JP7598081B2 - ギヤ、ウォームギヤ及びロボット - Google Patents

Description

本開示は、ギヤ、ウォームギヤ及びロボットに関する。

近年、ロボットの軽量化、省メンテナンス化（グリスレス）又は静音化の観点から、従来金属製であったギヤを樹脂化するニーズに反映して、ギヤ又は軸受の摺動部の材料にＰＯＭ又はＰＡが使用されている。例えば、特許文献１には、熱可塑性樹脂と平均繊維径が１０００ｎｍ以下であるセルロースナノファイバー（以下、ＣＮＦとも称する。）とを含有する樹脂製のギヤが開示されている。また、特許文献２には、金属製の芯管と、当該芯管の外周部に一体的に設けられ外周面に複数のギヤ歯が形成された環状の樹脂部とを有するギヤが開示されている。

特開２０２０－１０８９５９号公報 特開２０１６－０６４７１４号公報

従来の金属製のギヤと同様に樹脂製のギヤにも、熱安定性、吸水性、機械的強度及び寸法安定性等の材料特性が当然求められる。しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２の技術では、高温又は高湿度下での耐久性と寸法精度とを満足する樹脂製ギヤが得られていない。例えば、特許文献１の技術では、ＣＮＦ自体が凝集することにより熱可塑性樹脂に対して分散し難く、結果として機械的強度又は耐久性が低下するという問題が生じる。また、特許文献２の技術では、軟質繊維からなる強化材と熱可塑性樹脂とを含有する樹脂材料により外周面のギヤ歯を形成しているが、当該強化材と当該熱可塑性樹脂との相溶性について検討していないため、当該強化材と当該熱可塑性樹脂との密着性が乏しく、結果として、実用に足りうる高温又は高湿度下での耐久性及び寸法精度を備えたギヤが得られていない。

そこで本開示は、樹脂製のギヤであっても、熱及び吸水による寸法変化率が低く、かつ高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度を有する、ギヤ、ウォームギヤ及びロボットを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。その結果、特定のポリアリーレンスルフィド樹脂（以下、ＰＡＳ樹脂と称する。）を主成分として含有するＰＡＳ樹脂組成物を使用することにより、上記課題が解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本開示は以下の通りである。
［１］本開示は、外周に形成された第１の歯部を有し、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるポリアリーレンスルフィド樹脂を構成成分とするギヤである。

［２］下記式（Ｉ）：

（上記式（Ｉ）中、Ｌ_８０は、８０℃におけるギヤの歯先円直径を表し、Ｌ_０は、０℃におけるギヤの歯先円直径を表す。）
で表される０℃から８０℃の温度変化による寸法変化率（％）が、０．７％以下である、上記［１］に記載のギヤ。

［３］セルロースナノファイバーを前記構成成分としてさらに含有し、かつ前記ポリアリーレンスルフィド樹脂と前記セルロースナノファイバーとの合計総量に対して、前記セルロースナノファイバーの含有量が０．５質量％未満である、［１］又は［２］に記載のギヤ。

［４］シランカップリング剤を前記構成成分としてさらに含有する、上記［１］～［３］のいずれかに記載のギヤ。

［５］ウォームホイールである上記［１］～［４］のいずれかのギヤと、前記ギヤの前記第１の歯部と噛合う第２の歯部を有するウォームと、を有するウォームギヤであって、
前記ウォームは、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるポリアリーレンスルフィド樹脂を構成成分とする、ウォームギヤ。

［６］上記［５］に記載のウォームギヤを有するロボット用ギヤシステム。

［７］上記［６］に記載のロボット用ギヤシステムを有するロボット。

本開示によれば、熱及び吸水による寸法変化率が低く、かつ高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度を有するギヤ、ウォームギヤ及びロボットを提供する。
本開示によれば、ウォームホイール又はウォームギヤの寸法精度が良好であり、耐久性及び位置決めに優れたウォームホイール、ウォームギヤ又はロボットを提供する。

本開示の一実施形態に係るギヤの一例としてウォームホイールの一例を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係るギヤの一例としてウォームの一例を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係るウォームギヤの構成の一例を示す模式図である。 図３のウォームギヤを有するロボット用アーム機構の模式図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と言う。）について、詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
本実施形態のギヤは、外周に形成された第１の歯部を有し、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるＰＡＳ樹脂を構成成分とするギヤである。
本実施形態のギヤは、所定の特性を有するＰＡＳ樹脂を含有することにより、熱及び吸水による寸法変化率が低く、かつ高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度を有する。
溶融粘度（Ｖ６）が５０Ｐａ・ｓ以上であるＰＡＳ樹脂を用いることにより、ギヤを構成するＰＡＳ樹脂の強度が高くなるため、ギヤ全体の耐久性を向上することができる。一方、溶融粘度（Ｖ６）が４０００Ｐａ・ｓ以下であるＰＡＳ樹脂を用いることにより、射出成形時に歯先までＰＡＳ樹脂を充填させることができるため、ギヤの金型転写性を向上することができ、外観の良好なギヤを作製することができる。
ここでいう「ＰＡＳ樹脂を構成成分とする」とは、ギヤを構成する材料が、ＰＡＳ樹脂を含有することをいう。したがって、ギヤを構成する材料としてＰＡＳ樹脂を含有すればよく、当該ギヤを構成する材料は、ＰＡＳ樹脂であっても、あるいはＰＡＳ樹脂を主成分として配合されたＰＡＳ樹脂組成物であってもよい。
なお、本明細書における「ＰＡＳ樹脂を主成分として配合されたＰＡＳ樹脂組成物」とは、ＰＡＳ樹脂組成物の総量（１００質量％）に対して、５０質量％以上ＰＡＳ樹脂を含有することをいう。

本実施形態のギヤは、ＰＡＳ樹脂を含有し、かつ平板状の本体部と、前記本体部の外周（すなわち径方向外側）に設けられる第１の歯部とを有する。そのため、本実施形態のギヤは、熱及び吸水による寸法変化率が低く、かつ高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度を有するため、偏芯又は歯厚のバラツキ等が生じにくく、使用中にガタつくことを軽減できると考えられる。
本実施形態のギヤの好ましい態様としては、ウォーム、ウォームホイール、又はウォームと当該ウォームに噛み合う歯面を有するウォームホイールとから構成されるウォームギヤでありうる。
いわゆる一般的な、ギヤ（歯車）は、転がり接触をするのに対して、ウォームギヤは滑り接触となるため、静音性に優れるが熱を発生する難点がある。しかし、本実施形態のギヤは、ＰＡＳ樹脂を含有することから、グリスレスであっても静音性及び耐熱性に優れ、転がり接触するギヤ及びウォームギヤの両方に優れた性能を発揮する。特に、本実施形態のギヤは、熱及び吸水による寸法変化率が低く、かつ高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度を有するため、ウォーム、ウォームホイール、又はウォームギヤとして本実施形態のギヤを用いる場合、偏芯又は歯厚のバラツキ、使用中のガタつきの軽減により効果を奏すると考えられる。
以下、本実施形態のギヤを構成するＰＡＳ樹脂、ＰＡＳ樹脂の製造方法及びＰＡＳ樹脂組成物を説明した後、本実施形態の好適なギヤである、ウォーム、ウォームホイール及びウォームギヤ、並びにロボットについて図を用いて順に説明する。

