(57)【要約】【課題】本発明は旧式ウォーム機構の摺動摩擦の代わりに球状ボールの転動摩擦を用いるボール／ウォーム伝動装置を提供する。【解決手段】このボール／ウォーム伝動組立体は再循環経路を規定するウォームと、複数の球状ボールを介してウォームに連結された歯車とを有している。歯車は複数の歯を有しており、各歯は、歯車の中央平面において或る厚さを有し、また歯車の両側に向けて小さくなっている厚さを有しており、歯車の中央平面におけるより歯車の両側に向けて大きくなる隙間が歯間に規定されるようになっている。
2005509810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームと、
複数の球状ボールを介して前記ウォームに転結された歯車とを具備しており、
前記ウォームは、ボール再循環経路を規定しており、また、
前記歯車は、各々が歯車の中央平面に或る厚さを有しており、前記歯車の両側に向かうにつれて小さくなる厚さを有している複数の歯を供えており、歯車の中央平面におけるより歯車の両側に向けて大きくなっている隙間が前記歯間に規定されるようになっている、ボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項２】
前記ウォームは、双曲面形螺旋部を備えている、請求項１に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項３】
前記球状ボールのボール経路は、（i）前記ボールが、前記歯車および前記ウォームに係合するように前記ウォームの双曲面形螺旋部と前記歯車の歯との間において、前記ウォームと前記歯車との間で転動する能動経路と、（ii）前記ボールが前記歯車の歯の外側で前記ウォームの双曲面形螺旋部上で転動する受動経路と、（iii）前記ウォームにより規定され、前記ボールが前記能動経路と前記受動経路との間で前記ウォームを通るボール再循環経路とよりなる、請求項２に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項４】
前記受動経路に前記ボールを拘束するために外側レースを更に具備している、請求項３に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項５】
前記外側レースは、前記ウォームの双曲面形螺旋部上のボールの接触を維持するための内部外巻き双曲面形表面を備えている、請求項４に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項６】
前記ウォームは、互いに同心に連結されているウォーム部分および栓部分を備えている、請求項１に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項７】
前記ウォーム部分は少なくとも１つの再循環ポートを備えている、請求項６に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項８】
前記ウォーム部分には、斜めの穴が形成されており、前記少なくとも１つの再循環ポートは、前記球状ボールを前記斜めの穴に押入れ、再循環経路の載せるために前記ウォーム部分に形成された偏向ボスを備えている、請求項７に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項９】
前記偏向ボスは前記球状ボールより僅かに小さい半径の円形横断面を有しており、干渉なしに前記歯車の歯に沿って通るようになっている、請求項８に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの再循環ポートは、また前記球状ボールが前記ななめの穴へ入るのを円滑にするフィレットを有している、請求項８に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１１】
前記栓部分は、Ｕ字形の螺旋チャンネルを備えており、前記斜めの穴は、前記Ｕ字形の螺旋チャンネルの中へ連続している、請求項８に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１２】
前記ウォーム部分および前記栓部分は、それらの相対配向を設定する合わせピンにより連結されている、請求項６に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１３】
互いに同心に連結されており、一緒になってボール再循環経路を規定するウォーム部分および栓部分を有するウォームと、
前記再循環経路に沿って再循環される複数の球状ボールを介して前記ウォームに連結されている歯車とを具備しており、
前記栓部分は、全体的に前記ウォーム部分内に位置決めされている、ボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１４】
前記ウォーム部分は、ベアリング支持体を有し、これらベアリング支持体上で、ボールウォーム伝動体内に設けられている請求項１１に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１５】
互いに同心に連結されており、一緒になってボール再循環経路を規定するウォーム部分および栓部分を有するウォームと、
前記再循環経路に沿って再循環される複数の球状ボールを介して前記ウォームに連結されている歯車と、
ウォームのウォーム部分の中に形成された少なくとも１つの再循環ポートとを具備しており、
前記少なくとも１つの再循環ポートは、球状ボールが再循環経路に入るように強制するための経路偏向ボスを有する、ボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１６】
前記偏向ボスは、前記球状ボールより僅かに小さい半径の円形横断面を有しており、干渉なしに前記歯車の歯に沿って通るようになっている、請求項１５に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの再循環ポートは、また前記球状ボールが前記再循環経路に入るのを円滑にするフィレットを有している、請求項１５に記載のボール／ウォーム伝動組立体。
【請求項１８】
ウォームと、
複数の球状ボールを介して前記ウォームに連結されている歯車とを具備しており、
前記ウォームは、ボール再循環経路を規定しており、また、
前記歯車は、異なる直系の２つの丸い輪郭により規定された２重円形輪郭を有する複数の歯を備えている、ボール／ウォーム伝動組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転動部材を使用して非交差軸線を有する２つのシャフト間の回転運動を伝達するためのボール／ウォーム伝動装置に関する。本発明は２つの機械的原理、すなわち、ウォーム伝動および球状ボールの転動の組合せを表す。機能性はボール／ねじ機構と同様であるが、並進出力ではなく回転出力を与える。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、バックラッシュ無しで比較的高いパワーを伝達することが可能である高い伝動比を有する小型の運動的に正確な高効率の回転伝動装置を必要とすることから達成された。このような機構は小さいロボットマニピュレータのような正確な機構の外巻きジョイントを作動するのに必要とされる。
