(57)【要約】【課題】所定の品質を維持しつつ、コストを一層低減することのできる偏心揺動型減速装置を得る。【解決手段】偏心揺動型減速装置１０のクランク軸１８の製造方法であって、クランク軸１８の第１、第２偏心部２０、２２を形成する工程Ａ１と、第１偏心部２０と第２偏心部２２との接続部２３を形成する工程Ａ２と、クランク軸１８を支持する第１、第２クランク軸軸受４４、４６が配置される第１、第２軸受配置部１９、２１を形成する工程Ａ３と、入力側からのトルクを受けるトルク入力部７０を形成する工程Ａ４と、第１、第２偏心部２０、２２、接続部２３、および第１、第２軸受配置部１９、２１に、浸炭処理を施す工程Ｂ１と、第１、第２偏心部２０、２２に高周波焼入れ処理を施し、第１、第２偏心部２０、２２の硬度を第１、第２軸受配置部１９、２１の硬度よりも高くする工程Ｂ３と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法であって、
前記クランク軸の複数の偏心部を形成する工程と、該偏心部と偏心部との接続部を形成する工程と、前記クランク軸を支持する軸受が配置される軸受配置部を形成する工程と、入力側からのトルクを受けるトルク入力部を形成する工程と、
前記複数の偏心部、前記接続部、および前記軸受配置部に、浸炭処理を施す工程と、
前記複数の偏心部に高周波焼入れ処理を施し、前記複数の偏心部の硬度を前記軸受配置部の硬度よりも高くする工程と、を含む
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記浸炭処理を施す工程においては、前記トルク入力部にも浸炭処理が施される
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記接続部も、前記高周波焼入れ処理後の偏心部よりも硬度を低く維持する
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記複数の偏心部には、前記高周波焼入れ処理後に仕上げ加工を行う工程を設けるが、前記接続部は、仕上げ加工を行う工程を省略する
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記軸受配置部には、仕上げ加工を行う工程を設ける
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記トルク入力部も、前記高周波焼入れ処理後の偏心部よりも硬度を低く維持する
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記浸炭処理後、当該浸炭処理を行った炉内で徐冷し、前記高周波焼入れ処理を施す
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法。
【請求項８】
請求項１において、
前記接続部に、前記トルク入力部としての歯車を形成する工程と、
当該歯車の歯部に高周波焼入れ処理を施す工程と、を含む
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法。
【請求項９】
クランク軸を有する偏心揺動型減速装置であって、
前記クランク軸は、複数の偏心部と、該偏心部と偏心部との接続部と、前記クランク軸を支持する軸受が配置される軸受配置部と、入力側からのトルクを受けるトルク入力部と、を有し、
前記偏心部の硬度が、前記軸受配置部の硬度よりも高い
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記偏心部の硬度は、前記接続部の硬度よりも高い  ことを特徴とする偏心揺動型減速装置。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記偏心部の表面の硬度が、該偏心部の中心部の硬度よりも、ロックウェル硬度ＨＲＣで１０ポイント以上高い
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置。
【請求項１２】
偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法であって、
前記外歯歯車の歯部を形成する工程と、
前記外歯歯車の中心からオフセットした位置に、該外歯歯車の自転と同期する自転同期部材のオフセット貫通孔を形成する工程と、
前記外歯歯車の中心に、中央貫通孔を形成する工程と、
該外歯歯車全体に、浸炭処理を施す工程と、
前記歯部およびオフセット貫通孔に高周波焼入れ処理を施し、当該歯部の歯面およびオフセット貫通孔の内周面の硬度を、該歯面およびオフセット貫通孔の内周面以外のいずれかの部位の硬度より高くする工程と、を含む
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
偏心揺動型減速装置が、前記外歯歯車を揺動させる偏心部を備えたクランク軸が、前記外歯歯車の前記中央貫通孔を貫通しているセンタクランクタイプの偏心揺動型減速装置であって、
前記中央貫通孔の内周面にも高周波焼入れ処理が施される
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏心揺動型減速装置、および、そのクランク軸、外歯歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、偏心揺動型減速装置が開示されている。
【０００３】
この偏心揺動型減速装置では、外歯歯車が、揺動しながら内歯歯車に内接噛合している。そして、外歯歯車と内歯歯車との歯数差に依存して生じる相対回転を、減速出力として取り出している。
【０００４】
