JP2000225521A

JP2000225521A - 歯車高品質化処理装置および該処理装置に用いる工具

Info

Publication number: JP2000225521A
Application number: JP11067292A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hoyashita; 茂穂屋下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】歯車高品質化処理装置で、高品質歯車の高率
的な生産を行う。【解決手段】歯形形成した歯車（５）にショットピー
ニング処理を施すショットピーニング装置（１）と、前
記ショットピーニング装置に隣接して位置して、前記シ
ョットピーニング装置でショットピーニング処理を施さ
れた前記歯車にホーニング処理を施すホーニング装置
（２）と、前記ショットピーニング装置および前記ホー
ニング装置に隣接して位置して、前記ショットピーニン
グ装置でショットピーニング処理を施された前記歯車を
前記ホーニング装置に供給する歯車移送装置（３）と、
を具えてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホブ切りあるいは
ピニオンカッターを用いた形削りや、シェービングある
いは転造等による歯形形成後、浸炭あるいは浸炭窒化処
理等の表面硬化処理済みの歯車、あるいはさらに歯車研
削で再度歯形形成した歯車に、ショットピーニング処理
とホーニング処理とを連続的に施して、歯車の歯元曲げ
疲労強度、面圧強度および耐摩耗性を向上させて、負荷
能力を高めた高品質歯車を効率的にかつ経済的に生産す
る、歯車高品質化に関するものである。

【０００２】本発明は、従来の製造法で製作されている
種々の歯車（例えば、平歯車やはすば歯車、ねじ歯車、
ウォーム等）の何れにも適用でき、歯車歯形もインボリ
ュート歯形のみならず、任意の歯形にも適用することが
できる。

【０００３】

【従来の技術】浸炭焼入れなどの表面硬化処理が施され
た鋼製の歯車を製作する従来の一連の基本工程として
は、次の３つの代表的な製造法が挙げられる。但し、こ
こでは、表面硬化処理後にスケールやバリ除去の目的で
行われるショットブラストや、歯車をシャフトに固定す
るための取付穴研削の工程は省略して示す。製造法（１）ホブ切り→表面硬化処理製造法（２）ホブ切り→シェービングまたは転造→表
面硬化処理製造法（３）ホブ切り→表面硬化処理→歯面研削

【０００４】製造法（１）は、ホブ切りのみで歯面が仕
上げられ、グリース潤滑でもよい比較的大きい歯車の製
作に用いられる。製造法（２）は、小型及び中型の歯車
の製作に用いられ、かかる歯車は自動車のトランスミッ
ション等で最もよく使用されている。製造法（３）は、
高級自動車のトランスミッションや一般産業機械の変速
機で用いられる歯車の製作によく用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】最近では、上記製
造法（２）や上記製造法（３）の工程の後に、歯車の歯
元曲げ疲労強度を向上させる目的で、ショットピーニン
グ処理が施される場合が多くなってきた。しかしなが
ら、十分な圧縮残留応力を形成させるためにショットピ
ーニング処理を歯元に施すと、動力伝達を行う歯面も粗
れてしまい、面圧強度がしばしば問題になってきた。

【０００６】これにつき、本願発明者は、ショットピー
ニング処理後にホーニング処理を施せば、面圧強度が著
しく改善されることを見出し、この知見を鑑みて次の基
本工程を案出した。製造法（４）ホブ切り→シェービングまたは転造→表
面硬化処理→ショットピーニング処理→ホーニング処理製造法（５）ホブ切り→表面硬化処理→歯面研削→シ
ョットピーニング処理→ホーニング処理

【０００７】しかしながら、製造法（４）と製造法
（５）の一連の工程において、ショットピーニング処理
とホーニング処理の工程は単独でも行えるが、そのよう
にしたのでは効率的な生産が行えない。

