JP2004011731A - 小型ウォーム併用ギヤードモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】入出力の軸間距離を一定に保ちつつ低コストで広範囲の減速比を構成することができる小型ウォーム併用ギヤードモータを提供すること。
【解決手段】小型ウォーム併用ギヤードモータ（ギヤードモータ）１には、第１変速段を構成するウォーム１０及びハスバ歯車１１と、第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７とが設けられている。よって、ウォーム１０及びハスバ歯車１１を標準部品としつつ３組の歯車１２〜１７の変速比を歯数で調整することにより、出力軸３の位置を一定に保ちつつギヤードモータ１の減速比を変更することができる。また、各歯車１１〜１７が支持板１８，１９に支持されているので、各歯車１１〜１７や支持板１８，１９等を収容するケースの形状は変更する必要がなく、ケースの型費を低減してギヤードモータ１を低コストで製造することができる。
【選択図】 図２
【解決手段】小型ウォーム併用ギヤードモータ（ギヤードモータ）１には、第１変速段を構成するウォーム１０及びハスバ歯車１１と、第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７とが設けられている。よって、ウォーム１０及びハスバ歯車１１を標準部品としつつ３組の歯車１２〜１７の変速比を歯数で調整することにより、出力軸３の位置を一定に保ちつつギヤードモータ１の減速比を変更することができる。また、各歯車１１〜１７が支持板１８，１９に支持されているので、各歯車１１〜１７や支持板１８，１９等を収容するケースの形状は変更する必要がなく、ケースの型費を低減してギヤードモータ１を低コストで製造することができる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入出力の軸間距離を一定に保ちつつ低コストで広範囲の減速比を得ることができる小型ウォーム併用ギヤードモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、モータと歯車減速機とを組み合わせたギヤードモータが、電気機器に設けられるコンベヤや事務機などの紙送り装置の駆動源等に使用されている。このギヤードモータのうち、ウォームギヤを備えたものは、駆動音が小さく、また、一般の平歯車などにより歯車減速機を構成する場合に比較して少ない容積で大幅な減速比を得ることができるので、広く利用されている。
【０００３】
ウォームギヤを有するギヤードモータを製造する場合、部品種類を削減するためにウォームのモジュールや条数は、一定に設定されている。このため、ギヤードモータの減速比は、ウォームに噛合されるウォームホイール（又はハスバ歯車）の歯数を変更して調節される。ウォームホイールの歯数の変更は、その外径を変更することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、減速比の変更時にウォームホイールの外径が変更されると、モータに連結されるウォームの回転軸と、ウォームホイールの回転軸との軸間距離が変動してしまう。ギヤードモータを構成するウォームホイールは、一般にケースに軸支されており、減速比の変更に伴ってウォームとウォームホイールとの軸間距離が変更されると、ウォームホイールを支持するケースを減速比に応じた専用部品としなければならず、ケースの型費によってギヤードモータのコストが増大してしまうという問題点があった。また、電気機器などにおいては、部品を小型化させるために、ギヤードモータを含めた構成部品の配置スペースに余裕がない場合も多く、ギヤードモータが取着される相手部品との取付位置の見直しや周辺部品のレイアウトの変更が必要となって、減速比の変更に伴うコストが増大してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、入出力の軸間距離を一定に保ちつつ低コストで広範囲の減速比を構成することができる小型ウォーム併用ギヤードモータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために、請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、モータと、外周にねじ状の歯形が設けられ前記モータに連結されるウォームと、そのウォームを介して入力される前記モータの回転力を出力する出力軸と、前記ウォームの回転軸に段違いに交差すると共に前記出力軸に略平行な回転軸を有し、前記ウォームに噛合可能な歯形が外周に設けられた第１歯車と、その第１歯車に略平行な回転軸を有すると共に外周に歯形が設けられて前記第１歯車の回転力を所定の速比で出力軸に伝達する少なくとも１組以上の中間歯車と、その中間歯車と前記第１歯車とを支持する支持部材を前記出力軸と共に備えて構成される歯車ユニットと、その歯車ユニットを挿通可能な開口とその開口に連続して前記歯車ユニット及び前記ウォームを収容する収容空間とが形成された収容部材とを備えている。
【０００７】
この請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、モータの回転力は、モータに連結されたウォームを介して、そのウォームに噛合可能な歯形が外周に設けられた第１歯車に伝達され、更に、中間歯車によって所定の速比に変換された後に出力軸から出力される。ここで、歯車ユニットは、中間歯車と第１歯車と出力軸とが支持部材に支持されてユニット化される。このユニット化された歯車ユニットは、収容部材の開口に挿通されて収容空間に配置される。
【０００８】
請求項２記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、前記ウォームの進み角は、前記出力軸の回転に基づく前記ウォームの回転を阻止する角度に設定されている。
【０００９】
請求項３記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、請求項１又は２記載の小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、前記支持部材は、前記第１歯車と前記中間歯車とが設けられる軸を前記出力軸の軸方向に沿った両端側から挟装する一対の板状に形成された一対のプレートを備え、その一対のプレートのうち少なくとも前記収容部材の開口側に設けられた一方のプレートを貫通して前記収容部材に螺着されるビス部とそのビス部の軸方向視においてそのビス部より外方に突出して前記一方のプレートに係合する係合部とを有する締結部材を備えている。
【００１０】
請求項４記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、請求項１から３のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、前記ウォームに回転体を介して回転自在に連結される軸受部材と、その軸受部材に対向して配設され前記ウォームの軸方向に沿った前記軸受部材の移動を規制する対向部とを備えている。
【００１１】
請求項５記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、請求項１から４のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、一枚板で形成され前記モータの回転軸を挿通する軸穴とその軸穴を中心に放射状に穿設された複数の固定穴とを有して前記収容部材に固定される間座を備え、その間座に設けられた複数の固定穴は、前記軸穴を中心とする周方向に沿って第１の角度を隔てて離間して配設された複数の第１固定穴と、その第１固定穴が配設される第１の角度とは異なる第２の角度を隔てて離間して配設された複数の第２固定穴とで形成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の小型ウォーム併用ギヤードモータ（以下、ギヤードモータと略す）１の外観を示した正面図である。なお、図１においては、理解の容易のために、ウォーム１０に噛合されるハスバ歯車１１、並びに、複数の平歯車で形成される小歯車１２，１４，１６及び大歯車１３，１５，１７は、ピッチ円を２点鎖線で示している。また、図中のＡ〜Ｄで示す各点は、歯車１１〜１７の回転軸線を示す仮想線を軸視したものである。
【００１３】
ギヤードモータ１は、モータ２から供給される回転トルクを増幅して出力軸３から出力する装置である。このギヤードモータ１は、ケース４を備えており、そのケース４の側面には、出力軸３を回転させる回転トルクを供給するモータ２が間座５を介してねじ止めで固定されている。なお、モータ２に突設されたモータ軸２ａには、後述するウォーム１０が設けられている。
【００１４】
ケース４には、正面視円形の開口４ａが穿設されており、その開口４ａの奥側に凹状の収容空間４ｂ（図２参照）が開口４ａに連続して形成されている。収容空間４ｂには、複数の歯車１１〜１７や出力軸３などを備えて構成された歯車ユニット６（図２参照）が配設されており、開口４ａの口元側（図１の紙面垂直方向手前側）に出力軸３を挿通する穴を有して開口４ａと略同一の外形に形成された蓋７が開口４ａに圧入されている。
【００１５】
