JPH04184212A - シャフト付き歯車の歯底部ｘ線回折評価方法及び使用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種機械や機器等の構成部材として用いられ
ているシャフト付き歯車について、歯底部の残留応力や
塑性変形程度をＸ線回折によって評価する方法及びこれ
に使用する治具に関する。

〔従来の技術〕

従来から、各種部材の表面層における残留応力や塑性変
形程度をＸ線回折法を用いて測定する方法がある。この
場合、従来のＸ線試料台は平面試料（約２０ｍ＋Ｘ　２
０＋ｍ＋＋Ｘ　１　ｍａｄ）用であり、実部材から測定
したい部分を切り取り、これをＸ線試料台に載置して測
定する方法が一般的であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、従来のＸ線試料台は小さな平面試料用で
あり、歯車にシャフト部が設けられたシャフト付き歯車
のような実部材（例えば、長さ３０ＣＩＩ、直径５ｃＩ
１１、重さ数ｋｇ）をそのまま取付けて、その特定場所
で歯底部の迅速な測定が可能なものは現存しない。

なお、シャフト付き歯車は、その種類によって歯車やシ
ャフト部の直径が個々に異なり、さらに、はすば歯車の
ようにねじれ角を有する歯車は、そのねじれ角も個々に
異なる。従って、仮に、このようなシャフト付き歯車を
実部材のまま測定するとなると、シャフト付き歯車毎に
測定すべき歯底部をＸ線測定器の測定基準位置に正確に
設定することが非常に面倒になるという問題が生じる。

そこで本発明は、上述したような従来の問題点を解決す
るためになされたものであり、任意の直径やねじれ角を
有するシャフト付き歯車について、歯底部の残留応力や
塑性変形程度を実部材のまま迅速にか、つ高精度に評価
することができる方法及びこれに使用する治具を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明によるシャフト付き
歯車の歯底部Ｘ線回折評価方法は、ねじれ角を有する歯
車にシャフト部が設けられたシャフト付き歯車の前記シ
ャフト部に、前記歯車の測定すべき歯底部における歯車
直径方向と平行でかつシャフト中心軸と直交する少なく
とも二本のピン嵌合孔を設け、これらピン嵌合孔によっ
て前記シャフト付き歯車を、前記歯底部における歯車直
径方向に平行移動可能でかつその歯車直径方向を中心軸
として回転移動可能なスイベルステージに固定し、この
スイベルステージを操作して、前記歯底部をＸ線測定器
の測定基準位置に設定し、前記Ｘ線測定器によって前記
歯底部にＸ線を照射しかつ歯底部からの回折Ｘ線を検出
して、その歯底部の残留応力や塑性変形程度を評価する
ものである。

また、本発明によるシャフト付き歯車の歯底部Ｘ線回折
評価方法に使用する治具は、ねじれ角を有する歯車にシ
ャフト部が設けられると共に前記歯車の測定すべき歯底
部における歯車直径方向と平行でかつシャフト中心軸と
直交する少なくとも二本のピン嵌合孔が前記シャフト部
に設けられたシャフト付き歯車を取付けるための治具で
あって、前記ピン嵌合孔を嵌合させることによって前記
シャフト付き歯車を固定する少なくとも二本のビンを有
し、その固定されたシャフト付き歯車の前記歯底部にお
ける歯車直径方向に平行移動可能でかつその歯車直径方
向を中心軸として回転移動可能なスイベルステージを具
備するものである。

〔作　用〕

シャフト付き歯車のピン嵌合孔は、測定すべき歯底部に
おける歯車直径方向と平行でかつシャフト中心軸と直交
しているので、歯車やシャフト部の直径が個々に異なっ
ていても、ピン嵌合孔をスイベルステージのピンに嵌合
させると、歯底部における歯車直径方向が常に特定な方
向に固定される。この特定方向とは、Ｘ線測定器の水平
軸と垂直軸との交点である測定基準位置を通って両軸に
直交する測定基準軸の方向である。