【０００３】
割り歯車、可変ピッチ（２重）または円錐形ウォームのような、歯車を使用して非バックラッシュ回転―回転伝達（Ｒ−Ｒ）を生じるための幾つかの解決策が提案されている。各特定の解決法は制限された非バックラッシュトルク範囲を示すか、或いは小型化するには複雑過ぎる。しかも、これらの解決策は（代表的には、３０％程度の）低いパワー伝達効率を示す。
【０００４】
回転―並進（Ｒ−Ｔ）伝動装置については、ボール／ねじ機構に基づいて高い運動精度および効率が首尾よく実施されてきた。ボール／ねじは非常に様々な大きさで容易に利用可能であり、また正確な機構用に広く使用されている。ボール／ねじ機構は、ねじとナットとの間に多数の球状ボールを導入し、ボール用の再循環経路を設けることによって規則性ねじ機構の変化を示す。ねじおよびナットはもやは接触していなく、運動はねじとナットとの間で転動しているボールを介して伝達される。この機構の成果をもたらす主要特徴は、ねじとナットとの間の摺動摩擦の代わりに、ナット内に実施される滑らかな再循環経路により補足される球状ボールの転動摩擦を用いることである。
【０００５】
ウォーム伝動装置は必要とされる特性下で回転伝達を実施するための完全な候補装置であった。この装置は非バックドライブ性であり、比較的簡単であり、かくして小型化を可能にする。この装置の唯一の問題は、バックラッシュなしで構成されなく、パワー不足であると言う点である。旧式のウォーム伝動装置が図１Ａおよび図１Ｂに概略的に示されている。
【０００６】
図１Ａに示されるように、旧式のウォーム伝動装置は２つの主な構成要素：すなわち、ウォーム１００および歯車２００を有している。明確のために、これらの構成要素を代表的に支持するベアリングおよびハウジングはこれらの概略図には示されていない。これらの軸線間の距離はaＤにより特定される。非バックドライブ性の構成（小さいウォームピッチ）では、入力はウォームの回転運動（α）であり、出力はウォーム歯車の回転（γ）である。ウォームが回転すると、その螺旋形歯は連続ウエッジのように歯車の歯上で接線方向に摺動する。接触領域は軸方向に移動し、かくして歯車の歯に係合し、歯車を回転させる。
【０００７】
運動中、ウォームおよび歯車歯の表面の連続した摺動は起こる。このために、伝動装置は持続する潤滑と、最小の摩擦および低い摩耗のために対化されている歯車およびシャフト用に異なる（摩擦対化）材料の使用とを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１Ｂは接触領域におけるウォームおよび歯車の歯の垂直図を示している。ウォーム歯の横断面は台形であり、歯車は内旋（インボリュート）巻きである。ウォームおよび歯車の軸線間の距離（aＤ）に応じて、歯間に隙間があるか、或いは干渉がある。理想的には、aＤはこの隙間がゼロであるように設定される。実際、この完全な状態は不整合および製造誤差に因り達成不可能である。しかも、これは、摺動摩擦下での表面の摩耗に因り維持不可能である。従って、隙間が存在する場合、伝動装置は、バックラッシュ、すなわち、ウォーム歯車の遊びを与える。干渉が存在すれば、摩擦力は非常に増大され、伝達は阻止されるか、或いは非常に不十分であって早期摩耗を生じる。更に、ウォームおよび歯車が同心であるようにそれらのシャフトに完全には設けられないことが一般的である。これにより、歯車は異なる角位置に可変の隙間または干渉をもたらし、その結果、伝動装置は一様な性能を発揮しなく、運動学的に一貫性でなく、不正確である。
【０００９】
かくして、旧式のウォーム伝動装置は簡単で、バックドライブ可能であり、そして小型化され得るが、その摩擦により、効率の低下および運動の非一貫性を引起す。ねじ機構の場合、摺動摩擦に代わって転動摩擦を用いるために球状ボールを使用するボール／ねじ機構を製造することによって同様な問題が解決された。本発明では、ボール転動原理はウォーム機構に実施され、従ってボール／ウォーム伝動装置を製造する。
【００１０】
旧式ウォーム伝動装置のウォームおよび歯車の幾何形状は、ウォームと歯車との間で周期的に転動する有限数の球状ボールを介して運動の伝達をもたらすように変更された。これを達成するために、歯車およびウォームは最適化運動学のために規定された数学的に正確な歯幾何形状で構成されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の構造によれば、ウォームの幾何形状は多数の歯車歯の同時形状により優れた性能を得るために双曲面形である。また、本発明は多数のボールを増大し、ボール再循環経路を有する。
【００１２】
これらの変更例では、ウォームおよび歯車はもはや接触していなく、それでも、任意の時点で、これらの両方とも幾つかのボールと接触する。ウォームの回転により、ウォームと歯車との間のボールは転動し、かくして歯車は所定の伝動比でウォームの回転に追従する。ウォームと歯車との間の共通の接触帯域から転動して、ボールは特別な循環経路で循環され、ウォーム内に包囲される。再循環経路は２つの同心構成要素でウォームを構成することによって、簡単な製造を許容しながら、円滑な再循環をもたらすように設計されている。
【００１３】
旧式のウォーム伝動装置は回転伝達を実施するためにウォームと歯車との間の摺動摩擦を使用している。本発明は旧式のウォーム機構の摺動摩擦に代わって、球状ボールの転動摩擦を使用する。摩擦の低減の結果、幾つかの主要な利点、すなわち、最小のバックラッシュ、運動精度、高い効率、増大パワー伝達能力、最小の潤滑の必要性、およびバックドライブ性または非バックドライブ性構成で設計可能であること、が得られる。しかも、本発明のボールウォーム伝動装置は旧式のウォーム伝動装置と同様にして高い伝動比を実施することができ、また本発明のボールウォーム伝動装置の設計は伝動組立体の小型化に対処している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ボール／ウォーム伝動装置組立体の概略が図２Ａないし２Ｃに示されている。この伝動装置は、ウォーム１と、歯車２と、有限数の球状ボール３と、シャフトの幾つかのベアリングを有するケーシング組立体、即ち、ボールレース４とを備えている。ボール再循環機構は互いに固定された２つの同心部品で構成されているウォーム１に実施される。ボールはウォームの内側部品を通して再循環される。
【００１５】
図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、ウォーム１と歯車２とは直接接触していない。運動伝達は互い間で転動するボール３を介して実現される。ウォームの螺旋部および歯車の歯は２重円形のアンダーカット輪郭の特別な幾何形状をもたらしている（図２１参照）。
【００１６】
