JP2007120636A

JP2007120636A - Worm rack type power transmission device

Info

Publication number: JP2007120636A
Application number: JP2005314009A
Authority: JP
Inventors: Kenji Imase; 憲司今瀬
Original assignee: Kamo Seiko KK
Current assignee: Kamo Seiko KK
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a worm rack type power transmission device eliminating the need of a special cutting tool or a machine tool to manufacture a worm rack, in which a worm gear is in rolling-contact with the worm rack not causing backlash so that its transmission efficiency is improved and abrasion therebetween is reduced. <P>SOLUTION: A plurality of a rolling balls 9 are slidably arranged along the worm rack 6 at predetermined intervals, meshed with the worm gear 5. The rotation of the worm gear 5 is transmitted to the worm rack 6 as a linear movement force through the rolling balls 9. By arranging the rolling balls 9 to the worm rack 6, the need of a special cutting tool or a machine tool is eliminated to manufacture a worm rack, so that its productivity is improved and its cost is reduced. Since the worm gear 5 is in rolling-contact with the worm rack 6 not causing backlash, the transmission efficiency of the worm gear 5 to the worm rack 6 is improved and the abrasion therebetween is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウォーム歯車およびウォームラックを有し、前者の回転運動を直線運動として後者に伝えるウォームラック形動力伝達装置に係り、とりわけ大型工作機械の搬送機構として使用されるウォームラック形動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a worm rack type power transmission device having a worm gear and a worm rack and transmitting the former rotational motion to the latter as a linear motion, and in particular, a worm rack type power transmission device used as a transport mechanism of a large machine tool. About.

大型工作機械の搬送用に好適となるウォームラック形動力伝達装置では、ピッチ誤差やリード誤差を抑えて高精度のウォームラックを製作する加工方法が知られている（例えば特許文献１参照）。この加工方法によれば、図８の（ａ）、（ｂ）に示すように、入力部としてのウォーム歯車５０と出力部としてのウォームラック５１とが備わったウォームラック形動力伝達装置５３の実用化が図られる。 In a worm rack type power transmission device suitable for conveying a large machine tool, there is known a processing method for manufacturing a highly accurate worm rack while suppressing pitch errors and lead errors (see, for example, Patent Document 1). According to this processing method, as shown in FIGS. 8A and 8B, a worm rack type power transmission device 53 having a worm gear 50 as an input portion and a worm rack 51 as an output portion is practically used. Is achieved.

図８の（ａ）に矢印Ｍで示すように、入力軸５０ａを介してウォーム歯車５０を電動機（図示せず）などにより回転させると、ウォームラック５１が長手方向Ｎに直線移動し、大型工作機械のロボットアーム（図示せず）などに動力を伝えて、機械部品などの送り作業を行う。
特開２００１−６２６３０号公報 When the worm gear 50 is rotated by an electric motor (not shown) or the like via the input shaft 50a as indicated by an arrow M in FIG. Power is transmitted to a robot arm (not shown) of the machine, and mechanical parts are fed.
JP 2001-62630 A

上記のウォームラック形動力伝達装置では、ウォーム歯車は一般の螺子部材と同形状であるため、その製作は比較的容易である。しかしながら、ウォームラックは半割りナットであるため、特殊の切削工具や工作機械が必要となり、生産性が低下してコスト増をもたらす。ウォーム歯車の歯部とウォームラックの歯部とは、バックラッシュが存在する滑り接触で、大型工作機械の負荷もあって、伝達効率が低下して両者間の摩耗が大きくなる。 In the worm rack type power transmission device described above, the worm gear has the same shape as a general screw member, so that its manufacture is relatively easy. However, since the worm rack is a half nut, a special cutting tool or a machine tool is required, resulting in a decrease in productivity and an increase in cost. The tooth portion of the worm gear and the tooth portion of the worm rack are sliding contacts where backlash exists, and due to the load of the large machine tool, the transmission efficiency is reduced and wear between the two is increased.

ウォーム歯車の軸方向は、ウォームラックの長手方向に沿って平行になっており、ウォーム歯車は一般的に軸間距離に比べて径小である。これにより、ウォーム歯車の入力軸の周辺部には、限られた予備スペースしか残らなくなる。この結果、ウォーム歯車の入力軸に電動機などの駆動系部品を取付ける際、駆動系部品がウォームラックから干渉を受けるようになり、図８に示すようなウォームラック形動力伝達装置の普及が立ち遅れている。 The axial direction of the worm gear is parallel to the longitudinal direction of the worm rack, and the worm gear is generally smaller in diameter than the distance between the shafts. As a result, only a limited spare space remains in the periphery of the input shaft of the worm gear. As a result, when a drive system component such as an electric motor is attached to the input shaft of the worm gear, the drive system component receives interference from the worm rack, and the spread of the worm rack type power transmission device as shown in FIG. 8 is delayed. Yes.

