JP2007088602A - クレーン用テレビカメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブーム角度にかかわりなくカメラを常に真下に指向させることができ、しかも全体が小型かつ非常に軽量で、取り付けおよび落雷時等の交換修理作業やメンテナンスなどを容易に行える実用性の高いクレーン用テレビカメラ装置を提供する。
【解決手段】テレビカメラを内蔵し、かつテレビカメラより上方位置に鉛直に対する傾斜角度を検出するセンサを配置した内側ハウジングと、該内側ハウジングを外囲する外側ハウジングと、上端にクレーンのブームに剛結するためのブラケットを持ちそれから先に平行状のアームを有するＵ状の吊枠を備えており、前記吊枠はアーム先端部が前記内側ハウジングの１８０度対称位置に支軸により枢支されるとともに、片側のアーム先端部の枢支部位とその近傍のハウジングには、前記センサによる計測角度に応じてハウジング自体を吊枠に対して回転させて鉛直方向に指向させる強制姿勢制御機構を設けた。
【選択図】図５

Description

本発明はクレーン用の吊り下げ型テレビカメラ装置に関する。

建設用クライミングクレーンやクローラタワークレーンなどにおいては、図１のように、クレーンＡのブームＡ−1の先端にズームレンズ付テレビカメラＫを吊り下げ、運転室内にはモニターテレビＢやコントローラＣを設置し、クレーンの作業時に荷取り場や吊り荷状況をオペレータがモニターテレビにより監視できるシステムとなっている。このシステムを導入することで作業効率と安全性の向上に非常に役立ち、高層建築作業には無線機と同じくらい欠くことのできないものになっている。

かかるクレーン用の吊り下げ型テレビカメラは、クレーンジブの動きに合わせて真下を向かせることが必要になり、また、かなりの高所に装備される関係から風の影響も大きくなること、落雷障害等によるカメラ交換作業が必ず発生するので、軽量化、小型化が要求される。

従来、クレーン用のテレビカメラは、先行技術１のように、カメラレンズを収納したハウジングを油圧ダンパー（ロータリーアクチュエータ）を介してブームの先端に取り付けることでブームの起伏動作に合わせて自重で真下を向くようにし、ハウジング内に、前記吊り下げ機構とは別に、運転室からの信号でカメラをＸ方向とＹ方向に微調整するカメラ撮像角度補正機構を設けている。

しかし、従来ではクレーンの起伏に対してカメラ自体の自重で真下を向くようにしていたので、風の影響を考慮してカメラ装置の重量をかなり重くする必要があり、大型で重量が重いので、落雷等の故障時の交換作業が大掛かりとなり、手間と時間を要した。また、油圧のダンパーを使用するため、油漏れや調整不備によるガタツキ、ふらつきが生じやすく、このためには油の補充とバルブの調整が必要であるので、煩雑な作業を要した。
実公平７−３１６４５公報

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、ブーム角度にかかわりなくカメラを常に真下に指向させることができ、しかも全体が小型かつ非常に軽量で、取り付けおよび落雷時等の交換修理作業やメンテナンスなどを容易に行える実用性の高いクレーン用テレビカメラ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、テレビカメラを内蔵し、かつテレビカメラより上方位置に鉛直に対する傾斜角度を検出するセンサを配置した内側ハウジングと、該内側ハウジングを外囲する外側ハウジングと、上端にクレーンのブームに剛結するためのブラケットを持ちそれから先に平行状のアームを有するＵ状の吊枠を備え、前記吊枠はアーム先端部が前記内側ハウジングの１８０度対称位置に支軸により枢支されるとともに、片側のアーム先端部の枢支部位とその近傍のハウジングには、前記センサによる計測角度に応じてハウジング自体を吊枠に対して回転させて鉛直方向に指向させる強制姿勢制御機構を設けたことを特徴としている。

