(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、一端にモータ軸の延出端側が同軸に固定され、上記モータにより回転駆動されるウォームと、該ウォームと噛合する従動歯車と、を備えるウォーム減速機において、
上記ウォームの他端との間に隙間をあけて配置され、孔中心が上記ウォームの軸心上に位置する貫通孔が形成された支持部材と、
上記貫通孔に上記ウォームの軸心方向に摺動可能に挿通された押圧部材と、
上記押圧部材を前記ウォームの軸心方向に付勢し、該押圧部材を介して上記ウォームの他端を一端側に押圧する付勢手段と、
を備え、
上記ウォームは、上記従動歯車と噛合する所定の直径を有するウォーム本体部と、該ウォーム本体部より一端側で該ウォーム本体部より小さな直径となるように形成された細径部とを有し、
上記細径部は、樹脂から構成され、上記従動歯車から上記ウォーム本体部に付加される押圧力に対応して、上記ウォームの歯部と上記従動歯車の歯部とが噛合う点を離反させるように弾性変形し、上記ウォーム本体部に付加される上記押圧力を軽減することを特徴とするウォーム減速機。
【請求項２】
上記細径部は直径が両端から中央に向かって漸次小さくなる形状であることを特徴とする請求項１に記載のウォーム減速機。
【請求項３】
上記支持部材の上記ウォームと反対側に該支持部材と相対するように配設された固定壁を備え、
上記付勢手段は、上記押圧部材と一体に形成された弾性部材が上記固定壁と前記押圧部材との間に湾曲状態に配設されることで構成され、
上記押圧部材は、上記湾曲状態を解除しようとする上記弾力部材の弾性力により、上記ウォーム側に付勢されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウォーム減速機。
【請求項４】
モータと、一端にモータ軸の延出端側が同軸に固定され上記モータにより回転駆動されるウォームと、該ウォームと噛合する従動歯車と、を備えるウォーム減速機において、
上記モータ軸が、上記ウォームを該ウォームの一端側に移動させる方向に移動するときに、上記ウォームの一端に当接して該モータ軸の移動を規制する第２の軸方向移動規制部材を備え、
上記第２の軸方向移動規制部材は、上記モータ軸が上記ウォームを該ウォームの他端側に移動させる方向に該モータ軸の軸方向の遊び分移動している状態における該ウォームの一端との間に該モータ軸の軸方向の遊びより狭いギャップを有していることを特徴とするウォーム減速機。
【請求項５】
上記ウォームは、上記従動歯車と噛合する所定の直径を有するウォーム本体部を備え、かつ、上記ウォームが上記モータに片持ち状態に支持され、さらに、上記従動歯車から上記ウォーム本体部に付加される押圧力に応じて弾性変形し、上記ウォーム本体部に付加される上記押圧力を軽減するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のウォーム減速機。
【請求項６】
指令角度だけ上記従動歯車を回転させるように、上記モータの駆動制御を行う制御装置を備え、
上記制御装置は、上記従動歯車を第１の回転方向に上記指令角度だけ回転させる場合には、バックラッシ量に相当する上記従動歯車の回転角度以上の所定角度と上記指令角度とを足した角度を減速比で除した角度だけ上記モータ軸を初期状態から所定方向に回転させて上記従動歯車を第１の回転方向に回転させた後、上記モータ軸の回転方向を所定方向とは逆方向に反転させ、回転方向が反転してからの上記モータ軸の回転角度が、上記所定角度を減速比で除した角度に一致したところで該モータ軸の回転を停止させ、上記従動歯車を上記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に上記指令角度だけ回転させる場合には、上記指令角度を減速比で除した角度だけ該モータ軸を初期状態から所定方向とは逆方向に回転させた後に停止させるように上記モータの駆動制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のウォーム減速機。
【請求項７】
指令角度だけ上記従動歯車を回転させるように、上記モータの駆動制御を行う制御装置を備え、
上記制御装置は、上記従動歯車を第１の回転方向に上記指令角度だけ回転させる場合には、上記指令角度を減速比で除した角度だけ上記モータ軸を初期状態から所定方向に回転させた後、上記モータ軸を、該モータ軸を振動させるのに必要な所定以上の回転トルクを発生させる角速度の変化で微小角度だけ上記所定方向に回転させ、さらに、上記モータ軸を、該モータ軸を振動させるのに必要な所定以上の回転トルクを発生させる角速度の変化で上記微小角度と同じ角度だけ上記所定方向とは逆方向に回転させて停止させた後に所定時間が経過したら、バックラッシ量に相当する上記従動歯車の回転角度以上の所定角度を減速比で除した角度だけ上記従動歯車を第１の回転方向に回転させた後、上記モータ軸の回転方向を所定方向とは逆方向に反転させ、回転方向が反転してからの上記モータ軸の回転角度が、上記所定角度を減速比で除した角度に一致したところで該モータ軸の回転を停止させ、上記従動歯車を上記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に上記指令角度だけ回転させる場合には、上記指令角度を減速比で除した角度だけ該モータ軸を初期状態から所定方向とは逆方向に回転させた後、上記モータ軸を、該モータ軸を振動させるのに必要な所定以上の回転トルクを発生させる角速度の変化で上記微小角度だけ上記所定方向に回転させ、さらに上記モータ軸を、該モータ軸を振動させるのに必要な所定以上の回転トルクを発生させる角速度の変化で上記微小角度と同じ角度だけ上記所定方向とは逆方向に回転させて停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のウォーム減速機。
【請求項８】
モータと、一端にモータ軸の延出端側が同軸に固定され上記モータにより回転駆動されるウォームと、該ウォームと噛合する従動歯車と、を備えるウォーム減速機において、
上記モータ軸が、上記ウォームを該ウォームの他端側に移動させる方向に移動するときに、上記ウォームの他端に当接して該モータ軸の移動を規制する第１の軸方向移動規制部材を備え、
上記第１の軸方向移動規制部材は、上記モータ軸が上記ウォームを該ウォームの一端側に移動させる方向に該モータ軸の軸方向の遊び分移動している状態における該ウォームの他端との間に該モータ軸の軸方向の遊びより狭いギャップを有し、
指令角度だけ上記従動歯車を回転させるように、上記モータの駆動制御を行う制御装置を備え、
上記制御装置は、上記従動歯車を第１の回転方向に上記指令角度だけ回転させる場合には、上記指令角度を減速比で除した角度だけ上記モータ軸を初期状態から所定方向に回転させた後、上記モータ軸を、該モータ軸を振動させるのに必要な所定以上の回転トルクを発生させる角速度の変化で微小角度だけ上記所定方向に回転させ、さらに、上記モータ軸を、該モータ軸を振動させるのに必要な所定以上の回転トルクを発生させる角速度の変化で上記微小角度と同じ角度だけ上記所定方向とは逆方向に回転させて停止させた後に所定時間が経過したら、バックラッシ量に相当する上記従動歯車の回転角度以上の所定角度を減速比で除した角度だけ上記従動歯車を第１の回転方向に回転させた後、上記モータ軸の回転方向を所定方向とは逆方向に反転させ、回転方向が反転してからの上記モータ軸の回転角度が、上記所定角度を減速比で除した角度に一致したところで該モータ軸の回転を停止させ、上記従動歯車を上記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に上記指令角度だけ回転させる場合には、上記指令角度を減速比で除した角度だけ該モータ軸を初期状態から所定方向とは逆方向に回転させた後、上記モータ軸を、該モータ軸を振動させるのに必要な所定以上の回転トルクを発生させる角速度の変化で上記微小角度だけ上記所定方向に回転させ、さらに上記モータ軸を、該モータ軸を振動させるのに必要な所定以上の回転トルクを発生させる角速度の変化で上記微小角度と同じ角度だけ上記所定方向とは逆方向に回転させて停止させることを特徴とするウォーム減速機。
【請求項９】
上記ウォームは、上記従動歯車と噛合する所定の直径を有するウォーム本体部を備え、かつ、上記ウォームが上記モータに片持ち状態に支持され、さらに、上記従動歯車から上記ウォーム本体部に付加される押圧力に応じて弾性変形し、上記ウォーム本体部に付加される上記押圧力を軽減するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載のウォーム減速機。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のウォーム減速機と、
上記従動歯車の回転に連動して旋回可能に配設された撮影手段と、
を備えることを特徴とする旋回型カメラ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のウォーム減速機と、
上記従動歯車の回転に連動して旋回可能に配設されたアンテナと、
