(57)【要約】【課題】製造コストの増加を最小限に抑えることができながら、長期使用しても支障を生じることが無く、周囲環境の影響も受け難くて、安定した動作を維持できる回転駆動装置を提供する。【解決手段】本発明の回転駆動装置は、モータ１と、モータ１により回転するウォーム２と、ウォーム２に噛み合うウォームホイール４と、ウォームホイール４に伝達された力により回転する出力軸７と、前記出力軸７を予め設定した第１の角度で停止させるために、出力軸７への伝達力により動作する動作端が当接可能なストッパ９と、ウォームホイール４の回転軸４ａを支点にウォーム２を回動自在に支持する支持部材１１と、ウォーム２がウォームホイール４の回転軸４ａを支点に回動したときにウォーム２の回動方向とは逆の方向にウォーム２の回動角度に応じた復元力を発生する弾性部材１２とを備えた。【選択図】図１
2010127289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、モータにより回転するウォームと、前記ウォームに噛み合うウォームホイールと、前記ウォームホイールに伝達された力により回転する出力軸と、前記出力軸を予め設定した第１の角度で停止させるために、前記出力軸へ伝達される力により動作する動作端に対して当接可能に設けられたストッパと、前記ウォームホイールの回転軸を支点に前記ウォームを回動自在に支持する支持部材と、前記ウォームが前記ウォームホイールの回転軸を支点に回動したときに前記ウォームの回動方向とは逆の方向に前記ウォームの回動角度に応じた復元力を発生する弾性部材とを備えた回転駆動装置。
【請求項２】
前記出力軸が、前記第１の所定の角度よりも小なる予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知する検出スイッチを備え、前記検出スイッチが、前記出力軸が予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知すると、モータの駆動電流を切るように構成した請求項１に記載の回転駆動装置。
【請求項３】
前記出力軸が、前記第１の所定の角度よりも小なる予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知する検出スイッチを備え、前記検出スイッチが、前記出力軸が予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知すると、予め設定したプロファイルに従ってモータの駆動電流を漸減もしくは段階的に減少させるように構成した請求項１に記載の回転駆動装置。
【請求項４】
前記出力軸が前記第１の角度まで回転した後、モータを最大トルクで駆動したときに前記弾性部材にかかる荷重が、前記弾性部材の許容荷重以下となるように構成した請求項１〜３の何れか１項に記載の回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータにより回転するウォームの力を、ウォームホイールを介して出力軸に伝達してこの出力軸により各種の従動部品を回転させる回転駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータにより回転されるウォームの回転駆動力を、ウォームに噛み合うウォームホイールに伝達し、このウォームホイールに伝達された力により出力軸を回転し、出力軸の回転力が従動部品に伝達されて各種の動作が行われる回転駆動装置は、既に広く知られている。前記従動部品は、所定位置や所定条件によって停止される場合が多いが、この場合、所定位置や所定条件によって、出力軸の回転を強制的に停止させるためにストッパが設けられる。このストッパは、従動部品の動作端や出力軸に取り付けられた部品の動作端などに当接するよう配設されている。
【０００３】
この場合に、従動部品の動作端や出力軸に取り付けられた部品の動作端などが前記ストッパに当接して出力軸がロックして回転できない状態となる一方で、かつ、モータの回転停止までにタイムラグがあり、しばらくモータが回転し続ける状況がある場合には、モータの回転駆動力で回転しようとするウォームが、ウォームホイールの歯部に噛み込んで、その後、モータを逆転させても動作できなくなる問題があった。また、出力軸を所定の回転角度で停止させる方法として、動作端にストッパを設けるのではなく、出力軸が所定の回転角度に達したことをスイッチなどで検知してモータの駆動を切って停止させる方法があり、この方法を用いればウォームのウォームホイールへの噛み込みは発生しないが、この方法ではモータのトルクばらつきや駆動電圧変動、負荷トルクばらつき、スイッチの検出位置ばらつきなどにより停止位置が安定しないため、停止位置に高い精度が求められる場合には使用できない。