ウォーム組立体に再循環経路が与えられている。幾つかのボールが機構の任意の位置においてウォームと歯車との間で接触している。ボール経路の詳細が図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃに示されている。明確化のために、この概略図では、ウォームは見えなくなっている。ウォーム１と歯車２との間で共通接触しているボール３’は、伝動装置の能動経路にある。螺旋形ウォーム歯上の残りのボール３’’は受動経路にあり、再循環されるボール３’’’は砕循環経路にある。能動経路は、瞬間的に係合されるウォームの螺旋部の一部であり、受動経路は能動でない螺旋部の一部であり、再循環経路は、ウォームの内側に形成される別の経路である。ボールの能動、受動および再循環機構は、運動中、ボールがウォームの回転により与えられるサイクルですべての段階を通るように動的に変化する。
【００１７】
図３Ａおよび図３Ｃを参照すると、ウォーム螺旋部の幾何形状が双曲面形Ｈであることが認められる。これにより、歯車の幾つかの（特に図３Ｃでは２つの歯）連続歯５が機構の任意の位置でボールと接触している。能動経路は幾つかの歯車歯にわたっている。しかも、各歯車歯あたり幾つかの能動ボール（例えば、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように４つのボール）がある。能動領域にあるボールの増大数は機構のパワー能力を比例的に高め、剛性を向上し、バックラッシュを減少する。
【００１８】
図３Ａに示すように、ウォーム１がその双曲面形螺旋部を回動させると（ωＷ）、歯は能動ボール、すなわち、ウォームと歯車との間に瞬間的に存在するボールに係合し、かくしてこれらのボールを転動させる（ωＢ）。この転動により、能動ボールを能動領域（νＢ）から出し、残りのボールを受動経路、再循環経路に載せ、次いで能動帯域に戻す。この工程において、能動領域は軸方向に移動する。能動ボールは歯車の歯に係合し、この歯車を回転させる（ωＧ）。運動中、ウォームと歯車の歯との間のボールの連続転動がある。伝動装置はウォームと歯車との間のボールの転動に基づいている。
【００１９】
かくして、ボールの経路は３つの領域、すなわち、能動、受動および再循環領域よりなる。ボールは、１つのボールが３つの段階すべてを通る運動中、これらの経路において周期的に転動する。能動経路では、ボールはウォームと歯車との間で転動し、かくして十分に拘束されて支持される。ボールは、能動領域を出て受動領域の中へ転動すると、ウォームの螺旋部により一方の側に支持される。しかしながら、他方の側では、ボールは支持されない。図５Ａ，図５Ｂに示すように、ボールを受動経路において更に拘束するのに外側レース４が使用される。
【００２０】
図面に示すように、ボールレース４は、ウォーム組立体のケーシングに組み入れられている。しかしながら、このレースは別体の部品として構成されることもできる。ボールレース４は、ボール３をウォーム１の螺旋部に維持するのに使用される内側回転面６を呈している。歯車２の側では、ボールレース４は歯車より僅かに幅広い長さ方向の切込みを呈している（図５Ａおよび図５Ｂ参照）。ウォームの幾何形状は双曲面形Ｈである。螺旋部上の任意の箇所においてウォーム１およびボールレース４とのボール３の接触を維持するために、レースの内面６もまた双曲面形Ｈであるべきである。しかしながら、湾曲が小さい場合、レースは円筒形形状に構成されることができる。この簡単化は、能動経路が少ない数（１つまたは２つの）歯車歯にわたっており、歯車の直径が比較的大きい場合にのみ、当てはまる。
【００２１】
伝動装置の一様な性能のために、能動ボールの数が機構の任意の位置で一定または比較的一定であるようにすることが必要である。これは一般にウォームの構成により確保され、１つの例外では、螺旋形歯の端部が歯車に面しているものと思われる。
【００２２】
図６Ａおよび図６Ｂは、ウォーム１の２つの位置についての能動ボール３’、受動ボール３’’および再循環ボール３’’’を示している。この概略図における明確化のために、ウォームは見えなくなっている。図６Ａは、螺旋部の端部が歯車の方に向いていなく、能動経路を出たボールが能動領域に入るときの一般状況を示している。常に８つの（図示の場合）能動ボール３’、各歯あたり４つのボールがあることが認められることができる。図６Ｂは螺旋形経路の端部（再循環ポート）が歯車の方に向いている特定位置を示している。能動ボールは受動領域を通ることなしに直接、再循環経路に入る。この配向では、能動ボール３’の全数は同じく８つであるが、これらのボールはウォーム螺旋部に異なって分布されている。８つの能動ボール３’は３つの連続歯車歯にわたって２個−４個−２個の順序で分布されている。ウォーム螺旋部をその端部の各々において延長させることによって能動ボールの一定の数が達成された。ウォーム螺旋部の全角度２βｈ（等式１６）は、ボール循環包絡面を示す図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示すように、ウォームの中心に対して対称に分布されている。
【００２３】
ウォームの螺旋形歯の端部において、ボールは、能動または受動経路を通過した後、再循環経路において再循環される。この経路はウォーム内に構成されている。運動中、螺旋部の端部、かくして、ボールが再循環経路に入る箇所が、ウォーム自身を除いて、伝動装置の任意の部品に対して移動可能である。この理由で、ウォーム内に再循環経路を構成することが簡単化および小型化を可能にする唯一の実行可能な解決策である。
【００２４】
本発明の１つの顕著な新規の特徴は、栓部分およびウォーム部分と、小型構成を可能にする、ウォーム部分に形成された少なくとも１つの再循環ポートとを有するウォームの実施である。
【００２５】
図８、図８−および図８−−（これらの図の各々は３つの投影図、すなわち、断面図Ａ、長さ方向図Ｂおよび正面図Ｃを有する）はウォーム組立体の３つの異なる構造を果たすウォームのベアリング支持体を構成する３つの異なる方法を示している。いずれの場合でも、ウォーム組立体はウォーム部分（１a、１’a、１’’a）と、栓（１ｂ、１’ｂ、１’’ｂ）と、合わせピン（１ｃ、１’ｃ、１’’ｃ）とを備えている。栓（１ｂ、１’ｂ、１’’ｂ）はウォーム部分（１a、１’a、１’’a）の穴に圧入されており、これらの２つの部分の相対配向を設定する合わせピン（１ｃ、１’ｃ、１’’ｃ）により更に拘束されている。ウォーム部分および栓の両方が再循環経路を果たす。
【００２６】
図８における第１ベアリング構成では、ベアリング支持体Ｓａ、Ｓｂはそれぞれウォーム１aおよび栓１ｂに形成されている。図８−に示される第２構成は、支持体Ｓ’ａ、Ｓ’ｂもまたウォーム１’aおよび栓１’ｂに形成されていると言う点で非常に類似している。しかしながら、この構成では、ベアリングＳ’ｂもまたウォーム１’aに横方向に支持されている。図８−−に示すように、栓１’’ｂは、ウォームがボール／ウォーム伝動装置に設けられるシャフト支持体（すなわち、ベアリング）の軸線に対する完全な同軸性を確保するように全体的にウォーム部分１’’a内に位置決めされてもよい。これは、両ベアリング支持体Ｓ’’a、Ｓ’’aをウォーム部分１’’aに形成することによって実現される。
【００２７】
ボールはウォームの０螺旋形歯の端部における再循環経路に入り、そしてそこから出る。ウォーム組立体の正面図および再循環経路の入口／出口を表わす螺旋部の一端部における横断面図が図９Ａおよび図９Ｂに示されている。両端部が同様に構成されている。この概略図はウォーム１a、栓１ｂ、ボールレース４および伝動ボール３を示している。ボールは矢印Ａの経路において循環する。
