JP2007327522A - ウォームギヤ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームとウォームホイールの間のガタを確実に除去すると共に、ガタの除去に用いる弾性体の付勢力を容易かつ精緻に調整できるようにしたウォームギヤ装置を提供する。
【解決手段】ウォーム（２）をその一端を中心にウォームホイール（３）のピッチ面方向に揺動可能とする揺動機構と、ウォーム（２）をウォームホイール（３）に近接する方向に付勢する弾性体（引張バネ１５）と、弾性体（１５）の付勢力を調整する付勢力調整機構（１６）と、ウォーム（２）がウォームホイール（３）の軸（回転軸３ａ）方向に変位するのを抑止する変位抑止機構（可動ベース支持機構２０）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明はウォームギヤ装置に関する。

ウォームギヤを滑らかに回転させるには、ウォームとウォームホイールの歯面間にバックラッシが必要である。これは、ウォームとウォームホイール、およびそれらを支持する支持部材の加工精度や組立精度のバラツキを吸収するためである。

しかしながら、精密な位置決めが要求される装置では、このバックラッシの存在が問題となる。例えば、回転停止時に外力が作用することで、バックラッシの分だけウォームとウォームホイールの間にガタが生じ、位置ずれを招く。特に、外力が振動である場合には、振動の周期に応じた揺れが生じてしまう。そこで、従来、弾性体を使用してウォームをウォームホイールに向けて付勢することで、ウォームをウォームホイールに密着させ、バックラッシに起因するガタを除去するようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−４６５９０号公報

上記した弾性体の付勢力が強過ぎる場合、ウォームとウォームホイールの歯面間の摩擦力が増加して滑らかな回転が得られなくなると共に、大きな回転力が必要となる（動力源の負荷が大きくなる）という不具合が生じる。一方、付勢力が弱過ぎる場合、バックラッシに起因するガタを除去しきれず、位置決め精度が悪化するという問題が生じる。従って、滑らかな回転を得つつガタを除去するには、弾性体の付勢力を適切に調整する必要がある。そのため、従来、弾性体の付勢力の調整を容易かつ精緻に行えることが望まれていた。

また、動力伝達時のウォームには、ウォームの軸方向、噛み合い位置における接線方向および法線方向の各応力に加え、モーメント方向の応力も作用する。そのため、動力伝達時のウォームには弾性体の付勢方向以外の応力も作用するのが通常であり、その応力が大きい場合には、ウォームとウォームホイールの位置関係が崩れてそれらの間にガタが生じるおそれがあった。

従って本発明の目的は上記した課題を解決し、ウォームとウォームホイールの間のガタを確実に除去すると共に、ガタの除去に用いる弾性体の付勢力を容易かつ精緻に調整できるようにしたウォームギヤ装置を提供することにある。

上記した課題を解決するため、本発明に係るウォームギヤ装置にあっては、ウォームと、前記ウォームに噛み合いするウォームホイールと、前記ウォームをその一端を中心として前記ウォームホイールのピッチ面方向に揺動可能とする揺動機構と、前記ウォームを前記ウォームホイールに近接する方向に付勢する弾性体と、前記弾性体の付勢力を調整する付勢力調整機構と、前記ウォームが前記ウォームホイールの軸方向に変位するのを抑止する変位抑止機構とを備えることを特徴とする。

本発明に係るウォームギヤ装置にあっては、ウォームと、前記ウォームに噛み合いするウォームホイールと、前記ウォームをその一端を中心として前記ウォームホイールのピッチ面方向に揺動可能とする揺動機構と、前記ウォームを前記ウォームホイールに近接する方向に付勢する弾性体と、前記弾性体の付勢力を調整する付勢力調整機構と、前記ウォームが前記ウォームホイールの軸方向に変位するのを抑止する変位抑止機構とを備えるようにしたので、ウォームとウォームホイールの間のガタを確実に除去することができると共に、ガタの除去に用いる弾性体の付勢力を容易かつ精緻に調整することができる。

以下、本発明に係るウォームギヤ装置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。

図１は、本発明の第１実施例に係るウォームギヤ装置の斜視図である。

図１において、符号１はウォームギヤ装置を示す。ウォームギヤ装置１は、例えばカメラ装置に組み込まれ、カメラ（図示せず）の駆動に使用される。ウォームギヤ装置１は、ウォーム２とそれに噛み合いするウォームホイール３を有する。尚、ウォーム２およびウォームホイール３において、それらに形成される歯の図示は省略する。

ウォームホイール３の回転軸３ａは、ウォームホイールベース４に回転自在に支持されると共に、その単部の一端が地面や壁などに設けられた固定台（図示せず）に固定される。ウォームホイールベース４は、カメラ装置の筐体５（一部のみ示す）に固定される。また、図示は省略するが、筐体５にはカメラが取付けられる。ウォームホイール３が回転することにより、固定台に対して筐体５が回転し、カメラのパンあるいはチルト角が調整される。