外歯歯車を揺動させるために、この偏心揺動型減速装置では、偏心部を備えた３本のクランク軸と、各クランク軸を回転させるためのクランク軸歯車と、を備えている。そして、３本のクランク軸の軸方向同位置に形成した偏心部を同期して回転させることにより、外歯歯車を揺動させ、内歯歯車に内接噛合させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５８０７３号公報（図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
偏心揺動型減速装置では、クランク軸や外歯歯車には強い耐久性が要求される。一方、耐久性を高めるために強度（硬度）を高めると、それだけ仕上げ加工が困難となり、加工コストが飛躍的に高くなる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、所定の品質を維持しつつ、コストを一層低減することのできる偏心揺動型減速装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、偏心揺動型減速装置のクランク軸の製造方法であって、前記クランク軸の複数の偏心部を形成する工程と、該偏心部と偏心部との接続部を形成する工程と、前記クランク軸を支持する軸受が配置される軸受配置部を形成する工程と、入力側からのトルクを受けるトルク入力部を形成する工程と、前記複数の偏心部、前記接続部、および前記軸受配置部に、浸炭処理を施す工程と、前記複数の偏心部に高周波焼入れ処理を施し、前記複数の偏心部の硬度を前記軸受配置部の硬度よりも高くする工程と、を含む構成とすることにより、上記課題を解決したものである。
【０００９】
本発明によれば、クランク軸を所定の形状に形成する工程を経た後、偏心部に高周波焼入れ処理を施し、偏心部の硬度を、該クランク軸を支持している軸受が配置される軸受配置部の硬度より高くする。
【００１０】
これにより、クランク軸として要求される強度（硬度）を維持しつつ、該クランク軸の仕上げコストを低減できる。
【００１１】
また、本発明は、クランク軸を有する偏心揺動型減速装置であって、前記クランク軸は、複数の偏心部と、該偏心部と偏心部との接続部と、前記クランク軸を支持する軸受が配置される軸受配置部と、入力側からのトルクを受けるトルク入力部と、を有し、前記偏心部の硬度が、前記軸受配置部の硬度よりも高い、という発明として捉えることもできる。
【００１２】
また、本発明は、偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法であって、前記外歯歯車の歯部を形成する工程と、前記外歯歯車の中心からオフセットした位置に、該外歯歯車の自転と同期する自転同期部材のオフセット貫通孔を形成する工程と、前記外歯歯車の中心に、中央貫通孔を形成する工程と、該外歯歯車全体に、浸炭処理を施す工程と、前記歯部およびオフセット貫通孔に高周波焼入れ処理を施し、当該歯部の歯面およびオフセット貫通孔の内周面の硬度を、該歯面およびオフセット貫通孔の内周面以外のいずれかの部位の硬度より高くする工程と、を含むことを特徴とする偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法という形で捉えることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、所定の品質を維持しつつ、コストを一層低減することのできる偏心揺動型減速装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る製造方法が適用される偏心揺動型減速装置の全体断面図
【図２】上記偏心揺動型減速装置のクランク軸の仕上げ工程を示す概念図
【図３】上記偏心揺動型減速装置の外歯歯車の仕上げ工程を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態の一例に係る製造方法が適用される偏心揺動型減速装置の全体断面図である。なお、図２、図３のそれぞれの左上の部分に、クランク軸および外歯歯車が、単品の状態で示してある。先ず、この偏心揺動型減速装置の全体構成から説明する。
【００１７】
偏心揺動型減速装置１０は、いわゆる振り分けタイプと称される偏心揺動型減速装置である。偏心揺動型減速装置１０は、内歯歯車１２と、該内歯歯車１２に内接噛合する第１、第２外歯歯車１４、１６と、を備えるとともに、該内歯歯車１２の軸心Ｏ１からＲ１だけオフセットした位置に、第１、第２外歯歯車１４、１６を揺動させるための複数（この例では３本）のクランク軸１８（１８Ａ〜１８Ｃ：図１では１８Ａのみ図示）を備えている。クランク軸１８は、本実施形態における「外歯歯車の自転と同期する自転同期部材」に相当している（後述）。
【００１８】
この実施形態に係る偏心揺動型減速装置１０では、モータ（図示略）の動力は、入力軸２６を介して入力される。入力軸２６の反モータ側の端部には、入力歯車３２が直切り形成されている。入力歯車３２は、複数（この例では３個）のクランク軸歯車３０（３０Ａ〜３０Ｃ：図１では３０Ａのみ図示）と同時に噛合している。各クランク軸歯車３０は、自身の嵌合穴３０ｐ（３０Ａｐ〜３０Ｃｐ：図１では３０ｐのみ図示）およびクランク軸１８の複数（この例では３個）のトルク入力部７０（７０Ａ〜７０Ｃ：図１では７０のみ図示）を介して、複数（この例では３本）のクランク軸１８にそれぞれ連結されている。
【００１９】
各クランク軸１８には、複数（この例では２個）の第１、第２偏心部２０、２２と、第１偏心部２０と第２偏心部２２との間の接続部２３と、クランク軸１８を支持する第１、第２クランク軸軸受４４、４６が配置される第１、第２軸受配置部１９、２１と、入力側からのトルクを受ける前記トルク入力部７０が形成されている。
【００２０】
各クランク軸１８の各第１偏心部２０および各第２偏心部２２は、軸方向同位置に形成され、偏心位相が揃えられている。第１偏心部２０と第２偏心部２２の偏心位相差は１８０度である（互いに離反する方向に偏心している）。第１、第２軸受配置部１９、２１は、軸方向において、それぞれ第１、第２偏心部２０、２２の外側に形成されている。