を備えることを特徴とする旋回型電波受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ウォームの回転に連動して回転する従動歯車の回転角度を制御可能なウォーム減速機、及びそれを用いた旋回型カメラ並びに電波受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のウォーム減速機付き小型モータは、モータ部にウォーム減速機が取付けられて構成されている。そして、ウォーム減速機は、モータ部のモータ軸に同軸に取り付けられたウォーム、及びウォームに噛合され、ウォームの軸に直交する軸まわりに回転可能に配設されたウォームホイールを有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３２１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には詳細に記載されていないが、従来のウォーム減速機付き小型モータにおいて、モータ軸は、従来のウォーム減速機付き小型モータのケースに固定された軸受けに回転自在に支持されるのが一般的である。このとき、モータ軸は、その軸方向への移動が完全には規制されておらず、モータ軸がその軸方向に力を受けた場合、モータ軸がその軸方向にずれてしまう。
【０００５】
そして、モータ軸が、ウォームホイールを回転させている間に軸方向にずれてしまうと、モータ軸に取り付けられたウォームも軸方向に移動する。つまり、ウォームホイールを所定角度回転させようとしたところに、ウォームの軸方向の移動量に起因した回転角度が加算される。従って、ウォームホイールの回転角度の制御の精度が悪化してしまう。
【０００６】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ウォームが同軸に固定されたモータ軸の軸方向への移動を規制することにより、ウォームホイールの回転角度の制御の精度を上げることが可能なウォーム減速機、及びそれを用いた旋回型カメラ並びに電波受信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、モータと、一端にモータ軸の延出端側が同軸に固定されたウォームと、ウォームと噛合する従動歯車と、を備えるウォーム減速機において、ウォームの他端との間に隙間をあけて配置され、孔中心がウォームの軸心上に位置する貫通孔が形成された支持部材と、貫通孔にウォームの軸心方向に摺動可能に挿通された押圧部材と、押圧部材をウォームの軸心方向に付勢し、押圧部材を介してウォームの他端を一端側に押圧する付勢手段とを備え、ウォームは、従動歯車と噛合する所定の直径を有するウォーム本体部と、ウォーム本体部より一端側でウォーム本体部より小さな直径となるように形成された細径部とを有し、細径部は、樹脂から構成され、従動歯車からウォーム本体部に付加される押圧力に対応して、ウォームの歯部と従動歯車の歯部とが噛合う点を離反させるように弾性変形し、ウォーム本体部に付加される押圧力を軽減するように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ウォームが同軸に固定されたモータ軸の軸方向への移動が規制されるので、従動歯車の回転角度の制御の精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るウォーム減速機の斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係るウォーム減速機の平面図、図３はこの発明の実施の形態１に係るウォーム減速機の正面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、図５はこの発明の実施の形態１に係るウォーム減速機のウォームとウォームホイールの噛合部まわりの拡大図、図６はこの発明の実施の形態１に係るウォーム減速機のシステム構成図である。
【００１０】
図１〜図６において、ウォーム減速機１Ａは、モータ１０と、モータ１０を支持するモータホルダ２と、モータ１０のモータ軸１３の延出端に一端側が同軸に圧入により固定された、モータ１０により回転駆動されるウォーム２０と、ウォーム２０に噛合されて、軸方向がウォーム２０の軸方向に直交する従動軸２５まわりにウォーム２０の回転に連動して回転可能に配設された従動歯車としてのウォームホイール２６と、ウォーム２０の軸方向の他端と相対するように配設され、孔中心がウォーム２０の軸心上に位置する貫通孔３０ａが形成された支持部材としての部材挿入壁３０と、を備えている。さらに、ウォーム減速機１Ａは、貫通孔３０ａに挿入され、ウォーム２０の他端に接するように配設された押圧部材３１Ａと、押圧部材３１Ａをウォーム２０の他端に向けて押圧する付勢手段としてのコイルばね３４と、指令角度だけウォームホイール２６を回転させるようにモータ１０の駆動制御を行う制御装置４０と、を備えている。
【００１１】
モータホルダ２は、矩形平板状のベース３、ベース３の一方の短辺からベース３に垂直に延出されたモータ支持壁４を有している。そして、切り欠き４ａが、モータ支持壁４のベース３からの延出端に開口するように形成されている。
【００１２】
また、モータ１０は、例えば、ステッピングモータであり、ケース１１、及びケース１１の両端に固定された一対の軸受け１２に軸まわりに回転可能に支持されたモータ軸１３を有している。なお、一方の軸受け１２の一端面がケース１１から露出され、他端面がケース１１内に配置されている。また、他方の軸受け１２の一端面がケース１１内に配置され、他端面がケース１１から露出されている。
【００１３】
さらに、取付部１４が、ケース１１の外部に突出されるようにケース１１に一体に形成されている。そして、取付部１４が、切り欠き４ａの両側に位置するモータ支持壁４の一面に固定され、ケース１１がモータ支持壁４に支持されている。そして、一端側が一方の軸受け１２に支持されたモータ軸１３の他端（延出端）側は、ケース１１の外部に延出されて切り欠き４ａに挿通され、モータ支持壁４の他面に垂直な方向に該他面から所定の長さだけ延出されている。
【００１４】
また、部材挿入壁３０が、その一面がモータ支持壁４の他面と相対するようにベース３の他方の短辺から延出されている。さらに、貫通孔３０ａが、その孔方向がウォーム２０の軸方向に一致するように、かつ、孔中心がウォーム２０の軸心上に位置するように部材挿入壁３０に形成されている。このとき、部材挿入壁３０は、ウォーム２０の他端との間に隙間をあけて配設されている。
【００１５】
次いで、ウォーム２０の詳細について説明する。ウォーム２０は、図５にも示されるように、所定の直径の円柱の外周面に螺旋状の歯部２１ａが形成された形状を有するウォーム本体部２１、及びウォーム本体部２１の軸方向の一端面にステップ状に直径が小さくなるようにウォーム本体部２１に同軸に連結された円柱状の細径部２２ａを有している。さらに、ウォーム２０は、細径部２２ａの軸方向の一端にステップ状に直径が大きくなるように細径部２２ａに同軸に連結された円柱状の圧入部２３、及びウォーム本体部２１の軸方向の他端側にステップ状に直径が小さくなるようにウォーム本体部２１に同軸に連結された円柱状の被押圧部２４を有している。そして、モータ軸１３の他端側が圧入部２３に同軸に圧入されている。
【００１６】
また、円錐状の当接溝２４ａが、被押圧部２４の他端面に開口するように形成されている。このとき、当接溝２４ａは、その軸方向が被押圧部２４の軸方向に一致し、円錐の頂点が被押圧部２４の他端面から所定の距離に配置されるように形成されている。
【００１７】
また、有底円筒状の塞口部材３５が、その開口を部材挿入壁３０の他面に向け、当該他面に形成された貫通孔３０ａの開口縁部を囲繞するように部材挿入壁３０に固定されている。なお、塞口部材３５の底を構成する壁を固定壁３５ａとする。つまり、固定壁３５ａが、部材挿入壁３０の他面と相対するように配設されている。
【００１８】
さらに、押圧部材３１Ａは、円柱に対し、その一端側の形状が軸方向の他端と反対側に向かって凸となるＲ形状の曲面となるように加工を施したいわゆる弾丸形状を有している。
そして、押圧部材３１Ａは、Ｒ形状の曲面で構成された当接部３１ａをウォーム２０側に向け、かつ押圧部材３１Ａの軸方向が、貫通孔３０ａの孔方向に一致するように貫通孔３０ａに遊嵌状態に挿通されている。このとき、貫通孔３０ａの壁面と押圧部材３１Ａの外周面との間の隙間は僅かであり、押圧部材３１Ａは、貫通孔３０ａに対してウォーム２０の軸心方向に摺動可能となっている。
【００１９】
そして、コイルばね３４が、押圧部材３１Ａの他端面と固定壁３５ａとの間に縮設されている。これにより、押圧部材３１Ａは、コイルばね３４の付勢力により、被押圧部２４側に移動し、当接溝２４ａに押圧状態に当接される。言い換えれば、コイルばね３４は、押圧部材３１Ａをウォーム２０側に付勢し、押圧部材３１Ａを介してウォーム２０の他端を一端側に押圧している。
【００２０】
また、ウォームホイール２６は、軸まわりに回転可能に配設された従動軸２５に同軸に圧入されている。さらに、ウォームホイール２６は、図５に示されるように、その外周面に周方向に所定のピッチで形成された歯部２６ａを有している。さらに、ウォームホイール２６は、ウォームホイール２６（従動軸２５）の軸心方向がウォーム２０の軸心方向に直交し、かつ、歯部２６ａが、ウォーム本体部２１の歯部２１ａと噛合するように配置されている。
【００２１】
このとき、ウォーム２０、及びウォームホイール２６の軸心間の距離は、ウォーム２０、及びウォームホイール２６のそれぞれの歯部２１ａ，２６ａが噛合されたときに、所定量のバックラッシが互いの歯部２１ａ，２６ａの間に形成されるように、距離Ｌ１に設定されている。
これにより、ウォーム２０の軸まわりの回転に連動してウォームホイール２６が従動軸２５の軸まわりに円滑に回転されるようになっている。
【００２２】