この予備スペースを広げて駆動系部品の取付けに自由度を確保するため、ウォーム歯車の軸方向をウォームラックに対して傾斜させ、ウォーム歯車の入力軸の周辺部がウォームラックの干渉を受けないようにすることが考えられている。
この場合、ウォーム歯車が截頭円錐形となり、ウォームラックに対する噛合構造を配慮すると、ウォーム歯車の歯部とウォームラックの歯部とのプロフィールが複雑な多次元形状となる。このため、ウォーム歯車およびウォームラックの製作が困難となり、ウォーム歯車を傾斜させたウォームラック形動力伝達装置の実現化を阻む要因となっている。 In order to widen this spare space and secure the freedom in mounting drive system components, the axial direction of the worm gear is inclined with respect to the worm rack so that the peripheral part of the input shaft of the worm gear is not affected by the interference of the worm rack. It is considered to be.
In this case, the worm gear has a frustoconical shape, and considering the meshing structure with the worm rack, the profile of the tooth portion of the worm gear and the tooth portion of the worm rack has a complex multidimensional shape. For this reason, it becomes difficult to manufacture the worm gear and the worm rack, which is a factor that hinders the realization of the worm rack type power transmission device in which the worm gear is inclined.

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その第１の目的は、ウォームラックの製作に特殊の切削工具や工作機械が不要で、生産性が向上してコストの低減化に寄与し、ウォーム歯車とウォームラックとは、バックラッシュが生じない転がり接触となり、大型工作機械の負荷を受けながらも、ウォームラックに対するウォーム歯車の伝達効率が高く両者間の摩耗が少ないウォームラック形動力伝達装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its first object is that no special cutting tools or machine tools are required for the production of the worm rack, and the productivity is improved and the cost is reduced. The worm gear and the worm rack are in rolling contact with no backlash, and the worm gear type power transmission with high worm gear transmission efficiency to the worm rack and low wear between the two while receiving the load of a large machine tool. To provide an apparatus.

本発明の第２の目的は、比較的簡単な構成で、ウォーム歯車をウォームラックに対して傾斜状態に噛合させることが可能となり、駆動系部品を取付ける際、駆動系部品がウォームラックの干渉を受けず、駆動系部品の取付けに高い自由度を確保することができて実用化が図られるウォームラック形動力伝達装置を提供することにある。 The second object of the present invention is that the worm gear can be engaged with the worm rack in an inclined state with a relatively simple configuration. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a worm rack type power transmission device that can secure a high degree of freedom in mounting drive system components and can be put to practical use.

（請求項１について）
ウォーム歯車および直線状のウォームラックとは互いに軸方向に並列する状態に設けられている。複数の転動ボールは、ウォームラックに長手方向に沿って所定の間隔で滑動可能に配列されてウォーム歯車に噛合する。ウォーム歯車の回転時、ウォーム歯車の回転が転動ボールを介してウォームラックに直線運動力として伝達される。 (About claim 1)
The worm gear and the linear worm rack are provided in parallel with each other in the axial direction. The plurality of rolling balls are slidably arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction on the worm rack and mesh with the worm gear. During the rotation of the worm gear, the rotation of the worm gear is transmitted as a linear motion force to the worm rack via the rolling balls.

転動ボールをウォームラックに配列することにより、ウォームラックの製作に特殊の切削工具や工作機械が不要で、生産性が向上してコストの低減化に寄与する。
ウォーム歯車とウォームラックとは、転動ボールを介して噛合するので、両者間にバックラッシュが生じない転がり接触となる。これにより、大型工作機械の負荷を受けながらも、ウォームラックに対するウォーム歯車の伝達効率が高く両者間の摩耗を少なくすることができる。
しかも、ウォームラックからウォーム歯車へは、動力伝達が行われないため、ウォームラックは停止した位置に保持されるようになる。この結果、ウォームラックがウォーム歯車に対してロック機能の役割を果たし、位置ずれすることがなく、ウォームラックの送り位置に高い精度を得ることができる。 By arranging the rolling balls in the worm rack, no special cutting tools or machine tools are required for the production of the worm rack, which improves productivity and contributes to cost reduction.
Since the worm gear and the worm rack are meshed with each other via the rolling ball, the rolling contact is made with no backlash between them. Thereby, while receiving the load of a large machine tool, the transmission efficiency of the worm gear with respect to the worm rack is high, and wear between the two can be reduced.
In addition, since power transmission is not performed from the worm rack to the worm gear, the worm rack is held at the stopped position. As a result, the worm rack plays a role of a lock function with respect to the worm gear, so that the position of the worm rack does not shift and high accuracy can be obtained in the feed position of the worm rack.