そして、スイベルステージは、固定されたシャフト付き
歯車の歯底部における歯車直径方向に平行移動可能なの
で、歯車やシャフト部の直径が個々に異なっていても、
このスイベルステージの平行移動調整によって、歯底部
をＸ線測定器の測定基準軸上で移動させて測定基準位置
に一致させることができる。

さらに、スイベルステージは、固定されたシャフト付き
歯車の歯底部における歯車直径方向を中心軸として回転
移動可能なので、歯車のねじれ角が個々に異なっていて
も、このスイベルステージの回転角度調整によって、歯
底をＸ線測定器の水平軸に対して平行にすることができ
る。これは、入射Ｘ線或いは回折Ｘ線が歯車の歯の部分
に照射或いは衝突するのを避けるために行うものである
。

このように、スイベルステージの平行移動調整と回転角
度調整との操作によって、任意の直径やねじれ角を有す
るシャフト付き歯車の歯底部をＸ線測定器の測定基準位
置に簡単にかつ正確に設定することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

まず、第３図及び第４図に本実施例で用いられたシャフ
ト付き歯車を示す。

シャフト付き歯車１は、ねじれ角θを有するはすば歯車
２に、シャフト部３が一体に或いは嵌合によって同軸状
に設けられたものである。そのシャフト部３には、二本
のビン嵌合孔４．５が貫通して設けられている。これら
ピン嵌合孔４．５の中心軸４ａ、５ａは、はすば歯車２
の歯底６の測定すべき歯底部７における歯車直径方向Ｐ
と平行であり、かつシャフト中心軸３ａと直交している
。

また、歯車直径方向Ｐとピン嵌合孔４との間の距ＭＬ、
及び両ピン嵌合孔４．５の間の距１ｔ−ｚは、後述する
治具に対応して設定されている。なお、測定すべき歯底
部７とは、歯底６の溝幅方向における中心部の意味であ
る。このような位置であれば、歯底６において歯幅方向
に偏倚した部分７′や７″等、測定対象部位は任意に設
定することができる。勿論この場合、ピン嵌合孔の位置
は測定すべき部分７′や７″等に対応して決定される。

次に、第１図に上記シャフト付き歯車１を取付けるため
の治具の正面図、第２図にＸ線測定器を含めた治具の上
面図を示す。

治具１０はスイベルステージ１１を具備している。この
スイベルステージ１１は、基台１２上に円弧状のガイド
部１３によって係合され、前後方向に延びる軸Ｚを中心
軸として矢印ａ方向へ回転移動（揺動）自在に構成され
ている。この回転角度は調整ネジ１４によって調整する
ことができる。

なお、軸Ｚは、治具１０の水平軸Ｘと垂直軸Ｙとの交点
０を通って両軸Ｘ及びＹに直交する軸である。

スイベルステージ１１の上面には、板状のブラケット１
５が載置されている。このブラケット１５は、両側に設
けられた一対のガイド部１６に沿って前後方向、即ち軸
Ｚ方向に平行移動自在に構成されている。この平行移動
１よ調整ネジ１７によって行うことができる。

ブラケット１５の前面には、軸Ｚから離間して二本のピ
ン１８．１９が垂直状に設けられている。

これらピン１８．１９の中心軸は軸Ｚと平行であり、ま
たピン１８．１９及び軸２は前面から見て一直線上に存
在する。なお、前記シャフト付き歯車１における距ＭＬ
、及びＬ２は、この治具１０における軸Ｚとピン１８と
の間の距ＭＬ、及び両ピン１８．１９の間の距ＭＬ、に
等しく設定されている。従って、シャフト付き歯車１に
おける歯車直径方向Ｐ及び両ピン嵌合孔４．５の位置関
係は、この治具ｌＯにおける軸Ｚ及び両ピン１日、１９
の位置関係と完全に一致している。