【０００４】
この問題に対処するものとして、特許文献１等に、ウォームホイールと出力軸との間にクラッチ機構を設けて、動作端ではストッパにより移動（回転）が阻止されながらモータは完全には停止していない場合に、前記クラッチ機構のクラッチを滑らせてウォームホイールを空回りさせることでウォームの噛み込みを回避するように構成した回転駆動装置が提案されている。この構造の回転駆動装置によれば、動作端がストッパなどに当接して出力軸がロックして回転できない状態となりながら、モータが直ぐにはその回転を停止せず、しばらく回転を続けている場合でも、前記クラッチ機構のクラッチが滑ることで、ウォームのウォームホイールへの噛み込みを回避することができて、その後のモータの回転を支障無く行うことができる。
【特許文献１】特開平８−６３９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにクラッチ機構を備えた従来の回転駆動装置においては、クラッチ機構の価格が高いので製造コストの大幅な増加を招く課題があった。また、クラッチ機構の長期使用による磨耗や周囲環境（温度、湿度など）により、クラッチのすべり面の摩擦係数が変化するため、通常の回転駆動時に不要なすべりが発生して正常に駆動できなくなったり、すべりが足りずに動作端でウォームの噛み込みを回避できなくなったりするなどの動作不良が発生し易いという課題もあった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するもので、製造コストの増加を最小限に抑えることができながら、長期使用しても動作に支障を生じることが無く、周囲環境の影響も受け難くて、安定した動作を維持できる回転駆動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の回転駆動装置は、モータと、モータにより回転するウォームと、前記ウォームに噛み合うウォームホイールと、前記ウォームホイールに伝達された力により回転する出力軸と、前記出力軸を予め設定した第１の角度で停止させるために、前記出力軸へ伝達される力により動作する動作端に対して当接可能に設けられたストッパと、前記ウォームホイールの回転軸を支点に前記ウォームを回動自在に支持する支持部材と、前記ウォームが前記ウォームホイールの回転軸を支点に回動したときに前記ウォームの回動方向とは逆の方向に前記ウォームの回動角度に応じた復元力を発生する弾性部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、ウォームを、ウォームホイールの回転軸を支点に回動自在に支持させたので、動作端がストッパなどに当接して出力軸がロック状態となりながら、モータが直ぐには回転停止せず、しばらく回転を続けている場合には、弾性部材の復元力に抗して、前記ウォームが前記ウォームホイールの回転軸を支点に回動することとなる。したがって、動作端で出力軸がロックしてもウォームが回動して、ウォームとウォームホイールの歯部との間の過大な力による噛み込みを回避することができる。
【０００９】
また、本発明の回転駆動装置は、前記出力軸が、前記第１の所定の角度よりも小なる予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知する検出スイッチを備え、前記検出スイッチが、前記出力軸が予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知すると、モータの駆動電流を切るように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の回転駆動装置は、前記出力軸が、前記第１の所定の角度よりも小なる予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知する検出スイッチを備え、前記検出スイッチが、前記出力軸が予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知すると、予め設定したプロファイルに従ってモータの駆動電流を漸減もしくは段階的に減少させるように構成したことを特徴とする。