（請求項２について）
截頭円錐状のウォーム歯車は、直線状のウォームラックに対して軸方向に所定の角度で傾斜するように配列されている。複数の転動ボールは、ウォームラックに長手方向に沿って所定の間隔で滑動可能に配列されてウォーム歯車に噛合する。ウォーム歯車の回転時、ウォーム歯車の回転が転動ボールを介してウォームラックに直線運動力として伝達される。 (About claim 2)
The frustoconical worm gears are arranged so as to be inclined at a predetermined angle in the axial direction with respect to the linear worm rack. The plurality of rolling balls are slidably arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction on the worm rack and mesh with the worm gear. During the rotation of the worm gear, the rotation of the worm gear is transmitted as a linear motion force to the worm rack via the rolling balls.

転動ボールをウォームラックに配列することにより、截頭円錐状のウォーム歯車が転動ボールを介してウォームラックに傾斜状態に噛合するようになる。このため、ウォーム歯車に駆動系部品を取付ける際、駆動系部品がウォームラックの干渉を受けなくなり、駆動系部品の取付けに高い自由度を確保することができる。 By arranging the rolling balls in the worm rack, the frustoconical worm gear meshes with the worm rack in an inclined state via the rolling balls. For this reason, when attaching a drive system component to the worm gear, the drive system component is not affected by the interference of the worm rack, and a high degree of freedom in securing the drive system component can be secured.

（請求項３について）
転動ボールは、ウォームラックに一列になって直線状に設けられている。これにより、ウォームラックの幅寸法を小さく設定することができ、ウォームラック自体の痩身化に伴って全体の省スペース化に寄与する。 (Claim 3)
The rolling balls are provided in a straight line in a row on the worm rack. Thereby, the width dimension of a worm rack can be set small and it contributes to the space saving of the whole with the slimming of worm rack itself.

（請求項４について）
転動ボールは、ウォームラックに比較的小さな間隔で複数列に配置されている。このため、ウォーム歯車の回転は、ウォームラックの幅方向両側に存する転動ボールを介してウォームラックに伝わり、その伝達力を増大させるとともに、ウォームラックの直線運動を安定させることができる。 (About claim 4)
The rolling balls are arranged in a plurality of rows at relatively small intervals on the worm rack. For this reason, the rotation of the worm gear is transmitted to the worm rack via the rolling balls existing on both sides of the worm rack in the width direction, thereby increasing the transmission force and stabilizing the linear motion of the worm rack.

（請求項５について）
ウォームラックには、転動ボールを外部に突出させる止め孔部を形成した保持板が被冠状態に設けられている。これにより、転動ボールがウォームラックに保持され、ウォームラックに対するウォーム歯車の回転伝達時、転動ボールがウォームラックから飛び出したり、落下したりすることがない。 (Claim 5)
The worm rack is provided with a holding plate in a crowned state in which a stop hole portion for projecting the rolling ball to the outside is formed. Thereby, the rolling ball is held by the worm rack, and the rolling ball does not jump out of the worm rack or fall when the worm gear rotates with respect to the worm rack.

（請求項６について）
ウォームラックには、長手方向にガイドレールが取付けられており、ウォーム歯車は、支柱部を介してガイドレールに摺動可能に支持されている。これにより、ウォームラックに対するウォーム歯車の回転伝達を円滑にすることができる。 (About claim 6)
A guide rail is attached to the worm rack in the longitudinal direction, and the worm gear is slidably supported on the guide rail via a support column. Thereby, rotation transmission of the worm gear with respect to the worm rack can be made smooth.

（請求項７について）
ウォーム歯車の歯面プロフィールは断面略円弧状であるため、ウォーム歯車に対する転動ボールの噛合状態が良好な接触により安定する。これにより、ウォーム歯車の回転をウォームラックに効率よく円滑に伝達させることができる。 (About claim 7)
Since the tooth surface profile of the worm gear has a substantially arc-shaped cross section, the meshing state of the rolling ball with the worm gear is stabilized by good contact. Thereby, rotation of the worm gear can be efficiently and smoothly transmitted to the worm rack.

（請求項８について）
ウォーム歯車の歯面プロフィールは断面略台形状であるため、請求項７と同様にウォーム歯車に対する転動ボールの噛合状態が良好な接触により安定する。これにより、ウォーム歯車の回転をウォームラックに一段と効率よく円滑に伝達させることができる。 (About claim 8)
Since the tooth surface profile of the worm gear has a substantially trapezoidal cross section, the meshing state of the rolling ball with the worm gear is stabilized by good contact as in the seventh aspect. As a result, the rotation of the worm gear can be transmitted to the worm rack more efficiently and smoothly.

