(57)【要約】  【課題】  バックラッシの除去と歯車の噛み合い外れの抑制の両立が得られるようにしたウォーム歯車回転伝達装置を提供すること。  【解決手段】  ウォームベース２に設けてあるウォーム１を、弾性体８と回転軸１２によりウォームホイール５に弾性的に押し付けるようにしたウォーム歯車回転伝達装置において、ロータリーソレノイド１５によりロックネジ１３を回転させ、ロックネジ１３の先端部がウォームベース２の端面のＰ点を押し、弾性体８の弾性に加算してウォーム１が更に強くウォームホイール５に密着する方向にウォームベース２を移動させるようにしたもの。  【選択図】  図１
2007092788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームホイールに対してウォームを押し付ける弾性手段が備えられているウォームホイール回転伝達装置において、
前記弾性手段による前記押し付け力に加算して更に押し付け力を発生する駆動手段を設け、
前記ウォームの回転が停止しているとき、前記駆動手段が作動されるように構成したことを特徴とするウォーム歯車回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーム歯車を使用した回転伝達機構におけるバックラッシ除去と停止時の停止位置保持機能向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯車機構は回転運動の伝達に欠かせない存在であるが、このとき、大きな減速比を要する場合に適した歯車機構としてウォーム歯車がある。ここで、このウォーム歯車とは、ウォームと、これに噛み合ったウォームホイールで構成されている歯車機構のことであり、そこで、その一例について、図３により説明する。
【０００３】
この図３は、ウォーム歯車回転伝達機構の一例を示した斜視図で、ここにはウォーム２１と、これに噛み合ったウォームホイール２５が示されている。そして、まず、ウォーム２１は、ウォームベース２２に、軸受２３により回転可能に取付けられていて、その一方の軸端には動力源であるモータ２４の回転軸が連結されていて、このウォーム歯車回転伝達機構の駆動力の入力側となっている。
【０００４】
一方、ウォームホイール２５は回転軸２６を備えていて、この回転軸２６が軸受を介してウォームホイールベース２７に回転可能な状態で保持され、この回転伝達機構の駆動力の出力側となっている。なお、この回転軸２６の軸受は、ウォームホイール２５の下側のウォームホイールベース２７に取付けられているため、図３では隠れて見えない。
【０００５】
このとき、ウォームベース２２は、固定ボルト２８により、軸問距離２９(後述する)を保ってウォームホイールベース２７に取付けられる。そして、ウォーム２１とウォームホイール２５は、このときのウォームベース２２の取付位置で決まる軸問距離で噛み合うことになる。
【０００６】
このため、固定ボルト２８が挿通できるようにウォームベース２２に形成してある取付孔は、軸間方向(軸間距離２９の方向)に長くなった楕円形になっており、ウォームホイールベース２７の任意の位置にウォームベース２２を固定することで軸間距離の調整が得られるようになっているが、これは、バックラッシ、つまり歯車の間に存在し、カタの要因となる隙間を最適化するためである。
【０００７】
図４は、ウォームホイール２５とウォーム２１との噛み合い関係を説明するための概略図で、この図に軸間距離２９が示されている。そして、この軸間距離２９は、ウォームベース２２をウォームホイールベース２７に取付ける固定ボルト２８が、ウォームベース２２に設けてある楕円孔の中のどの位置で固定されるかにより決められる。
【０００８】
そこで、いま、図３に示したウォーム歯車回転伝達機構を動作させ、ウォーム２１とウォームホイール２５が回転されたとすると、ウォーム２１とウォームホイール２５の噛み合い歯面の隙間が一様にならず、ウォーム２１とウォームホイール２５の位置により隙間が変化してしまい、図５に示すように、噛み合せが浅くバックラッシが大きくなってしまう場所と、図６に示すように噛み合せが深くなってバックラッシが小さくしまう場所とが現われてしまう。
【０００９】
これは、構成部品の加工精度や組立精度に限度があり、このためウォーム２１とウォームホイール２５に回転振れがあるためである。そして、このとき図５に示したバックラッシが大きくなってしまう所では、ガタとなって位置決め精度の悪化や停止時の揺れが大きくなるなどの問題が発生し、他方、図６に示すように、バックラッシが小さくなっている場所では、摩擦力が大きくなって滑らかな回転が得られなくなるなどの問題が発生してしまう。