【００１１】
このように、出力軸が、第１の所定の角度よりも小なる予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知する検出スイッチ、すなわち、動作端がストッパに当接する位置の少し手前に移動したことを検知する検出スイッチを設けて、出力軸の回転角が第１の所定の角度に近づいたこと（第２の所定の角度に達したこと）を検知して、モータの電流を切ったり、駆動電流を漸減もしくは段階的に減少させたりして、惰性で動作端をストッパに当てるようにすることにより、動作端のストッパに当接した際の、ウォームとウォームホイールの歯部との衝撃力を緩和することができる。
【００１２】
また、本発明の回転駆動装置は、前記出力軸が前記第１の角度まで回転した後、モータを最大トルクで駆動したときに前記弾性部材にかかる荷重が、前記弾性部材の許容荷重以下となるように構成したことを特徴とする。この構成により、弾性部材に許容荷重よりも大きな荷重が作用して損傷することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、支持部材により、ウォームを、ウォームホイールの回転軸を支点に回動自在に支持させたので、動作端で出力軸がロックしてもウォームが回動して、ウォームとウォームホイールの歯部との間の過大な力による噛み込みを回避することができる。したがって、従来発生していたように、モータの回転後に、モータを逆転させても動作できなくなるという不具合の発生を防止でき、回転駆動装置としての信頼性を向上させることができる。さらに、ウォームを、ウォームホイールの回転軸を支点に回動自在に支持させるとともに、復元力を発生する弾性部材を設けただけの簡単な構成であるので、クラッチ機構を設けた場合のように製造コストの大幅な増加を招くことがなくて安価であり、また、クラッチ機構を設けた場合のように磨耗部品を必要とすることはないので、長期にわたって安定して使用することができ、かつ、周囲環境によってクラッチの滑り具合が変化するという不具合が生じることがないので、周囲環境に悪影響を受けることも無い。
【００１４】
また、出力軸が、第１の所定の角度よりも小なる予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知する検出スイッチ、すなわち、動作端がストッパに当接する位置の少し手前に移動したことを検知する検出スイッチを設けて、出力軸の回転角が第１の所定の角度に近づいたこと（第２の所定の角度に達したこと）を検知して、モータの電流を切ったり、駆動電流を漸減もしくは段階的に減少させたりして、惰性で動作端をストッパに当てるようにすることにより、動作端のストッパに当接した際の、ウォームとウォームホイールの歯部との衝撃力を緩和することができて、ウォームの噛み込み回避の効果が更に確実となり、回転駆動装置としての信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の回転駆動装置を図面とともに説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態に係る回転駆動装置の平面図および正面図、図２（ａ）および（ｂ）は同回転駆動装置の分解斜視図および組付け状態の斜視図である。
【００１６】
図１、図２に示すように、本発明の実施の形態に係る回転駆動装置は、モータ１と、モータ１の駆動軸に取り付けられてモータ１の回転駆動力により回転するウォーム２と、上下方向及び左右方向に延びる略平板状のベース（基台）３と、ベース３から手前側（図１（ａ）における紙面の下方）に突出させて取り付けられた回転軸４ａを中心として回転自在に配設され、前記ウォーム２に噛み合うウォームホイール４と、このウォームホイール４と一体形成され、前記回転軸４ａを中心として回転自在に配設された小径の減速ギア５と、前記ベース３とこのベース３に取り付けられた補助板６とにより回転自在に支持された出力軸７と、この出力軸７を中心として一体的に回転するように出力軸７に固定され、前記減速ギア５と噛み合い、その一部に動作端としての突起部８ａが形成された出力ギア８と、前記補助板６から後方（出力ギア８側）に突出するように一体形成され、出力ギア８の突起部８ａに当接可能とされ、前記出力軸７を、予め設定した第１の角度で停止させるためのストッパ９と、モータ１の電流値を検出する電流検出手段（図示せず）と、各種の制御を行う制御部（図示せず）などを備えている。出力軸７には、さらに、図外の、出力用の従動部品が取り付けられたり、この従動部品に連動するさらに別の従動部品が配設されたりし、これらの従動部品が出力軸７の駆動力によって回転され、あるいは所定方向に移動するように駆動される。
