(57)【要約】  制御されている、つまりゼロバックラッシュ歯車モータは、主歯車モータと、２次サービス歯車モータと、電子制御ユニットと、伝達及び同期歯車と、を有している。バックラッシュ制御は主歯車モータ、２次サービス歯車モータ、及び電子制御ユニットの間の協調に起因し、電子制御ユニットは、一連のセンサによって検出されたパラメータに基づいて、ウォームホイールの側部にそれぞれ配置されている２個のウォームねじを押圧する２個の不可逆ねじの一方へサービス歯車モータによってもたらされる負荷を調整する。ウォームホイールは、２次軸を支持し、両方のウォームねじと噛み合い、２個のウォームねじは、可逆的な運動の伝達が実行可能なようにウォームねじを互いに接続している歯車によって同期されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主歯車モータと、
２次サービス歯車モータと、
電子制御ユニットと、
伝達及び同期歯車（９、１１、１２、１３、３０）と、
有することを特徴とし、
バックラッシュ制御は、
前記主歯車モータと、
前記２次サービス歯車モータと、
一連のセンサによって検出されたパラメータに基づいて、２次軸を支持しており２個のウォームねじ（９、１１）に噛み合っているウォームホイール（１２）の側部にそれぞれ配置されている前記ウォームねじ（９、１１）を押圧する２個の不可逆ねじ（１３、２４）の一方へサービス歯車モータ（４）によってもたらされる負荷を調整する前記電子制御ユニット
との間の協調に起因し、
前記２個のウォームねじ（９、１１）は、可逆的な運動の伝達が実行可能なようにウォームねじ（９、１１）を互いに接続している歯車（８、７、６、１０）によって同期されている、
制御されている、ゼロバックラッシュの歯車モータ。
【請求項２】
前記２次サービス歯車モータ（４）は、前記ウォームねじ（９、１１）にそれぞれ対応している、不可逆、予荷重、及び調整ねじ（１３、２４）の両方を同時にそして同期して調整することを特徴とする、請求項１に記載の歯車モータ。
【請求項３】
２個の２次サービス歯車モータ（４’、４”）は、両ウォームねじ（９、１１）のそれぞれに対応している前記不可逆、予荷重、及び調整ねじ（１３、２４）の各々に関連付けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の歯車モータ。
【請求項４】
第１の１次駆動軸（１１）及び第２の１次駆動軸（９）を有し、
前記軸（１１、９）の各々には、第１及び第２のウォームねじが備わっており、前記軸は、それらのそれぞれのガイドに沿って摺動可能であって、２次軸（３０）には、両ウォームねじ（１１、９）に噛み合っている前記ウォームホイール（１２）が備わっており、歯車モータ（４）は、不可逆、予荷重、及び調整ねじ（１３）によって軸方向のスラストを前記１次軸（９）に作用させており、前記ウォームねじ（９、１１）と前記ウォームホイール（１２）との間の比は、可逆的な運動の伝達を構成するために、寸法が設定されており、
ここで、前記サービス歯車モータ（４）の作動による前記軸方向のスラストは、前記第２のウォーム軸（１１）を前記第２の不可逆的、予荷重、及び調整ねじ（２４）に当接させ、前記伝達は可逆的であって、両方の不可逆的、予荷重、及び調整ねじへの同時の圧力によって、ウォームねじ（９、１１）及び中間タイミング歯車（６、７）の回転成分が発生し、全ての関連する部分が、互いに接触し、連鎖する力が閉じ、伝達バックラッシュが零に等しくなったときに前記予荷重及び調整ねじ（１３）の前進が停止する、
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の歯車モータ。
【請求項５】
前記軸／ウォームねじ（９）は、軸受（１６、１７）上で回転し、それは、自由に回動し、軸方向（２７）に摺動し、前記軸／ウォームねじ（１１）は、軸受（１８、１９）上で回転し、それは、自由に回転し、軸方向に摺動し、
