JPH0796441A - ウォーム・ウォームホイール機構におけるバックラッシュ除去構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セルフロック性に影響を与えることなく、バ
ックラッシュを防ぐことができるウォーム・ウォームホ
イール機構におけるバックラッシュ除去構造を提供する
ことにある。 【構成】 本発明においては、噛み合うウォーム２、ウ
ォームホイール１の歯面を、ウォームハウジング３を移
動させることによりその組立距離を可変し、常に歯形面
両サイドのクリアランスがなくなるよう押し付けてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンター等
の機械装置に使用されているウォーム・ウォームホイー
ル機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】５軸マシニングセンター等の機械装置を
構成する角度変位機構においては、角度位置がサーボモ
ーターの回転と比例関係を有することに加え、角度位置
精度、特に往復時のロストモーションの少いことと、伝
達剛性の高いことが求められるものがある。例えば、図
４及び図５に示すような遊星摩擦駆動等基本原理的にバ
ックラッシュがないと称される駆動法やテーパー歯車を
活用して噛合いクリアランスミニマム化を図った遊星歯
車機構等もあるが、逆駆動力に対するセルフロック性等
諸特性の点で勝れるウォームとウォームホイールとが組
み合わされたウォーム・ウォームホィール機構が使われ
ることが多い。

【０００３】ウォーム・ウォームホイール機構では動力
伝達に際し、歯面の摺動に対して充分な潤滑を必要とし
て、少くも20〜50μ程度の潤滑油の為のクリアランスを
通常与えている。

【０００４】之に対し、位置精度を要する角度変位機構
の場合、構成部品の加工精度を充分に高くすることに加
え、様々なバックラッシュミニマム化の対策が採用され
ている。図６に示すように、ウォームを同じウォームホ
イールに２個当て、その位相をずらす方式や、図７及び
図８に示すように、ウォーム又はウォームホイールを２
分割して組合わせ、同じく位相差を与えることでバック
ラッシュを調整する法等が行われるが、最も一般的なも
のは、図９に示すようにウォームの歯形の両面のリード
に差を設け、歯厚を連続的に変える複リード方式であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６、図７及び図８に
示す方式は、バックラッシュを取る為に歯形を構成する
両面の噛合いの位相を変え、その片面づつを正方向又は
逆方向の駆動に利用する方式、即ち、常に全噛合い部位
の１／２が伝達に寄与する方式で、噛合いの面は１／２
となり、強度も１／２となる。図９に示す方式ではウォ
ームを軸方向に移動することで、適正クリアランスの歯
厚が中央で得られても、ウォームの軸方向には連続的に
歯厚が変化していることから、左右部の歯の当りは中央
とは異り、また、ウォームの１回転中に１ピッチ分だけ
当り部分がウォーム軸方向に移動する、即ちクリアラン
スもそれにつれて変化する性質がある。従って、噛合っ
ている各歯が常に均等に当り、負荷を均等に負担する原
理にはなっていない。

【０００６】之等の諸方式ではウォームとウォームホイ
ールとの軸間距離は一定距離に固定しており、ウォーム
及びウォームホイールの固有の加工誤差だけはバックラ
ッシュが変動し、噛合いのせりあいや角度のロストモー
ションとなる。剛性よりも高精度化に重点を置いた構造
のものでも歯面で10μ程度の最大クリアランスとなり、
ウォームホイール半径の２〜５倍程度の作用位置の場合
では20〜50μの位置誤差又はロストモーションを生じ、
更に、この範囲内の振幅の振動に対しては連結は中断さ
れることになる。従って、いずれも工作誤差をも補っ
て、歯面当りを最強に、且つクリアランスミニマムを常
時一定に保つことは出来ない。

【０００７】このバックラッシュによるロストモーショ
ンとは異るウォームホイールのピッチ誤差や偏心誤差に
よる角度誤差は、ＮＣ装置の補正ソフトにより修正も行
うことが出来るので、問題はバックラッシュを如何に少
くするかと言うことになる。

