JP2013170295A - 歯車の製造方法、歯車、減速機およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】寸法精度の高い歯車を容易に製造することが可能な歯車の製造方法を提供すること、寸法精度の高い歯車を提供すること、信頼性の高い減速機およびロボットを提供すること。
【解決手段】本発明の歯車の製造方法は、金属射出成形法を用いて、歯部と芯部とを備える歯車を製造する方法であって、歯部となるべき第１の部位と、芯部となるべき第２の部位とを２色射出成形し成形体を得る工程と、成形体を脱脂・焼結し、焼結体を得る工程と、焼結体に矯正加工を施す工程とを有し、第１の部位を構成する材料は、第１の金属粉末と第１のバインダーとを含み、第２の部位を構成する材料は、第２の金属粉末と第２のバインダーとを含み、第１の金属粉末の平均粒径は第２の金属粉末の平均粒径よりも大きく、第１の金属粉末の平均粒径は１０μｍ以上５０μｍ以下であり、第２の金属粉末の平均粒径は１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、歯車の製造方法、歯車、減速機およびロボットに関するものである。

減速機等の機器に使用される歯車は、従来、圧粉焼結法で製造した成形体に温度制御しながら転造加工を行うことにより製造されている（例えば、特許文献１参照）。このような方法では、歯部の材料密度を高めることが可能となるが、温度制御を行いながら転造するため工程が複雑で生産性が低下するといった問題があった。また、歯部以外の部分は、圧粉焼結品の特徴である低密度であるため機械的特性が低いといった問題があった。

また、金属射出成形法により歯車を製造する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、金属射出成形法では、焼結収縮が大きく寸法精度が確保できないという課題があった。金属射出成形法による焼結体に矯正加工を施すことも考えられるが、十分な精度で加工することが困難であった。

特開２００１−１３１６１０号公報 特開平７−６２４０７号公報

本発明の目的は、寸法精度の高い歯車を容易に製造することが可能な歯車の製造方法を提供すること、寸法精度の高い歯車を提供すること、信頼性の高い減速機およびロボットを提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の歯車の製造方法は、金属射出成形法を用いて、歯部と芯部とを備える歯車を製造する方法であって、
前記歯部となるべき第１の部位と、前記芯部となるべき第２の部位とを２色射出成形し、成形体を得る工程と、
前記成形体を脱脂・焼結し、焼結体を得る工程と、
前記焼結体に矯正加工を施す工程と、を有し、
前記第１の部位を構成する第１の材料は、第１の金属粉末と第１のバインダーとを含み、
前記第２の部位を構成する第２の材料は、第２の金属粉末と第２のバインダーとを含み、
前記第１の金属粉末の平均粒径は、前記第２の金属粉末の平均粒径よりも大きく、
前記第１の金属粉末の平均粒径は、１０μｍ以上５０μｍ以下であり、
前記第２の金属粉末の平均粒径は、１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。
これにより、寸法精度の高い歯車を容易に製造することが可能な歯車の製造方法を提供することができる。

本発明の歯車の製造方法では、前記歯部の相対密度は、８５％以上９５％以下であり、
前記芯部の相対密度は、９５％以上であることが好ましい。
これにより、歯部の加工精度をより高いものとすることができるとともに、芯部は、より高い機械的特性を有するものとなる。
本発明の歯車の製造方法では、前記第１の金属粉末を構成する金属は、クロムモリブデン鋼、ダイス鋼、ハイス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、歯部の硬さをさらに高いものとすることができる。

本発明の歯車の製造方法では、前記第２の金属粉末を構成する金属は、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、析出硬化型ステンレス鋼からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、芯部は、さらに高い機械的特性を有するものとなる。
本発明の歯車の製造方法では、前記第１のバインダーおよび前記第２のバインダーは、ポリエチレンおよびポリスチレンを含むことが好ましい。
これにより、脱脂時のバインダーの除去を容易に行うことができるとともに、脱脂時の変形を防ぐことにより焼結体の寸法精度を向上させることができる。