【００２８】
螺旋部の先端部はウォーム部分１aおよび栓１ｂの一部に形成された円筒形の斜めの穴１１に連結されている。この穴の大きさは循環を容易にするためにボールより僅かに大きい。この穴はウォームの螺旋部の端部で始まっており、栓１ｂの外面に内部で接しており、この接点で終わっている。穴の軸線はウォームの螺旋部の端部を通っているウォームの軸線に対して垂直である断面９Ｂ−９Ｂの平面にある。
【００２９】
ウォーム螺旋部（能動経路）から栓螺旋部（再循環経路）へのボールの移行を容易にするのに再循環ポートが使用される。この再循環ポートは経路偏向ボス１２およびフィレット１３を備えている。このボス１２は、ストッパを螺旋形経路上のボールの中心の上方に設けることによって、ボールを穴１１に押し入れる。これによりボールをそれらの螺旋形軌道上に停止させ、これらのボールを再循環経路に押し入れる。小型化の目的で、再循環ポートはウォーム部分１aに構成されている。しかしながら、空間的に許容できれば、このポートはウォームに組付けられた別体の構成要素として（すなわち、合わせピン、ウォームの周上のリング、または特別に設計された構成要素として）構成されてもよい。図示の実施例では、経路偏向フィレット１３は螺旋形歯の端部からまっすぐな穴１１への移行を円滑にする小さい半径のフィレットである。
【００３０】
偏向ボス１２は特別な構成を有している。これは、ウォームの回転中、ボールレース４および歯車２との干渉を回避するために必要である。図１０Ａは経路偏向ボス１２の拡大図を示している。このボスはボール３より僅かに小さい半径の円形横断面を呈している。これはウォーム１の螺旋部に沿って掃引されたものである。ボスの螺旋方向は、ボスが螺旋部の連続で延びる方向を示している図９Ａの正面図で容易に認められ得る。この幾何形状は、運動中、ボス１２と外側レース４との間に隙間を形成しており、ならびにボス１２と歯車２との間に隙間を形成している。図１０Ｂは再循環ポートが歯車に面している場合のウォーム１および歯車２の拡大図である。回転中、ボス１２は干渉なく歯車２の歯に沿って通る。
【００３１】
更に、再循環経路の入口穴は対向ポートを連結する螺旋形経路に連続している。この際循環螺旋部は一定の半径を有しており、好適な実施例では、１回り未満に及んでいる。円筒形部分と螺旋形部分との間の変化部に角無し輪郭が実施されている。
【００３２】
図１１Ａ，図１１Ｂおよび図１１Ｃは栓１ｂの３つの投影図を示しており、図１１Ｄおよび図１1Ｅは２つの等角投影図である。図９Ｂに示されるウォーム部分１aの再循環穴は栓１ｂの中へ連続している（同軸であって、同じ大きさを有している）。この穴は図１１における穴１４である。再循環穴１４は滑らかな変化で再循環螺旋形チャンネル１５の中へ連続している。栓経路の横断面はＵ字形であり（図１１および図２３参照）、ボール３がウォーム部分のＵ字形螺旋部および内面により形成されたチャンネルに自由に嵌るように寸法決めされている。
【００３３】
要するに、ボール循環経路は能動経路、受動経路および再循環経路よりなる。運動中、能動および受動経路はウォームの双曲面形螺旋部を周期的に覆う。再循環経路は下記の要素、すなわち、再循環ポート（ボスおよびフィレット）と、穴と、栓螺旋部とよりなる。これらのポートはウォーム部分内に構成されており、再循環螺旋部は栓に構成されており、入口／出口穴はウォーム部分および栓の両方に実施されている。栓はウォーム部分に圧入されており、それらの相対配向を確保し、更に組立体を固着するのに合わせピンが使用されている。
【００３４】
ボール／ウォーム幾何形状は下記表に示されるアルゴリズムを使用して得られる。数字の例が右欄に示されている。この表は単一のねじ部を有するウォームについての計算の結果を示している。高いパワー／低い伝動比を望む場合に多数のねじ部が同様に実施されてもよい。
【表１】
2005509810.tif 000003
【００３５】
右側伝動は（旧式ウォーム伝動に関して）ウォーム螺旋部の右側巻きにより規定される。右側/左側の種
類はそれぞれ伝動比の正／負の規定を使用して設定されることができる。ＴＲは整数として設定されている（ＴＲ∈｛Ｎ｝）。
【表２】
2005509810.tif 000004
【００３６】
ｂＤは幾何学的および強さの考慮事項に基づいて設定される。式は寸法の次数を示しており、aＤは軸線間の距離である（等式９）。
【表３】
2005509810.tif 000005
【００３７】
運動中、ウォームおよび歯車は直接接触していない。運動伝達は図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように転動要素を介して実現される。ウォームと歯車との間の隙間は２ｗｇＣとして定められ、これはボールの中心から２つの要素まで均等に分割されている（図１２および図２１参照）。その値は、ボールとレースとの間、ボールレースと歯車との間、再循環ポートと歯車との間、再循環ポートとボールレースとの間などの隙間のような幾つかの他の要素の隙間を定めるのに使用される。上記式はｗｇＣの近似推定値を与える。この値は製造精度に応じて出来るだけ小さく選択されるべきである。
【表４】
2005509810.tif 000006
【００３８】
ボール再循環機構はウォーム内に構成されている（図９および図１１参照）。図１３は図９Ｂの横断面と同様な概略図である。φminは、強さの考慮事項に基づいて設定される、栓の螺旋部の底部における栓の大きさである（φmin≒３ｂＤ）。式は、栓が最小の大きさの底部直径（φmin）にわたる再循環螺旋部の構成を可能にするのに十分に大きくあるべきであることを示している。
【表５】
2005509810.tif 000007
【００３９】
図１４Ａおよび図１４Ｂは伝動装置の正面図および横方向中央横断面図を概略的に示している。ウォーム螺旋部は双曲面形である。ウォーム転動直径は、図１４Ｂに示すように、螺旋形歯上で転動するボールの中心で測定されたウォームの最小直径として定められる。
【００４０】
等式５は図１３の概略図を使用して得られるｗｒＤの最小大きさの推定値を与える。これは、ｗｒＤが栓を覆い且つボールの下の最小のウォームの肉厚（ｗｗＴ）を維持するのに十分に大きくあるべきであることを言っている。ｐＤおよびｗｒＤを設定した後、螺旋部の下の最小の（中央の）肉厚は下記のように算出される。
【表６】
2005509810.tif 000008
【００４１】
厚さｗｗＴはウォーム部分の製造に対処するのに十分に大きくあるべきである。ウォームの歯の或る輪郭では、ｗｗＴは等式２７により得られる。
【表７】
2005509810.tif 000009
【００４２】
図１５は歯車の中央平面に位置決めされた連続歯上の２つのボールを示している。歯車の歯の数は伝動比ａbs（ＴＲ）の絶対値に等しい。
【表８】
2005509810.tif 000010
【００４３】