【００２１】
また、トルク入力部７０は、この実施形態では、クランク軸１８の軸方向モータ側（駆動源側）の端部に形成されている。トルク入力部７０は、前述したクランク軸歯車３０の嵌合穴３０ｐと係合する断面形状を有している。この実施形態においては、クランク軸１８の軸方向と直角の断面が正六角形の多角形形状とされている。ただし、このトルク入力部７０の形状は、特に、正六角形に限定されるものではない。すなわち、必ずしも正多角形である必要はなく、また六角形である必要もなく、例えば、スプラインのようなものであってもよいし、いわゆるＤカット形状でもよい。クランク軸歯車３０の嵌合穴３０ｐとトルク入力部７０は、この実施形態では、締まり嵌めで嵌合している。なお、クランク軸１８の製造方法については、後に詳述する。
【００２２】
各クランク軸１８の外周には、第１、第２偏心部軸受３４、３６を介して第１、第２外歯歯車１４、１６が組み込まれている。第１、第２外歯歯車１４、１６は、外周に歯部１４Ａ、１６Ａを備えるとともに、該第１、第２外歯歯車１４、１６の中心からオフセットした位置に、クランク軸１８および第１、第２偏心部軸受３４、３６が貫通するオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂを備えている。また、第１、第２外歯歯車１４、１６は、さらに、径方向中央に中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃを備えると共に、オフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂの間に、後述する第１、第２キャリヤ３８、４０を連結するキャリヤピン３８Ｐが貫通するキャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄを備えている。
【００２３】
より具体的には、第１偏心部２０の外周には、ころで構成された第１偏心部軸受３４が設けられ、第１外歯歯車１４を貫通しているオフセット貫通孔１４Ｂを介して第１外歯歯車１４が組み込まれている。各クランク軸１８の第２偏心部２２の外周には、ころで構成された第２偏心部軸受３６が設けられ、第２外歯歯車１６を貫通しているオフセット貫通孔１６Ｂを介して第２外歯歯車１６が組み込まれている。これにより、３本のクランク軸１８上の第１偏心部２０が同期して回転することで第１外歯歯車１４を揺動させ、同様に、３本のクランク軸１８上の第２偏心部２２が同期して回転することで第２外歯歯車１６を揺動させることができる。第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６の偏心位相差は、（第１偏心部２０と第２偏心部２２の偏心位相差を受けて）１８０度である。第１、第２外歯歯車１４、１６の製造方法については後に詳述する。
【００２４】
第１、第２外歯歯車１４、１６の軸方向両側には、第１、第２キャリヤ３８、４０が配置されている。各クランク軸１８は、第１、第２軸受配置部１９、２１において、第１、第２クランク軸軸受４４、４６（クランク軸１８を支持する軸受）を介して第１、第２キャリヤ３８、４０に支持されている。なお、第１、第２クランク軸軸受４４、４６は、内輪４４Ａ、４６Ａ、外輪４４Ｂ、４６Ｂ、および円錐ころ４４Ｃ、４６Ｃをそれぞれ有している。
【００２５】
第１、第２キャリヤ３８、４０は、一対のアンギュラ玉軸受４８、５０を介してケーシング５２に支持されている。なお、第１、第２キャリヤ３８、４０は、第１キャリヤ３８から一体的に突出され、第１、第２外歯歯車１４、１６の前記キャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄを貫通（遊嵌）するキャリヤピン３８Ｐを介してボルト５３等により連結・一体化されている。
【００２６】
第１、第２外歯歯車１４、１６は、内歯歯車１２に内接噛合している。内歯歯車１２は、この実施形態ではケーシング５２と一体化された内歯歯車本体１２Ａと、該内歯歯車本体１２Ａに回転自在に組み込まれ、内歯歯車１２の内歯を構成する外ピン１２Ｂとで構成されている。内歯歯車１２の歯数（外ピン１２Ｂの本数）は、第１、第２外歯歯車１４、１６の歯数よりも僅かだけ（この例では１だけ）多い。
【００２７】
本実施形態では、ケーシング５２にはボルト（ボルト孔５２Ａのみ図示）を介してロボットの第１アーム（図示略）が連結され、第１キャリヤ３８には、ボルト（タップ穴３８Ｂのみ図示）を介してロボットの第２アーム（図示略）がそれぞれ連結される。なお、符号６１は、オイルシールである。
【００２８】
次に、この偏心揺動型減速装置１０の作用を説明する。
【００２９】
図示せぬモータが回転すると、入力軸２６の先端に形成された入力歯車３２が回転する。入力歯車３２は、３個のクランク軸歯車３０と同時に噛合しているため、該入力歯車３２の回転により３個のクランク軸歯車３０が同一の方向に同一の回転速度で同期して回転する。
【００３０】
各クランク軸歯車３０は、それぞれクランク軸歯車３０の嵌合穴３０ｐおよびクランク軸１８のトルク入力部７０の嵌合を介してクランク軸１８と連結されている。そのため、３本のクランク軸１８が入力歯車３２とクランク軸歯車３０との歯数比に減速された状態で、同一の方向に同一の回転速度で同期して回転する。その結果、各クランク軸１８の軸方向同位置にそれぞれ形成された３個の第１偏心部２０が同期して回転して第１外歯歯車１４を揺動させると共に、各クランク軸１８の軸方向同位置にそれぞれ形成された３個の第２偏心部２２が同期して回転して第２外歯歯車１６を揺動させる。
【００３１】