また、制御装置４０は、演算部４１、及び演算部４１からの信号を入力可能に、かつ、演算部４１からの入力信号に基づいた出力をモータ１０に出力可能に配設されたモータ駆動回路４５により構成されている。
演算部４１は、各種演算を行うＣＰＵ４２、ＣＰＵ４２が演算を行う際にワーキングエリアとして用いられたり、一時的にデータを記憶したりするためのＲＡＭ４３、ＣＰＵに所定の演算を行わせるためのプログラムが格納されたＲＯＭ４４などを有している。そして、演算部４１は、通信インタフェース（図示せず）を有している。例えば、ノートパソコンなどの指令装置４６を演算部４１に接続することにより、指令装置４６から、ウォームホイール２６の回転角度を指定する角度指定信号を演算部４１に送信することが可能となる。
【００２３】
前述したように、モータ１０はステッピングモータであり、永久磁石からなるロータ（図示せず）、及び複数相のモータコイル（図示せず）を有するステータを備えている。そして、モータ軸１３の角速度は、モータ１０に備えられた各相のモータコイル（図示せず）に流すパルス電流のパターンによって制御することが可能となっている。
【００２４】
そして、制御装置４０が、モータコイルに流すパルス電流のパターンを角度指定信号に基づいて生成している。即ち、演算部４１は、角度指定信号で指定されたウォームホイール２６の回転角度（指令角度）だけウォームホイール２６を回転させるためのモータ軸１３の角速度の指令パターンを設定し、さらに、この角速度の指令パターンに基づいて指令パルスを生成してモータ駆動回路４５に出力する。なお、モータ軸１３の角速度の指令パターンとは、モータ軸１３の角速度の時間変化を規定するものであり、モータ軸１３と一体に回転するウォーム２０の角速度パターンは、モータ軸１３の角速度パターンに一致する。そして、モータ軸１３の角速度の指令パターンに応じた指令パルスがモータ駆動回路４５に入力され、パルス電流のパターンが指令パルスに基づいてモータ駆動回路４５で生成される。
【００２５】
そして、モータ軸１３が回転すると、モータ軸１３が圧入されたウォーム２０がモータ軸１３の回転角度と同じ角度だけ回転され、さらに、ウォームホイール２６がウォーム２０の回転角度に対して所定の比だけ減速されて回転する。これにより、制御装置４０は、ウォームホイール２６の回転角度を制御することが可能となる。なお、減速比γ（＜１）をウォームホイール２６の回転角度／ウォーム２０の回転角度としたとき、例えば、減速比γは１／４０程度に設定されている。
【００２６】
ここで、上述したように、モータ軸１３は、ケース１１に固定された一対の軸受け１２に軸まわりに回転自在に支持されている。このとき、モータ軸１３は、軸受け１２から抜けないように軸方向への移動に対する制限がかけられているものの、完全にモータ軸１３の軸方向の移動を規制するものではない。つまり、モータ軸１３の軸方向には、モータ軸１３を所定量移動することを可能にする遊びが形成されている。
【００２７】
しかし、上述したように、ウォーム２０は、その他端側（被押圧部２４）がウォーム２０の一端側（圧入部２３側）に向けてコイルばね３４の付勢力により押圧部材３１Ａに押圧されている。従って、圧入部２３に圧入されたモータ軸１３の他端は、モータ軸１３の一端側に押し付けられて、モータ軸１３は、その軸方向への移動が規制される。
また、当接部３１ａと当接溝２４ａの当接部位の形状は、所定の半径の円の外縁に一致する。即ち、当接部３１ａと当接溝２４ａの接触面積は小さいので、当接部３１ａと当接溝２４ａの当接部位との間の摩擦によってモータ軸１３の回転が阻害されることもなく、
モータ軸１３は軸方向への移動が規制される。
【００２８】
この実施の形態１によれば、モータ軸１３の軸方向への移動が規制されているので、ウォーム２０が軸方向に移動することも規制される。
従って、ウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を上げることができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態１では、弾性部材は、コイルばね３４であるものとして説明したが、弾性部材はコイルばね３４であるものに限定されず、押圧部材３１Ａをウォーム２０側に押圧するように配設した板ばねなどでもよい。
【００３０】
また、固定壁３５ａは、部材挿入壁３０に固定した塞口部材３５の底で構成されるものとして説明したが、固定壁３５ａは、押圧部材３１Ａとの間にコイルばね３４を縮設できる壁であれば、特にその形状は問わない。
【００３１】
また、押圧部材３１Ａの当接部３１ａとウォーム２０の当接溝２４ａとの摩擦によって押圧部材３１Ａがその軸まわりに回転する場合は、以下のように押圧部材３１Ａの軸まわりの回転を抑制すればよい。即ち、押圧部材３１Ａには、押圧部材３１Ａの外周面から径方向突出する突出部（図示せず）を、軸方向に所定の長さを有するように形成し、貫通孔３０ａの内壁には、突出部と略隙間無く嵌合可能な嵌合溝を貫通孔３０ａに沿った方向全域に形成する。そして、突出部と嵌合溝とを嵌合させて押圧部材３１Ａを貫通孔３０ａに挿通させる。これにより、押圧部材３１Ａは貫通孔３０ａに沿った方向（ウォーム２０の軸心方向）に対して摺動可能なまま、その軸まわりの回転が規制される。
【００３２】
また、上記実施の形態１では、押圧部材３１Ａは、円柱の一端側をＲ形状に加工したものを用いるものとして説明したが、押圧部材３１Ａはこのものに限定されず、押圧部材３１Ａの形状は、当接部３１ａと当接溝２４ａとの接触面積が小さく、モータ軸１３の軸まわりの回転を阻害することなく被押圧部２４をウォーム２０の一端側に押圧するものであれば特に限定されない。例えば、押圧部材は図７に示される第１の実施態様のような形状でもよい。
【００３３】
図７において、押圧部材３１Ｂは、偏平円柱状の取付座３２と、取付座３２の一端面の中央部に固定された球３３とを備えている。
そして、押圧部材３１Ｂは、球３３を当接溝２４ａに向け、取付座３２の軸方向を貫通孔３０ａの軸方向に一致させて取付座３２を貫通孔３０ａに挿入した状態に配置されている。
これにより、球３３と当接溝２４ａの当接部位の形状は、所定の半径の円の外縁に一致する。即ち、球３３と当接溝２４ａの接触面積は小さいので、球３３と当接溝２４ａの当接部位との間の摩擦によってモータ軸１３の回転が阻害されることもなく、モータ軸１３は軸方向への移動が規制される。
【００３４】
このように、第１の実施態様においても、モータ軸１３の軸方向への移動が規制されているので、モータ１０の駆動に連動してウォーム２０が軸方向に移動することが規制される。
従って、ウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を上げることができる。
【００３５】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係るウォーム減速機のウォーム本体部とウォームホイールの歯部の噛合状態を示す拡大図である。
なお、図８において、上記実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
図８において、ウォーム減速機１Ｂは、ウォーム２０の細径部２２ｂがポリアセタール（ＰＯＭ）などの弾性を有する樹脂により構成されている。さらに、ウォーム２０の軸心とウォームホイール２６の軸心間の距離Ｌ２がウォーム減速機１Ａでの距離Ｌ１より小さく設定されている。つまり、噛合されたウォーム本体部２１とウォームホイール２６の歯部２１ａ、及び歯部２６ａの互いの間のバックラッシをウォーム減速機１Ａとウォーム減速機１Ｂとで比較したとき、ウォーム減速機１Ｂの方が小さくなっている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００３６】
噛合された歯部２１ａと歯部２６ａのバックラッシが小さくなったので、ウォーム２０の回転角度によっては、歯部２１ａと歯部２６ａとが互いに噛み込むように接近し、ウォーム２０がウォームホイール２６から大きな力で押圧される場合がある。また、仮に従動軸２５の軸心がウォームホイール２６の軸心に一致していない場合や、ウォームホイール２６の歯部２６ａを形成するときに、その寸法が規定の寸法より若干大きくなっていた場合にも、ウォーム２０はその回転角度に応じてウォームホイール２６から大きな力で押圧される。
【００３７】
ここで、バックラッシは、ウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を悪化させる要因となるため、出来るだけ小さくするのが好ましい。しかし、鉄材やステンレスなど、ウォーム２０の全体が剛性を有する材料で構成されている場合、バックラッシを小さくしすぎると、歯部２１ａと歯部２６ａが互いに噛み込んで、ウォーム２０とウォームホイール２６の円滑な回転が阻害される。
【００３８】
これに対し、この実施の形態のウォーム２０の細径部２２ｂは、弾性を有する樹脂により、ウォーム本体部２１の一端側にウォーム本体部２１より小さな直径となるように形成されている。つまり、細径部２２ｂは、ウォームホイール２６からウォーム本体部２１に付加される押圧力に応じて、ウォームホイール２６からウォーム本体部２１を離反させるように弾性変形し、ウォーム本体部２１に付加される押圧力を軽減するように構成されている。従って、ウォーム２０がウォームホイール２６から大きな押圧力を受けた場合でも、ウォーム２０とウォームホイール２６は、バックラッシを小さくした状態を保ちつつ、円滑に回転する。
【００３９】
