JP2016109197A - Shaft built-in type gear wheel and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種機械部品として使用できる、金属軸と歯車からなる軸一体型歯車とその製造方法に関する。 The present invention relates to a shaft-integrated gear including a metal shaft and a gear, which can be used as various machine parts, and a manufacturing method thereof.
金属軸と合成樹脂歯車からなる軸一体型歯車は、自動車、一般機械、精密機械、電気・電子などの各分野に機構部品として幅広く用いられている。
このような軸一体型歯車は、歯車の中心の軸穴に金属軸が通された形状のものであり、例えば、金属軸をＤカット加工、またはコバン加工した後、前記金属軸の加工部分を金型内に配置して、樹脂を射出成形して製造することができる。
A shaft-integrated gear composed of a metal shaft and a synthetic resin gear is widely used as a mechanical component in various fields such as automobiles, general machinery, precision machinery, and electric / electronics.
Such a shaft-integrated gear has a shape in which a metal shaft is passed through a shaft hole in the center of the gear. For example, after the metal shaft is D-cut processed or cobbed, the processed portion of the metal shaft is It can be placed in a mold and manufactured by injection molding a resin.
特許文献１、２は、熱可塑性樹脂製の軸一体型歯車の発明であり、いずれの発明も、金属軸に熱可塑性樹脂を射出成形して軸一体型歯車を製造したときの課題を解決するものである。 Patent Documents 1 and 2 are inventions of a shaft-integrated gear made of thermoplastic resin, and both inventions solve the problems when a shaft-integrated gear is manufactured by injection molding a thermoplastic resin on a metal shaft. Is.
特許文献３は、回転軸に係合する金属製ブッシュを使用した軸一体型歯車が重くなるという課題を解決するものとして、中心部に貫通孔を有する無機繊維樹脂層と、その外周に配置された有機繊維樹脂層を有する樹脂製歯車の発明が記載されている。
回転軸と歯車は、歯車の貫通孔の内周面に凹凸を有し、回転軸と互いの凹凸により係合できることが記載されている（段落番号０００８）。
Patent Document 3 discloses an inorganic fiber resin layer having a through-hole at the center and an outer periphery thereof as a solution to the problem that the shaft-integrated gear using a metal bush that engages with the rotating shaft becomes heavy. An invention of a resin gear having an organic fiber resin layer is described.
It is described that the rotating shaft and the gear have irregularities on the inner peripheral surface of the through hole of the gear, and can be engaged with the rotating shaft by mutual irregularities (paragraph 0008).
本発明は、金属軸と合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムからなる構成材料から選ばれるものからなる歯車からなる軸一体型歯車であり、かみ合い誤差の小さな軸一体型歯車とその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention provides a shaft-integrated gear comprising a gear made of a metal shaft, a synthetic resin, a thermoplastic elastomer and rubber, and a manufacturing method thereof. This is the issue.
本発明は、金属軸と、前記金属軸に対して接合された歯車を有している軸一体型歯車であって、
前記歯車が、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムからなる構成材料から選ばれるものからなるものであり、
前記金属軸の前記歯車との接合面が、前記金属軸面が溶融して形成された凹凸を含む粗面を有しており、
前記接合面の凹凸を含む粗面と前記歯車の構成材料が接触することで接合されたものである、軸一体型歯車を提供する。
The present invention is a shaft-integrated gear having a metal shaft and a gear joined to the metal shaft,
The gear is made of a material selected from a synthetic resin, a thermoplastic elastomer, and rubber;
The joint surface of the metal shaft with the gear has a rough surface including irregularities formed by melting the metal shaft surface,
Provided is a shaft-integrated gear which is joined by bringing a rough surface including irregularities of the joint surface into contact with a constituent material of the gear.
また、本発明は、金属軸と、前記金属軸に対して接合された歯車を有している軸一体型歯車であって、
前記歯車が、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムからなる構成材料から選ばれるものからなるものであり、
前記金属軸の前記歯車との接合面が、前記金属軸面が溶融して形成された凹凸を含む粗面を有し、さらに前記接合面の凹凸を含む粗面を覆う接着剤層を有しており、前記接着剤層と前記歯車が接合されたものである、軸一体型歯車を提供する。
The present invention is a shaft-integrated gear having a metal shaft and a gear joined to the metal shaft,
The gear is made of a material selected from a synthetic resin, a thermoplastic elastomer, and rubber;
The joint surface of the metal shaft with the gear has a rough surface including irregularities formed by melting the metal shaft surface, and further has an adhesive layer covering the rough surface including irregularities of the joint surface. And providing a shaft-integrated gear in which the adhesive layer and the gear are joined.
本発明は、上記の軸一体型歯車の製造方法であって、
金属軸が歯車と接合する面に対してレーザー光を照射して凹凸を含む粗面を形成する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属軸の接合面を含む部分を金型内に配置して、前記歯車の構成材料を射出成形する工程を有している、軸一体型歯車の製造方法を提供する。
The present invention is a method of manufacturing the shaft-integrated gear described above,
Irradiating a laser beam onto the surface where the metal shaft is joined to the gear to form a rough surface including irregularities,
A method of manufacturing a shaft-integrated gear, comprising a step of placing a portion including a joint surface of a metal shaft irradiated with laser light in a previous step in a mold and injection molding the constituent material of the gear. provide.
また本発明は、上記の軸一体型歯車の製造方法であって、
金属軸が歯車と接合する面に対してレーザー光を照射して凹凸を含む粗面を形成する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属軸の接合面に接着剤を塗布した後、前記歯車を固定する工程を有している、軸一体型歯車の製造方法を提供する。
The present invention also provides a method for manufacturing the shaft-integrated gear as described above,
Irradiating a laser beam onto the surface where the metal shaft is joined to the gear to form a rough surface including irregularities,
Provided is a shaft-integrated gear manufacturing method including a step of fixing the gear after applying an adhesive to a joint surface of a metal shaft irradiated with laser light in a previous step.
本発明の製造方法で得られた軸一体型歯車は、成形精度が良いため、かみあわせ誤差が小さくなっており、さらに金属軸と歯車との接合強度も高い。 Since the shaft-integrated gear obtained by the manufacturing method of the present invention has good forming accuracy, the meshing error is small and the joint strength between the metal shaft and the gear is also high.