（ＰＡＳ樹脂）
本実施形態のＰＡＳ樹脂は、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであり、かつ芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位として有する樹脂である。すなわち、本実施形態のＰＡＳ樹脂の化学構造は、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位とする樹脂構造を有する。実施形態のＰＡＳ樹脂は、具体的には、下記一般式（１）

（上記一般式（１）中、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数１～４の範囲のアルキル基、ニトロ基、アミノ基、フェニル基、メトキシ基又はエトキシ基を表す。）で表される構造部位と、必要に応じてさらに含有される下記一般式（２）

で表される３官能性の構造部位と、を繰り返し単位とする樹脂であることが好ましい。上記一般式（２）で表される３官能性の構造部位は、他の構造部位との合計モル数に対して０．００１～３モル％の範囲が好ましく、特に０．０１～１モル％の範囲であることが好ましい。

ここで、前記一般式（１）で表される構造部位は、特に該一般式（１）中のＲ^１及びＲ^２は、前記ＰＡＳ樹脂の機械的強度の点から水素原子であることが好ましく、その場合、下記一般式（３）で表されるパラ位で結合する構造部位、及び下記一般式（４）で表されるメタ位で結合する構造部位が挙げられる。

これらの中でも、前記一般式（１）で表される構造部位は、特に繰り返し単位中の芳香族環に対する硫黄原子の結合は前記一般式（３）で表されるパラ位で結合した構造であることがＰＡＳ樹脂の耐熱性及び結晶性の面で好ましい。

また、前記ＰＡＳ樹脂は、前記一般式（１）及び（２）で表される構造部位のみならず、下記の一般式（５）～（８）

で表される構造部位を、前記一般式（１）と一般式（２）で表される構造部位との合計の３０モル％以下で含んでいてもよい。特に本実施形態において、上記一般式（５）～（８）で表される構造部位は１０モル％以下であることが、ＰＡＳ樹脂の耐熱性、機械的強度の点から好ましい。前記ＰＡＳ樹脂中に、上記一般式（５）～（８）で表される構造部位を含む場合、それらの結合様式としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体の何れであってもよい。

また、本実施形態のＰＡＳ樹脂は、その分子構造中に、ナフチルスルフィド結合などを有していてもよいが、他の構造部位との合計モル数に対して、３モル％以下が好ましく、特に１モル％以下であることが好ましい。

本実施形態のＰＡＳ樹脂の溶融粘度（Ｖ６）は、５０Ｐａ・ｓ以上４０００Ｐａ・ｓ以下の範囲である。本実施形態のＰＡＳ樹脂の溶融粘度（Ｖ６）の上限は、好ましくは２０００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは７００Ｐａ・ｓ以下であり、さらに好ましくは３００Ｐａ・ｓ以下である。また、本実施形態のＰＡＳ樹脂の溶融粘度（Ｖ６）の下限は、好ましくは７０Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは８０Ｐａ・ｓ以上であり、さらに好ましくは９０Ｐａ・ｓ以上である。上記上限及び下限は任意に組み合わせすることができる。
溶融粘度（Ｖ６）が５０Ｐａ・ｓ以上４０００Ｐａ・ｓ以下の範囲のＰＡＳ樹脂を用いることにより、ギヤ全体の耐久性を向上させ、かつ外観の良好なギヤを作製することができる。また、成形したギヤの外観を重視する場合、ＰＡＳ樹脂の溶融粘度（Ｖ６）は５０Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・以下が好ましい。一方、ギヤの耐久性を重視する場合、ＰＡＳ樹脂の溶融粘度（Ｖ６）は９０Ｐａ・ｓ以上４０００Ｐａ・ｓ以下が好ましい。
本明細書における溶融粘度（Ｖ６）の測定は、ＰＡＳ樹脂を島津製作所製フローテスター、ＣＦＴ－５００Ｄを用いて行い、３００℃、荷重：１．９６×１０^６Ｐａ、Ｌ／Ｄ＝１０（ｍｍ）／１（ｍｍ）にて、６分間保持した後に測定した溶融粘度の測定値とする。

本実施形態のＰＡＳ樹脂は、その分子内にカルボキシル基を有することが好ましい。当該カルボキシル基はカップリング剤との反応性を有するため、構成成分としてカップリング剤をさらに配合させた場合、当該カップリング剤との併用によってギヤ耐久性の向上効果を発揮しうる。
本実施形態のＰＡＳ樹脂の分子構造中に存在するカルボキシル基の含有量は、ＰＡＳ樹脂１ｇあたり１０μｍｏｌ以上２００μｍｏｌ以下であることが好ましく、ＰＡＳ樹脂１ｇあたり２０μｍｏｌ以上１００μｍｏｌ以下であることがより好ましく、ＰＡＳ樹脂１ｇあたり２０μｍｏｌ以上５０μｍｏｌ以下であることがさらに好ましい
本明細書において、ＰＡＳ樹脂に含まれるカルボキシル基の量は、実施例の欄に記載した通り、前処理を行ったサンプルを作製した後、顕微ＦＴ－ＩＲ装置によって測定した。

本実施形態のＰＡＳ樹脂の非ニュートン指数は特に限定されないが、０．９０以上から、２．００以下の範囲であることが好ましい。リニア型ＰＡＳ樹脂を用いる場合には、非ニュートン指数が、好ましくは０．９０以上の範囲、より好ましくは０．９５以上の範囲から、好ましくは１．５０以下の範囲、より好ましくは１．２０以下の範囲である。このようなＰＡＳ樹脂は機械的物性、流動性、耐磨耗性に優れる。ただし、本開示において非ニュートン指数（Ｎ値）は、キャピログラフを用いて融点＋２０℃、オリフィス長（Ｌ）とオリフィス径（Ｄ）の比、Ｌ／Ｄ＝４０の条件下で、剪断速度（ＳＲ）及び剪断応力（ＳＳ）を測定し、下記式（ＩＩ）を用いて算出した値である。非ニュートン指数（Ｎ値）が１に近いほど線状に近い構造であり、非ニュートン指数（Ｎ値）が高いほど分岐が進んだ構造であることを示す。

［ただし、上記式（ＩＩ）中、ＳＲは剪断速度（秒^－１）を表し、ＳＳは剪断応力（ダイン／ｃｍ^２）を表し、そしてＫは定数を表す。］
本実施形態のＰＡＳ樹脂のピーク分子量（以下、Ｍ_ｔｏｐとも称する。）は、３００００～８００００の範囲であることが好ましく、３２０００～７２０００の範囲であることがより好ましく、３５０００～４６０００の範囲であることがさらに好ましい。また、ＰＡＳ樹脂のＭ_ｔｏｐの下限は、好ましくは３００００以上、より好ましくは３２０００以上、さらに好ましくは３５０００以上である。一方、ＰＡＳ樹脂のＭ_ｔｏｐの上限は、８００００以下、より好ましくは７２０００以下、さらに好ましくは４６０００以下である。上記上限及び下限は任意に組み合わせすることができる。
本実施形態のＰＡＳ樹脂のＭ_ｗ／Ｍ_ｔｏｐは、好ましくは０．８０～１．７０の範囲であり、より好ましくは０．９０～１．３０の範囲である。Ｍ_ｗ／Ｍ_ｔｏｐをこのような範囲とすることで、ＰＡＳ樹脂の加工性を向上させることができ、良好なキャビティーバランスを付与することができる。本明細書において、Ｍ_ｗはゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量のことを示し、Ｍ_ｔｏｐは同測定により得られるクロマトグラムの検出強度が最大となる点の平均分子量（ピーク分子量）を示す。Ｍ_ｗ／Ｍ_ｔｏｐは、測定対象の分子量の分布を示し、通常、この値が１に近いと分子量の分布が狭いことを示し、この値が大きくなるにつれて、分子量の分布が広いことを示す。
なお、本明細書におけるピーク分子量の測定法は、ゲル浸透クロマトグラフ測定において、標準物質としてポリスチレンを用いて、ポリスチレン換算量として求められる数値に基づくものである。数平均分子量又は重量平均分子量が、ゲル浸透クロマトグラフィーの分子量分布曲線のベースラインの取り方次第で値が変化するのに対し、ピーク分子量は、値が分子量分布曲線のベースラインの取り方に左右されないものである。