ケース４の開口４ａの周りには、ギヤードモータ１を相手部品に取り付けるための３つのボルト孔４ｃが設けられている。このボルト孔４ｃは、出力軸３と同方向に延びており、出力軸３に対して垂直に形成された取付面が相手部品の取付面に対向して配置され、相手部品に螺設されたボルト穴に３つのボルトで取り付けられる。このボルト孔３ｃに対する出力軸３の相対位置は、製品の開発段階において減速比が変更された場合にも同一位置となることが好ましく、ギヤードモータ１においては、歯車ユニット６に設けられる複数の歯車１１〜１７の速比を変更することにより、ボルト孔３ｃに対する出力軸３の相対位置を一定位置に固定することができる。
【００１６】
次に、図２及び図３を参照して、歯車ユニット６について説明する。図２は、図１のＩＩ−ＡＢＣＤ−ＩＩ線で切断したギヤードモータ１を展開して示した断面図である。また、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるギヤードモータ１の断面図である。なお、図３においては、図面の理解を容易にするために、断面より奥側に配置されるモータ２、ウォーム１０及びハスバ歯車１１等を省略して示している。
【００１７】
歯車ユニット６は、図２に示すように、ケース４の収容空間４ｂ内に対向して配設された一対のプレート１８，１９と、その一対のプレート１８，１９を所定距離離間した位置に連結支持する円筒状の支柱２５（図３参照）とを備えている。一対のプレート１８，１９は、正面視においてはケース４の開口４ａに対して外周に一定隙間が設けられるように略円盤状に形成されている。かかる一対のプレート１８，１９には、出力軸３が直交して回動可能に軸支されると共に、出力軸３と略平行に第１〜第３軸芯２０〜２２が軸支されている。また、収容空間４ｂの奥側に配設される一方のプレート１８の上部には穴が設けられており、その穴がケース４から突設された突起４ｄに嵌合することにより、歯車ユニット６が収容空間４ｂの所定位置に配置される。なお、出力軸３及び第１〜第３軸芯２０〜２２は、各プレート１８，１９に圧入された円筒状の軸受２３ａ〜２３ｈに挿通して支持されており、各軸芯２０〜２２の回転時の抵抗が軽減されるようになっている。
【００１８】
支柱２５は、図３に示すように、２枚のプレート１８，１９の間に設けられた筒状の部材であり、その両端部にプレート１８，１９がそれぞれ圧入支持されている。この支柱２５は、正面視において歯車ユニット６を固定する３本の固定ビス２６と略同一位置に配置されており（図１参照）、プレート１８，１９の外縁部に沿って３箇所に略等間隔に離間して設けられている。この３箇所に設けられた支柱２５によって、一対のプレート１８，１９が出力軸３の軸方向に沿った両端側（図３の左右両側）から第１〜第３軸芯２０〜２２を支持する所定位置に配置されて、歯車ユニット６が形成される。
【００１９】
支柱２５の内面側には、図３に示すように、歯車ユニット６をケース４に固定するための固定ビス２６が挿通されている。この固定ビス２６は、支柱２５の内面側に配設された円柱状に形成され、その先端側（図３の左側）にねじ山が形成されたビス部２６ａと、ビス部２６ａの他端側（図３の右側）に形成されビス部２６より大径に形成されてプレート１９の外面側（図３の右側）に係合する頭部２６ｂとを備えている。
【００２０】
固定ビス２６のビス部２６ａの先端がケース４に螺着されると、ケース４に対する固定ビス２６の相対位置が定められる。その相対位置が定められた固定ビス２６の頭部２６ｂがプレート１９の外面側に係合することにより、プレート１９は、ケース４に対する相対位置が規制される。このため、ケース４の開口４ａ側へプレート１９が移動することがなく、固定ビス２６を使用して、一対のプレート１８，１９を離間させないように支持して歯車ユニット６を形成させると共に歯車ユニット６をケース４に収容した状態を維持させることができる。なお、固定ビス２６は、必ずしも支柱２５及びプレート１８，１９を貫通させる必要は無く、プレート１９のみを貫通してケース体４に固定するものであっても良い。即ち、固定ビスは、プレート１９が収容空間４ｂから開口４ａ側へ移動することを規制するものであれば良い。
【００２１】
プレート１８，１９に支持される出力軸３は、図２に示すように、一端部が蓋７から外側へ突出した略円柱状の部材であり、プレート１８，１９に軸受２３ａ，２３ｂを介して軸支されている。また、収容空間４ｂに設けられた出力軸３の端部は、小径の部位を有する段付き状に形成され、小径の端部が円筒状の軸受２３ｂに当接して収容空間４ｂ奥側への移動が規制されている。また、この出力軸３の略中央部には、複数の歯が外周に設けられた外歯車で形成される大歯車１７が固設されており、歯車ユニット６の最終の変速段を構成している。
【００２２】
更に、出力軸３には、大歯車１７の配置位置より収容空間４ｂの開口４ａ側（図２の右側）に筒状のスペーサ２４ａが挿通されており、このスペーサ２４ａが大歯車１７と軸受２３との間に介在して、開口４ａ側への大歯車１７（出力軸３）の移動が規制される。
【００２３】
第１〜第３軸芯２０〜２２には、ハスバ歯車１１、小歯車１２，１４，１６及び大歯車１３，１５，１７が設けられており、各歯車１１〜１７がウォーム１０と共に第１変速段から第４変速段までの４つの変速段を構成している。この第１〜第４変速段によってウォーム１０から入力されるモータ２の回転トルクは増幅されて出力軸３から出力される。なお、第１〜第３軸芯２０〜２２は、各軸芯２０〜２２に固設された小歯車１２，１４，１６の軸方向に沿った一端側、又は、両端側に配設された筒状のスペーサ２４ｂ〜２４ｆによって軸方向の配置位置が定められている。また、第１実施例において、小歯車１２，１４，１６は、圧入と加締めとをして第１〜第３軸芯に固設され、ずれなどが発生しないようになっている。
【００２４】
ここで、第１〜第４変速段について具体的に説明する。第１変速段は、モータ軸２ａの先端に設けられ、外周にねじ状の歯形が設けられたウォーム１０と、ウォーム１０の軸方向に段違いに直交する第１軸芯２０に設けられてウォーム１０に噛合可能な歯形が外周に設けられたハスバ歯車１１とで構成されている。このウォーム１０の進み角は、略６度に設定されており、ハスバ歯車１１とウォーム１０との歯面の摩擦抵抗により、ハスバ歯車１１の回転からではウォーム１０を回すことができない自動締まり（セルフロック）を生じるようになっている。
【００２５】
このウォーム１０の進み角は、必ずしも６度とする必要はないが、セルフロックを行わせる場合には、略２度から略６度の範囲内で設定することが好ましい。一方、ウォーム１０の進み角を大きくしてセルフロックを生じさせない設定としても良い。セルフロックを生じさせない設定とする場合には、ウォームの進み角を略６．５度以上とすることが好ましい。出力軸３を直接的に動作させることができるので、出力軸３を相手部品に組み付ける際の位置調整を容易にすることができると共に、ウォームの進み角の増大に伴って動力の伝達効率を上昇させることができる。
【００２６】
また、ウォーム及びハスバ歯車は、ウォームの進み角を一定間隔をあけて設定した複数種類の組み合わせを標準部品として設定し、必要に応じて所望の進み角に近いウォーム及びハスバ歯車の組み合わせを選択して使用しても良い。例えば、ウォームの進み角を２度おきに設定し、４度、６度、８度の進み角に設定したウォーム及びハスバ歯車を標準部品としても良い。標準部品の設定により、部品種類の増加を抑制しつつ多種の要求仕様に適応したギヤードモータを低コストで製造することができる。
【００２７】
なお、ウォーム１０は、外周面が円柱状に形成された円筒ウォームであっても、鼓形に形成された鼓形ウォームであっても良い。また、ウォーム１０に噛合される歯車として、ハスバ歯車１１の代わりに周方向に沿って凹状の溝が形成されたウォームホイールを使用しても良い。
【００２８】
第２変速段は、ハスバ歯車１１と一体的に回転可能に第１軸芯２０に固設された第１小歯車１２と、第２軸芯２１に固設されて第１小歯車１２に噛合する第１大歯車１３との組み合わせで構成されている。第３変速段は、第２変速段を構成する第１大歯車１３と一体的に回転可能に第２軸芯２１に固設された第２小歯車１４と、第３軸芯２２に固設されて第２小歯車１４に噛合する第２大歯車１５との組み合わせで構成されている。
【００２９】
最終段である第４変速段は、第３変速段を構成する第２大歯車１５と一体的に回転可能に第３軸芯２２に固設された第３小歯車１６と、出力軸３に固設されて第３小歯車１６に噛合する第３大歯車１７との組み合わせで構成されている。
【００３０】
このように、ギヤードモータ１には、第１変速段を構成するウォーム１０及びハスバ歯車１１の他に、第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７が設けられている。よって、ウォーム１０及びハスバ歯車１１を標準部品としつつ３組の歯車１２〜１７の変速比を歯数で調整することにより、出力軸３の位置を一定に保ちつつギヤードモータ１の減速比を変更することができる。
【００３１】
次に、図４を参照して、モータ２に連結されるウォーム１０の支持構造について説明する。図４は、モータとウォームとの連結部を断面視して示した図である。なお、図４においては、図面の理解の容易のために、歯車ユニット６を省略して示している。
【００３２】
モータ軸２ａの先端部には、モータ軸２ａに回転軸を一致させてウォーム１０が連結固定されている。ウォーム１０は、モータ２から離れた側の外周にねじ状の歯形が設けられている。また、モータ２に近い側の外周は、平滑に形成されており、その外側にころがり軸受３１が設けられている。
【００３３】