【０００８】それゆえに、本発明はショットピーニング
処理とホーニング処理の工程を同一装置内に取込み、連
続化させて、効率的な生産を行うことに主要点をおいて
いる。さらに、本発明は、ホーニング処理に用いる工具
を提供することも目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を有
利に解決した歯車高品質化処理装置と、かかる処理装置
に用いる工具を提供するものであり、本発明は、歯形形
成および表面硬化処理済みの歯車にショットピーニング
処理を施すショットピーニング装置と、前記ショットピ
ーニング装置に隣接して位置して、前記ショットピーニ
ング装置でショットピーニング処理を施された前記歯車
にホーニング処理を施すホーニング装置と、前記ショッ
トピーニング装置および前記ホーニング装置に隣接して
位置して、前記ショットピーニング装置でショットピー
ニング処理を施された前記歯車を前記ホーニング装置に
供給する歯車移送装置と、を具えるものである。

【００１０】また、本発明は、歯車移送装置を具えない
で、ショットピーニング処理とホーニング処理を順次行
っても良い。

【００１１】前記ホーニング装置で用いる工具は、ねじ
状工具、あるいははすば歯車状工具、あるいは総形工具
を用いることを特徴とし、前記歯車の歯面粗さは、乾式
条件下あるいは湿式条件下で、前記ねじ状工具あるいは
前記総形工具を用いて改善される。はすば歯車状工具
は、ねじれ角の大きなねじ状工具に類似するので、以後
はすば歯車状工具はねじ状工具に含まれるものとする。
前記ねじ状工具あるいは前記総形工具は１０〜５０％程
度の砥粒（例えば、アランダム等）を混入した柔軟な材
料（例えば、ナイロン等）でできていて、前記ねじ状工
具あるいは前記総形工具の前記歯車の歯面を研磨する部
分（工具研磨面）は、溝や突起がなくても良いし、研磨
効率を良くするためにあるいは複雑な歯面を均一に研磨
することができるように、多数の小さな溝が付けてあっ
ても良いし、あるいは多数の小さないぼ状の突起が付け
てあっても良いし、あるいはブラシ状をした多数の細い
糸の集合体であっても良い。

【００１２】かかる処理装置にあっては、歯形形成およ
び表面硬化処理済みの歯車にショットピーニング処理を
施して前記歯車の歯元の曲げ疲労強度を改善し、次い
で、前記ショットピーニング装置に隣接して位置する前
記ホーニング装置で前記歯車の動力伝達歯面の面圧強度
を向上させる。

【００１３】従って、本発明による歯車高品質化処理装
置によれば、ショットピーニング処理とホーニング処理
を同一装置に取り込んで連続的に行うことができるの
で、高品質歯車の効率的な生産が可能になる。しかも、
ショットピーニング装置とホーニング装置が同一装置内
にあるので、周りの作業環境から隔離しやすく、最低限
の集塵装置等の設置で工場内を清浄に保つことができ
る。

【００１４】

【実施例】以下に、この発明の実施の形態を実施例によ
って、図面に基づき詳細に説明する。図１（ａ）は、本
発明の第１実施例の概略構成を模式的に示す平面図で、
図１（ｂ）はその縦断面図であり、ショットピーニング
装置（１）と、ホーニング装置（２）と、歯車を取付け
たワーク台の歯車移送装置（３）と、を具えている。か
かる処理装置内は、３つの区画（Ａ、Ｂ、Ｃ）に分かれ
ている。

【００１５】区画Ａには、１個または複数個の歯車
（５）とそれを脱着可能に支持する治具（６）とからな
るワークユニット（７）を脱着可能に固定するワーク台
（８）と、そのワーク台を回転させる表示されていない
モータとが設置されている。歯車を取付けたワークユニ
ットは、歯車移送装置で、区画Ａから区画Ｂ、区画Ｂか
ら区画Ｃに送られ、最後に区画Ａに戻ってくる。区画Ａ
には、図示しない洗浄装置が設置されている。

【００１６】区画Ｂには、ショットピーニング処理用の
２つのショットノズル（１ａ）と、歯車移送装置で区画
Ａから移送されたワークユニット（７）が設置されてい
る。また、ワークユニットを設置したワーク台はモータ
（８ａ）で回転しながら、モータ（８ｅ）と送りねじ
（８ｃ）により昇降できる機構となっている。

