(57)【要約】      （修正有）【課題】波動歯車減速機用の歯車，特に薄肉である外歯歯車に変形や破損等を生じさせることなく，その機械的強度を向上させ得る表面処理方法を提案する。【解決手段】炭素を０．２％以上含む機械構造用鋼から成り，切削加工後，熱処理が施された波動歯車減速機１用の歯車３を処理対象とし，該処理対象の表面に，粒度♯２２０〜♯３０００の炭化物粒体を，噴射速度５０m/sec以上，又は噴射圧力０．１MPa以上で噴射して，前記切削加工の際に前記処理対象の表面に生じた加工痕を除去すると共に，前記炭化物粒体中の炭素元素を前記歯車の表面に拡散，浸透させる。その後，処理対象の表面に，更に，処理対象と同等以上の硬度を有し，かつ，粒度♯２２０以下の粒径である球状粒体を０．２MPa以上の噴射圧力で噴射して，前記歯車表面の内部残留圧縮応力を，−５０MPa以上増大させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素を０．２％以上含む機械構造用鋼から成り，切削加工後，熱処理が施された波動歯車減速機用の歯車を処理対象とし，
前記処理対象の表面に，粒度♯２２０〜♯３０００の炭化物粒体を，噴射速度５０m/sec以上，又は噴射圧力０．１MPa以上で噴射して，前記切削加工の際に前記処理対象の表面に生じた加工痕を除去すると共に，前記炭化物粒体中の炭素元素を前記歯車の表面に拡散，浸透させる第１工程と，
前記第１工程後の前記処理対象の表面に，前記処理対象と同等以上の硬度を有し，かつ，粒度♯２２０以下の粒径である球状粒体を０．２MPa以上の噴射圧力で噴射して，前記歯車表面の内部残留圧縮応力を，−５０MPa以上増大させる第２工程を行うことを特徴とする波動歯車減速機用歯車の表面処理方法。
【請求項２】
前記第１工程で使用する前記炭化物粒体が，ＳｉＣ，又はＳｉＣ（α）である請求項１記載の波動歯車減速機用歯車の表面処理方法。
【請求項３】
前記処理対象が，波動歯車減速機の外歯歯車である請求項１又は２記載の波動歯車減速機用歯車の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，波動歯車減速機に使用する歯車の表面処理方法に関し，より詳細には，波動歯車減速機に使用する歯車のうち，弾性変形させて使用する外歯歯車に対し適用するに特に適した波動歯車減速機用歯車の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の表面処理方法で処理対象とする波動歯車減速機１の構成につき，図１及び図２を参照して説明すると，この波動歯車減速機１には，サーキュラスプラインと呼ばれる剛性を有する内歯歯車２と，この内歯歯車２と噛合する，フレクスプラインと呼ばれる可撓性の外歯歯車３と，この外歯歯車３内で回転する，ウェーブジェネレータと呼ばれる楕円形の波動発生器４を備えている。
【０００３】
このうちの外歯歯車３は，その内径内に挿入される波動発生器４の形状に対応して変形し，波動発生器４の長径ＲＬを成す部分の外周位置においてのみ，内歯歯車２と噛合し，その他の部分において外歯歯車３は，内歯歯車２に噛合することなく，間隔δを介して離間している。
【０００４】
そのため，内歯歯車２又は外歯歯車３のいずれか一方を固定した状態で，外歯歯車３内で波動発生器４を回転させて，内歯歯車２に対する外歯歯車３の噛合位置を波動発生器４の回転方向に移動させると，波動発生器４が一回転する間に，内歯歯車２と外歯歯車３の歯数の差分，外歯歯車３は，内歯歯車２内で波動発生器４の回転方向と反対方向に相対的に回転する。
【０００５】
波動歯車減速機１では，通常，内歯歯車２を固定すると共に外歯歯車３（図示の例では外歯歯車に設けたダイヤフラム３１）に出力軸（図示せず）を取り付けて，波動発生器４のボス４１に取り付けた入力軸（図示せず）を介して入力された回転を，外歯歯車３に連結された出力軸（図示せず）を介して減速して取り出すことができるように構成されている。