本発明によれば、テレビカメラを内蔵したハウジングを自重で真下を向かせるのでなく、ハウジングに内蔵した傾斜角センサで常時鉛直に対する角度を計測しその計測角度に応じて強制的にハウジング自体を回転して真下を向かせるので、ハウジングを小型、軽量化することが可能になり、風抵抗を受けることが少なくなり、極めて小さく無駄のない形態とすることができるとともに、取り付け作業、落雷等の故障時の交換作業やメンテナンスが極めて容易になる。
また、油圧ダンパーを使用しないでブーム先端に吊枠を剛結して吊り下げることができるので、油圧ダンパーの使用に問題であった油漏れや調整不備によるガタツキ、ふらつきなどを解消することができる。

好適には、ハウジングを鉛直方向に指向させる強制姿勢制御機構が、アーム先端部内側に固定された歯車と、内側ハウジングに保持されたモータとこれの回転を前記歯車に伝達する駆動歯車を備え、内側ハウジング内には、前記センサからの信号を処理して前記モータの駆動を制御するための電気的制御手段を備えている。
これによれば、強制姿勢制御機構の構造が簡単であり、しかもブームの起伏動作に合わせてハウジング自体で傾斜の有無と角度を判断し、自動的に鉛直方向に指向させることができるので、迅速で的確な姿勢制御を行える。
また、強制姿勢制御機構に補正信号を与えることで一定方向（Ｙ方向）のカメラ撮像角度補正も行うことが可能なので、従来ハウジング内に設けていたＹ方向の角度補正機構を省略することが可能となり、ハウジング内の機構の簡素化とコンパクト化を図ることもできる。

好適には、内側ハウジング内のテレビカメラは取り付け枠にズームレンズの中心部を支点として一方向（Ｘ方向）に傾斜可能に支持され、前記取り付け枠は、内側ハウジング内の固定部材に取り付けたモータと伝動要素を含む角度補正機構により可動となっている。
これによれば、Ｘ方向の撮像角度調整を円滑に行なうことができ、Ｙ方向姿勢制御システムによるテレビカメラをブームの動きにかかわりなく常に鉛直に向ける機能との相乗作用で精度の高い監視を行うことができる。

好適には、外側ハウジングが円筒状である。
これによれば、風の影響を少なくすることができ、安定した姿勢制御を行える。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図２ないし図９は本発明にかかるクレーン用テレビカメラ装置の一実施例を示しており、図２と図３において、１はクレーンブームＡ―１の先端に剛結された吊枠、２は前記吊枠１に対して一方向（Ｙ軸方向）に傾動自在なハウジングである。

図４ないし図８は、前記吊枠１とハウジング２の詳細な構造を示している。
ハウジング２は、図５と図６のように、テレビカメラ４を内蔵した筒状の内側ハウジング２Ａと、これを外囲するステンレス製などの耐食、防水性の良好な円筒状の外側ハウジング２Ｂからなっており、内側ハウジング２Ａは状端部が外側ハウジング２Ｂの蓋体２０に上部が固定されるようになっている。

吊枠１は頂板部１ａから平行に延びるアーム１ｂ、１ｂを有して全体がＵ状をなしており、頂板部１ａにはクレーンブームＡ―１に対する固定用穴を有するブラケット１ｃが固定されている。ブラケット１ｃは、ブームの各種構造などに応じ得るよう、ベース部を貫くねじ１００とナット１０１により頂板部１ａに対する取り付け方向が可変となっている。
アーム１ｂ、１ｂは前記外側ハウジング２Ｂの直径より適度に大きな間隔を有して外側ハウジング２Ｂの１８０度対称位置に延在し、図５のように、内側ハウジングおよび外側ハウジング２Ｂをそれらの高さ方向のほぼ中央位置において枢支している。

詳しくは、図５のように、内側ハウジング２Ａに半径方向に突出する支軸２００が固定され、片側のアーム先端部内側には前記支軸２００を嵌める軸受け１０が固定されている。
内側ハウジング２Ａには、前記支軸２００と１８０度対称位置に、半径方向に突出する支軸２００が固定され、他側のアーム先端内側には、前記支軸２００の軸受けを兼ねた盤状の歯車たとえばピニオン１１が固定されている。そして、前記内側ハウジング２Ａには前記歯車１１を構成要素の一部とする強制姿勢制御機構５が設けられている。