【００１７】
モータ１が駆動されると、モータ１によりウォーム２が回転され、これに伴い、ウォーム２に噛み合うウォームホイール４および、このウォームホイール４に一体形成された減速ギア５が一体的に回転される。さらに、減速ギア５に噛み合う出力ギア８を介して出力軸７が回転駆動されて、出力軸７に取り付けられたり、連動されたりする１つ或いは複数の前記従動部品などが回転され、あるいは所定方向に移動するように駆動される。
【００１８】
上記構成に加えて、本発明の実施の形態に係る回転駆動装置には、ウォームホイール４の回転軸４ａを支点にウォーム２およびモータ１を回動（揺動）自在に支持する支持部材１１と、ウォーム２がウォームホイール４の回転軸４ａを支点に回動したときにウォーム２の回動方向とは逆の方向にウォーム２の回動角度に応じた復元力を発生するばねからなる弾性部材１２とを備えている。この実施の形態では、支持部材１１は、略アーム形状とされているとともに、ベース３と略平行となる姿勢で回転軸４ａを中心として回動自在に取り付けられているが、これに限るものではない。また、支持部材１１は回転軸４ａ近傍部分から一側方に延びて、モータ１を支持しており、モータ１のブラケットを兼ねている。さらに、支持部材１１は回転軸４ａ近傍部分からから他側方（斜め下方）に延びており、この端部１１ａは、弾性部材１２の一端部に係止されている。弾性部材１２の他端部は、ベース３に形成された係止突起３ｂに係止されている。なお、出力軸７が前記第１の角度まで回転した後、モータ１を最大トルクで駆動したときに弾性部材１２にかかる荷重は、弾性部材１２の許容荷重以下となるように構成されている。
【００１９】
上記構成において、制御部は出力軸の回転指示に相当する駆動信号を入力すると、モータ１を駆動させて、ウォーム２、ウォームホイール４、減速ギア５、出力ギア８を介して、出力軸７を回転させる。図１に示す状態から、前記第１の角度だけ、出力軸７が回転されると、出力軸７とともに回転する出力ギア８の突起部８ａがストッパ９に当接し、出力ギア８の回転が物理的に阻止される。モータ１は、負荷が増加するため、これに伴い電流値も上昇し、例えば、この電流値の上昇を検知した場合に制御部によってモータ１の駆動を停止するように構成されている。
【００２０】
この場合に、仮に、ウォーム２の配設位置が固定されていると、出力ギア８の突起部８ａがストッパ９に当接して出力軸７がロックして回転できない状態となりながら、しばらくモータ１が回転し続けた際には、回転しようとするウォーム２が、停止しようとするウォームホイール４の歯部に噛み込んで、その後、モータ１を逆転させても動作できなくなる不具合を生じる。
【００２１】
これに対して、本発明の実施の形態では、ウォーム２を、ウォームホイール４の回転軸４ａを支点に回動自在に支持させた構成としているので、出力軸７がロック状態となりながら、モータ１がしばらく回転を続けている場合でも、弾性部材１２の復元力に抗して、前記ウォーム２（およびモータ１）が、まるで遊星歯車のように、ウォームホイール４の回転軸４ａを支点に回動することとなる。したがって、動作端としての出力ギア８の突起部８ａがストッパ９に当接して出力軸７がロックしてもウォーム２が回動するだけで済み、ウォーム２とウォームホイール４の歯部との間の過大な力による噛み込みを回避することができる。この結果、その後にモータ１を逆転させても動作できなくなる不具合の発生を防止でき、回転駆動装置としての信頼性を向上させることができる。なお、出力軸７がロック状態となった際には、その後にモータ１が回転してウォーム２がウォームホイール４の回転軸４ａまわりに回動した分だけ、弾性部材１２に力が蓄えられるので、この後、モータ１への駆動電流が遮断された際には、弾性部材１２による付勢力により、ウォーム２がウォームホイール４の回転軸４ａまわりに逆向きに少し戻される。また、この実施の形態では、ウォーム２およびモータ１を支持する支持部材１１の回動範囲を規制する規制部３ｄがベース３に形成されている場合を示しているがこれに限るものではない。
【００２２】
