JPH0247309Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、工作機械の割出し装置等の正確な駆
動が要求される箇所に好適なウオーム機構に関す
る。

（従来の技術） 例えばウオーム機構を採用した割出し円テーブ
ルが機械工作用、計測検査用等として多方面で使
用されている。割出し用テーブルは付属する工作
機械等の能力向上に伴い、高速化、高精度化、耐
久性（長時間精度保持特性）の向上等の必要性が
高まつている。

ウオーム機構は噛合い構造状、滑り接触部分を
有するため、耐摩耗性及び耐負荷性能力の向上を
図る必要がある。そこで従来は、浸炭焼入、窒
化、高周波焼入、火炎焼入等の方法によつてウオ
ーム機構の歯面の硬度を高めている。

しかし上記従来の構成では歯面に充分な強度が
得られず、充分な耐摩耗性及び耐負荷性能力が得
られない。従つて上記従来のウオーム機構を採用
した工作機械等では、回転速度に限界があり、要
求に対応した充分な高速度化が図れない。

（考案が解決しようとする問題点） 上記従来の構成では、充分な耐摩耗性及び耐負
荷性能力が得られず、そのようなウオーム機構を
採用した工作機械等では、回転速度に限界があ
り、充分な高速度化が図れないという問題点を有
している。

本考案は、上記問題点を解決しようとするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、超硬材料焼結合金のウオーム本体３
２とそれに噛合うウオームギヤ２０の双方の歯面
３１，３０に硬度の高いチタンコーテイングを施
し、上記チタンコーテイングの厚さを5.5μ〜7.5μ
とし、上記ウオーム本体３２を筒状に形成し、こ
の筒状のウオーム本体３２が嵌合する支持軸を、
それより大径の駆動側軸部３３と同芯且つ一体に
設け、この支持軸の根元部のみに横断面が円形の
一部を弓形に切欠いた非真円形の環状ボス４８に
形成すると共にウオーム本体３２の内筒面４０を
上記環状ボス４８を含む支持軸の外周面に面接触
状態で密着させることにより、上記ウオーム本体
３２を上記支持軸と相対的に回転不能に支持し、
支持軸と同芯の被動側軸部３４を設け、支持軸の
先端部をねじ部３７で構成し、このねじ部３７が
螺合するねじ穴３８を被動側軸部３４に設け、こ
のねじ穴３８に上記ねじ部３７が螺合することに
より、駆動側軸部３３の端面４４と被動側軸部３
４の端面４５がウオーム本体３２の両端面４１，
４２とそれれぞれ圧接した状態で両者を同芯に固
定し、上記駆動側軸部３３の回転力がねじ部３７
をねじ穴３８に捩込む方向に作用するように上記
ねじ部３７及びねじ穴３８のねじの方向を設定し
たことを特徴とするウオーム機構である。

（実施例） 本考案によるウオーム機構を有する割出しテー
ブルを採用した数値制御工作装置の概略を示す第
１図において、同時３軸制御機能を有するマシニ
ングセンタ１１に割出しテーブル１２が設けられ
て４軸制御が行えるようになつている。又マシニ
ングセンタ１１内にはマイクロコンピユータより
なるコントローラ１３が設けられており、割出し
テーブル１２内には操作盤１４からの指令を記憶
する等の機能を有するマイクロコンピユータより
なるコントローラ１５が設けられている。更に割
出しテーブル１２は、フイードモータ１６、モー
タの回転をパルスに変換するエンコーダ１７、減
速ギヤ１８、ウオーム１９、ウオーム１９に噛合
うウオームギヤ２０、ウオームギヤ２０と一体に
回転するロータリーテーブル２１、ロータリーテ
ーブル２１を制動するための空気圧式ブレーキシ
リンダ２２、空気圧式ブレーキシリンダ２２の制
動を確認するためのブレーキ確認センサ２３を有
している。又コントローラ１５に電力を供給する
ための電源２４が設けられている。なおウオーム
１９は第２図に示すように外周に歯面３１を有し
ており、歯面３１がウオームギヤ２０の外周面に
形成された歯面３０に噛合つている。