歯車の転動直径は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、歯上で転動するボールの中心で測定された歯車の最小直径として定められる。この直径は歯車の中央断面１４Ａ−１４Ａにおいてボールが転動する直径である。ｇｒＤは、歯車ボール隙間（ｇｂＣ）が２つのボール間の歯車の歯を規定するのに十分に大きいように、図１５に示すように、ボールの直径（ｂＤ）および伝動比（ＴＲ）に基づいて定められる。次いで、歯車の歯の厚さを定める、その結果生じるボール間の隙間が下記のごとく算出される。
【表９】
2005509810.tif 000011
【００４４】
図１４に示すように、aＤはウォーム１および歯車２の軸線間の距離である。
【表１０】
2005509810.tif 000012
【００４５】
能動経路（図４Ａ参照）は歯車のｎＴ個の歯にわたっている。各歯において、ｎＢ個のボールが存在する。かくして、能動ボールの全数はｎＴｎＴである。これらのボールは伝動装置の運動性能およびパワー能力に著しい影響を及ぼし、歯車歯の幾何形状の結果に基づいて調整されるべきである。一般に、高いｎＢがパワー能力を増大するが、運動性能を悪化させる。
【表１１】
2005509810.tif 000013
【００４６】
歯車の厚さは、ｎＢ個のボールが１つの歯車に嵌まることができるように設定される。ｇＴ／２でのウォーム角度は、図１６に示すように、歯車の中心から側面までのウォームの回転角（βｇＴ）である。
【００４７】
図１４Ａおよび図１４Ｂはウォーム螺旋部および歯車歯の幾何形状を数学的に定めるのに使用される。３つのデカルト基準系が定められ、すなわち、ＸＯＹＯＺＯが固定基準系であり、ＸＷＹＷＺＷおよびＸＧＹＧＺＧがそれぞれウォームおよび歯車に付けられる。固定およびウォーム座標系はウォームの中心に集中されており、歯車系は歯車の中心に位置決めされている。固定系からウォーム／歯車座標系までの回転行列は以下の如くである。
【数１】
2005509810.tif 000014
【００４８】
前記式において、αおよびγはそれぞれウォームおよび歯車の回転角である（図１４Ａ）。一般に、αの角度は地面に対するウォームの回転角を指しており、β（図１４Ｂ）は、ウォームがαで回転するとき、ウォームの座標系（ＸＷＹＷＺＷ）に対するウォームにおける角度を測定したものであり、γの角度は歯車の角度を指している。
【００４９】
（ウォームを駆動部材として考慮しての）伝動装置の運動伝達機能および出力は下記の如くである。
【数２】
2005509810.tif 000015
【００５０】
これは等式１の右側／左側伝動比により定められる符号付き式である。
【表１２】
2005509810.tif 000016
【００５１】
ウォーム螺旋部は歯車歯の能動数（ｎＴ）と同じ位多いターンを有している。ウォームの任意の配向における能動ボールの一定の数を維持するために、ウォーム螺旋部は各端部において角度βheで延長されている。この角度は、特にフィレットの大きい半径ｒｆ（等式３２）の場合、ボールが能動でない再循環ポートフィレットの角度βｆを含むように更新されることが後で必要になる。かくして、ウォームの螺旋部は中心に対して対称に分布されており、下記式にわたっている。
【数３】
2005509810.tif 000017
【００５２】
α＝０の場合、能動帯域の中間（すなわち、中央平面１４Ａ−１４Ａおよび１４Ｂ−１４Ｂ）に位置する点Ｐ０に中心を有するボールを考察する。ウォームが角度αで回転されると、歯車の中間平面１４Ｂ−１４Ｂに拘束される点Ｐ０はその位置をＰｃ（中央）へ移動させる。これはγ＝α／ＴＲで回転される歯車の位置に対応する。固定座標系Ｘ０Ｙ０Ｚ０におけるＰｃの位置ベクトルは下記の如く表される。
【数４】
2005509810.tif 000018
【００５３】
すると、ウォーム螺旋部の点Ｐの位置は、下記式の如く、ウォーム座標系において拘束される中央平面を緩めることによって得られる。
【数５】
2005509810.tif 000019
【００５４】
螺旋部がウォームに対して規定されているので、変数αは同等なオンウォーム角度−βで置換される。かくして、下記式の如くなる。
【数６】
2005509810.tif 000020
【００５５】
座標ベクトルＰw(β)は独立変βの関数である。等式１９は伝動装置において転動するボールの中心の軌跡により与えられるウォームの双曲面形螺旋部の幾何形状を定める。
【００５６】
Ｐｗ（β）｜β：−βh→βｈはボール中心におけるウォームの双曲面形螺旋部を示す図１７に示されている。（可変のピッチおよび直径を有する）螺旋部の双曲面形形状およびその点部延長部を強調するために、図形は多数のターン（ｎγ＝１０）および大きな特別角度（βhe＝４５°）の場合に表された。
【００５７】
歯車歯の幾何形状に本発明の１つの顕著な新規特徴がある。つまり、本発明によれば、歯車の歯は歯車のこの中央平面１４Ａ−１４Ａに沿って全厚さを有していて、歯車の両側に向けて薄くなっている厚さを有している。その結果、歯車の歯間に規定されている隙間は歯車の両側では歯車の中央平面におけるよりも大きい。ボールの中心により規定されるこの新規な歯車歯隙間２０は図１８に示されている。
【００５８】
歯車歯隙間は全係合サイクル中、すなわち、歯が螺旋部のターンの数ｎＴと同じ位多くのウォームのターンをとる係合領域から出るまで、歯が入る歯車の回転中、ウォームと歯車との間で転動するボールの集合により掃引される空間に対応する。
【００５９】
歯の幾何形状は係合（回転）歯車の歯に対するボールの中心の軌跡として定められる。そして、本発明によれば、歯の幾何形状は歯車とのウォームの交差から得られる。全係合サイクル中、この交差曲線はウォームおよび歯車の相対配向に応じて変化する。これらの交差曲線の包絡面は歯の幾何形状を定める図１８に示されるような表面２０である。
【００６０】
図１８に示すように、歯車２の中央平面１４Ａ−１４Ａにおいては、隙間が薄く形成されるように、すべてのボールが同じ点を通り、他の区域においては、より幅狭い歯の場合に隙間が幅広く形成されるように、運動中、ボールが異なる位置を占める。
【００６１】
本発明は図１８に示される表面を達成するために前記歯の特別な幾何形状の数学的決定をもたらす。これらの等式は伝動装置に最適な性能を達成するのに不可欠である。
【００６２】
例えば、歯の隙間が同じ位置で広すぎるなら、伝動装置はバックラッシュを発揮し、歯の隙間が同じ位置で狭すぎるなら、ボールは詰まって動かない。しかしながら、本発明は、最小のバックラッシュで伝動装置の円滑な機能性を達成するのに必須である歯の幾何形状のための独特な最適の解決策を提供する。
【００６３】
地面基準系Ｘ０Ｙ０Ｚ０に対するウォーム螺旋部の点が下記式のように表される。
【数７】
2005509810.tif 000021
【００６４】
上記式中、β０＝α＋βは図１４Ｂに示されるように地面に対する回転ウォームの角度を定める。等式２０は、ウォームがαで回転されるときに地面に対して測定される角度β０により特定される螺旋部の点の地面座標系における位置ベクトルである。かくして、β＝０における点は、現在（任意のαの場合）、歯車の中央平面にある螺旋部の点を指している。β＝±βｇＴにおける点は、現在、（中心からｇＴ／２のところで）歯車の面にある螺旋部の点を指している。
【００６５】