【０００６】
上記の構成より，波動歯車減速機１は高い減速比が得られるものでありながら，内歯歯車２，外歯歯車３，及び波動発生器４という３つの部品によって構成される，比較的単純な構造であることから小型化が容易であり，小型かつ，高減速比が求められる用途において使用されている。
【０００７】
このような用途の一例として，ロボットアーム用のアクチュエータや，大型光学赤外線望遠鏡の鏡部制御用のアクチュエータ等の，駆動装置としての用途に使用される場合も多く，比較的大きな負荷が掛かった状態で使用されるケースも多い。
【０００８】
そのため，波動歯車減速機１で使用する歯車は，機械的強度の高いものであることが求められ，特に，弾性変形を生じるように薄肉に形成され，波動発生器４によって常時変形させられた状態で使用される外歯歯車３は，変形性を維持しつつ，高い機械的強度を有するものであることが要求されている。
【０００９】
このような波動歯車減速機１で使用する歯車，特に外歯歯車３の機械的強度を高める方法の第１として，機械的強度の高い材料の選択を挙げることができ，一例として，含有炭素量の多い出発材料により外歯歯車３を製造することが考えられる。
【００１０】
しかし，歯車の製造工程にプレス加工や絞り加工等の冷間加工が含まれる場合，含有炭素量が多く，高硬度の材料を出発材料として選択すると，冷間加工を行う際に必要な塑性変形性が低下して，加工が困難となる一方，冷間加工が行えるように含有炭素量が少ない出発材料を選択すると，最終的に得られた成品に必要な機械的強度が得られない。
【００１１】
そこで，後掲の特許文献１では，冷間加工によって出発材料を外歯歯車３の凡その形状に一次成形して外歯歯車用の『基材』を得，この『基材』に対し歯切等の切削加工を行って外歯歯車３を完成させる外歯歯車の製造を行うに際し，出発材料の含有炭素量を所定値以下に抑えて冷間加工による一次成形を好適に行うことができるようにする一方，この一次成形によって得られた基材に対して行う熱処理を，浸炭性あるいは浸炭浸窒性のガス雰囲気中で行うことで，歯切等の切削加工を行う前に，基材の強度を高めることを提案する（特許文献１の請求項１，５，７）。
【００１２】
また，波動歯車減速機１用の歯車の機械的強度を向上させる別の方法としては，歯切等の切削加工等が終了して歯車が完成した後に，その表面をコーティングし，或は改質して機械的強度を改善する，表面処理を行うことも考えられる。
【００１３】
このような表面処理の一例として，後掲の特許文献１には，一端側がダイヤフラム３１で塞がれた円筒状の外歯歯車３の少なくともダイヤフラム３１部分の内側表面及び外側表面に対し，ショットピーニングを行って外歯歯車３の強度を高めることが提案されている（特許文献２）。
【００１４】
なお，波動歯車減速機用の歯車の表面処理方法に関するものではないが，本願の出願人は，金属材料から成る被処理成品の表面に，炭化物粒体を噴射し，前記炭化物粒体中の炭素元素を被処理成品の表面に拡散させる浸炭処理方法について既に出願し，特許を受けている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／１２２３１５号公報
【特許文献２】特開平１０−１１０７９０号公報
【特許文献３】特許第３２４２０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上で説明したように，機械的強度の高い材料を出発材料として選択すれば，得られる外歯歯車の機械的強度を高めることができる。
【００１７】
しかし，近年，波動歯車減速機１の用途は，先に例に挙げた大気圧下での用途に限定されず，人工衛星に搭載されるロボットアームや太陽電池パネル用パドルを動かすためのアクチュエータ，アンテナの方向制御用のアクチュエータ等，その用途は宇宙空間や真空空間での使用にまで拡大している。
【００１８】
そして，このような真空下での使用では，波動歯車減速機１は大気圧中で使用される場合に比較して歯車が摩耗し易くなることが報告されている。