（ＰＡＳ樹脂の製造方法）
本実施形態のＰＡＳ樹脂の製造方法としては、溶融粘度（Ｖ６）は、５０Ｐａ・ｓ以上４０００Ｐａ・ｓ以下のＰＡＳ樹脂が得られる限り特に限定されないが、例えば（製造法１）硫黄と炭酸ソーダの存在下でジハロゲノ芳香族化合物を、必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加えて、重合させる方法、（製造法２）極性溶媒中でスルフィド化剤等の存在下にジハロゲノ芳香族化合物を、必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加えて、重合させる方法、（製造法３）ｐ－クロルチオフェノールを、必要ならばその他の共重合成分を加えて、自己縮合させる方法、（製造法４）ジヨード芳香族化合物と単体硫黄とを、カルボキシ基やアミノ基等の官能基を有していてもよい重合禁止剤の存在下、減圧させながら溶融重合させる方法、等が挙げられる。これらの方法のなかでも、（製造法２）の方法が汎用的であり好ましい。反応の際に、重合度を調節するためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金属塩や、水酸化アルカリを添加しても良い。上記（製造法２）方法のなかでも、加熱した有機極性溶媒とジハロゲノ芳香族化合物とを含む混合物に含水スルフィド化剤を水が反応混合物から除去され得る速度で導入し、有機極性溶媒中でジハロゲノ芳香族化合物とスルフィド化剤とを、必要に応じてポリハロゲノ芳香族化合物と加え、反応させること、及び反応系内の水分量を該有機極性溶媒１モルに対して０．０２～０．５モルの範囲にコントロールすることによりＰＡＳ樹脂を製造する方法（特開平０７－２２８６９９号公報参照。）や、固形のアルカリ金属硫化物及び非プロトン性極性有機溶媒の存在下でジハロゲノ芳香族化合物と必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加え、アルカリ金属水硫化物及び有機酸アルカリ金属塩を、硫黄源１モルに対して０．０１～０．９モルの範囲の有機酸アルカリ金属塩及び反応系内の水分量を非プロトン性極性有機溶媒１モルに対して０．０２モル以下の範囲にコントロールしながら反応させる方法（国際公開第２０１０／０５８７１３号パンフレット参照。）で得られるものが特に好ましい。ジハロゲノ芳香族化合物の具体的な例としては、ｐ－ジハロベンゼン、ｍ－ジハロベンゼン、ｏ－ジハロベンゼン、２，５－ジハロトルエン、１，４－ジハロナフタレン、１－メトキシ－２，５－ジハロベンゼン、４，４’－ジハロビフェニル、３，５－ジハロ安息香酸、２，４－ジハロ安息香酸、２，５－ジハロニトロベンゼン、２，４－ジハロニトロベンゼン、２，４－ジハロアニソール、ｐ，ｐ’－ジハロジフェニルエーテル、４，４’－ジハロベンゾフェノン、４，４’－ジハロジフェニルスルホン、４，４’－ジハロジフェニルスルホキシド、４，４’－ジハロジフェニルスルフィド、及び、上記各化合物の芳香環に炭素原子数１～１８の範囲のアルキル基を有する化合物が挙げられ、ポリハロゲノ芳香族化合物としては１，２，３－トリハロベンゼン、１，２，４－トリハロベンゼン、１，３，５－トリハロベンゼン、１，２，３，５－テトラハロベンゼン、１，２，４，５－テトラハロベンゼン、１，４，６－トリハロナフタレンなどが挙げられる。また、上記各化合物中に含まれるハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子であることが望ましい。

重合工程により得られたＰＡＳ樹脂を含む反応混合物の後処理方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、（後処理１）重合反応終了後、先ず反応混合物をそのまま、あるいは酸又は塩基を加えた後、減圧下又は常圧下で溶媒を留去し、次いで溶媒留去後の固形物を水、反応溶媒（又は低分子ポリマーに対して同等の溶解度を有する有機溶媒）、アセトン、メチルエチルケトン、アルコール類などの溶媒で１回又は２回以上洗浄し、更に中和、水洗、濾過及び乾燥する方法、或いは、（後処理２）重合反応終了後、反応混合物に水、アセトン、メチルエチルケトン、アルコール類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素などの溶媒（使用した重合溶媒に可溶であり、かつ少なくともＰＡＳ樹脂に対しては貧溶媒である溶媒）を沈降剤として添加して、ＰＡＳ樹脂や無機塩等の固体状生成物を沈降させ、これらを濾別、洗浄、乾燥する方法、或いは、（後処理３）重合反応終了後、反応混合物に反応溶媒（又は低分子ポリマーに対して同等の溶解度を有する有機溶媒）を加えて撹拌した後、濾過して低分子量重合体を除いた後、水、アセトン、メチルエチルケトン、アルコール類などの溶媒で１回又は２回以上洗浄し、その後中和、水洗、濾過及び乾燥をする方法、（後処理４）重合反応終了後、反応混合物に水を加えて水洗浄、濾過、必要に応じて水洗浄の時に酸を加えて酸処理し、乾燥をする方法、（５）重合反応終了後、反応混合物を濾過し、必要に応じ、反応溶媒で１回又は２回以上洗浄し、更に水洗浄、濾過及び乾燥する方法、等が挙げられる。

尚、上記（後処理１）～（後処理５）に例示したような後処理方法において、ＰＡＳ樹脂の乾燥は真空中で行なってもよいし、空気中或いは窒素のような不活性ガス雰囲気中で行なってもよい。