ころがり軸受３１は、一般的な深溝玉軸受であり、環状に形成されてウォーム１０の外面に固定された内輪３１ａと、その内輪３１ａの外周面に沿って回転自在に球状に形成された複数の回転体３１ｂと、その回転体３１ｂの外側に配設されて内輪３１ａに対して回転自在に連結される外輪３１ｃとを備えている。このころがり軸受３１は、外輪３１ｃがケース４やモータ２の一部に当接した状態であっても、回転体３１ｂが回転することにより内輪３１ａは、少ない抵抗で回転可能となる。
【００３４】
ケース４におけるモータ２が固定された一側面には、段付きの円筒状に穿設されたモータ軸穴４ｅが設けられており、モータ軸穴４ｅの内側にウォーム１０及びころがり軸受３１が配設されている。モータ軸穴４ｅには、その段差部４ｆにころがり軸受３１の外輪３１ｃのみが、ウォーム１０の軸方向に沿って対向するようになっている。即ち、モータ軸穴４ｅに設けられた段差部４ｆの高さは、ころがり軸受３１の外輪３１ｃに対向し、内輪３１ａには対向しない高さに形成されている。このため、ウォーム１０がその軸方向に沿ってモータ２から離間する場合、段差部４ｆに外輪３１ｃが当接してウォーム１０の移動が規制される。
【００３５】
また、ころがり軸受３１よりモータ２側には、鋼で形成された環状のワッシャー３２が、ころがり軸受３１とモータ２との間に配設されている。このワッシャー３２は、モータ軸穴４ｅの段差部４ｆの高さと略同一の幅を設けて形成されており、その段差部４ｆと同様にころがり軸受３１の外輪３１ｃのみが対向する。このため、ウォーム１０が軸方向に沿ってモータ２側へ近づく場合には、ワッシャー３２に外輪３１ｃが当接してウォーム１０の移動が規制される。
【００３６】
ここで、一般に、モータは、モータ軸の軸方向に沿った力が入力された場合に破損しやすく、その軸方向に沿った入力荷重を少なくすることが好ましい。しかし、ウォームギヤを使用したギヤードモータにおいては、ウォームからハスバ歯車などに伝達される回転力は、その方向が変換されて、ウォームの軸方向に沿ったものとなる。このウォームの軸方向に沿った力（推力）が直接的な反力としてウォームに加えられるので、ウォームギヤを有するギヤードモータに用いるモータへの要求性能が高められ、高価なモータを使用しなければならなかった。
【００３７】
この問題に対処する方法として、ウォームの軸方向の移動を規制する部材を設けてモータへの入力荷重を軽減させることも考えられるが、モータから入力された回転トルクがロスしやすく、モータの回転に対する出力効率が低下してしまうという問題点があった。また、ウォームとハスバ歯車との噛合は接触力が高く、モータの軸に推力がかかるので、モータの出力効率を顕著に低下させると共に、モータの寿命が著しく短命になっていた。
【００３８】
これに対し、ギヤードモータ１は、ウォーム１０に連結されるころがり軸受３１の外輪３１ｃが段差部４ｅ又はワッシャー３２に当接することにより、ウォーム１０に連結されるモータ軸２ａに加えられる軸方向（スラスト方向）の力を軽減することができる。よって、低性能で安価なモータ２をギヤードモータ１に使用することができる。また、外輪３１ｃは、ウォーム１０に回転体３１ｂを介して回転自在に連結されているので、段差部４ｅ又はワッシャー３２に外輪３１ｃの移動が規制された状態におけるウォーム１０の回転ロスを少なくして、モータ２の回転をより高効率で出力軸３に伝達することができる。
【００３９】
なお、ころがり軸受３１は、必ずしも深溝玉軸受で構成する必要は無く、回転軸に平行なスラスト荷重を受けても回転摩擦を生じさせないものであれば良い。例えば、円筒ころ軸受などのラジアル軸受であっても良く、又は、一般に用いられるスラスト軸受であっても良い。また、ワッシャー３２は、必ずしも設ける必要はなく、間座５やモータ２の一部をころがり軸受３１の外輪３１ｃに対向させ、その外輪３１ｃの移動を規制させるものであっても良い。
【００４０】
次に、図４及び図５を参照してモータ２とケース４とを連結する間座５について説明する。図５は、図１の矢印Ｖ方向から見た間座５を示した図である。
【００４１】
モータ２には、図４に示すように、モータ２の位置を固定するための取付穴が、モータ軸２を中心とした上下２箇所に設けられている。この取付穴にモータ２を固定するための固定ビス２７が螺着されることにより、モータ２は間座５に固定される。
【００４２】
間座５は、一枚の金属板で略矩形状に形成されており、多種のモータをケース４に固定するための部材である。この間座５には、図５に示すように、その外縁に沿った四隅に間座５をケース４に固定するための固定ビス２８を挿通する固定穴５ｆが設けられると共に、その略中央部にモータ軸２を挿通する軸穴５ａが設けられている。
【００４３】
間座５の軸穴５ａを中心とした上下２箇所には、図５に示すように、軸穴５ａを中心に放射状に穿設された固定穴５ｂ，５ｃが設けられている。この固定穴５ｂ，５ｃは、モータ２と間座５とを固定するためのものである。モータ２に設けられる取付穴は、一般に、軸穴５ａを中心に周方向に沿って所定の角度を隔てて略等間隔に配設されており、モータの容量に応じて軸穴５ａからの距離が異なって形成されるものである。即ち、容量の大きなモータほど軸穴５ａから離間した位置に取付穴が設けられ、容量の小さいモータは、軸穴５ａに近い位置に取付穴が設けられるのである。本実施例の間座５には、固定穴５ｂ，５ｃが軸穴５ａを中心とした放射状に穿設されているので、容量の大小に関わらず多種のモータに間座５を適合させることができる。
【００４４】
また、間座５には、その固定穴５ｂに対し、軸穴５ａを中心とする周方向に沿って略１２０度の角度を隔てた２箇所に固定穴５ｄ，５ｅが設けられている。つまり、軸穴５ａの周りには、略１８０度の角度を隔てた２箇所に固定穴５ｂ，５ｃが設けられると共に、略１２０度の角度を隔てた３箇所に固定穴５ｂ，５ｄ，５ｅが設けられるのである。メーカや種類に依っては、必ずしも略１８０度の角度を隔てた２箇所にモータ２の取付穴が配置されるものでなく、異なる角度で離間して配置されることもある。間座５には、モータ軸に対して略１８０度の角度を隔てた位置に取付穴を有するモータであっても、略１２０度の角度を隔てた位置に取付穴を有するモータであっても間座５を適合させることができる。
【００４５】
このように、１の間座を多種のモータに適合させることができるので、減速比などの仕様に基づいて決定される複数種類のモータの取付穴に合わせてわざわざ固定穴を設ける必要がなく、少ない部品種類にして型費を低減することができる。なお、間座５に設けられる固定穴の配置間隔は、必ずしも１２０度と１８０度に限定されるものでなく、６０度や９０度などの別の角度に設定されても良い。
【００４６】
以上説明したように、ギヤードモータ１には、第１変速段を構成するウォーム１０及びハスバ歯車１１の他に、第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７が設けたので、ウォーム１０及びハスバ歯車１１を標準部品としつつ３組の歯車１２〜１７の変速比を歯数で調整することにより、出力軸３の位置を一定に保ちつつギヤードモータ１の減速比を変更することができる。また、第２〜第４変速段の調整時に軸芯２０〜２２の位置変更が必要な場合であっても、円盤状のプレート１８，１９に穿設される軸受固定用の穴位置を変更すれば良く、ギヤードモータ１の構成部品のうち最も型費が高いケース４は同一形状のまま多種の減速比に対応させることができる。
【００４７】
更に、ハスバ歯車１１と第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７と、各歯車１１〜１７が固設された軸芯２０〜２２及び出力軸３を支持するプレート１８，１９等で形成される歯車ユニット６を挿通可能な開口４ａがケース４に設けられているので、予め各部材の配置位置を調整して歯車ユニット６を形成した状態で、ケース４に収容することができる。よって、限られた作業スペースしかとれないケース４の収容空間４ａに個別に軸芯２０〜２２や歯車１１〜１７などを設ける場合に比較して組み付け時の作業性を向上することができる。
【００４８】
次に、図６を参照して、第２実施例の小型ウォーム併用ギヤードモータ（以下、ギヤードモータと略す）５０について説明する。図６は、第２実施例におけるギヤードモータ５０の展開断面図である。上述した第１実施例のギヤードモータ１は４つの変速段で構成されたのに対して、第２実施例のギヤードモータ５０は、第２軸芯２１に小歯車と大歯車を１つずつ追加して、５つの変速段で構成されたものである。以下、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００４９】
第２軸芯２１には、第２変速段の一部を構成する大歯車１３と第３減速段の一部を構成する小歯車１４とが一体となって回転可能に支持されると共に、その第２軸芯２１の軸方向に沿った収容空間４ｂの開口４ａ側（図６の右側）には、小歯車５３が第２軸芯２１に圧入と加締めとで固設されている。小歯車５３は、出力軸３に設けられた大歯車５４と共に第５変速段を構成するものであり、大歯車５４は、軸受２３ａに隣り合わせて配置されている。また、小歯車５３には、その収容空間４ｂの奥側（図６の左側）に向けて円筒状に突出して形成されており、その円筒状の部位に大歯車５２が固設されている。大歯車５２は、第３軸芯２２と一体的に回転する小歯車５１と共に第４変速段を構成する。更に、第１実施例のギヤードモータ１において第２軸芯２１及び出力軸３に設けられていたスペーサ２４ａ，２４ｄは、歯車の配置位置の変更により削除されており、また、第３軸芯２２に設けられていたスペーサ２４ｄは、軸方向の長さがスペーサ２４ｄより長く形成されたスペーサ５５ｄに変更されている。
