JP2002001664A - 表面微細加工処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品位歯車を製造するためのショットピーニ
ング処理及び／又はバレル処理を自動化でき、かつ、こ
れらの処理を効率的に行うことができる装置を提供す
る。 【解決手段】 表面硬化処理又は表面硬化処理後研削加
工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１０と、ショットピーニング装置１０に隣
接して位置し、ショットピーニング装置１０で処理を施
した歯車又はショットピーニング処理を施さない歯車に
バレル処理を施すバレル装置２０と、ショットピーニン
グ装置１０およびバレル装置２０に隣接して位置し、シ
ョットピーニング装置１０とバレル装置２０との間で歯
車を搬送する歯車搬送装置３０を備える。その歯車搬送
装置３０は歯車を把持するアタッチメント３４の上部に
把持部７４を備え、歯車搬送装置３０のアーム部と把持
部７４はショットピーニング装置１０とバレル装置２０
に対する位置及び角度が調整可能とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は浸炭、浸炭窒化、窒
化、高周波焼入れ等による表面硬化処理が施された歯車
又は表面硬化処理後に研削加工した歯車の歯元曲げ、歯
面強度、耐摩耗性、効率等のいずれかまたは複合された
特性を向上させるための処理装置に関する。ここで、前
記歯車には、従来の代表的歯形形状の歯車、平歯車、は
すば歯車、やまば歯車の他、ねじ歯車、かさ歯車、ハイ
ポイド歯車、ウォーム歯車等の立体歯車およびノビコ
フ、円弧、トロコイド、サイクロイド歯形形状の歯車も
含まれる。

【０００２】

【従来の技術】従来から表面硬化処理が施された歯車
（又は表面硬化処理後に研削加工が施された歯車）に
は、歯元曲げ強度または歯面強度等を向上させるために
ショットピーニング処理及び／又はバレル処理が施され
る。従来のショットピーニング装置は、歯車を固定する
回転台と、その回転台の周囲に設けられた噴射ノズルを
備える。この回転台は、装置本体に対して回転可能に設
けられており、これにより噴射ノズルから射出される金
属球の衝突する歯車表面（回転台に固定）の位置を調整
できるようになっている。また、金属球を高速にて噴射
する噴射ノズル（例えば、エアー方式、噴射空気圧は
０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａ、ノズル径φ６〜φ１２、
金属球の径φ０．１〜φ２．０）は、回転台の周囲に１
又は複数設けられる。かかる装置により歯車の歯元にシ
ョットピーニングを施すためには、回転台に歯車を固定
し、次にノズルの噴射方向及び位置を手動にて調整す
る。そして、ノズルから金属球を噴射させては歯車の表
面に金属球を衝突させ、ショットピーニング処理を行
う。

【０００３】一方、従来の典型的なバレル装置は、砥石
を収容するバレル槽と、歯車等のワークを固定した冶具
を掴むチャック部を備える。バレル槽は電動モータと連
結され、この電動モータの回転により回転（回転速度０
〜２００ｍ／ｍｉｎ）するように構成され、一方、チャ
ック部も電動モータ（回転速度２０〜５０ｒｐｍ）の出
力軸と連結され、それ自身で回転可能とされる。また、
チャック部は、エアーまたは油圧駆動にて上下動が可能
とされ、これによりバレル槽内への進退が可能な構成と
なっている。かかるバレル装置を用いてバレル処理する
場合、歯車を固定した冶具をチャック部にセットし、そ
してチャック部をバレル槽内に進入させる。そして、バ
レル槽を回転させることによりバレル槽内の砥石に遠心
力を働かせ、また、チャック部自身も回転することによ
り歯車と砥石の間に相対速度差を生じさせる。これによ
り、歯車表面を砥石により研削加工するようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のショッ
トピーニング装置やバレル装置は、効率的に処理するた
めには装置毎にワークの位置決め・条件設定等を行う必
要がある等の理由により、両者を有機的に結合し両処理
を自動的に行う装置は未だ開発されていない。すなわ
ち、ショットピーニング装置においては、ノズルから射
出された金属球をワークに衝突させ、それにより歯車表
面を塑性変形させ歯車の歯元強度を向上させる。したが
って、ワーク全体に均一な塑性変形を付与するために
は、ノズルとワーク表面との距離を一定に保つことが必
要となる。この場合、従来のショットピーニング装置で
は歯車が回転台に固定されていることから、ノズル側の
角度及び位置を調整することにより対処する必要が生じ
る。しかしながら、複雑な形状を有する歯車、例えばベ
ベル歯車やハイポイド歯車の場合には、歯車外歯回転面
が円錐状となるため、歯元とノズルの距離を一定とする
ためには特殊な治具や特殊なノズルガイドが必要となっ
た。このため、ショットピーニング装置を完全には自動
化できず、人の手でワークのセット・ノズルの位置及び
角度の調整を行う必要があった。