【００１０】
そこで、これを吸収するため、従来からウォームホイールベース２７にウォームベース２２を固定する際、滑らかな回転が得られ、かつ最小のバックラッシで最適な噛み合せとなるような取付位置に調整したり、ウォーム２１とウォームホイール２５の加工精度を上げるためラツピングなどのすり合わせ作業を実施したりしていた。
【００１１】
一方、これらの方法とは別に、ウォームをウォームホイールに対して弾性的に押付けた状態に保持し、バックラッシを無くす方法が従来技術として提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開２００４−１０８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術は、ウォームホイールに対するウォームの弾性的な押付けに伴う摩擦力の増加と停止時の位置決め力の低下について配慮がされておらず、伝達効率の低下と位置決め精度の向上に問題があった。
【００１３】
ウォームとウォームホイールによる回転伝達機構では、動力伝達時に、歯面に対して、ウォームからみて軸方向と接線方向、それに法線方向の３方向に力が働くが、このとき滑らかな回転を行うためには、歯面間にわずかな隙間が必要であるが、これは、前述のように、ウォームとウォームホイールが取付けられている回転伝達機構の加工精度や組立精度に限界かあることによるガタを吸収するためである。
【００１４】
そこで、このようなウォームとウォームホイールを用いた回転伝達機構におけるバックラッシを少なくするためには、ウォームとウォームホイールの軸間距離を狭く調整して組立てる必要があるが、このとき軸間距離を狭くし過ぎると、歯車などの加工精度の限界や組立て誤差による回転の振れが吸収できず、滑らかな回転が得られなくなる。
【００１５】
ここで隙間をなくして組み立てたとすると歯面の摩擦力が増加し、大きな回転力が必要になり、最悪の場合には回転不能になる。しかも、この場合、歯面の磨耗も早く進み、短時間でバックラッシが大きくなってしまうことになる。
【００１６】
一方、精密な停止位置決めを要求される装置の場合、バックラッシの存在は位置決め精度の低下となるので、僅かなバックラッシでも問題になる。但し、この場合は、停止時、常に同じ回転方向から停止させるなどの方法によればバックラッシによる問題の改善が可能であるが、この場合でも、停止後に外力が作用すれば位置ずれを起こし、外力が振動である場合には揺れを起こすなど問題があり、この揺れをなくすためは、停止後に作動するブレーキ機構を別途、付加する必要があり、構成が複雑化してしまう。
【００１７】
このとき、上記した従来技術によれは、これらの問題に対処が可能であるが、この従来技術では、大きな外力が掛ったときウォームとウォームホイールの噛み合いが外れてしまう虞があり、他方、この噛み合い外れに対処するため、ウォームをウォームホイールに対して弾性的に押付けているときの力を強くした場合には、上記したように、摩擦力が増加して大きな回転力が必要になり、最悪の場合には回転不能になる上、歯面の磨耗が早く進み、短時間でバックラッシが大きくなってしまうなどの問題が生じてしまう。
【００１８】
従って、従来技術では、ウォームホイールに対するウォームの弾性的な押付けに伴う摩擦力の増加と停止時の位置決め力の低下が二律背反することになり、上記したように、伝達効率の低下と位置決め精度の向上に問題が生じてしまうのである。
【００１９】
本発明の目的は、バックラッシの除去と歯車の噛み合い外れの抑制の両立が得られるようにしたウォーム歯車回転伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は、ウォームホイールに対してウォームを押し付ける弾性手段が備えられているウォームホイール回転伝達装置において、前記弾性手段による前記押し付け力に加算して更に押し付け力を発生する駆動手段を設け、前記ウォームの回転が停止しているとき、前記駆動手段が作動されるようにして達成される。
【００２１】
一般にウォーム歯車回転伝達機構は大きな減速比であるため、動作時に出力軸、つまりウォームホイールの回転軸に外力が作用しても、それに打ち勝つように設計される。しかし、停止時は出力軸に大きなトルクが加わると、バックラッシによるガタが生じる。
【００２２】