【００５０】
このように、第２実施例のギヤードモータ５０は、第１実施例のギヤードモータ１に対して出力軸３と平行に設けられる軸芯（第２軸芯２１）に変速段を構成する歯車を追加したものであるので、入力軸を形成するウォーム１０と出力軸３との軸間距離をギヤードモータ１と同一に形成しつつより高い減速比を構成することができる。なお、軸芯に設ける歯車の数は、必ずしも２つの大歯車及び小歯車までとする必要はなく、３以上の大歯車及び小歯車を１の軸芯に設けて更に高い減速比を構成するものであっても良い。
【００５１】
次に、図７を参照して、第３実施例の小型ウォーム併用ギヤードモータ（以下、ギヤードモータと略す）６０について説明する。図７は、第３実施例におけるギヤードモータ６０の展開断面図である。上述した第１実施例のギヤードモータ１は４つの変速段で構成されたのに対して、第３実施例のギヤードモータ６０は、第１軸芯２０と出力軸３とにのみ歯車が設けられて、２つの変速段で構成されたものである。以下、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００５２】
プレート１８，１９には、第１軸芯２０と出力軸３とが支持されており、ギヤードモータ１に設けられた第２軸芯２１及び第３軸芯２２は設けられず、それら軸芯２１，２２に設けられていた歯車も設けられていない。出力軸３に設けられた大歯車６２には、第１軸芯２０に固設された小歯車６１が噛合し、その小歯車６１にハスバ歯車１１が固設されている。また、第１実施例のギヤードモータ１において出力軸３に設けられていたスペーサ２４ａは、歯車の配置位置の変更により、軸方向の長さがスペーサ２４ａより長く形成されたスペーサ６４ａに変更されている。
【００５３】
モータ２の回転トルクがウォーム１０に伝達されると、ウォーム１０がハスバ歯車１１を一定の減速比で回転させる。ハスバ歯車１１の回転と一体的に小歯車６１が回転し、その回転が小歯車６１と大歯車６２で構成される第２変速段の減速比に従って減速して出力軸３に伝達される。
【００５４】
このように、ギヤードモータ６０は、ギヤードモータ１に対して第２，第３軸芯２１，２２を削減して減速段を少なくしたので、入力軸を形成するウォーム１０と出力軸３との軸間距離をギヤードモータ１と同一にしつつ低減速比を構成することができる。
【００５５】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５６】
例えば、上記各実施例では、第１〜第３軸芯２０〜２２と、各軸芯２０〜２２にそれぞれ支持される各歯車１１〜１７と、各軸芯２０〜２２に挿通されるスペーサ２４ｂ〜２４ｆとが別部品で構成されているが、必ずしも別部品で形成する必要は無く、一体で形成されるものであっても良い。例えば、スペーサと軸芯とを一体で形成した軸部材に歯車を固設しても良く。或いは、スペーサと軸芯と歯車とを一体的に形成しても良い。
【００５７】
又、上記実施例では、各変速段を構成する小歯車１２，１４，１６，５１，５３，６１及び大歯車１３，１５，１７，５２，５４，６２を平歯車で形成したが、必ずしも各歯車を平歯車で形成する必要はなく、少なくとも一部の変速段を構成する各歯車をハスバ歯車で形成しても良く、全ての歯車をハスバ歯車で形成しても良い。ギヤードモータの駆動時に発生する音が小さくなり、音圧などの規制が設けられた部品に適したギヤードモータを提供することができる。
【００５８】
【発明の効果】請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、中間歯車によってウォームに噛合される第１歯車の回転力が所定の速比で出力軸に伝達されるので、モジュールや条数が一定に設定されたウォームを使用する場合であっても、中間歯車の速比を調整することにより、出力軸の位置を一定に保ちつつ減速比を変更することができるという効果がある。また、第１歯車と中間歯車とが支持部材によって支持されるので、減速比の変更時に中間歯車及び第１歯車の回転軸を移動させても歯車ユニットを収容する収容部材の形状は変更する必要がなく、収容部材の型費を低減してギヤードモータを低コストで製造することができる。更に、第１歯車と中間歯車と出力軸とを備えて構成された歯車ユニットが挿通可能な開口が収容部材に設けられているので、予め各部材の配置位置を調整して歯車ユニットを形成した状態で、収容部材に収容することができる。よって、限られた作業スペースしかとれない収容部材の収容空間に個別に中間歯車や第１歯車を設ける場合に比較して組み付け時の作業性を向上することができるという効果がある。
【００５９】
請求項２記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータの奏する効果に加え、ウォームの進み角は、出力軸の回転に基づくウォームの回転を阻止する角度に設定されているので、モータの回転に依らずに出力軸が勝手に回転することを防止するセルフロック機構を形成することができる。
【００６０】
請求項３記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、請求項１又は２に記載の小型ウォーム併用ギヤードモータの奏する効果に加え、収容部材の開口側に設けられた一方のプレートが締結部材の係合部に係合されて収容部材に収容されているので、締結部材によって、一方のプレートを支持して歯車ユニットを形成させると共に歯車ユニットを収容部材に収容した状態を維持させることができる。よって、歯車ユニットを形成させるための部材と歯車ユニットを収容部材に収容させておくための部材とを別々に設ける場合に比較して、部品点数を低減することができ、低コストでギヤードモータを製造することができるという効果がある。
【００６１】
請求項４記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、請求項１から３のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータの奏する効果に加え、ウォームに連結される軸受部材がウォームの軸方向に沿って移動しようとしても、その軸受部材の移動は対向部に規制されるので、ウォームに連結されるモータの軸に加えられる軸方向（スラスト方向）の力を軽減することができ、取着可能なモータの幅を拡げることができるという効果がある。また、軸受部材は、ウォームに回転体を介して回転自在に連結されるので、軸受部材の移動が対向部に規制された状態におけるウォームの回転ロスを少なくして、モータの回転をより高効率で出力軸に伝達することができるという効果がある。
【００６２】
請求項５記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、請求項１から４のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータの奏する効果に加え、間座は、軸穴を中心に放射状に穿設された複数の固定穴を有するので、モータ軸を中心とした径方向の取付穴位置が異なる複数のモータに対して間座の固定穴を適合させることができる。また、第１の角度を隔てて配設された複数の第１固定穴と、第２の角度を隔てて配設された複数の第２固定穴とが設けられているので、メーカや種類に応じて異なる角度で離間して配設された取付穴に間座を適合させることができる。このように、１の間座を複数種類のモータに適合させることができるので、回転数やトルクなどの仕様に基づいて決定される複数種類のモータの取付穴に合わせてわざわざ間座や収容部材に固定穴を設ける必要がなく、少ない部品種類にして型費を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における小型ウォーム併用ギヤードモータの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＡＢＣＤ−ＩＩ線における小型ウォーム併用ギヤードモータの展開断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における小型ウォーム併用ギヤードモータの断面図である。
【図４】モータとウォームとの連結部を断面視して示した図である。
【図５】図１の矢印Ｖ方向から見た間座を示した図である。
【図６】第２実施例における小型ウォーム併用ギヤードモータの展開断面図である。
【図７】第３実施例における小型ウォーム併用ギヤードモータの展開断面図である。
【符号の説明】
１，５０，６０ 小型ウォーム併用ギヤードモータ
２ モータ
３ 出力軸
４ ケース（収容部材）
４ａ 開口
４ｂ 収容空間
４ｅ 段差部（対向部の一部）
５ 間座
５ａ 軸穴
５ｂ〜５ｅ 固定穴（第１固定穴、第２固定穴）
６ 歯車ユニット
１０ ウォーム
１１ ハスバ歯車（第１歯車）
１２，１４，１６，５１，５３，６１ 小歯車（中間歯車の一部）
１３，１５，１７，５２，５４，６２ 大歯車（中間歯車の一部）
１８ プレート（支持部材の一部）
２５ 支柱（支持部材の一部）
２６ 固定ビス（締結部材）
２６ａ ビス部
２６ｂ 頭部（係合部）
３１ｂ 回転体
３１ｃ 外輪（軸受部材）
３２ ワッシャー（対向部の一部）