【０００５】また、バレル装置においては、バレル槽を
公転させることでバレル槽内の砥石に遠心力を生じさ
せ、そのバレル槽の砥石内にチャック部に固定した歯車
を挿入して自転させることで、砥石と歯車の間に相対速
度を生じさせ歯車表面を研磨する。このため、バレル槽
の回転中心から離れるにしたがって歯車と砥石のあいだ
の相対速度及び砥石に作用する遠心力が大きくなるた
め、歯車の研削能力もバレル槽の回転中心から離れるに
したがって大きくなる。したがって、ワークを上述した
バレル装置において処理する場合、できるだけバレル槽
の壁面に近い位置にワークをセットすることが好まし
く、さらには均一にワーク表面を研削するためにはバレ
ル槽の壁面に対してワークを平行にセットすることが好
ましい。こうすることにより歯車表面粗さ等の表面性状
が改善される。しかしながら、複雑な形状を有する歯
車、例えばベベル歯車やハイポイド歯車の場合には、歯
車外歯回転面が円錐状となるため、バレル槽の側壁面に
近い部分では歯車は短時間で研削され、バレル槽の側壁
面から遠い部分では長時間を要することとなり、結果的
に長時間の処理が必要となっていた。そこで、複雑な形
状を有する歯車を含め、歯車全体を均一に加工するた
め、歯車の外歯回転面の稜線方向とバレル槽側壁面が平
行になるように角度調整や位置調整を行う方法が考えら
れる。このような方法としては、従来はチャック部に掴
まれた治具を、自在継ぎ手を介して次の治具に連結し、
その治具を一定角度で固定治具に固定する方式が採られ
ていた。したがって、従来の装置では効率的な研削加工
を行おうとすると、歯車を固定する冶具に自在継手等を
介して他の冶具を連結する必要があり、これらの作業を
人手で行うため、ショットピーニング装置と同様自動化
する事が困難であった。

【０００６】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、高品位歯車を製造するための
ショットピーニング処理及び／又はバレル処理を自動化
でき、かつ、これらの処理を効率的に行うことができる
表面微細加工処理装置を提供することである。

【０００７】

【課題を達成するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために請求項１に記載の表面微細加工
処理装置には、表面硬化処理又は表面硬化処理後研削加
工した歯車にショットピーニング処理を施すショットピ
ーニング装置と、前記ショットピーニング装置に隣接し
て位置し、前記ショットピーニング装置で処理を施した
歯車にバレル処理を施すバレル装置と、前記ショットピ
ーニング装置および前記バレル装置に隣接して位置し、
前記ショットピーニング装置と前記バレル装置との間で
歯車を搬送する歯車搬送装置を備え、その歯車搬送装置
は歯車を把持する把持部を備え、その把持部は前記ショ
ットピーニング装置と前記バレル装置に対する位置及び
角度が調整可能とされている。上記装置では、ショット
ピーニング装置とバレル装置との聞で歯車を搬送する歯
車搬送装置の把持部は、ショットピーニング装置に対す
る位置と角度が調整可能とされ、かつ、バレル装置に対
する位置と角度も調整可能とされている。したがって、
上記装置によれば把持部に把持した歯車をショットピー
ニング装置に対して所定の位置及び角度に位置決めし、
その位置決めした歯車にショットピーニング処理を施す
ことができる。また、ショットピーニング処理が施され
た歯車は、そのままの状態でバレル装置に搬送され、バ
レル装置に対して所定の位置及び角度に位置決めするこ
とができる。そして、この位置決めされた歯車に対して
バレル処理を施すことができる。このため、各装置にお
いて所定の位置及び角度に歯車が位置決めされるため、
ショットピーニング処理及びバレル処理を効率的に行う
ことができるとともに、歯車搬送装置に把持した状態で
ショットピーニング装置への歯車搬入から、バレル装置
からの歯車搬出までが可能となり、これらの処理を自動
化することができる。