強制姿勢制御機構５は、図３ないし図５のように、出力軸に駆動歯車５１を固定した可逆モータ５０と、可逆モータ５０の近傍にあって一端側に前記駆動歯車５１と噛み合う従動歯車５２と、これと同軸上にあって前記アーム側の歯車１１と噛み合うハウジング回転用の歯車たとえばウオーム５３を備えている。かかる強制姿勢制御機構５は箱状のケーシング５Ａにユニットとして納められ、内側ハウジング２Ａに設けた開口部を通して外側ハウジング２Ｂに突出されている。

内側ハウジング２Ａ内のテレビカメラ４はＣＣＤカメラ４Ａとズームレンズ４Ｂを備え、図５ないし図７のように、内側ハウジング２Ａ内に垂下された取り付け枠６にズームレンズ４Ｂの中心部を支点として一方向（Ｘ方向）に支持され、前記取り付け枠６は、内側ハウジング内に設けた固定枠７に装備した角度補正機構８によって可動となっている。
詳しく説明すると、内側ハウジング２Ａ内には上方域に平行状の側板を有する固定枠７が固定されており、この固定枠７にはねじ軸７０が回転可能に横架されており、ねじ軸７０の上方には平行状に摺動ガイドバー７１が横架されている。

取り付け枠６は本体６ａと駒６ｂを有し、この駒６ｂの上部が前記摺動ガイドバー７１に直交状に貫挿している。また駒６ｂは雌ねじ穴を有し、これに前記ねじ軸７０が螺通している。本体６ａは上端部が前記駒６ｂに枢軸６０により枢支されている。本体６ａは中間に突台部６００を有し、これがＣＣＤカメラ４Ａのほぼ中心部にねじで結合している。また、本体６ａは下端域が幅広となっていてその下端付近がねじによってズームレンズ４Ｂに結合している。そして、この結合部より上位のズームレンズ中心部位に相当する位置には、支軸６１が突設されており、該支軸６１が図６のように固定枠の延長部７ａに設けた軸受７３に嵌まることにより支点を構成している。

角度補正機構８は、前記固定枠７の上側に搭載された可逆モータ８0と、これの出力軸に取り付けた駆動歯車８１と、前記ねじ軸７０の延長上に取り付けられた従動歯車７４を含んでおり、可逆モータ８０の駆動によりねじ軸７０が回転すると駒６ｂがねじ軸７０に沿って平行状に移動し、それによりテレビカメラ４を搭載した本体６ａが支軸６１を支点としてＸ方向に傾動するようになっている。そして最大傾斜角度を規制するため、固定枠７にはリミットスイッチ８３が配置され、これに駒６ｂが接触することにより可逆モータ８０の駆動を停止させるようになっている。

前記固定枠７の上部域には、鉛直に対する傾斜角を検出し電気信号に変換する傾斜角センサ９が装備されている。
前記傾斜角センサ９は絶対角度を検出できるものであれば任意であり、たとえばホール素子を使用したフロート方式（フロートに直結したマグネットが常に鉛直方向を向くことを利用して傾斜による素子の位置変化で磁界の変化を検出するタイプ）、封入された液体の気者に伴う静電容量の変化を角度変化として捕らえる液体容量式、膜スプリング容量式など適宜選択すればよい。

前記この傾斜角センサ９の比較的近傍には電気的制御手段（制御ボックス）３が取り付けられており、これの内部に、図９のような制御手段、すなわち、前記傾斜角センサ９と電気的に接続されていて傾斜角センサ９からの測定信号を記憶、演算する判断機能を備えたＣＰＵ基板３０と、これからの信号を駆動電気信号として出力する駆動回路基板３１とが搭載されている。
前記駆動回路基板３１は強制姿勢制御機構５の可逆モータ５０と角度補正機構８の可逆モータ８０に接続したモータ駆動回路と、テレビカメラのレンズをアイリス、フォーカス、ズームに駆動するレンズ駆動回路を備えている。
また、前記ＣＰＵ基板３０はオペレータ室内のリモコン制御基板と各種操作スイッチを備えたコントローラ３３と通信線によって接続されている。すなわち、ＣＰＵ基板にはコントローラ３３からの制御信号を各モータに電気信号に変えて供給する通信機能が装備されている。コントローラ３３はまた電源線により前記駆動回路基板３１に接続され、それによりズームレンズの動作、Ｙ方向の強制姿勢制御動作およびＸ方向の角度補正動作を制御できるようになっている。