ウオーム１９の詳細構造を示す第３図におい
て、歯面３１を有するウオーム本体３２が同芯に
配置した駆動側軸部３３及び被動側軸部３４の間
に設けられている。両軸部３３，３４は例えば一
般的な鋼材等でできており、図示しない軸受によ
り支持されるようになつている。軸部３３は減速
ギヤ１８（第１図）からの回転力をウオーム本体
３２に伝達するものであり、その端面４４の中心
部から軸部３４側へ同芯に突出して支持軸の一部
を構成するボルト３５を一体に備えている。この
支持軸はウオーム本体３２を軸部３３に一体的に
連結するためのもので、上記ボルト３５の他、後
述するねじ部３７、非ねじ部分３９、環状ボス４
８により構成されている。軸部３４の端面４５の
中心部にはボルト３５のねじ部３７が螺合するね
じ穴３８が設けられている。ねじ部３７はボルト
３５の先端部だけ、すなわち概ねねじ穴３８に入
り込む部分だけに設けてあり、それ以外のボルト
非ねじ部分３９では外周面３９ａが完全な円筒面
となつている。

前記ウオーム本体３２は焼結合金等の超硬材料
製であり、歯の表面にはチタンコーテイングが施
されている。コーテイング処理方法としては、
D.V.D.法（物理的蒸着法）、C.V.D.法（化学的蒸
着法）等があり、例えば真空炉中で金属表面に
TiN，TiC等をイオン化させたり、反応ガス中で
析出させて硬質層を被覆する。この場合において
コーテイングされたウオーム本体３２の噛合い部
分には、割出しテーブル１２（第１図）に固着さ
れた加工物を切削するときの切削応力により、振
動及び変動荷重又は衝撃が掛かるので、コーテイ
ング下地の強度を強め、コーテイング面の厚さを
厚くすることにより、噛合い歯面の強度を上記衝
撃力等に充分耐え得るものとしなければならな
い。この様な噛合い面の強度は、コーテイング処
理における熱処理温度と熱処理時間に依存する。
従つて本考案の実施例においては、コーテイング
処理に際し従来の処理温度700〜1200℃に対して
180〜550℃とした。これによりコーテイング処理
における熱処理特性が向上し、上記衝撃力等に充
分対応できるコーテイング下地及びコーテイング
面を得ることができる。この熱処理におけるコー
テイング厚さは６〜7μ（厚さのばらつき±0.5μ以
内）である。なおウオームギヤ２０の歯面３０
（第２図）についても、同様のチタンコーテイン
グが施されている。

一方ウオーム本体３２の内筒面４０が上記外周
面に密着状態で嵌合し、両端面４１，４２がボル
ト３５の締付け力により軸部３３，３４の端面４
４，４５に圧接している。軸部３４の端面４５に
はねじ穴３８の開口を囲む環状のボス４６が設け
られている。ボス４６は円筒形の外周面を有して
おり、ウオーム本体３２の端面４２にはボス４６
がいんろう型式に嵌合する環状の切欠き段部４７
が設けられている。軸部３３のボルト３５にも端
面４５の基端部を大径にした形の環状ボス４８が
設けられており、ボス４８はウオーム端面４１に
設けた環状の切欠き段部４９にいんろう型式に嵌
合している。第３図の−断面図である第４図
の如く、環状ボス４８の外周は円筒状外周面の左
右２箇所を平担に切欠いた形状を有し、段部４９
の内周の寸法形状もボス４８の切欠き外周面５１
に密着状態で嵌合するように設定されている。

ボス４８と段部４９との上記嵌合部により、ウ
オーム本体３２と軸部３３との相対的な回転が阻
止されており、ウオーム本体３２が空回りるする
ことなく軸部３３からウオーム本体３２へ回転力
を伝えることができる。特に軸部３３の回転力が
ねじ部３７をねじ穴３８に捩込む方向に作用する
ようにねじの方向を設定すると、軸部３４の固定
強度を高めることができる。

次に作動を説明する。第１図において、図示し
ない制御テープからの指令がコントローラ１３に
入力されると、その指令に従つてマニシングセン
タ１１の工具や水平テーブル（共に図示せず）が
移動し、前後左右及び上下方向の同時３軸制御が
行なわれる。そしてコントローラ１３は必要に応
じて割出しテーブル１２のコントローラ１５にス
タート信号Ｓを出力する。スタート信号Ｓを入力
したコントローラ１５は、予め操作盤１４によつ
て入力記憶された指令に従つてフイードモータ１
６を回転させ、減速ギヤ１８及びウオーム１９、
ウオームギヤ２０を介してロータリーテーブル２
１を回転させる。

