JPS637220A - 鼓形ウオ−ム・ギヤにおけるウオ−ム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （関連技術分野） 本発明はウオーム減速機、殊に鼓形ウォーム・ギヤにお
けるウオームに関するものである。

（従来技術とその問題点） 一般的に減速機は、基本的性能として高効率。

高負荷能力、長寿命が要求され、又その他の性能として
低騒音、低回転ムラ、コンパクト性、取付自由度等も要
求される。そしてウオーム減速機は、−般的な歯車減速
機に比較して後者において優れているにもかかわらず、
前者において劣るため、歯車減速機全体の約１割を占め
るにすぎない。

このため、ウォーム・ギヤの本来の特性を保持しつつ、
上記の欠点を解決した新形汎用ウォーム・ギヤ減速機と
して特開昭５３−２２６９１号公報に記載されている如
き、面或は円錐工具で創成した鼓形ウォーム・ギヤ減速
機が開発された。この面或は円錐工具で創成した鼓形ウ
ォーム・ギヤ減速機は媒介歯車理論、二度接触理論に基
づき理論的に面で創成可能な鼓形ウオームと、このウオ
ームと同形のホブで創成されたウオームホイールの性質
の異なる２つの曲面が、歯面上で滑かに結ばれた新形の
鼓形ウォーム・ギヤ減速機であって、この鼓形ウォーム
・ギヤのウオーム軸は素材に浸炭鋼を用い、素材→外形
荒削り→ウオームねじフライス加工→浸炭焼入→軸研磨
及びねじ歯研磨の工程で加工されている。このように創
成されたウオームとウオームホイールの接触線は、第１
図に示す如く二度接触現象によりハの字形をなし、かつ
相対滑り方向に対して９０°近くに立っている。また相
対曲率半径も、最大では無限大と大きい等の理由から、
そのウォーム・ギヤの歯面強度だけを見れば、第２図に
示すウオーム軸回転数とトルクとの関係グラフに示すよ
うに、細線で示す従来型ウォーム・ギヤと太線で示す面
或は円錐面工具で創成した鼓形ウォーム・ギヤとでは、
その差が格段に大きく、歯面強度から判断すれば、同一
サイズであれば、面創成鼓形ウォーム・ギヤは従来型ウ
ォーム・ギヤの約２倍のトルクを伝達することが可能で
あり、逆に同じトルク（動力）を伝達するためには従来
型ウォーム・ギヤの中心距離の約０．６〜０．７の中心
距離で良いこと、即ちコンパクトな減速装置が得られる
ことになるがこのように大きな歯面強度を有する反面軸
強度は歯面強度に比例して増加させるというわけにはい
かず、減速機の設計を行なう場合、歯面強度よりも軸強
度に拘束された設計とならざるを得なかった。

また、前記の工程によれば性能的に最高級製品を得る事
は出来るが、各工程に於いて量産効果を上げる事が困難
で、高価格の製品となる一要因をなしていた。

即ち、ウオーム軸の歯切り、歯研工程が従来型ウォーム
・ギヤの製造工程と大巾に違うため、従来型ウォーム・
ギヤよりコスト高となると共に。

歯面強度だけをみれば品質の過剰なものとなり。

コンパクトさよりも安価さを求める用途に対しては十分
にユーザーニーズに応えられない現状にあった・ （発明の目的） 面創成鼓形ウォーム・ギヤのコンパクト性のみでなく、
性能面で歯面強度と軸強度等の性能のバランスを維持し
つへ出来る限り低コストで面創成鼓形ウォーム・ギヤを
提供できるようにすることを目的とする。

（発明の解決手段） ウオーム軸の素材を鋳鋼とし、鋳造時に予め削り代を見
込んでウオーム歯面を成形したウオーム軸素材を荒削り
、歪取り焼鈍した後、歯面の仕上・げ切削・バフ仕上げ
を行なった後、歯面の硬化処理を行なうことにより、素
材段階でウオームねじ部を紡出してウオームの量産を可
能にし、歯研削工程を省略すると共に、ウオーム歯フラ
イスエ数を大巾に下げることを可能にしたものである。

（実施例） ウオーム軸素材を従来の浸炭鋼に代え鋳鋼にし。

あらかじめ削り代の少ないウオーム軸形状に鋳込む。こ
の際仕上代を見込んだウオームねじを鋳物状態で作る。

このウオーム軸素材を次の加工工程で仕上げる。即ち鋳
鋼素材→外形荒削り→歪取焼鈍→歯面の仕上切削（ねじ
部のフライス加工）→ねじ部のバフ仕上加工→軟窒化（
又はイオン窒化）処理によってウオーム軸を製造する。