＜軸一体型歯車＞
軸一体型歯車１は、図１に示すとおり、金属軸１０と、金属軸１０に対して接合された歯車２０を有しているものである。
歯車２０は、合成樹脂（熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂）、熱可塑性エラストマーおよびゴムからなる構成材料（以下「歯車構成材料」という）から選ばれるものからなる。
金属軸１０は、歯車２０と接合される前には、図２に示すとおり、金属軸１０の歯車２０との接合面１５が、金属軸１０の面が溶融して形成された凹凸を含む粗面１６を有している。
凹凸を含む粗面１６は、接合面１５において形成された溝や多数の独立した孔のほか、孔同士が連結されて大きな孔になったものが多数存在している部分であり、場合により、溶融した金属が溝や孔の周囲に盛り上がった状態で固化したものを含んでいてもよい。
接合面１５の凹凸を含む粗面１６は、連続波レーザー光またはパルス波レーザー光の照射により形成されたものが好ましい。
図１に示す軸一体型歯車１は、金属軸１０の接合面１５の凹凸を含む粗面１６の溝や孔に溶融状態の歯車構成材料が入り込んだり、凹凸を含む粗面１６を溶融状態の歯車構成材料が覆ったりした後で固化することで、金属軸１０と歯車２０が接合されたものである。
<Shaft integrated gear>
As shown in FIG. 1, the shaft-integrated gear 1 has a metal shaft 10 and a gear 20 joined to the metal shaft 10.
The gear 20 is made of a material selected from synthetic resin (thermoplastic resin and thermosetting resin), thermoplastic elastomer and rubber (hereinafter referred to as “gear constituent material”).
Before the metal shaft 10 is joined to the gear 20, as shown in FIG. 2, the joint surface 15 of the metal shaft 10 with the gear 20 includes a rough surface including irregularities formed by melting the surface of the metal shaft 10. It has a surface 16.
The rough surface 16 including irregularities is a portion where there are many grooves formed on the bonding surface 15 and a large number of independent holes, as well as a large number of holes connected to each other. It may include a solidified metal in a state where the molten metal is raised around the groove or hole.
The rough surface 16 including the unevenness of the bonding surface 15 is preferably formed by irradiation with continuous wave laser light or pulse wave laser light.
The shaft-integrated gear 1 shown in FIG. 1 has a molten gear constituent material entering grooves or holes of the rough surface 16 including the unevenness of the joint surface 15 of the metal shaft 10, or the rough surface 16 including the unevenness is in a molten state. The metal shaft 10 and the gear 20 are joined by solidifying after the gear constituent material is covered.
また、図１に示す軸一体型歯車１は、さらに接合面１５の凹凸を含む粗面を覆う接着剤層を有しており、前記接着剤層と前記歯車が接合されたものにすることもできる。
前記接着剤層は、金属軸１０の接合面１５の凹凸を含む粗面１６の溝や孔に接着剤が入り込み、凹凸を含む粗面１６を接着剤が覆うことで形成されている。
歯車２０は、前記接着剤層を介して、金属軸１０と接合されている。
Further, the shaft-integrated gear 1 shown in FIG. 1 further has an adhesive layer that covers a rough surface including irregularities of the joint surface 15, and the adhesive layer and the gear may be joined. it can.
The adhesive layer is formed by the adhesive entering the grooves and holes of the rough surface 16 including the unevenness of the joint surface 15 of the metal shaft 10 and covering the rough surface 16 including the unevenness with the adhesive.
The gear 20 is joined to the metal shaft 10 via the adhesive layer.
本発明の軸一体型歯車は、平歯車、すぐばかさ歯車、ウォームギヤ、ハイボイドギヤ、はすば歯車、はすばかさ歯車、曲がり歯かさ歯車、やまば歯車、ねじ歯車、フェースギヤなどとして使用することができる。
本発明の軸一体型歯車は、自動車の燃料ポンプやオイルポンプなどに使用する内接型ギヤポンプのインナーローター用として好適である。
内接型ギヤポンプは、アウターローターとインナーローターの組み合わせからなるものであり、歯を内周に有するアウターローター内に、前記アウターローターの歯に噛み合う歯を外周に有しているインナーローターが配置されたものである。
The shaft-integrated gear of the present invention is used as a spur gear, a straight bevel gear, a worm gear, a high void gear, a helical gear, a helical bevel gear, a bent tooth bevel gear, a helical gear, a screw gear, a face gear, etc. be able to.
The shaft-integrated gear of the present invention is suitable for an inner rotor of an internal gear pump used for a fuel pump or an oil pump of an automobile.
The internal gear pump is a combination of an outer rotor and an inner rotor, and an inner rotor having teeth on the outer periphery that are engaged with the teeth of the outer rotor is disposed in the outer rotor having teeth on the inner periphery. It is a thing.
＜軸一体型歯車の製造方法＞
次に、図１に示す軸一体型歯車１の製造方法を説明する。
初めの工程にて、金属軸１０が歯車２０と接合する面１５に対してレーザー光を照射して凹凸を含む粗面１６を形成する。
凹凸を含む粗面１６の深さは、金属軸１０の接合面１５から約５０μm〜約５００μmの範囲が好ましいが、前記範囲に制限されるものではない。
凹凸を含む粗面１６が形成されることで、接合面１５は、例えば指で触ったときにはざらざらした感触のある表面状態になっている。
図２では、金属軸１０の中間部分に凹凸を含む粗面１６が形成されているが、形成位置は特に制限されるものではない。
また、図２では、金属軸１０の一箇所のみに凹凸を含む粗面１６が形成されているが、２箇所以上に形成されていてもよい。
なお、金属軸１０は、冷間圧造、切削加工などの方法によって、Ｄカット、小判、四角、六角などに加工する必要はなく、断面が円形のものをそのまま使用することができる。
<Method for manufacturing shaft-integrated gear>
Next, a method for manufacturing the shaft-integrated gear 1 shown in FIG. 1 will be described.
In the first step, the surface 15 where the metal shaft 10 is joined to the gear 20 is irradiated with laser light to form a rough surface 16 including irregularities.
The depth of the rough surface 16 including irregularities is preferably in the range of about 50 μm to about 500 μm from the joint surface 15 of the metal shaft 10, but is not limited to the above range.
By forming the rough surface 16 including irregularities, the joint surface 15 is in a rough surface state when touched with a finger, for example.
In FIG. 2, the rough surface 16 including irregularities is formed in the middle portion of the metal shaft 10, but the formation position is not particularly limited.
In FIG. 2, the rough surface 16 including irregularities is formed only at one place of the metal shaft 10, but may be formed at two or more places.
The metal shaft 10 does not need to be processed into a D-cut, oval, square, hexagon, or the like by a method such as cold heading or cutting, and a metal shaft 10 having a circular cross section can be used as it is.
金属軸１０で使用する金属は、軸一体型歯車１の用途に応じて選択することができるものであり、鉄、ステンレス、チタン、それらを含む合金などを使用することができ、それら以外の金属として、銅、マグネシウム、アルミニウム、それらを含む合金なども使用することができる。 The metal used in the metal shaft 10 can be selected according to the application of the shaft-integrated gear 1, and iron, stainless steel, titanium, alloys containing them can be used, and other metals. As such, copper, magnesium, aluminum, alloys containing them, and the like can also be used.