立証のために、β０＝０の場合に評価される等式２０は等式１７における元の決定値Ｐ０cを生じる。
【００６６】
歯車座標系Ｘ０Ｙ０Ｚ０における螺旋部の点Ｐの位置は下記式の如くである。
【数８】
2005509810.tif 000022
【００６７】
この等式において、αはウォームの回転そ測定し、β０は地面に対するウォーム上の点の角位置を定める。
【００６８】
歯車の歯の幾何形状は、図１９Ａ，図１９Ｂ，図１９Ｃおよび図１９Ｄに示されるように、ウォームが歯車のすべての横方向区域（β０：−βｇＴ  →  βｇＴ）において全螺旋部のわたっている角度（α：−βｈ→βｈ）で回転されるときの点ＰＧα，β０）の集合により与えられる。これはウォームにより歯車に「切られる」歯の形状を定める。これらの図面は幾何形状の等角投影図および固定座標系Ｘ０Ｙ０Ｚ０の平面上の３つの直交投影図を示している。
【００６９】
等式２１における式は転動部材の中心で特定された歯の幾何形状を規定している。この式は連続した歯車歯間の隙間を定め、歯車の歯は可変の厚さを有している。歯車の中央平面１４Ａ−１４Ａでは、歯は全厚を有しており、両側に向けて薄くなっている（隙間が大きくなっている）。
【００７０】
歯車は「ウォーム工具」、すなわち、切断部材を有するウォームの形状の工具により螺旋形経路に分布されたボールの形状で歯を生じることによって製造されてもよい。これはウォームの幾何形状、すなわち、切削方法から生じる歯車の幾何形状を必要とするだけの高い製造方法である。
【００７１】
この製造方法は低い製造シリーズのためには効率的でない。この場合、歯車は、下記節に示すように、４軸ＣＮＣフライス方法を使用することによってゴシックアーチエンドミルまたは２つのボールエンドミルで製造されるべきである。この方法は等式２１に示すように歯車の幾何形状の明瞭な数学的決定を必要とする。歯車を回転テーブルに設け、エンドミルを使用して歯隙間を生じる。線状および回転軸線を歯車の幾何形状に基づいた調整運動で移動させる。回転テーブルを使用して、底フライスが歯車の１つのフランクから他のフランクへ移動するにつれて歯を割り送りし、歯車を回転させる。
【００７２】
歯車フライス方法では、（垂直ミルの場合）エンドミルが製造すべき歯車の軸線を通る垂直平面において作動することが勧められる。図１４Ａの概略図では、この平面はＹＧＺＧにより表されている。これは、ゴシックアーチエンドミルを使用する場合に本質的に重要である。図１９Ｄにおける歯の幾何形状の直交図ＸＹでは、歯が歯車の軸線上で斜めであることが認められる。エンドミルが歯車の軸線の上方で中央平面において作動するために、エンドミルが歯車の１つのフランクから他のフランクへ掃引するときに歯車が僅かに回転される（等式２１の（β０：−βｇＴ  →  βｇＴ）。特に、β０により得られる横方向区域では、歯車は対応する歯車の角度γ０＝β０／ＴＲで回転される。等式２１は下記式を生じる。
【数９】
2005509810.tif 000023
【００７３】
以上に示したウォームおよび歯車の歯幾何形状はボールの中心の軌跡により得られる。歯の輪郭はこの軌跡と直交する区域における歯の形状である。歯の輪郭はウォームおよび歯車の輪郭を指しており、通常、両部品に対して同じ種類のものが選択される。この輪郭は円形またはゴシックアーチ形状であることができ、或いは図２１Ａ，図２１Ｂおよび図２１Ｃに示すような２重円形アンダーカット輪郭を呈することができる。
【００７４】
円形輪郭（図２１Ａ）およびゴシックアーチ輪郭（図２１Ｂ）は当業界で公知である。円形輪郭と比較してゴシックアーチの利点はウォームおよび歯車上の転動部材の点接触により生じる。ボールは部材間においてたった４つの接触点で転動するボールの他の点における隙間が摺動摩擦を取除く。しかも、この設計はバックラッシュを最小にするために軸線間の距離（aＤ）の細調整に対処している。これにより、４点で接触が実現されるまで、aＤを調整し得る。円形輪郭の場合、ボールが輪郭の基部において底に達するので、この調整は達成不可能である。
【００７５】
図２１Ｃに示される２重円形輪郭は正方向における偏りを呈する異なる直径の２つの丸い輪郭により描かれている。この設計は、点接触ではなくアーチを生じること以外、ゴシックアーチ輪郭にいくらか類似している。この案はボールの制限された摺動摩擦をもたらしても、ボールの中心に極めて近くに（ｗｇＣと同じ位に近い）ボールの支持を行うことによって運動およびパワー能力を著しく高める。ゴシックアーチ設計における接触角を増大することにより中心近くの接触が達成されることがない。何故なら、ボールが基部の近くで支持されなく、ウェッジ作用に因り係止するかである。２重円形設計において接触領域をボールの中心に極めて近接させることによっても、相対摺動速度がこの距離に比例するので、摺動摩擦が最小であることが確保される。また、２重円形設計は、標準のボールエンドミル工具によるウォームおよび歯車の２次加工に対処している。
【００７６】
下記の等式は２重円形輪郭を定める。
【表１３】
2005509810.tif 000024
【００７７】
接触角ｂｃＡおよび溝直径ｂｇＤはボールの下に十分な隙間ｂｂＣを得るように調整されるべきである。また、ウォームの場合、ｂｂＣは等式６（図１３参照）により与えられる螺旋部の下のウォームの厚さｗｗＴを減少させ、必要なら、反復されるべきである。
【表１４】
2005509810.tif 000025
【００７８】
図２２Ａおよび図２２Ｂはウォーム螺旋部の端部（βｈ）である再循環ポートにおけるウォーム／栓組立体の横方向断面を示している。この概略図は図１４Ａに示されるウォームの座標系ＸＷＹＷＺＷを使用している。
【００７９】
能動経路上のボールの中心はウォームの角度βに応じたウォーム螺旋部の半径である、ウォームの軸線からの距離ｒ（β）のところに位置決めされている。これは以下の等式のように等式１７における位置ベクトルのＺ成分を使用して算出されてもよい。
【数１０】
2005509810.tif 000026
【００８０】
ウォーム螺旋部の端部においては、ボールは図２２Ａに示すようにｒ（βｈ）のところに位置決めされている。
【表１５】
2005509810.tif 000027
【００８１】
図２２Ａに示される再循環ポートの角度βｐは再循環穴の配向および経路偏向ボスの長さを定める。
【００８２】
再循環ポートの穴はウォーム螺旋部１aの端部で始まっており、ウォームの横方向平面に軸線を有しており、また栓１ｂの外面に内部で接している。
【００８３】
経路偏向ボス１２（図１０Ａ）は、等式１９により与えられるように、中心がウォーム螺旋部（β：βｈ→βｈ＋βｐであって、他端部で負である）の延長に位置決めされているｂＤ／２−ｗｇＣの半径の半円形横断面を呈している。しかしながら、このボスは、図２２Ａに示されるように、ウォームの軸線から一定の距離ｒ(βh)に設置されてもよい。ボスの軌跡のデカルト等式は下記の如くである。
【数１１】
2005509810.tif 000028
【００８４】
前記式中、独立パラメータは、正側のボスでは、β：βｈ→βｈ＋βｐであり、他側では、β：−βｈ→−（βｈ＋βｐ）である。
【表１６】
2005509810.tif 000029
【００８５】