第１、第２外歯歯車１４、１６は、それぞれ内歯歯車１２に内接噛合しているため、第１、第２外歯歯車１４、１６が１回揺動する毎に、該第１、第２外歯歯車１４、１６は、内歯歯車１２に対して歯数差分（この実施形態では１歯分）円周方向の位相がずれる（自転する）。この第１、第２外歯歯車１４、１６の自転成分は、第１、第２外歯歯車１４、１６のオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂを介して、各クランク軸（外歯歯車の自転と同期する自転同期部材）１８の内歯歯車１２の軸心Ｏ１周りの公転として第１、第２キャリヤ３８、４０に伝達される。第１、第２キャリヤ３８、４０は第１キャリヤ３８と一体化されたキャリヤピン３８Ｐおよびボルト５３等を介して互いに連結されているため、結局、入力軸２６の回転によって、ケーシング５２に連結された第１アームに対して、第１キャリヤ３８に連結された第２アームを相対的に回転させることができる。
【００３２】
ここで、クランク軸１８および第１、第２外歯歯車１４、１６に関する作用を、それぞれの製造方法の説明と共に、詳細に説明する。
【００３３】
偏心揺動型減速装置１０にあっては、第１、第２外歯歯車１４、１６と内歯歯車１２とを円滑に噛合させ、第１、第２外歯歯車１４、１６のオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂを介して第１、第２外歯歯車１４、１６と内歯歯車１２の相対回転を円滑に取り出す必要がある。そのためには、クランク軸１８の回転によって第１、第２外歯歯車１４、１６を安定して揺動させなければならない。とりわけ、本実施形態のような、いわゆる振り分けタイプ（内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する外歯歯車と、を備えるとともに、該内歯歯車の軸心から所定量だけオフセットした位置に、外歯歯車を揺動させるための複数のクランク軸を備えるタイプ）の偏心揺動型減速装置１０にあっては、さらに、各クランク軸１８の第１、第２外歯歯車１４、１６を揺動させるための位相も正確に揃っている必要がある。
【００３４】
そのため、従来、クランク軸１８や第１、第２外歯歯車１４、１６には、十分な硬度が必要であり、かつ、高い寸法精度の仕上げ加工が必要であるとされていた。したがって、従来は、クランク軸１８および第１、第２外歯歯車１４、１６の素材は、必要な形状を形成する工程を経た後に、クランク軸１８あるいは第１、第２外歯歯車１４、１６の素材全体に、浸炭・焼入れによる熱処理を行って、それぞれの素材全体に、十分な硬度を与えるように構成していた。
【００３５】
しかし、浸炭・焼入れによる熱処理を行うと、焼入れ終了の段階で必然的に熱処理歪が増大してしまい、高度な寸法精度の確保が困難となってしまう。換言するならば、クランク軸１８や第１、第２外歯歯車１４、１６の仕上げ加工は、非常に硬度が高く、かつ大きな熱処理歪が発生している素材に対して行わざるを得ず、コストと時間が掛かるという問題があった。
【００３６】
そこで、本実施形態では、クランク軸１８や第１、第２外歯歯車１４、１６に対し、従来、当然のように行われてきた「素材全体に浸炭・焼入れを施す」という製造方法を抜本的に見直し、部分的な高周波焼入れ処理を導入することによって、クランク軸１８や第１、第２外歯歯車１４、１６として必要な強度（硬度）を維持しつつ、それぞれの仕上げコストを低減し、加工時間を短縮するようにしている。
【００３７】
図２を参照して、クランク軸１８の製造方法から説明する。
【００３８】
本実施形態では、先ず、切削加工によって、クランク軸１８の素材を加工し、図２の左上に示されるように、クランク軸１８の第１、第２偏心部２０、２２を形成し（工程Ａ１）、第１偏心部２０と第２偏心部２２との間の接続部２３を形成し（工程Ａ２）、クランク軸１８を支持する第１、第２クランク軸軸受４４、４６が配置される第１、第２軸受配置部１９、２１を形成し（工程Ａ３）、さらにトルク入力部７０を形成する（工程Ａ４：以上、前加工工程Ａ）。その後、図２の下部に示されるように、クランク軸１８全体（第１、第２偏心部２０、２２、接続部２３、第１、第２軸受配置部１９、２１、およびトルク入力部７０を全て含むクランク軸１８の全体）に、浸炭処理を施す（工程Ｂ１）。なお、トルク入力部７０については、本実施形態では、浸炭処理を行っているが、構造によっては、必ずしも浸炭処理を行わなくてもよい（むしろ、構造によっては防炭処理を行ってもよい）。例えば、クランク軸の端面にタップ穴を形成し、該タップ穴に歯車やプーリを固定するトルク入力構造を採用している場合の当該タップ穴（トルク入力部）については、浸炭処理は必要なく、むしろ防炭処理が施された方がよい。また、例えば、クランク軸の外周にねじ部を形成して、ベアリングナットを固定するような場合の当該ねじ部についても、むしろ防炭処理が施された方がよい。
【００３９】
なお、トルク入力構造として、クランク軸を中空としてキー溝を設ける場合は、当該キー溝（トルク入力部）に対して防炭処理をしてもよいが、キー溝の場合は、中実軸のまま軸端面に防炭処理をし、浸炭処理後に中空穴とキー溝を加工するようにしてもよい（すなわち、クランク軸の主たる形状を形成する上記工程Ａ１〜Ａ４等の加工は、必ずしもその全てを浸炭処理の「前加工工程」で行わなければならないということではなく、また、その順序も特に限定されない）。そして、その後、浸炭処理を行った炉内で徐冷した後（工程Ｂ２）、第１、第２偏心部２０、２２に、高周波焼入れ処理を施し、第１、第２偏心部２０、２２の硬度を、第１、第２軸受配置部１９、２１の硬度よりも高くするようにしている（工程Ｂ３）。なお、その後、焼戻しをして靭性を高める（工程Ｂ４）。
【００４０】