レーザー光は、連続波レーザーまたはパルス波レーザーを使用して照射することができる。 Laser light can be irradiated using a continuous wave laser or a pulsed wave laser.
まず、連続波レーザーを使用する方法を説明する。
連続波レーザーの照射速度は、２０００mm／sec以上が好ましく、２０００〜２０，０００mm／secがより好ましく、２，０００〜１８，０００mm／secがさらに好ましく、２，０００〜１５，０００mm／secが特に好ましい。
連続波レーザーの照射速度が前記範囲であると、加工速度を高めることができ（即ち、加工時間を短縮することができ）、金属軸１０と歯車２０の接合強度も高いレベルに維持することができる。
First, a method using a continuous wave laser will be described.
The irradiation speed of the continuous wave laser is preferably 2000 mm / sec or more, more preferably 2000 to 20,000 mm / sec, further preferably 2,000 to 18,000 mm / sec, particularly 2,000 to 15,000 mm / sec. preferable.
When the irradiation speed of the continuous wave laser is within the above range, the processing speed can be increased (that is, the processing time can be shortened), and the joint strength between the metal shaft 10 and the gear 20 can be maintained at a high level. it can.
連続波レーザー光を照射するときは、図２に示すように、金属軸１０の長さ方向に連続波レーザー光を照射する方法を適用することができる。図２は、軸方向に１本のラインを形成するように照射した後、一旦レーザー光の照射を停止して、周方向に間隔をおいて再度レーザー光を照射することを繰り返した状態を示している。また、レーザー光の照射を途中で停止することなく、ジクザクのラインを形成するように連続照射することもできる。
その他、連続波レーザーを固定した状態で、金属軸１０を周方向に回転させながら照射する方法を適用することができ、長さ方向と周方向の両方向に交差するように連続波レーザー光を照射することができる。
連続波レーザー光は、複数回連続照射して１本の直線または１本の曲線を形成することもできる。
同じ連続照射条件であれば、１本の直線または１本の曲線を形成するための照射回数（繰り返し回数）が増加すると接合面１５における凹凸を含む粗面１６の溝や孔の深さが大きくなったり、溝や孔同士が連結して複雑な構造になったりすることから、前記溝や孔内部に歯車構成材料が侵入することで金属軸１０と歯車２０の結合力が高くなる。
When irradiating continuous wave laser light, a method of irradiating continuous wave laser light in the length direction of the metal shaft 10 can be applied as shown in FIG. FIG. 2 shows a state in which, after irradiation so as to form one line in the axial direction, laser light irradiation is once stopped, and laser light irradiation is repeated at intervals in the circumferential direction. ing. Moreover, it is also possible to perform continuous irradiation so as to form a zigzag line without stopping the irradiation of the laser beam halfway.
In addition, it is possible to apply a method of irradiating the metal shaft 10 while rotating the metal shaft 10 in the circumferential direction with the continuous wave laser fixed, and irradiate the continuous wave laser beam so as to intersect both the length direction and the circumferential direction. can do.
The continuous wave laser light can be continuously irradiated a plurality of times to form one straight line or one curved line.
Under the same continuous irradiation conditions, when the number of times of irradiation (the number of repetitions) for forming one straight line or one curve increases, the depth of the grooves and holes in the rough surface 16 including the irregularities on the bonding surface 15 increases. Or the grooves and holes are connected to each other to form a complicated structure, so that the coupling force between the metal shaft 10 and the gear 20 is increased when the gear constituent material enters the grooves and holes.
連続波レーザー光の連続照射は、例えば次のような条件で実施することができる。
出力は４〜４０００Ｗが好ましく、５０〜２５００Ｗがより好ましく、１００〜２０００Ｗがさらに好ましく、２５０〜２０００Ｗがさらに好ましい。
ビーム径（スポット径）は５〜２００μmが好ましく、５〜１００μmがより好ましく、１０〜１００μmがさらに好ましく、１１〜８０μmがさらに好ましい。
さらに出力とスポット径の組み合わせの好ましい範囲は、レーザー出力とレーザー照射スポット面積（π×〔スポット径／２〕2）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm2）より選択することができる。
エネルギー密度（Ｗ／μm2）は、０．１Ｗ／μm2以上が好ましく、０．２〜１０Ｗ／μm2がより好ましく、０．２〜６．０Ｗ／μm2がさらに好ましい。
エネルギー密度（Ｗ／μm2）が同じであるとき、出力（Ｗ）が大きい方がより大きなスポット面積（μm2）に対してレーザー照射できることになるため、処理速度（１秒当たりのレーザー照射面積；mm2／sec）が大きくなり、加工時間も短くすることができる。
波長は３００〜１２００nmが好ましく、５００〜１２００ｎｍがより好ましい。
焦点位置は-１０〜+１０ｍｍが好ましく、−６〜＋６ｍｍがより好ましい。
Continuous irradiation with continuous wave laser light can be performed, for example, under the following conditions.
The output is preferably 4 to 4000 W, more preferably 50 to 2500 W, further preferably 100 to 2000 W, and further preferably 250 to 2000 W.
The beam diameter (spot diameter) is preferably 5 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm, further preferably 10 to 100 μm, and further preferably 11 to 80 μm.
Furthermore, the preferable range of the combination of the output and the spot diameter can be selected from the energy density (W / μm 2 ) obtained from the laser output and the laser irradiation spot area (π × [spot diameter / 2] 2 ).
Energy density (W / μm 2) is preferably from 0.1 W / [mu] m 2 or more, more preferably 0.2~10W / μm 2, more preferably 0.2~6.0W / μm 2.
When the energy density (W / μm 2 ) is the same, the larger the output (W), the larger the spot area (μm 2 ) can be irradiated with laser, so the processing speed (laser irradiation area per second ) ; Mm 2 / sec) is increased, and the processing time can be shortened.
The wavelength is preferably from 300 to 1200 nm, more preferably from 500 to 1200 nm.
The focal position is preferably −10 to +10 mm, more preferably −6 to +6 mm.
連続波レーザーの照射速度、レーザー出力、レーザービーム径（スポット径）およびエネルギー密度との好ましい関係は、連続波レーザーの照射速度が２，０００〜１５，０００mm／secであり、レーザー出力が２５０〜２０００Ｗ、レーザービーム径（スポット径）が１０〜１００μmであり、前記レーザー出力とスポット面積（π×〔スポット径／２〕2）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm2）が０．２〜１０Ｗ／μm2の範囲である。 A preferable relationship among the irradiation speed of the continuous wave laser, the laser output, the laser beam diameter (spot diameter) and the energy density is that the irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000 to 15,000 mm / sec, and the laser output is 250 to 2000 W, the laser beam diameter (spot diameter) of 10 to 100 [mu] m, the energy density obtained from the laser output and the spot area ([pi × [spot diameter / 2] 2) (W / [mu] m 2) is 0.2~10W / Μm 2 range.