（ＰＡＳ樹脂組成物）
本実施形態のギヤは、ＰＡＳ樹脂組成物としてＰＡＳ樹脂を含有してもよい。本実施形態のギヤの構成成分としてＰＡＳ樹脂を含有するＰＡＳ樹脂組成物を使用することにより、所望の材料物性を付与しやすくなる。
本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物の溶融粘度（Ｖ６）は、５０Ｐａ・ｓ以上４０００Ｐａ・ｓ以下の範囲であることが好ましい。本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物の溶融粘度（Ｖ６）の上限は、好ましくは２０００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは７００Ｐａ・ｓ以下であり、さらに好ましくは３００Ｐａ・ｓ以下である。また、本実施形態のＰＡＳ樹脂の溶融粘度（Ｖ６）の下限は、好ましくは７０Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは８０Ｐａ・ｓ以上であり、さらに好ましくは９０Ｐａ・ｓ以上である。上記上限及び下限は任意に組み合わせすることができる。
５０Ｐａ・ｓ以上であるＰＡＳ樹脂組成物を用いることにより、ギヤの強度が高くなるため、ギヤ全体の耐久性を向上すること、あるいは成形時のバリを低減することができる。ができる。一方、溶融粘度（Ｖ６）が４０００Ｐａ・ｓ以下であるＰＡＳ樹脂組成物を用いることにより、射出成形時に歯先までＰＡＳ樹脂組成物を充填させることができるため、ギヤの金型転写性を向上することができ、外観の良好なギヤを作製することができる。
本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物は、ＰＡＳ樹脂組成物の総量（１００質量％）に対して、ＰＡＳ樹脂を５０～１００質量％含有することが好ましく、ＰＡＳ樹脂を６０～９５質量％含有することがより好ましく、ＰＡＳ樹脂を７０～９５質量％含有することがさらに好ましい。
本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物は、必要に応じて、充填剤を任意成分として含有することができる。前記充填剤としては本開示の効果を損なうものでなければ公知慣用の材料を用いることもでき、例えば、繊維状のもの、粒状又は板状などの非繊維状のものなど、さまざまな形状の充填剤等が挙げられる。具体的には、ガラス繊維、炭素繊維、シランガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、金属繊維、チタン酸カリウム、炭化珪素、珪酸カルシウム、ワラストナイト等の繊維、天然繊維等の繊維状充填剤が使用でき、またガラスビーズ、ガラスフレーク、硫酸バリウム、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、マイカ、雲母、タルク、アタパルジャイト、フェライト、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、ゼオライト、ミルドファイバー、硫酸カルシウム等の非繊維状充填剤も使用できる。

本実施形態において、充填剤は必須成分ではなく、配合する場合、その含有量は本開示の効果を損ねなければ特に限定されるものではない。充填剤の配合量としては、例えば、ＰＡＳ樹脂１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上、より好ましくは１０質量部以上から、好ましくは６００質量部以下、より好ましくは２００質量部以下の範囲である。かかる範囲において、ＰＡＳ樹脂組成物が良好な機械的強度と成形性を示すため好ましい。

本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物又は構成成分は、実質的にセルロースナノファイバーを含まないことが好ましい。そして、「実質的にセルロースナノファイバーを含まない」とは、ＰＡＳ樹脂組成物又は構成成分にセルロースナノファイバーを含む場合において、ＰＡＳ樹脂とセルロースナノファイバーとの合計総量に対して、セルロースナノファイバーの含有量が０．５質量％未満、より好ましくは０．３質量％未満であることが好ましい。セルロースナノファイバーの含有量が０．５質量％以上であると、ＰＡＳ樹脂組成物を作製する際にセルロースナノファイバーが分解して炭化又は分解ガスが発生し、機械強度が低下する。

本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物は、シランカップリング剤を含有することが好ましい。本実施形態において、ギヤを構成する構成成分としてシランカップリング剤をさらに含有することにより、良好な成形性、特に離形性を有し、かつ機械的強度がより向上する。
本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物に含有されうるシランカップリング剤としては、本開示の効果を損ねなければ特に限定されないが、カルボキシ基と反応する官能基、例えば、エポキシ基、イソシアナト基、アミノ基又は水酸基を有するシランカップリング剤が好ましいものとして挙げられる。このようなシランカップリング剤としては、例えば、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシ基含有アルコキシシラン化合物、γ－イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、γ－イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、γ－イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、γ－イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、γ－イソシアナトプロピルエチルジメトキシシラン、γ－イソシアナトプロピルエチルジエトキシシラン、γ－イソシアナトプロピルトリクロロシラン等のイソシアナト基含有アルコキシシラン化合物、γ－（２－アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ－（２－アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基含有アルコキシシラン化合物、γ－ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、γ－ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン等の水酸基含有アルコキシシラン化合物が挙げられる。本開示においてシランカップリング剤は必須成分ではないが、配合する場合、その配合量は、本開示の効果を損ねなければその添加量は特に限定されないが、ＰＡＳ樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．０１質量部以上、より好ましくは０．１質量部以上から、好ましくは１０質量部以下、より好ましくは５質量部以下までの範囲である。かかる範囲において、ＰＡＳ樹脂組成物が良好な成形性、特に離形性を有し、かつ成形品がエポキシ樹脂と優れた接着性を呈しつつ、さらに機械的強度が向上するため好ましい。

本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物は、必要に応じて、熱可塑性エラストマーを任意成分として含有することができる。熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系エラストマー、弗素系エラストマー又はシリコーン系エラストマーが挙げられ、このうちポリオレフィン系エラストマーが好ましいものとして挙げられる。これらのエラストマーを添加する場合、その配合量は、本開示の効果を損ねなければ特に限定されないが、ＰＡＳ樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．０１質量部以上、より好ましくは０．１質量部以上から、好ましくは１０質量部以下、より好ましくは５質量部以下までの範囲である。かかる範囲において、得られるＰＡＳ樹脂組成物の耐衝撃性が向上するため好ましい。

例えば、前記ポリオレフィン系エラストマーは、α－オレフィンの単独重合体、又は２以上のα－オレフィンの共重合体、１又は２以上のα－オレフィンと、官能基を有するビニル重合性化合物との共重合体が挙げられる。この際、前記α－オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、１－ブテン等の炭素原子数が２以上から８以下までの範囲のα－オレフィンが挙げられる。また、前記官能基としては、カルボキシ基、酸無水物基（－Ｃ（＝Ｏ）ＯＣ（＝Ｏ）－）、エポキシ基、アミノ基、水酸基、メルカプト基、イソシアネート基、オキサゾリン基等が挙げられる。そして、前記官能基を有するビニル重合性化合物としては、酢酸ビニル；（メタ）アクリル酸等のα，β－不飽和カルボン酸；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等のα，β－不飽和カルボン酸のアルキルエステル；アイオノマー等のα，β－不飽和カルボン酸の金属塩（金属としてはナトリウムなどのアルカリ金属、カルシウムなどのアルカリ土類金属、亜鉛等）；グリシジルメタクリレート等のα，β－不飽和カルボン酸のグリシジルエステル等；マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のα，β－不飽和ジカルボン酸；前記α，β－不飽和ジカルボン酸の誘導体（モノエステル、ジエステル、酸無水物）等の１種又は２種以上が挙げられる。上述の熱可塑性エラストマーは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

更に、本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物は、上記成分に加えて、さらに用途に応じて、適宜、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアリーレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂、ポリ二弗化エチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、液晶ポリマー等の合成樹脂（以下、単に合成樹脂という）を任意成分として配合することができる。本開示において前記合成樹脂は必須成分ではないが、配合する場合、その配合の割合は本開示の効果を損ねなければ特に限定されるものではなく、また、それぞれの目的に応じて異なり、一概に規定することはできないが、本実施形態に係るＰＡＳ樹脂組成物中に配合する合成樹脂の割合として、例えばＰＡＳ樹脂１００質量部に対し５質量部以上の範囲であり、１５質量部以下の範囲の程度が挙げられる。換言すれば、ＰＡＳ樹脂と合成樹脂との合計に対してＰＡＳ樹脂の割合は質量基準で、好ましくは（１００／１１５）以上の範囲であり、より好ましくは（１００／１０５）以上の範囲である。