本発明の歯車の製造方法では、前記第１の材料中に含まれる前記第１のバインダーの含有量は、８ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることが好ましい。
これにより、歯部の相対密度をより容易に調整することができるとともに、焼結時における、第１の部位と第２の部位の収縮率を容易に調整することができる。
本発明の歯車の製造方法では、前記第２の材料中に含まれる前記第２のバインダーの含有量は、６ｗｔ％以上８ｗｔ％以下であることが好ましい。
これにより、芯部の相対密度をより容易に調整することができるとともに、焼結時における、第１の部位と第２の部位の収縮率を容易に調整することができる。

本発明の歯車は、本発明の歯車の製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、寸法精度の高い歯車を提供することができる。
本発明の減速機は、本発明の歯車を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い減速機を提供することができる。
本発明のロボットは、本発明の減速機を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高いロボットを提供することができる。

本発明の製造方法により製造された歯車の一例を示す平面図である。 減速機の外観を示す概略斜視図である。 図２の減速機の内部構造を示す概略分解斜視図である。 貫通ピンを含む部分の模式図的な概略断面図（ａ）、第１公転ギアと第２公転ギアとの矢視図（ｂ）である。 ロボットハンドの構造を示す模式平面図（ａ）、ロボットの構造を示す模式平面図（ｂ）である。

以下、本発明の歯車の製造方法、歯車、減速機およびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
《歯車および歯車の製造方法》
まず、歯車および歯車の製造方法について説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造された歯車の一例を示す平面図である。

本実施形態の歯車の製造方法は、図１に示すような、歯部１０１と、芯部１０２とを備えた歯車１００を製造する方法である。
具体的には、本実施形態の製造方法は、歯部１０１となるべき第１の部位と、芯部１０２となるべき第２の部位とを２色射出成形し、成形体を得る成形工程と、当該成形体を脱脂・焼結し、焼結体を得る焼結工程と、焼結体に矯正加工を施す矯正工程と、を有している。

以下、各工程について説明する。
［成形工程］
本工程では、歯部１０１となるべき第１の部位と、芯部１０２となるべき第２の部位とを２色射出成形により、歯車の形に成形する。これにより、第１の部位および第２の部位を有する成形体が得られる。

具体的には、まず、第１の部位を構成する第１の材料と、第２の部位を構成する第２の材料とを用意する。
第１の材料は、第１の金属粉末と第１のバインダーとを含み、第２の材料は、第２の金属粉末と第２のバインダーとを含んでいる。
これら第１の材料および第２の材料を用いて２色射出成形することで、成形体を成形する。

本発明の歯車の製造方法では、第１の金属粉末の平均粒子径が、第２の金属粉末の平均粒子径よりも大きく、かつ、第１の金属粉末の平均粒径が、１０μｍ以上５０μｍ以下であり、さらに、第２の金属粉末の平均粒径が、１μｍ以上１０μｍ以下となるよう構成されている。
このような構成とすることにより、形成される歯部は、機械的強度を保持しつつ、相対密度が比較的低いものとなるため、塑性変形能が高いものとなる。その結果、容易に高精度の矯正加工を施すことができる。また、芯部は、相対密度が比較的高いものとなるため、高い機械的特性を有するものとなる。これにより、寸法精度の高い歯車を容易に製造することができる。

上述したように、第１の金属粉末の平均粒径は、１０μｍ以上５０μｍ以下であるが、１５μｍ以上４０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、歯部１０１の機械的強度を効果的に保持しつつ、歯部１０１の加工性をより高いものとすることができる。
第１の金属粉末を構成する金属としては、特に限定されないが、ダイス鋼、ハイス材、マルテンサイト系ステンレス鋼からなる群から選択される少なくとも１種を用いるのが好ましい。これにより、歯部１０１の歯面の硬さをさらに高いものとすることができる。

第１の材料中における第１の金属粉末の含有量は、９０ｗｔ％以上９２ｗｔ％以下であるのが好ましく、９０．５ｗｔ％以上９１．５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、歯部１０１の機械的強度を保持しつつ、歯部１０１の加工精度をより効果的に高いものとすることができる。
また、上述したように、第２の金属粉末の平均粒径は、１μｍ以上１０μｍ以下であるが、３μｍ以上８μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、芯部１０２の機械的特性をより優れたものとすることができる。