連続波レーザーは公知のものを使用することができ、例えば、YVO4レーザー、ファイバーレーザー（好ましくはシングルモードファイバーレーザー）、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、紫外線レーザー、ＹＡＧレーザー、半導体レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、窒素レーザー、キレートレーザー、色素レーザーを使用することができる。これらの中でもエネルギー密度が高められることから、ファイバーレーザーが好ましく、特にシングルモードファイバーレーザーが好ましい。 A known continuous wave laser can be used, for example, YVO4 laser, fiber laser (preferably single mode fiber laser), excimer laser, carbon dioxide laser, ultraviolet laser, YAG laser, semiconductor laser, glass laser, ruby. Lasers, He—Ne lasers, nitrogen lasers, chelate lasers, and dye lasers can be used. Among these, since the energy density is increased, a fiber laser is preferable, and a single mode fiber laser is particularly preferable.
連続波レーザーを照射した後の接合面１５を含む金属軸１０の表層部は、例えば、図３（ａ）、図４（ａ）〜（ｃ）に示すようになっている。
なお、「金属軸１０の表層部」は、表面から開放孔（幹孔または枝孔）の深さ程度までの部分であり、表面から約５０μm〜約５００μmの範囲である。
なお、１本の直線への照射回数が１０回を超える回数である場合には、粗面化のレベルをより高めることができ、金属軸１０と歯車２０の接合強度を高めることができるが、合計照射時間が長くなる。このため、目的とする軸一体型歯車１の接合強度と製造時間との関係を考慮して、１本の直線への照射回数を決めることが好ましい。１本の直線への照射回数が１０回を超える回数であるとき、好ましくは１０回超〜５０回以下、より好ましくは１５〜４０回、さらに好ましくは２０〜３５回である。
The surface layer portion of the metal shaft 10 including the joining surface 15 after being irradiated with the continuous wave laser is, for example, as shown in FIGS. 3 (a) and 4 (a) to 4 (c).
The “surface layer portion of the metal shaft 10” is a portion from the surface to the depth of the open hole (stem hole or branch hole), and ranges from about 50 μm to about 500 μm from the surface.
In addition, when the number of times of irradiation to one straight line is more than 10, the level of roughening can be further increased, and the joint strength between the metal shaft 10 and the gear 20 can be increased. The total irradiation time becomes longer. For this reason, it is preferable to determine the number of times of irradiation to one straight line in consideration of the relationship between the joint strength of the target shaft-integrated gear 1 and the manufacturing time. When the number of times of irradiation to one straight line is more than 10 times, it is preferably more than 10 times to 50 times or less, more preferably 15 to 40 times, further preferably 20 to 35 times.
接合面１５を含む金属軸１０の表層部は、図３、図４に示すように、接合面１５側に開口部３１のある開放孔３０を有している。
開放孔３０は、厚さ方向に形成された開口部３１を有する幹孔３２と、幹孔３２の内壁面から幹孔３２とは異なる方向に形成された枝孔３３からなる。枝孔３３は、１本または複数本形成されていてもよい。
なお、軸一体型歯車１において金属軸１０と歯車２０の接合強度が維持できるのであれば、開放孔３０の一部が幹孔３２のみからなり、枝孔３３がないものでもよい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the surface layer portion of the metal shaft 10 including the bonding surface 15 has an open hole 30 having an opening 31 on the bonding surface 15 side.
The opening hole 30 includes a trunk hole 32 having an opening 31 formed in the thickness direction, and a branch hole 33 formed in a direction different from the trunk hole 32 from the inner wall surface of the trunk hole 32. One or a plurality of branch holes 33 may be formed.
As long as the joint strength between the metal shaft 10 and the gear 20 can be maintained in the shaft-integrated gear 1, a part of the opening hole 30 may be composed only of the trunk hole 32 and the branch hole 33 may not be provided.
接合面１５を含む金属軸１０の表層部は、図３、図４に示すように、接合面１５側に開口部のない内部空間４０を有している。
内部空間４０は、トンネル接続路５０により開放孔３０と接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the surface layer portion of the metal shaft 10 including the bonding surface 15 has an internal space 40 having no opening on the bonding surface 15 side.
The internal space 40 is connected to the open hole 30 by a tunnel connection path 50.
接合面１２を含む金属軸１０の表層部は、図３（ｂ）に示すように、複数の開放孔３０が一つになった開放空間４５を有していてもよいし、開放空間４５は、開放孔３０と内部空間４０が一つになって形成されたものでもよい。一つの開放空間４５は、一つの開放孔３０よりも内容積の大きなものである。
なお、多数の開放孔３０が一つになって溝状の開放空間４５が形成されていてもよい。
As shown in FIG. 3B, the surface layer portion of the metal shaft 10 including the joint surface 12 may have an open space 45 in which a plurality of open holes 30 are combined. The open hole 30 and the internal space 40 may be formed as one. One open space 45 has a larger internal volume than one open hole 30.
In addition, the many open holes 30 may be united and the groove-shaped open space 45 may be formed.
図示していないが、図４（ａ）に示すような２つの内部空間４０同士がトンネル接続路５０で接続されていてもよいし、図３（ｂ）に示すような開放空間４５と、開口孔３０、内部空間４０、他の開放空間４５がトンネル接続路５０で接続されていてもよい。 Although not shown, two internal spaces 40 as shown in FIG. 4A may be connected by a tunnel connection path 50, or an open space 45 and an opening as shown in FIG. The hole 30, the internal space 40, and another open space 45 may be connected by a tunnel connection path 50.
内部空間４０は、全てが開放孔３０および開放空間４５の一方または両方とトンネル接続路５０で接続されているものであるが、軸一体型歯車１において金属軸１０と歯車２０の接合強度が維持できるのであれば、内部空間４０のうちの一部が開放孔３０および開放空間４５と接続されていない閉塞状態の空間であってもよい。 The internal space 40 is entirely connected to one or both of the open hole 30 and the open space 45 via the tunnel connection path 50, but the joint strength between the metal shaft 10 and the gear 20 is maintained in the shaft-integrated gear 1. If possible, a part of the internal space 40 may be a closed space that is not connected to the open hole 30 and the open space 45.