【００１９】
特に，波動歯車減速機１が前述のように人工衛星に搭載される等して宇宙空間で使用される場合には，一旦打ち上げ等がなされた後は，潤滑油の補充や交換等のメンテナンスが行われることなしに，長期間にわたって使用され続けることとなる等，より過酷な環境で使用されることとなるために，波動歯車減速機に使用される歯車は，より一層の機械的強度の向上が求められており，出発材料の選択のみでは要求される機械的強度が得られないケースも増えている。
【００２０】
そのため，出発材料の選択による機械的強度の増加だけでなく，表面処理等の事後的な処理によって機械的強度を向上させることができれば，両者の組み合わせによって，より一層の強度の向上が期待できる。
【００２１】
ここで，先に波動歯車減速機１の外歯歯車に対する表面処理方法の一例として挙げたショットピーニングでは，表面組織の微細化と圧縮残留応力の付与等によって外歯歯車の疲労強度等を向上させるものであることから，ショットの衝突エネルギー（噴射速度や噴射圧力）を増大させることで，表面組織の微細化をより一層促進させると共に，圧縮残留応力を増大させることができ，外歯歯車の更なる機械的強度の向上を図ることができる。
【００２２】
しかし，波動歯車減速機１で使用する前述の外歯歯車３は，弾性変形が生じるようにその肉厚が薄く形成されていることは既に述べた通りであり，ショットの衝突エネルギー（噴射圧力や噴射速度）を高めると，歪や変形，更には破損が生じてしまうことから，ショットピーニングにおけるショットの衝突エネルギーの増大による外歯歯車の機械的強度の増大にも，限界がある。
【００２３】
そこで，本発明の発明者は，波動歯車減速機１に使用する外歯歯車３に対する有効な表面処理方法を開発するにあたり，切削加工や熱処理等を経て製造された外歯歯車の表面を仔細に観察した結果，以下に説明する加工痕の存在や，熱処理に伴う脱炭が，外歯歯車の短寿命化に影響している可能性を考えた。
【００２４】
加工痕の存在
外歯歯車を観察すると，その表面には，ボブカッター等を使用して切削加工した際に生じたツールマークや，切削異常により生じた損傷等が加工痕として存在しており，これらの加工痕が破壊や亀裂の発生起点となり，外歯歯車を短寿命化させている可能性がある。
【００２５】
脱炭
切削加工後，熱処理を行った外歯歯車の最表面の硬度測定したところ，その硬度は，ＪＩＳで規定する出発材料の硬度よりも低下していることが確認された。
【００２６】
脱炭により鋼の硬度が低下することは公知であると共に，７００℃程度の低温の熱処理によっても脱炭が生じることも公知であるから，このような最表面の硬度の低下から，切削加工後の内部応力等の除去を目的として外歯歯車に対し行った熱処理によって，外歯歯車の最表面付近で脱炭が生じたものと予測することができる。
【００２７】
このような脱炭が生じると，平滑材において脱炭が生じていないものに比較して疲労強度が３倍以上も低下するケースも報告されており，熱処理によって最表面付近で生じた脱炭が，外歯歯車を短寿命化させている可能性がある。
【００２８】
前述した加工痕の存在や，脱炭の発生が外歯歯車の寿命を低下させているとすれば，切削加工時に生じた加工痕の除去や，脱炭が生じた表面付近の炭素量を増加させることができる表面処理を前述のショットピーニングと組み合わせて行うことができれば，外歯歯車の，より一層の機械的特性の向上と長寿命化を期待できる。
【００２９】
なお，鋼材の表面付近の炭素量を増大させる方法として，ガス浸炭が公知であると共に，前掲の特許文献１には，冷間加工後の熱処理を，浸炭雰囲気下で行うものとしており，波動歯車減速機の外歯歯車の製造工程中にガス浸炭を含めることが記載されている（特許文献１の請求項５，７）。
【００３０】
しかし，波動歯車減速機１の外歯歯車３は，波動発生器４によって弾性変形させることができるように薄肉に形成されており，最終的な外歯歯車の形状に切削加工した後に浸炭処理を行うと，ガス浸炭の際の熱により歪や割れが生じてしまうため，ガス浸炭を行うことはできない。