この実施の形態２によれば、細径部２２ｂが弾性を有する樹脂で形成されたので、バックラッシを小さく維持した状態で、ウォーム２０及びウォームホイール２６を円滑に回転させることができる。
従って、実施の形態１よりさらにウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を上げることができる。
【００４０】
なお、この実施の形態２では、ウォーム２０は、細径部２２ｂのみを弾性を有する樹脂により形成するものとして説明したが、ウォーム２０は細径部２２ｂを含む一部が樹脂で形成されていたり、全てが樹脂で構成されていたりするものでもよい。
【００４１】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係るウォーム減速機の断面図である。
なお、図９において、上記実施の形態１と同一、又は相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
ウォーム減速機１Ｃは、細径部２２ｃがＰＯＭなどの弾性を有する樹脂により構成されている。そして、細径部２２ｃは、直径が軸方向の両端から中心に向かうにつれて漸次小さくなるように構成されている。
他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００４２】
上記のように細径部２２ｃの形状を加工する効果について述べる。
上述の細径部２２ｂのように、細径部２２ｂの直径が軸方向全域に亘って同一の円柱状である場合、ウォーム２０がウォームホイール２６から受けた力は、ステップ状に直径が変化する細径部２２ｂの一端側の外周面と圧入部２３の他端面との連結部位、又は細径部２２ｂの他端側の外周面とウォーム本体部２１の一端面との連結部位に集中する。
【００４３】
一方、ウォーム減速機１Ｃでは、ウォーム２０の軸心を含む断面において、細径部２２ｃの一端面と圧入部２３の他端面との連結部、及び細径部２２ｃの他端面とウォーム本体部２１の一端面との連結部は、ウォーム２０の軸方向に沿った外形形状が鈍角に連続しているので、ウォーム２０がウォームホイール２６から受ける力は、当該連結部に集中せずに分散される。
【００４４】
従って、この実施の形態３によれば、細径部２２ｃに力が集中することを未然に防止できるので、この実施の形態１，２の効果に加え、細径部２２ｃの一端と圧入部２３の他端との連結部、及び細径部２２ｃの他端とウォーム本体部２１の一端との連結部が破損しにくくなるという効果が得られる。
【００４５】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４に係るウォーム減速機の断面図である。
なお、図１０において、上記実施の形態３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４６】
ウォーム減速機１Ｄは、押圧部材３１Ａと同様の形状を有する第１の軸方向移動規制部材３６Ａを有している。そして、第１の軸方向移動規制部材３６Ａにおいて、当接部３１ａに相当する当接部３６ａと反対側の端面が、塞口部材３５の固定壁３５ａに固定されている。このとき、当接部３６ａは、当接溝２４ａ、言い換えれば、ウォーム２０の他端との間にウォーム２０の軸心方向に所定のギャップｇを有している。
ギャップｇは、モータ軸１３がウォーム２０をウォーム２０の一端側に移動させる方向に、即ち、モータ軸１３の軸方向の一端側に、モータ軸１３の軸方向の遊び分移動している状態において、モータ軸１３の軸方向の遊びより狭くなっている。
【００４７】
さらに、ギャップｇは、モータ軸１３がモータ軸１３の軸方向の一端側に、モータ軸１３の軸方向の遊び分移動している状態にあるときに、組み立て公差及び温度変化によるウォーム２０の膨張量に起因するモータ軸１３の軸方向への最大の変位量より僅かに広くなるように決定されている。
また、コイルばね３４の配設は省略され、ウォーム２０は一端側のみ支持された片持ち支持構造となっている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００４８】
そして、モータ軸１３が軸方向の他端側に移動し、ウォーム２０をウォーム２０の他端側に移動させる場合、モータ軸１３が、その軸方向の遊びに対して軸方向の他端側に最大量移動する前に、ウォーム２０の他端の当接溝２４ａが当接部３６ａに当接する。つまり、それ以上のモータ軸１３の軸方向の他端側への移動が第１の軸方向移動規制部材３６Ａにより規制される。
【００４９】
従って、この実施の形態４によれば、コイルばね３４を省略しつつ、モータ軸１３の軸方向の遊びに対してモータ軸１３の軸方向への最大の移動量を小さくすることができる。従って、部材コストを削減しつつ、ウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を向上させることができる。
【００５０】
さらに、ウォーム２０は、少なくともその細径部２２ｃが樹脂で構成され、一端側のみがモータ１０に支持された片持ち支持構造である。従って、ウォームホイール２６から大きな力を受けた場合には、細径部２２ｃは、ウォームホイール２６からウォーム本体部２１に付加される押圧力に応じて、ウォームホイール２６からウォーム本体部２１を離反させるように弾性変形し、ウォーム本体部２１に付加される押圧力を軽減するように構成されている。これにより、ウォーム２０がウォームホイール２６から大きな押圧力を受けた場合でも、ウォーム２０とウォームホイール２６は、バックラッシを小さくした状態を保ちつつ、円滑に回転する。
【００５１】
なお、この実施の形態４では、第１の軸方向移動規制部材３６Ａは、押圧部材３１Ａと同様の形状、即ち、いわゆる弾丸形状であるものとして説明したが、第１の軸方向移動規制部材３６Ａの形状は特に限定されるものではない。第１の軸方向移動規制部材３６Ａは、例えば球など、ウォーム２０が当接したときに、モータ軸１３の軸まわりの回転を阻害することが無い形状であれば特にその形状は問わない。
【００５２】
また、ウォーム２０は、少なくともその細径部２２ｃが弾性を有する樹脂により構成されるものとして説明したが、例えば、ウォーム２０全体を樹脂により構成してもよい。この場合、仮に細径部２２ｃを設けなくても、ウォーム２０は、ウォームホイール２６からウォーム本体部２１に付加される押圧力に応じて弾性変形するので、ウォーム本体部２１に付加される押圧力を軽減することができる。
【００５３】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５に係るウォーム減速機の断面図である。
なお、図１１において、上記実施の形態１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
ウォーム減速機１Ｅは、付勢手段としての弾力部材３８ａが押圧部材３１Ａに一体に形成されている、弾力部材３８ａは、その一端が押圧部材３１Ａの他端面に連結されて、その他端側が塞口部材３５の固定壁３５ａに固定されている。そして、弾力部材３８ａは、その一端と塞口部材３５への固定部との間の中間部位が湾曲され、弾力部材３８ａの中間部位は湾曲を解除しようとする方向に弾性力が働いている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００５４】
このとき、湾曲を解除しようとする弾力部材３８ａの弾性力は、押圧部材３１Ａをウォーム２０側に押圧する成分を有している。これにより、押圧部材３１Ａは、当接部３１ａが当接溝２４ａを押圧した状態で貫通孔３０ａの壁面に支持される。
【００５５】
従って、この実施の形態５によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５６】
ここで、上記実施の形態５では、弾力部材３８ａの両端のそれぞれを、押圧部材３１Ａ、及び固定壁３５ａのそれぞれに固定し、さらに、弾力部材３８ａの中間部を湾曲させて押圧部材３１Ａをウォーム２０側に押圧するものとして説明した。しかし、弾力部材３８ａは、押圧部材３１Ａをウォーム２０側に押圧するものであれば、特にその形状や固定方法は限定されない。以下、弾力部材の他の形状を説明する第２の実施態様について、図１２を参照しつつ説明する。
【００５７】
付勢手段としての弾力部材３８ｂは、断面Ｃ字状をなし、Ｃ字状の底部の外壁が固定壁３５ａに固定されている。また、Ｃ字状の開口が押圧部材３１Ａの他端面に向けられ、Ｃ字の両端が押圧部材３１Ａの他端面に固定されている。
このとき、Ｃ字状の両端と固定壁３５ａとの間の壁の湾曲による弾性力により、押圧部材３１Ａがウォーム２０側に押圧されている。これにより、押圧部材３１Ａは、当接部３１ａが当接溝２４ａを押圧した状態で貫通孔３０ａの壁面に支持される。
従って、第２の実施の態様においても上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５８】
実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６に係るウォーム減速機の断面図である。
なお、図１３において、上記実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
ウォーム減速機１Ｆのウォーム２０は、モータ軸１３の遊びに起因した軸方向への変位に対し、モータ軸１３の他端が最もケース１１から延出する位置にあるときに、ウォーム２０の一端面（圧入部２３の一端面）と、他方の軸受け１２のケース１１からの露出端面との間のギャップがｃとなるように配設されている。なお、他方の軸受け１２が、第２の軸方向移動規制部材を構成している。