また本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物は、その他にも着色剤、帯電防止剤、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、発泡剤、難燃剤、難燃助剤、防錆剤、及びカップリング剤等の公知慣用の添加剤を必要に応じ、任意成分として含有してもよい。これらの添加剤は必須成分ではなく、例えば、ＰＡＳ樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．０１質量部以上の範囲であり、好ましくは１０００質量部以下の範囲で、本開示の効果を損なわないよう目的又は用途に応じて適宜調整して用いればよい。

＜ＰＡＳ樹脂組成物の好適な形態＞
本実施形態のギヤの構成成分であるＰＡＳ樹脂組成物の好ましい形態は、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるＰＡＳ樹脂、シランカップリング剤及び充填剤を含有し、前記ＰＡＳ樹脂と、前記シランカップリング剤と、前記充填剤との合計含有量が、ＰＡＳ樹脂組成物の総量（１００質量％）に対して、５０～１００質量％であることが好ましく、７０～１００質量％であることがより好ましい。
本実施形態のギヤの構成成分として上記組成のＰＡＳ樹脂組成物を使用することにより、ギヤの寸法変化率及び／又はギヤの吸水率を所定の範囲内（例えば、温度変化による寸法変化率が０．７％以下、及び／又は吸水率が０．５％以上）に制御しやすくなる。
これにより、本実施形態のギヤ、ウォームギヤ及びロボットは、熱及び吸水による寸法変化率がより低く、かつ高温及び高湿度下でのより優れた耐久性及び寸法精度を有しうる。また、前記ＰＡＳ樹脂はその分子内にカルボキシル基を有し、かつ前記ＰＡＳ樹脂の分子構造中に存在するカルボキシル基の含有量は、ＰＡＳ樹脂１ｇあたり１０μｍｏｌ以上２００μｍｏｌ以下であることが好ましい。
当該カルボキシル基はカップリング剤との反応性を有するため、カップリング剤との併用によってギヤ耐久性の向上効果を発揮しうる。

本実施形態のＰＡＳ樹脂組成物は、主成分、及び必要に応じてその他の任意成分を配合してなる。本開示に用いるＰＡＳ樹脂組成物を製造する方法としては、特に限定されないが、主成分と必要に応じて任意成分を配合して、溶融混錬する方法、より詳しくは、必要に応じてタンブラー又はヘンシェルミキサー等で均一に乾式混合し、次いで、二軸押出機に投入して溶融混練する方法が挙げられる。

溶融混錬は、樹脂温度がＰＡＳ樹脂の融点以上となる温度範囲、好ましくは該融点＋１０℃以上となる温度範囲、より好ましくは該融点＋１０℃以上、さらに好ましくは該融点＋２０℃以上から、好ましくは該融点＋１００℃以下、より好ましくは該融点＋５０℃以下までの範囲の温度に加熱して行うことができる。

前記溶融混練機としては分散性又は生産性の観点から二軸混練押出機が好ましく、例えば、樹脂成分の吐出量５～５００（ｋｇ／ｈｒ）の範囲と、スクリュー回転数５０～５００（ｒｐｍ）の範囲とを適宜調整しながら溶融混練することが好ましく、それらの比率（吐出量／スクリュー回転数）が０．０２～５（ｋｇ／ｈｒ／ｒｐｍ）の範囲となる条件下に溶融混練することがさらに好ましい。また、溶融混練機への各成分の添加、混合は同時に行ってもよいし、分割して行っても良い。例えば、前記成分のうち、添加剤を添加する場合は、前記二軸混練押出機のサイドフィーダーから該押出機内に投入することが分散性の観点から好ましい。かかるサイドフィーダーの位置は、前記二軸混練押出機のスクリュー全長に対する、該押出機樹脂投入部（トップフィーダー）から該サイドフィーダーまでの距離の比率が、０．１以上であることが好ましく、０．３以上であることがより好ましい。また、かかる比率は０．９以下であることが好ましく、０．７以下であることがより好ましい。

このように溶融混練して得られる本開示に係るＰＡＳ樹脂組成物は、前記主成分と、必要に応じて加える任意成分及びそれらの由来成分を含む溶融混合物であり、該溶融混練後に、公知の方法、例えば、溶融状態のＰＡＳ樹脂組成物をストランド状に押出成形した後、ペレット、チップ、顆粒、粉末などの形態に加工してから、必要に応じて１００～１５０℃の温度範囲で予備乾燥を施すことが好ましい。

（好適なギヤの態様）
本実施形態のギヤの好ましい態様である、ウォームホイール、ウォーム及びウォームギヤについて、添付図面を参照しながら本開示のギヤの一実施形態について主に説明する。

＜ウォームホイール＞
図１は、本開示の一実施形態に係るウォームホイール１の構成を示す模式図である。図１を参照しながら、一実施形態に係るウォームホイール１の構成について主に説明する。
本実施形態のウォームホイール１は、いわゆるスパーギヤ（平歯車）である。より詳細には、ウォームホイール１は、径方向の外方に突出する第１の歯部２と、第１の歯部２が外周に形成された（略）円盤形状の本体部とを有する。そして、第１の歯部２及び隣接する第１の歯部２との間に形成された溝３は、周期的に配置されている。
換言するとウォームホイール１は、（略）円盤状の側面に第１の歯部２を所定間隔で並べた形状を有する。また当該本体部の中心部に、カムシャフト等の軸体が挿通される貫通孔４が形成されている。必要により、本体部の一方の面には、カムシャフトのフランジが配置される凹部が貫通孔４の外周部に形成されていてもよい。また、必要により、本体部の他方の面には、貫通孔４の外周部に、カムシャフトに他のギヤ等を取り付ける取付部材（例えば、止めねじ機構）が配置される凹部が形成されていてもよい。
また、ウォームホイール１は、回転軸を有し、かつ前記回転軸がベアリングを介してウォームホイールベースに回転可能な状態で支持され、後述のウォームギヤ１００の駆動力の出力側となりうる。
本実施形態の好適なギヤは、外周に形成された第１の歯部２を有し、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるＰＡＳ樹脂を構成成分とするウォームホイール１である。
ウォームホイール１はＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物を含有するため、熱及び吸水による低寸法変化率と、高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度とを有する。これにより、ウォーム１０の第２の歯部５と第１の歯部２との噛み合わせや他の部材との組み合わせによるガタつき又は騒音の軽減等により効果を奏すると考えられる。
また、図１では、ウォームホイール１をＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物のみから構成された例を示しているが、ウォームホイール１の一部をＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物から構成してもよい。例えば、第１の歯部２だけをＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物で構成してもよく、あるいはカムシャフト等の軸体が挿通される貫通孔４の部分を金属材料で構成してもよい。当該金属材料としては、特に制限されることはなく、鉄、鉄鋼材、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタン及びチタン合金から選択される一種又は二種以上を含む金属が挙げられる。