前記第１、第２偏心部２０、２２を形成する工程Ａ１、接続部２３を形成する工程Ａ２、第１、第２軸受配置部１９、２１を形成する工程Ａ３、およびトルク入力部７０を形成する工程Ａ４においては、公知の形成方法を適宜採用できるが、本実施形態においては、例えば旋盤を用いた切削加工により形成している。
【００４１】
この工程Ｂ（Ｂ１〜Ｂ４）に係る一連の熱処理は、換言するならば、本実施形態に係るクランク軸１８に対し、第１、第２偏心部２０、２２の硬度を、（高周波焼入れ処理を行っていない）第１、第２軸受配置部１９、２１の硬度よりも高くする工程ということになる。また、この工程Ｂ（Ｂ１〜Ｂ４）に係る一連の熱処理は、第１、第２軸受配置部１９、２１を、クランク軸１８全体に浸炭・焼入れ処理した場合と比較して、熱処理歪をより小さく維持する工程ということでもある。
【００４２】
より具体的には、浸炭処理に係る工程Ｂ１では、第１、第２偏心部２０、２２、接続部２３、第１、第２軸受配置部１９、２１、およびトルク入力部７０の形成されたクランク軸１８の素材を浸炭炉内に配置し、炭素を含有するガスの雰囲気中で加熱し（時刻ｔ１〜ｔ２）、高温状態を保持する（時刻ｔ２〜ｔ３）。本実施形態においては、例えば８００℃〜１０００℃程度に、１５０分〜４５０分程度保持する。この保持温度や保持時間は特に限定されるものではなく、素材の大きさや必要な浸炭深さに応じて適宜設定すればよい。本実施形態においては、その後、若干温度を下げて所定時間保持する（時刻ｔ３〜ｔ５）。ただし、時刻ｔ３〜ｔ５の部分の処理は行わなくてもよい。以上の処理により、クランク軸１８の素材の表層部に炭素を含ませる。
【００４３】
この浸炭処理により、マルテンサイト構造を作り得る炭素濃度にまで素材の表面に炭素を拡散させることができる。すなわち、ここで焼入れすると素材全体の組織をマルテンサイト化することができるが、これでは偏心体軸の各部位間の硬度の差別化はできない。そのため、本実施形態では、浸炭処理後、炉冷する（浸炭処理を行った浸炭炉にて徐冷する）（工程Ｂ２：時刻ｔ５〜ｔ６）。すなわち、ここで敢えて炉冷し、クランク軸１８の組織のマルテンサイト化を避ける。
【００４４】
工程Ｂ２の炉冷においては、浸炭炉の加熱終了後もクランク軸１８の素材を炉内に留めておき、炉の冷却速度に合わせてゆっくりと冷却を行う。炉冷の冷却速度は特に限定されるものではなく、組織のマルテンサイト化を避ける冷却速度であればよく、通常、３０℃〜１００℃／時間の速度とされる。なお、本実施形態においては、浸炭処理を行った炉内において炉冷しているが、これに限定されるものではなく、組織のマルテンサイト化を避ける、あるいは１００℃／時間よりも遅い速度で冷却するのであれば、浸炭炉以外で冷却しても構わない。
【００４５】
次に、炉冷の完了したクランク軸１８の素材を浸炭炉から取り出し、工程Ｂ３において、第１、第２偏心部２０、２２のみを対象として高周波焼入れを行う。具体的には、第１、第２偏心部２０、２２に高周波の電磁波による電磁誘導を起こし、表面を加熱させ（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、その状態を保持する（時刻ｔ１２〜ｔ１３）。保持温度や保持時間は特に限定されるものでなく、クランク軸１８の素材の大きさ、必要硬さ、必要硬化深さ等に応じて適宜設定すればよい。本実施形態においては、例えば浸炭処理時よりも若干低い温度に加熱している。その後、急冷して焼入れする（本実施形態においては、水焼入れする：時刻ｔ１３〜ｔ１４）。以上の処理により、第１、第２偏心部２０、２２の表層部組織がマルテンサイト化される。
【００４６】
次に、工程Ｂ４において焼戻しを行う（時刻ｔ２１〜ｔ２４）。焼戻し温度も特に限定されないが、本実施形態においては、例えば１５０℃〜３００℃程度とされる。
【００４７】
炉冷（徐冷）すると炭素が内部に拡散して炭素濃度が低くなったり、結晶が大きくなったりする傾向となるため、硬度は高くなりにくい。一方、第１、第２偏心部２０、２２の表層部組織は、急冷を伴う高周波焼入れ処理（工程Ｂ３）によってマルテンサイト化できる。これにより、第１、第２軸受配置部１９、２１、接続部２３、トルク入力部７０については、熱処理歪の増大を抑制しつつ、第１、第２偏心部２０、２２については、必要な硬度を確実に確保することができる。要するならば、本実施形態においては、浸炭・焼入れ処理のように、素材全体を急冷して素材全体に硬さを与えるのではなく、第１、第２偏心部２０、２２のように硬さの必要な部位に高周波焼入れ処理を施すことによって部分的に硬さを与え、単一のクランク軸１８内において敢えて「硬度差」を生じさせているものである。
【００４８】
なお、第１、第２偏心部２０、２２の浸炭処理、徐冷処理、および高周波焼入れ処理を行うときは、第１、第２偏心部２０、２２の表面の硬度が、該第１、第２偏心部２０、２２の径方向中心部の硬度よりも、ロックウェル硬度ＨＲＣで１０ポイント以上高くなるようにするとよい。これにより、クランク軸１８全体の強度（靭性）の確保と、第１、第２偏心部２０、２２での表面硬度の確保とを両立させることができる。
【００４９】
次に仕上げ工程Ｃに移行する。すなわち、第１、第２偏心部２０、２２には、その後、仕上げ加工（工程Ｃ１）を施す。なお、この実施形態では、第１、第２偏心部２０、２２との同軸度を確保するため、第１、第２軸受配置部１９、２１にも仕上げ加工（工程Ｃ２）を施すようにしている。第１、第２軸受配置部１９、２１の部分は素材が硬くなく、また、熱処理歪が小さいため、該仕上げ加工（工程Ｃ２）における「削り代」も小さい。そのため、仮に、仕上げ加工（工程Ｃ２）を行う場合であっても、該仕上げ加工自体は低コストかつ簡易であり、加工時間も短縮できる。但し、この第１、第２軸受配置部１９、２１については、（高周波焼入れ処理を省略するのみならず）仕上げ加工（工程Ｃ２）そのものを省略するようにしてもよい。特に、本実施形態のように、クランク軸１８を支持するに当たり、内輪４４Ａ、４６Ａを有する第１、第２クランク軸軸受４４、４６を設けている場合には、第１、第２軸受配置部１９、２１には、それほど高度な寸法精度は要求されない。現実には、この種の偏心揺動型減速装置には、内輪を有する軸受（第１、第２クランク軸軸受４４、４６）を配置していることが多いことから、仕上げ加工（工程Ｃ２）が省略できることも多い。