第２の金属粉末を構成する金属としては、特に限定されないが、低合金鋼、析出硬化型ステンレス鋼からなる群から選択される少なくとも１種を用いるのが好ましい。これにより、芯部１０２の機械的特性をさらに優れたものとすることができる。
第２の材料中における第２の金属粉末の含有量は、９２ｗｔ％以上９４ｗｔ％以下であるのが好ましく、９２．５ｗｔ％以上９３．５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、芯部１０２の機械的特性をより効果的に優れたものとすることができる。

なお、第１の金属粉末と第２の金属粉末とは、異なる金属を用いてもよい。これにより、歯部１０１の歯面硬さおよび芯部１０２の機械的特性をさらに優れたものとすることができる。
第１のバインダーおよび第２のバインダーは、第１の材料および第２の材料に成形性を付与する成分である。また、第１のバインダーおよび第２のバインダーは、主として樹脂で構成されており、後述する脱脂・焼結工程において、除去される成分である。

このような第１のバインダーおよび第２のバインダーを構成する樹脂としては、金属射出成形法において用いられる公知のバインダーを用いることができるが、これらの中でも、特に、ポリエチレンおよびポリスチレンを用いるのが好ましい。これにより、脱脂時のバインダーの除去を容易に行うことができるとともに、脱脂時の変形を防ぐことにより焼結体の寸法精度を向上させることができる。
なお、第１の材料中に含まれる第１のバインダーの量と、第２の材料中に含まれる第２のバインダーの量を調整することで、焼結時における、第１の部位と第２の部位の収縮率をより容易に調整することができる。その結果、製造時において、歯車に欠けやひび等が生じるのをより効果的に防止することができる。

第１の材料中に含まれる第１のバインダーの含有量は、８ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であるのが好ましく、８．５ｗｔ％以上９．５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、歯部の相対密度をより容易に調整することができる。その結果、製造時において、歯車に欠けやひび等が生じるのをより効果的に防止しつつ、歯部１０１の加工精度をより効果的に高いものとすることができる。

また、第２の材料中に含まれる第２のバインダーの含有量は、６ｗｔ％以上８ｗｔ％以下であるのが好ましく、６．５ｗｔ％以上７．５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、芯部の相対密度をより容易に調整することができる。その結果、製造時において、歯車に欠けやひび等が生じるのをより効果的に防止しつつ、芯部１０２の機械的特性をより効果的に優れたものとすることができる。
なお、第１のバインダーおよび第２のバインダーには、上記樹脂の他、ワックスや可塑剤等が含まれていてもよい。

［脱脂・焼結工程］
次に、上記工程で得られた成形体を脱脂・焼結する。これにより、焼結体が得られる。
まず、得られた成形体を、減圧下、または、不活性ガス雰囲気下で脱脂する。脱脂の温度としては、バインダーの分解温度以上金属の溶融温度以下であれば、特に限定されないが、４００℃以上６００℃以下であるのが好ましい。これにより、より確実に脱脂することができる。
また、脱脂は、上記温度で０．５時間以上５時間以下程度行うのが好ましい。

次に、脱脂した成形体を、さらに、減圧下、または、不活性ガス雰囲気下で焼結し、金属粉末同士を結合させる。この際の焼結温度は、１１００℃以上１４００℃以下であるのが好ましい。これにより、歯車に欠けやひび等が生じるのをより効果的に防止しつつ、金属粉末同士を結合させることができる。
また、上記焼結は、上記焼結温度で１時間以上５時間以下程度行うのが好ましい。

［矯正工程］
次に、得られた焼結体に、矯正加工を施す。これにより、歯部１０１の寸法精度が向上し、信頼性の高い減速機（ロボット）を提供することが可能となる。
矯正加工としては、プレス、鍛造、転造等の加工が挙げられる。
以上により、歯車１００が得られる。

歯車１００の歯部１０１の相対密度は、８５％以上９５％以下であるのが好ましく、８７％以上９３％以下であるのがより好ましい。これにより、歯部１０１の加工精度をより高いものとすることができる。
また、歯車１００の芯部１０２の相対密度は、９５％以上であるのが好ましく、９６％以上９９％以下であるのがより好ましい。これにより、芯部１０２は、より高い機械的特性を有するものとなる。