経路偏向角度はボール循環経路の唯一の不連続である。これは伝動装置の円滑な機能性のための非常に重要なパラメータである。この設計はπに出来るだけ近い値を得ることに対処すべきである。
【表１７】
2005509810.tif 000030
【００８６】
能動経路から再循環穴へのボールの移行を容易にし、かくしてβｄの不連続を円滑にするために小さい半径ｒｆが使用される。次いで、ボールが支持されていない（不能動である）フィレットの部分に対応する角度βｆ（図２２Ａ、フィレットの始点から螺旋部の端部までの中心で測定される）が数値的に評価され、この角度は等式１４の螺旋部延長角度βｈeを増大するのに使用される。これにより、ボールの一定数がウォームの任意の回転で能動であることが確保されるはずである。
【００８７】
栓１ｂの再循環螺旋部（図１１Ａ、図１１Ｂ）は一定の半径を有しており、ウォーム螺旋部の反対方向に１つ未満のターンにわたっている。円筒形軌跡と螺旋形軌跡との間の変化部に角無し輪郭が実施されている（図２４参照）。図２３に示されるように、ボールの移行を容易にするために、栓再循環チャンネルの側部および基部に隙間ｗｇＣが実施されている。
【００８８】
栓螺旋部の幾何形状を定めるために、図１４Ａに示されるウォーム座標系ＸＷＹＷＺＷに対してＸ軸線のまわりに１８０°回転された基準系を考慮することが有利である。この場合、角度β＝０はウォーム／栓組立体の中心から上方に向いている。
【表１８】
2005509810.tif 000031
【００８９】
栓の螺旋部はβ：−βｐｈ→βｐｈにわたっている。螺旋部の半径はｐＤ−（ｂＤ＋ｗｇＣ）ｘ１／２で一定であり、Ｘ座標は下記等式により与えられる。
【数１２】
2005509810.tif 000032
【００９０】
このシヌソイド関数は、図２４に示されるように、再循環穴の線状ボール軌跡から再循環螺旋部への円滑な移行を生じる。
【００９１】
第４回転軸線を備えた３軸ＨＡＡＳＶＦ−１垂直切削センターを使用して初めの試作品を製造した。（ウォルフレームリサーチによる）数学用語を使用することによってペンチナム系ＰＣに切削プロググラムを生じ、すなわち、数学コードがＧコードを生じる。
【００９２】
ベアリングを有する組立体の全体サイズは５４ｘ２８ｘ６７ｍｍである。この伝動装置は軸線間の３０ｍｍの距離で伝動比７２：１を実施するのに直径１．５８７５ｍｍ（１／１６インチ）の６３個の球状ボールを使用している。この伝動装置は認知できるバックラッシュを示さず、最小の摩擦を示す。
【００９３】
また、ボール／ウォーム伝動装置を図２５に示されるようなＲＣＭ（運動リモートセンター）外科用ロボットに実施した。この元のＲＣＭ設計はバックラッシュを与え、動的性能を減少させる２つの旧式ウォームを使用した。本発明のボール／ウォーム伝動装置では、ＲＣＭは著しい性能の向上を達成する。
【００９４】
要するに、本発明は、回転伝達を実施するために旧式のウォーム伝動装置の摺動摩擦に代わって球状ボールにより転動摩擦が実施される。摩擦力のこの減少の結果、以下の如く、旧式ウォームと比較して、ボール／ウォーム機構の幾つかの主な利点が生じる。
【００９５】
本発明のボール／ウォーム伝動装置はウォームと歯車との間の最小のバックラッシュで構成される。これは、旧式のウォーム伝動装置では達成するのが不可能である。ウォームおよび歯車の軸線間の距離に応じて、旧式ウォーム伝動装置はバックラッシュを示すか、或いは摩擦により係止される。転動部材による摺動摩擦の除去に因り、ボール／ウォームの場合、ボールはウォームと歯車との間で僅かに予荷重付与されることがある。転動の存在下では、この荷重力は大きい大きさの摩擦力を生じない。ボールの荷重付与はボールベアリングおよびボールねじのような機構では共通である。
【００９６】
ボール／ウォーム伝動装置の入力および出力シャフト間の遊びの不存在および気候の一様な伝動比は運動精度を示す。出力シャフトの運動は、入力シャフトの運動があれば、十分に定められる。高い大きさの摩擦力を低い転動摩擦へ代えることにより伝動装置におけるエネルギ損失を著しく減少させる。かくして、ボール／ウォーム伝動装置は非常に効率的な機構を達成する。
【００９７】
旧式のウォームおよび歯車の構成は鋼および青銅合金のような異なる摩擦対化材料の使用を必要とする。これは２つの部材間の摺動摩擦により必要とされる。一般に、摩擦対化材料のうちの一方の機械的強さは他方より非常に低く、かくして機構の全体強さおよび伝動装置のパワー能力を低減する。対照的に、本発明のボール／ウォーム伝送装置では、転動原理により摩擦対化材料を使用する必要性が無くなる。ウォームおよび歯車の両方とも高い強さの材料で構成されてもよく、かくしてパワー能力を高める。
【００９８】
また、旧式伝動装置は持続性潤滑を必要とするが、ボール／ウォーム伝動装置は最小の潤滑で或いは潤滑なしで作動し得る。これにより外科用および食品処理装置におけるような過剰の潤滑が望ましくない用途に対する機構の実施範囲を広くする。
【００９９】
更に、ボール／ウォーム伝動装置は、その同様な構造により、下記の如く、旧式のウォームの幾つかの有利な特徴を受け継いでいる。
【０１００】
ボール／ウォーム伝動装置はバックドライブまたは非バックドライブ機構を示すように構成されてもよい。この機構は、旧式ウォーム機構と同様に、ウォームのピッチを増すことによってバックドライブ可能であるように設計されてもよい。しかしながら、非バックドライブ可能範囲は、ボール／ウォーム伝動装置の場合、減少摩擦に因り狭い。非バックドライブ性のボール／ウォーム機構は同様な旧式のウォームより低いピッチおよび高い伝動比を示す。
【０１０１】
ボール／ウォーム伝動装置は高い伝動比を示す。この特徴はウォーム機構に使用されている螺旋形状から受け継がれている。
【０１０２】
旧式ウォームの場合のように、ボール／ウォーム伝動装置は双曲面形または円筒形に構成されてもよい。（以上で説明した）双曲面形構成は高いパワー能力ならびに改良バックラッシュ特徴を生じるが、ウォームおよび歯車が対化されることを必要とする。或るウォームがこれを設計する対象である歯車に係合するだけでよい。対照的に、円筒形ウォームは的確に適合された歯車の種類と関連して使用されてもよい。それにもかかわらず、双曲面形のボール／ウォームのこの欠点はすべての双曲面形ウォームの共通の特徴である。
【０１０３】
ボール／ウォームに関しては、軟質材料（プラスチック、銅）のボールを伝動装置のボール間に差し込むことによって機構のより円滑な機能性を達成することができる。しかしながら、これは機構のパワー性能を低減する。
【０１０４】
また、ボール再循環経路の特定の設計は小型化を可能にする。ボール再循環経路は２部品構成を使用してウォーム内に構成される。ボールポートの経路偏向部材もまたウォーム内に実施される。この設計は少ない数のボールを必要とする短い循環経路を生じる。ボール偏向部材および再循環螺旋部もまたボール軌跡におけるたった２つの小さい不連続点を有する滑らかな循環経路を生じる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１Ａ】旧式のウォーム伝動装置の概略図である。
【図１Ｂ】旧式のウォーム伝動装置の概略図である。
【図２Ａ】本発明のボール／ウォーム伝動組立体の概略図である。
