JP2014051346A - 吊荷監視カメラ装置 - Google Patents

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Mitsuaki Toda
戸田  光昭
Kazuya Tanisumi
和也 谷住
Iwao Ishikawa
巌 石川
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Abstract

【課題】小型軽量化を図ることができ、定格の大きなモータを使用することなく同一定格のモータを使用することのできる吊荷監視カメラ装置を提供する。
【解決手段】クレーンの伸縮ブームの先端近傍に取り付ける吊荷監視カメラ装置100であって、伸縮ブームの先端近傍に取り付けられる筐体と、この筐体内に配置されるとともに上下方向に延びたロッド111と、このロッド111の下部に設けられたTVカメラ110と、ロッド111の中間部に設けた球体112と、この球体112を回動可能に保持するとともに筐体に固定された球面軸受113と、球体112を中心にしてロッド111を任意の方向へ傾動させる傾動機構200とを備えた。
【選択図】図3

Description

この発明は、クレーンのブームの先端近傍に取り付ける吊荷監視カメラ装置に関する。
従来から、クレーン機械装置の周辺を撮影するカメラを備えた吊荷監視カメラ装置が知られている(特許文献1,2参照)。
特許文献1の吊荷監視カメラ装置は、カメラハウジングの底板の上方に配置された枢軸に揺動自在に支持された揺動台と、この揺動台に配設された支軸に揺動自在に支持されたカメラ台と、揺動台に設けられるとともにこの揺動台を枢軸回りに揺動させるモータと、カメラ台に設けられるとともにカメラ台を支軸回りに揺動させるモータとを設け、枢軸と支軸とを直交に配置し、2つのモータによって揺動台とカメラ台とを揺動させることにより、カメラ台に設けたカメラをパンとチルト方向に回動させるものである。
また、特許文献2の吊荷監視カメラ装置は、支持フレームに設けた外枠内に第1枢軸回りに傾動可能に設けた中間枠と、この中間枠内に第1枢軸と直交する第2枢軸回りに傾動可能に設けた内枠と、この内枠に固定したテレビカメラと、中間枠のブラケットに設けた2つのモータとを備え、一方のモータの駆動によって中間枠を外枠に対して第1枢軸回りに傾動させ、他方のモータの駆動によって内枠及びテレビカメラを中間枠に対して第2枢軸回りに傾動させることにより、内枠とともにテレビカメラをパンとチルト方向に回動させるものである。
特公平8−15995号公報 実公平7−31645号公報
しかしながら、いずれの吊荷監視カメラ装置にあっては、内ジンバル部材と外ジンバル部材とを有しており、広い揺動角を得るには、内ジンバル部材と外ジンバル部材が互いに干渉しないようにクリアランスを十分に取る必要があり、このため、装置が大型化してしまうという問題がある。また、内ジンバル部材と外ジンバル部材の重量が異なるため、内ジンバル部材を揺動させるモータの負荷と、外ジンバル部材を揺動させるモータの負荷が異なり、定格の異なるモータが必要となる。あるいは、小さい負荷にも定格の大きなモータを使用することになり、無駄が大きいという問題がある。
この発明の目的は、小型軽量化を図ることができ、しかも定格の大きなモータを使用することなく同一定格のモータを使用することのできる吊荷監視カメラ装置を提供することにある。
請求項1の発明は、クレーンのブームの先端近傍に取り付ける吊荷監視カメラ装置であって、
前記ブームの先端近傍に取り付けられる筐体と、
この筐体内に配置されるとともに上下方向に延びたロッドと、
このロッドの下部に設けられたカメラと、
前記ロッドの中間部に設けた球体と、
この球体を回動可能に保持するとともに前記筐体に固定された球面保持部材と、
前記球体を中心にして前記ロッドを任意の方向へ傾動させる傾動機構とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、外ジンバル機構の中に内ジンバル機構を設ける構造となっていないことにより、装置の小型化を図ることができる。しかも、球体の中心を支点にしてロッドを傾動させるものであるから、X,Yモータの負荷を同一にすることができ、定格の大きなモータを使用することなく同じ定格のX,Yモータを使用することができる。