【０００８】請求項１に記載の表面微細加工処理装置で
は、前記歯車搬送装置は、前記把持部の位置及び角度を
調整する駆動装置と、その駆動装置を制御する制御プロ
グラムが内蔵された制御装置と、加工条件を入力する入
力装置を有し、前記制御装置は、入力装置から入力され
た加工条件と制御プログラムに基づいて、前記各装置に
対する歯車の位置決め制御を行うように構成しても良
い。（請求項２）。上記装置によれば、入力装置から制
御条件、加工条件（速度、位置、角度等）を入力する
と、予め内蔵された制御プログラムに基づいて各装置へ
の位置決めが行われる。したがって、入力装置から入力
される加工条件を適宜変えることにより、異なる形状の
歯車等に対して同一の装置で効率的に処理することがで
きる。

【０００９】ここで、上記歯車搬送装置としては、ロボ
ット装置を利用することができる。歯車搬送装置にロボ
ット装置を用いれば、ショットピーニング装置・バレル
装置への位置決め及び角度調整等を容易に自動化するこ
とができる。また、上記各装置はその底面に車輪・キャ
スター等の簡易移動手段を設け、移動可能な構成として
も良い。このような構成によれば、設置場所の制限から
ショットピーニング装置及びバレル装置に対する歯車の
位置決めに制限を受けるような場合においても、各装置
を適宜移動し設置場所の制限を受けないようにレイアウ
トすることが可能となる。なお、上記装置で処理される
歯車は、その種類によってはショットピーニング処理の
み又はバレル処理のみによっても歯元曲げ強度又は歯面
強度の高い高品位な歯車が得られる場合もある。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明を具現化した一実施
形態に係る表面微細加工処理装置を図１乃至図７に基き
詳細に説明する。ここで、図１は、本実施の形態に係る
表面微細加工処理装置の平面図を示し、図２はショット
ピーニング装置の構造を説明するための図面であり、図
３はバレル装置の構成を説明するための図面であり、図
４はロボット装置の構造を説明するための図面であり、
図５は歯車ワーク固定部の構成を説明するための図面で
ある。図６は主処理プロセスを示す例であり、図７はハ
イポイドギアのバレル処理状況を模式的に示している。
図１に示すように、本実施の形態に係る表面微細加工処
理装置は、表面硬化処理または表面硬化処理が施されて
いない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１０と、ショットピーニング装置１０に隣
接して設置されたバレル装置２０と、ショットピーニン
グ装置１０及びバレル装置２０に隣接して設けられた歯
車搬送装置３０と、歯車を固定する作業を行う作業台等
からなる歯車ワーク固定部４０とを備えている。

【００１１】ショットピーニング装置１０は、図２に示
すように、本体フレーム１１に固定された処理槽１８を
備える。この処理槽１８の上端には、蓋１５が取付けら
れており、この蓋１５は本体フレーム１１に固定した空
気シリンダ１７により処理槽１８の上端開口部を開閉す
る。また、空気シリンダ１７近傍の本体フレーム１１に
は光センサー１６が設けられ、この光センサー１６によ
り処理槽１８内への歯車等のワークの搬入・搬出チェッ
クを行う。また、処理槽１８の下端には、処理槽１８内
で射出された金属球を回収する金属球回収容器１３が設
けられる。この金属球回収容器１３内にはコンプレッサ
からの圧縮空気供給部が収容され、この圧縮された空気
を利用して金属球回収容器１３内に回収された金属球が
ノズル１４に供給される。ノズル１４は、その先端が処
理槽１８の周壁から処理槽１８内部に突出するように処
理槽１８に取付けられている。ノズル１４の突出量は、
ノズル１４を処理槽１８の周壁に対してスライドさせる
ことにより調整できるようになっている。なお、本体フ
レーム１１の底面にはキャスター１２ａ、１２ｂ固定脚
１９ａ、１９ｂが取付けられており、これら固定脚１９
ａ、１９ｂを緩めることによりキャスター１２ａ、１２
ｂにてショットピーニング装置１０自体を移動可能とし
ている。