図２は、ウォームギヤ装置１の平面図であり、図３は、ウォームギヤ装置１の側面図である。また、図４は、図２のIV−IV線断面図である。尚、図２以降では、ウォームホイール３とウォームホイールベース４の図示を省略している。

図１から図４に示すように、ウォーム２（具体的にはその回転軸２ａ）は、軸受け６，７を介してウォームハウジング８に回転自在に支持される。ウォーム２の一端２ｂ（回転軸２ａの一端）にはプーリ９が固定される。プーリ９は、図示しないベルトを介して動力源（例えば電動モータ）の出力軸に接続される。ウォーム２は、そのプーリ９を介して動力源から回転力を与えられる。ウォーム２の回転は、減速されつつウォームホイール３に伝達される。

ウォームハウジング８は、可動ベース１０にボルト１１によって固定される。可動ベース１０は、平面視において、ウォーム２の回転軸２ａと略同長の長辺を有する長方形を呈する。可動ベース１０の一端（ウォーム２の一端２ｂの下方に位置する部位）は、揺動機構を介してウォームベース１２に支持される。ウォームベース１２は、筐体５に固定される。尚、ウォームハウジング８と可動ベース１０は、一体成形としてもよい。

図４に示すように、ウォームベース１２においてウォーム２の一端２ｂの下方に位置する部位には軸１３が固定され、かかる軸１３に軸受け１４を介して可動ベース１０が取付けられる。軸１３は、ウォームホイール３のピッチ面方向と直交するようにウォームベース１２に固定される。これにより、ウォーム２は、軸１３（別言すれば、その上方に位置する一端２ｂ）を中心として、可動ベース１０と共にウォームホイール３のピッチ面方向に揺動可能とされる。尚、上記した揺動機構は、軸１３と軸受け１４によって構成される。

一方、可動ベース１０の他端（ウォーム２の他端２ｃの下方に位置する部位）には、引張バネ（弾性体）１５の一端が取付けられる。引張バネ１５の他端は、付勢力調整機構１６に取付けられる。付勢力調整機構１６は、図１に示すように、筐体５においてウォームホイール３付近に固定される。従って、ウォーム２は、引張バネ１５の付勢力により、可動ベース１０と共にウォームホイール３に近接する方向に付勢される。尚、引張バネ１５は、その付勢方向がウォームホイール３のピッチ面と平行となるように配置される。

このように、ウォーム２は、その一端２ｂを中心として、ウォームホイール３のピッチ面方向に揺動可能とされると共に、引張バネ１５の付勢力によってウォームホイール３に近接する方向に付勢される。これにより、ウォーム２とウォームホイール３の歯面は常に密着し、それらの間のガタを除去することができる。また、ウォーム２とウォームホイール３の歯面の摩擦力が増大した場合には、引張バネ１５の付勢力に抗してウォーム２がウォームホイール３から離間する方向に変位するため、常に円滑な回転を維持することができる。

付勢力調整機構１６について詳説すると、付勢力調整機構１６は、固定部１６ａと、ネジ部１６ｂと、２個のナット１６ｃ，１６ｄと、ボルト１６ｅとから構成される。固定部１６ａは、ボルト１６ｅによって筐体５に固定される。固定部１６ａの上部には貫通孔が形成され、かかる貫通孔にネジ部１６ｂが挿通される。ネジ部１６ｂには、固定部１６ａを挟持するように２個のナット１６ｃ，１６ｄが対向して螺合される。従って、ナット１６ｃ，１６ｄを回転させることにより、ネジ部１６ｂと可動ベース１０の距離を変化させることができる。

ネジ部１６ｂには、引張バネ１５の他端が取付けられる。そのため、ナット１６ｃ，１６ｄを回転させてネジ部１６ｂと可動ベース１０の距離を変化させることにより、引張バネ１５の初期の伸び量を変更することができ、よって引張バネ１５の付勢力を調整することができる。具体的には、ネジ部１６ｂと可動ベース１０の距離を広げることにより、引張バネ１５の付勢力を増大させることができる。また、距離を縮めることにより、引張バネ１５の付勢力を減少させることができる。このように、付勢力調整機構１６のナット１６ｃ，１６ｄを回転させることにより、引張バネ１５の付勢力を容易かつ精緻に調整することができる。