【００３１】
このことから，前掲の特許文献１に記載の発明では，冷間加工によって外歯歯車の凡その形状に一次成形して得た『基材』，すなわち，歯切等の切削加工によって最終形状に成形する前の『基材』に対し浸炭を行うことで，歪や割れの発生を防止しつつ，冷間加工の採用に伴う出発材料の含有炭素量不足を補う構成を採用したものであることが合理的に予測でき，特許文献１では，切削加工によって最終的な形状に加工された後の外歯歯車に対する浸炭，すなわち，表面処理として浸炭を行うことを開示も示唆もしていないだけでなく，これを否定している。
【００３２】
しかも，特許文献１に記載の構成では，歯切等の切削加工を行った際に生じた損傷やツールマーク等を除去することができず，また，浸炭後に歯切等の切削加工を行うため，その後に更に，切削加工時に生じた内部応力の除去等を目的として熱処理を行った場合，この熱処理による脱炭が生じることから，先に，本発明の発明者が予測した短寿命化の原因を，いずれも解消することができるものではない。
【００３３】
そこで本発明は，上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり，波動歯車減速機用の歯車の機械的強度を向上させ得る，表面処理方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上記目的を達成するために，本発明の波動歯車減速機用歯車の表面処理方法は，
炭素を０．２％以上含む機械構造用鋼から成り，切削加工後，熱処理が施された波動歯車減速機用の歯車を処理対象とし，
前記処理対象の表面に，粒度♯２２０〜♯３０００の炭化物粒体を，噴射速度５０m/sec以上，又は噴射圧力０．１MPa以上で噴射して，前記切削加工の際に前記処理対象の表面に生じた加工痕を除去すると共に，前記炭化物粒体中の炭素元素を前記歯車の表面に拡散，浸透させる第１工程と，
前記第１工程後の前記処理対象の表面に，前記処理対象と同等以上の硬度を有し，かつ，粒度♯２２０以下の粒径である球状粒体を０．２MPa以上の噴射圧力で噴射して，前記歯車表面の内部残留圧縮応力を，−５０MPa以上増大させる第２工程を行うことを特徴とする（請求項１）。
【００３５】
なお，本発明において炭化物粒体及び球状粒体に関し♯付きの数字で表した「粒度」は，いずれもJIS R 6001(1987)で規定する研磨材の粒度に対応する。
【００３６】
前記第１工程で使用する前記炭化物粒体としては，ＳｉＣ，又はＳｉＣ（α）を使用することが好ましい（請求項２）。
【００３７】
更に，本発明の表面処理方法は，前記処理対象として，波動歯車減速機の外歯歯車に適用するに適している（請求項３）。
【発明の効果】
【００３８】
以上で説明した構成より，本発明の表面処理方法によれば，以下の顕著な効果を得ることができた。
【００３９】
既知のブラスト加工装置を使用して，炭化物粒体の噴射（第１工程）と，球状粒体の噴射（第２工程）という，比較的簡単な処理により，波動歯車減速機用歯車の寿命を飛躍的に延長させることができた。
【００４０】
また，本発明の方法で表面処理を行った歯車を組み込んだ波動歯車減速機では，作動音が静かになっており，波動歯車減速機に消音効果を付与することができた。
【００４１】
特に，本発明の表面処理方法を，波動歯車減速機の外歯歯車に対し適用した場合には，薄肉である外歯歯車に歪や変形，破損等を生じさせることなく，長寿命化や消音効果をもたらす表面処理を施すことができた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】波動歯車減速機の分解斜視図。
【図２】波動歯車減速機の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に，本発明の表面処理方法につき説明する。
【００４４】
〔処理対象〕