【００１２】バレル装置２０は、図３に示すように本体
フレーム２４の上部に固定されたバレル槽外壁２７と、
その内部に設けられた金網と金属フレーム材からなるバ
レル槽側壁２１と、このバレル槽側壁２１の下部に溶接
またはボルトにて固定された底板部２８を備えている。
バレル槽外壁２７には光センサー１６が設けられ、この
光センサーによりバレル槽内への歯車ワーク等の搬入・
搬出チェックを行う。また、バレル槽中心部には円筒体
部２４ａが設けられている。バレル槽底板部２８は軸、
軸受け、板状治具からなる接続部２８ａに接続されてい
る。この接続部２８ａは、図示されないシール部に接触
した状態でバレル槽外壁２７の底部を貫通し、本体フレ
ーム２４に設置された直交タイプ減速機２３の段付き出
力軸２８ｂに連結されて電動モータ６の出力が伝達され
るようになっている。また、バレル槽外壁２７の底部に
は循環用水溶液を排出する配管部２４が設置され、図示
されない循環ポンプ部および排出水の沈殿分離槽部に連
結されている。なお、本体フレーム２４の底面にはキャ
スター２２、固定脚２９ａ，２９ｂが取り付けられてお
り、固定脚２９ａ、２９ｂを緩めるとキャスター２２に
てバレル装置２０自体を移動可能としている。

【００１３】歯車搬送装置３０は、図３に示すように、
機械−電気制御方式の多関節型ロボットである。主構成
は装置全体を回転または移動させる下部構造部、支柱や
電動モータ、リードネジで装置の角度や位置制御を行う
中部構造部（アーム部）およびアーム先端（アタッチメ
ント先端部）で歯車ワークを把持したり、回転および上
下動可能とするための電動モータ、リードネジやチャッ
ク部等からなる上部構造部からなる。下部構造部は架台
３７に溶接された台板６０およびそれに溶接された固定
治具３６，５７およびこれらの治具にピン５２，５３が
取り付けられている。台板６０は基礎部３７の図示され
ない減速機付き電動モータ６１の出力軸と連結してお
り、台板６０そのものが水平面内で回転自在となってい
る。さらに基礎部３７内には電動モータ１が付帯してお
り、その出力軸６２はベルト６３を介して車輪６１に接
続されており、これにより歯車搬送装置３０の固定部６
４を解除した状態では、歯車搬送装置３０自体が移動可
能となる。中部構造部は支柱３５、電動モータ２つきの
駆動部７１、電動モータ３付きの駆動部７２および上部
アタッチメント部７３から構成される。駆動部７１はピ
ン５３を介して下部架台治具３７につながり、さらに電
動モータ２の出力軸はリードネジ３８ａと治具５６を介
して上下動可能なガイド３９ａに連結している。治具５
６は支柱３５とピン５５を介して連結され、これによ
り、電動モータ２の出力軸が回転するとピン５２を中心
に支柱３５が揺動する。同様に、駆動体７２も電動モー
タ３とリードネジ３８ｂ、治具５９を介してガイド部３
９ｂにつながり、リードネジ３８の上端部はピン５４に
連結されている。また、治具５９は支柱３５にピン５８
を介して連結されている。従って、電動モータ３の出力
軸が回転すると、ピン５１を中心にアタッチメント３４
ａとアタッチメント本体部３４ｂからなる上部アタッチ
メント部７３が揺動する。従って、チャック部３１を含
めた把持部７４は垂直平面内で角度を変えることが出来
る。アタッチメント３４ａの先端の把持部７４には電動
モータ４と電動モータ５が設置されている。電動モータ
５が固定される固定用フレーム６９とアタッチメント３
４ａとは溶接等にて連結している。電動モータ５の出力
軸と一体とされたリードネジ３８ｃ、３８ｄそれぞれは
治具６５ａ，６５ｂ及びガイド３９ｃ，３９ｄに連結し
ている。電動モータ４の出力部６６はベルト３３ａ，３
３ｂにより補助治具６８ａ、６８ｂと連結している。こ
の補助治具６８ａ、６８ｂには治具３２が固定され、こ
の治具３２の先端部には図に示されないエアーまたは油
圧による治具固定のチャック部３１が設置されている。
このチャック部３１にて歯車ワーク７の固定治具が把持
される。従って、電動モータ４の駆動にてベルト３３
ａ，３３ｂ及び治具３２が回転することで歯車ワーク７
が回転可能となる。また、治具６５は電動モータ４の固
定治具６７と溶接等にて固定されているため、電動モー
タ５が回転すると、リードネジ３８ｃ，３８ｄが回転し
治具６５ａ，６５ｂおよび電動モータ４全体および治具
３２とチャック部３１に取り付けた歯車ワークが上下動
する。歯車搬送装置（ロボット）３０の基本動作は次の
通りとなる。把持部７４はリードネジ３８ｃ，３８ｄと
電動モータ４、５およびチャック部３１で構成される構
造をしており、歯車ワーク７は固定用治具を介してチャ
ック部３１に連結される。歯車の上下動は電動モータ５
駆動によるリードネジの回転にて行われ、一方、もう一
つの電動モータ４により、その回転がベルト３３ａ，３
３ｂを介してチャック部３１に伝達され、チャック部３
１に掴まれた歯車固定治具３２が回転することで歯車ワ
ークが回転する。また中部構造部（アーム部）に付帯し
たその他の電動モータ２，３とリードネジ３８ａ，３８
ｂとガイド３９ａ，３９ｂおよび各ピン５１，５２，５
３，５４，５５，５８間での２次元平面での各アーム間
（支柱３５とアタッチメント３４間）の角度と位置制御
が行われ、台板６０が回転することによりアーム部全体
が３次元的に移動可能となる。アーム部の２次元平面内
での位置、例えば歯車位置が電動モータ２，３の制御出
力によるアーム間角度が決まれば、あとは搬送装置３０
全体の回転角度を決めることで３次元空間座標位置がき
まる。またチャック部３１に固定された歯車ワーク７は
回転するとともに上下動するので、さらに任意の微調整
位置決めと角度調節が可能となる。かかるロボット装置
にて、例えば２次元平面内にて仰角１５度、垂直方向角
度２３度まで変化可能な場合、歯車外歯回転面の稜線方
向がその回転中心方向に対して３８度まで傾いている歯
車も外歯回転面の稜線方向は例えばバレル装置のバレル
槽側壁面と平行な面が保て効果的処理ができる。