このとき、上記駆動手段は、停止時の位置保持特性を向上させ、ウォームホイールの軸の加わる外力に起因するガタが発生しないように、ウォームの停止時には、押し付け状態で弾性体によらないロック機構として働くので、目的が達成される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、バックラッシの低減と滑らかな回転動作の両立が得られるので、歯面問の摩擦力が低減され、且つ、歯面の磨耗の進行を遅らせて歯車の寿命を延ばすことができる。
【００２４】
また、本発明によれば、動作停止時のガタを防止することができ、位置停止精度を高めることができる。このとき、例えば監視カメラの旋回装置では、僅かなバックラッシであっても、高倍率のレンズで撮影した場合、風や振動を受けると画面が揺れ、見難くなるが、本発明によれば、このことが解決できる。
【００２５】
しかも、本発明によれば、熟練作業であったバックラッシ調整作業を簡略化することができるので、組立コストの低減化が図れることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明によるウォーム歯車回転伝達装置について、図示の実施の形態により詳細に説明すると、ここで、まず、図１は、本発明によるウォーム歯車回転伝達機構の第１の実施形態を示す分解斜視図である。
【００２７】
この図１において、ウォーム１は、ウォームベース２にベアリング３により保持され、これによりウォームベース２に対して回転可能に取付けられ、その一方の軸端には動力源であるモータ４の回転軸が連結されていて、これにより、この歯車機構に対する駆動力の入力側となっている。このとき、モータ４はウォームベース２に取付けられている。
【００２８】
次に、ウォームホイール５は回転軸６を備え、この回転軸６がベアリング(図示せず)を介してウォームホイールベース７に保持されることにより、ウォームホイールベース７に対して回転可能な状態で取付けられ、これより、この歯車機構の駆動力の出力側となっている。ここで、このウォームホイール５による駆動力は、例えば監視カメラの撮像方向を変える場合の駆動源として用いられるものである。
【００２９】
このウォームベース２には、例えば薄板状の鋼板部材からなる弾性体８が、その一方の端部(図では左端)で取付けてあり、この弾性体８の他方の端部(図では右端)は、Ｌ字形の支柱９を介してウォームホイールベース７の端面に取付けられている。また、このウォームベース２には、ウォーム１の軸心がモータ４とは反対側に延びた位置で、当該軸心に直交した孔１０が設けてある。
【００３０】
そして、この孔１０が、ウォームホイールベース７に軸受け１１により回転可能に保持されている回転軸１２に嵌合されるようになっていて、これによりウォームベース２は、一方では回転軸１２を軸として回動可能な状態でウォームホイールベース７の面に保持され、他方では弾性体８によりウォームホイールベース７の端面に弾性的に保持されていることになる。
【００３１】
そこで、この結果、ウォーム１は、弾性体８の弾力により、ウォームホイール５に対して、相互の軸間が狭められる方向に弾性的に押し付けられていることになり、このとき弾性体８の弾力を適正な値に設定することにより、ウォーム１とウォームホイール５の歯面がバックラッシの無い状態で接触させられ、且つ適正な力で噛み合いが得られるようにすることができる。
【００３２】
なお、ウォームベース２に設けてある孔１０と、ウォームホイールベース７に設けてある軸受１１及び支点軸１２の位置関係は、当然のことながら逆転しても問題なく実施することができる。
【００３３】
このとき、支柱９には、ロックネジ１３を螺合させるための雌ねじ孔を備えたロックネジ支持板１４が取付けてあり、このロックネジ支持板１４には、ロータリーソレノイド１５が取付けてある。そして、このロータリーソレノイド１５の回転軸は上記した雌ねじ孔に螺合されているロックネジ１３に連結されており、従って、この支柱９がウォームホイールベース７の端面に取付けられると、ロックネジ１３の先端部がウォームベース２の端面にＰで示した点に突き当たることになる。
【００３４】
そこで、いま、ロータリーソレノイド１５を作動させ、ロックネジ１３がロックネジ支持板１４の雌ねじ孔にねじ込まれる方向に回転されるようにしたとすると、ロックネジ１３の先端部がウォームベース２の端面のＰ点を押し、弾性体８の弾性に加算してウォーム１が更に強くウォームホイール５に密着する方向にウォームベース２を移動させることになる。
【００３５】
一方、ロータリーソレノイド１５の作動を止めると、ロックネジ１３は雌ねじ孔から抜け出す方向に回転されるので、ロックネジ１３の先端部はウォームベース２のＰ点から離れる方向に戻り、この結果、上記した弾性体８の弾力によりウォーム１がウォームホイール５に弾性的に押し付けられている状態に戻ることになる。