そして、第２図に示すように、治具１０の前方にＸ線測
定器であるＸ線ゴニオメータ２０が配置される。このＸ
線ゴニオメータ２０はＸ線管球２１、スリット２２及び
検出器２３を具備している。

なお、Ｘ線ゴニオメータ２０の水平軸、垂直軸、これら
両輪の交点である測定基準位置、この測定基準位置を通
って両軸に直交する測定基準軸は、それぞれ治具１０の
水平軸Ｘ、垂直軸Ｙ、交点Ｏ１軸Ｚに一致させている。

次に、上述のように構成された治具１０を使用しての、
シャフト付き歯車１の歯底部Ｘ線回折評価方法を説明す
る。

まず、第１図及び第２図に示すように、シャフト付き歯
車１の二本のピン嵌合孔４．５を、ブラケット１５の二
本のピン１８．１９にそれぞれ嵌合させる。これによっ
て、シャフト付き歯車１はブラケット１５に対して常に
同−向きに固定される。即ち、歯車直径方向Ｐ及び両ピ
ン嵌合孔４、５の位置関係が、軸Ｚ及び両ビン１８．１
９の位置関係と完全に一致しているので、歯車直径方向
Ｐは軸Ｚに一致する。

しかし、はすば歯車２やシャフト部３の直径の大きさに
よって、測定部位である歯底部７が軸Ｚ上において交点
Ｏからずれることになる。そこで、調整ネジ１７によっ
てブラケット１５をガイド部１６に沿って前後方向に平
行移動させる。この平行移動調整によって、歯底部７を
軸Ｚ上で移動させて交点０に一致させることができる。

ところで、はすば歯車２の歯底６は、ねじれ角θだけ傾
いている。そこで、調整ネジ１４によってスイベルステ
ージ１１を角度θだけ回転移動させて傾斜させる。この
回転角度調整によって、歯底６を治具１０の水平軸Ｘと
平行にさせることができる。

このように、歯底部７を治具１０の交点０、即ちＸ線ゴ
ニオメータ２０の測定基準位置０に設定した後、第２図
に示すように、Ｘ線管球２１からの入射Ｘ線２４をスリ
ット２２を通過させて歯底部７のみに照射し、その歯底
部７からの回折Ｘ線２５を検出器２３で検出する。入射
Ｘ線２４の中心は測定基準位置Ｏに一致し、その測定基
準位置０に歯底部７が正確に一致しているので、入射Ｘ
線２４は歯底部７に正確に照射される。また、歯底６が
水平軸Ｘに対して平行となっているので、入射Ｘ線２４
或いは回折Ｘ線２５が歯の部分に照射或いは衝突するこ
とはない。

上述した方法及び治具１０によれば、測定するシャフト
付き歯車１毎に、はすば歯車２やシャフト部３の直径、
さらにはすば歯車２のねじれ角θが個々に異なっていて
も、ブラケット１５の平行移動調整とスイベルステージ
１１の回転角度調整との２つの操作によって、歯底部７
をＸ線ゴニオメータ２０の測定基準位置０に簡単にかつ
正確に設定することができる。従って、その歯底部７の
みに入射Ｘ線２４を照射し、歯底部７からの回折Ｘ線２
５を検出することによって、歯底部７の残留応力や塑性
変形程度を迅速にかつ高精度に評価することができる。

なお、検出された回折Ｘ線２５に基づく残留応力や塑性
変形程度の評価は、通常の精密Ｘ線回折法のように、結
晶格子間隔を測定してその結果から残留応力や塑性変形
程度を評価する方法であってよい。

以上、本発明の一実施例に付き説明したが、本発明は実
施例に限定されることな（、本発明の技術的思想に基づ
き各種の有効な変更が可能である。

例えば、実施例では、回転移動可能なスイベルステージ
上にブラケットを平行移動可能に載置し、このブラケッ
トにピンを設けたが、本発明においては、ビンを有する
スイベルステージ自体が実質的に平行移動及び回転移動
可能であればよい。