【００１４】歯車固定部４０は、図５に示すように、固
定用フレーム４４の内部に歯車固定用治具４２をエアー
にて固定する装置４３ａ，４３ｂが設置されている。固
定用フレーム４４の上部にはベルトコンベアー９０およ
び歯車移動部８を経由して送られてきた単数または複数
個の歯車ワーク７を上述の固定装置４３ａ，４３ｂにて
固定するための治具部４１ａ，４１ｂが設けてある。冶
具部４１ａ，４１ｂの所定の位置（図５では４５と４６
の位置）にセットされた歯車ワーク７は、これを固定す
る専用治具４４ａの端部を歯車搬送装置３０の把持部７
４のチャック部３１にて掴まれることで固定される。歯
車ワーク７は処理後４５，４６の位置に戻り、セットさ
れた場合はチャック部３１の解放後、歯車固定部４０に
対し前述の歯車移動部８とベルトコンベアー９０と反対
の位置におかれた歯車移動部８とベルトコンベアー９０
を経由して搬出される。なお、固定用フレーム４４の下
部にはキャスター４６、固定脚４９ａ，４９ｂが付帯し
ており、固定脚４９ａ，４９ｂの固定を解放するとキャ
スター４６にて歯車固定部４０自体を移動可能としてい
る。図５には制御装置５０も同時に示している。なお、
ベルトコンベアー９０は別の搬送装置としても良い。

【００１５】上述したように構成される表面微細加工処
理装置を用いて歯車に対して表面処理加工を施す場合を
説明する。本装置での一般的処理工程は次の通りであ
る。すなわち、搬入−歯車固定−搬送−ショットピーニ
ング搬送−バレル搬送−歯車解放−搬出工程である。こ
の全ての行程でロボット装置３０が使われる。各工程で
の各装置１０、２０、３０の主制御および加工条件パラ
メータは次の通りである。すなわち、ロボット装置３０
は角度、位置、速度、時間であり、ショットピーニング
装置１０は速度、時間、蓋開閉であり、バレル装置２０
は速度、時間であり、上記各装置１０、２０、３０に共
通のものは、開始、停止、復帰、再起動、緊急停止であ
る。図６に処理プロセスの一例を、代表的制御条件、加
工条件パラメータとともに示す。以下の説明では、モジ
ュール３、歯数４６、歯幅２５のハイポイド歯車の処理
を対象に説明する。上記サイズの歯車をショットピーニ
ング処理する場合は１分以内、バレル処理では稼働率と
経済性の点から一個あたり数分以内が好ましい。このた
め効率的処理を考慮し歯車を積み重ねた歯車ロットとし
て処理する場合を示す。

【００１６】上記表面微細加工自動処理装置では次のよ
うにして処理される。歯車の一個流しまたは数個積み重
ねた歯車のロット７は、ベルトコンベアー９０にて本装
置に搬入される。その歯車７は固定部（作業台）４０に
て図２に示されない装置にて掴み位置４５，４６へ移動
する。この歯車７を位置決めした位置に、歯車搬送装置
（ロボット装置）３０のチャック部３１を移動させ、歯
車ワーク７を固定した治具部を掴み固定する。本ロボッ
ト装置３０の把持部にはチャック部３１が２個所あり上
記歯車では計１０個程度の歯車が設置可能である。

