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歯車加工とは

歯車の加工は英語で"Gear cutting"と言われるように複雑かつ高精度な加工は主に切削加工によって作製されています。NC歯車加工機や歯車研削盤と呼ばれる専用の加工機によって、必要とされる歯形や諸元に合わせて専用の工具を準備することでその加工が行われています。

歯車の主な種類

ひとくちに歯車といっても、その形状はさまざまであり、加工に際しては専用の加工機械を必要とします。大きくは「平歯車」と「傘歯車」に大別され、それぞれを加工するための専用の歯切り盤として「平歯切り盤」および「傘歯切り盤」があります。このほか、歯車にはつるまき状の「はすば歯車」をはじめ、回転運動を直線運動に変える「ラック・アンド・ピニオン」、回転方向を垂直に変換する「円筒ウォーム」など多種多様なものがあります。



かさ歯車:ベベルギア 英:Bevel Gear
かさ歯車とは、交わる2軸間に運動を伝達する円すい形の歯車です。歯すじの形により、すぐばかさ歯車、まがりばかさ歯車、ゼロールベベルギヤ、はすばかさ歯車などに分類されますが、要するにたがいにすべることなく接するピッチ円すい面をもった歯車です。

はすば歯車:ヘリカルギア 英:Helical Gear
はすば歯車とは歯すじがつるまき線である円筒歯車です。平歯車よりも、強く、静かな歯車(静音性)として、広く使われています。軸方向力(スラスト力)が発生します。

ひら歯車:スプルーギア 英:Spur Gear
平歯車とは歯すじが軸に平行な直線である円筒歯車です。 製作が容易であるため、動力伝達用に最も多く使われている一般的な歯車です。

ラック、ピニオンギア:英:rack and pinion
回転力を直線の動きに変換するピニオンとよばれる小口径の円形歯車と、平板状の棒に歯切りをしたラックを組み合わせたもの。ピニオンに回転力を加えると、ラックが歯すじ設定された末端まで水平方向に動きます。

ウォームギア、ウォームホイール: 英 Worm drive and wheel
斜歯歯車の歯数を1あるいは数枚に減らすと、ねじ状の歯車になります。これを芋虫のような形状からウォームと呼んでいます。これにかみ合う斜歯歯車をウォームホイール、これらを組み合わせ、ウォームが回転することでウォームホイールの歯を送って回転させる機構をウォームギアと呼びます。

内歯歯車:インターナルギア 英:Internal Gear
円筒、または円錐の内側に歯を刻んだ歯車のこと。外歯歯車は回転方向が反対になるのに対して、内歯歯車は回転方向が同じになります。外歯車と比べて、噛み合い歯数が多くなるので伝動は静かで、遊星歯車としてATのプラネタリーギヤ機構に使用されている。
近年では、より静音性に優れる”はす歯での内歯歯車”が検討されています。


歯車の主な材質

歯車に使用される材質は一般的に機械構造用炭素鋼や機械用合金鋼が主でしたが、近年では耐摩耗性や軽量化・耐食性の確保など様々な観点から要求される材質の幅が広がっております。
しかしながら従来の切削による加工では困難な難削材も多く、複雑形状化のニーズもありMIM(金属粉末射出成形)による生産が注目されています。
特にステンレス系合金やTi合金などのお引合を多く頂戴しております。【主な対応材料はコチラ】

MIMによる歯車加工

インダストリー4.0を皮切りに世界的にロボットによる新たな産業革命の動きが具体化されてきました。
ロボット技術は、製造業の生産現場のみならず、医療・介護現場、農業・建設・インフラの作業現場などの幅広い分野で、人手不足の解消、過重な労働からの解放、生産性の向上などの社会課題を解決する可能性から世界各国で多くの取り組みがなされており、要求される機能の多様化から特に駆動系において低コスト・高強度・複雑形状・高精度・小型化など開発課題も多様化しています。


革新的な歯車加工を実現するμ-MIMを御検討下さい!