＜ウォーム＞
図２は、本開示の一実施形態に係るウォーム１０の構成を示す模式図である。図２を参照しながら、一実施形態に係るウォーム１０の構成について主に説明する。
本実施形態のウォーム１０は、連続的に溝６を螺旋状に切り込んだ形状を有する歯面を備えた（略）円柱状ギヤである。より詳細には、ウォーム１０は、径方向の外方に突出する螺旋状の第２の歯部５と、第２の歯部５が外周に形成された（略）円柱状のウォームシャフト８とを有する。そして、第２の歯部５及び隣接する第２の歯部５との間に形成された溝６は、周期的に配置されている。また、ウォーム１０は、ウォームシャフト８と、螺旋状の第２の歯部５と、シャフト又は挿通軸（図示せず）を挿通又は固定する固定穴７とを有する。ウォーム１０は、ベアリングを備えたウォームベースに対して回転可能に取付けられうる。そのため、必要により、ウォームシャフト８の一端側及び／又は他端側に、ウォーム１０を回転可能に支持するウォームベースのベアリングに固定するベアリング部（図示せず）を設けてもよい。
ウォーム１０の一方の軸端は、動力源であるモーター（図示せず）の回転軸に連結されて、後述のウォームギヤ１００の駆動力の入力側となりうる。そのため、固定穴７は、動力源であるモーター（図示せず）の回転軸に連結する部位でありうる。
第２の歯部５は、ウォームシャフト８と同軸的に形成され、例えばウォームシャフト８より直径が大きい円柱状の側面に対して、連続的に螺旋状に切り込んだ形状である。なお、溝６及び第２の歯部５は、図２とは逆の方向に回転する螺旋状に連続的に切り込んだ形状であってもよい。

本実施形態の好適なギヤは、外周に形成された第２の歯部５を有し、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるＰＡＳ樹脂を構成成分とするウォーム１０である。
ウォーム１０はＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物を含有するため、熱及び吸水による低寸法変化率と、高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度とを有する。これにより、ウォームホイール１の第１の歯部２と第２の歯部５との噛み合わせ、モーターが有する挿通軸などの他の部材との組み合わせによるガタつき又は騒音の軽減等により効果を奏すると考えられる。
また、図２では、ウォーム１０をＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物のみから構成された例を示しているが、ウォーム１０の一部をＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物から構成してもよい。例えば、第２の歯部５だけをＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物で構成してもよく、あるいはウォームシャフト８又は固定穴７の部分を金属材料で構成してもよい。当該金属材料としては、特に制限されることはなく、鉄、鉄鋼材、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタン及びチタン合金から選択される一種又は二種以上を含む金属が挙げられる。

＜ウォームギヤ＞
図３は、本開示の一実施形態に係るウォームギヤ１００の構成を示す模式図である。図３を参照しながら、一実施形態に係るウォームギヤ１００の構成について主に説明する。
本実施形態のウォームギヤ１００は、ウォームホイール１及びウォーム１０を有するギヤである。また、ウォームギヤ１００は、螺旋状の第２の歯部５を備えた歯面を有するウォーム１０と、螺旋状の第２の歯部５に噛み合う第１の歯部２を備えた歯面を有するウォームホイール１とから構成される回転運動の伝達機構である。
ウォームホイール１は、ウォーム１０とは方向が異なる回転軸を中心に回転可能に支持され、かつ第１の歯部２を備えた歯面を外周に有する。また、ウォーム１０は、ウォームホイール１とは方向が異なる回転軸を中心に回転可能に支持され、かつ第２の歯部５が螺旋状に形成された歯面を外周に有する。そして、ウォームホイール１の歯部２（第１の歯部２）が、ウォーム１０の歯部５（第２の歯部５）に噛み合わされている。
ウォーム１０が矢印θ１方向に回転することにより、ウォーム１０の第２の歯部５が矢印Ｘ１方向に向けて移動すると、ウォームホイール１が矢印φ１で示す方向に回転駆動される。また逆に、ウォームホイール１が矢印φ１の方向に回転駆動すると、ウォーム１０の歯部５が矢印Ｘ１方向に向けて移動してウォーム１０が矢印θ１方向に回転駆動する。
一方、ウォーム１０が矢印θ２方向に回転して、ウォーム１０の歯部５が矢印Ｘ２方向に向けて移動すると、ウォームホイール１は矢印φ２で示す方向に回転駆動される。また逆に、ウォームホイール１が矢印φ２で示す方向に回転すると、ウォーム１０の歯部５が矢印Ｘ２方向に移動して、ウォーム１０が矢印θ２方向に回転駆動する。

本実施形態の好適なギヤは、外周に形成された第１の歯部２を有し、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるＰＡＳ樹脂を構成成分とするウォームホイール１と、外周に形成され、かつ第１の歯部２と噛合う第２の歯部５を有し、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるＰＡＳ樹脂を構成成分とするウォーム１０とを有するウォームギヤ１００である。
ウォームギヤ１００を構成するウォームホイール１及びウォーム１０はＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物を含有するため、熱及び吸水による低寸法変化率と、高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度とを有する。
これにより、ウォームホイール１及びウォーム１０が互いに最適な噛み合わせとなり、モーターが有する挿通軸などの他の部材との組み合わせによるガタつき又は騒音の軽減等により効果を奏すると考えられる。

＜ギヤの物性＞
本実施形態のギヤにおいて、吸水による寸法変化率は、０．２％以下にあることが好ましく、より好ましくは０．１５％以下、さらに好ましくは０．１％以下である。
一般的に樹脂の吸水現象は、樹脂の非晶部当に水が浸入し、高分子鎖が膨潤するものであるため、高分子鎖間に保持される水の量と寸法変化とは比例関係にある。そのため、吸水による寸法変化率が０．２％以下であると、本実施形態のギヤをウォームホイール、ウォーム等に使用しても歯部同士の噛み合わせやモーターが有する挿通軸などの他の部材との組み合わせに影響が生じにくく、高湿度下でのより優れた寸法精度を示す。すなわち、本実施形態のギヤは、吸水性が低いＰＡＳ樹脂を構成成分としているため、吸水による寸法変化率が低く、かつ高湿度下での優れた寸法精度を有しうる。
上記吸水による寸法変化率の測定方法は、後述の実施例の欄に記載の通り、本実施形態のギヤを水に浸漬した前後における当該ギヤの歯先円直径の変化率（％）＝｜｛（ｈ１－ｈ０）／ｈ０｝｜×１００を吸水による寸法変化率とした。
本明細書における「歯先円直径」とは、ギヤの歯先円直径を任意に１０箇所測定した値の数平均値である。また、歯先円直径は、歯部の先端を連ねる円の直径を測定している。例えば、図１に示す通り、歯先円直径Ｒａは、ギヤ（例えば、ウォームホイール１）の歯部２の先端と、ギヤ（例えば、ウォームホイール１）の中心部と、前記ギヤ（例えば、ウォームホイール１）の歯部２の先端と対向する他の歯部２の先端と、を結ぶ線の長さをいう。また、本明細書における寸法変化率（％）は、吸水又は温度変化における基準時点（例えば、吸水前あるいは温度変化前）の長さを分母とし、前記基準時点から、吸水又は温度変化に伴う比較時点までの長さの変化前後の増減分を分子とした比率をいい、絶対値である。したがって、厳密には、０℃から８０℃の温度変化による寸法変化率（％）とは、下記式（Ｉ）の絶対値である。