また、実施例では、はすば歯車について説明したが、本
発明は、やまば歯車等、ねじれ角を有する各種の歯車を
評価対象とすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によるシャフト付き歯車の
歯底部Ｘ線回折評価方法及び使用治具によれば、任意の
直径やねじれ角を有する歯車に任意の直径を有するシャ
フト部が設けられたシャフト付き歯車について、測定す
べき歯底部を実部材のままＸ線測定器の測定基準位置に
節単にかつ正確に設定することができる。従って、シャ
フト付き歯車の歯底部の残留応力や塑性変形程度を実部
材のまま迅速にかつ高精度に評価することができ、シャ
フト付き歯車の製品としての健全性を評価する際に極め
て有用である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を適用したシャフト付き歯車のＸ線回折評
価方法及び使用治具の一実施例を示すものであって、第
１図はシャフト付き歯車を取付けた状態における治具の
正面図、第２図はＸ線測定器を含めた同上治具の上面図
、第３図は本実施例で用いられたシャフト付き歯車の正
面図、第４図は第３図ＩＶ−ＩＶ線での断面図である。 なお、図面に用いた符号において、 ｌ・・・・・・・・・・・・・・・シャフト付き歯車２
・・・・・・・・・・・・・・・はすば歯車３・・・・
・・・・・・・・・・・シャフト部３ａ・・・・・・・
・・・・・シャフト中心軸４．５・・・・・・・・・ビ
ン嵌合孔 ６・・・・・・・・・・・・・・・歯底７・・・・・・
・・・・・・・・・測定すべき歯底部１０・・・・・・
・・・・・・・・・治具１１・・・・・・・・・・・・
・・・スイベルステージ１５・・・・・・・・・・・・
・・・ブラケット１８．１９・・・・・・ピン ２０・・・・・・・・・・・・・・・ｘｌゴニオメータ
２４・・・・・・・・・・・・・・・入射Ｘ線２５・・
・・・・・・・・・・・・・回折Ｘ線Ｐ・・・・・・・
・・・・・・・・歯車直径方向Ｘ・・・・・・・・・・
・・・・・水平軸Ｙ・・・・・・・・・・・・・・・垂
直軸Ｚ・・・・・・・・・・・・・・・軸（測定基準軸
）Ｏ・・・・・・・・・・・・・・・交点（測定基準位
置）である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ねじれ角を有する歯車にシャフト部が設けられた
   シャフト付き歯車の前記シャフト部に、前記歯車の測定
   すべき歯底部における歯車直径方向と平行でかつシャフ
   ト中心軸と直交する少なくとも二本のピン嵌合孔を設け
   、 これらピン嵌合孔によって前記シャフト付き歯車を、前
   記歯底部における歯車直径方向に平行移動可能でかつそ
   の歯車直径方向を中心軸として回転移動可能なスイベル
   ステージに固定し、 このスイベルステージを操作して、前記歯底部をＸ線測
   定器の測定基準位置に設定し、 前記Ｘ線測定器によって前記歯底部にＸ線を照射しかつ
   歯底部からの回折Ｘ線を検出して、その歯底部の残留応
   力や塑性変形程度を評価する、ことを特徴とするシャフ
   ト付き歯車の歯底部Ｘ線回折評価方法。
2. （２）ねじれ角を有する歯車にシャフト部が設けられる
   と共に前記歯車の測定すべき歯底部における歯車直径方
   向と平行でかつシャフト中心軸と直交する少なくとも二
   本のピン嵌合孔が前記シャフト部に設けられたシャフト
   付き歯車を取付けるための治具であって、 前記ピン嵌合孔を嵌合させることによって前記シャフト
   付き歯車を固定する少なくとも二本のピンを有し、その
   固定されたシャフト付き歯車の前記歯底部における歯車
   直径方向に平行移動可能でかつその歯車直径方向を中心
   軸として回転移動可能なスイベルステージを具備する、 ことを特徴とするシャフト付き歯車の歯底部Ｘ線回折評
   価方法に使用する治具。