ウォーム ギアは、主にシャフトの回転方向を変更し、非平行な回転シャフト間の速度を低下させてトルクを増加させる高比減速機として使用される動力伝達コンポーネントです。これらは、交差しない垂直軸を備えたシャフトで使用されます。ウォーム ギアは、噛み合うギアの歯が互いに滑り合うため、他のギア ドライブに比べて非効率的ですが、非常にコンパクトなスペースで大幅な速度低下を実現できるため、多くの産業用途に使用されています。基本的に、ウォーム ギアは、噛み合う歯の形状を表す一重エンベロープと二重エンベロープに分類されます。ここでは、ウォーム ギアについて、その動作と一般的な用途について説明します。

円筒ウォームギヤ

ウォームの基本形状は平歯車を生成するインボリュートラックです。ラックの歯は真っ直ぐな壁を持っていますが、ギアブランクに歯を生成するために使用されると、インボリュート平歯車のよく知られた湾曲した歯の形状が生成されます。このラック歯の形状は基本的にワームの胴体の周りに巻き付いています。交尾 ウォームホイール から構成されていますはすば歯車歯はウォームの歯の角度に一致する角度でカットされています。歯がウォームを包み込むように湾曲しているため、真の拍車形状はホイールの中央部分にのみ発生します。噛み合い動作は、ラックの並進運動がウォームの回転運動に置き換えられることを除いて、ピニオンを駆動するラックの動作に似ています。ホイールの歯の湾曲は「スロート」と表現されることがあります。

ワームには、少なくとも 1 つから最大 4 (またはそれ以上) のスレッドまたは起動があります。各ねじ山はウォーム ホイールの歯と噛み合います。ウォーム ホイールには、ウォームよりも多くの歯とはるかに大きな直径があります。ワームはどちらの方向にも回転できます。ウォームホイールには通常少なくとも 24 個の歯があり、ウォームねじ山とホイールの歯の合計は通常 40 個を超える必要があります。ウォームはシャフト上に直接作成することも、別々に作成して後でシャフトに滑り込ませることもできます。
多くのウォームギア減速機は理論的にはセルフロック式、つまりウォームホイールによって逆駆動されることがないため、吊り上げなどの多くの場合に利点があります。バックドライブが望ましい特性である場合、ウォームとホイールの形状をそれを可能にするように適合させることができます (多くの場合、複数回の始動が必要です)。
ウォームとホイールの速度比は、ウォームねじ山に対するホイールの歯の数 (直径ではありません) によって決まります。
ウォームはホイールよりも比較的摩耗が多いため、青銅ホイールを駆動する硬化鋼ウォームなど、それぞれに異なる材料が使用されることがよくあります。プラスチック製ウォームホイールもございます。

一重および二重包囲ウォームギヤ

エンベロープとは、ウォーム ホイールの歯がウォームの周りに部分的に巻き付く方法、またはウォームの歯がホイールの周りに部分的に巻き付く方法を指します。これにより、より大きな接触面積が得られます。シングルエンベロープウォームギアは、円筒形のウォームを使用してホイールのスロート歯と噛み合います。
歯の接触面をさらに大きくするために、ウォーム ホイールの曲率に合わせて、ウォーム自体に砂時計のような形状のスロートが付けられることもあります。この設定では、ウォームの軸方向の位置を慎重に調整する必要があります。二重包囲ウォームギヤは加工が複雑であり、一重包囲ウォームギヤよりも用途が少ないです。機械加工の進歩により、二重包絡デザインは以前よりも実用的になりました。
交差軸はすば歯車は、非包絡ウォーム歯車と呼ばれることもあります。航空機のクランプは、非包み込み設計である可能性があります。

アプリケーション

ウォーム ギア減速機の一般的な用途はベルト コンベヤ ドライブで、ベルトはモーターに対して比較的ゆっくりと移動するため、高比の減速が必要になります。ウォームホイールによる逆駆動に対する抵抗力を利用して、コンベヤ停止時のベルトの逆転を防止できます。その他の一般的な用途としては、バルブ アクチュエーター、ジャッキ、丸鋸などがあります。これらは、インデックス作成や、望遠鏡やその他の機器の精密ドライブとして使用されることがあります。
ウォーム ギアの動きは基本的にネジのナットと同じようにすべてスライドするため、熱が懸念されます。バルブ アクチュエータの場合、デューティ サイクルは断続的である可能性が高く、頻度の低い動作の間に熱が容易に放散される可能性があります。コンベア ドライブでは、連続運転が行われる可能性があり、設計計算において熱が大きな役割を果たします。また、歯間の圧力が高く、異なるウォームとホイールの材質の間でかじりの可能性があるため、ウォーム ドライブには特殊な潤滑剤の使用をお勧めします。ウォーム ドライブのハウジングには、オイルからの熱を放散するための冷却フィンが取り付けられていることがよくあります。ほぼあらゆる量の冷却を達成できるため、ウォーム ギアの熱要因は考慮事項になりますが、制限されるものではありません。ウォームドライブを効果的に動作させるために、オイルは通常 200°F 以下に保つことが推奨されます。
バックドライブは、ねじれ角だけでなく、摩擦や振動などの定量化できない要因にも依存するため、発生する場合と発生しない場合があります。これが常に発生するかまったく発生しないことを保証するには、ウォーム ドライブの設計者は、これらの他の変数をオーバーライドできるほど急なねじれ角または十分に浅いねじれ角を選択する必要があります。賢明な設計では、安全性が危険にさらされる場合、セルフロックドライブを備えた冗長ブレーキを組み込むことを提案することがよくあります。
ウォームギヤは、内蔵ユニットとギヤセットの両方でご利用いただけます。一部のユニットは、一体型サーボモーターまたはマルチスピード設計として購入できます。
高精度の減速を伴う用途には、特殊精密ウォームおよびゼロバックラッシバージョンが利用可能です。一部のメーカーから高速バージョンが入手可能です。