ウォームギヤの精度

質問

ウォームギヤとステッピングモータの回転機構を作っておるのですが、
ウォームギヤ(歯車状の方)を数十回転した際に、角度が原点から数度
ずれてしまうという現象にぶつかり、悩んでおります。
ギヤは、歯車のメーカーに特注したもので精度は高いと思います。

質問は、
ウォームギヤを多回転させたときの精度は100%なのでしょうか？
ということです。

通常の歯車であれば、ギヤが折れでもしないかぎり、
何億回廻そうとも、回転比は絶対に保たれます。
ウォームギヤでもそうだと確信してよいのでしょうか？
素人目には、これは、ネジのピッチの精度なので、
「アナログ的」であり、誤差を含むのではないかという気がするのです。

よろしくお願いいたします。

回答No.3

quenista · ベストアンサー

追記で．．．。

＞(ステッピングモーターのすべり等)を探すことに・・・
ロータリー・エンコーダで回転数と角度を確認されれば、どちら側かは特定出来ると思います。

後、ウォームの軸のすべりも確認された方が良いのかも知れませんね。

素人考えですいません．．．。
プロの方ならもっと的確なアドバイスを頂けると思うのですが．．．。

回答No.6

ikkyu3

ずれが累積することは、了解いたしました。
重複しますが、念のために追記いたします。
ステッピングモーター側に原因があります。
ウォームギヤの回転比は、ネジのピッチの精度には無関係です。一回転で歯一枚送ります。
軸に対してのセットが完全なら、何億回廻そうとも、回転比は絶対に保たれます。

お礼

ありがとうございます。
やはりそうですか。
ロータリーエンコーダを取り付けて監視することにしました。
なんとかなりそうです。これからもよろしくお願いいたします。

回答No.5

ikkyu3

＞角度が原点から数度 ずれてしまう
原点から数度と有りますので、繰り返しても、このずれは、累積はしないのですね。累積すれば、原点からどんどん離れますから。
繰り返して、ずれが累積するときは、原因は、ステッピングモーター側に有ります。
累積しないとすれば、バックラッシュ（遊び）が原因とは、考えられませんか。
前の方の補足でギヤ比が1：36とありますので、ウォームねじが一条で切ってあれば、歯数は、３６枚となり歯一枚あたり（ウォーム軸一回転あたり）１０度になりますので（この仕様で注文したのでしょうが）バックラッシュを規定して発注していれば別ですが、１度前後の隙間は、あると思います。
また、ウォーム軸の軸受けに軸方向のガタは、有りませんか。このガタでも１度くらいは、違ってくると思います。
以上の２点を確かめては、いかがでしょうか。機械は、潤滑のために必ず隙間は、設けてありますので。
原因が、ステッピングモーター側にあるときは、（トルク不足で起きる）、制御方式に、フィードバック（位置の）を取り入れていないときは、毎回原点をチェックするシーケンスが必要かもしれません。

補足

ありがとうございます。
ずれは、累積するのです。
ウォーム軸(歯車側)一回転で、大体0.5度くらいずつずれて行きます。
僅かですが、100回廻すと、50度ですから馬鹿になりません。
バックラッシュについては気にしておりまして、回転は一方向
に限定することで避けるようにしています。

ステッピングモータは、とりあえずトルクの大きなものを
発注しました。

回答No.4

noname#2748

ウォームギアとウォームホイールの組み合わせでも一般のギアと同様に何回転回してもずれは生じないはずですので、もしズレが生じてくるようであればステッピングモーターのトルク不足でモーターの回転数自体が狂っていることが考えられます。ウォームとウォームホイールで構成される減速機構は見た目よりかなり摩擦による損失が大きく、減速比に見合ったトルクを得ることは難しい機構でしょう。一対のギアで簡単に大きな減速比が得られるので重宝な機構ではありますが、ちょっと注意が必要です。

この欠点を補った方式にりサーキュレーティングボール式（ボールナットともいいます）と言う機構があります。これはウォームギアとウォームホイールの両方にボールが入る溝が切ってあり、その間にボールが入っている方式で、ボールはギアの間を転がりながらギアの間から出て行き、次のボールがまた入ってくるというようになっています。ボールはギアケースに設けられた通路を通り循環します。
この方式ではギアの滑り摩擦をボールの転がり摩擦変えることで損失を大きく減らすことができます。構造が少々複雑なのが難点ですが、プリロードを掛けることでバックラッシュも小さくできるので制度よく減速できると思います。

お礼

ありがとうございます。
いわゆるボールネジでしょうか。回転─直動変換型は、
使ったことがあります。確かに感動ものでした。

直交軸タイプ(回転─回転)もあるとは知りませんでした。
ただ、ノンオイルで使う必要がある(冷やすため)ので、
ちょっと難しいかも知れません。

回答No.2

quenista

御存知だとは思いますが、念の為．．．。

ウォームギアの場合は、ウォームの中心とホイールの中心で合わすはずだったと思います。
一度、確認されてはどうでしょうか？

あと、「傘歯」以外にも「ねじ歯車」でも直交出来ますし、こちらはそんなに大きく無いと思いますが、如何でしょうか？

お礼

いくつかのポイントのご指摘ありがとうございます。
大変参考になりました。

1) 位置合わせ
ギヤの仕様書を参考にして、厳密に合わせたはずなのですが、
芋虫の頭尾の中心に来ているかどうかをもう一度チェックしてみます。
2) ねじ歯車
うーん。二社ほどカタログを見ましたが、最小でφ18程度ですので
残念ながら大きすぎました。(現在使用中のウォームは、芋虫側が
φ4で、チタン製なのです)
3)ウォームの軸のすべり
これもかなりあやしいかもしれません。一応モーターの軸に固定
されていますが、熱膨張で伸縮しているかどうかをチェックして
みます。

回答No.1

quenista

全く専門では無いので、簡単なアドバイスですが．．．。

先ず、ウォームギアの回転比はギヤの噛み合わせがずれない限り、保たれると思いますよ。

単純に、ギアの比率が整数比では無いのでは無いでしょうか？

整数比を保ちたい場合は、多段の遊星ギア等の方が調整が楽かも知れませんね。

補足

ありがとうございます。やはり回転比は保たれますか。
別の原因(ステッピングモーターのすべり等)を探すことに
なりますか、、、。

なお、ギヤ比は、1:36の整数比で歯車の会社に特注したもの
なので、公称はあくまで整数比です。それから、ウォームに
している目的は回転軸を直交させるためなので、他の方式
では、傘歯以外では無理(といって傘歯ではかさばるので無理)
なのです。