ウオーム１９が回転すると、第２図の歯面３１
と歯面３０間で摩擦が生じるが、歯面３１と歯面
３０はそれぞれチタンコーテイングによつて被覆
されているため、摩耗や焼付きによる不具合は生
じない。即ちチタンコーテイングされた歯面３
０，３１は従来の歯面に比べて４〜５倍硬く、耐
摩耗性も３〜６倍向上しているので、ウオーム１
９及びウオームギヤ２０は従来のものに比べて高
耐圧伝達力が得られ、回転の高速度化が図れるよ
うになり、又焼付きが生じ難くなるとともに、割
出し精度が長期間維持できる。

第１図のフイードモータ１６の回転はエンコー
ダ１７によつて電気パルスに変換されてコントロ
ーラ１５に入力される。コントローラ１５内では
上記パルスをカウントし、記憶された指令と比較
しながらフイードモータ１６の回転を制御する。
一方マシニングセンタ１１では、コントローラ１
５の指令を受けて水平テーブル（図示せず）の移
動が制御される。この結果ロータリーテーブル２
１に軸方向に固定された被加工物は、軸方向及び
回転方向に同時に制御されることとなり、外周面
上に指令された複雑な加工が施される。

なお上記実施例におけるチタンコーテイング処
理温度はウオーム本体３２に使用されている合金
鋼の焼き戻し温度より低いため、コーテイング処
理前の歯形加工精度と処理後のコーテイング皮膜
表面の歯形精度が比例し、処理変形及び表面粗さ
の低下が無い。即ち歯面３０，３１にチタンコー
テイングが施されただけで、歯形精度は低下しな
い。これはウオームギヤ２０についても同様であ
る。又ウオーム本体３２だけを軸部３３，３４と
は別の部品で構成しているので、ウオーム１９全
体を超硬材料で製造する場合に比べ製造コストを
低減できるだけでなく、チタンコーテイングの作
業も容易となる。ボルト３５を利用して軸部３
３，３４にウオーム本体３２を固定するととも
に、ボス４８と段部４９を利用して軸部３３とウ
オーム本体３２を相対回転不能に連結したので、
ウオーム軸全体の組立て強度及び寸法精度を充分
に高めることができる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によると、充分な耐
摩耗性及び耐負荷性能力が得られるようになり、
回転の高速度化が図れるようになる。又焼き付が
生じ難く、しかも長期間にわたつて精度が維持で
きるようになる。

特に本考案においては、歯面３０，３１に施さ
れたチタンコーテイングの厚さを、従来採用され
なかつた5.5μ〜7.5μに設定しているので、ビツカ
ース硬さが約5000Hvの摩擦面を得られることが、
出願人の行つた実験により確認されている。この
点、従来の硬化方法によつて得られた摩擦面は窒
化処理の場合でも約1000〜1200Hvであることが
同実験により確認されており、本考案の歯面３
０，３１は従来のものよりも４〜５倍硬いことが
明らかである。そして摩耗量は歯面３０，３１の
硬さに反比例するものであるから、本考案による
と摩耗量のきわめて少ない摩擦面を得ることがで
きる。従つて本考案のウオーム機構を工作機械等
のような特に強い衝撃を受けるものに採用して
も、充分な耐久性及び耐負荷性を発揮することが
できる。

しかも歯面３０，３１に施されたチタンコーテ
イングの厚さを5.5μ〜7.5μに設定しているので、
下地の焼きなまし温度よりも低い180〜550℃の低
温でも何等支障を来たすことなくコーテイング処
理を施すことができ、この点からも熱処理特性が
向上し、強い衝撃等に充分対応することのできる
摩擦面を得ることができる。

更に本考案によると、ウオーム本体３２を筒状
に形成し、この筒状のウオーム本体３２が嵌合す
る支持軸（ボルト３５、ねじ部３７、非ねじ部３
９、環状ボス４８）を、駆動側軸部３３と同芯且
つ一体に設け、この支持軸の根元部のみの横断面
を、例えば第４図に示すように、円形の一部を弓
形に切欠いた非真円形に形成すると共にウオーム
本体３２の内筒面４０を支持軸の外周面に面接触
状態で密着させているので、ウオーム本体３２と
軸部３３とを、ろう付や溶接を施すことなくウオ
ーム本体３２が相対回転不能な状態で一体的に連
結することができる。又支持軸の環状ボス４８の
横断面を、円形の一部を弓形に切欠いた非真円形
に形成し、ウオーム本体３２の内筒面４０を支持
軸の外周面に面接触した状態で密着させているの
で、かしめやキー等よりも高精度、高強度の連結
構造を得ることができる。