（請求項９について）
ウォーム歯車の歯面プロフィールは、Ｖ字状の先端を有する略円弧状の断面であるため、請求項７と同様にウォーム歯車に対する転動ボールの噛合状態が良好な接触により安定する。これにより、ウォーム歯車の回転をウォームラックに一段と効率よく円滑に伝達させることができる。 (About claim 9)
Since the tooth surface profile of the worm gear has a substantially arc-shaped cross section having a V-shaped tip, the meshing state of the rolling ball with the worm gear is stabilized by good contact as in the seventh aspect. As a result, the rotation of the worm gear can be transmitted to the worm rack more efficiently and smoothly.

本発明のウォームラック形動力伝達装置では、転動ボールをウォームラックに軸方向に沿って配列することにより、ウォームラックの製作に特殊な切削工具や工作機械が不要で、生産性が向上してコストの低減化に寄与する。ウォーム歯車とウォームラックとは、転動ボールを介して噛合するので、両者間にバックラッシュが生じない転がり接触となり、大型工作機械の負荷を受けながらも、ウォームラックに対するウォーム歯車の伝達効率が高く両者間の摩耗を少なくすることができる。 In the worm rack type power transmission device of the present invention, by arranging the rolling balls in the worm rack along the axial direction, a special cutting tool or a machine tool is not required for manufacturing the worm rack, and the productivity is improved. Contributes to cost reduction. Since the worm gear and the worm rack mesh with each other via a rolling ball, the worm gear and the worm rack are in rolling contact with no backlash, and the transmission efficiency of the worm gear to the worm rack is high while receiving the load of a large machine tool. Wear between the two can be reduced.

図１ないし図３に基づいて本発明の実施例１を説明する。
本発明の実施例１に係るウォームラック形動力伝達装置１は、例えば大型工作機械のロボットアーム（図示せず）の駆動に用いられるもので、図１に示すように機械製作工場などの床Ｆに据え付けられる。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The worm rack type power transmission device 1 according to the first embodiment of the present invention is used, for example, for driving a robot arm (not shown) of a large machine tool. As shown in FIG. Installed.

ウォームラック形動力伝達装置１は、床Ｆに立設されて上端を頭部２ａとする支柱部２を備えている。支柱部２の頭部２ａには、水平に貫通する入力軸３が回転可能に支持されている。入力軸３の一端には、電動機４が駆動系部品として取付けられ、他端にはウォーム歯車５が嵌着されている。ウォーム歯車５は、例えば円筒体に所定のピッチ角とピッチＰとにより、複数条の歯筋部５ｂを螺線状に刻設して歯底部５ａの歯面プロフィールを断面略円弧状にした通常のものである（図２参照）。 The worm rack type power transmission device 1 is provided with a support column 2 standing on a floor F and having an upper end as a head 2a. An input shaft 3 penetrating horizontally is rotatably supported on the head 2a of the column 2. An electric motor 4 is attached to one end of the input shaft 3 as a drive system component, and a worm gear 5 is fitted to the other end. The worm gear 5 is typically a cylindrical body having a predetermined pitch angle and pitch P, and a plurality of tooth trace portions 5b are engraved in a spiral shape so that the tooth surface profile of the tooth bottom portion 5a is substantially circular in cross section. (See FIG. 2).

ウォーム歯車５の下方には、矩形で細長なウォームラック６が支柱部２と直交して入力軸３と並列するように配設されている。ウォームラック６の内側面部６ａには、支柱部２の縦柱部２ｂを摺動可能に貫通する断面略横Ｔ字状のガイドレール７が長手方向に取付けられている。
ウォームラック６の上面部は、図２に示すように、ウォーム歯車５の歯先に近接して摺動孔部８を長手方向に一列に形成している。摺動孔部８は、断面略半円状をなしてウォーム歯車５のピッチＰに等しい間隔Ｑで配列されている。摺動孔部８には、軟鋼などにより所定の球径寸法に設定された転動ボール９が滑動可能に配設されている。 Below the worm gear 5, a rectangular and slender worm rack 6 is disposed so as to be parallel to the input shaft 3 so as to be orthogonal to the support column 2. A guide rail 7 having a substantially T-shaped cross section that slidably penetrates the vertical column portion 2b of the column portion 2 is attached to the inner side surface portion 6a of the worm rack 6 in the longitudinal direction.
As shown in FIG. 2, the upper surface portion of the worm rack 6 has sliding hole portions 8 formed in a row in the longitudinal direction adjacent to the tooth tips of the worm gear 5. The sliding hole portions 8 have a substantially semicircular cross section and are arranged at an interval Q equal to the pitch P of the worm gear 5. In the sliding hole portion 8, a rolling ball 9 set to a predetermined spherical diameter with mild steel or the like is slidably disposed.