【発明の属する技術分野】本発明は、入出力の軸間距離を一定に保ちつつ低コストで広範囲の減速比を得ることができる小型ウォーム併用ギヤードモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、モータと歯車減速機とを組み合わせたギヤードモータが、電気機器に設けられるコンベヤや事務機などの紙送り装置の駆動源等に使用されている。このギヤードモータのうち、ウォームギヤを備えたものは、駆動音が小さく、また、一般の平歯車などにより歯車減速機を構成する場合に比較して少ない容積で大幅な減速比を得ることができるので、広く利用されている。
【０００３】
ウォームギヤを有するギヤードモータを製造する場合、部品種類を削減するためにウォームのモジュールや条数は、一定に設定されている。このため、ギヤードモータの減速比は、ウォームに噛合されるウォームホイール（又はハスバ歯車）の歯数を変更して調節される。ウォームホイールの歯数の変更は、その外径を変更することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、減速比の変更時にウォームホイールの外径が変更されると、モータに連結されるウォームの回転軸と、ウォームホイールの回転軸との軸間距離が変動してしまう。ギヤードモータを構成するウォームホイールは、一般にケースに軸支されており、減速比の変更に伴ってウォームとウォームホイールとの軸間距離が変更されると、ウォームホイールを支持するケースを減速比に応じた専用部品としなければならず、ケースの型費によってギヤードモータのコストが増大してしまうという問題点があった。また、電気機器などにおいては、部品を小型化させるために、ギヤードモータを含めた構成部品の配置スペースに余裕がない場合も多く、ギヤードモータが取着される相手部品との取付位置の見直しや周辺部品のレイアウトの変更が必要となって、減速比の変更に伴うコストが増大してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、入出力の軸間距離を一定に保ちつつ低コストで広範囲の減速比を構成することができる小型ウォーム併用ギヤードモータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために、請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、モータと、外周にねじ状の歯形が設けられ前記モータに連結されるウォームと、そのウォームを介して入力される前記モータの回転力を出力する出力軸と、前記ウォームの回転軸に段違いに交差すると共に前記出力軸に略平行な回転軸を有し、前記ウォームに噛合可能な歯形が外周に設けられた第１歯車と、その第１歯車に略平行な回転軸を有すると共に外周に歯形が設けられて前記第１歯車の回転力を所定の速比で出力軸に伝達する少なくとも１組以上の中間歯車と、その中間歯車と前記第１歯車とを支持する支持部材を前記出力軸と共に備えて構成される歯車ユニットと、その歯車ユニットを挿通可能な開口とその開口に連続して前記歯車ユニット及び前記ウォームを収容する収容空間とが形成された収容部材とを備えている。
【０００７】
この請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、モータの回転力は、モータに連結されたウォームを介して、そのウォームに噛合可能な歯形が外周に設けられた第１歯車に伝達され、更に、中間歯車によって所定の速比に変換された後に出力軸から出力される。ここで、歯車ユニットは、中間歯車と第１歯車と出力軸とが支持部材に支持されてユニット化される。このユニット化された歯車ユニットは、収容部材の開口に挿通されて収容空間に配置される。
【０００８】
請求項２記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、前記ウォームの進み角は、前記出力軸の回転に基づく前記ウォームの回転を阻止する角度に設定されている。
【０００９】
請求項３記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、請求項１又は２記載の小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、前記支持部材は、前記第１歯車と前記中間歯車とが設けられる軸を前記出力軸の軸方向に沿った両端側から挟装する一対の板状に形成された一対のプレートを備え、その一対のプレートのうち少なくとも前記収容部材の開口側に設けられた一方のプレートを貫通して前記収容部材に螺着されるビス部とそのビス部の軸方向視においてそのビス部より外方に突出して前記一方のプレートに係合する係合部とを有する締結部材を備えている。
【００１０】
請求項４記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、請求項１から３のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、前記ウォームに回転体を介して回転自在に連結される軸受部材と、その軸受部材に対向して配設され前記ウォームの軸方向に沿った前記軸受部材の移動を規制する対向部とを備えている。
【００１１】
請求項５記載の小型ウォーム併用ギヤードモータは、請求項１から４のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、一枚板で形成され前記モータの回転軸を挿通する軸穴とその軸穴を中心に放射状に穿設された複数の固定穴とを有して前記収容部材に固定される間座を備え、その間座に設けられた複数の固定穴は、前記軸穴を中心とする周方向に沿って第１の角度を隔てて離間して配設された複数の第１固定穴と、その第１固定穴が配設される第１の角度とは異なる第２の角度を隔てて離間して配設された複数の第２固定穴とで形成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の小型ウォーム併用ギヤードモータ（以下、ギヤードモータと略す）１の外観を示した正面図である。なお、図１においては、理解の容易のために、ウォーム１０に噛合されるハスバ歯車１１、並びに、複数の平歯車で形成される小歯車１２，１４，１６及び大歯車１３，１５，１７は、ピッチ円を２点鎖線で示している。また、図中のＡ〜Ｄで示す各点は、歯車１１〜１７の回転軸線を示す仮想線を軸視したものである。
【００１３】
ギヤードモータ１は、モータ２から供給される回転トルクを増幅して出力軸３から出力する装置である。このギヤードモータ１は、ケース４を備えており、そのケース４の側面には、出力軸３を回転させる回転トルクを供給するモータ２が間座５を介してねじ止めで固定されている。なお、モータ２に突設されたモータ軸２ａには、後述するウォーム１０が設けられている。
【００１４】
ケース４には、正面視円形の開口４ａが穿設されており、その開口４ａの奥側に凹状の収容空間４ｂ（図２参照）が開口４ａに連続して形成されている。収容空間４ｂには、複数の歯車１１〜１７や出力軸３などを備えて構成された歯車ユニット６（図２参照）が配設されており、開口４ａの口元側（図１の紙面垂直方向手前側）に出力軸３を挿通する穴を有して開口４ａと略同一の外形に形成された蓋７が開口４ａに圧入されている。
【００１５】
ケース４の開口４ａの周りには、ギヤードモータ１を相手部品に取り付けるための３つのボルト孔４ｃが設けられている。このボルト孔４ｃは、出力軸３と同方向に延びており、出力軸３に対して垂直に形成された取付面が相手部品の取付面に対向して配置され、相手部品に螺設されたボルト穴に３つのボルトで取り付けられる。このボルト孔３ｃに対する出力軸３の相対位置は、製品の開発段階において減速比が変更された場合にも同一位置となることが好ましく、ギヤードモータ１においては、歯車ユニット６に設けられる複数の歯車１１〜１７の速比を変更することにより、ボルト孔３ｃに対する出力軸３の相対位置を一定位置に固定することができる。
【００１６】
次に、図２及び図３を参照して、歯車ユニット６について説明する。図２は、図１のＩＩ−ＡＢＣＤ−ＩＩ線で切断したギヤードモータ１を展開して示した断面図である。また、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるギヤードモータ１の断面図である。なお、図３においては、図面の理解を容易にするために、断面より奥側に配置されるモータ２、ウォーム１０及びハスバ歯車１１等を省略して示している。
【００１７】
歯車ユニット６は、図２に示すように、ケース４の収容空間４ｂ内に対向して配設された一対のプレート１８，１９と、その一対のプレート１８，１９を所定距離離間した位置に連結支持する円筒状の支柱２５（図３参照）とを備えている。一対のプレート１８，１９は、正面視においてはケース４の開口４ａに対して外周に一定隙間が設けられるように略円盤状に形成されている。かかる一対のプレート１８，１９には、出力軸３が直交して回動可能に軸支されると共に、出力軸３と略平行に第１〜第３軸芯２０〜２２が軸支されている。また、収容空間４ｂの奥側に配設される一方のプレート１８の上部には穴が設けられており、その穴がケース４から突設された突起４ｄに嵌合することにより、歯車ユニット６が収容空間４ｂの所定位置に配置される。なお、出力軸３及び第１〜第３軸芯２０〜２２は、各プレート１８，１９に圧入された円筒状の軸受２３ａ〜２３ｈに挿通して支持されており、各軸芯２０〜２２の回転時の抵抗が軽減されるようになっている。
【００１８】