更に支持軸の根元部のみに横断面が円形の一部
を弓形に切欠いた非真円形の環状ボス４８に形成
したので、残りの非ねじ部分３９は加工容易な横
断面円形となり、又環状ボス４８の機械加工も容
易になる。これにより環状ボス４８とボルト３５
等からなる支持軸の形状が簡素化するので、ウオ
ーム本体３２を焼結合金で形成する際に内筒面４
０の精度を高めやすく、支持軸との面接触状態が
良好になる立点がある。回り止め部材として軸部
３３と一体で且つ切欠き５１を有する環状ボス４
８を採用したので、別のキーを採用する場合等に
比べて製造が容易であり、部品点数も減り、しか
もがたの発生する恐れが少ない。更にウオーム本
体３２は切欠き５１を有する環状ボス４８を介し
て軸部３３と回転不能に一体化されるので、ウオ
ーム本体３２に回転方向の衝撃が作用した場合に
も軸部３３とウオーム本体３２の回転方向のずれ
はなくなり、制御の精度が向上する。

しかも駆動側軸部３３は支持軸よりも大径に形
成されており、支持軸の先端部を構成するねじ部
３７が被動側軸部３４のねじ穴３８に螺合するこ
とにより、駆動側軸部３３の端面４４と被動側軸
部３４の端面４５がウオーム本体３２の両端面４
１，４２とそれぞれ圧接した状態で両者を同芯に
固定しているので、上述した効果と相俟つて各軸
部３３，３４と別体のウオーム本体３２を、一体
成形品のウオームと同様の精度及び強度をもたせ
た状態で構成することができる。しかも本考案に
おいては、駆動側軸部３３の回転力がねじ部３７
をねじ穴３８に捩込む方向に作用するように上記
ねじ部３７及びねじ穴３８のねじの方向を設定し
ているので、ウオーム本体３２の固定強度はより
一層堅固になる。しかも溶接やろう付を必要とし
ないので、万一ウオーム本体３２に損傷が生じた
場合でも、ウオーム１９を分解してその部分のみ
を交換すればよく、部品交換が容易になる。又溶
接やろう付を必要としないので、それらの熱影響
を歯面３１に与えることがなく、上記コーテイン
グ作業を低温で行つた立点が損われることがな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるウオーム機構を採用した
割出し装置付工作機械の模式図、第２図はウオー
ム機構の一部切欠き側面略図、第３図はウオーム
の一部切欠き側面略図、第４図は第３図の−
断面図である。 １９……ウオーム、２０……ウオームギヤ、３
０，３１……歯面、３５……ボルト（支持軸の一
部）、３７……ねじ部（支持軸の一部）、３９……
非ねじ部分（支持軸の一部）、４８……環状ボス
（支持軸の一部）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超硬材料焼結合金のウオーム本体３２とそれに
   噛合うウオームギヤ２０の双方の歯面３１，３０
   に硬度の高いチタンコーテイングを施し、上記チ
   タンコーテイングの厚さを5.5μ〜7.5μとし、上記
   ウオーム本体３２を筒状に形成し、この筒状のウ
   オーム本体３２が嵌合する支持軸を、それより大
   径の駆動側軸部３３と同芯且つ一体に設け、この
   支持軸の根元部のみに横断面が円形の一部を弓形
   に切欠いた非真円形の環状ボス４８に形成すると
   共にウオーム本体３２の内筒面４０を上記環状ボ
   ス４８を含む支持軸の外周面に面接触状態で密着
   させることにより、上記ウオーム本体３２を上記
   支持軸と相対的に回転不能に支持し、支持軸と同
   芯の被動側軸部３４を設け、支持軸の先端部をね
   じ部３７で構成し、このねじ部３７が螺合するね
   じ穴３８を被動側軸部３４に設け、このねじ穴３
   ８に上記ねじ部３７が螺合することにより、駆動
   側軸部３３の端面４４と被動側軸部３４の端面４
   ５がウオーム本体３２の両端面４１，４２とそれ
   ぞれ圧接した状態で両者を同芯に固定し、上記駆
   動側軸部３３の回転力がねじ部３７をねじ穴３８
   に捩込む方向に作用するように上記ねじ部３７及
   びねじ穴３８のねじの方向を設定したことを特徴
   とするウオーム機構。