この状態のウォームラック６には、図３にも示すように、転動ボール９に対応する止め孔部１０ａを形成した保持板１０が被冠状態に設けられている。ウォームラック６に対するウォーム歯車５の噛合時、転動ボール９の略半球部分は、止め孔部１０ａから外部に突出し、ウォーム歯車５の歯底部５ａに摺接係合されている。止め孔部１０ａの内周縁部からは、一対の拘束片部１０ｂが周方向に延びて転動ボール９の外表面部に摺動可能に係合している。 As shown in FIG. 3, the worm rack 6 in this state is provided with a holding plate 10 formed with a stopper hole 10 a corresponding to the rolling ball 9 in a crowned state. When the worm gear 5 is engaged with the worm rack 6, the substantially hemispherical portion of the rolling ball 9 protrudes from the stop hole portion 10 a and is slidably engaged with the tooth bottom portion 5 a of the worm gear 5. A pair of restraining piece portions 10b extend in the circumferential direction from the inner peripheral edge portion of the stop hole portion 10a and are slidably engaged with the outer surface portion of the rolling ball 9.

上記構成において、電動機４を通電により駆動してウォーム歯車５を回転させると（図１の矢印Ａ参照）、ウォーム歯車５が転動ボール９を自転させながらスラスト力をウォームラック６に直線運動力として伝達する。このため、ウォームラック６がガイドレール７に規制されながら略水平な直線方向に移動し（図１の矢印Ｂ参照）、大型工作機械のロボットアームなどに動力を伝え、機械部品などの組付け工程で一連の送り作業を行う。 In the above configuration, when the electric motor 4 is driven by energization to rotate the worm gear 5 (see arrow A in FIG. 1), the thrust force is applied to the worm rack 6 while the worm gear 5 rotates the rolling ball 9 linearly. Communicate as For this reason, the worm rack 6 moves in a substantially horizontal linear direction while being regulated by the guide rail 7 (see arrow B in FIG. 1), transmits power to a robot arm of a large machine tool, etc. Perform a series of feeding operations with.

このように、転動ボール９をウォームラック６に配列することにより、ウォームラック６の製作に特殊の切削工具や工作機械が不要で、生産性が向上してコストの低減化に寄与する。
ウォーム歯車５とウォームラック６とは、転動ボール９を介して噛合するので、両者の間にバックラッシュが生じない転がり接触となる。これにより、大型工作機械の負荷を受けながらも、ウォームラック６に対するウォーム歯車５の伝達効率が高く両者間の摩耗を少なくすることができる。ウォーム歯車５とウォームラック６との間にバックラッシュが生じないことに伴い、ロボットアームなどの送り位置に高い精度が得られ、機械部品などの組付けに対して生産性が向上する。 Thus, by arranging the rolling balls 9 in the worm rack 6, no special cutting tool or machine tool is required for the production of the worm rack 6, which improves productivity and contributes to cost reduction.
Since the worm gear 5 and the worm rack 6 are meshed with each other via the rolling balls 9, they are in rolling contact with no backlash between them. Thereby, while receiving the load of a large machine tool, the transmission efficiency of the worm gear 5 with respect to the worm rack 6 is high, and wear between them can be reduced. Since backlash does not occur between the worm gear 5 and the worm rack 6, high accuracy can be obtained at the feed position of the robot arm or the like, and the productivity is improved with respect to the assembly of machine parts and the like.

また、送り作業時に電動機４に対する通電を止めて、ウォーム歯車５の回転を停止させた場合、ウォームラック６に外力が不用意に加わっても、ウォームラック６がウォーム歯車５に対してロック機能の役割を果たし、その外力がウォームラック６からウォーム歯車５に伝達することがない。このため、位置ずれすることがなくロボットアームなどの送り位置に高い精度を得ることができる。 Further, when the energization of the electric motor 4 is stopped during the feeding operation and the rotation of the worm gear 5 is stopped, the worm rack 6 has a locking function with respect to the worm gear 5 even if an external force is applied to the worm rack 6 carelessly. The external force is not transmitted from the worm rack 6 to the worm gear 5. For this reason, it is possible to obtain a high accuracy in the feed position of the robot arm or the like without any positional deviation.