【００５０】
なお、本実施形態では、第１、第２偏心部２０、２２と第１、第２軸受配置部１９、２１の硬度差を、第１、第２偏心部２０、２２に対して高周波焼入れ処理を行うことによって得るようにしているが、第１、第２偏心部２０、２２に対する高周波焼入れ処理の影響によって、第１、第２軸受配置部１９、２１も若干硬くなってしまう現象が発生することがある。しかし、この現象は、許容され得る。要するに、第１、第２偏心部２０、２２に対して積極的に高周波焼入れ処理を施し、第１、第２軸受配置部１９、２１に対して積極的には高周波焼入れ処理を施さないようにすれば、それだけで両部位の硬度差は生じる。実用的には、第１、第２偏心部２０、２２の硬度を、第１、第２軸受配置部１９、２１の硬度よりも、ロックウェル硬度ＨＲＣで、例えば１０ポイント以上高く維持できれば足りる。どのようにしてどの部分にどの程度の硬度差を得るかという具体的工程については、特に限定されない。例えば、本実施形態では、第１、第２偏心部２０、２２、接続部２３、第１、第２軸受配置部１９、２１、およびトルク入力部７０を全て含むクランク軸１８の全体に浸炭処理を施すようにしているが、既に述べたように、例えば、トルク入力部７０については、浸炭処理は必ずしも必要なく、むしろ防炭処理が施された方がよい場合もある。
【００５１】
なお、本実施形態では、クランク軸１８の接続部２３については、高周波焼入れ処理は行われない。したがって、接続部２３は、高周波焼入れ処理後の第１、第２偏心部２０、２２よりも硬度が低くなっている（例えば、ロックウェル硬度ＨＲＣで１０ポイント以上低くなっている）。なお、接続部２３についても、積極的には高周波焼入れ処理を行わないが、両サイドに位置する第１、第２偏心部２０、２２に対して高周波焼入れ処理を行った際に、その影響を受けて、若干焼入れられる現象が発生し得る。しかし、この現象も、積極的には回避する必要はない（結果として、接続部２３の硬度が、第１、第２偏心部２０、２２の硬度と比較して殆ど低くならなくてもよい）。
【００５２】
なお、本実施形態では、接続部２３については、仕上げ加工を行う工程は省略されている。この実施形態では、接続部２３には、もともと高精度な寸法管理は要求されず、高周波焼入れ処理を行わないことから、熱処理歪も大きくはないため、接続部２３の仕上げ加工を省略しても、特に問題は発生しない。
【００５３】
クランク軸１８のトルク入力部７０については、当該偏心揺動型減速装置１０が伝達するトルクや、該トルク入力部７０の形状、許容し得るバックラッシ量等を考慮し、高周波焼入れ処理を行っても良いし、行わなくてもよい。例えば、トルク入力部７０が、駆動源側の軸（例えばモータ軸）と連結するキーやタップ穴で構成とされる場合、該トルク入力部７０は高周波焼入れ処理についても、外周も含めて行わなくてよい。トルク入力部７０に高周波焼入れ処理を施さないようにした場合には、単に工程が省略できるのみならず、該トルク入力部７０が適度の「軟らかさ」を持つことができることから、クランク軸歯車３０の嵌合穴３０ｐとの馴染みがより良好となり、騒音が低減されるというメリットが得られる。特に、この実施形態の場合は、１個の入力歯車３２に対して３個のクランク軸歯車３０が同時に噛合している構造に起因して、噛合干渉による騒音が発生し易い構造であるため、トルク入力部７０とクランク軸歯車３０の嵌合穴３０ｐとの馴染みの向上による騒音低減効果は大きい。また、トルク入力部７０に高周波焼入れ処理を施さないようにした場合には、熱処理歪が小さいため、仕上げ加工を省略できる場合も多い。もちろん、仕上げ加工を行ってより高度な寸法精度を確保するようにしてもよいが、仕上げ加工を行う場合であっても、素材が比較的軟らかいため、仕上げ加工のコストを低減することができ、加工時間も短縮できる。
【００５４】
一方、本実施形態のように、トルク入力部７０が、歯車を装着するための多角形やスプラインで構成されているときは、高周波焼入れ処理を行った方がよい場合がある。なお、トルク入力部７０に高周波焼入れ処理を施すようにした場合には、熱処理歪が大きく発生するため、仕上げ加工を行うのが好ましい。これにより高い強度（硬度）を有し、かつ高度な寸法精度を有した構成を得ることができる。
【００５５】
なお、上記実施形態においては、第１偏心部２０と第２偏心部２２の間の接続部２３は、該第１偏心部２０と第２偏心部２２との間隔を確保する程度の機能しか有していなかったため、特に高周波焼入れ処理を施すことはなかった。しかし、図示はしないが、偏心揺動型減速装置によっては、本実施形態のようにクランク軸歯車３０を第２キャリヤ４０の軸方向外側位置に配置するのではなく、第１偏心部（２０）と第２偏心部（２２）との間の接続部（２３）にクランク軸歯車（３０）を配置し、この軸方向位置でクランク軸（１８）にトルクを入力する構成とすることもある。要するに、接続部（２３）がトルク入力部（７０）を兼ねる構成とされることがある。この構造は、クランク軸（１８）の捻れが第１、第２外歯歯車（１４、１６）に均等に及ぶので第１、第２外歯歯車（１４、１６）の偏心位相の同期をより正確に取り易いというメリットがある。
【００５６】
このような構成の偏心揺動型減速装置にあっては、接続部にトルク入力部としての歯車を形成する工程の後、当該歯車の歯部に高周波焼入れ処理を施す工程を設けるようにするとよい。なお、この場合は、さらに仕上げ処理も行うとよい。この製造方法は、結局、「偏心部と、トルク入力部とに高周波焼入れ処理が施され、偏心部およびトルク入力部の双方の硬度が、クランク軸軸受が配置される軸受配置部の硬度よりも高い状態を形成する製造方法」と捉えることができる。