ギャップｃは、モータ軸１３がウォーム２０をウォーム２０の他端側に移動させる方向に、即ち、モータ軸１３の軸方向の他端側に、モータ軸１３の軸方向の遊び分移動している状態において、モータ軸１３の軸方向の遊びより狭くなっている。
【００５９】
さらに、ギャップｃは、モータ軸１３が軸方向の他端側に、モータ軸１３の軸方向の遊び分移動したときに、組み立て公差及び温度変化によるウォーム２０の膨張量に起因するモータ軸１３の軸方向への最大の変位量より広くなるように決定されている。
【００６０】
さらに、細径部２２ａは弾性を有するＰＯＭなどの樹脂により構成されている。
また、部材挿入壁３０、押圧部材３１Ａ、及びコイルばね３４の配設は省略されている。これにより、ウォーム２０は一端側のみ支持された片持ち支持構造となっている。
さらに、ウォーム２０の軸心とウォームホイール２６の軸心間の距離は、ウォーム減速機１Ａでの距離Ｌ１より小さく設定されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００６１】
上記のようにギャップｃが形成されるようにウォーム２０とモータ１０とを配設したことにより、モータ軸１３が、その軸方向の遊びに対して軸方向の一端側に最大量移動する前に、ウォーム２０の一端に軸受け１２の端面が当接する。つまり、それ以上のモータ軸１３の軸方向の一端側への移動が軸受け１２により規制される。
【００６２】
従って、この実施の形態６によれば、コイルばね３４などを省略しつつ、モータ軸１３の軸方向の遊びに対してモータ軸１３の軸方向への最大の移動量を小さくすることができる。従って、部材コストを削減しつつ、ウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を向上させることができる。
【００６３】
さらに、ウォーム２０は、少なくともその細径部２２ａが樹脂で構成されている上に、一端側のみがモータ１０に支持された片持ち支持構造である。従って、ウォームホイール２６から大きな力を受けた場合には、細径部２２ａは、ウォームホイール２６からウォーム本体部２１に付加される押圧力に応じて、ウォームホイール２６からウォーム本体部２１を離反させるように弾性変形し、ウォーム本体部２１に付加される押圧力を軽減するように構成されている。これにより、ウォーム２０がウォームホイール２６から大きな押圧力を受けた場合でも、ウォーム２０とウォームホイール２６は、バックラッシを小さくした状態を保ちつつ、円滑に回転する。
従って、実施の形態１よりさらにウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を上げることができる。
【００６４】
なお、この実施の形態６では、第２の軸方向移動規制部材は、他方の軸受け１２であるものとして説明したが、第２の軸方向移動規制部材は他方の軸受け１２であるものに限定されない。ウォーム２０の一端面が、ケース１１の外壁面やモータ支持壁４と相対するように配置可能な場合には、ケース１１やモータ支持壁４を第２の軸方向移動規制部材とすることができる。
また、ウォーム２０は、少なくともその細径部２２ａが弾性を有する樹脂により構成されるものとして説明したが、例えば、ウォーム２０全体を樹脂により構成してもよい。この場合、仮に細径部２２ａを設けなくても、ウォーム２０は、ウォームホイール２６からウォーム本体部２１に付加される押圧力に応じて弾性変形するので、ウォーム本体部２１に付加される押圧力を軽減することができる。
【００６５】
実施の形態７．
図１４はこの発明の実施の形態７に係るウォーム減速機のウォームホイールが第１の回転方向に回転されているときのウォーム本体部とウォームホイールの歯部の噛合状態を示す拡大図、図１５はこの発明の実施の形態７に係るウォーム減速機のウォームホイールが第２の回転方向に回転されているときのウォーム本体部とウォームホイールの歯部の噛合状態を示す拡大図、図１６はこの発明の実施の形態７に係るウォーム減速機のモータ軸の角速度の指令パターンとウォームホイールの回転動作との関係を説明する図であり、図１６の（ａ）はウォームホイールを指令角度だけ回転させるためのモータ軸の角速度の指令パターンの時間変化を表す図、図１６の（ｂ）はウォームホイールの実際の回転角度の時間変化を表す図である。図１７は図１６の（ｂ）のＡ部拡大図、図１８は図１６の（ｂ）のＢ部拡大図である。
なお、図１４及び図１５において、上記実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６６】
この実施の形態７のウォーム減速機は、ウォーム減速機１Ａと同様に構成されている。
次いで、ウォームホイール２６の回転方向と、噛合されたウォーム本体部２１の歯部２１ａ及びウォームホイール２６の歯部２６ａの間に形成されるバックラッシとの関係について説明する。
【００６７】
図１４に示されるように、ウォーム２０をその軸方向の他端側から見て、ウォーム２０（モータ軸１３）を一方の回転方向（時計まわり（ＣＷ方向））に回転させた場合に、ウォームホイール２６が図１４の紙面上方から見てＣＷ方向（第１の回転方向）に回転するように、ウォーム２０及びウォームホイール２６の歯部２１ａ，２６ａが構成されている。なお、モータ軸１３のＣＷ方向の回転を所定方向の回転とする。
また、モータ軸１３を所定方向とは逆向き（反時計まわり（ＣＣＷ方向））に回転させた場合に、ウォームホイール２６が図１５の紙面上方から見てＣＣＷ方向（第２の回転方向）に回転する。
【００６８】
図１４に示されるように、モータ軸１３（ウォーム２０）及びウォームホイール２６がＣＷ方向に回転しているときには、バックラッシは、歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向におけるＣＣＷ側に形成される。また、図１５に示されるように、ウォーム２０及びウォームホイール２６がＣＣＷ方向に回転しているときには、バックラッシは、歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＷ側に形成される。つまり、ウォームホイール２６をＣＷ方向に回転させた場合と、ＣＣＷ方向に回転させた場合とで、ウォームホイール２６を停止させたときの歯部２１ａに対するバックラッシの発生位置が異なる。
【００６９】
ここで、ウォームホイール２６を指令角度Ｄだけ回転させるための角度指定信号が演算部４１に入力された場合の制御装置４０によるウォームホイール２６の回転制御について再び図６を参照して詳細に説明する。
上述したように、角度指定信号が演算部４１に入力されると、ＣＰＵ４２は、ウォームホイール２６を指令角度Ｄだけ回転させるためのモータ軸１３（ウォーム２０）の角速度の指令パターンを設定する。そして、ＣＰＵ４２は、角速度の指令パターンに応じた指令パルスを生成し、モータ駆動回路４５に指令パルスを出力することにより、モータ１０を駆動して、モータ軸１３を回転させる。モータ軸１３が回転すると、モータ軸１３と一体に回転するウォーム２０の回転に従ってウォームホイール２６も回転する。
以下、角速度の指令パターンに応じた指令パルスに従ったモータ１０の駆動によるモータ軸１３の回転を、単に角速度パターンに応じたモータ軸１３の回転とする。
【００７０】
次いで、角速度パターンに応じたモータ軸１３の回転に従って回転されるウォームホイール２６の回転動作について、図１６〜図１８を参照しつつ詳細に説明する。
初期状態は、図１５に示されるように、バックラッシがウォーム本体部２１における歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＷ側に位置した状態で、ウォーム２０及びウォームホイール２６が停止されているものとする。
【００７１】
なお、図１６の（ａ）では、ウォームホイール２６を初期状態からＣＷ方向に指令角度Ｄだけ回転させた位置に停止させるためのモータ軸１３の角速度の指令パターン（以下、ＣＷ方向の角速度パターンとする）の時間変化を実線で示し、ウォームホイール２６を初期状態からＣＣＷ方向に指令角度Ｄだけ回転させた位置に停止させるためのモータ軸１３の角速度の指令パターン（以下、ＣＣＷ方向の角速度パターンとする）の時間変化を破線で示している。
また、図１６の（ｂ）、図１７、及び図１８では、ＣＷ方向の角速度パターンに応じてモータ軸１３を回転させた場合のウォームホイール２６の実際の回転角度のみを実線で示している。
【００７２】
図１６の（ａ）において、ＣＷ方向の角速度パターンは、基本パターン、及び基本パターンに応じたモータ軸１３の回転に従ってウォームホイール２６をＣＷ方向に回転させときのウォームホイール２６の回転角度誤差を補正するための追加パターンを有し、ＣＣＷ方向の角速度パターンは、基本パターンのみとなっている。
【００７３】
まず、基本パターンについて説明する。
ＣＷ方向の角速度パターン及びＣＣＷ方向の角速度パターンのそれぞれの基本パターンは、各経過時間における角速度の大きさは同じであり、それぞれの角速度の向きが異なるだけである。
即ち、基本パターンは、ＣＷ方向の角速度パターンにおいてもＣＣＷ方向の角速度パターンにおいても、時間ｔが０（ウォーム２０の回転開始時間）〜ｔ１までは、一定の割合で角速度の大きさを増大させ、時間ｔがｔ１だけ経過した後、ｔ２経過するまでは、一定の角速度の大きさでモータ軸１３を回転させ、さらに、時間ｔがｔ２経過した後、ｔ３経過するまでは、一定の割合で角速度の大きさを小さくし、ｔ３経過したときに角速度の大きさが０となるように設定されている。