【図２Ｂ】本発明のボール／ウォーム伝動組立体の概略図である。
【図２Ｃ】本発明のボール／ウォーム伝動組立体の概略図である。
【図３Ａ】それぞれ等角投影拡大図、ウォーム軸方向図および歯車正面図である。
【図３Ｂ】それぞれ等角投影拡大図、ウォーム軸方向図および歯車正面図である。
【図３Ｃ】それぞれ等角投影拡大図、ウォーム軸方向図および歯車正面図である。
【図４Ａ】循環経路における能動、受動および再循環ボールを示す図である。
【図４Ｂ】循環経路における能動、受動および再循環ボールを示す図である。
【図４Ｃ】循環経路における能動、受動および再循環ボールを示す図である。
【図５Ａ】受動経路におけるボールを支持するためのボールレースを示す図である。
【図５Ｂ】受動経路におけるボールを支持するためのボールレースを示す図である。
【図６Ａ】２つの反対方向のウォーム角度における能動、受動および再循環ボールを示す図である。
【図６Ｂ】２つの反対方向のウォーム角度における能動、受動および再循環ボールを示す図である。
【図７Ａ】（ｎＴ＝２についての）３つの異なる図におけるボール循環包絡面を示す図である。
【図７Ｂ】（ｎＴ＝２についての）３つの異なる図におけるボール循環包絡面を示す図である。
【図７Ｃ】（ｎＴ＝２についての）３つの異なる図におけるボール循環包絡面を示す図である。
【図８Ａ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図８Ｂ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図８Ｃ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図８−Ａ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図８−Ｂ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図８−Ｃ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図８−−Ａ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図８−−Ｂ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図８−−Ｃ】ウォーム組立体の３つのそれぞれのベアリング支持体の態様を示す図である。
【図９Ａ】再循環経路および際樹幹経路への入口を示す図である。
【図９Ｂ】再循環経路および際樹幹経路への入口を示す図である。
【図１０Ａ】再循環経路の経路偏向ボスの詳細を示す図である。
【図１０Ｂ】再循環経路の経路偏向ボスの詳細を示す図である。
【図１１Ａ】ウォーム組立体の栓上の再循環経路を示す図である。
【図１１Ｂ】ウォーム組立体の栓上の再循環経路を示す図である。
【図１１Ｃ】ウォーム組立体の栓上の再循環経路を示す図である。
【図１１Ｄ】ウォーム組立体の栓上の再循環経路を示す図である。
【図１１Ｅ】ウォーム組立体の栓上の再循環経路を示す図である。
【図１２】異なる構成要素のための使用されたウォーム歯車隙間パラメータを示す図である。
【図１３】栓の直径（ｐＤ）およびウォーム進行転動直径の評価を示す図である。
【図１４Ａ】伝動装置の中央横断面図である。
【図１４Ｂ】伝動装置の中央横断面図である。
【図１５】歯車の角ピッチおよび転動直径を示す図である。
【図１６】歯車の厚さおよび対応するウォーム角度を示す図である。
【図１７】ｎＴ＝１０およびβhe＝４５°についてのボール中心におけるウォームの双曲面形螺旋部の図である。
【図１８】本発明の新規な歯車歯の幾何形状を示す図である。
【図１９Ａ】転動部材の中心における歯隙間により規定された歯車の幾何形状を示す図である。
【図１９Ｂ】転動部材の中心における歯隙間により規定された歯車の幾何形状を示す図である。
【図１９Ｃ】転動部材の中心における歯隙間により規定された歯車の幾何形状を示す図である。
【図１９Ｄ】転動部材の中心における歯隙間により規定された歯車の幾何形状を示す図である。
【図２０】歯車の４軸フライス切削方法についての歯の幾何形状を示す図である。
【図２１Ａ】円形、ゴシックアーチおよび２重円形の歯輪郭をそれぞれ示す図である。
【図２１Ｂ】円形、ゴシックアーチおよび２重円形の歯輪郭をそれぞれ示す図である。
【図２１Ｃ】円形、ゴシックアーチおよび２重円形の歯輪郭をそれぞれ示す図である。
【図２２Ａ】再循環ポートを通るウォーム組立体の横方向横断面図である。
【図２２Ｂ】再循環ポートを通るウォーム組立体の横方向横断面図である。
【図２３】栓チャンネルの大きさを示す図である。
【図２４】栓螺旋部座標Ｘｐ対角度β：−βｐｈ→βｐｈを示す図である。
【図２５】２つのボール／ウォームジョイントにより駆動される運動外科用ロボットのリモートセンターを示す図である。
【図１Ａ】
2005509810.tif 000033
【図１Ｂ】
2005509810.tif 000034
【図２Ａ】
2005509810.tif 000035
【図２Ｂ】
2005509810.tif 000036
【図２Ｃ】
2005509810.tif 000037
【図３Ａ】
2005509810.tif 000038
【図３Ｂ】
2005509810.tif 000039
【図３Ｃ】
2005509810.tif 000040
【図４Ａ】
2005509810.tif 000041
【図４Ｂ】
2005509810.tif 000042
【図４Ｃ】
2005509810.tif 000043
【図５Ａ】
2005509810.tif 000044
【図５Ｂ】
2005509810.tif 000045
【図６Ａ】
2005509810.tif 000046
【図６Ｂ】
2005509810.tif 000047
【図７Ａ】
2005509810.tif 000048
【図７Ｂ】
2005509810.tif 000049
【図７Ｃ】
2005509810.tif 000050
【図８Ａ】
2005509810.tif 000051
【図８Ｂ】
2005509810.tif 000052
【図８Ｃ】
2005509810.tif 000053
【図８−Ａ】
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【図８−Ｂ】
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【図８−Ｃ】
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【図８−−Ａ】
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【図８−−Ｂ】
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【図８−−Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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