組み立て以降、それらの正中線（２８、２９）は、前記ウォームホイール（１２）の回転軸線（３０）を決定しており、前記予荷重ねじ（２４）は、ロードセル（２５）及び前記スラスト軸受（２６）に接触し、前記スラスト軸受（２６）は、前記ウォームねじ（１１）に接触するように設定されており、伝達結合ピン（２１）を介して回転を発生させて、予荷重ねじ（１３）をねじ込むように、前記サービス歯車モータ（４）を作動させ、システム機能要求に従って前記サービス歯車モータ（４）から作用する荷重の荷重値を最適化するために、電子制御ユニット（３１）に接続されているロードセル（１４、２５）が、前記電子制御ユニットが駆動歯車列に作用している前記荷重を実時間で検出できるようにすることを確実にするように、前記ロードセル（１４、２５）及びスラスト軸受（１５、２６）は、前記ウォームねじ（９、１１）とそれぞれの前記予荷重及び調整ねじ（１３、２４）との間に設けられている、
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の歯車モータ。
【請求項６】
前記ウォームねじ（９）の作動及び同じ前記ウォームねじ（９、１１）の回転によって前記ウォームホイール（１２）で誘発された回転の結果、全ての歯車の刃が互いに接触したときに、前記予荷重ねじ（１３）の前進は停止し、前記回転は、運動学的経路を連結する歯車（８、９、１２、１１、１０、６、７）を閉じる前記予荷重ねじ（９、１１）の可逆性によって決定され、前記サービス歯車モータ（４）の回転を継続して、全ての部分を互いに接触させ、前記ロードセル（１４、２５）は、これまで誘発された前記予荷重を計測できるようにし、特定の作業条件に対して定まっている予荷重値が達成されたときには、電子制御ユニット（３２）はサービス歯車モータ（４）を阻止し、達成された作業温度または変化した作業条件に基づいて前記予荷重値を増加または減少させるように適切な回転によって前記予荷重値を変化させることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の歯車モータ。
【請求項７】
前記制御ユニット（３１）は、特にシステム始動時に、モータ（３）内のモータエンコーダの情報を前記ウォームホイール（１２）及び出力軸（３０）に一体化されているエンコーダ（３２）からの情報と比較することによって、温度の変化ならびにギヤボックスの経時使用に起因する正常な摩耗及び裂けの両方による予荷重状況の変化を確認し必要に応じて調整することができることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の歯車モータ。
【請求項８】
運動学的なバックラッシュ[主及び２次エンコーダ監視]、運動学的な機構の歯に作用する静的及び動的な荷重［ロードセル監視］、温度、油面等などの瞬間的な動作状態を制御するように適合している様々なセンサ及び機能を制御可能な電子制御ユニット（３１）を有し、
前記電子制御ユニット（３１）は、制御チャンバ内の全ての動作パラメータを受信することによって、歯車モータ遠隔監視ができるようにするだけでなく、前記制御チャンバの容量によって歯車モータの動作モードを変更して、それらを現在の要求に調整するために、ＬＡＮ及びＷｉＦｉネットワーク接続によって外部ユニットと双方向で通信する回路網を有している、
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の歯車モータ。
【請求項９】
前記軸（１１、９）は、往復直線運動で、軸線方向（２７）に自由に摺動し、前記ウォームホイール（１２）によって反比で互いに接続されており、２個の予荷重設定ねじ（１３、２４）は、ロードセル（１４、２５）及びスラスト軸受（１５、２６）を介して、そのような運動学的構成によって、瞬間的な荷重で、運動伝達に関わる部分を、同時に押圧している、ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の歯車モータ。
【請求項１０】
前記軸（１１、９）は、往復直線運動で、軸線方向（２７）に自由に摺動し、前記ウォームホイール（１２）によって互いに反歯車比で接続されており、２個の予荷重設定ねじ（１３、２４）は、スラスト軸受（１５、２６）の介在によって同時に押している、ことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の歯車モータ。
【請求項１１】