このようにレーザー光を連続照射したときに図３、図４で示されるような開放孔３０、内部空間４０などが形成される詳細は不明であるが、レーザー光を連続照射したとき、金属軸１０の表面に一旦は孔や溝が形成されるが、溶融した金属が盛り上がって蓋をしたり、堰き止めたりする結果、開放孔３０、内部空間４０、開放空間４５が形成されるものと考えられる。
また、同様に開放孔３０の枝孔３３やトンネル接続路５０が形成される詳細も不明であるが、一旦形成された孔や溝の底部付近に滞留した熱によって、孔や溝の側壁部分が溶融する結果、幹孔３２の内壁面が溶融して枝孔３３が形成され、さらに枝孔３３が延ばされてトンネル接続路５０が形成されるものと考えられる。
The details of the formation of the open hole 30 and the internal space 40 as shown in FIGS. 3 and 4 when the laser beam is continuously irradiated are unknown. However, when the laser beam is continuously irradiated, the metal axis A hole or groove is once formed on the surface of the metal 10, but it is considered that the open hole 30, the internal space 40, and the open space 45 are formed as a result of the molten metal rising and capping or damming. It is done.
Similarly, the details of the formation of the branch hole 33 and the tunnel connection path 50 of the open hole 30 are also unknown, but the side wall portion of the hole or groove is caused by the heat accumulated near the bottom of the hole or groove once formed. As a result of melting, the inner wall surface of the trunk hole 32 is melted to form the branch hole 33, and the branch hole 33 is further extended to form the tunnel connection path 50.
次に、パルス波レーザーを使用する方法を説明する。
パルス波レーザーの照射は、特開２０１３−５２６６９号公報、特開２０１４−１８９９５号公報、特開２０１４−５１０４０号公報、特開２０１４−５１０４１号公報、特開２０１４−６５２８８号公報、特開２０１４−１６６６９３号公報、特開２０１４−１９３５６９号公報に記載の方法により実施することができる。
Next, a method using a pulse wave laser will be described.
Irradiation with a pulse wave laser is disclosed in JP2013-52669A, JP2014-18995A, JP201451040A, JP2014-51041A, JP2014-65288A, and JP2014. It can be carried out by the methods described in JP-A Nos. 1666693 and 2014-193569.
次の工程では、凹凸を含む粗面１６が形成された金属軸１０の接合面１５を含む部分と歯車構成材料からなる歯車２０を一体化させる。
接着剤を使用しないときは、次の工程を実施する。
前工程においてレーザー光が照射された金属軸１０の凹凸を含む粗面１６が形成された接合面１５を含む部分を金型内に配置して、前記歯車２０となる歯車構成材料を射出成形若しくはプレス成形（トランスファー成形も含む）して接合させる工程。
接着剤を使用するときは、次の工程を実施する。
前工程においてレーザー光が照射された金属軸１０の接合面１５に接着剤を塗布し、凹凸を含む粗面１６の溝や孔などの内部に接着剤を入り込ませ、さらに接合面１５も接着剤で覆って接着剤層を形成した後、歯車２０を嵌め込んで固定する方法、または
前工程においてレーザー光が照射された金属軸１０の接合面１５に接着剤を塗布し、凹凸を含む粗面１６の溝や孔などの内部に接着剤を入り込ませ、さらに接合面１５も接着剤で覆って接着剤層を形成した後、前記接着剤層を形成した金属軸１０の接合面１５を含む部分を金型内に配置して、歯車２０となる歯車構成材料（熱可塑性エラストマーまたはゴム）を射出成形若しくはプレス成形（トランスファー成形も含む）して接合させる方法を適用することができる。接着剤は、公知の熱可塑性接着剤などを使用することができる。
なお、熱硬化性樹脂（プレポリマー）を使用したときは、後工程において加熱などをすることで熱硬化させる。
In the next step, the portion including the joint surface 15 of the metal shaft 10 on which the rough surface 16 including irregularities is formed and the gear 20 made of the gear constituent material are integrated.
When no adhesive is used, the following steps are performed.
A portion including the joint surface 15 on which the rough surface 16 including the unevenness of the metal shaft 10 irradiated with the laser beam in the previous step is disposed in the mold, and the gear constituent material to be the gear 20 is injection molded or The process of joining by press molding (including transfer molding).
When using an adhesive, the following steps are performed.
In the previous step, an adhesive is applied to the joint surface 15 of the metal shaft 10 irradiated with the laser beam, and the adhesive is inserted into the grooves, holes, etc. of the rough surface 16 including irregularities, and the joint surface 15 is also an adhesive. After forming the adhesive layer by covering with, a method in which the gear 20 is fitted and fixed, or an adhesive is applied to the joint surface 15 of the metal shaft 10 irradiated with laser light in the previous step, and a rough surface including irregularities A part including the joint surface 15 of the metal shaft 10 on which the adhesive layer is formed after forming the adhesive layer by covering the joint surface 15 with the adhesive and then allowing the adhesive to enter the grooves, holes, etc. Can be applied in a mold, and a gear constituent material (thermoplastic elastomer or rubber) to be the gear 20 is joined by injection molding or press molding (including transfer molding). As the adhesive, a known thermoplastic adhesive or the like can be used.
In addition, when a thermosetting resin (prepolymer) is used, it is cured by heating in a subsequent step.
この工程で使用する歯車２０の樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴムを使用することができる。
熱可塑性樹脂は、軸一体歯車１の用途に応じて公知の熱可塑性樹脂から適宜選択することができる。例えば、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂（ＰＡ６、ＰＡ６６等の脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等のスチレン単位を含む共重合体、ポリエチレン、エチレン単位を含む共重合体、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体、その他のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂を挙げることができる。
As the resin of the gear 20 used in this step, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a thermoplastic elastomer, or rubber can be used.
The thermoplastic resin can be appropriately selected from known thermoplastic resins according to the use of the shaft-integrated gear 1. For example, liquid crystal polymer, polyetheretherketone (PEEK), polyimide resin, polyamide resin (aliphatic polyamide such as PA6 and PA66, aromatic polyamide), polystyrene, ABS resin, AS resin and other co-polymers containing styrene units Polymers, polyethylene, copolymers containing ethylene units, polypropylene, copolymers containing propylene units, other polyolefins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate resins, acrylic resins, methacrylic resins, polyester resins, Examples thereof include polyacetal resins and polyphenylene sulfide resins.
熱硬化性樹脂は、用途に応じて公知の熱硬化性樹脂から適宜選択することができる。例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レソルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ビニルウレタンを挙げることができる。 A thermosetting resin can be suitably selected from well-known thermosetting resins according to a use. For example, urea resin, melamine resin, phenol resin, resorcinol resin, epoxy resin, polyurethane, and vinyl urethane can be mentioned.
熱可塑性エラストマーは、用途に応じて公知の熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。例えば、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーを挙げることができる。 A thermoplastic elastomer can be suitably selected from well-known thermoplastic elastomers according to a use. Examples thereof include styrene elastomers, vinyl chloride elastomers, olefin elastomers, urethane elastomers, polyester elastomers, nitrile elastomers, and polyamide elastomers.