【００７４】
ここで、基本パターンに応じてモータ軸１３が回転して停止したときのモータ軸１３の初期状態からの回転角度は、角速度の基本パターンを時間積分した値となる。このとき、基本パターンにおけるモータ軸１３の回転角度は、ウォーム２０及びウォームホイール２６の回転の減速比をγ（＜１）としたとき、ウォームホイール２６の指令角度Ｄを減速比γで除した値に設定されている。つまり、基本パターンに応じたモータ軸１３の回転に即座に連動してウォームホイール２６が回転するとすれば、基本パターンに応じてモータ軸１３が回転して停止した場合のウォームホイール２６の回転角度が指令角度Ｄとなる。
【００７５】
ここで、モータ軸１３の回転方向によってバックラッシの発生位置が歯部２１ａに対して一定していないことが、ウォームホイール２６をモータ軸１３のＣＷ方向又はＣＣＷ方向の回転に従って単に指令角度Ｄだけ回転させようとしたときに、ウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を劣化させる要因となる。つまり、バックラッシ量ｋに相当するウォームホイール２６の回転角度だけ、ウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を劣化させる。なお、バックラッシ量ｋは、図１４に示されるように、ウォームホイール２６が回転しているときに、バックラッシを形成するウォーム２０とウォームホイール２６のそれぞれの歯部２１ａ，２６ａの壁面間の距離で最も小さい距離をいう。
【００７６】
以下、歯部２１ａに対してバックラッシの発生位置が異なることに起因して発生する回転角度の制御の精度の劣化に説明する。
まず、モータ軸１３がＣＷ方向及びＣＣＷ方向のそれぞれに、基本パターンに応じて回転したときのウォームホイール２６の実際の回転角度について説明する。
【００７７】
最初にモータ軸１３がＣＷ方向に基本パターンに応じて回転したときのウォームホイール２６の実際の回転角度について説明する。
初期状態においては図１５に示されるように、バックラッシが歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＷ側に形成されている。従って、モータ軸１３をＣＷ方向に回転させた場合、モータ軸１３の回転が開始された後、モータ軸１３の回転に連動するウォーム２０が、ウォームホイール２６をバックラッシ量ｋに相当する角度Ｘだけ回転させる角度だけ回転するまでに時間αを要する。言い換えれば、モータ軸１３の回転が開始されてから、歯部２１ａと歯部２６ａが当接してウォームホイール２６が回転を開始するまでに時間αを要する。つまり、ウォームホイール２６をＣＷ方向に回転させる場合、図１５に示される初期状態から図１４の状態になるまでに時間αを要する。従って、ウォームホイール２６の回転角度は、モータ軸１３の回転が開始されてから時間αが経過するまでの間、図１７に示されるように０となる。
【００７８】
そして、時間ｔがα経過してからｔ３経過するまでは、ウォーム２０及びウォームホイール２６は、ＣＷ方向に回転し続ける。この間、ウォーム２０は、常にバックラッシが歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＣＷ側に形成された状態でウォームホイール２６をＣＷ方向に回転させる。
【００７９】
以上により、ウォームホイール２６は、時間ｔがα経過するまで回転しないので、モータ軸１３の基本パターンに応じた回転が終了（停止）したときのウォームホイール２６の実際の回転角度の大きさは、図１８に示されるように、指令角度Ｄに対してバックラッシ量ｋに相当する角度Ｘだけ減少する。
このように、ＣＷ方向の角速度パターンの基本パターンに応じてモータ軸１３を回転させた場合、ウォームホイール２６のＣＷ方向の初期状態からの回転角度は、バックラッシに起因して指令角度Ｄに対する誤差が発生する。
【００８０】
次いで、モータ軸１３をＣＣＷ方向に基本パターンに従って回転させたときのウォームホイール２６の実際の回転角度について説明する。
モータ軸１３をＣＣＷ方向に回転させる場合、初期状態においては図１５に示されるように、バックラッシは歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＷ側に形成されている。従って、ウォームホイール２６は、モータ軸１３がＣＣＷ方向に回転すると、瞬時にモータ軸１３と一体に回転するウォーム２０の回転に連動して回転する。これにより、ウォームホイール２６は、ｔ＝０からαの間でもモータ軸１３の回転に連動して回転する。
【００８１】
そして、時間ｔが、モータ軸１３の回転が開始されてからｔ３経過してウォームホイール２６の回転が停止されるまで、ウォームホイール２６はＣＣＷ方向に回転する。従って、ウォームホイール２６は、バックラッシが常に歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＷ側に形成された状態でＣＣＷ方向に回転している。
【００８２】
つまり、基本パターンに応じたウォーム２０のＣＣＷ方向の回転に従ってウォームホイール２６をＣＣＷ方向に回転させた場合、ウォーム２０の基本パターンに応じた回転が終了（停止）したときのウォームホイール２６の回転角度は指令角度Ｄに一致する。
【００８３】
そこで、モータ軸１３をＣＷ方向の角速度パターンに応じて回転させた場合には、指令角度Ｄに対するウォームホイール２６の回転角度の減少分Ｘを補正するため、図１６の（ａ）に示されるように、基本パターンに応じてモータ軸１３を回転させた後、さらに、以下に説明する追加パターンに応じてモータ軸１３を回転させている。
【００８４】
次いで、追加パターンについて説明する。
追加パターンは、時間ｔがｔ３からさらに経過するに従い、モータ軸１３のＣＷ方向への角速度の大きさを０から徐々に増大させ、時間ｔがｔ４経過したところで角速度の大きさを徐々に減少させ、時間ｔがｔ５経過したところで角速度の大きさを０とするように設定されている。さらに、追加パターンは、時間ｔがｔ５から経過した後、モータ軸１３をＣＷ方向に代えてＣＣＷ方向に回転させ、時間ｔがｔ６経過するまで角速度の大きさを徐々に増大させ、時間ｔがｔ６経過した後からは角速度の大きさを徐々に減少させ、時間ｔがｔ７経過したところで角速度の大きさを０にして、モータ軸１３の回転を停止するように設定されている。
【００８５】
なお、追加パターンにおいて、角速度パターンをｔ３〜ｔ５の間で時間積分した大きさは、角速度パターンをｔ５〜ｔ７で時間積分した大きさに等しくなっている。
つまり、ｔ３〜ｔ５でのモータ軸１３のＣＷ方向への回転角度と、ｔ５〜ｔ７でのモータ軸１３のＣＣＷ方向への回転角度が等しい。従って、ウォームホイール２６が、追加パターンに応じてモータ軸１３と一体に回転するウォーム２０の回転に連動して回転した場合には、ｔ３〜ｔ５でのウォームホイール２６のＣＷ方向への回転角度と、ｔ５〜ｔ７でのウォームホイール２６のＣＣＷ方向への回転角度が等しくなるように設定されている。このとき、ウォームホイール２６がモータ軸１３の追加パターンに応じた回転に連動して回転した場合のｔ３〜ｔ５、及びｔ５〜ｔ７の間のウォームホイール２６のそれぞれの回転角度は、バックラッシ量ｋに相当する角度以上に設定されている。
【００８６】
しかし、実際には、モータ軸１３の回転方向が時間ｔがｔ５経過して反転する直前の状態では、バックラッシが歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＣＷ側に形成されている。従って、モータ軸１３の回転方向がＣＷ方向からＣＣＷ方向に反転してから、モータ軸１３と一体に回転するウォーム２０が、ウォームホイール２６をバックラッシ量ｋだけ回転させるのに相当する角度だけ回転するまでに時間βを要する。言い換えれば、モータ軸１３の回転方向が反転してから、歯部２１ａと歯部２６ａとが当接するまでに時間βを要する。従って、ウォームホイール２６は、時間βの間、モータ軸１３の回転に連動して回転しない。
【００８７】
従って、ｔ３〜ｔ７において、ウォームホイール２６のＣＣＷ方向の実際の回転角度は、ウォームホイール２６のＣＷ方向の実際の回転角度に対して小さくなっている。
このとき、上述したように、モータ軸１３の追加パターンでのＣＷ方向への回転角度がＣＣＷ方向への回転角度に等しいので、ウォームホイール２６のＣＷ方向の実際の回転角度とウォームホイール２６のＣＣＷ方向の実際の回転角度との差はバックラッシ量ｋに相当する角度Ｘに一致する。
従って、モータ軸１３をＣＷ方向に回転させた場合に発生する基本パターンでのバックラッシによるウォームホイール２６の回転角度の誤差が、追加パターンで相殺される。
【００８８】
従って、この実施の形態７によれば、制御装置４０は、ウォームホイール２６をＣＷ方向（第１の回転方向）に指令角度Ｄだけ回転させる場合には、まず、モータ軸１３をバックラッシ量ｋに相当するウォームホイール２６の回転角度以上の所定角度と指令角度とを足した角度を減速比で除した角度だけ初期状態からＣＷ方向（所定方向）に回転させている。さらに、制御装置４０は、モータ軸１３の回転方向をＣＣＷ方向（所定方向とは逆方向）に反転させ、回転方向が反転してからのモータ軸１３の回転角度が、所定角度を減速比で除した角度に一致したところでモータ軸１３の回転を停止させている。また、制御装置４０は、ウォームホイール２６をＣＣＷ方向（第２の回転方向）に指令角度Ｄだけ回転させる場合には、指令角度を減速比で除した角度だけ、モータ軸１３を初期状態からＣＣＷ方向に連続して回転させた後に停止させている。