《減速機》
次に、本発明の方法により製造した歯車を用いた減速機について説明する。
図２は、減速機の外観を示す概略斜視図、図３は、減速機１の内部構造を示す概略分解斜視図、図４（ａ）は、貫通ピン１３を含む部分の模式図的な概略断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＡ方向矢視の第１公転ギア７と第２公転ギア８との矢視図である。

図２に示すように、減速機１は、円柱状の本体部２を備えている。
本体部２の軸方向の一方には、第１回転軸３が設けられており、本体部２の軸方向の他方には第２回転軸４が設けられている。
第１回転軸３および第２回転軸４は、同じ中心軸５を中心として回動する。そして、本体部２の軸も中心軸５と同一線上に配置されている。本体部２を固定した状態で第１回転軸３を回動させると、その回動が本体部２内の機構によって減速されて第２回転軸４から出力される。つまり、第１回転軸３が高速回転する入力軸であり、第２回転軸４が低速回転する出力軸となっている。

また、図３に示すように、減速機１は、本体部２の外周を構成する円筒形のリングギア６を備えている。したがって、リングギア６の内部は空洞部６ｃとなっている。リングギア６の内周には複数のギア歯６ａが形成されている。
また、リングギア６の内側には、公転ギアとしての第１公転ギア（本発明の方法により製造した歯車）７と第２公転ギア（本発明の方法により製造した歯車）８とが設置されている。

第１公転ギア７および第２公転ギア８の外周は、リングギア６の内周よりも少し小さくなっている。第１公転ギア７の外周には複数のギア歯７ａが配置され、第２公転ギア８の外周には複数のギア歯８ａが配置されている。
ギア歯７ａの歯数とギア歯８ａの歯数とは同じ数となっている。また、ギア歯７ａの歯数とギア歯８ａの歯数は、ギア歯６ａの歯数より少ない数となっている。そして、ギア歯７ａおよびギア歯８ａがギア歯６ａと噛み合うように第１公転ギア７および第２公転ギア８は、リングギア６に配置されている。

第１公転ギア７の中央には、軸孔７ｂが設けられており、第２公転ギア８の中央には、軸孔８ｂが設けられている。
軸孔７ｂには、第１ベアリング９が設置され、軸孔８ｂには、第２ベアリング１０が設置されている。第１回転軸３には、円形カムとしての第１偏心カム１１および第２偏心カム１２が設置されている。

第１偏心カム１１および第２偏心カム１２の外形は、円形であり、外形の中心は、中心軸５に対して偏心して配置されている。
中心軸５に対する偏心量は、第１偏心カム１１および第２偏心カム１２共に同じ量となっている。そして、第１偏心カム１１の中心と中心軸５と第２偏心カム１２の中心とがなす角度を偏心角とするとき、偏心角は１８０度となっている。つまり、第１偏心カム１１の中心と中心軸５と第２偏心カム１２の中心とは同一直線上に配置されている。

第１公転ギア７には、第１公転ギア７の中央を中心とする同心円上の４か所に第１貫通孔７ｃが設けられている。
各第１貫通孔７ｃには、第１公転ギア７の自転の動きを取り出すための貫通ピン１３が挿入され、第１公転ギア７の回動によって第１貫通孔７ｃに挿入された貫通ピン１３が押圧され、貫通ピン１３が移動させられる。同様に、第２公転ギア８には、第２公転ギア８の中央を中心とする同心円上の４か所に第２貫通孔８ｃが設けられている。

各第２貫通孔８ｃには、第２公転ギア８の自転の動きを取り出すための貫通ピン１３が挿入され、第２公転ギア８の回動によって第２貫通孔８ｃに挿入された貫通ピン１３が押圧され、移動させられる。
本体部２の第１回転軸３側に配置される円板状の第１蓋体１６には、各貫通ピン１３が取り付けられる第１連結孔１６ａを有し、第１連結孔１６ａの内周壁には、形状が略円筒形であって弾性を有する弾性部としての第１弾性部１４が嵌め込まれ、第１弾性部１４の内周壁が貫通ピン１３に接触するように設置されている。