【００５７】
以上の構成（製造方法）により、第１、第２偏心部２０、２２の硬度を高く維持しつつ（クランク軸１８として必要な硬度を維持しつつ）、結果として、より仕上げ加工が容易で、かつ低コストなクランク軸１８（ひいては偏心揺動型減速装置１０）を得ることができるようになる。このクランク軸１８のコスト低減効果は、偏心揺動型減速装置１０が、上述したようなクランク軸１８を複数有する振り分けタイプの偏心揺動型減速装置とされている場合に、特に顕著に得られる。
【００５８】
本発明の基本趣旨は、第１、第２外歯歯車１４、１６の製造方法にも適用することができる。
【００５９】
図３を参照して、第１、第２外歯歯車１４、１６の構成および製造方法を説明する。
【００６０】
本実施形態における第１、第２外歯歯車１４、１６の製造方法は、図３の左上に示されるように、前加工工程Ｄとして、切削加工によって、第１、第２外歯歯車１４、１６の歯部１４Ａ、１６Ａを形成する工程（工程Ｄ１）と、第１、第２外歯歯車１４、１６の中心からオフセットした位置に、該第１、第２外歯歯車１４、１６の自転と同期する自転同期部材（上記実施形態ではクランク軸１８）のオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂを形成する工程（工程Ｄ２）と、第１、第２外歯歯車１４、１６の中心に、中心貫通孔１４Ｃ、１６Ｃを形成する工程と（工程Ｄ３）と、を含む。この実施形態では、ここで、さらに第１、第２キャリヤ３８、４０を連結するキャリヤピン３８Ｐが貫通するキャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄを形成する工程（工程Ｄ４）を入れる。なお、この前加工工程Ｄ（Ｄ１〜Ｄ４）の順序はこの順でなくてもよい。
【００６１】
その後に、図３の下部に示されるように、第１、第２外歯歯車１４、１６の全体に、浸炭処理を施す工程（工程Ｅ１）を入れる。そして、歯部１４Ａ、１６Ａおよびオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂに高周波焼入れ処理を施し、歯部１４Ａ、１６Ａ（具体的には歯面）およびオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂの周辺（具体的には内周面）の硬度を、第１、第２外歯歯車１４、１６の該歯部１４Ａ、１６Ａおよびオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂ以外のいずれかの部位の硬度より高くする工程（工程Ｅ３）を施工する。具体的には、この実施形態では、歯部１４Ａ、１６Ａ、およびオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂの周辺の硬度を、中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃや、キャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄの周辺の硬度よりも高くしている。なお、第１、第２外歯歯車１４、１６の場合も、その後、焼戻しをして靭性を高める（工程Ｅ４）。
【００６２】
この一連の定性的な熱処理工程Ｅ（Ｅ１〜Ｅ４）は、具体的な温度や処理時間等の違いはあるが、先のクランク軸１８の場合とほぼ同様であるため、同様なタイミングに同一のタイム符号を付すに止め、重複説明は省略する。
【００６３】
この実施形態においては、高周波焼入れ処理を施すのは、歯部１４Ａ、１６Ａとオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂの周辺のみである。第１、第２外歯歯車１４、１６の中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃおよびキャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄの周辺は、高周波焼入れ処理を行わない（省略する）。したがって、第１、第２外歯歯車１４、１６の歯部（歯面）１４Ａ、１６Ａおよびオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂの周辺（内周面）の硬度は、中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃおよびキャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄの周辺の硬度より（例えば、ロックウェル硬度ＨＲＣで１０ポイント以上）高くなる。また、この実施形態の場合、歯部（歯面）１４Ａ、１６Ａおよびオフセット貫通孔１４Ｂ、１６Ｂの周辺（内周面）については、仕上げ加工（工程Ｆ）を施すが、中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃおよびキャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄの周辺は、仕上げ加工も行わない。これは、中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃおよびキャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄの周辺は、高周波焼入れ処理をしないことから、熱処理歪が小さく、また、機能上、高い寸法精度も必要としないので、仕上げ加工をしなくても、特に問題は生じないからである。
【００６４】