【００１７】ロボット装置３０のチャック部３１に歯車
ワーク７が固定されると、ロボット装置３０は、支柱３
５、アタッチメント３４ａ，３４ｂのアーム位置関係を
調節させるための電動モータ１，２，３を駆動し、ショ
ットピーニング装置１０内に搬送される。すなわち、歯
車搬送装置（ロボット装置）３０にて固定された歯車ワ
ーク７は、ショットピーニング球散逸防止のためのゴム
カバー付き蓋１５が開の状態にてショットピーニング装
置１０内へと搬送される。図２にショットピーニング装
置１０とロボット装置３０との関係概要を示す。その
際、前項と同様の制御方式つまり、ロボット装置３０の
回転とアーム部の支柱３５とアタッチメント３４ａまた
はアタッチメント本体部３４ｂの角度関係にて歯車ワー
ク７は適切な位置へ移動し、適切なノズル投射角度と位
置関係にて保持される。またノズル１４から１００ない
し２００ｍｍの範囲で歯車表面とノズル１４との間の距
離を一定に保ち、歯車ワーク７の歯元へ垂直に入射でき
るようにロボット装置３０にて微調整される。これらは
ロボット装置３０の把持部７４にＣＣＤカメラ９を設置
し遠隔にてモニター操作も可能であり、位置センサーと
電動モータおよびコンピュータ制御装置と結びつけるこ
とにより自動制御が可能である。上記位置決め後、ショ
ットピーニング装置の蓋１５が閉められショットピーニ
ング処理が施される。ショットピーニング処理の処理空
気圧力の調整は空気供絵部１３にて行われる。歯車ロッ
トの上下動は電動モータ５の駆動にても行え、角度と位
置の微調整はロボット装置３０のアーム部の制御と回転
により行われる。特に、ベベル歯車やハイポイド歯車の
処理では歯車外歯回転面の稜線方向が回転中心に傾斜し
た円錐面であり、且つ、ねじれ角を持っている場合が多
く、ノズルを適切な角度と距離を保持して効果的な歯元
狙いの処理が困難で手間が掛かっていたが、本実施の形
態のロボット装置３０を適用することにより、歯車の傾
斜保持が容易で且つ任意角度と位置設定が容易となり効
果的処理ができる。また、処理中の角度や位置の変更も
容易で、処理条件の変更も可能である。処理後蓋１５が
開けられ、歯車搬送装置３０の回転とアーム部の制御に
て歯車ワーク７はショットピーニング装置１０から次の
工程へ搬送される。

【００１８】次に歯車ワーク７はバレル装置２０へ搬送
される。図３にバレル装置２０とロボット装置３０との
関係概要例を示す。このバレル装置３０への搬送と同時
に、バレル装置２０に電源が入りバレル槽回転用電動モ
ータ６と歯車上下動用電動モータ５、歯車回転用電動モ
ータ４が回転し始める。この後は前項ショットピーニン
グ処理の場合と同様にロボット装置３０により歯車ワー
ク７は任意に角度と位置が決められる。歯車ワーク７の
外歯回転面の稜線７ａはバレル槽の側壁面２１と平行と
なるようにロボットにて微調整される。特にベベルやハ
イポイド歯車の場合でもロボットの制御にて容易に設定
できる。従って、バレル装置２０の回転による砥石遠心
力を利用して歯車の歯幅全体に均一に且つ効果的に加工
処理できる。この時の状況を図７に模式的に示す。処理
時の歯車ワーク７の装置深さは主に前の処理工程と同様
に電動モータ５駆動にても上下動調整可能である。ま
た、処理中の角度と位置の変更および処理条件の変更が
ロボット装置３０の制御にて可能である。

【００１９】バレル装置３０による処理が施された後
に、電動モータ４，５，６は停止し、ロボット装置３０
の制御にてアーム部（支柱３５、アタッチメント３４
ａ、アタッチメント本体部３４ｂ、把持部７４）は角度
や位置を替え、且つロボット装置の回転動作との連動に
て搬送され、歯車固定部４０へと移動する。この後、チ
ャック部３１の固定を解放し、上記固定部（作業台）４
０の図示されない歯車移動部８へと移る。その後ベルト
コンベアー９０へ移動し、本装置から搬出される。