本実施形態のギヤにおいて、０℃から８０℃の温度変化による寸法変化率（％）は、下記式（Ｉ）：

（上記式（Ｉ）中、Ｌ_８０は、８０℃におけるギヤの歯先円直径を表し、Ｌ_０は、０℃におけるギヤの歯先円直径を表す。）で表され、かつ前記寸法変化率（％）が、０．７％以下であることが好ましく、０．６５％以下であることがより好ましく、０．６％以下であることがさらに好ましい。
温度変化による寸法変化率が０．７％以下であると、本実施形態のギヤをウォームホイール、ウォーム等に使用しても歯部同士の噛み合わせやモーターが有する挿通軸などの他の部材との組み合わせに影響が生じにくく、高温下でのより優れた耐久性及び寸法精度を示す。すなわち、本実施形態のギヤは、線熱膨張係数が低いＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物を構成成分としているため、熱による寸法変化率が低く、かつ高温下での優れた耐久性及び寸法精度を有しうる。

本実施形態のギヤにおいて、モジュールは、０．５～２５ｍｍの範囲内にあることが好ましい。
本実施形態のギヤにおいて、歯厚は、０．８ｍｍ～４０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。
本実施形態のギヤにおいて、ピッチ円直径は、１．５ｍｍ～３２００ｍｍの範囲内にあることが好ましい。
なお、モジュールと歯厚とは、１．６×モジュール＝歯厚（ｍｍ）という関係式によって互いに関連付けられる。また、モジュールとは、［基底円直径（単位はミリメートル）］÷（歯数）で表される。

＜ギヤの製造方法＞
本実施形態のギヤは、ＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物を成形してなることが好ましい。また、本実施形態のギヤの製造方法は、前記ＰＡＳ樹脂組成物を溶融成形する工程を有する。以下、詳述する。

本実施形態のギヤの構成成分であるＰＡＳ樹脂又はＰＡＳ樹脂組成物は、射出成形、ガスインジェクション成形、圧縮成形、コンポジット、シート、パイプなどの押出成形、引抜成形、ブロー成形、トランスファー成形など各種成形に供することが可能であるが、特に離形性にも優れるため射出成形用途に適している。射出成形にて成形する場合、各種成形条件は特に限定されず、通常一般的な方法にて成形することができる。例えば、射出成形機内で、樹脂温度がＰＡＳ樹脂の融点以上の温度範囲、好ましくは該融点＋１０℃以上の温度範囲、より好ましくは融点＋１０℃～融点＋１００℃の温度範囲、さらに好ましくは融点＋２０～融点＋５０℃の温度範囲で前記ＰＡＳ樹脂組成物を溶融する工程を経た後、樹脂吐出口よりを金型内に注入して成形すればよい。その際、金型温度も公知の温度範囲、例えば、室温（２３℃）～３００℃、好ましくは１２０～１８０℃に設定すればよい。

以上のようなウォームギヤ１００は、任意の機械に用いることができる。例えば、ウォームギヤ１００は、産業用ロボットアーム、医療用途のアクチュエータ、水回り部品、及び自動車部品などに応用可能である。以下では、一例としてロボット、より具体的にはロボットアームにウォームギヤ１００が用いられるときの一実施形態について説明する。

図４は、図３のウォームギヤ１００を有するロボット用アーム機構１０００の模式図である。
ロボット用アーム機構１０００は、ウォームギヤ１００に加えて、例えばロボット本体などに接続される第１アームＡ１と、ロボット用アーム機構１０００の先端で稼働する部分を含む第２アームＡ２と、を有する。ロボット用アーム機構１０００は、第１アームＡ１と第２アームＡ２と間に位置する関節部Ｊにウォームギヤ１００を有する。

ロボット用アーム機構１０００では、ウォームギヤ１００が動作することで、長さＬの第２アームＡ２が関節部Ｊを支点として円運動する。ロボット用アーム機構１０００は、制御信号に基づいてウォームギヤ１００を駆動し、指定された位置へと第２アームＡ２の先端を移動させる。

図４では、ウォームギヤ１００はロボットのアーム機構に用いられているが、ウォームギヤ１００の用途はこれに限定されない。ウォームギヤ１００は、ロボットのアーム機構に加えて、又は代えて、任意の他の構成部に用いられてもよい。ロボットは、ギヤによる駆動を必要とするような任意の構成部においてウォームギヤ１００を有してもよい。

以下、実施例、比較例を用いて説明するが、本開示はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下、特に断りが無い場合「％」又は「部」は質量基準とする。

＜実施例及び比較例で使用した原料＞
＜ＰＡＳ樹脂＞
ポリフェニレンスルフィド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と称する。）、溶融粘度３０Ｐａ・ｓ、カルボキシ基３０μｍｏｌ／ｇ
ＰＰＳ樹脂、溶融粘度５０Ｐａ・ｓ、カルボキシ基３０μｍｏｌ／ｇ
ＰＰＳ樹脂、溶融粘度３００Ｐａ・ｓ、カルボキシ基３０μｍｏｌ／ｇ
ＰＰＳ樹脂、溶融粘度４０００Ｐａ・ｓ、カルボキシ基３０μｍｏｌ／ｇ
ＰＰＳ樹脂、溶融粘度７０００Ｐａ・ｓ、カルボキシ基３０μｍｏｌ／ｇ

＜シランカップリング剤＞
エポキシシラン ３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ダウ・コーニング株式会社製「ＳＨ－６０４０」
アミノシラン Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン 信越化学工業株式会社製「ＫＢＭ－６０３」

＜他の樹脂＞
ＰＯＭ（ポリアセタール樹脂） ポリプラスチックス株式会社製「Ｍ９０－４４」
ＰＡ６（ポリアミド樹脂） 東レ株式会社製「ＣＭ１０１７」

＜実施例及び比較例における評価方法＞
（１）カルボキシル基の定量
実施例、比較例で得たＰＰＳ樹脂中のカルボキシル基の定量は、以下の手順で測定した。
前処理として、各実施例、比較例で使用したＰＰＳ樹脂をジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）中で不活性雰囲気下、２１０℃で一旦溶解した後、冷却して再度ＰＰＳ樹脂を析出させた。次いで、得られたスラリーをイオン交換水で何度もよく洗浄、ろ過した後、一旦塩酸でｐＨ２．５以下に調整し、再度イオン交換水で何度も洗浄を繰り返した。そして得られたケーキを熱風乾燥機中、１２０℃の条件下において乾燥した。乾燥後の固形物をサンプルとした。
次に、上記で得られた各サンプルをプレス機でディスク状にプレスし、顕微ＦＴ－ＩＲ装置で測定を行った。そして、得られた吸収のうち２６６６ｃｍ^－１の吸収に対する１７０５ｃｍ^－１の吸収の相対強度を求めた。そして、別途、ｐ－クロロフェニル酢酸を各実施例、比較例で使用したＰＰＳ樹脂中に所定量混合し、同様な操作によって得られた吸収曲線における２６６６ｃｍ^－１の吸収強度に対する１７０５ｃｍ^－１の吸収強度の相対強度のプロットにより得られた検量線より得られた数値を、該ＰＰＳ樹脂中に含まれるカルボキシ基量とした。

（２）寸法変化率（％）の測定
（２－１）ギヤの吸水による寸法変化率の測定
実施例及び比較例で作製した各ウォームホイール及び各ウォームのギヤを５０℃２４時間乾燥させた後、デシケータ内で室温（２３℃）に戻して乾燥後のギヤの歯先円直径を任意の１０箇所の歯部において測定して、その数平均値を乾燥後のギヤの歯先円直径（ｈ０）とした。その後、室温（２０～２８℃）の蒸留水に８０日間浸漬し、浸漬後のギヤの歯先円直径を任意の１０箇所測定して、その数平均値を浸漬後のギヤの歯先円直径（ｈ１）とした。そして、浸漬前後の歯先円直径の変化率（％）＝｜｛（ｈ１－ｈ０）／ｈ０｝｜×１００を吸水による寸法変化率とした。
（２－２）ギヤの温度変化による寸法変化率の測定
実施例及び比較例で作製した各ウォームホイール及び各ウォームのギヤにおける０℃から８０℃の温度変化による寸法変化率（％）は、下記式（Ｉ）：