これらの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマーには、公知の各種添加剤として、難燃剤、可塑剤、各種安定剤、各種充填材などを配合することができるほか、公知の繊維状充填材を配合することができる。
公知の繊維状充填材としては、炭素繊維、無機繊維、金属繊維、有機繊維等を挙げることができる。
炭素繊維は周知のものであり、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等のものを用いることができる。
無機繊維としては、ガラス繊維、玄武岩繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維等を挙げることができる。
金属繊維としては、ステンレス、アルミニウム、銅等からなる繊維を挙げることができる。
有機繊維としては、ポリアミド繊維（全芳香族ポリアミド繊維、ジアミンとジカルボン酸のいずれか一方が芳香族化合物である半芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維）、ポリビニルアルコール繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエステル繊維（全芳香族ポリエステル繊維を含む）、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維などの合成繊維や天然繊維（セルロース系繊維など）や再生セルロース（レーヨン）繊維などを用いることができる。
These thermoplastic resins, thermosetting resins and thermoplastic elastomers can be blended with known additives such as flame retardants, plasticizers, various stabilizers, various fillers, etc. A filler can be blended.
Examples of known fibrous fillers include carbon fibers, inorganic fibers, metal fibers, and organic fibers.
Carbon fibers are well known, and PAN, pitch, rayon, lignin and the like can be used.
Examples of inorganic fibers include glass fibers, basalt fibers, silica fibers, silica / alumina fibers, zirconia fibers, boron nitride fibers, and silicon nitride fibers.
Examples of the metal fiber include fibers made of stainless steel, aluminum, copper and the like.
Examples of organic fibers include polyamide fibers (fully aromatic polyamide fibers, semi-aromatic polyamide fibers in which one of diamine and dicarboxylic acid is an aromatic compound, aliphatic polyamide fibers), polyvinyl alcohol fibers, acrylic fibers, polyolefin fibers, Synthetic fibers such as polyoxymethylene fibers, polytetrafluoroethylene fibers, polyester fibers (including wholly aromatic polyester fibers), polyphenylene sulfide fibers, polyimide fibers, liquid crystal polyester fibers, natural fibers (cellulosic fibers, etc.) and regenerated cellulose ( Rayon) fiber or the like can be used.
これらの繊維状充填材は、繊維径が３〜６０μmの範囲のものを使用することができるが、これらの中でも、例えば金属軸１０の接合面１５が粗面化されて形成される孔の開口径より小さな繊維径のものを使用することが好ましい。繊維径は、より望ましくは５〜３０μｍ、さらに望ましくは７〜20μmである。
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー１００質量部に対する繊維状充填材の配合量は５〜２５０質量部が好ましい。より望ましくは、２５〜２００質量部、さらに望ましくは４５〜１５０質量部である。
As these fibrous fillers, those having a fiber diameter in the range of 3 to 60 μm can be used, and among these, for example, the opening of the hole formed by roughening the joining surface 15 of the metal shaft 10 can be used. It is preferable to use one having a fiber diameter smaller than the aperture. The fiber diameter is more desirably 5 to 30 μm, and further desirably 7 to 20 μm.
As for the compounding quantity of the fibrous filler with respect to 100 mass parts of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a thermoplastic elastomer, 5-250 mass parts is preferable. More preferably, it is 25-200 mass parts, More preferably, it is 45-150 mass parts.
ゴムとしては、エチレン‐プロピレンコポリマー(EPM)、エチレン‐プロピレン‐ジエンターポリマー(EPDM)、エチレン‐オクテンコポリマー(EOM)、エチレン‐ブテンコポリマー(EBM)、エチレン‐オクテンターポリマー(EODM)、エチレン‐ブテンターポリマー(EBDM)などのエチレン‐α‐オレフィンゴム；
エチレン/アクリル酸ゴム(EAM)、ポリクロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム(NBR)、水添NBR (HNBR)、スチレン‐ブタジエンゴム(SBR)、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン(ACSM)、エピクロルヒドリン(ECO)、ポリブタジエンゴム(BR)、天然ゴム(合成ポリイソプレンを含む) (NR)、塩素化ポリエチレン(CPE)、ブロム化ポリメチルスチレン‐ブテンコポリマー、スチレン‐ブタジエン‐スチレン(S‐B‐S)およびスチレン‐エチレン‐ブタジエン‐スチレン(S‐E‐B‐S)ブロックコポリマー、アクリルゴム(ACM)、エチレン‐酢酸ビニルエラストマー(EVM)、およびシリコーンゴムなどを使用することができる。
Rubbers include ethylene-propylene copolymer (EPM), ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), ethylene-octene copolymer (EOM), ethylene-butene copolymer (EBM), ethylene-octene terpolymer (EODM), ethylene- Ethylene-α-olefin rubber such as butene terpolymer (EBDM);
Ethylene / acrylic acid rubber (EAM), polychloroprene rubber (CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated NBR (HNBR), styrene-butadiene rubber (SBR), alkylated chlorosulfonated polyethylene (ACSM), epichlorohydrin (ECO), polybutadiene rubber (BR), natural rubber (including synthetic polyisoprene) (NR), chlorinated polyethylene (CPE), brominated polymethylstyrene-butene copolymer, styrene-butadiene-styrene (SBS ) And styrene-ethylene-butadiene-styrene (SEBS) block copolymers, acrylic rubber (ACM), ethylene-vinyl acetate elastomer (EVM), silicone rubber, and the like.
ゴムには、必要によりゴムの種類に応じた硬化剤を含有させるが、その他、公知の各種ゴム用添加剤を配合することができる。ゴム用添加剤としては、硬化剤、硬化促進剤、老化防止剤、シランカップリング剤、補強剤、難燃剤、オゾン劣化防止剤、充填剤、プロセスオイル、可塑剤、粘着付与剤、加工助剤などを使用することができる。 If necessary, the rubber contains a curing agent according to the type of rubber, but various other known additives for rubber can be blended. Additives for rubber include curing agents, curing accelerators, anti-aging agents, silane coupling agents, reinforcing agents, flame retardants, ozone degradation inhibitors, fillers, process oils, plasticizers, tackifiers, processing aids Etc. can be used.
実施例１、比較例１〜４
実施例１は、図５（ａ）に示す金属軸（ＳＵＳ３０４）１０（外径６mm，長さ40mm）の長さ方向中間位置の接合面１５の全面（６×π×４mm2の広さ範囲）に対して、下記の条件でシングルモードファイバーレーザーを使用してレーザー光を連続照射した。レーザー光は、金属軸１０を回転させながら軸方向に照射した。このとき、１回の照射後に１５ms停止して次の照射を実施し、これを繰り返して合計で５８５０回照射して５８５０本のラインを形成した。
波形：連続波
出力（Ｗ）：２７４
波長（ｎｍ）：１０７０
スポット径（μm）：１１
エネルギー密度（W/μm2）：３．４９
レーザー照射速度（mm／sec）：７５００
合計ライン本数：５８５０
回転速度：５．３ｒ／ｍ
合計加工時間（ｓ）：１７５
Example 1 and Comparative Examples 1 to 4
In Example 1, the entire surface (6 × π × 4 mm 2 wide range) of the joining surface 15 at the intermediate position in the longitudinal direction of the metal shaft (SUS304) 10 (outer diameter 6 mm, length 40 mm) shown in FIG. ) Was continuously irradiated with laser light using a single mode fiber laser under the following conditions. The laser beam was irradiated in the axial direction while rotating the metal shaft 10. At this time, after the first irradiation, the irradiation was stopped for 15 ms and the next irradiation was performed. This was repeated for a total of 5850 irradiations to form 5850 lines.