図４および図５は本発明の実施例２を示す。
実施例２が実施例１と異なるところは、図４に示すように、截頭円錐状のウォーム歯車１１を設けたことである。ウォーム歯車１１は、図５に示すように、金属製の截頭円錐体に所定の傾斜角（θ１〜θ６）とピッチＰ１により、数条の歯筋部１１ｂを螺線状に刻設している。歯底部１１ａは、歯筋部１１ｂの基底部に形成され、歯面プロフィールとして断面略円弧状をなしている。ウォームラック６に対するウォーム歯車１１の噛合時、ウォーム歯車１１の歯底部１１ａが転動ボール９の半球部分に摺接係合する。 4 and 5 show a second embodiment of the present invention.
The second embodiment differs from the first embodiment in that a frustoconical worm gear 11 is provided as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the worm gear 11 is formed by forming a plurality of tooth stripe portions 11 b in a spiral shape on a metal truncated cone with a predetermined inclination angle (θ1 to θ6) and a pitch P1. Yes. The tooth bottom part 11a is formed in the base part of the tooth trace part 11b, and has a substantially circular arc section as a tooth surface profile. When the worm gear 11 is engaged with the worm rack 6, the tooth bottom portion 11 a of the worm gear 11 is slidably engaged with the hemispherical portion of the rolling ball 9.

この状態で、電動機４を駆動してウォーム歯車１１を回転させると（図５の矢印Ｊ参照）、ウォーム歯車１１の各ピッチＰ１毎の歯底部１１ａが転動ボール９に摩擦摺動しながら軸線Ｈの周りに回転する。ウォーム歯車１１の回転に伴い、歯筋部１１ｂを介して転動ボール９にスラスト力を与えるので、ウォームラック６を軸方向Ｋに沿って移動させる。転動ボール９をウォームラック６に配列することにより、截頭円錐状のウォーム歯車１１が転動ボール９を介してウォームラック６に軸角ωで傾斜状態に噛合するようになる。 In this state, when the electric motor 4 is driven to rotate the worm gear 11 (see the arrow J in FIG. 5), the tooth bottom portion 11a for each pitch P1 of the worm gear 11 frictionally slides on the rolling ball 9 along the axis line. Rotate around H. As the worm gear 11 rotates, a thrust force is applied to the rolling ball 9 through the tooth trace portion 11b, so that the worm rack 6 is moved along the axial direction K. By arranging the rolling balls 9 on the worm rack 6, the frustoconical worm gear 11 meshes with the worm rack 6 via the rolling balls 9 in an inclined state at an axial angle ω.

このため、ウォーム歯車１１に電動機４などの駆動系部品を取付ける際、電動機４などの駆動系部品がウォームラック６の干渉を受けなくなり、駆動系部品の取付けに高い自由度を確保することができる。
ウォーム歯車１１を截頭円錐状に形成しているため、ウォーム歯車１１の回転時、ピッチＰ１毎の歯筋部１１ｂは、図示右端に近づくほど周方向の長さが大きくなり、転動ボール９に対する摺動距離を増加させている。
この際、転動ボール９は、歯底部１１ａおよび摺動孔部８に対して全方位に滑動するので、転動ボール９が均等に磨り減り、一部が偏って摩耗することがない。 For this reason, when attaching drive system components, such as the electric motor 4, to the worm gear 11, drive system components, such as the electric motor 4, do not receive interference of the worm rack 6, and it is possible to secure a high degree of freedom in mounting the drive system components. .
Since the worm gear 11 is formed in a frustoconical shape, when the worm gear 11 is rotated, the tooth trace portion 11b for each pitch P1 becomes longer in the circumferential direction as it approaches the right end in the figure, and the rolling ball 9 The sliding distance with respect to is increased.
At this time, since the rolling ball 9 slides in all directions with respect to the tooth bottom portion 11a and the sliding hole portion 8, the rolling ball 9 is evenly worn down, and a part thereof is not unevenly worn.

図６は本発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、転動ボール９をウォームラック６に比較的小さな間隔Ｒで複数列、例えば２列に配置したことである。これにより、ウォーム歯車５の回転は、ウォームラック６の幅方向両側に存する転動ボール９を介してウォームラック６に伝わり、その伝達力を増大させるとともに、ウォームラック６の直線運動を安定させることができる。転動ボール９の配置は、２列に限らず３列であってもよい。 FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment in that the rolling balls 9 are arranged on the worm rack 6 in a plurality of rows, for example, two rows at a relatively small distance R. As a result, the rotation of the worm gear 5 is transmitted to the worm rack 6 via the rolling balls 9 existing on both sides of the worm rack 6 in the width direction, thereby increasing the transmission force and stabilizing the linear motion of the worm rack 6. Can do. The arrangement of the rolling balls 9 is not limited to two rows and may be three rows.

図７の（ａ）は本発明の実施例４を示す。実施例４が実施例１と異なるところは、ウォーム歯車５の歯面プロフィールを断面略台形状に形成したことである。このため、ウォーム歯車５に対する転動ボール９の噛合状態が良好な接触により安定し、ウォーム歯車５の回転をウォームラック６に一段と効率よく円滑に伝達することができる。 FIG. 7A shows a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment differs from the first embodiment in that the tooth surface profile of the worm gear 5 is formed in a substantially trapezoidal cross section. Therefore, the meshing state of the rolling ball 9 with the worm gear 5 is stabilized by good contact, and the rotation of the worm gear 5 can be transmitted to the worm rack 6 more efficiently and smoothly.