支柱２５は、図３に示すように、２枚のプレート１８，１９の間に設けられた筒状の部材であり、その両端部にプレート１８，１９がそれぞれ圧入支持されている。この支柱２５は、正面視において歯車ユニット６を固定する３本の固定ビス２６と略同一位置に配置されており（図１参照）、プレート１８，１９の外縁部に沿って３箇所に略等間隔に離間して設けられている。この３箇所に設けられた支柱２５によって、一対のプレート１８，１９が出力軸３の軸方向に沿った両端側（図３の左右両側）から第１〜第３軸芯２０〜２２を支持する所定位置に配置されて、歯車ユニット６が形成される。
【００１９】
支柱２５の内面側には、図３に示すように、歯車ユニット６をケース４に固定するための固定ビス２６が挿通されている。この固定ビス２６は、支柱２５の内面側に配設された円柱状に形成され、その先端側（図３の左側）にねじ山が形成されたビス部２６ａと、ビス部２６ａの他端側（図３の右側）に形成されビス部２６より大径に形成されてプレート１９の外面側（図３の右側）に係合する頭部２６ｂとを備えている。
【００２０】
固定ビス２６のビス部２６ａの先端がケース４に螺着されると、ケース４に対する固定ビス２６の相対位置が定められる。その相対位置が定められた固定ビス２６の頭部２６ｂがプレート１９の外面側に係合することにより、プレート１９は、ケース４に対する相対位置が規制される。このため、ケース４の開口４ａ側へプレート１９が移動することがなく、固定ビス２６を使用して、一対のプレート１８，１９を離間させないように支持して歯車ユニット６を形成させると共に歯車ユニット６をケース４に収容した状態を維持させることができる。なお、固定ビス２６は、必ずしも支柱２５及びプレート１８，１９を貫通させる必要は無く、プレート１９のみを貫通してケース体４に固定するものであっても良い。即ち、固定ビスは、プレート１９が収容空間４ｂから開口４ａ側へ移動することを規制するものであれば良い。
【００２１】
プレート１８，１９に支持される出力軸３は、図２に示すように、一端部が蓋７から外側へ突出した略円柱状の部材であり、プレート１８，１９に軸受２３ａ，２３ｂを介して軸支されている。また、収容空間４ｂに設けられた出力軸３の端部は、小径の部位を有する段付き状に形成され、小径の端部が円筒状の軸受２３ｂに当接して収容空間４ｂ奥側への移動が規制されている。また、この出力軸３の略中央部には、複数の歯が外周に設けられた外歯車で形成される大歯車１７が固設されており、歯車ユニット６の最終の変速段を構成している。
【００２２】
更に、出力軸３には、大歯車１７の配置位置より収容空間４ｂの開口４ａ側（図２の右側）に筒状のスペーサ２４ａが挿通されており、このスペーサ２４ａが大歯車１７と軸受２３との間に介在して、開口４ａ側への大歯車１７（出力軸３）の移動が規制される。
【００２３】
第１〜第３軸芯２０〜２２には、ハスバ歯車１１、小歯車１２，１４，１６及び大歯車１３，１５，１７が設けられており、各歯車１１〜１７がウォーム１０と共に第１変速段から第４変速段までの４つの変速段を構成している。この第１〜第４変速段によってウォーム１０から入力されるモータ２の回転トルクは増幅されて出力軸３から出力される。なお、第１〜第３軸芯２０〜２２は、各軸芯２０〜２２に固設された小歯車１２，１４，１６の軸方向に沿った一端側、又は、両端側に配設された筒状のスペーサ２４ｂ〜２４ｆによって軸方向の配置位置が定められている。また、第１実施例において、小歯車１２，１４，１６は、圧入と加締めとをして第１〜第３軸芯に固設され、ずれなどが発生しないようになっている。
【００２４】
ここで、第１〜第４変速段について具体的に説明する。第１変速段は、モータ軸２ａの先端に設けられ、外周にねじ状の歯形が設けられたウォーム１０と、ウォーム１０の軸方向に段違いに直交する第１軸芯２０に設けられてウォーム１０に噛合可能な歯形が外周に設けられたハスバ歯車１１とで構成されている。このウォーム１０の進み角は、略６度に設定されており、ハスバ歯車１１とウォーム１０との歯面の摩擦抵抗により、ハスバ歯車１１の回転からではウォーム１０を回すことができない自動締まり（セルフロック）を生じるようになっている。
【００２５】
このウォーム１０の進み角は、必ずしも６度とする必要はないが、セルフロックを行わせる場合には、略２度から略６度の範囲内で設定することが好ましい。一方、ウォーム１０の進み角を大きくしてセルフロックを生じさせない設定としても良い。セルフロックを生じさせない設定とする場合には、ウォームの進み角を略６．５度以上とすることが好ましい。出力軸３を直接的に動作させることができるので、出力軸３を相手部品に組み付ける際の位置調整を容易にすることができると共に、ウォームの進み角の増大に伴って動力の伝達効率を上昇させることができる。
【００２６】
また、ウォーム及びハスバ歯車は、ウォームの進み角を一定間隔をあけて設定した複数種類の組み合わせを標準部品として設定し、必要に応じて所望の進み角に近いウォーム及びハスバ歯車の組み合わせを選択して使用しても良い。例えば、ウォームの進み角を２度おきに設定し、４度、６度、８度の進み角に設定したウォーム及びハスバ歯車を標準部品としても良い。標準部品の設定により、部品種類の増加を抑制しつつ多種の要求仕様に適応したギヤードモータを低コストで製造することができる。
【００２７】
なお、ウォーム１０は、外周面が円柱状に形成された円筒ウォームであっても、鼓形に形成された鼓形ウォームであっても良い。また、ウォーム１０に噛合される歯車として、ハスバ歯車１１の代わりに周方向に沿って凹状の溝が形成されたウォームホイールを使用しても良い。
【００２８】
第２変速段は、ハスバ歯車１１と一体的に回転可能に第１軸芯２０に固設された第１小歯車１２と、第２軸芯２１に固設されて第１小歯車１２に噛合する第１大歯車１３との組み合わせで構成されている。第３変速段は、第２変速段を構成する第１大歯車１３と一体的に回転可能に第２軸芯２１に固設された第２小歯車１４と、第３軸芯２２に固設されて第２小歯車１４に噛合する第２大歯車１５との組み合わせで構成されている。
【００２９】
最終段である第４変速段は、第３変速段を構成する第２大歯車１５と一体的に回転可能に第３軸芯２２に固設された第３小歯車１６と、出力軸３に固設されて第３小歯車１６に噛合する第３大歯車１７との組み合わせで構成されている。
【００３０】
このように、ギヤードモータ１には、第１変速段を構成するウォーム１０及びハスバ歯車１１の他に、第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７が設けられている。よって、ウォーム１０及びハスバ歯車１１を標準部品としつつ３組の歯車１２〜１７の変速比を歯数で調整することにより、出力軸３の位置を一定に保ちつつギヤードモータ１の減速比を変更することができる。
【００３１】
次に、図４を参照して、モータ２に連結されるウォーム１０の支持構造について説明する。図４は、モータとウォームとの連結部を断面視して示した図である。なお、図４においては、図面の理解の容易のために、歯車ユニット６を省略して示している。
【００３２】
モータ軸２ａの先端部には、モータ軸２ａに回転軸を一致させてウォーム１０が連結固定されている。ウォーム１０は、モータ２から離れた側の外周にねじ状の歯形が設けられている。また、モータ２に近い側の外周は、平滑に形成されており、その外側にころがり軸受３１が設けられている。
【００３３】
ころがり軸受３１は、一般的な深溝玉軸受であり、環状に形成されてウォーム１０の外面に固定された内輪３１ａと、その内輪３１ａの外周面に沿って回転自在に球状に形成された複数の回転体３１ｂと、その回転体３１ｂの外側に配設されて内輪３１ａに対して回転自在に連結される外輪３１ｃとを備えている。このころがり軸受３１は、外輪３１ｃがケース４やモータ２の一部に当接した状態であっても、回転体３１ｂが回転することにより内輪３１ａは、少ない抵抗で回転可能となる。
【００３４】
ケース４におけるモータ２が固定された一側面には、段付きの円筒状に穿設されたモータ軸穴４ｅが設けられており、モータ軸穴４ｅの内側にウォーム１０及びころがり軸受３１が配設されている。モータ軸穴４ｅには、その段差部４ｆにころがり軸受３１の外輪３１ｃのみが、ウォーム１０の軸方向に沿って対向するようになっている。即ち、モータ軸穴４ｅに設けられた段差部４ｆの高さは、ころがり軸受３１の外輪３１ｃに対向し、内輪３１ａには対向しない高さに形成されている。このため、ウォーム１０がその軸方向に沿ってモータ２から離間する場合、段差部４ｆに外輪３１ｃが当接してウォーム１０の移動が規制される。
【００３５】
また、ころがり軸受３１よりモータ２側には、鋼で形成された環状のワッシャー３２が、ころがり軸受３１とモータ２との間に配設されている。このワッシャー３２は、モータ軸穴４ｅの段差部４ｆの高さと略同一の幅を設けて形成されており、その段差部４ｆと同様にころがり軸受３１の外輪３１ｃのみが対向する。このため、ウォーム１０が軸方向に沿ってモータ２側へ近づく場合には、ワッシャー３２に外輪３１ｃが当接してウォーム１０の移動が規制される。
【００３６】
ここで、一般に、モータは、モータ軸の軸方向に沿った力が入力された場合に破損しやすく、その軸方向に沿った入力荷重を少なくすることが好ましい。しかし、ウォームギヤを使用したギヤードモータにおいては、ウォームからハスバ歯車などに伝達される回転力は、その方向が変換されて、ウォームの軸方向に沿ったものとなる。このウォームの軸方向に沿った力（推力）が直接的な反力としてウォームに加えられるので、ウォームギヤを有するギヤードモータに用いるモータへの要求性能が高められ、高価なモータを使用しなければならなかった。
【００３７】