前記サービス歯車モータ（４）の軸（２０）は、前記伝達ピン（２１）によって前記予荷重ねじ（１３）の長穴に係合して、ねじ上のねじ回しとして作動することによって、前記予荷重ねじの形状が設定されている穴を介して、その回転運動を前記予荷重ねじに伝達することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の歯車モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機の分野に関する。より具体的には、本発明は、動作時に、減速において基本的にゼロバックラッシュを達成しようとするウォームおよびヘリカルホイール歯車減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速機は、機械的動力伝達の一部を構成している機械的装置である。一般的に、減速機は、シェル（支持胴体）の内部に収容されている一連の歯車からなり、歯車は、入力軸（つまり高速軸）から出力軸（つまり低速軸）への回転速度を減少させ、エンジンに結合されている場合、歯車モータを構成する。
【０００３】
そのような装置は、ほとんどが、前述のように、関連付けられているモータの回転速度を変換する歯車からなり、現在技術の各所で使用されており、場合によっては、運動の入力と出力との間のヒステリシスつまりバックラッシュは、最小限にしたり、好ましくは零に等しくしたりする必要がある。
【０００４】
従来技術によれば、ウォーム歯車モータは：
Ａ．支持胴体；
Ｂ．歯車減速機駆動モータ；
Ｃ．ウォームねじ及びヘリカルホイールからなる機械部品（運動学的連鎖と呼ぶ）、ウォームねじ
から一般的になる。
【０００５】
そのような種類の構成を備えている歯車モータは、現代技術の各分野で採用されており、また、電子制御システムは全ての種類の機械装備を扱っており、「メカトロニクス」と呼ばれるものとなっている。
【０００６】
モータの角速度の変換（減少または増加）に最高の精度が必要な分野があり、たとえば、以下のような分野である：
１．ロボット工学
２．コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械
３．科学研究室装備
４．光学システム、ポインティングシステム
５．安定化システム
６．宇宙システム等
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この一覧は非常に長く、技術の各分野が含まれている。そのため、高速軸（駆動軸）と低速軸（被駆動軸）との間に零ヒステリシスの双方向の関係がある歯車モータを有することが最も重要である。
【０００８】
本発明の目的は、入力軸（駆動軸）と出力軸（被駆動軸）との間のバックラッシュが全くないことを特徴とする運動減速または増速で運動伝達を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
説明をとおして明らかになるこの目的及び他の目的は、歯車の組み合わせ、具体的には、適切な要件に実時間で適合することによってその動作条件を変更することが可能で、歯車減速機の動作中の変化する要求に適合可能な機構によってバックラッシュをなくすように配置されている、ウォーム（「ウォーム」という語は、以降では、中央部分が実際のウォームねじの単一の軸で構成されている伝達部品を指すのに使用する）、ヘリカルホイール、及び歯付きホイールから構成される本明細書に記載した発明によって達成される。
【００１０】
これは、伝達歯車間のバックラッシュをなくす予荷重を調整する機能を有している電子的に制御されている歯車モータを導入することによって達成され；加えて、２個の機能を有している２個のロードセルが使用された：
第１の機能は、零設定荷重、つまり予荷重を計測することである。
第２の機能は、通常動作中に、荷重状態つまり、伝達組み立て品によって伝達されるトルクを監視することである。
【００１１】
そのようにすることで、電子制御／監視システムは、異常な動作状態を検出し、そのような状態の報告またはシステムの停止に進むことができる。これは、温度、荷重、性能の最適化等を考慮している。
【００１２】