【００８９】
従って、モータ軸１３をＣＷ方向及びＣＣＷ方向のいずれに回転させた場合でも、ウォームホイール２６を指令角度Ｄだけ回転させて停止させたときに、バックラッシは、ウォーム本体部２１の歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＷ側に必ず配置される。
これにより、ウォームホイール２６をモータ軸１３の角速度パターンに応じてＣＷ方向、及びＣＣＷ方向のいずれに回転させる場合でも、バックラッシによる回転角度の誤差が指令角度Ｄに対してなくなるので、さらに、ウォームホイール２６の回転角度の制御を精度よく行なえるという効果が得られる。
【００９０】
なお、この実施の形態７では、ＣＷ方向の角速度パターンは、基本パターンに応じてモータ軸１３を回転させて、モータ軸１３の角速度を一度０とした後、続けてモータ軸１３をＣＷ方向に所定角度回転させ、次いで、ＣＣＷ方向にモータ軸１３を所定角度回転させるように角速度を変化させるものとして説明した。しかし、ＣＷ方向の角速度パターンはこのものに限定されない。例えば、基本パターンと追加パターンを以下のように設定すればよい。
【００９１】
即ち、バックラッシ量ｋに相当するウォームホイール２６の回転角度以上の角度ｄに対し、基本パターンは、角度（Ｄ＋ｄ）を減速比γで除した値だけモータ軸１３をＣＷ方向に連続して回転させた後、角速度を０にするように設定する。また、追加パターンは、角度ｄを減速比γで除した角度だけモータ軸１３をＣＣＷ方向に連続して回転させてからモータ軸１３の回転を停止させるように設定する。
【００９２】
このようなＣＷ方向の角速度パターンに応じたモータ軸１３の回転に従ってウォームホイール２６を回転させた場合も、バックラッシは、モータ軸１３の回転が停止したときに歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＷ側に必ず配置される。
これにより、ウォームホイール２６をＣＷ、及びＣＣＷ方向のいずれに回転させる場合でも、バックラッシに起因するウォームホイール２６の回転角度の誤差が指令角度Ｄに対してなくなるので、ウォームホイール２６の回転角度の制御を精度よく行なえるという効果が得られる。
【００９３】
また、初期状態におけるバックラッシの歯部２１ａに対する発生位置が、歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向の他側（ＣＣＷ側）にある場合には、ＣＣＷ方向の角速度パターンに対してのみ、基本パターンと追加パターンを設ければよい。
また、ウォーム減速機１Ａに対するウォームホイール２６の回転角度の制御について説明したが、ウォーム減速機１Ａのみならず、ウォーム減速機１Ｂ〜１Ｆに対して、同様にウォームホイール２６の回転角度を制御しても、ウォームホイール２６の回転角度の制御を精度よく行なえるという効果が得られる。
【００９４】
実施の形態８．
図１９はこの発明の実施の形態７に係るウォーム減速機のモータ軸の角速度の指令パターンとウォームホイールの回転動作との関係を説明する図であり、図１９の（ａ）はウォームホイールを指令角度だけ回転させるためのモータ軸の角速度の指令パターンの時間変化を表す図、図１９の（ｂ）はウォームホイールの実際の回転角度の時間変化を表す図である。
【００９５】
以下、角速度パターンに応じたモータ軸１３の回転に従って回転されるウォームホイール２６の回転動作について、図１９を参照しつつ詳細に説明する。
以下の説明では、ＣＷ方向およびＣＣＷ方向を上記実施の形態７と同様に定義する。
また、初期状態は、図１５に示されるように、バックラッシがウォーム本体部２１における歯部２１ａのウォームホイール２６の回転方向のＣＷ側に位置した状態で、ウォーム２０及びウォームホイール２６が停止されているものとする。
【００９６】
図１９において、ウォームホイール２６を初期状態からＣＷ方向に指令角度だけ回転させるためのモータ軸１３の角速度パターンは、基本パターン、追加パターン、及び基本パターンと追加パターンとの間に実施される加振パターンで構成されている。また、ウォームホイール２６をＣＣＷ方向に指令角度だけ回転させるためのモータ軸１３の角速度パターンは、基本パターンと基本パターンの後に実施される加振パターンとにより構成されている。
基本パターン及び追加パターンは上記実施の形態７と同様である。
但し、上記実施の形態７では、基本パターンの終了時間をｔ３としていたが、この実施の形態８では基本パターンの終了時間を新たにｔ８とする。
【００９７】
次いで、加振パターンについて説明する。
加振パターンは、ウォームホイール２６を初期状態からＣＷ方向に指令角度だけ回転させる場合、基本パターンの終了時間ｔ８と追加パターンの開始時間ｔ３との間に行われる。
加振パターンは、時間ｔ８で基本パターンが終了した後、微小時間（ｔ９−ｔ８）の間に、モータ軸１３のＣＷ方向への角速度の大きさをパルス状に変化させて０とし、次いで、微小時間（ｔ１０−ｔ９）の間に、モータ軸１３のＣＣＷ方向への角速度の大きさをパルス状に変化させて０とし、さらに、時間ｔがｔ１０から所定の時間経過してｔ３に至るまで角速度を０のまま維持するものである。なお、ｔ８〜ｔ９の間の角速度の時間積分（モータ軸１３の回転角度）と、ｔ９〜ｔ１０までの角速度を時間積分して得られる角度は、同じ値の微小角度となっている。
【００９８】
ここで、上述したが、モータ１０はステッピングモータであり、永久磁石からなるロータ（図示せず）、及び複数相のモータコイル（図示せず）を有するステータを備えている。そして、モータ軸１３の角速度は、モータ１０に備えられた各相のモータコイルに流すパルス電流のパターンによって制御することが可能となっている。
【００９９】
上記のモータ軸１３の角速度パターンにおいて、基本パターンの終了段階、加振パターン、及び追加パターンにおけるモータ１０の駆動は、モータコイルに流す電流を制御することによってステップ角を細分化したマイクロステップ駆動により行われている。つまり、基本パターンの終了段階、加振パターン、及び追加パターンを実施してモータ軸１３を回転させるときの角度制御の精度が向上されている。
【０１００】
このとき、加振パターンの実施によるモータ軸１３の回転角度は、２フルステップ未満となっている。また、加振パターンでは、マイクロステップ駆動におけるパルス電流の切り替え時間を短くとられており、例えば、１フルステップ分に相当するモータ軸１３の回転が、１ｍｓ以下で行われている。
【０１０１】
以下、加振パターンを実施することの意義を説明する。
基本パターンの開始段階や終了段階では、モータ１０の各相のモータコイルに流すパルス電流にモータ軸１３の回転が追従しなくなる現象（脱調）を防ぐため、モータ軸１３の回転速度を徐々に変化させて角速度を０としている。
【０１０２】
ここで、モータ軸１３はウォーム２０及び押圧部材３１Ａを介してコイルばね３４により軸方向の一端側へ付勢されているにもかかわらず、基本パターンを実施してモータ軸１３を回転させた場合、コイルばね３４の付勢力に抗してモータ軸１３の軸方向の他端側に移動することがある。この原因を明確に解明するには至ってない。基本パターンを実施してモータ軸１３を回転させているときに、モータコイルに供給するパルス電流の周期変化の周波数が、コイルばね３４のばね定数やウォーム２０及びモータ軸１３の質量により決定される固有振動数に一致することがある。このことがモータ軸１３をコイルばね３４の付勢力に抗して移動させる原因の一つと考えられる。
【０１０３】
そして、コイルばね３４の付勢力に抗してモータ軸１３を軸方向の他端側に移動させようとする力（反付勢力）が働いていた場合でも、基本パターンの最終段階では、反付勢力は解除される。そして、モータ軸１３は、コイルばね３４の付勢力により軸方向の一端側に付勢され、可動範囲で最も軸方向の一端側の位置（定常位置）に向かおうとする。
しかし、モータ軸１３の回転は、緩やかな速度変化で停止するように制御されているので、モータ軸１３と軸受け１２との間の摩擦力が大きい場合、モータ軸１３の軸方向の一端側への移動は、定常位置に到達する前に停止してしまう。これは、ウォームホイール２６の回転角度が指令角度Ｄに対してずれてしまうことを意味し、ウォームホイール２６の回転角度の制御の精度を劣化させる要因となる。
【０１０４】
加振パターンは、モータ軸１３と軸受け１２との間の摩擦により、モータ軸１３が定常位置と異なる位置に停止保持されることに起因するウォームホイール２６の回転角度の制御の精度の劣化を軽減するものである。
【０１０５】
ここで、モータ軸１３の回転トルクは、おおよそ角速度の時間変化率に比例する。加振パターンを実施してモータ軸１３を回転させるときには、モータ軸１３を振動させるだけの所定以上の回転トルクが瞬時的に発生するように、時間ｔ８〜ｔ９及びｔ９〜ｔ１０の間の角速度の時間変化率が決定されている。このとき、モータ軸１３は軸方向にも振動する。
【０１０６】
定常位置と異なる位置に停止保持されているモータ軸１３を軸方向に移動させるには、モータ軸１３と軸受け１２との間の静止摩擦力より大きな力を加えなければならない。つまり、加振パターンを実施してモータ軸１３を回転させたときには、モータ軸１３と軸受け１２との間の静止摩擦力より大きな力がモータ軸１３の軸方向に付加されてモータ軸１３が振動する。
【０１０７】