【０００８】バックラッシュを除去する一つの方式とし
ては、図１０に示す如くウォームとウォームホイールと
の噛み合いの間にボールを挿入し、之に予圧を与える方
式がある。ボールによる転り接触の為に抵抗少く、摩擦
係数が小さい利点の反面、逆駆動力に対するセルフロッ
ク性が欠けることと、ボールのヘルツ変形により予圧が
容易に与えられる反面、ボールの弾性の為に耐モーメン
トバネ常数が小さい、即ち剛性が低く、且つ振動負荷に
対する制振性が乏しいという課題があった。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑みなされたもの
で、その目的は、ウォーム・ウォームホイール機構の特
徴であるセルフロック性に影響を与えることなく、バッ
クラッシュを防ぐことができるウォーム・ウォームホイ
ール機構におけるバックラッシュ除去構造を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のウォーム・ウォ
ームホイール機構におけるバックラッシュ除去構造は、
ウォームホイールと、該ウォームホイールに噛み合うウ
ォームと、該ウォームを回動可能に支持すると共に前記
ウォームホイール及びウォームの組立距離を可変するウ
ォームハウジングと、前記ウォームをウォームホイール
に押し付けるように前記ウォームハウジングを加圧する
加圧部材と、からなるものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、噛み合うウォーム、ウォー
ムホイールの歯面を、ウォームハウジングを移動させる
ことによりその組立距離を可変し、常に歯形面両サイド
のクリアランスが同時になくなるよう押し付けている。
これにより、剛性を高く、逆駆動に対するセルフロック
性を保って、角度ロストモーションの解決を行うもので
ある。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るウォーム・ウ
ォームホイール機構におけるバックラッシュ除去構造を
示す断面図である。１はウォームホイール、２はウォー
ムホイールに噛み合うウォーム、３はウォーム２を回動
可能に支持するウォームハウジング、４及び５はウォー
ム駆動伝達プーリー、６はそれらをつなぐタイミングベ
ルト、７はプーリー５が取り付けられたサーボモータ
ー、８はウォームハウジング３を揺動自在な状態で支持
する揺動支点（トラニオン）、９はウォームハウジング
３等を支えるマシンベース、１０はウォームハウジング
３の解放端とマシンベース９の端部との間に設けられた
ウォーム加圧スプリング、１１及び１２はスプリング力
調整ねじ及びナット、１３はウォーム後退ストッパ、１
４はウォーム・ウォームホィール噛合いロックねじであ
る。

【００１３】本発明におけるウォーム２及びウォームホ
イール１には、極圧用の固体潤滑剤の活用等にて流体潤
滑の為のクリアランスなしの滑り面対策が施されてい
る。このウォーム２とウォームホイール１の歯面を、ウ
ォームハウジング３の位置を可変することにより、それ
らの組立距離を可変し、常に歯形面両サイドのクリアラ
ンスが同時になくなるよう押し付けている。これによ
り、剛性を高く、逆駆動に対するセルフロック性を保っ
て、角度ロストモーションの解決を行うものである。

【００１４】この押し付け圧力としては、本実施例にお
いてはウォーム加圧スプリング１０のスプリング力を用
いているが、この他、油、空圧力等を用いても良い。ま
た、その圧力の大きさは、通常使用される最大抵抗モー
メントに抗し得る値とする。それ以上の過大抵抗モーメ
ントが発生した時は、ウォーム２がせり上り、加圧力を
越えて組立距離が大となる。この場合に備え、加工誤差
により変動する組立距離の最大値位置に組立距離を制限
するストッパー１３を設けて組立距離を固定し、軸間距
離固定システムとして過大モーメントを伝達し得る構造
としている。

【００１５】この装置では、ウォームホイール１の一定
角度位置で角度を定置して使用する場合には、ロックね
じ１４にて充分な加圧を行って固定し、正逆方向の角度
変位を完全にロックする。