第１公転ギア７および第２公転ギア８の回動によって、第１公転ギア７および第２公転ギア８に固定された貫通ピン１３は移動させられ、第１弾性部１４を介して第１蓋体１６の第１連結孔１６ａを押圧し、第１蓋体１６を回動させる。
本体部２の第２回転軸４側に配置される円板状の第２蓋体１８には、各貫通ピン１３が取り付けられる第２連結孔１８ａを有し、第２連結孔１８ａの内周壁には、形状が略円筒形であって弾性を有する弾性部としての第２弾性部１５が嵌め込まれ、第２弾性部１５の内周壁が貫通ピン１３に接触するように設置されている。

第１公転ギア７および第２公転ギア８の回動によって、第１公転ギア７および第２公転ギア８に固定された貫通ピン１３は移動させられ、第２弾性部１５を介して第２蓋体１８の第２連結孔１８ａを押圧し、第２蓋体１８を回動させる。また第２蓋体１８には、第２回転軸４が図示しない固着手段によって固着され、第２蓋体１８の回動が第２回転軸４の回転として出力される。
このように貫通ピン１３を介して第１蓋体１６と第２蓋体１８は、第１回転軸３側と第２回転軸４側とで連結される。

図４（ａ）に示すように、第１蓋体１６と第２蓋体１８とは中心軸５の軸方向で所定の隙間をもってリングギア６を挟んで配置され、貫通ピン１３の第２蓋体１８側に設けた貫通ピンねじ部１３ａにナット１７をねじ込むことで、第１蓋体１６と第２蓋体１８とは、第１蓋体１６の第１連結孔１６ａに装着された第１弾性部１４と第２蓋体１８の第２連結孔１８ａに装着された第２弾性部１５とを介して連結される。これにより、第１蓋体１６および第２蓋体１８はリングギア６に対して回動可能になっている。

第１蓋体１６の中央には、中心孔１６ｂが形成され、第１回転軸３は、中心孔１６ｂに挿入されている。そして、第１回転軸３において第１偏心カム１１および第２偏心カム１２が設置された一端は第１ベアリング９および第２ベアリング１０と連結される。
第１回転軸３の他端は、本体部２の外に突出して設置される。第２蓋体１８の中央には、第２回転軸４が図示しない固定手段によって固定され、第２蓋体１８の回転トルクが第２回転軸４の回転トルクとして出力される。

また、図４（ｂ）に示すように、第１公転ギア７および第２公転ギア８は上述した通りリングギア６のギア歯６ａのピッチ径ｐ６の中心、すなわち中心軸５に対して、軸孔７ｂ，８ｂにベアリング９，１０を介して嵌合される偏心カム１１，１２によって、偏心量２２を有して、偏心させて配置される。
このように配置された第１公転ギア７と第２公転ギア８とを貫通する貫通ピン１３は、第１公転ギア７の第１貫通孔７ｃと第２公転ギア８の第２貫通孔８ｃとを貫通するように装着され、更に偏心して配置される公転ギア７，８の貫通孔７ｃ，８ｃの双方の内周壁と貫通ピン１３の外形面が接するように貫通ピン１３が形成される。このように構成することによって、公転ギア７，８の自転を貫通孔７ｃ，８ｃが貫通ピン１３を付勢することで貫通ピン１３を移動させ、貫通ピン１３が連結される蓋体１６，１８が回動し、第２蓋体１８に固定された第２回転軸４より回転トルクが出力される。

《ロボット》
次に、上述したような減速機を備えたロボットについて説明する。
図５（ａ）は、ロボットハンドの構造を示す模式平面図、図５（ｂ）は、ロボットの構造を示す模式平面図である。
図５（ａ）に示すように、ロボットハンド３３は、ハンド本体部３４を備えている。

そして、ハンド本体部３４には２本の向かい合う指部３５が設置されている。指部３５は３つの関節部３６と３つの可動部３７とが交互に接続して配置されている。
関節部３６にはモーターと減速機１が配置されている。減速機１はモーターの出力を減速する。これにより、モーターが出力するトルクを高くする。
そして、高トルクの出力を用いて可動部３７を動作させている。ロボットハンド３３は制御装置３８を備えている。

