激光式辨别传感器170，检测齿t是否处于检测位置。
激光式辨别传感器170包括照射激光的发光元件、以及受光元件。激光式辨别传感器170基于由齿t反射的激光的反射光，检测齿t是否处于检测位置。但是，激光式辨别传感器170并不限定于反射型激光式传感器，也可以是透射型激光式传感器。此外，也可以代替激光式辨别传感器170而是使用接近传感器(检测静电电容或磁性体金属)。
接着，利用图13和图14对检测程序24的显示例进行说明。图13是用于对把持于工件主轴122的齿轮g的相位的检测所需的信息进行输入的输入画面的例子。该显示内容是显示电路42按照处理器10的控制使显示器40显示的内容。如果操作部50接受操作，则操作输入被输入到输入电路52。具体地说，如图13所示，操作人员经由操作部50输入包含齿轮g的规格的齿轮数据26、用于检测的圆的直径(例如检测的相位处的与齿轮的边缘交叉的圆的直径)、接触件152的进给速度及姿势(例如相对于进给方向的支承棒154的延伸方向)之类的用于检测把持于工件主轴122的齿轮g的相位所需的信息。在此，初始角度是指第一检测位置dp1的第一角度p1(参照图5b)。于是，处理器10基于输入的信息，决定第一检测位置dp1和第二检测位置dp2。显示电路42也可以使显示器40显示所决定的第一检测位置dp1和第二检测位置dp2。此外，决定的第一检测位置dp1和第二检测位置dp2也可以利用操作人员的操作而能够变更。这样，操作人员仅通过输入必要的信息，就能够简单地准备好与齿轮g和接触传感器150的规格对应的检测程序24的执行条件。
此外，也可以是如果将显示于显示器40的齿轮g的多个齿的多个边缘的任意一个位置经由操作部50输入到输入电路52，则处理器10控制立柱110、刀具主轴台112、工件主轴122和刀具更换装置130，以便检测所输入的位置的相位。
接着，图14是表示齿轮g的相位的检测结果的显示例。处理器10可以按照加工程序22或检测程序24，在由加工程序22执行后工序之前，使显示器40显示检测出的齿轮g的相位。例如，图14的显示例对应于图7a所示的相位的检测结果，并包含坐标图，该坐标图将纵轴设为转动轴线a4的径向的长度(mm)、将横轴设为c轴(°)。该坐标图中包括交叉点cp1和交叉点cp2的相位p1和相位p2、以及其中间的相位pb(齿底面ts3的相位)。但是，c轴是指为了进行坐标图显示而将转动轴线a4的周向亦即c方向展开为一条直线状的轴。此外，在图14所示的显示例中，显示器40以文本形式显示齿轮g的规格和齿底面ts3的相位pb。
另外，处理器10、接触传感器150(或激光式辨别传感器170)、传感器控制电路30对应于判定在检测位置是否检测出齿轮g的判定部件。立柱110和刀具主轴台112(或工件主轴122)相当于角度变更部件。处理器10对应于从判定部件获取判定结果且控制角度变更部件的控制部件。操作部50和输入电路52对应于输入包含齿轮g的规格的信息的输入部件。显示器40和显示电路42对应于显示部件，该显示部件显示所检测出的转动轴线a4的周向亦即c方向上的齿轮g的相位。
接着，说明第二实施方式的机床上安装的工件的边缘在机床中的位置的检测方法。图14是表示检测工件的边缘的位置的机床200的概略结构的图。如图14所示，机床200包括输送台210、机床主体220和刀具保持台230。工件w2安装于机床200的输送台210。输送台210以能够在x轴方向和y轴方向上往返的方式输送工件w2。机床主体220的内部结构与图2所示的结构相同。此外，在存储器20中代替齿轮数据26而是包含工件w2的形状数据。刀具保持台230以能够相对于机床主体220在z轴方向上移动的方式安装于机床主体220。具有接触件152的接触传感器150安装于刀具保持台230。处理器10控制输送台210的移动和刀具保持台230的移动。
例如，工件w2具有形成有孔900的板状。机床200检测工件w2的孔900的边缘e4在x轴方向的位置。边缘e4是工件w2的主面902(与z轴方向正交的面)与孔900的内面904(与x轴方向正交的面)的边界。处理器10使输送台210在x轴方向上往返移动来改变x轴方向的工件w2的位置，并且使接触件152在z轴方向上移动来取得判定结果。但是，成为工件w2在x轴方向上的位置的基准的位置可以是任意位置。此外，工件w2的厚度(x轴方向的长度)包含于存储器20的工件形状数据，基于工件w2的厚度获取刀具保持台230在z轴方向上的移动距离。