本発明の表面処理方法における処理対象は，図１及び図２を参照して説明した波動歯車減速機１の構成部材である，内歯歯車２，外歯歯車３，及び波動発生器４であり，特に，弾性変形を可能と成すために薄肉に形成されている外歯歯車３に対する表面処理に適している。
【００４５】
本発明の表面処理方法で処理対象とする波動歯車減速機の歯車は，炭素を０．２％以上含有する機械構造用鋼で製造されたものを対象とし，このような機械構造用鋼としては，一例としてＳＣＭ４３５Ｈ，ＳＣＭ４４０Ｈ，ＳＮＣＭ４３９等を挙げることができるが，これらに限定されない。
【００４６】
処理対象とする波動歯車減速機の歯車は，本発明の表面処理方法を行う前に，切削加工により，歯切，その他の切削加工が施されて最終的な製品形状に加工されていると共に，その後の熱処理によって，前記切削加工時に生じた内部応力や歪等が予め除去したものを対象とする。
【００４７】
〔表面処理〕
（１）第１工程
本工程（第１工程）では，前述した処理対象の表面に炭化物粒体を乾式噴射し，処理対象の製造時に行った切削加工により処理対象の表面に生じた，異常切削に伴う損傷や，方向性を持つ切削痕，研磨痕，ツールマーク等から成る加工痕を除去して表面を調整すると共に，炭化物粒体中の炭素元素を処理対象の表面に拡散，浸透させて，常温下での浸炭を行うことで，熱処理の際の脱炭で失われた炭素を表面付近に補充する。
【００４８】
使用する炭化物粒体としては，例えばＢ4Ｃ，ＳｉＣ〔ＳｉＣ（α）〕，ＴｉＣ，ＶＣ，グラファイト，ダイヤモンド等の各種の炭化物の粒体を使用することができるが，好ましくはＳｉＣ，より好ましくはＳｉＣ（α）を使用する。
【００４９】
使用する炭化物粒体は，前述した異常切削に伴う損傷やツールマーク等から成る加工痕の除去を比較的短時間で行うことができる切削力を発揮するよう，一例として多角形状の粒体を使用する。
【００５０】
このような多角形状の炭化物粒体は，一例として焼成した炭化物系セラミックを破砕後，フルイ分けすることによって得ることができる。
【００５１】
使用する粒体の粒径としては，炭素元素の拡散浸透を得るに必要な噴射速度を得るために，JIS R 6001(1987)で規定する粒度分布における♯２２０〜♯３０００の粒径のもの，好ましくは粒度♯２４０以下の粒径の所謂「微粉」を使用する。
【００５２】
このような炭化物粒体を被処理成品に噴射する方法としては，乾式で粒体を噴射可能であれば既知の各種のブラスト加工装置を使用することができ，噴射速度や噴射圧力の調整が比較的容易であることから，エア式のブラスト加工装置の使用が好ましい。
【００５３】
このエア式のブラスト加工装置としては，直圧式，吸込式の重力式，あるいは他のブラスト加工装置等，種々のものがあるが，このうちのいずれのものを使用しても良く，前述した炭素粒体を，噴射速度５０m/sec以上，又は噴射圧力０．１MPa以上で乾式噴射することができる性能を備えたものであれば，特にその型式等は限定されない。
【００５４】
以上のような炭化物粒体を，前述のブラスト加工装置により処理対象の表面に，噴射速度５０m/sec以上，又は噴射圧力０．１MPa以上で乾式噴射すると，切削加工時に生じた異常切削による損傷やツールマーク等の加工痕が除去されて処理対象の表面が無方向に調整される。
【００５５】
また，炭化物粒体の処理対象表面への衝突により，炭化物粒体が衝突した部分の処理対象表面では局部的に温度上昇が起こると共に，炭化物粒体も加熱されて熱分解し，前記炭化物粒体の炭化物中の炭素元素が処理対象の表面に拡散浸透することで，この部分の炭素量が増加することで，前述した切削加工後の熱処理に伴で脱炭した表面付近に炭素が補充される。
【００５６】
このように，本発明の前処理では，ブラスト処理により炭化物粒体を処理対象に衝突させたときの前記炭化物粒体の温度上昇による加熱分解とその分解により生成した前記炭化物粒体中の炭素元素の処理対象への拡散浸透により，浸炭処理を行うものである。