「ねじ調整」歯車モータは、電子制御ユニットのコマンドに基づいてループ閉荷重（連続サイクル）を変更する。制御ユニットは、運動学的連鎖内に配置されている一連のセンサから情報を収集し、動作状態を監視し、歯車減速機の状態を「外部」とやり取りして、高いレベルから監視し、事前に障害を防止するように動作状態を変更するために動作することによって、その動作を実時間で最適化する。
【００１３】
以降で「メカトロニクス歯車モータ」とも呼ぶこの制御ユニットは、原則的に以下の要素で構成されている（図１）：
１．低速軸エンコーダを備えているモータ直交エンコーダ（エンコーダはデジタル電子部品で、最も簡単なバージョンは、「ｉ」個の入力及び「ｎ」個の出力からなり、ｉ＜２ｎ）。電子制御ユニットは、モータエンコーダを低速軸エンコーダと比較し、２個のエンコーダ間の実際のバックラッシュを測定し、動作歯車モータに作用することによって運動学的連鎖への予荷重を調整する。
２．バックラッシュ零設定のために瞬間動作トルク及び予荷重を計測するロードセル。
３．内部温度センサ
４．外部温度センサ
５．振動センサ
６．油面センサ
７．ＬＡＮ／ＷｉＦｉ接続
【００１４】
前述の要素の構成は、絶対精度歯車モータ、瞬間トルクの双方向及び一定の電子制御、電子予荷重最適化、及びバックラッシュ零設定だけでなく、歯車モータ内部／外部温度に関連している全てのパラメータを実現する現実のメカトロニクス装置になる。
【００１５】
前述の目的は、請求項１から１１に記載の制御されているバックラッシュ歯車減速機によって達成される。
【００１６】
本発明の実施形態を詳細に説明するために、添付の図面をここで説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、全てのその必須の要素を備えている本発明を示している。
【図２】図２は、はっきり見える電子制御ユニット３１及びエンコーダ３２を備えている本発明の歯車減速機を示している。
【図３】図３は、図２に示しているものと同じ歯車減速機であるが、構成部分の配置が明確にわかるようにした正中面での高さ方向の断面である。
【図４】図４は、（動作歯車モータ４の）軸２０がピン２１によって右の予荷重ねじ１３にどのように係合しているかがわかるようにした領域「Ｇ」の拡大図である。
【図５】図５は、（ねじ上のねじ回しとして作動することによって）回転運動を予荷重ねじに伝達するために、軸２０及びピン２１が１つになって、右の予荷重ねじ１３内の溝付き穴にどのように係合しているかを見えるようにしている、線Ｈ−Ｈに沿った領域Ｇの断面図である。
【図５−２】図５−２は予荷重ねじの形状が設定されている穴を示している。
【図６】図６は、本発明の分解軸線図であって、その番号付けが以降で示されている全ての必須の要素を明確に示している（前記番号付けは図１、２、３、４、５、及び５の２にも当てはまる）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
軸／ウォームねじ９は、軸受１６及び１７上で回転し、自由に回転し、矢印２７の方向に従って軸線方向に摺動し、ウォームねじ１１は、軸受１８及び１９上で回転し、また、自由に回転し、矢印２７の方向に従って軸線方向に摺動する。
【００１９】
また、組み立て時に、ウォームねじの正中線２８及び２９は、ヘリカルホイール１２の回転軸線３０に一致する。
【００２０】
最後に、そのように配置された要素によって、（左側の）予荷重ねじ２４は、（左側の）ロードセル２５及び（左側の）スラスト軸受２６に接触するように調整され、（左側の）スラスト軸受２６は、ウォームねじ１１に接触している。
【００２１】
これらの条件下で、動作歯車モータ４が作動して、駆動ピン２１によって、予荷重ねじ１３をねじ回しした場合、ロードセル１４及び（右側の）スラスト軸受１５の両方は、１つになってウォームねじ９上に押し付けられ、それを前方に強制的に移動させ、したがって、ヘリカルホイール１２の歯車の側（軸受２２及び２３上で案内されている軸３０に取り付けられているヘリカルホイール）に押し付けることが達成され、前記ヘリカルホイールが、今度は回転することになる。
【００２２】
予荷重ねじ１３の前進は、回路を構成している全ての歯車の歯が、ウォームねじ９によるヘリカルホイール１２の回転及びウォームねじ９及び１１自体の回転の結果、互いに接触したときに停止し、前記回転は、歯車８−９−１２−１１−１０−６−７及びさらに８を接続する経路を閉じることになるウォームねじの可逆性によって決まる。