この発明に係る吊荷監視カメラ装置を搭載した移動式クレーンを示した側面図である。 図1に示す吊荷監視カメラ装置の先端ブームの取付状態を示す説明図である。 図1に示す吊荷監視カメラ装置の構成を示した斜視図である。 ロッドの穴に割りピンを挿入してスプリングの一端部を固定するための説明図である。 ロッドの上部に取り付けられたブラケット板の断面図である。 断面方向が異なるロッドの上部に取り付けられたブラケット板の断面図である。 図1に示す吊荷監視カメラ装置の構成を示した側面図である。 ラフテレーンクレーンと吊荷監視カメラ装置の制御系の構成を示したブロック図である。 ロッドのX方向の揺動移動を示す説明図である。 ロッドが垂直状態にあるときのX,Yアームの位置関係を示した説明図である。 X,Yアームが実線位置から鎖線位置へ移動する説明図である。 ロッドのY方向に対する傾動移動を示す説明図である。 X,Yアームが鎖線位置から実線位置へ移動する説明図である。 図10のX,Yアームが鎖線位置から実線位置へ移動した際、X方向に対してのロッドが鎖線位置から実線位置へ傾動移動する説明図である。 図11に示すロッドが鎖線位置から実線位置へ傾動移動した場合のY方向に対するロッドの傾動移動を示す説明図である。 第2実施例の制御系の構成を示したブロック図である。 第3実施例の制御系の構成を示したブロック図である。 第4実施例の制御系の構成を示したブロック図である。
以下、この発明に係る吊荷監視カメラ装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
[第1実施例]
図1に示すラフテレーンクレーン10は、走行機能を有する車両の本体部分となるキャリア11と、このキャリア11の前側に設けられた左右一対の前側アウトリガ12と、キャリア11の後側に設けられた左右一対の後側アウトリガ13と、キャリア11の上部に水平旋回可能に取り付けられた旋回台14と、旋回台14に設けたキャビン20と、旋回台14に固定されたブラケット15に取り付けられた伸縮ブーム16等とを備えている。
伸縮ブーム16は、その基端部が支持軸17を介して取り付けられており、支持軸17を中心に起伏可能となっている。ブラケット15と伸縮ブーム16との間には起伏用シリンダ18が介装され、この起伏用シリンダ18の伸縮により伸縮ブーム16が起伏される。
伸縮ブーム16は、ベースブーム16Aと中間ブーム16Bと先端ブーム16Cとを有し、この順序でベースブーム16A内に外側から内側に入れ子式に組み合わされて構成されている。また、伸縮ブーム16は伸縮シリンダ(図示せず)によって伸縮するようになっている。
先端ブーム16Cの先端部16Caにはシーブ(図示せず)が設けられており、このシーブにワイヤWが掛けられ、このワイヤWによってフックブロック19が吊されている。フックブロック19にはフック21が取り付けられている。
ワイヤWは、図示しないウインチによって巻き取られたり、送り出されたりする。
先端ブーム16Cの先端部16Caには、吊荷監視カメラ装置100が下方に向けて取り付けられている。
吊荷監視カメラ装置100は、図2に示すように、円筒状の密閉された筐体101を備えており、この筐体101の外周面の上部に軸102がブラケット103によって固定され、この軸102が図示しないダンパを介してサポート部材104に回転可能に保持されている。サポート部材104は先端ブーム16Cの先端部16Caに固定されている。
吊荷監視カメラ装置100は、筐体101が軸102とともに軸102回りに回動することにより、自重によって常に下方(筐体101の底部が下方)に向くようになっており、またダンパによって風などにより向きが変わらないようになっている。
吊荷監視カメラ装置100は、図3及び図4に示すように、テレビカメラ(カメラ)110と、このテレビカメラ110を下部に取り付けるとともに上方に延びたロッド111と、このロッド111の中間位置に設けた球体112と、この球体112を回動可能に保持する球面軸受(球面保持部材)113と、球体112の中心を支点にしてロッド111を任意の方向へ傾動させるリンク機構(傾動機構)200と、ロッド111をX,Y方向に付勢するスプリング115,116等とを備えている。
スプリング115,116は、後述する減速器のギアによるバックラッシュを防止するためのものである。
X,Y方向は垂直に延びたロッド111に対して直交しており、X方向はY方向に直交し、X方向は例えばキャビン20の前方方向である。Y方向はキャビン20の左側方向である。
テレビカメラ110とロッド111と球体112と球面軸受113とリンク機構200とスプリング115,116等とは筐体101内に配置されている。