【００５７】
前述した熱処理に伴う脱炭は，処理対象の最表面付近において生じ，内部からの脱炭は生じない一方，本発明の方法によれば，処理対象に対する炭素元素の拡散浸透は，その最表面付近において最も顕著で，増加する炭素量も多く，そして，処理対象の内部に向かって前記拡散により増加する炭素量，従って，当該深さにおける炭素量が被処理成品表面から深くなるにつれて徐々に減少して一定の深さで炭素量が未処理の状態に迄減少する傾斜構造となることから，前述した脱炭に伴い低下した，最表面付近の含有炭素量を好適に上昇させることができる。
【００５８】
なお，前記炭化物粒体が処理対象に衝突したときに炭化物粒体及び処理対象が部分的に温度上昇するとはいえ，この温度上昇は局部的かつ，瞬間的なものであることから，浸炭炉内で処理対象全体を加熱して行う一般的な浸炭処理におけるような熱処理による処理対象の歪みや変形等が生じることもなく，薄肉に形成された波動歯車減速機の外歯歯車に対し処理を行うことができる。
【００５９】
また，この方法では，微細な炭化物が生成されるため密着強度が高く，浸炭異状層も生じない。
【００６０】
このようなブラストによる炭素元素の拡散浸透の原理をより詳細に説明するために，一般に行われるガス浸炭処理を例に挙げてその比較において説明すると，一般のガス浸炭法では，浸炭性の雰囲気ガスとしては，メタン（ＣＨ4），プロパン（Ｃ3Ｈ8），又はブタン（Ｃ4Ｈ10）の炭化水素ガスと，空気を一定割合で混合したものを原料として使用する。
【００６１】
この混合ガスを加熱すると，吸熱反応により一酸化炭素（ＣＯ），水素（Ｈ2），窒素（Ｎ2）が発生するが，浸炭は主としてこのＣＯガスが次式で表される熱解離をして生じた活性炭素が，鋼中のＦｅと反応することで行われる。
２ＣＯ＝Ｃ＋ＣＯ2
【００６２】
すなわち，鋼の母材表面に，ＣＯガスが単に外力や加熱その他の物理的方法によって簡単に除去できるような物理的付着をしただけでは，鋼中のＦｅとＣＯガスが反応を起こすことはできないが，さらに熱その他のエネルギーをある一定以上与えるとＣＯガスはＦｅの表面に活性化吸着をする。この活性化吸着をしたＣＯガスは，二酸化炭素と炭素に熱解離をし，この反応により生じた活性炭素が，１０００℃程度にまで加熱されてＣを固溶できる面心立方のγ構造となった鋼中のＦｅ格子内に拡散して浸炭現象を起こすものと考えられる。
【００６３】
ここで，ガス浸炭処理においては，前述のように鋼中のＦｅを，Ｃを固溶できる面心立方のγ構造とするために，被処理成品である鋼材全体を一様に加熱していることから，炭素は被処理成品の内部にまで拡散浸透し易く，条件にもよるが浸炭層の厚さも１〜１．５mm程度と比較的厚く，前述した本願の母材前処理のように，内部にいくに従い徐々に炭素の増加量が減少する傾斜構造とはなり難いものとなっている。
【００６４】
上記の従来のガス浸炭処理における現象を考慮すると，本発明の第１工程においては，以下に示すような炭素の拡散現象が行われると考えられる。
【００６５】
機械構造用鋼から成る処理対象の表面に炭化物粒体を噴射し，処理対象の母材表面に衝突させると跳ね返るが，衝突後は速度が遅くなる。衝突前と衝突後の速度の比，すなわち反発係数は処理対象の材質，硬度により異なるが，失われた運動エネルギーは，エネルギー不変の法則から，音以外にその大部分は熱エネルギーに変換される。熱エネルギーは衝突時に処理対象の衝突部が変形することによる内部摩擦と考えられるが，処理対象は常温噴射された炭化物粒体が衝突した変形部分のみで熱交換が行われるので，炭化物粒体が衝突した処理対象の表面部分は部分的に高温となる。
【００６６】
また，この衝突部分は，粒体粒径に対応して極めて微少面積で行われ，急熱・急冷が瞬時に反復される。このとき炭化物粒体側も処理対象の表面で加熱されるために熱分解し，炭化物粒体中の活性炭素が処理対象に活性化吸着し，拡散するものと考えられる。
【００６７】