この問題に対処する方法として、ウォームの軸方向の移動を規制する部材を設けてモータへの入力荷重を軽減させることも考えられるが、モータから入力された回転トルクがロスしやすく、モータの回転に対する出力効率が低下してしまうという問題点があった。また、ウォームとハスバ歯車との噛合は接触力が高く、モータの軸に推力がかかるので、モータの出力効率を顕著に低下させると共に、モータの寿命が著しく短命になっていた。
【００３８】
これに対し、ギヤードモータ１は、ウォーム１０に連結されるころがり軸受３１の外輪３１ｃが段差部４ｅ又はワッシャー３２に当接することにより、ウォーム１０に連結されるモータ軸２ａに加えられる軸方向（スラスト方向）の力を軽減することができる。よって、低性能で安価なモータ２をギヤードモータ１に使用することができる。また、外輪３１ｃは、ウォーム１０に回転体３１ｂを介して回転自在に連結されているので、段差部４ｅ又はワッシャー３２に外輪３１ｃの移動が規制された状態におけるウォーム１０の回転ロスを少なくして、モータ２の回転をより高効率で出力軸３に伝達することができる。
【００３９】
なお、ころがり軸受３１は、必ずしも深溝玉軸受で構成する必要は無く、回転軸に平行なスラスト荷重を受けても回転摩擦を生じさせないものであれば良い。例えば、円筒ころ軸受などのラジアル軸受であっても良く、又は、一般に用いられるスラスト軸受であっても良い。また、ワッシャー３２は、必ずしも設ける必要はなく、間座５やモータ２の一部をころがり軸受３１の外輪３１ｃに対向させ、その外輪３１ｃの移動を規制させるものであっても良い。
【００４０】
次に、図４及び図５を参照してモータ２とケース４とを連結する間座５について説明する。図５は、図１の矢印Ｖ方向から見た間座５を示した図である。
【００４１】
モータ２には、図４に示すように、モータ２の位置を固定するための取付穴が、モータ軸２を中心とした上下２箇所に設けられている。この取付穴にモータ２を固定するための固定ビス２７が螺着されることにより、モータ２は間座５に固定される。
【００４２】
間座５は、一枚の金属板で略矩形状に形成されており、多種のモータをケース４に固定するための部材である。この間座５には、図５に示すように、その外縁に沿った四隅に間座５をケース４に固定するための固定ビス２８を挿通する固定穴５ｆが設けられると共に、その略中央部にモータ軸２を挿通する軸穴５ａが設けられている。
【００４３】
間座５の軸穴５ａを中心とした上下２箇所には、図５に示すように、軸穴５ａを中心に放射状に穿設された固定穴５ｂ，５ｃが設けられている。この固定穴５ｂ，５ｃは、モータ２と間座５とを固定するためのものである。モータ２に設けられる取付穴は、一般に、軸穴５ａを中心に周方向に沿って所定の角度を隔てて略等間隔に配設されており、モータの容量に応じて軸穴５ａからの距離が異なって形成されるものである。即ち、容量の大きなモータほど軸穴５ａから離間した位置に取付穴が設けられ、容量の小さいモータは、軸穴５ａに近い位置に取付穴が設けられるのである。本実施例の間座５には、固定穴５ｂ，５ｃが軸穴５ａを中心とした放射状に穿設されているので、容量の大小に関わらず多種のモータに間座５を適合させることができる。
【００４４】
また、間座５には、その固定穴５ｂに対し、軸穴５ａを中心とする周方向に沿って略１２０度の角度を隔てた２箇所に固定穴５ｄ，５ｅが設けられている。つまり、軸穴５ａの周りには、略１８０度の角度を隔てた２箇所に固定穴５ｂ，５ｃが設けられると共に、略１２０度の角度を隔てた３箇所に固定穴５ｂ，５ｄ，５ｅが設けられるのである。メーカや種類に依っては、必ずしも略１８０度の角度を隔てた２箇所にモータ２の取付穴が配置されるものでなく、異なる角度で離間して配置されることもある。間座５には、モータ軸に対して略１８０度の角度を隔てた位置に取付穴を有するモータであっても、略１２０度の角度を隔てた位置に取付穴を有するモータであっても間座５を適合させることができる。
【００４５】
このように、１の間座を多種のモータに適合させることができるので、減速比などの仕様に基づいて決定される複数種類のモータの取付穴に合わせてわざわざ固定穴を設ける必要がなく、少ない部品種類にして型費を低減することができる。なお、間座５に設けられる固定穴の配置間隔は、必ずしも１２０度と１８０度に限定されるものでなく、６０度や９０度などの別の角度に設定されても良い。
【００４６】
以上説明したように、ギヤードモータ１には、第１変速段を構成するウォーム１０及びハスバ歯車１１の他に、第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７が設けたので、ウォーム１０及びハスバ歯車１１を標準部品としつつ３組の歯車１２〜１７の変速比を歯数で調整することにより、出力軸３の位置を一定に保ちつつギヤードモータ１の減速比を変更することができる。また、第２〜第４変速段の調整時に軸芯２０〜２２の位置変更が必要な場合であっても、円盤状のプレート１８，１９に穿設される軸受固定用の穴位置を変更すれば良く、ギヤードモータ１の構成部品のうち最も型費が高いケース４は同一形状のまま多種の減速比に対応させることができる。
【００４７】
更に、ハスバ歯車１１と第２〜第４変速段を構成する３組の歯車１２〜１７と、各歯車１１〜１７が固設された軸芯２０〜２２及び出力軸３を支持するプレート１８，１９等で形成される歯車ユニット６を挿通可能な開口４ａがケース４に設けられているので、予め各部材の配置位置を調整して歯車ユニット６を形成した状態で、ケース４に収容することができる。よって、限られた作業スペースしかとれないケース４の収容空間４ａに個別に軸芯２０〜２２や歯車１１〜１７などを設ける場合に比較して組み付け時の作業性を向上することができる。
【００４８】
次に、図６を参照して、第２実施例の小型ウォーム併用ギヤードモータ（以下、ギヤードモータと略す）５０について説明する。図６は、第２実施例におけるギヤードモータ５０の展開断面図である。上述した第１実施例のギヤードモータ１は４つの変速段で構成されたのに対して、第２実施例のギヤードモータ５０は、第２軸芯２１に小歯車と大歯車を１つずつ追加して、５つの変速段で構成されたものである。以下、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００４９】
第２軸芯２１には、第２変速段の一部を構成する大歯車１３と第３減速段の一部を構成する小歯車１４とが一体となって回転可能に支持されると共に、その第２軸芯２１の軸方向に沿った収容空間４ｂの開口４ａ側（図６の右側）には、小歯車５３が第２軸芯２１に圧入と加締めとで固設されている。小歯車５３は、出力軸３に設けられた大歯車５４と共に第５変速段を構成するものであり、大歯車５４は、軸受２３ａに隣り合わせて配置されている。また、小歯車５３には、その収容空間４ｂの奥側（図６の左側）に向けて円筒状に突出して形成されており、その円筒状の部位に大歯車５２が固設されている。大歯車５２は、第３軸芯２２と一体的に回転する小歯車５１と共に第４変速段を構成する。更に、第１実施例のギヤードモータ１において第２軸芯２１及び出力軸３に設けられていたスペーサ２４ａ，２４ｄは、歯車の配置位置の変更により削除されており、また、第３軸芯２２に設けられていたスペーサ２４ｄは、軸方向の長さがスペーサ２４ｄより長く形成されたスペーサ５５ｄに変更されている。
【００５０】
このように、第２実施例のギヤードモータ５０は、第１実施例のギヤードモータ１に対して出力軸３と平行に設けられる軸芯（第２軸芯２１）に変速段を構成する歯車を追加したものであるので、入力軸を形成するウォーム１０と出力軸３との軸間距離をギヤードモータ１と同一に形成しつつより高い減速比を構成することができる。なお、軸芯に設ける歯車の数は、必ずしも２つの大歯車及び小歯車までとする必要はなく、３以上の大歯車及び小歯車を１の軸芯に設けて更に高い減速比を構成するものであっても良い。
【００５１】
次に、図７を参照して、第３実施例の小型ウォーム併用ギヤードモータ（以下、ギヤードモータと略す）６０について説明する。図７は、第３実施例におけるギヤードモータ６０の展開断面図である。上述した第１実施例のギヤードモータ１は４つの変速段で構成されたのに対して、第３実施例のギヤードモータ６０は、第１軸芯２０と出力軸３とにのみ歯車が設けられて、２つの変速段で構成されたものである。以下、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００５２】
プレート１８，１９には、第１軸芯２０と出力軸３とが支持されており、ギヤードモータ１に設けられた第２軸芯２１及び第３軸芯２２は設けられず、それら軸芯２１，２２に設けられていた歯車も設けられていない。出力軸３に設けられた大歯車６２には、第１軸芯２０に固設された小歯車６１が噛合し、その小歯車６１にハスバ歯車１１が固設されている。また、第１実施例のギヤードモータ１において出力軸３に設けられていたスペーサ２４ａは、歯車の配置位置の変更により、軸方向の長さがスペーサ２４ａより長く形成されたスペーサ６４ａに変更されている。
【００５３】
モータ２の回転トルクがウォーム１０に伝達されると、ウォーム１０がハスバ歯車１１を一定の減速比で回転させる。ハスバ歯車１１の回転と一体的に小歯車６１が回転し、その回転が小歯車６１と大歯車６２で構成される第２変速段の減速比に従って減速して出力軸３に伝達される。
【００５４】
このように、ギヤードモータ６０は、ギヤードモータ１に対して第２，第３軸芯２１，２２を削減して減速段を少なくしたので、入力軸を形成するウォーム１０と出力軸３との軸間距離をギヤードモータ１と同一にしつつ低減速比を構成することができる。