図７の（ｂ）は本発明の実施例５を示す。実施例５が実施例１と異なるところは、ウォーム歯車５の歯面プロフィールが、Ｖ字状の先端を有する略円弧状の断面となるように形成したことである。このため、ウォーム歯車５に対する転動ボール９の噛合状態が良好な接触により安定し、ウォーム歯車５の回転をウォームラック６に一段と効率よく円滑に伝達することができる。 FIG. 7B shows a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the tooth surface profile of the worm gear 5 is formed so as to have a substantially arc-shaped cross section having a V-shaped tip. Therefore, the meshing state of the rolling ball 9 with the worm gear 5 is stabilized by good contact, and the rotation of the worm gear 5 can be transmitted to the worm rack 6 more efficiently and smoothly.

（変形例）
（ａ）なお、各実施例１〜５における転動ボール９は、軟鋼ばかりでなくステンレススチール製、強化プラスチック製あるいは強化セラミック製であってもよい。
（ｂ）実施例２において、ウォームラック６に対するウォーム歯車５の軸角ωは、１０°〜３０°などの角度範囲に設定してもよく、使用状況、設置場所あるいは負荷荷重などによって種々に変更することができる。
（ｃ）実施例４および実施例５の各歯面プロフィールは、実施例２で用いたウォーム歯車１１の歯面プロフィールに使用してもよい。 (Modification)
(A) In addition, the rolling ball 9 in each of Examples 1 to 5 may be made of not only mild steel but also stainless steel, reinforced plastic, or reinforced ceramic.
(B) In the second embodiment, the shaft angle ω of the worm gear 5 with respect to the worm rack 6 may be set in an angle range such as 10 ° to 30 °, and variously changed depending on the use situation, the installation location, the load load, and the like. can do.
(C) Each tooth surface profile of Example 4 and Example 5 may be used for the tooth surface profile of the worm gear 11 used in Example 2.

本発明のウォームラック形動力伝達装置では、転動ボールをウォームラックに軸方向に沿って配列することにより、ウォームラックの製作に特殊の切削工具や工作機械が不要となる。ウォーム歯車とウォームラックとは、転動ボールを介して噛合するので、両者間にバックラッシュが生じない転がり接触となる。このため、ウォームラックに対するウォーム歯車の伝達効率が高く両者間の摩耗が少ない。
小型で高性能なウォームラック形動力伝達装置が入手できる有益性から生産の効率化を求める需要者の増加に伴い、機械産業界へ広く適用できる。 In the worm rack type power transmission device of the present invention, the rolling balls are arranged in the worm rack along the axial direction, so that a special cutting tool or machine tool is not required for manufacturing the worm rack. Since the worm gear and the worm rack are meshed with each other via the rolling ball, the rolling contact is made with no backlash between them. For this reason, the transmission efficiency of the worm gear with respect to the worm rack is high, and wear between the two is small.
It can be widely applied to the machinery industry as the demand for more efficient production increases due to the availability of small, high-performance worm rack power transmission devices.

ウォームラック形動力伝達装置の斜視図である（実施例１）。(Example 1) which is a perspective view of a worm rack type power transmission device. ウォーム歯車と転動ボールとの係合状態を示す拡大縦断面図である（実施例１）。(Example 1) which is an expanded longitudinal cross-sectional view which shows the engagement state of a worm gear and a rolling ball. 転動ボールがウォームラックに取付けられた状態を示す斜視図である（実施例１）。(Example 1) which is a perspective view which shows the state in which the rolling ball was attached to the worm rack. ウォームラック形動力伝達装置の斜視図である（実施例２）。(Example 2) which is a perspective view of a worm rack type power transmission device. ウォーム歯車と転動ボールとの係合状態を示す拡大縦断面図である（実施例２）。(Example 2) which is an expanded longitudinal cross-sectional view which shows the engagement state of a worm gear and a rolling ball. 転動ボールがウォームラックに取付けられた状態を示す斜視図である（実施例３）。(Example 3) which is a perspective view which shows the state in which the rolling ball was attached to the worm rack. （ａ）はウォーム歯車における歯底部の歯面プロフィールを転動ボールと一緒に示す拡大縦断面図（実施例４）、（ｂ）はウォーム歯車における歯底部の歯面プロフィールを転動ボールと一緒に示す拡大縦断面図（実施例５）である。(A) is an enlarged vertical sectional view showing the tooth surface profile of the bottom of the worm gear together with the rolling ball (Example 4), and (b) is the tooth surface profile of the bottom of the worm gear together with the rolling ball. FIG. 6 is an enlarged vertical sectional view (Example 5). （ａ）は従来のウォームラック形動力伝達装置の斜視図、（ｂ）は従来のウォーム歯車とウォームラックとの噛合状態を示す縦断面図である。(A) is a perspective view of a conventional worm rack type power transmission device, and (b) is a longitudinal sectional view showing a meshing state of a conventional worm gear and a worm rack.