1周の間に諸元や位相が異なるギアや間欠ギア、モジュール違いの段付きギアなどMIMでは金型からの製作のため上記のような特殊な工具は必要とせず、またどのような形状でも部品の一体化による高強度化と高い幾何公差を実現できます。さらに、機械加工では実現できないような複数の歯車の組み合わせ他部品との一体化について切削工具に支配されない自由な歯面、歯元形状が実現可能です。特に小モジュールの歯車は機械加工ではサイズに合わせた特殊工具が必要となり、刃先の破損などが起こりやすくなるので、μ-MIMの得意とする領域で多くのメリットが発揮できます。加えて、既存の測定技術では対応不可能な歯車形状の評価も世界最先端の測定型マイクロX線CTで一貫した管理が可能です

 小モジュール : JIS規格外の微小ギアも量産化対応

- 圧倒的な量産性で微小歯車を生産-
マイクロMIMの特徴である高精度な量産性を活かし、モジュール0.5以下でも3等級以上の精度で実現。通常では加工が困難な内歯歯車やヘリカルギアも月産100万個のオーダーにも対応することが可能です。特に小径の内歯歯車は他の加工法では作製不可能な領域での加工が可能です。


 複合ギア : 省スペース・低コスト化検討にも

- 軸や歯車の一体化で部品点数を削減 -
歯車同士や軸の固定には、通常セットスクリュー、キー、ピン、スプラインなどを使用しますが、MIMでは一体での製造が可能なため、高い精度と強度を維持して部品点数を減らすことが可能です。小型化の需要が高まる駆動部すべてにおいて設計の見直しから低コスト化・省スペース化提案が可能です。


 特殊ギア : 革新的な設計をそのまま量産化へ

- 最先端の医療機器部品にも採用-
MIM特有の自由な形状設計から特殊な歯形の歯車や、非円形歯車、間欠歯車なども対応可能です。工具を使わない金型からの製造なので偏心歯車のように軸精度の確保が困難な形状でも対応可能です。底面までの内歯歯車も一体で作製することで、ケース部分の形状付与も同時に行えます。



小モジュール・特殊歯車の測定評価

- 世界最先端の測定技術で一貫した管理を実現-
最新のX線CTと歯車解析ソフトを用いることで小モジュールのギアをはじめ、内歯ヘリカルなどプローブ式や画像測定機では評価できない特殊形状ギアや付随する部品形状も合わせて三次元構造データと3D-CADデータと比較検証することが可能です。
※ピッチ誤差、歯厚、歯型・歯筋誤差、歯面誤差、等級表示(DIN,AGMA,JIS対応)

 測定評価 : どのような形状の歯車も測定可能



歯車伝達機構は、複数の歯がその3次元形状のかみ合いにより、トルクを伝達する非常にデリケートなメカニズムです。かみ合う歯車の誤差は、伝達特性に様々な面で悪影響を与えてしまいます。例えば、低級の歯車で、見かけ上は要求トルクを伝達できたとしても、回転時のガタ・騒音・ごり感が発生し、最終的に製品の特性劣化や寿命低下につながります。そのめ静かで高精度な信頼性の高い歯車伝達機構をつくるには構成する個々の誤差を無くし、精度を上げることが重要となります。

一般的な測定対象

モジュール(m),ダイヤメトラルピッチ(DP),円ピッチ(CP) ,単一ピッチ誤差 (fpt), 累積ピッチ誤差 (Fp)
全歯形誤差 (Fα),全歯すじ誤差 (Fβ),両歯面全かみ合い誤差 (Fi " ),歯みぞの振れ (Fr )

歯形精度: total profile error

歯形の正確さを示し、歯先から歯元における、歯形の最大最小の差で表します。

歯すじ精度:helix form deviation
歯面歯すじの正確さを示し、歯厚における、歯すじの最大最小の差で表します。

ピッチ精度:pitch error
歯の割り出し精度を示し、歯車の隣接ピッチ誤差と累積ピッチ誤差で表します。

歯溝の振れ精度:runout
歯溝の位置精度(振れ精度)を示し、歯溝に押し込んだボールの半径方向の位置のバラツキで表します。

※その他(硬度・表面粗さ・耐摩耗特性・炭素量など物性評価はコチラ)

既存の歯車からのMIM化検討

すでに機械加工や3Dプリンターで生産している・試作加工を実施したが量産化に躓いている製品がございましたら、是非一度ご相談ください。実物からのリバース・エンジニアリングにも対応します。形状によってはMIM化によってより高強度化・軸精度の向上もご提案できます。

是非一度お問い合わせください。