一旦、モータ軸１３が軸方向に移動すると、モータ軸１３は、モータ軸１３と軸受け１２との間の動摩擦力より大きな力が付与されればモータ軸１３の軸方向に移動する。つまり、動摩擦力は静止摩擦力より小さいので、モータ軸１３が停止保持されている状態に比べ、モータ軸１３が移動している間は、モータ軸１３は小さな力で軸方向に移動しやすくなる。そして、モータ軸１３は、コイルばね３４により、軸方向の一端側に付勢されているので、モータ軸１３が基本パターンの終了時に定常位置と異なる位置に停止保持されている場合、モータ軸１３は、加振パターンを実施することで、コイルばね３４の付勢力により、基本パターン終了時の位置に対してモータ軸１３の一端側に移動する。従って、モータ軸１３と軸受け１２との間の摩擦により、モータ軸１３が定常位置と異なる位置に停止保持されることに起因するウォームホイール２６の回転角度の制御の精度の劣化を軽減できる。
【０１０８】
そして、ウォームホイール２６をＣＷ方向に指令角度Ｄだけ回転させる場合には、加振パターンの後に上記実施の形態７と同様に、さらに追加パターンを設け、バックラッシに起因する指令角度Ｄに対するウォームホイール２６の回転角度の誤差を無くしている。
【０１０９】
なお、追加パターンでは、モータ軸１３の角速度を急激に変化させることなく、また、基本パターンでのモータ軸１３の角速度に比べて低速の範囲を緩やかに変動するように設定しているので、追加パターンに応じてモータ軸１３が回転しているときに、モータ軸１３がその軸方向に移動することはない。
【０１１０】
また、ウォームホイール２６を初期状態からＣＣＷ方向に指令角度Ｄだけ回転させる場合、基本パターンの終了時間ｔ８後に、加振パターンに応じたモータ軸１３の回転のみを実施する。これによって、ウォームホイール２６を初期状態からＣＷ方向に指令角度Ｄだけ回転させる場合と同様、モータ軸１３と軸受け１２との間の摩擦により、モータ軸１３が定常位置と異なる位置に停止保持されることに起因するウォームホイール２６の回転角度の制御の精度の劣化を軽減できる。
【０１１１】
この実施の形態８によれば、基本パターンに応じてモータ軸１３を回転させた後、加振パターンに応じてモータ軸１３を回転させているので、基本パターンに応じて回転するモータ軸１３が停止する際に、モータ軸１３と軸受け１２との間の摩擦力により、モータ軸１３が定常位置と異なる位置に停止保持されることに起因するウォームホイール２６の指令角度Ｄに対する回転角度の誤差を軽減することができる。
また、脱調は、２フルステップ以上モータ軸１３を回転させたときに発生する恐れがあるものである。加振パターンは、２フルステップ未満のモータ軸１３の回転角度で完結しているので、脱調が、加振パターンに応じたモータ軸１３の回転で発生することはない。
【０１１２】
実施の形態９．
図２０はこの発明の実施の形態９に係る旋回型カメラの斜視図である。
なお、図２０において、上記実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
図２０において、旋回型カメラ５０は、ウォーム減速機１Ａ、ウォーム減速機１Ａを支持するシャーシ５１、及びウォームホイール２６の従動軸２５まわりの回転に連動して回転可能に取り付けられ、シャーシ５１の外方にむけてシャーシ５１から露出されたレンズ５２を有する撮影手段５３を有している。
【０１１４】
なお、図示しないが、ウォーム減速機１Ａのモータホルダ２は、シャーシ５１に直接、又は、図示しない取付金具などにより間接に固定され、また、従動軸２５が軸まわり回転可能にシャーシ５１に取り付けられている。
【０１１５】
ウォーム減速機１Ａは、ウォームホイール２６の回転角度を精度よく制御することができるので、ウォームホイール２６の回転に連動して回転する撮像手段５３のレンズ５２も、ウォームホイール２６の回転方向に関して精度よく回転角度を制御できる。
【０１１６】
従って、この実施の形態９によれば、レンズ５２を所望の撮影ポイントに精度よく向けて撮影ポイントを撮影することができる。
【０１１７】
なお、この実施の形態９では、撮影手段５３をウォームホイール２６の回転に連動して回転するように取り付けるものとして説明したが、撮影手段５３の代え、アンテナをウォームホイール２６の回転に連動して回転するように取り付けてもよい。これにより、アンテナを所望の方向に精度よく向けることが可能な旋回型電波受信装置を得られる。
【０１１８】
また、上記各実施の形態では、モータ１０はステッピングモータであるものとして説明したが、モータはステッピングモータであるものに限定されず、角度検出器付きフィードバックＤＣモータでもよい。
【０１１９】
また、上記各実施の形態では、従動歯車は、ウォーム２０と噛合し、軸方向がウォーム２０の軸方向に直交する従動軸２５まわりに回転可能に配設されたウォームホイール２６として説明したが、従動歯車はウォームホイール２６に限定されるものではない。従動歯車は、ウォーム２０と噛合し、ウォーム２０の回転に連動して回転するヘリカルギア（傾斜歯車）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るウォーム減速機の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るウォーム減速機の平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るウォーム減速機の正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るウォーム減速機のウォームとウォームホイールの噛合部まわりの拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るウォーム減速機のシステム構成図である。
【図７】この発明の第１の実施態様を示すウォーム減速機の押圧部材の形状を説明する断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るウォーム減速機のウォーム本体部とウォームホイールの歯部の噛合状態を示す拡大図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るウォーム減速機の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係るウォーム減速機の断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係るウォーム減速機の断面図である。
【図１２】この発明の第２の実施態様を示すウォーム減速機の弾力部材の形状を説明する断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態６に係るウォーム減速機の断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態７に係るウォーム減速機のウォームホイールが第１の回転方向に回転されているときのウォーム本体部とウォームホイールの歯部の噛合状態を示す拡大図である。
【図１５】この発明の実施の形態７に係るウォーム減速機のウォームホイールが第２の回転方向に回転されているときのウォーム本体部とウォームホイールの歯部の噛合状態を示す拡大図である。
【図１６】この発明の実施の形態７に係るウォーム減速機のモータ軸の角速度の指令パターンとウォームホイールの回転動作との関係を説明する図である。
【図１７】図１６のＡ部拡大図である。
【図１８】図１６のＢ部拡大図である。
【図１９】この発明の実施の形態８に係るウォーム減速機のモータ軸の角速度の指令パターンとウォームホイールの回転動作との関係を説明する図である。
【図２０】この発明の実施の形態９に係る旋回型カメラの斜視図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１Ａ〜１Ｆ  ウォーム減速機、１０  モータ、１２  軸受け（第２の軸方向移動規制部材）、１３  モータ軸、２０  ウォーム、２１  ウォーム本体部、２２ａ〜２２ｃ  細径部、２６  ウォームホイール（従動歯車）、３０  部材挿入壁（支持部材）、３０ａ  貫通孔、３１Ａ，３１Ｂ押圧部材、３４  コイルばね（付勢手段）、３５ａ  固定壁、３６Ａ  第１の軸方向移動規制部材、３８ａ，３８ｂ  弾力部材（付勢手段）、４０  制御装置、５０  旋回型カメラ、５３  撮影手段。
【図１】
0005063507.tif 000002
【図２】
0005063507.tif 000003
【図３】
0005063507.tif 000004
【図４】
0005063507.tif 000005
【図５】
0005063507.tif 000006
【図６】
0005063507.tif 000007
【図７】
0005063507.tif 000008
【図８】
0005063507.tif 000009
【図９】
0005063507.tif 000010
【図１０】
0005063507.tif 000011
【図１１】
0005063507.tif 000012
【図１２】
0005063507.tif 000013
【図１３】
0005063507.tif 000014
【図１４】
0005063507.tif 000015
【図１５】
0005063507.tif 000016
【図１６】
0005063507.tif 000017
【図１７】
0005063507.tif 000018
【図１８】
0005063507.tif 000019
【図１９】
0005063507.tif 000020
【図２０】
0005063507.tif 000021