このような工程でウオーム軸を仕上げることにより、最
も工数のかかる歯面の研削工程が省略され、かつウオー
ムねじ部まで予め紡出すのでウオーム歯のフライス工数
も大巾に下げることができる。又ウオームを鋳鋼にする
ので、ウオーム素材の量産も可能であり、従来のいかな
るウオーム軸製造工程よりも工数が短かく、かつ安価な
ウオームが得られる。

次にウオーム軸の素材として鋳鋼を採用し、この素材に
よってウオームねじ部を紡出してウオームの量産を可能
にした円錐面創成鼓形ウォーム・ギヤのウオーム軸の鼓
形ウォーム・ギヤとしての性能について検討する。

まず、前記した面創成鼓形ウォーム・ギヤの歯面強度が
大きい理由として挙げた５つの理由のうち、１）〜３）
は歯形理論上円錐面創成鼓形ウォーム・ギヤであれば必
然的に出てくる特徴で、これはそのまま維持される０次
に理由第４）項のウオーム歯面硬度は、ウオーム素材を
鋳鋼としたのでそのま＼では問題があるが、軟窒化処理
（タフトライド処理）、イオン窒化処理等が有効に効き
、歯面の硬度を十分高める事が出来るので問題がない（
因みに従来公知の鋳鉄ウオーム軸では、ウオーム歯面硬
度は低いし、又上記表面処理を施してもあまり硬度は上
らない）、最後の理由第５）項の研削による高精度であ
る点については、従来型の円錐面創成鼓形ウオームより
も幾分精度がおちる。即ち、外形荒削りの後、歪取焼鈍
を行なうので、軟窒化処理特約５７０〜５９０℃の処理
温度による歯形歪はごくわずかとなるが、それでも歯研
磨方式の精度にはやや及ばないが歯面強度を軸強度とバ
ランスさせる上では十分である。

因みに従来の円筒ウオームにも軟窒化処理（タフトライ
ド処理）等の表面処理が考えられていたが１円筒ウオー
ムでは、歯面強度が小さく、設計条件は歯面強度に拘束
されており、上述した様に更に歯面精度が下がれば、従
来の円筒ウォーム・ギヤが有している性能をも維持出来
ず、この加工工程は今もって実用化されていなかったが
、前述した通り、面創成鼓形ウォーム・ギヤでは、従来
型ウォーム・ギヤに比べ歯面強度を格段に高めることが
できるので、本発明による新しいウオーム軸素材及びそ
の処理工程をとる事により従来方法に比較すれば、幾分
かの性能低下は考えられるが、それでも軸強度を考慮す
れば十分であり、かつ従来型円筒ウォーム・ギヤよりは
、はるかに高性能を維持する事が可能である。

なお１本発明によりウオームの歯形精度についでは、軟
窒化処理そのものによる寸法変化は数１０ミクロンであ
り、又加工残留応力は事前の歪取焼鈍により除去出来る
ので、全体の歪は数１０ミクロンのオーダーにおさえる
ことが可能であり、かつ軟窒化による歯面硬度アップに
より浸炭焼入歯以上の表面硬度を得ることができる。

（発明の効果） １）円錐面創成鼓形ウォーム・ギヤのウオーム軸素材、
を鋳鋼にする事により、外形の荒削り代やウオームねじ
のフライス化等の加工代を極力少くする事が出来る。こ
の為加工時間が減り、低コスト化が可能となった。−方
、軟窒化処理時の残留加工応力による歪み発生が少くな
り、精度低下を防ぐことができる。

２）ウオーム軸素材をｎ鋼にする事により構造鋼並の軸
強度を保持出来、かつ、軟窒化処理時の表面硬度を低下
させないので、軸強度と歯面強度　　　　゛のバランス
したウォーム・ギヤを得ることができる。

３）軟窒化処理を行うことにより、ねじ歯研磨工程を省
略することが出来、加工コストの低減を図り得ると共に
、工程の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は二環接触現象の説明図。 第２図は従来型のウォーム・ギヤと面創成鼓形ウォーム
・ギヤ及び本発明の加工法による面創成ウォーム・ギヤ
の歯面強度の比較図。 以上 出願人　住友重機械工業株式会社 復代理人　弁理士　大　橋　　　勇 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鼓形ウォーム・ギヤにおいて、鼓形ウォーム軸素材を鋳
   鋼とし、鋳造時に、予め削り代を見込んでウォーム歯面
   を成形したウォーム軸素材を荒削り、歪取り焼鈍した後
   、歯面の仕上げ切削、バフ仕上げを行なった後、歯面の
   硬化処理を行なうことを特徴とする鼓形ウォーム・ギヤ
   における鼓形ウォーム。