Waveform: Continuous wave Output (W): 274
Wavelength (nm): 1070
Spot diameter (μm): 11
Energy density (W / μm 2 ): 3.49
Laser irradiation speed (mm / sec): 7500
Total number of lines: 5850
Rotational speed: 5.3 r / m
Total processing time (s): 175
図６（ａ）、（ｂ）は、実施例１の金属軸の接合面に連続波レーザー光を照射した後のＳＥＭ写真（図６（ａ）が100倍、図６（ｂ）が200倍）である。接合面に凹凸が形成されて粗面化されたことが確認できる。
比較例１、２は、ローレット加工（転造方式）により接合面１５に綾目模様を形成したものである。比較例１の綾目模様の深さは60μm、比較例２の綾目模様の深さは30μmであり、いずれも隣接する凹部間隔は582μmである。
比較例３は、図７（ｂ）に示すとおり、接合面１５がＤカット形状に加工された金属軸（ＳＵＳ３０４）、比較例４は、図７（ｃ）に示すとおり、接合面１５が小判形状に加工された金属軸（ＳＵＳ３０４）を使用した。
6 (a) and 6 (b) are SEM photographs after irradiation of continuous wave laser light on the joint surface of the metal shaft of Example 1 (FIG. 6 (a) is 100 times, FIG. 6 (b) is 200 times. ). It can be confirmed that irregularities are formed on the joint surface and roughened.
In Comparative Examples 1 and 2, a twill pattern is formed on the joint surface 15 by knurling (rolling method). The depth of the twill pattern of Comparative Example 1 is 60 μm, the depth of the twill pattern of Comparative Example 2 is 30 μm, and the interval between adjacent recesses is 582 μm.
As shown in FIG. 7B, Comparative Example 3 is a metal shaft (SUS304) in which the joining surface 15 is processed into a D-cut shape. In Comparative Example 4, the joining surface 15 is oval as shown in FIG. A metal shaft (SUS304) processed into a shape was used.
実施例１、比較例１〜４の金属軸を使用して、下記の条件で射出成形して、各例の軸一体型歯車１を得た。
モジュール：１．０
圧力角：２０度
歯数：１４
図１中のＸ６ｍｍ、Ｙ＝１６ｍｍ、Ｚ＝５ｍｍ
Using the metal shafts of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4, injection molding was performed under the following conditions to obtain the shaft-integrated gear 1 of each example.
Module: 1.0
Pressure angle: 20 degrees Number of teeth: 14
X6mm, Y = 16mm, Z = 5mm in FIG.
＜射出成形＞
樹脂：ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂（ジュラコンM90-44，ポリプラスチック（株）製）
樹脂温度：２００℃
金型温度：８０℃
射出成形機：ソディック製 ＴＲ４０ＥＨ２
ゲート数：３
<Injection molding>
Resin: Polyoxymethylene (POM) resin (Duracon M90-44, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.)
Resin temperature: 200 ° C
Mold temperature: 80 ℃
Injection molding machine: TR40EH2 made by Sodick
Number of gates: 3
実施例および比較例の軸一体型歯車を使用して、ＪＧＭＡ規格（ＪＧＭＡ １１６−０２）の両歯面かみあい試験機を使用して、両歯面全かみあい誤差（μm）と両歯面１ピッチかみあい誤差（μm）を試験した。それぞれ３点を試験して、平均値を示した。
（両歯面全かみあい誤差）
親歯車と成形歯車（実施例および比較例の軸一体型歯車）をかみあわせて１回転させたときの中心間距離の最大と最小の差（全体のうねり）を測定した。誤差が小さいほど、歯車の偏心が小さく、真円度が大きい（真円に近い）ことを示す。
（両歯面１ピッチかみあい誤差）
親歯車と成形歯車（実施例および比較例の軸一体型歯車）をかみあわせて１回転中の１ピッチ間における最大の誤差（一つ一つの山の高さの誤差）を測定した。
Using the shaft-integrated gears of the examples and comparative examples, using a JGMA standard (JGMA 116-02) double tooth surface meshing tester, both tooth surface total meshing error (μm) and both tooth surface 1 pitch The meshing error (μm) was tested. Each of the three points was tested and the average value was shown.
(Both tooth surface full meshing error)
The maximum and minimum difference (overall swell) in the center-to-center distance when the master gear and the formed gear (shaft-integrated gears of Examples and Comparative Examples) were meshed and rotated once was measured. The smaller the error, the smaller the eccentricity of the gear and the greater the roundness (close to a perfect circle).
(Both tooth surface 1 pitch meshing error)
The master gear and the molded gear (shaft-integrated gears of Examples and Comparative Examples) were meshed to measure the maximum error (one peak height error) between one pitch during one rotation.
＜接合強度＞
実施例および比較例の軸一体型歯車１における金属軸１０と歯車２０との接合強度を次の方法で測定した。
図８（ａ）に示すとおり、軸一体型歯車１の金属軸１０の一端側１０ａを図７（ｃ）と同形状に加工した。
次に、図８（ｂ）に示すとおり、別途作製した治具６０で歯車２０が回転しないように固定した。
次に、図８（ｂ）において、金属軸１０の一端側１０ａをトルクレンチ（ヘッド交換式ダイヤル形トルクレンチ ＣＤＢ１００Ｎ×１５Ｄ−Ｓ（Ｌ'＝415mm）；（株）東日製作所）で固定した状態で金属軸１０の周方向にねじり、歯車２０から金属軸１０がはずれたときの強度を接合強度（Ｎ）とした。それぞれ３点を試験して、平均値を示した。
<Joint strength>
The joint strength between the metal shaft 10 and the gear 20 in the shaft-integrated gear 1 of Examples and Comparative Examples was measured by the following method.
As shown in FIG. 8A, one end side 10a of the metal shaft 10 of the shaft-integrated gear 1 was processed into the same shape as in FIG. 7C.
Next, as shown in FIG. 8 (b), the gear 20 was fixed so as not to rotate with a separately manufactured jig 60.