しかし，一般的な浸炭のように処理対象を一様に加熱することが行われていない本発明の第１工程にあっては，炭化物粒体との衝突により処理対象は部分的に加熱されるものの，この加熱は炭化物粒体が衝突した表面部分において局部的に生じるものであり，処理対象の内部に向かうにつれて，この衝突により生じた熱の影響は急速に減少する。そのために，本発明の方法による第１処理にあっては，処理対象の表面から内部に向かうに従って炭素が拡散し難くなっており，その結果，内部に向かうに従って炭素量が減少する，前述した傾斜構造を伴った浸炭が行われているものと考えられる。
【００６８】
また，本発明で用いる炭化物粒体は前述の通り炭化物から成り，この炭化物は一般に金属に比べ密度が低いために（例 ＳｉＣ：３．２g/cm3，Ｂ4Ｃ：２．５g/cm3）処理対象に対して高速で噴射しても衝突時の変形は少ない。そのため，本発明にあっては，処理対象全体を高温に加熱する必要のある従来のガス浸炭処理方法などに比べ処理対象の変形を少なくした浸炭処理が可能であり，薄肉に形成される波動歯車減速機の外歯歯車に適用した場合であっても，破損や変形等を生じさせることなく処理することができる。
【００６９】
（２）第２工程
本工程（第２工程）は，前述した第１工程における処理後の処理対象表面に，更に，球状粒体を乾式噴射して，処理対象の表面の内部残留圧縮応力を−５０MPa以上，増大させる。
【００７０】
使用する球状粒体としては，処理対象と同等以上の硬度を有するものであれば特にその材質は限定されず，例えば各種金属製のものの他，セラミックス製のものを使用することもでき，前述した炭化物粒体と同様の材質のもの（炭化物）を使用することもできる。
【００７１】
噴射粒体としては，前述したように処理対象の表面に残留圧縮応力を付与する，ショットピーニングの効果を得るために行うものであることから，球状のもの（球状粒体）を使用する。
【００７２】
なお，本発明において「球状」とは，厳密に「球」である必要はなく，回転楕円体形状のものや俵型等，角のない丸みを帯びた形状のものを広く含む。
【００７３】
このような球状粒体は，金属系の材質のものについてはアトマイズ法により，セラミック系のものについては破砕後，溶融することにより得ることができる。使用する粒体の粒径としては，JIS R 6001(1987)に規定する粒度分布における♯２２０以下の粒径のもの，好ましくは♯２４０以下の粒径の「微粉」を使用する。
【００７４】
また，このような球状粒体を処理対象の表面に噴射する方法としては，第１工程の説明中で炭化物粒体の噴射方法として説明したと同様，乾式噴射が可能なものであれば既知の各種のブラスト加工装置を使用することができ，噴射圧力０．２MPa以上で噴射することができる性能を備えたものであれば，特にその型式等は限定されない。
【００７５】
以上のような球状粒体を，前述のブラスト加工装置により前述した第１工程による処理が終了した後の処理対象の表面に対し噴射する。
【００７６】
この，球状粒体の衝突により，球状粒体との衝突部分で処理対象表面が塑性変形を生じ，前処理工程で多角形状の炭化物粒体との衝突による切削によって処理対象表面に形成された鋭利な形状の山頂を有する凹凸が潰されて処理対象の表面全体に無数の円弧状の窪み（ディンプル）がランダムに形成されることで表面粗さが改善される。
【００７７】
また，球状粒体との衝突時に生じた発熱によって，衝突部で局部的な加熱と冷却が瞬間的に生じる，瞬間熱処理が行われると共に，円弧状の窪みが形成された際の塑性変形により処理対象の表面が微結晶化して加工硬化を起こし，第１工程後の状態に比較して処理対象の表面硬度が更に向上し，しかも，表面が塑性変形することで圧縮残留応力が付与されることにより，処理対象の疲労強度等についても向上される，所謂「ショットピーニング」によって得られる効果も同時に付与されているものと考えられ，これにより処理対象表面の内部残留圧縮応力は，第１工程後の内部残留圧縮応力に対し，−５０MPa以上，増大させることができる。
【００７８】
〔作用等〕