【００２０】なお、ショットピーニング処理のみまたは
バレル処理のみの場合はそれぞれ後者または前者の工程
が省かれる場合もある。例えば、装置番号にてそのプロ
セスを順に示すと、ベルトコンベアー９０−固定部４０
−ショットピーニング装置１０−固定部４０−ベルトコ
ンベアー９０、またはベルトコンベアー９０−固定部４
０−バレル装置２０−固定部４０−ベルトコンベアー９
０の各装置工程にたいしても前項と同様の内容にて処理
される。

【００２１】なお、上述した例では、歯車固定部４０、
ショットピーニング装置１０、およびバレル装置２０の
相互関係は図１では互いに歯車搬送装置（ロボット装
置）３０の中心Ｏに対してそれぞれの中心Ｓ、Ｂとを結
んだ線ＯＢ，ＯＳとは９０度の角度と位置関係を保って
隣接して併設しているが、ロボット装置３０のアーム部
（支柱３５とアタッチメント３４ａ、アタッチメント本
体部３４ｂ）が届く範囲内にで、ショットピーニング装
置１０とバレル装置２０の各固定脚部に例えばキャスタ
ー１２ａ、１２ｂ、および２２を付帯することにより任
意の位置へ移動可能である。このようにして処理上、有
効な角度と位置関係決めが可能となり、結果的に設置空
間を有効に使えることとなる。

【００２２】また、図４に示すように歯車搬送装置３０
の上部構造部のアタッチメント３４ａまたは把持部７４
へＣＣＤカメラ９を設置することにより、ＣＲＴ等のモ
ニターを通して位置決め角度決めが可能で容易となる。
また、ロボット装置３０の電動モータ２、３，５のリー
ドネジ部およびショットピーニング装置蓋部１５の空気
シリンダー部１７への位置センサー、ショットピーニン
グ装置１０の蓋部とバレル装置２０の側壁面上部への各
光センサー１６、２６を設置することにより移動量限界
と物の搬入・搬出チェックができ、安全装置としての機
能も具備している。光センサー１６，２６の設置位置例
を図２および図３に☆印で示す。

【００２３】また、図４のロボット装置３０の電動モー
タ２，３，４，５および図示されない下部構造部内の電
動モータおよびバレル部電動モータ６、チャック部３
１，ショットピーニング装置１０の空気シリンダー１
７、コンプレッサー部１３、および上記各装置に設置し
た前項の位置センサーや光センサーを用いることで、機
械−電気制御によるシーケンシャル制御、またはＡ／Ｄ
変換装置によるプログラム制御にて位置、角度制御、開
始、停止、速度等の条件設定が可能となりトータルシス
テム装置としての全自動が可能である。また位置センサ
ーや光センサー、電動モータ等はリミッターとして機能
し上記自動化機能と連携することにより安全運転停止復
帰が容易な機能も併せ持っている。さらには、ロボット
装置３０の把持部７４の先端に設置したＣＣＤカメラ９
を通しＣＲＴ等のモニターにて遠隔制御も可能であり、
より効果的処理が可能な装置である。

【００２４】上述したことから明らかなように、本実施
の形態にかかわる表面微細加工自動処理装置によれば、
以下に記載の効果を得ることができる。 （１）ショットピーニング装置１０とロボット装置３０
との関係において歯車ワーク７の位置を、ロボット装置
３０の各アーム間の角度および回転を調整させることで
任意の位置と角度に位置決めすることができる。従っ
て、有効なショットピーニング効果が得られ処理が容易
となる。これにより従来の方式では歯車の歯元や歯面の
処理が不可能な複雑形状な歯車歯面処理ができ高品位歯
車が容易に得られることとなる。

【００２５】（２）バレル装置２０においても前記ショ
ットピーニング装置１０と前記ロボット装置３０との関
係が同様に当てはまる。つまり、バレル装置２０とロボ
ット装置３０との関係においてロボット装置３０の制御
にて３次元空間の任意の角度と位置の設定が可能であ
る。例えば、従来処理効果が十分でなかったハイポイド
やベベル歯車で歯車外歯回転面の稜線をバレル槽の側壁
面と平行に置くことにより砥石と歯車の相対運動差と遠
心力を利用した研削力を最大限に引き出すことで有効な
処理が可能となる。また、微少角度と位置の制御が可能
なため処理が容易となる。さらに、従来不可能であった
処理中の上記制御も可能となり且つ処理条件の変更も可
能なため処理効果がさらに上がる。