【００３６】
ここで、この実施形態では、ウォーム１をウォームホイール５に弾性的に押し付けるための部材として板状の弾性体８を用いているので、この場合、ウォーム１をウォームホイール５に押し付ける方向、つまりウォームホイール５のピッチ円の法線方向以外については弾性体８の剛性が高く、ウォーム１の上下動を抑制する効果が容易に得られることになる。
【００３７】
なお、図示してないが、ウォームベース２の上下動を抑制するガイドを別に設けるようにしてやれば、ウォーム１の上下の動きは更に問題にならない。また、弾性体８に代えてコイルバネなど別の形態の弾性体の適用も可能であるが、この場合は、バネの種類により支持構造物の形状を選択する必要があることはいうまでもない。
【００３８】
次に、この実施形態におけるロータリーソレノイド１５の制御について説明すると、これは、モータ４が停止されたとき通電され、これにより初期回転位置からロックネジ１３がロックネジ支持板１４の雌ねじ孔にねじ込まれる方向に回転される。このため、図示してないが、ロータリーソレノイド１５の通電を制御する装置(又は回路)を設け、モータ４に通電され、ウォーム１が回転駆動されているときは、ロータリーソレノイド１５には電流が供給されず、モータ４に対する電流の供給が停止され、ウォーム１が停止したときだけロータリーソレノイド１５に電流が供給されるように制御するのである。
【００３９】
従って、この実施形態によれば、ウォーム１が停止したときは、ウォーム１がウォームホイール５に強制的に強く押し付けられるので、精密な停止位置決め精度を確実に得ることができ、しかも大きな外力が掛ったときでもウォーム１とウォームホイール５の噛み合いが外れてしまう虞がない。
【００４０】
また、この実施形態によれば、ウォーム１が回転しているときは、弾性体８の弾力により、ウォーム１とウォームホイール５の歯面がバックラッシの無い状態で接触させられ、且つ適正な力で噛み合いが得られるので、摩擦力が増加して大きな回転力が必要になる虞もなく、勿論、最悪の場合でも回転不能になる虞もない上、歯面の磨耗が早く進み、短時間でバックラッシが大きくなってしまうなどの虞もまったく無い。
【００４１】
次に、図２は、本発明の第２の実施形態で、この場合、図１で説明した第１の実施形態と異なる点は、ウォーム１にモータ４が直結されているのではなく、ウォーム１にタイミングベルト用のプーリー１６を取付け、図示してない回転駆動源からタイミングベルトを介して駆動力が与えられるようにしたものである。
【００４２】
ここで、この図２の実施形態の場合、ウォーム１をウォームホイール５に押し付けるための回転軸１２の位置については、それがプーリー１６の直下に位置するようにして構成する。そうすることにより、タイミングベルトからプーリー１６に張力が働いても、回転軸１２回りのトルクとして作用するのが防止されるので、ウォーム１のウォームホイール５に対する弾性体８による弾性力に影響を与える虞を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるウォーム歯車回転伝達装置の第１の実施形態を分解して示した斜視図である。
【図２】本発明によるウォーム歯車回転伝達装置の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図３】従来技術によるウォーム歯車回転伝達装置の一例を示す斜視図である。
【図４】ウォーム歯車機構による噛み合い状況の説明するための模式図である。
【図５】ウォーム歯車機構によるバックラッシの一例を示す説明図である。
【図６】ウォーム歯車機構によるバックラッシの他の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：ウォーム
２：ウォームベース
３：ベアリング
４：モータ
５：ウォームホイール
６：回転軸
７：ウォームホイールベース
８：弾性体
９：支柱
１０：孔
１１：軸受け
１２：支点軸
１３：ロックネジ
１４：ロック支持板
１５：ロータリーソレノイド
１６：タイミングベルト用プーリー
２１：ウォーム
２２：ウォームベース
２３：軸受け
２４：モータ
２５：ウォームホイール
２６：回転軸
２７：ウォームホイールベース
２８：固定ボルト
２９：軸間距離
【図１】
2007092788.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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