【００１６】なお、一般に手動サーキュラテーブルには
ウォーム・ウォームホイールによる角度機構が使われて
いる。そのウォーム軸は旋回偏心ハウジング（エキセン
ハウジング）内に偏心して平行に支持されており、ハウ
ジングの旋回によって、図２（Ａ）（噛み合い）、
（Ｂ）（噛み合い外れ）の如く、ウォームホイールの半
径方向へハウジングの偏心の円弧運動によって噛み合い
を行い、又は外すことが行われている。噛み合いを外す
のはサーキュラテーブルを急速に手廻しを行う為であ
る。この場合、噛み合いの位置迄ハウジングの旋回でウ
ォームをウォームホイールに近付けた後は、エキセンハ
ウジングの回転をロックし、両者の軸間距離を固定して
使用する。従って本発明の軸間距離を常に可変とするこ
とでウォーム・ウォームホイールの噛み合いバックラッ
シュを省く目的も機能もない。

【００１７】このサーキュラテーブルをＮＣ化した最近
の例では、上記同様にウォーム軸のサポートを上記エキ
センハウジングによって行い、２軸間の組立距離の適正
化、即ち、クリアランスの適正化に偏心を活用して固定
することも行われているが、之もまた軸間距離は固定し
て使用されるもので、手動機と同様にバックラッシュを
常に省く目的も機能もない。両者共に一見本発明とある
種の類似性のある構造であるが、作用、目的、効果の点
で全く異るものである。

【００１８】しかし、この円弧運動による軸間距離の可
変機構は、本発明の構造としても、適正な設計を行え
ば、図１の実施例同様の活用も可能である。図３にその
基本構想を示す。本来は円弧運動による軸間距離変動で
は、軸直角方向にコサイン誤差が発生する筈であるが、
軸間距離のノーバックラッシュ追随運動の移動量は小さ
い為に事実上無視出来る。

【００１９】他に、この２軸間の距離を可変とする為
に、移動方向にウォームハウジングの移動スライドを設
ける機構等のバリエーションがある。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ウォーム、ウォームホ
イールの歯面を、常に歯形面両サイドのクリアランスが
同時になくなるよう押し付けているので、剛性が高く、
更に、逆駆動に対するセルフロック性を保ちつつ、バッ
クラッシュによるロストモーションを防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るウォーム・ウォームホ
イール機構におけるバックラッシュ除去構造を示す断面
図である。

【図２】一般の手動サーキュラテーブルにおけるウォー
ム軸の旋回偏心ハウジングの構造を示す説明図である。

【図３】図２に示す円弧運動による軸間距離の可変機構
を、本発明の構造として活用した場合の基本構想を示す
説明図である。

【図４】従来の遊星摩擦駆動構造を示す正面図である。

【図５】図４に示す従来の遊星摩擦駆動構造の断面図で
ある。

【図６】従来のウォーム・ウォームホイール機構におけ
るバックラッシュ対策構造を示す正面図である。

【図７】従来のウォーム・ウォームホイール機構におけ
るバックラッシュ対策構造を示す正面図である。

【図８】図７に示す従来のバックラッシュ対策構造の断
面図である。

【図９】従来のウォーム・ウォームホイール機構におけ
るバックラッシュ対策構造を示す正面図である。

【図１０】従来のウォーム・ウォームホイール機構にお
けるバックラッシュ対策構造を示す正面図である。

【符号の説明】

１ ウォームホイール ２ ウォーム ３ ウォームハウジング １０ ウォーム加圧スプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウォームホイールと、該ウォームホイー
   ルに噛み合うウォームと、該ウォームを回動可能に支持
   すると共に前記ウォームホイール及びウォームの組立距
   離を可変するウォームハウジングと、前記ウォームをウ
   ォームホイールに押し付けるように前記ウォームハウジ
   ングを加圧する加圧部材と、からなることを特徴とする
   ウォーム・ウォームホイール機構におけるバックラッシ
   ュ除去構造