【００５５】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５６】
例えば、上記各実施例では、第１〜第３軸芯２０〜２２と、各軸芯２０〜２２にそれぞれ支持される各歯車１１〜１７と、各軸芯２０〜２２に挿通されるスペーサ２４ｂ〜２４ｆとが別部品で構成されているが、必ずしも別部品で形成する必要は無く、一体で形成されるものであっても良い。例えば、スペーサと軸芯とを一体で形成した軸部材に歯車を固設しても良く。或いは、スペーサと軸芯と歯車とを一体的に形成しても良い。
【００５７】
又、上記実施例では、各変速段を構成する小歯車１２，１４，１６，５１，５３，６１及び大歯車１３，１５，１７，５２，５４，６２を平歯車で形成したが、必ずしも各歯車を平歯車で形成する必要はなく、少なくとも一部の変速段を構成する各歯車をハスバ歯車で形成しても良く、全ての歯車をハスバ歯車で形成しても良い。ギヤードモータの駆動時に発生する音が小さくなり、音圧などの規制が設けられた部品に適したギヤードモータを提供することができる。
【００５８】
【発明の効果】請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、中間歯車によってウォームに噛合される第１歯車の回転力が所定の速比で出力軸に伝達されるので、モジュールや条数が一定に設定されたウォームを使用する場合であっても、中間歯車の速比を調整することにより、出力軸の位置を一定に保ちつつ減速比を変更することができるという効果がある。また、第１歯車と中間歯車とが支持部材によって支持されるので、減速比の変更時に中間歯車及び第１歯車の回転軸を移動させても歯車ユニットを収容する収容部材の形状は変更する必要がなく、収容部材の型費を低減してギヤードモータを低コストで製造することができる。更に、第１歯車と中間歯車と出力軸とを備えて構成された歯車ユニットが挿通可能な開口が収容部材に設けられているので、予め各部材の配置位置を調整して歯車ユニットを形成した状態で、収容部材に収容することができる。よって、限られた作業スペースしかとれない収容部材の収容空間に個別に中間歯車や第１歯車を設ける場合に比較して組み付け時の作業性を向上することができるという効果がある。
【００５９】
請求項２記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータの奏する効果に加え、ウォームの進み角は、出力軸の回転に基づくウォームの回転を阻止する角度に設定されているので、モータの回転に依らずに出力軸が勝手に回転することを防止するセルフロック機構を形成することができる。
【００６０】
請求項３記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、請求項１又は２に記載の小型ウォーム併用ギヤードモータの奏する効果に加え、収容部材の開口側に設けられた一方のプレートが締結部材の係合部に係合されて収容部材に収容されているので、締結部材によって、一方のプレートを支持して歯車ユニットを形成させると共に歯車ユニットを収容部材に収容した状態を維持させることができる。よって、歯車ユニットを形成させるための部材と歯車ユニットを収容部材に収容させておくための部材とを別々に設ける場合に比較して、部品点数を低減することができ、低コストでギヤードモータを製造することができるという効果がある。
【００６１】
請求項４記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、請求項１から３のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータの奏する効果に加え、ウォームに連結される軸受部材がウォームの軸方向に沿って移動しようとしても、その軸受部材の移動は対向部に規制されるので、ウォームに連結されるモータの軸に加えられる軸方向（スラスト方向）の力を軽減することができ、取着可能なモータの幅を拡げることができるという効果がある。また、軸受部材は、ウォームに回転体を介して回転自在に連結されるので、軸受部材の移動が対向部に規制された状態におけるウォームの回転ロスを少なくして、モータの回転をより高効率で出力軸に伝達することができるという効果がある。
【００６２】
請求項５記載の小型ウォーム併用ギヤードモータによれば、請求項１から４のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータの奏する効果に加え、間座は、軸穴を中心に放射状に穿設された複数の固定穴を有するので、モータ軸を中心とした径方向の取付穴位置が異なる複数のモータに対して間座の固定穴を適合させることができる。また、第１の角度を隔てて配設された複数の第１固定穴と、第２の角度を隔てて配設された複数の第２固定穴とが設けられているので、メーカや種類に応じて異なる角度で離間して配設された取付穴に間座を適合させることができる。このように、１の間座を複数種類のモータに適合させることができるので、回転数やトルクなどの仕様に基づいて決定される複数種類のモータの取付穴に合わせてわざわざ間座や収容部材に固定穴を設ける必要がなく、少ない部品種類にして型費を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における小型ウォーム併用ギヤードモータの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＡＢＣＤ−ＩＩ線における小型ウォーム併用ギヤードモータの展開断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における小型ウォーム併用ギヤードモータの断面図である。
【図４】モータとウォームとの連結部を断面視して示した図である。
【図５】図１の矢印Ｖ方向から見た間座を示した図である。
【図６】第２実施例における小型ウォーム併用ギヤードモータの展開断面図である。
【図７】第３実施例における小型ウォーム併用ギヤードモータの展開断面図である。
【符号の説明】
１，５０，６０ 小型ウォーム併用ギヤードモータ
２ モータ
３ 出力軸
４ ケース（収容部材）
４ａ 開口
４ｂ 収容空間
４ｅ 段差部（対向部の一部）
５ 間座
５ａ 軸穴
５ｂ〜５ｅ 固定穴（第１固定穴、第２固定穴）
６ 歯車ユニット
１０ ウォーム
１１ ハスバ歯車（第１歯車）
１２，１４，１６，５１，５３，６１ 小歯車（中間歯車の一部）
１３，１５，１７，５２，５４，６２ 大歯車（中間歯車の一部）
１８ プレート（支持部材の一部）
２５ 支柱（支持部材の一部）
２６ 固定ビス（締結部材）
２６ａ ビス部
２６ｂ 頭部（係合部）
３１ｂ 回転体
３１ｃ 外輪（軸受部材）
３２ ワッシャー（対向部の一部）
Claims (5)
- モータと、外周にねじ状の歯形が設けられ前記モータに連結されるウォームと、そのウォームを介して入力される前記モータの回転力を出力する出力軸とを備えた小型ウォーム併用ギヤードモータにおいて、
前記ウォームの回転軸に段違いに交差すると共に前記出力軸に略平行な回転軸を有し、前記ウォームに噛合可能な歯形が外周に設けられた第１歯車と、
その第１歯車に略平行な回転軸を有すると共に外周に歯形が設けられて前記第１歯車の回転力を所定の速比で出力軸に伝達する少なくとも１組以上の中間歯車と、
その中間歯車と前記第１歯車とを支持する支持部材を前記出力軸と共に備えて構成される歯車ユニットと、
その歯車ユニットを挿通可能な開口とその開口に連続して前記歯車ユニット及び前記ウォームを収容する収容空間とが形成された収容部材とを備えていることを特徴とする小型ウォーム併用ギヤードモータ。 - 前記ウォームの進み角は、前記出力軸の回転に基づく前記ウォームの回転を阻止する角度に設定されていることを特徴とする請求項１記載の小型ウォーム併用ギヤードモータ。
- 前記支持部材は、前記第１歯車と前記中間歯車とが設けられる軸を前記出力軸の軸方向に沿った両端側から挟装する一対の板状に形成された一対のプレートを備え、
その一対のプレートのうち少なくとも前記収容部材の開口側に設けられた一方のプレートを貫通して前記収容部材に螺着されるビス部とそのビス部の軸方向視においてそのビス部より外方に突出して前記一方のプレートに係合する係合部とを有する締結部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の小型ウォーム併用ギヤードモータ。 - 前記ウォームに回転体を介して回転自在に連結される軸受部材と、
その軸受部材に対向して配設され前記ウォームの軸方向に沿った前記軸受部材の移動を規制する対向部とを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータ。 - 一枚板で形成され前記モータの回転軸を挿通する軸穴とその軸穴を中心に放射状に穿設された複数の固定穴とを有して前記収容部材に固定される間座を備え、
その間座に設けられた複数の固定穴は、前記軸穴を中心とする周方向に沿って第１の角度を隔てて離間して配設された複数の第１固定穴と、その第１固定穴が配設される第１の角度とは異なる第２の角度を隔てて離間して配設された複数の第２固定穴とで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の小型ウォーム併用ギヤードモータ。
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