なお、内側ハウジング２Ａには、前記ズームレンズ４Ｂの下方にほこり浸入防止用のガラス板２５が密閉状に張設されており、該ガラス板はヒータガラスで構成され、コントローラ３３からの信号で駆動回路基板３１に搭載したヒータ駆動回路を作動して、曇りを防止できるようになっている。
なお、テレビカメラ４を方向で角度調整する機構は、実施例に示されたものに限らず、先行技術で用いられているクランク式などであってもよい。

本発明の作用を説明すると、使用に当たっては、吊枠１の天端にあるブラケット１ｃをクレーンのブーム（ジブ）Ａ−１の先端にボルトで連結固定し、ハウジング４から延出する複合ケーブル（通信線・電源線・同軸ケーブル）をオペレータ室のコントローラとＴＶモニターに接続し、コントローラ３３の電源スイッチをＯＮにする。

こうすれば、ハウジング内上部に設置した傾斜角センサ９により鉛直に対する角度が検出される。その信号を内側ハウジング内のＣＰＵ基板３０で判断し、駆動回路基板３１を介して強制姿勢制御機構５の可逆モータ５０に電気信号として出力する。これにより駆動歯車５１が回転し、これと噛み合っている従動歯車５２が回転され、これと同軸上にあるハウジング回転用の歯車５３が回転する。この歯車５３は、吊枠アーム側の円盤状の歯車１１と噛み合っており、一方、吊枠アームはクレーンのブームに一定角度で固定されているので、ハウジング４そのものが歯車１１の中心を支点としてＹ方向に回動し、傾斜角センサ９で検出されると、その信号がＣＰＵ基板３０で判断され、可逆モータ５０の駆動が停止されることにより停止する。この角度は、ハウジング回転用の歯車５３とアーム側の円盤状の歯車１１の噛み合いで保持される。

この状態で、クレーンＡを起伏動作させれば、その動作に合わせて前記傾斜角センサ９が連続的に角度検出し、その信号で前記のようにテレビカメラ４を内蔵しているハウジング４が真下を向くようにＹ方向に自動で動作させられる。図１０はこの動作を示している。
一方、前記ハウジング内のＣＰＵ基板３０は通信線を介してオペレータ室のコントローラ３３と接続されており、傾斜角センサ９の検出角度はコントローラ３３の制御基板に入力され、したがって、コントローラ３３によって強制姿勢制御機構５の可逆モータ５０を遠隔操作で作動させ、ハウジング４の角度を制御することができる。

すなわち、コントローラ３３のＹ（縦）方向の角度調整スイッチ（図示せず）を押すことにより可逆モータ５０が駆動され、ハウジング２は上下押された方向に角度を変えられ、スイッチを放すと可逆モータ５０の駆動が停止し角度が固定される。したがって、傾斜角センサ９の検出精度などにより、プラスマイナスのある角度でハウジング４が鉛直であったような場合には、ＣＰＵ基板３０にその角度を０度とする補正信号を送って記憶させ、以後クレーンジブの起伏動作に合わせてハウジング４を自動でＹ方向に制御動作することができる。また、撮像中にテレビカメラ のＹ方向を補正する場合も同様である。

一方、コントローラ３３のＸ（横）方向のスイッチを押せば、ハウジング内の駆動回路基板３１を介してＸ方向角度補正機構８が駆動される。すなわち、可逆モータ８０の駆動で駆動歯車８１が回転し、これと噛み合っている従動歯車７４を介してねじ軸７０が回転する。これによりねじ軸７０に螺通している駒６ｂがねじ軸７０に沿って平行状に移動し、それによりテレビカメラ４を搭載した取り付け枠本体６ａが支軸６０を支点としてＸ方向に傾動する。これにより、図５の仮想線のように、テレビカメラ４がＸ方向に所要角度たとえば±５〜８度傾き、撮像方向が変化される。スイッチを放すと停止する。前記調整範囲以上はリミットスイッチが作動して停止する。