【００２３】
動作歯車モータ４の回転を継続させ、全ての部品を互いに接触させることによって、ロードセル１４及び２５は、誘発された予荷重の計測を開始することになる。
【００２４】
この点で、特定の動作条件に対する規定の予荷重値に達すると、電子制御ユニット３２（図１）は、動作歯車モータ４を停止し、達成された動作温度または変化した動作条件に基づいて、前記予荷重値を増減させるように適切な方向に回転することによって、予荷重値を変更可能になる。
【００２５】
ヘリカルホイール１２に関連付けられているエンコーダ３２だけでなく、ここで示されていない温度センサ及び任意の他のセンサは、電子制御ユニットに接続されている。
【００２６】
具体的には、システムがオンにされたときに、エンコーダ３２によって、制御ユニット３１は、モータ３及びヘリカルホイール１２の回転を比較して、システムの予荷重状態を確認し、必要な場合には修正することができるようにする（試験−事前設定機能）。
【００２７】
さらに、好ましい実施形態において、２個の不可逆調整ねじの一方に接続されている動作歯車モータ４が存在し、前記動作歯車モータは、条件として事前に設定されている歯車列の可逆性による、関連するねじの、そして、その結果、歯車列全体の負荷の増減によって動作する。
【００２８】
実際に、２個の不可逆調整ねじの一方の動作歯車モータは、番号４で示されていたが、これが、本発明の基本であって、運動学が機能する最低条件だからである。
【００２９】
特定の動作の要求のために、各々が２個の調整ねじの一方に対してだけでなく、動作歯車モータの運動を同時に両方の調整ねじに伝達し同期させる要素を使用することによって、調整つまり予荷重ねじの両方に対して作動する動作歯車モータとして作動する２個の歯車モータを挿入可能になることが同等に明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
電子制御ユニット３１は、以下のような瞬間動作状態の監視に適合している様々なセンサと機能を制御することができる：
−運動学的バックラッシュ（主及び２次エンコーダ監視）
−運動学的な歯に作用する静的及び動的負荷（ロードセル監視）
−温度
−油面
−他
【００３１】
電子制御ユニット３１は、歯車モータの遠隔監視、制御室による全ての機能パラメータの受信だけでなく、現在の要件に歯車モータ機能モードを適合させるようにそれらを変化させ変更する制御室の能力が実現できるように、ＬＡＮ及びＷｉＦｉネットワーク接続によって外部と双方向で通信している回路を有している。
【符号の説明】
【００３２】
１  歯車モータ支持胴体
２  支持胴体の閉じるカバー
３  （歯車減速機の）主モータ
４  動作歯車モータ（予荷重調整歯車モータ）
５  主モータ継ぎ手
６  歯車（より小さい歯車）
７  歯車（より小さい歯車）
８  歯車（より大きい歯車）
９  軸／ウォームねじ
１０  歯車（より大きい歯車）
１１  軸／ウォームねじ
１２  ヘリカルホイール
１３  右予荷重ねじ
１４  右ロードセル
１５  スラスト軸受
１６  ウォームねじ９の軸受
１７  ウォームねじ９の軸受
１８  ウォームねじ１１の軸受
１９  ウォームねじ１１の軸受
２０  動作歯車モータ４の軸
２１  軸２０の駆動ピン
２２  ヘリカルホイール１２の軸受
２３  ヘリカルホイール１２の軸受
２４  左の予荷重ねじ
２５  左のロードセル
２６  左のスラスト軸受
２７  ウォームねじの摺動方向の矢印
２８  ウォームねじ９の正中線
２９  ウォームねじ１１の正中線
３０  ヘリカルホイール１２の回転軸線
３１  電子制御ユニット
３２  エンコーダ
【図１】
2019525096.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019525096.tif 000007
【図５ｂｉｓ】
2019525096.tif 000008
【図６】
2019525096.tif 000009
【国際調査報告】
2019525096.tif 000010
2019525096.tif 000011
2019525096.tif 000012