首先，处理器10使接触件152朝向工件w2的主面902上的x轴方向的任意的第一检测位置dp1在z轴方向上移动，从传感器控制电路30取得第一判定结果。处理器10使输送台210在x轴方向上移动，并且使接触件152在z轴方向上朝向与第一检测位置dp1不同的第二检测位置dp2移动，取得与第一判定结果不同的第二判定结果。输送台210输送工件w2的输送距离相当于从工件w2中的第一检测位置dp1到第二检测位置dp2为止的距离。并且，处理器10获取第一检测位置dp1和第二检测位置dp2的中间的第三检测位置，并且以接触件152的位置在x轴方向上与第三检测位置一致的方式，使输送台210在x轴方向上移动。并且，处理器10使接触件152在z轴方向上移动并从传感器控制电路30取得第三判定结果。如果第三判定结果与第一判定结果相同，则处理器10将第一检测位置置换为第三检测位置。如果第三判定结果与第一判定结果不同，则处理器10将第二检测位置置换为第三检测位置。并且，处理器10算出第三检测位置并再次取得第三判定结果。处理器10反复获取第三判定结果，直到x轴方向上的第一检测位置与第二检测位置之差小于阈值。
如果x轴方向上的第一检测位置与第二检测位置之差小于阈值，则处理器10将第一检测位置或第二检测位置作为工件w2的边缘e4相对于机床200的位置而存储在存储器20中。但是，工件w2的边缘e4相对于机床200的位置只要是从第一检测位置到第二检测位置为止的任意一个位置即可，可以是第一检测位置与第二检测位置的中间的位置。
另外，图14仅表示一例，如果在y轴方向上往返输送工件w2并取得判定结果，则能够检测沿着x轴方向的孔900的边缘的位置。
在本申请中，“包括”及其衍生词是说明构成要素的存在的非限制性术语，不排除未记载的其他构成要素的存在。这也适用于“具有”、“包含”和它们的衍生词。
“～部件”、“～部”、“～要素”、“～体”和“～结构”这样的词语可以具有单一部分或多个部分这样的多个含义。
“第一”、“第二”等序数仅是用于识别构成的术语，并不具有其他含义(例如特定的顺序等)。例如，具有“第一要素”并不暗示存在“第二要素”，并且具有“第二要素”并不暗示存在“第一要素”。
表示程度的“实质上”、“大约”和“大致”等词语可以意味着最终结果没有显著变化的合理的偏差。本申请记载的所有数值可以被解释为包括“实质上”、“大约”和“大致”等词语。
显然可以根据上述公开内容考虑进行本发明的各种变更或修正。因此，也可以在不脱离本发明的宗旨的范围内通过与本申请的具体公开内容不同的方法来实施本发明。
附图标记说明
100：机床
1：控制装置
40：显示器
50：操作部
110：立柱
120：工件主轴台
130：刀具更换装置
150：接触传感器
152：接触件
200：机床
210：输送台
220：机床主体
230：刀具保持台。
1.一种齿轮的相位检测方法，其中，
获取表示在第一检测位置是否检测出所述齿轮的第一判定结果，所述第一检测位置相对于把持所述齿轮的主轴的转动轴的周向上的基准位置，在所述周向上具有第一角度，
获取表示在第二检测位置是否检测出所述齿轮且与所述第一判定结果不同的第二判定结果，所述第二检测位置相对于所述基准位置在所述周向上具有与所述第一角度不同的第二角度，
获取所述第一角度与所述第二角度之间的第三角度，
获取表示在第三检测位置是否检测出所述齿轮的第三判定结果，所述第三检测位置相对于所述基准位置在所述周向上具有所述第三角度，
当所述第三判定结果与所述第一判定结果相同时，将所述第一角度置换为所述第三角度，
当所述第三判定结果与所述第一判定结果不同时，将所述第二角度置换为所述第三角度，
基于从所述第一角度到所述第二角度的角度，检测所述周向上的所述齿轮的相位。
2.根据权利要求1所述的齿轮的相位检测方法，其中，反复获取所述第三角度和所述第三判定结果。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮的相位检测方法，其中，当所述第一角度与所述第二角度之差小于阈值时，检测所述齿轮的相位。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的齿轮的相位检测方法，其中，将所述第一角度与所述第二角度的中间的角度检测为所述齿轮的相位。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的齿轮的相位检测方法，其中，所述第三角度是所述第一角度与所述第二角度的中间的角度。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的齿轮的相位检测方法，其中，