また、ウォームベース１２には、ストッパ機構１７が固定される。ストッパ機構１７は、固定部１７ａと、ストッパボルト１７ｂと、ボルト１７ｃとから構成される。固定部１７ａは、ボルト１７ｃによってウォームベース１２（ウォームホイール３の反対側）に固定される。固定部１７ａの上部には、ストッパボルト１７ｂが螺合される。ストッパボルト１７ｂは、その先端が可動ベース１０の側面に対峙させられる。従って、可動ベース１０がウォームホイール３から離間する方向へ揺動した場合、ストッパボルト１７ｂに当接することにより、それ以上の揺動が抑止される。そのため、ストッパボルト１７ｂの位置を適宜設定することにより、ウォーム２とウォームホイール３との間に大きな応力が作用した場合であっても、ウォーム２が過度に揺動してウォームホイール３との噛み合いが外れてしまうのを防止することができる。

図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。図１から図５に示すように、ウォームベース１２の他端（ウォーム２の他端２ｃの下方に位置する部位）には、可動ベース支持機構（変位抑止機構）２０が設けられる。可動ベース支持機構２０は、固定部２０ａと、ボルト２０ｂと、複数個の鋼球２０ｃとから構成される。固定部２０ａは、ボルト２０ｂによってウォームベース１２の側面（回転軸２ａと平行な方向の側面）に固定される。固定部２０ａは、断面視においてＬ字状を呈し、ウォームベース１２に固定される垂直部と、かかる垂直部に支持されてウォームベース１２と対向する水平部とを有する。

可動ベース１０とウォームベース１２の上面には、それぞれ凹部１０ａ，１２ａが形成される。凹部１０ａ，１２ａには、上述した鋼球２０ｃが収容される。凹部１０ａ，１２ａの深さは、鋼球２０ｃの上部が凹部１０ａ，１２ａから突出するように、鋼球２０ｃの直径よりも低く設定される。ウォームベース１２の凹部１２ａに収容された鋼球２０ｃは、その頂部が可動ベース１０の下面に当接させられる。一方、可動ベース１０の凹部１０ａに収容された鋼球２０ｃは、その頂部が可動ベース支持機構２０の固定部２０ａ（具体的にはその水平部）に当接させられる。即ち、可動ベース１０の他端は、鋼球２０ｃを介し、ウォームベース１２と可動ベース支持機構２０に挟持される。

従って、ウォーム２は、ウォームホイール３の軸（回転軸３ａ）方向に変位するのを抑止される。このため、ウォーム２にウォームホイール３の軸方向の応力（引張バネ１５の付勢方向とは異なる方向の応力）が作用した場合であっても、ウォーム２とウォームホイール３の位置関係がずれることがなく、ガタの発生を確実に防止することができる。尚、可動ベース１０は、鋼球２０ｃが回転することによってウォームベース１２と可動ベース支持機構２０の間を滑動するため、ウォームホイール３のピッチ円方向への揺動が阻害されることはない。

以上のように、本発明に係るウォームギヤ装置１にあっては、ウォーム２をその一端２ｂを中心としてウォームホイール３のピッチ面方向に揺動可能とする揺動機構（軸１３、軸受け１４）と、ウォーム２をウォームホイール３に近接する方向に付勢する引張バネ１５（弾性体）と、引張バネ１５の付勢力を調整する付勢力調整機構１６と、ウォーム２がウォームホイール３の軸（回転軸３ａ）方向に変位するのを抑止する可動ベース支持機構２０（変位抑止機構）とを備えるようにしたので、ウォームとウォームホイールの間のガタを確実に除去することができると共に、ガタの除去に用いる弾性体の付勢力を容易かつ精緻に調整することができる。

具体的には、ウォーム２を揺動機構によってウォームホイール３のピッチ面方向に揺動可能とすると共に、引張バネ１５の付勢力によってウォームホイール３に近接する方向に付勢するように構成したことから、ウォーム２とウォームホイール３の歯面は常に密着し、それらの間のガタを除去することができる。また、ウォーム２とウォームホイール３の歯面の摩擦力が増大した場合には、引張バネ１５の付勢力に抗してウォーム２がウォームホイール３から離間する方向に変位するため、常に円滑な回転を維持することができる。さらに、ウォーム２がウォームホイール３の軸方向に変位するのを抑止する可動ベース支持機構２０を設けることにより、ウォーム２にウォームホイール３の軸方向の応力が作用した場合であっても、ウォーム２とウォームホイール３の位置関係がずれることがない。そのため、ウォーム２とウォームホイール３の間にガタが生じるのを確実に防止することができる。

従って、本発明に係るウォームギヤ装置１を例えばカメラ装置に組み込めば、そのカメラ装置を屋外に設置した場合であっても、風などの影響を受けてカメラが揺れるのを防止することができ、常に安定した画像を得ることができる。