尤も、中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃまたはキャリヤピン貫通孔１４Ｄ、１６Ｄに仕上げ加工（工程Ｆ）を施すことを禁止するものではない。例えば、中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃに制御用のワイヤハーネスを通す場合であって、該ワイヤハーネスの損傷を極力避けたいとき等においては、該中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃに仕上げ加工を施してもよい。この場合でも、中央貫通孔１４Ｃ、１６Ｃの周辺は、硬度が低く、また、熱処理歪も小さいため（削り代が少なくて済むため）加工は容易であり、加工時間も短縮できる。
【００６５】
偏心揺動型減速装置１０の第１、第２外歯歯車１４、１６は、該第１、第２外歯歯車１４、１６の各部において発生する内部応力の大小差が大きく、かつ、この内部応力は、偏心位相の変化に伴って常時変化する。そのため、噛合点、転動点、あるいは摺動点が多いことと相まって、外歯歯車には共振が発生することがある。本発明に係る外歯歯車は、硬度の高い部分と低い部分が混在しているため、より共振が抑えられ、振動や騒音の増大を抑制する効果が得られる。
【００６６】
なお、本発明は、上述したような振り分けタイプの偏心揺動型減速装置に適用した場合に、多くの顕著な作用効果が得られるが、偏心揺動型減速装置には、ほかに、内歯歯車の軸心位置に１本のクランク軸を有する、いわゆるセンタクランクタイプの偏心揺動型減速装置も知られている。この１本のクランク軸は、外歯歯車の径方向中央の中央貫通孔を貫通し、該中央貫通孔を介して外歯歯車を揺動させている。本発明は、このようなセンタクランクタイプの偏心揺動型減速装置のクランク軸や外歯歯車の製造にも同様に適用することができる。
【００６７】
なお、センタクランクタイプの偏心揺動型減速装置の外歯歯車を製造する場合は、「歯部」および「外歯歯車の自転と同期する自転同期部材のオフセット貫通孔」のほか、クランク軸が径方向の中心位置で貫通している中央貫通孔にも高周波焼入れ処理を施すとよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０…偏心揺動型減速装置
１２…内歯歯車
１４、１６…第１、第２外歯歯車
１８…クランク軸
１９、２１…第１、第２軸受配置部
２０、２２…第１、第２偏心部
３０…クランク軸歯車
７０…トルク入力部
【図１】
2018197608.tif 000003
【図２】
2018197608.tif 000004
【図３】
2018197608.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月9日(2018.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外歯歯車を揺動させる偏心部を備えたクランク軸が、外歯歯車の中央貫通孔を貫通しているセンタクランクタイプの偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法であって、
前記外歯歯車の歯部を形成する歯部形成工程と、
前記外歯歯車の中心に、前記中央貫通孔を形成する中央貫通孔形成工程と、
前記歯部および前記中央貫通孔に高周波焼入れ処理を施し、当該歯部の歯面および前記中央貫通孔の内周面の硬度を、該歯面および前記中央貫通孔の内周面以外のいずれかの部位の硬度より高くする高周波焼入れ工程と、を含む
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、該外歯歯車全体に、浸炭処理を施す浸炭処理工程と、を含み、
前記浸炭処理工程の後に、前記高周波焼入れ処理を行う
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記高周波焼入れ処理の後に、歯部の歯面に仕上げ加工を行う
ことを特徴とする偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、外歯歯車の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、所定の品質を維持しつつ、コストを一層低減することのできる偏心揺動型減速装置の外歯歯車を提供することをその課題としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、外歯歯車を揺動させる偏心部を備えたクランク軸が、外歯歯車の中央貫通孔を貫通しているセンタクランクタイプの偏心揺動型減速装置の外歯歯車の製造方法であって、前記外歯歯車の歯部を形成する歯部形成工程と、前記外歯歯車の中心に、前記中央貫通孔を形成する中央貫通孔形成工程と、前記歯部および前記中央貫通孔に高周波焼入れ処理を施し、当該歯部の歯面および前記中央貫通孔の内周面の硬度を、該歯面および前記中央貫通孔の内周面以外のいずれかの部位の硬度より高くする高周波焼入れ工程と、を含む構成とすることにより、上記課題を解決したものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、外歯歯車の歯部を形成する歯部形成工程と、外歯歯車の中心に、中央貫通孔を形成する中央貫通孔形成工程と、歯部および中央貫通孔に高周波焼入れ処理と、を行う。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
これにより、歯部の歯面および中央貫通孔の内周面の硬度を、該歯面および中央貫通孔の内周面以外のいずれかの部位の硬度より高くできる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によれば、所定の品質を維持しつつ、コストを一層低減することのできる偏心揺動型減速装置の外歯歯車を得ることができる。