符号の説明Explanation of symbols

１ウォームラック形動力伝達装置
２支柱部
３入力軸
４電動機
５、１１ウォーム歯車
５ａ、１１ａ歯底部
５ｂ、１１ｂ歯筋部
６ウォームラック
７ガイドレール
８摺動孔部
９転動ボール
１０保持板
１０ａ止め孔部
１０ｂ拘束片部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Worm rack type power transmission device 2 Support | pillar part 3 Input shaft 4 Electric motor 5, 11 Worm gear wheel 5a, 11a Tooth bottom part 5b, 11b Tooth part 6 Warm rack 7 Guide rail 8 Sliding hole part 9 Rolling ball 10 Holding plate 10a Stop hole 10b Restraint piece

Claims

互いに軸方向に並列する状態に設けられたウォーム歯車および直線状のウォームラックと、
前記ウォームラックに長手方向に沿って所定の間隔で滑動可能に配列されて、前記ウォーム歯車に噛合する複数の転動ボールとを備え、
前記ウォーム歯車の回転時、前記ウォーム歯車の回転が前記転動ボールを介して前記ウォームラックに直線運動力として伝達されることを特徴とするウォームラック形動力伝達装置。 A worm gear and a linear worm rack provided in a state parallel to each other in the axial direction;
A plurality of rolling balls that are slidably arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction on the worm rack and mesh with the worm gear;
The worm rack type power transmission device, wherein the rotation of the worm gear is transmitted to the worm rack as a linear motion force through the rolling ball during the rotation of the worm gear.

直線状のウォームラックに対して軸方向に所定の角度で傾斜するように配列された截頭円錐状のウォーム歯車と、
前記ウォームラックに長手方向に沿って所定の間隔で滑動可能に配列されて、前記ウォーム歯車に噛合する複数の転動ボールとを備え、
前記ウォーム歯車の回転時、前記ウォーム歯車の回転が前記転動ボールを介して前記ウォームラックに直線運動力として伝達されることを特徴とするウォームラック形動力伝達装置。 A frustoconical worm gear arranged to be inclined at a predetermined angle in the axial direction with respect to the linear worm rack;
A plurality of rolling balls that are slidably arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction on the worm rack and mesh with the worm gear;
The worm rack type power transmission device, wherein the rotation of the worm gear is transmitted to the worm rack as a linear motion force through the rolling ball during the rotation of the worm gear.

前記転動ボールは、前記ウォームラックに一列になって直線状に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウォームラック形動力伝達装置。 3. The worm rack type power transmission device according to claim 1, wherein the rolling balls are linearly provided in a row in the worm rack. 4.

前記転動ボールは、前記ウォームラックに比較的小さな間隔で複数列に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウォームラック形動力伝達装置。 3. The worm rack type power transmission device according to claim 1, wherein the rolling balls are arranged in a plurality of rows at relatively small intervals on the worm rack. 4.

前記ウォームラックには、前記転動ボールを外部に突出させる止め孔部を形成した保持板が被冠状態に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウォームラック形動力伝達装置。 3. The worm rack type according to claim 1, wherein the worm rack is provided with a holding plate having a stop hole portion for projecting the rolling ball to the outside in a crowned state. Power transmission device.

前記ウォームラックには、長手方向にガイドレールが取付けられており、前記ウォーム歯車は、支柱部を介して前記ガイドレールに摺動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウォームラック形動力伝達装置。 The guide rail is attached to the said worm rack in the longitudinal direction, The said worm gear is slidably supported by the said guide rail via the support | pillar part. 2. The worm rack type power transmission device according to 2.

前記ウォーム歯車の歯面プロフィールは、断面略円弧状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウォームラック形動力伝達装置。 The worm rack type power transmission device according to claim 1, wherein the tooth surface profile of the worm gear has a substantially arc-shaped cross section.

前記ウォーム歯車の歯面プロフィールは、断面略台形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウォームラック形動力伝達装置。 The worm rack type power transmission device according to claim 1, wherein the tooth surface profile of the worm gear has a substantially trapezoidal cross section.

前記ウォーム歯車の歯面プロフィールは、Ｖ字状の先端を有する略円弧状の断面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウォームラック形動力伝達装置。
The worm rack type power transmission device according to claim 1 or 2, wherein the tooth surface profile of the worm gear has a substantially arc-shaped cross section having a V-shaped tip.