また、ナット１６ｃ，１６ｄを回転させることによって引張バネ１５の初期の伸び量を変更可能な付勢力調整機構１６を設けるように構成したので、引張バネ１５の付勢力を容易かつ精緻に調整することができる。さらに、ウォーム２がウォームホイール３から過度に離間するのを防止するストッパ機構１７を設けるように構成したので、ウォーム２とウォームホイール３との間に大きな応力が作用した場合であっても、ウォーム２が過度に揺動してウォームホイール３との噛み合いが外れてしまうのを防止することができる。

次いで、本発明の第２実施例に係るウォームギヤ装置について説明する。図６は、第２実施例に係るウォームギヤ装置を表す概略図である。図６以降において、第１実施例と同様な構成には同一符号を付す。

第１実施例との相違点に焦点をおいて説明すると、第２実施例に係るウォームギヤ装置１００にあっては、図６に示す如く、可動ベース支持機構（変位抑止機構）２００の固定部２００ａの形状と取付け位置を第１実施例と相違させるようにした。第１実施例にあっては、固定部２０ａをウォームベース１２においてウォーム２の回転軸２ａと平行な方向の側面に取付けるようにしたが、第２実施例にあっては、固定部２００ａをウォームベース１２において回転軸２ａと直交する方向の側面に取り付けるようにした。尚、ウォームベース１２への固定部２００ａの固定は、第１実施例と同様にボルトで行ってもよいし、他の手法で行ってもよい。また、図６では、引張バネ１５、付勢力調整機構１６およびストッパ機構１７などの図示を省略している。

図７は、図６に示す可動ベース支持機構２００付近の部分断面図である。図７に示すように、固定部２００ａは、断面視においてＬ字状を呈し、ウォームベース１２に固定される垂直部と、かかる垂直部に支持されてウォームベース１２と対向する水平部とを有する。固定部２００ａの垂直部は、可動ベース８においてウォーム２の回転軸２ａと直交する方向の側面と対峙させられる。このようにすることで、固定部２００ａの垂直部と水平部が連続する部位が第１実施例に比して長くなる。また、水平部は、垂直部に連続する部位から突端部位までの距離が第１実施例に比して短くて済む。そのため、固定部２００ａの剛性を第１実施例に比して向上させることができ、ウォーム２がウォームホイール３の軸（回転軸３ａ）方向に変位するのをより効果的に抑止することができる。

尚、可動ベース１０とウォームベース１２の上面には、それぞれ凹部１０ａ，１２ａが形成され、各凹部１０ａ，１２ａには、第１実施例と同様に鋼球２００ｃが収容される。即ち、可動ベース１０は、鋼球２００ｃを介し、ウォームベース１２と可動ベース支持機構２００に挟持される。その他の構成も、第１実施例と同様であるので、説明を省略する。

また、上記した各実施例において、弾性体として引張バネ１５を例示したが、圧縮バネやゴムなどの他の弾性体を使用してもよい。圧縮バネを使用する場合は、付勢力調整機構１６を上記実施例とはウォーム２を挟んで反対側に配置すればよい。また、可動ベース支持機構２０，２００の構成要素として鋼球２０ｃ，２００ｃを例示したが、可動ベース１０の滑動が得られるものであれば、他のものを使用してもよい。さらに、動力源の出力をウォーム２にプーリ９を介して伝達するようにしたが、動力源の出力軸とウォーム２の回転軸２ａを直結あるいはギヤを介して接続するようにしてもよい。また、他の構成も、本願の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することができるのはいうまでもない。

本発明の第１実施例に係るウォームギヤ装置の斜視図である。 図１に示すウォームギヤ装置（ウォームホイールを除く）の平面図である。 図２に示すウォームギヤ装置の側面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 本発明の第２実施例に係るウォームギヤ装置の概略図である。 図６に示す可動ベース支持機構付近の部分断面図である。

符号の説明

１，１００：ウォームギヤ装置、 ２：ウォーム、 ２ｂ：ウォームの一端、 ３：ウォームホイール、 ３ａ：ウォームホイールの回転軸、 １３：軸（揺動機構）、 １４：軸受け（揺動機構）、 １５：引張バネ（弾性体）、 １６：付勢力調整機構、 ２０，２００：可動ベース支持機構（変位抑止機構）

Claims (1)

1. ウォームと、
   前記ウォームに噛み合いするウォームホイールと、
   前記ウォームをその一端を中心として前記ウォームホイールのピッチ面方向に揺動可能とする揺動機構と、
   前記ウォームを前記ウォームホイールに近接する方向に付勢する弾性体と、
   前記弾性体の付勢力を調整する付勢力調整機構と、
   前記ウォームが前記ウォームホイールの軸方向に変位するのを抑止する変位抑止機構と、
   を備えることを特徴とするウォームギヤ装置。
   

Images