なお、実施例では、Ｘ方向は自動では動作しないようにしているが、傾斜角センサ９の測定角度をＣＰＵ基板３０で演算し、これからの信号でＸ方向角度補正機構８を自動的に作動させるようにしてもよい。
なお、コントローラ３３には低速と高速でＹ、Ｘ方向の動作をさせることができるように速度制御回路も設けられており、スイッチを押すと低速、ＦＡＳＴスイッチと同時に押すと高速で動作するようになっている。ズームレンズ４Ｂは、アイリス、フォーカス、ズームが各々コントローラ３３のスイッチで押している間動作される。

以上のように本発明はＸ方向の角度はハウジング内で調整し、Ｙ方向についてはブームに剛結された吊枠１とこれに枢支されたハウジング２間のギアメカニズムでハウジング全体を回転させることで常時鉛直に吊り下げ、かつＹ方向の角度調整手段を兼用させるので、たとえば、１／３インチ３８万画素（有効）ＣＣＤ、ＤＳＰタイプに２１倍ズームレンズを搭載したテレビカメラ装置において、高さ：５７０ｍｍ、直径：１６５ｍｍ、重量：約１１ｋｇという軽量かつコンパクトなものとなし得、取り付け及び落雷時等の交換修理作業が極めて容易になった。また、油圧ダンパーを使用しないので油の補充、バルブの調整も必要なく、メンテナンスも容易となる。

従来のクレーン用テレビカメラ装置の使用状態を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は本発明のクレーン用テレビカメラ装置の動きを示す説明図である。 本発明装置の外観を示す斜視図である。 本発明装置の部分切欠正面図である。 本発明装置の縦断側面図である。 図５におけるＸ−Ｘ線に沿うハウジング断面図である。 ハウジングの平面図である。 Ｘ方向角度補正機構の斜視図である。 本発明の制御系統図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）はカメラハイジングの動きを示す正面図である。

符号の説明

１ 吊枠
１ｂ、１ｂ アーム
1ｃ ブラケット
２ ハウジング
２Ａ 内側ハウジング
２Ｂ 外側ハウジング
３ 電気的制御手段
４ テレビカメラ
４Ａ カメラ
４Ｂ ズームレンズ
５ 強制姿勢制御機構
６取り付け枠
７ 固定枠
８ Ｘ方向角度補正機構
９ 傾斜角センサ
１１ 歯車
５０ 可逆モータ
５３ 回転用の歯車
８０ 可逆モータ

Claims (4)

1. テレビカメラを内蔵し、かつテレビカメラより上方位置に鉛直に対する傾斜角度を検出するセンサを配置した内側ハウジングと、該内側ハウジングを外囲する外側ハウジングと、上端にクレーンのブームに剛結するためのブラケットを持ちそれから先に平行状のアームを有するＵ状の吊枠を備え、前記吊枠はアーム先端部が前記内側ハウジングの１８０度対称位置に支軸により枢支されるとともに、片側のアーム先端部の枢支部位とその近傍のハウジングには、前記センサによる計測角度に応じてハウジング自体を吊枠に対して回転させて鉛直方向に指向させる強制姿勢制御機構を設けたことを特徴とするクレーン用テレビカメラ装置。
2. ハウジングを鉛直方向に指向させる強制姿勢制御機構が、アーム先端部内側に固定された歯車と、内側ハウジングに保持されたモータとこれの回転を前記歯車に伝達する駆動歯車を備え、内側ハウジング内には、前記センサからの信号を処理して前記モータの駆動を制御するための電気的制御手段を備えている請求項１に記載のクレーン用テレビカメラ装置。
3. 内側ハウジング内のテレビカメラは取り付け枠にズームレンズの中心部を支点として一方向（Ｘ方向）に傾斜可能に支持され、前記取り付け枠は、内側ハウジング内の固定部材に取り付けたモータと伝動要素を含む角度補正機構により可動となっている請求項１に記載のクレーン用テレビカメラ装置
4. 外側ハウジングが円筒状である請求項１に記載のクレーン用テレビカメラ装置。

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