また、上記構成によれば、支持部材１１により、ウォーム２を、ウォームホイール４の回転軸４ａを支点に回動自在に支持させるとともに、復元力を発生する弾性部材２１を設けただけの簡単な構成であるので、クラッチ機構を設けた場合のように製造コストの大幅な増加を招くことがなくて安価であり、また、クラッチ機構を設けた場合のように磨耗部品を必要とすることはないので、長期にわたって安定して使用することができ、かつ、周囲環境によってクラッチの滑り具合が変化するという不具合が生じることがないので、周囲環境に悪影響を受けることも無い。
【００２３】
なお、上記実施の形態では、動作端としての出力ギア８の突起部８ａが、ストッパ９に当接して出力軸７がロックしたことをモータ１の電流値から検知する場合を述べたが、これに限るものでは無く、前記ストッパ９に代えて、出力ギア８の突起部８ａが当接したことを検知するリミットスイッチなどの検知センサを設けて、この検知センサによる検知信号に応じてモータ１を停止するよう制御してもよい。
【００２４】
また、上記構成に代えて、図３に示すように、ストッパ９の近傍に、出力軸７が、前記第１の所定の角度よりも小なる予め設定した第２の所定の角度まで回転したこと（すなわち、出力ギア８の突起部８ａがストッパ９の近傍まで移動したこと）を検知する検出スイッチ１３を、補助板６に取り付けるなどして所定位置に配設し、この検出スイッチ１３により、出力軸７が、予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知すると、モータ１の駆動電流を切るように構成したり、予め設定したプロファイルに従ってモータ１の駆動電流を漸減もしくは段階的に減少させるように構成したりしてもよい。
【００２５】
このように、検出スイッチ１３により、出力軸７が、第１の所定の角度よりも小なる予め設定した第２の所定の角度まで回転したことを検知するよう構成し、この検出スイッチ１３により、出力軸７の回転角が第１の所定の角度に近づいたこと（第２の所定の角度に達して、出力ギア８の突起部８ａがストッパ９に近づいたこと）を検知して、モータ１の電流を切ったり、駆動電流を漸減もしくは段階的に減少させたりして、惰性で動作端をストッパ９に当てるようにすることにより、動作端としての出力ギア８の突起部８ａがストッパ９に当接した際の衝撃力を緩和することができる。これにより、ウォーム２の噛み込み回避の効果が更に確実となり、回転駆動装置としての信頼性を一層向上させることができる。
【００２６】
また、上記のように、出力軸７が前記第１の角度まで回転した後、モータ１を最大トルクで駆動したときに弾性部材１２にかかる荷重が、弾性部材１２の許容荷重以下となるように構成されていることにより、弾性部材１２が延びきってしまうなどして損傷することを防止することができ、これによれば、さらに回転駆動装置としての信頼性を向上させることができる。
【００２７】
また、上記実施の形態では、ウォームホイール４に一体形成された減速ギア５が出力ギア８に噛み合うよう構成されている場合を述べたが、これに限るものではなく、ウォームホイール４に伝達された回転駆動力が、各種の回転駆動力の伝達機構を介して出力する構造体に広く適用できることはもちろんである。また、上記実施の形態では、ストッパ９が、動作端としての出力ギア８の突起部８ａに当接する場合を述べたが、これに限るものではなく、出力軸７の回転を規制するものは、出力軸７に取り付けられた従動部品等の移動範囲に対応して設けるよう構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、モータにより回転するウォームの力を、ウォームホイールを介して出力軸に伝達する各種の回転駆動装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態に係る回転駆動装置の平面図および正面図
【図２】（ａ）および（ｂ）は同回転駆動装置の分解斜視図および組付け状態の斜視図
【図３】本発明の他の実施の形態に係る回転駆動装置の側面図
【符号の説明】
【００３０】
１      モータ
２      ウォーム
３      ベース
４      ウォームホイール
４ａ    回転軸
５      減速ギア
６      補助板
７      出力軸
８      出力ギア
８ａ    突起部（動作端）
９      ストッパ
１１    支持部材
１２    弾性部材
１３    検出スイッチ
【図１】
2010127289.tif 000003
【図２】
2010127289.tif 000004
【図３】
2010127289.tif 000005