检测所述齿轮的多个相位，
基于检测出的所述多个相位，算出所述齿轮的预定位置处的相位。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的齿轮的相位检测方法，其中，基于所述齿轮的齿数，获取所述第二角度。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的齿轮的相位检测方法，其中，当获取所述第一判定结果、所述第二判定结果和所述第三判定结果时，使接触传感器的接触件和所述齿轮相对移动，分别判定在所述第一检测位置、所述第二检测位置和所述第三检测位置处所述接触件与所述齿轮是否接触。
9.根据权利要求8所述的齿轮的相位检测方法，其中，当判定所述接触件与所述齿轮是否接触时，使所述接触件和所述齿轮在所述转动轴的轴向上相对移动，判定与所述转动轴实质上正交的所述齿轮的端面与所述接触件是否接触。
10.根据权利要求8所述的齿轮的相位检测方法，其中，
使所述接触件和所述齿轮在与所述转动轴实质上正交的方向上相对移动，
判定与所述转动轴实质上平行的所述齿的齿顶面与所述接触件是否接触。
11.一种齿轮的制造方法，其中，
获取表示在第一检测位置是否检测出所述齿轮的第一判定结果，所述第一检测位置相对于把持所述齿轮的主轴的转动轴的周向上的基准位置，在所述周向上具有第一角度，
获取表示在第二检测位置是否检测出所述齿轮且与所述第一判定结果不同的第二判定结果，所述第二检测位置相对于所述基准位置在所述周向上具有与所述第一角度不同的第二角度，
获取所述第一角度与所述第二角度之间的第三角度，
获取表示在第三检测位置是否检测出所述齿轮的第三判定结果，所述第三检测位置相对于所述基准位置在所述周向上具有所述第三角度，
当所述第三判定结果与所述第一判定结果相同时，将所述第一角度置换为所述第三角度，
当所述第三判定结果与所述第一判定结果不同时，将所述第二角度置换为所述第三角度，
基于从所述第一角度到所述第二角度的角度，检测所述周向上的所述齿轮的相位，
基于检测出的所述齿轮的相位，进行所述齿轮的齿面的精加工、所述齿轮的去飞边、所述齿面的仿形测量和所述齿轮的键孔形成中的至少一个。
12.一种工件的边缘的位置检测方法，其中，
获取表示在第一检测位置是否检测出安装于机床的工件的第一判定结果，
获取表示在与所述第一检测位置不同的第二检测位置是否检测出所述工件且与所述第一判定结果不同的第二判定结果，
获取所述第一检测位置与所述第二检测位置之间的第三检测位置，
获取表示在所述第三检测位置是否检测出所述工件的第三判定结果，
当所述第三判定结果与所述第一判定结果相同时，将所述第一检测位置置换为所述第三检测位置，
当所述第三判定结果与所述第一判定结果不同时，将所述第二检测位置置换为所述第三检测位置，
将从所述第一检测位置到所述第二检测位置的任意一个位置检测为所述工件的边缘相对于所述机床的位置。
13.一种检测齿轮的相位的机床，其中，包括：
主轴，把持齿轮且围绕转动轴转动；
判定部件，判定在检测位置是否检测出所述齿轮；
角度变更部件，在所述转动轴的周向上变更从基准位置朝向所述检测位置的角度；以及
控制部件，从所述判定部件获取判定结果且控制所述角度变更部件，
在所述控制部件中，
获取表示在第一检测位置是否检测出所述齿轮的第一判定结果，所述第一检测位置相对于所述基准位置在所述周向上具有第一角度，
获取表示在第二检测位置是否检测出所述齿轮且与所述第一判定结果不同的第二判定结果，所述第二检测位置相对于所述基准位置在所述周向上具有与所述第一角度不同的第二角度，
获取所述第一角度与所述第二角度之间的第三角度，
获取表示在第三检测位置是否检测出所述齿轮的第三判定结果，所述第三检测位置相对于所述基准位置在所述周向上具有所述第三角度，
当所述第三判定结果与所述第一判定结果相同时，将所述第一角度置换为所述第三角度，
当所述第三判定结果与所述第一判定结果不同时，将所述第二角度置换为所述第三角度，
基于从所述第一角度到所述第二角度的角度，检测所述周向上的所述齿轮的相位。
14.根据权利要求13所述的检测齿轮的相位的机床，其中，
还包括输入部件，所述输入部件输入包含所述齿轮的规格的信息，
所述控制部件基于输入到所述输入部件的所述信息，决定所述第一检测位置和所述第二检测位置。
15.根据权利要求13或14所述的检测齿轮的相位的机床，其中，还包括显示部件，所述显示部件显示所检测出的所述周向上的所述齿轮的相位。
技术总结