そして、制御装置３８は、モーターを駆動させて関節部３６を回動させる。これにより、可動部３７を人間の指のように所望の形態に変形させることが可能になっている。
また、図５（ｂ）に示すように、ロボット３９は、ロボット本体部４０を備えている。
ロボット本体部４０には、２つの腕部４１が設置されている。そして、腕部４１は、３つの関節部４３と２つの可動部４２とが交互に接続して配置されている。そして、腕部４１の一端は、ロボット本体部４０に設置され、他端にはロボットハンド３３が設置されている。

関節部４３には、モーターと減速機１が配置されている。
減速機１はモーターの出力を減速する。これにより、モーターが出力するトルクを高くする。そして、高トルクの出力を用いて可動部４２を動作させている。ロボット３９は制御装置３８を備えている。そして、制御装置３８はモーターを駆動させて関節部４３を回動させる。これにより、腕部４１を人間の腕のように所望の形態に変形させることが可能になっている。

以上、本発明の歯車の製造方法、歯車、減速機およびロボットを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、本発明の歯車の製造方法は、任意の工程を追加してもよい。

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
［１］歯車の製造
（実施例１）
１．原料製造
第１の材料として、第１の金属粉末（クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）：平均粒径２５μｍ）：１００重量部と、第１のバインダー（ポリエチレン：２８ｗｔ％、ポリスチレン：３２ｗｔ％、パラフィンワックス：２５ｗｔ％、フタル酸ジブチル：１５ｗｔ％）：１０重量部とを用意した。

次に、これらを混合後、温度１００℃、時間６０分混練機にて混練する。得られた混練物をペレット状にした。
一方、第２の材料として、第２の金属粉末（クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）：平均粒径５μｍ）：１００重量部と、第２のバインダー（ポリエチレン：２４ｗｔ％、ポリスチレン：２８ｗｔ％、パラフィンワックス：３１ｗｔ％、フタル酸ジブチル：１７ｗｔ％）８重量部とを用意した。
次に、これらを混合後、温度１００℃、時間６０分混練機にて混練する。得られた混練物をペレット状にした。

２．射出成形
上記第１の材料で第１の部位および上記第２の材料で第２の部位を２色射出成形により歯車の形状に成形し、成形体を得た。
３．脱脂・焼結
得られた成形体を脱脂炉に装入した。
窒素雰囲気にて徐々に昇温しながら、最高温度５００℃、１時間保持して成形体中のバインダー成分を脱脂した。
次に、この脱脂体を焼結炉に装入した。
真空下にて徐々に昇温しながら、最高温度１２００℃、３時間保持して脱脂体を焼結した。
得られた焼結体は、芯部密度の相対密度が９８％、歯部密度の相対密度が９０％であった。また、芯部と歯部の境は、十分に接合されたものであった。
４．転造
得られた焼結体の歯部を、転造加工により圧密化および寸法矯正を行った。
その後、浸炭焼入れ・焼戻しの熱処理を施すことにより、歯車を得た。

（実施例２〜１６）
表１に示す原料および製造条件に変更した以外は、前記実施例１と同様にして歯車を製造した。
（比較例）
第２の材料のみを用いて、金属射出成形法にて一体的に歯車を形成した以外は、前記実施例１と同様にして歯車を製造した。

各実施例および比較例の原材料、製造条件等を表１に示した。
なお、表中、クロムモリブデン鋼を「ＳＣＭ４１５」、ニッケルクロムモリブデン鋼を「ＳＮＣＭ４３９」、ハイス鋼を「ＳＫＨ５１」、ダイス鋼を「ＳＫＤ１１」、析出硬化型ステンレス鋼を「ＳＵＳ６３０」、マルテンサイト系ステンレス鋼を「ＳＵＳ４２０Ｊ２」と示した。また、第１のバインダーを「Ｂ」、第２のバインダーを「Ａ」と示した。また、バインダーの金属粉末１００重量部に対する添加量を単に「バインダー量」と示した。