【００１７】区画Ｃには、ホーニング装置と歯車移送装
置で区画Ｂから移送されたワークユニットが設置されて
いる。ホーニング装置において、歯車歯面を研磨する工
具（４）とそれを駆動する主軸モータ（２ａ）および回
転伝動装置（２ｂ）を支持する工具台（２ｃ）は、上下
移動台（２ｄ）をはさんでコラム（２ｅ）に固定され、
かかる工具台（２ｃ）はコラム（２ｅ）に対して傾ける
ことができる。また、コラムを設置した台（２ｆ）は、
歯車（５）に対し、進退移動する機構が設置されてい
る。総形工具を用いる場合、歯車を取付けたワーク台は
歯数分の割出しを行うことができる。一方、ねじ状工具
を用いた場合、歯車を取付けたワーク台は、工具回転に
よる連れ回り方式で自由に従動させても良いし、あるい
は工具を駆動する主軸モータの回転に同期させて回転さ
せても良い。

【００１８】区画Ａと区画Ｂと区画Ｃの間には、開閉式
のシールド（９）が設置され、それぞれの区画におい
て、ワークユニットへの歯車の取付けあるいは歯車を取
付けたワークユニットのワーク台への設置、ショットピ
ーニング処理、およびホーニング処理の３つの工程が同
時に行えるように、区画Ａと区画Ｂ間のシールド、区画
Ｂと区画Ｃ間のシールド、区画Ｃと区画Ａ間のシールド
が全て同時に開閉する。３つの工程が終われば、３ヶ所
のシールドが開き、歯車移送装置でそれぞれのワークユ
ニットが次のステップに送られる。

【００１９】かかる歯車処理装置で、以下の如き一連の
工程で歯車のショットピーニング処理とホーニング処理
が連続して行われる。（１）先ず、区画Ａで、歯形形成および表面硬化処理済
みの歯車を、１個あるいは複数個、ワークユニットに自
動あるいは手動で取付けられる。あるいは、歯車を取付
けたワークユニット毎、歯車移送装置のワーク台から取
りはずして交換しても良い。複数個の歯車をワークユニ
ット用冶具に取付ける場合は、歯溝を精度良く揃えてお
く。区画Ａと区画Ｂ間のシールドが開かれ、ワークユニ
ットは歯車移送装置で区画Ｂに送られる。（２）ショットピーニング時には、ショット球が区画Ａ
と区画Ｃに飛び込まないように、シールドが閉ざされ
る。ワークユニットに取付けた歯車は、ショットピーニ
ング処理が所定時間施される。ショットノズルは、歯車
の両歯面を同時にショットピーニング処理するために２
つ配置し、昇降、進退移動、および左右に動かすことが
できる。ワークユニットを設置したワーク台は、全ての
歯車の歯面を万遍なくショットするために回転しなが
ら、昇降運動をする。（３）ショットピーニング処理が終わったら、区画Ｂと
区画Ｃ間のシールドが開き、ワークユニットは歯車移送
装置で区画Ｃに送られる。シールドが閉じられた後、歯
面のホーニング処理が行われる。工具を取付けたコラム
台が、歯車に近づいてきて工具と歯車は接触し、歯車を
取付けたワーク台が昇降しながら、ホーニング処理を行
う。総形工具の場合は、ワーク台は割出しが可能で、ね
じ状工具の場合は、ワーク台は工具に連れられて、ある
いは工具回転に同期して回転する。（４）ホーニング処理が終わったら、区画Ｃと区画Ａ間
のシールドが開き、ワークユニットは歯車移送装置で区
画Ａに送られる。区画Ａでは、シールドが閉じられた
後、図示していない清浄機で、歯車を洗浄するための空
気または洗浄液を吹きつけ、必要に応じて防錆剤を噴霧
する。その後、手動あるいは自動で、歯車のみあるいは
ワークユニット毎、未処理のものと交換する。

【００２０】この第１実施例によれば、ショットピーニ
ング処理とホーニング処理との工程を同一装置内に取込
んで連続化させることができるので、高品質歯車を効率
的に生産できる。比較的環境汚染を生じやすいショット
ピーニング装置とホーニング装置を一体化させているの
で、周りの環境から隔離しやすく、集塵装置の設置面積
も少なくて済む。