（上記式（Ｉ）中、Ｌ_８０は、８０℃におけるギヤの歯先円直径を表し、Ｌ_０は、０℃におけるギヤの歯先円直径を表す。）で定義した。
前記ギヤを５０℃２４時間乾燥させた後、０℃に設定した恒温槽内で１間維持したギヤの歯先円直径を３０秒以内に任意の１０箇所の歯部において測定して、その数平均値をギヤの歯先円直径（Ｌ０）とした。その後、ギヤを８０℃に設定した恒温槽内で１時間維持した後、恒温槽から取り出した直後のギヤの歯先円直径を３０秒以内に任意の１０箇所の歯部において測定して、その数の平均値をギヤの歯先円直径（Ｌ８０）とした。

（３）成形性の評価
得られたペレットをシリンダー温度３２０℃に設定した住友重機製射出成形機（ＳＥ－７５Ｄ－ＨＰ）に供給し、１５０℃に温調した金型を用いて射出成形を行い、ギヤを得た。得られたギヤの外観を目視により観察し、表面に光沢があり歯先まで樹脂が充填されているものを良好とし、表面に光沢がなく歯先まで樹脂が充填されていないものを不良とした。また、射出成形中にガスが多量に発生して成形が困難なものを成形不可とし、ギヤの歯先にバリが発生したものをバリ大とした。

（４）Ｍ_ｗ／Ｍ_ｔｏｐ比
ＰＰＳ樹脂の重量平均分子量（Ｍ_ｗ）及びピーク分子量（Ｍ_ｔｏｐ）を、ゲル浸透クロマトグラフィーを用いて、下記の測定条件により測定した。得られたＭ_ｗ及びＭ_ｔｏｐからＭ_ｗ／Ｍ_ｔｏｐ比を算出した。６種類の単分散ポリスチレンを校正に用いた。
装置：超高温ポリマー分子量分布測定装置（株式会社センシュー科学製「ＳＳＣ－７０００」）
カラム：ＵＴ－８０５Ｌ（昭和電工株式会社製）
カラム温度：２１０℃
溶媒：１－クロロナフタレン
測定方法：ＵＶ検出器（３６０ｎｍ）

（５）溶融粘度（Ｖ６）の測定
ＰＰＳ樹脂を島津製作所製フローテスター、ＣＦＴ－５００Ｃを用い、３００℃、荷重：１．９６×１０^６Ｐａ、Ｌ／Ｄ＝１０／１にて、６分間保持した後に溶融粘度を測定した。

＜実施例１～１０及び比較例１～１０＞
表１に記載する組成成分及び配合量に基づいて、各材料を配合した。その後、株式会社日本製鋼所製ベント付２軸押出機「ＴＥＸ－３０（製品名）」にこれら配合材料を投入し、樹脂成分吐出量２５ｋｇ／ｈｒ、スクリュー回転数２００ｒｐｍ、設定樹脂温度３３０℃で溶融混練してＰＰＳ樹脂組成物のペレットを得た。
実施例１～１０及び比較例１～１０におけるウォーム及びウォームホイールの各部品は、上記で得られたペレット状の各ＰＰＳ樹脂組成物を用いて、シリンダー温度３２０℃、金型温度１５０℃の条件下における射出成形により得られた。各ウォームの形状は、モジュール０．８ｍｍ、１条、右ねじれ、進み角３．１７°であった。また、いずれのウォームホイールの形状もモジュール０．８、圧力角２０°、歯数３８、進み角３．１７°のヘリカルギヤとした。
実施例１～１０及び比較例１～１０におけるウォーム及びウォームホイールの各部品について、種々の評価を行った。その結果を表１に示す。

実施例で得られたウォーム及びウォームホイールは、比較例で得られたウォーム及びウォームホイールより、熱及び吸水による寸法変化率が低くいことから、高温及び高湿度下での優れた耐久性及び寸法精度を有することが確認された。
また、比較例１～６で得られたウォーム及びウォームホイールは、成形不良等により、吸水による寸法変化率及び温度変化による寸法変化率の評価ができなかった。
尚、本出願は、２０２２年７月１日に出願した日本国特許出願２０２２－１０７３８４号の利益及び優先権を主張し、前記出願の全内容を参照により本明細書に援用するものとする。

［符号の説明］
１ ウォームホイール
２ 第１の歯部
３ 溝
４ 貫通孔
５ 第２の歯部
６ 溝
７ 固定穴
８ ウォームシャフト
１０ ウォーム
１００ ウォームギヤ
Ｒａ 歯先円直径
Ａ１ 第１アーム
Ａ２ 第２アーム
Ｊ 関節部
Ｌ 長さ
Δθ 角度誤差量

Claims (7)

1. 外周に形成された第１の歯部を有し、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるポリアリーレンスルフィド樹脂を含有するポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を構成成分とする、ギヤであって、
   前記ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物に対して前記ポリアリーレンスルフィド樹脂を５０～１００質量％含有し、
   前記ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の構成成分は、必須成分である前記ポリアリーレンスルフィド樹脂と、合成樹脂、セルロースナノファイバー及び添加剤からなる群から選択される任意成分とのみから構成され、かつ前記ポリアリーレンスルフィド樹脂と前記合成樹脂との合計に対して前記ポリアリーレンスルフィド樹脂の割合は、質量基準で、（１００／１０５）以上であり、
   前記添加剤は、充填剤、熱可塑性エラストマー、着色剤、帯電防止剤、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、発泡剤、難燃剤、難燃助剤、防錆剤、及びカップリング剤であり、
   前記合成樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアリーレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂、ポリ二弗化エチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂又は液晶ポリマーである、ギヤ。
2. 下記式（Ｉ）：
   （上記式（Ｉ）中、Ｌ８０は、８０℃におけるギヤの歯先円直径を表し、Ｌ０は、０℃におけるギヤの歯先円直径を表す。）
   で表される０℃から８０℃の温度変化による寸法変化率（％）が、０．７％以下である、請求項１に記載のギヤ。
3. セルロースナノファイバーを前記構成成分としてさらに含有し、かつ前記セルロースナノファイバーの含有量は、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂と前記セルロースナノファイバーとの合計総量に対して０．５質量％未満である、請求項１又は２に記載のギヤ。
4. シランカップリング剤を前記構成成分としてさらに含有する、請求項１又は２に記載のギヤ。
5. ウォームホイールである請求項１又は２に記載のギヤと、前記ギヤの前記第１の歯部と噛合う第２の歯部を有するウォームと、を有するウォームギヤであって、
   前記ウォームは、溶融粘度（Ｖ６）が５０～４０００Ｐａ・ｓであるポリアリーレンスルフィド樹脂を構成成分とする、ウォームギヤ。
6. 請求項５に記載のウォームギヤを有するロボット用ギヤシステム。
7. 請求項６に記載のロボット用ギヤシステムを有するロボット。

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