Next, in FIG.8 (b), the one end side 10a of the metal shaft 10 was fixed with the torque wrench (Head exchange type dial type torque wrench CDB100N * 15D-S (L '= 415mm); Tohnichi Corporation). In this state, the strength when the metal shaft 10 was twisted in the circumferential direction of the metal shaft 10 and detached from the gear 20 was defined as the joining strength (N). Each of the three points was tested and the average value was shown.
実施例の軸一体型歯車は、公知の方法により製造された歯車と比べて、成形精度が高かった。
金属軸の加工時間なども考え合わせると、実施例と比較例の違いは非常に大きなものがある。
なお、等級はＪＧＭＡ規格（ＪＧＭＡ １１６−０２）で規定されているものであり、小さい方が高品質であることを示している。
また、実施例の軸一体型歯車は、金属軸と歯車の接合強度が高いため、耐久性にも優れていることが確認できた。
The shaft-integrated gear of the example had higher molding accuracy than a gear manufactured by a known method.
Considering the processing time of the metal shaft, etc., the difference between the example and the comparative example is very large.
The grade is defined by the JGMA standard (JGMA 116-02), and a smaller one indicates higher quality.
Further, it was confirmed that the shaft-integrated gear of the example was excellent in durability because the joint strength between the metal shaft and the gear was high.
実施例２
実施例１と同じ金属軸を使用して、下記の条件で射出成形して、実施例１と同じ形状および寸法の軸一体型歯車１を得た。
Example 2
Using the same metal shaft as in Example 1, injection molding was performed under the following conditions to obtain a shaft-integrated gear 1 having the same shape and size as in Example 1.
＜射出成形＞
樹脂：長繊維強化樹脂（プラストロンPA66-GF60〔PA6640質量％、ガラス繊維60質量％〕，ダイセルポリマー（株）製）
樹脂温度：２８０℃
金型温度：８０℃
射出成形機：ソディック製 ＴＲ４０ＥＨ２
ゲート数：３
<Injection molding>
Resin: Long fiber reinforced resin (Plastotron PA66-GF60 [PA6640 mass%, glass fiber 60 mass%], manufactured by Daicel Polymer Co., Ltd.)
Resin temperature: 280 ° C
Mold temperature: 80 ℃
Injection molding machine: TR40EH2 made by Sodick
Number of gates: 3
その結果、実施例１と同程度の４級品が得られた。また、上記と同様の接合強度試験の結果、接合強度は１６．６Ｎであった。 As a result, a quaternary product similar to that in Example 1 was obtained. As a result of the same bonding strength test as described above, the bonding strength was 16.6N.
本発明の軸一体型歯車とその製造方法は、自動車、一般機械、精密機械、電気・電子等の各分野で使用する軸一体型歯車およびその製造方法として適用することができる。 The shaft-integrated gear and the manufacturing method thereof according to the present invention can be applied as a shaft-integrated gear used in various fields such as automobiles, general machinery, precision machinery, and electric / electronics and a manufacturing method thereof.
１ 軸一体型歯車
１０ 金属軸
１５ 接合面
１６ 凹凸を含む粗面
２０ 歯車
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shaft-integrated gear 10 Metal shaft 15 Joint surface 16 Rough surface including unevenness 20 Gear
Claims (10)
前記歯車が、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムからなる構成材料から選ばれるものからなるものであり、
前記金属軸の前記歯車との接合面が、前記金属軸面が溶融して形成された凹凸を含む粗面を有しており、
前記接合面の凹凸を含む粗面と前記歯車の構成材料が接触することで接合されたものである、軸一体型歯車。 A shaft-integrated gear having a metal shaft and a gear joined to the metal shaft,
The gear is made of a material selected from a synthetic resin, a thermoplastic elastomer, and rubber;
The joint surface of the metal shaft with the gear has a rough surface including irregularities formed by melting the metal shaft surface,
A shaft-integrated gear that is joined by bringing a rough surface including irregularities of the joint surface into contact with a constituent material of the gear.
前記歯車が、合成樹脂、熱可塑性エラストマーおよびゴムからなる構成材料から選ばれるものからなるものであり、
前記金属軸の前記歯車との接合面が、前記金属軸面が溶融して形成された凹凸を含む粗面を有し、さらに前記接合面の凹凸を含む粗面を覆う接着剤層を有しており、前記接着剤層と前記歯車が接合されたものである、軸一体型歯車。 A shaft-integrated gear having a metal shaft and a gear joined to the metal shaft,
The gear is made of a material selected from a synthetic resin, a thermoplastic elastomer, and rubber;
The joint surface of the metal shaft with the gear has a rough surface including irregularities formed by melting the metal shaft surface, and further has an adhesive layer covering the rough surface including irregularities of the joint surface. A shaft-integrated gear in which the adhesive layer and the gear are joined.
金属軸が歯車と接合する面に対してレーザー光を照射して凹凸を含む粗面を形成する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属軸の接合面を含む部分を金型内に配置して、前記歯車の構成材料を射出成形する工程を有している、軸一体型歯車の製造方法。 A method of manufacturing a shaft-integrated gear according to claim 1,
Irradiating a laser beam onto the surface where the metal shaft is joined to the gear to form a rough surface including irregularities,
A method for producing a shaft-integrated gear, comprising a step of placing a portion including a joint surface of a metal shaft irradiated with laser light in a previous step in a mold and injection molding the constituent material of the gear.
金属軸が歯車と接合する面に対してレーザー光を照射して凹凸を含む粗面を形成する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属軸の接合面に接着剤を塗布した後、前記歯車を固定する工程を有している、軸一体型歯車の製造方法。 A method of manufacturing a shaft-integrated gear according to claim 2,
Irradiating a laser beam onto the surface where the metal shaft is joined to the gear to form a rough surface including irregularities,
A method for manufacturing a shaft-integrated gear, which includes a step of fixing the gear after applying an adhesive to the joint surface of the metal shaft irradiated with laser light in the previous step.
連続波レーザーの照射速度が２，０００〜１５，０００mm／secであり、
レーザー出力が２５０〜２０００Ｗ、レーザービーム径（スポット径）が１０〜１００μmであり、
前記レーザー出力とスポット面積（π×〔スポット径／２〕2）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm2）が０．２〜１０Ｗ／μm2の範囲になるようにレーザー光を連続照射する工程である、請求項６または７記載の軸一体型歯車の製造方法。 The process of irradiating the surface where the metal shaft is joined to the gear with laser light,
The irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000-15,000 mm / sec,
The laser output is 250 to 2000 W, the laser beam diameter (spot diameter) is 10 to 100 μm,
Step energy density determined from the laser output and the spot area ([pi × [spot diameter / 2] 2) (W / μm 2) is continuously irradiated with a laser beam to be in the range of 0.2～10W / [mu] m 2 The method for manufacturing a shaft-integrated gear according to claim 6 or 7.
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