［２］評価
１．寸法精度の評価
歯車測定装置（大阪精密機械株式会社製）を用い、歯形誤差曲線、歯すじ誤差曲線を計測することにより、焼結体の歯車精度、転造後の歯車精度を評価した。
２．歯部の硬さの評価
実施例３、４、７以外の実施例については、ＪＩＳ Ｚ ２２４５「ロックウェル硬さ試験方法」に従って歯部の硬さを評価した。実施例３、４、７については、ＪＩＳ Ｚ ２２４４「ビッカース硬さ試験方法」に従いビッカース硬さを測定し、その値をロックウェル硬さに換算した。
これらの結果を表１に合わせて示した。

表１からも解るように、本発明の製造方法で製造した歯車は、寸法精度に優れるとともに、機械的強度にも優れていた。これに対して、比較例では、焼結上がりでの変形を転造にて矯正しきれず、寸法精度が悪かった。これは、歯部の焼結密度が高く、転造時の抵抗が大きくなり十分に矯正することができず、結果として寸法精度を上げることができないためである。

１００…歯車 １０１…歯部 １０２…芯部 １…減速機 １０…第２ベアリング １１…第１偏心カム １２…第２偏心カム １３…貫通ピン １３ａ…貫通ピンねじ部 １４…第１弾性部 １５…第２弾性部 １６…第１蓋体 １６ａ…第１連結孔 １６ｂ…中心孔 １７…ナット １８…第２蓋体 １８ａ…第２連結孔 ２…本体部 ２２…偏心量 ３…第１回転軸 ４…第２回転軸 ５…中心軸 ６…リングギア ６ａ…ギア歯 ６ｃ…空洞部 ７…第１公転ギア ７ａ…ギア歯 ７ｂ…軸孔 ７ｃ…第１貫通孔 ８…第２公転ギア ８ａ…ギア歯 ８ｂ…軸孔 ８ｃ…第２貫通孔 ９…第１ベアリング ３３…ロボットハンド ３４…ハンド本体部 ３５…指部 ３６…関節部 ３７…可動部 ３８…制御装置 ３９…ロボット ４０…ロボット本体部 ４１…腕部 ４２…可動部 ４３…関節部

Claims (10)

1. 金属射出成形法を用いて、歯部と芯部とを備える歯車を製造する方法であって、
   前記歯部となるべき第１の部位と、前記芯部となるべき第２の部位とを２色射出成形し、成形体を得る工程と、
   前記成形体を脱脂・焼結し、焼結体を得る工程と、
   前記焼結体に矯正加工を施す工程と、を有し、
   前記第１の部位を構成する第１の材料は、第１の金属粉末と第１のバインダーとを含み、
   前記第２の部位を構成する第２の材料は、第２の金属粉末と第２のバインダーとを含み、
   前記第１の金属粉末の平均粒径は、前記第２の金属粉末の平均粒径よりも大きく、
   前記第１の金属粉末の平均粒径は、１０μｍ以上５０μｍ以下であり、
   前記第２の金属粉末の平均粒径は、１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする歯車の製造方法。
2. 前記歯部の相対密度は、８５％以上９５％以下であり、
   前記芯部の相対密度は、９５％以上である請求項１に記載の歯車の製造方法。
3. 前記第１の金属粉末を構成する金属は、クロムモリブデン鋼、ダイス鋼、ハイス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載の歯車の製造方法。
4. 前記第２の金属粉末を構成する金属は、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、析出硬化型ステンレス鋼からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歯車の製造方法。
5. 前記第１のバインダーおよび前記第２のバインダーは、ポリエチレンおよびポリスチレンを含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歯車の製造方法。
6. 前記第１の材料中に含まれる前記第１のバインダーの含有量は、８ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の歯車の製造方法。
7. 前記第２の材料中に含まれる前記第２のバインダーの含有量は、６ｗｔ％以上８ｗｔ％以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の歯車の製造方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の歯車の製造方法により製造されたことを特徴とする歯車。
9. 請求項８に記載の歯車を備えたことを特徴とする減速機。
10. 請求項９に記載の減速機を備えたことを特徴とするロボット。

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