【００２１】図２（ａ）は、本発明の第２実施例の概略
構成を模式的に示す平面図で、図２（ｂ）はその縦断面
図であり、ショットピーニング装置とホーニング装置と
を具えているが、第１実施例のような歯車移送装置は具
えていない。

【００２２】区画Ｂには、ショットピーニング装置の２
つのショットノズルと、歯車を取付けたワークユニット
を設置したワーク台と、そのワーク台を回転させるモー
タと、さらにそのワーク台を昇降させる機構が設置され
ている。ショットノズルには、図示していない安全弁が
付けられており、ショットピーニング処理を施すときの
み安全弁が開き、歯車の交換時やホーニング時には安全
弁は閉じる。

【００２３】区画Ｃには、ホーニング装置が設置され、
歯面を研磨する工具とそれを駆動する主軸モータおよび
変速装置が設置された工具台は、コラムに固定され、か
かる工具台はコラムに対し、傾けることができ、さらに
昇降させることができる。また、コラムを設置した台
は、ショットピーニング処理時には、歯車から離れ、ホ
ーニング処理時には近づいてくる機構を持っている。

【００２４】区画Ｂと区画Ｃの間には、開閉式のシール
ドが設置され、ショットピーニング処理時には、ショッ
ト球が区間Ｃのホーニング装置に当たらないように、シ
ールドが閉まる。ホーニング処理時には、ショットノズ
ルの安全弁が閉じられ、シールドは開かれている。

【００２５】第２実施例の工程の詳細は省略するが、第
１実施例と同様に、歯車のショットピーニング処理とホ
ーニング処理が連続して行われる。ただし、第２実施例
では、同時に３つの工程を行うことはできず、歯車ある
いはワークユニット毎の交換、ショットピーニング処
理、ホーニング処理の３つの工程が順次行われる。

【００２６】図３は、本発明で提供する工具例を示す。
図３（ａ）は、ねじ状工具の正面図で、図３（ｂ）は、
その側面図である。図４（ａ）は、総形工具の正面図
で、図４（ｂ）は、その側面図である。本発明における
ホーニング処理は、ねじ状工具（あるいははすば歯車状
工具）あるいは総形工具を用いることを特徴とし、前記
歯車は、乾式あるいは湿式で、前記ねじ状工具あるいは
前記総形工具で表面粗さが改善され、前記ねじ状工具あ
るいは前記総形工具は１０〜５０％程度の砥粒［例え
ば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＣＢＮ、Ｃ（カーボランダム
あるいはダイヤモンド）等］を混入した柔軟な材料（ナ
イロン等）でできていることを特徴とするものである。
なお、本発明で提供する工具には、レジノイド結合剤や
ビトリファイド結合剤等を用いた硬い砥石の工具は含ま
ないものとする。また、砥粒を１０〜５０％に限定する
のは、１０％未満では研磨作用が非常に遅く、研磨能率
が悪くなること、５０％より多いと、工具が柔軟性を持
たなくなり、かつ脆くなることの理由からである。

【００２７】かかる工具の研磨にかかわる面について
は、断続研磨効果で切れ味を良くするために、あるいは
工具面が変形しやすくして複雑な歯面全体が均等に研磨
されるように、砥粒を混入した柔軟な材料（例えば、ナ
イロン等）の糸を束ねたブラシ状であってもよいし、あ
るいは多数の小さないぼ状の突起が付けてあっても良い
し、あるいは多数の小さな溝が付けてあってもよい。図
５（ａ）は、歯面を仕上げる総形工具の部分に、ブラシ
状の細い糸（４ｃ）の集合体を付けた場合の一例を示
す。図５（ｂ）は、工具が歯車歯面を仕上げる部分（工
具研磨面）に格子状の溝（４ｅ）を付けた場合の一例を
示す。

【００２８】かかる処理装置にあっては、歯形形成およ
び表面硬化処理済みの歯車にショットピーニング処理を
施して前記歯車の歯元の曲げ疲労強度を改善し、次い
で、ホーニング装置で歯面粗さを改善する。