以上のように本発明の方法で波動歯車減速機用歯車の表面処理を行うことで，該表面処理を行った歯車の寿命を大幅に伸ばすことができただけでなく，波動歯車減速機の作動音を低減させることができる，消音効果についても得ることができた。
【００７９】
しかも，前述した処理条件で炭化物粒体及び球状粒体の噴射を行うことで，肉薄な構造である波動歯車減速機の外歯歯車を処理対象とした場合であっても，歪や，変形，破損等を生じさせることなく機械的強度を向上させることができた。
【実施例】
【００８０】
（１）試験の目的
異なる材質の波動歯車減速機用の外歯歯車それぞれに対し，本発明の方法（第１工程＋第２工程）で表面処理を行った場合，本発明の第２工程に対応するショットピーニングのみを行った場合，及び未処理の場合のそれぞれの表面状態の違いを確認する。
【００８１】
（２）処理条件
(2-1) 処理対象
処理対象として，ＳＣＭ４３５Ｈ（含有炭素量０．３２〜０．３９％）製，ＳＣＭ４４０Ｈ（含有炭素量０．３７〜０．４４％）製，ＳＮＣＭ４３９（含有炭素量０．３６〜０．４７）製の波動歯車減速機用の外歯歯車（いずれもφ６０mm；熱処理品）を用意した。
【００８２】
(2-2) 噴射条件
粒体の噴射条件を下記の表１に示す。
【００８３】
【表１】
2020125776.tif 000003
【００８４】
(2-3) 各実施例及び比較例の材質及び処理内容
各実施例（実施例１〜３）及び比較例（比較例１〜６）の材質及び処理内容を下記の表２に示す。
【００８５】
【表２】
2020125776.tif 000004
【００８６】
（３）試験結果
本発明の表面処理を行ったもの（実施例１〜３），第２工程のみを行ったもの（比較例１〜３），及び未処理のもの（比較例４〜６）それぞれの表面状態を下記の表３に示す。
【００８７】
【表３】
2020125776.tif 000005
【００８８】
上記の結果，未処理品（比較例４〜６）では，いずれもその表面硬度が，ＪＩＳで規定する出発材料の硬度よりも低くなっていたが，本発明の方法で表面処理を行った実施例１〜３の外歯歯車では，未処理品（比較例４〜６）に対し表面硬度がＨＶ１００〜１１０，圧縮残留応力が−３９０〜−４２０MPa上昇しているだけでなく，ＪＩＳで規定する出発材料の硬度に対しても，表面硬度が大幅に上昇していた。
【００８９】
また，第２工程のみを行った場合（比較例１〜３）に比較しても，表面硬度でＨＶ５０〜５６，圧縮残留応力で−６０〜−１００MPaの向上が得られることが確認された。
【００９０】
これにより，本発明の表面処理を行った外歯歯車（実施例１〜３）では，未処理品（比較例４〜６）と比較した場合だけでなく，第２工程のみを行った外歯歯車（比較例１〜３）と比較した場合においても寿命を大幅に伸ばすことができた。
【００９１】
また，処理対象とした外歯歯車の材質が，ＳＣＭ４３５Ｈ，ＳＣＭ４４０Ｈ，及びＳＮＣＭ４３９のいずれの場合であっても，表面硬度の上昇と圧縮残留応力の向上が確認された。
【００９２】
更に，第２工程のみを行った外歯歯車（比較例１〜３）が，比較例１ではＲａで約０．３８μm，比較例２ではＲａで約０．３５μm，比較例３でＲａで約０．３６μmと，いずれも０．３０μmを超えていたのに対し，第１，第２工程の双方を行った実施例１〜３の外歯歯車の表面粗さは，いずれもＲａで０．３μm以下となっており，表面粗さが改善された。
【００９３】
これにより，本発明の方法で処理した外歯歯車を組み込んだ波動歯車減速機では，作動音を小さくなっており，消音効果が得られることも確認された。
【符号の説明】
【００９４】
１  波動歯車減速機
２  内歯歯車（サーキュラスプライン）
３  外歯歯車（フレクスプライン）
４  波動発生器（ウェーブジェネレータ）
３１  ダイヤフラム
４１  ボス
ＲＬ  長径（波動発生器の）
δ  間隔
【図１】
2020125776.tif 000006
【図２】
2020125776.tif 000007