【００２６】（３）ショットピーニング装置１０、バレ
ル装置２０、歯車固定部４０それぞれの脚部に移動可能
なキャスターを付帯し、ロボット装置３０にも電動モー
タ駆動の車輪を付帯することにより、ロボット装置３０
の可動範囲と各装置１０、２０、４０の移動範囲が広が
り各装置での処理の際さらに大きい角度と位置制御範囲
が得られることとなるので、歯車処理上さらに有利な条
件が生じる。

【００２７】（４）高品位歯車を得るために、歯車搬入
後の処理の際、上記ロボット装置３０とショットピーニ
ング装置１０、バレル装置２０との相互関係において、
ロボット装置３０による歯車チャック、搬送、ショット
ピーニング、搬送、バレル処理、搬送、歯車固定治具開
放と一連の処理が連続で可能であり、上記処理工程中の
角度と位置設定が可能である。従って、電動モータ制御
出力とアームの動きを関連つけた機械−電気制御のシー
ケンシャル制御またはＡ／Ｄ変換装置付帯のコンピュー
タ制御装置とリンクすることにより全処理工程を全自動
にて運転することができる。

【００２８】（５）従来、高品位歯車を得るのに困難で
あったベベル歯車やハイポイド歯車等の複雑形状歯車の
表面微細加工処理が本装置を用いることにより角度と位
置制御が容易に行え効果的処理が可能となった。これに
より従来３０分から１時間掛かる処理が半分以下の短時
間処理が可能である。また、同時にロット処理（１０個
程度）を可能にすることにより１個あたりの処理時間は
さらに短縮し数分にて処理できることとなった。各隣接
して併設したロボット装置３０、ショットピーニング装
置１０、バレル装置２０を電気−機械制御にて前項の如
く有機的に結びつけることにより自動処理が可能とな
り、処理毎に装置から外すことなく処理できるのでさら
に処理時間の短縮が可能となった。さらに各種位置セン
サーの設置により作業の改善と安全な運転操作が可能と
なった。

【００２９】なお、本実施の形態に係る表面微細加工処
理装置は、表面硬化処理や表面被覆処理した金属歯車に
限らず、非金属、セラミックス、高分子材の歯車、およ
びシリンダー、ピストン、軸、カム、ネジ、チェーン、
ピン、軸受、等の機械部品すべてに対し高品位処理が可
能である。また、歯車に代表される要素技術としての歯
元曲げ、歯面強度向上のみならず、摺動部の耐摩耗性向
上、コーナー部の円滑化、バリ取り処理としても有効で
ある。さらには、電気部品やＩＣ部品の研削やコーナー
丸み付けや形状揃え処理にも、バレル装置２０とロボッ
ト装置３０は用いることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置全体概要平面図

【図２】ショットピーニング装置とロボット装置相関概
要

【図３】バレル装置とロボット装置相関概要

【図４】ロボット装置概要

【図５】歯車ワーク固定部概要

【図６】主処理プロセス例

【図７】ハイポイド歯車バレル処理状況

【符号の説明】

１０・・ショットピーニング装置 ２０・・バレル装置 ３０・・歯車搬送装置（ロボット装置） ４０・・固定部 ５０・・制御部 ７４・・ロボット装置アタッチメント上部（把持部） ９０・・ベルトコンベアー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面硬化処理又は表面硬化処理後研削加
   工した歯車にショットピーニング処理を施すショットピ
   ーニング装置と、 前記ショットピーニング装置に隣接して位置し、前記シ
   ョットピーニング装置で処理を施した歯車にバレル処理
   を施すバレル装置と、 前記ショットピーニング装置および前記バレル装置に隣
   接して位置し、前記ショットピーニング装置と前記バレ
   ル装置との間で歯車を搬送する歯車搬送装置を備え、 その歯車搬送装置は歯車を把持する把持部を備え、その
   把持部は前記ショットピーニング装置と前記バレル装置
   に対する位置及び角度が調整可能とされていることを特
   徴とする表面微細加工処理装置。
2. 【請求項２】 前記歯車搬送装置は、前記把持部の位置
   及び角度を調整する駆動装置と、その駆動装置を制御す
   る制御プログラムが内蔵された制御装置と、加工条件を
   入力する入力装置を有し、 前記制御装置は、入力装置から入力された加工条件と制
   御プログラムに基づいて、前記各装置に対する歯車の位
   置決め制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載の表面微細加工処理装置。