【００２９】以上、図示例に基づき説明したが、本発明
は上述の例に限定されるものでなく、例えば、ショット
ピーニング装置とホーニング装置の一体化装置である、
第１実施例と第２実施例において、ワーク台を昇降させ
ずに、ショットノズルを固定する台やホーニング用工具
を固定する台が昇降して、歯車歯面を処理しても良い。
また、ワーク台の昇降あるいは工具台を昇降させる手段
は、送りねじを利用しても良いし、あるいは油圧を利用
したものであっても良い。

【００３０】また、ショットピーニング装置とホーニン
グ装置の一体化に加え、歯車研削盤まで一体化させたも
のであっても良い。複数個の歯車をワークユニットに歯
溝を揃えて固定した際には、歯車研削、ショットピーニ
ング処理、およびホーニング処理の３つの工程におい
て、歯車をワークユニットから逐次はずさなくても良い
利点がある。さらに、歯車加工・処理を自動化するため
に、工業用ロボット等を組み込んでも良い。

【００３１】本発明は、通常の外歯車のほか、内歯車、
ベベルギヤ、ハイポイドギヤなど歯車全般の高品質化処
理にも適用することができ、また、本発明である高品質
化処理は、浸炭、浸炭窒化、窒化、硫黄窒化、高周波、
火炎焼入れ等の各種の表面硬化処理を施した材料とする
歯車にも適用でき、その歯車は、転造・鍛造等の冷間・
熱間処理品であっても良い。

【００３２】また、本発明の歯車高品質化処理装置の歯
面を磨く作用は、ホーニング処理に限定せず、ホーニン
グ用工具と同形（ねじ状あるいは総形）のラップとラッ
プ剤（砥粒）を用いたラッピング作用を利用したもので
あっても良い。

【００３３】さらに、本発明の歯車高品質化処理装置
は、熱処理硬化したカムやシャフト、ピン、ボルト、及
びトラクションドライブの転動体などの装置械要素部品
の処理装置にも応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１実施例の概略構成を模
式的に示す平面図、（ｂ）は、その縦断面図である。

【図２】（ａ）は、本発明の第２実施例の概略構成を模
式的に示す平面図、（ｂ）は、その縦断面図である。

【図３】（ａ）は、本発明で提供するねじ状工具例を示
す正面図で、上半分を断面で示し、（ｂ）は、その工具
の一部の側面図である。

【図４】（ａ）は、本発明で提供する総形工具例を示す
正面図で、上半分を断面で示し、（ｂ）は、その工具の
一部の側面図を示す。

【図５】（ａ）は、図４の総形工具の歯車歯面を仕上げ
る部分の一部拡大断面図で、（ｂ）は、歯車歯面を仕上
げる工具研磨面の一部拡大図である。

【符号の説明】

１ショットピーニング装置２ホーニング装置３歯車移送装置４工具（ねじ状工具あるいは総形工具）５歯車６冶具７ワークユニット８ワーク台９シールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】歯形形成した歯車にショットピーニング
処理を施すショットピーニング装置（１）と、前記ショットピーニング装置に隣接して位置して、前記
ショットピーニング装置でショットピーニング処理を施
された前記歯車にホーニング処理を施すホーニング装置
（２）と、前記ショットピーニング装置および前記ホーニング装置
に隣接して位置して、前記ショットピーニング装置でシ
ョットピーニング処理を施された前記歯車を前記ホーニ
ング装置に供給する歯車移送装置（３）と、を具える歯
車高品質化処理装置。
【請求項２】前記歯車に、順次、ショットピーニング
処理とホーニング処理を行う、前記ショットピーニング
装置（１）と前記ホーニング装置（２）と、を具える歯
車高品質化処理装置。
【請求項３】請求項１と請求項２の処理装置におい
て、ホーニング処理を行う工具（４）は、１０〜５０％
程度の砥粒を混入した柔軟な材料でできている、ことを
特徴とする歯車高品質化処理装置の工具。
【請求項４】前記歯車の歯面を研磨するための、請求
項３の前記工具の研磨にかかわる面には、多数の小さな
凹凸が付けてある、ことを特徴とする歯車高品質化処理
装置の工具。