ロッド111の球体112とテレビカメラ110との間にはプレート120が固定され、このプレート120の上面には、X方向(上下方向)に対する傾斜角度を検出する傾斜計121と、Y方向に対する傾斜角度を検出する傾斜計122と、ロッド111の旋回角度を検出する旋回角度計123(図5参照)とが設けられている。
筐体101の底板101Aには、円形の開口105が形成され、この開口105には透明ガラス106が嵌め込まれている。また、底板101Aには、4本の支柱107a〜107dが立設され、支柱107a〜107dの中間部には円弧状に形成された平板状のブラケット130が取り付けられ、支柱107a〜107dの上部には円弧状に形成された平板状のブラケット131が取り付けられている。
ブラケット130の中間部の下面には、支持板132が取り付けられている。この支持板132は、ブラケット130の下面に固定された接合片132Aと、この接合片132Aの一端から下方に折り曲げられた支持片132Bとを有している。
支持片132Bには、ロッド111に向かって延びた保持部材135が設けられており、この保持部材135の先端部には球面軸受113が固定されている。すなわち、球面軸受113は、保持部材135,支持板132,ブラケット130及び支柱107a〜107dを介して筐体101の底板101Aに固定されている。これにより、ロッド111は、球体112を中心にして筐体101に対して傾動することになる。すなわち、X−Y平面に対して360度の任意の方向に傾動することができる。
また、ブラケット130には、スプリング115,116の一端が取り付けられ、スプリング115,116の他端には割りピン142,143が取り付けられている。
割りピン142,143は、図3Aに示すように、ロッド111の穴111a,111bに通されて取り付けられている。
リンク機構200は、ブラケット131の上面に設けられており、Xリンク装置(第1傾動手段)210と、Yリンク装置(第2傾動手段)230とを有している。
Xリンク装置210は、モータ(Xモータ)M1及び減速器(図示せず)を内蔵したモータユニット211と、このモータユニット211の出力軸211Aに装着された円板(第1円板)212と、両端に球関節継手214,215を設けたXアーム(第1移動部材)216等とを有している。モータユニット211はブラケット131の上面に取り付けられている。
そして、モータM1と円板212とでXアーム216をX方向へ移動させる第1駆動機構が構成される。
円板212の側面212Aの周縁部側にボス212Bが形成され、このボス212Bに図示しない球体が設けられており、この球体を相対回転自在に保持する球面保持部214AがXアーム216の一端に設けられている。そして、その球体と球面保持部214Aとで球関節継手214が構成されている。
一方、ロッド111の上端部には、図3Bに示すように断面がL字形のブラケット板217,237が取り付けられている。
ブラケット板217の板部217Aは、−Y方向に向いており、この板部217Aにはボス217Bが設けられている。このボス217Bに図示しない球体が設けられている。この球体を相対回転自在に保持する球面保持部215AがXアーム216の他端に設けられている。そして、その球体と球面保持部215Aとで球関節継手215が構成されている。
Yリンク装置230は、モータ(Yモータ)M2と減速器(図示せず)を内蔵したモータユニット231と、このモータユニット231の出力軸231Aに装着された円板(第2円板)232と、両端に球関節継手234,235を設けたYアーム(第2移動部材)236等とを有している。モータユニット231はブラケット131の上面に取り付けられている。
そして、モータM2と円板232とでYアーム236をY方向へ移動させる第2駆動機構が構成される。
円板232の側面232Aの周縁部側にボス232Bが形成され、このボス232Bに図示しない球体が設けられており、この球体を相対回転自在に保持する球面保持部234AがYアーム236の一端に設けられている。そして、その球体と球面保持部234Aとで球関節継手234が構成されている。
ブラケット板237の板部237Aは、−X方向に向いており、この板部237Aにはボス237Bが設けられている。このボス237Bに図示しない球体が設けられている。この球体を相対回転自在に保持する球面保持部235AがYアーム236の他端に設けられている。そして、その球体と球面保持部235Aとで球関節継手235が構成されている。
図5はラフテレーンクレーン10と吊荷監視カメラ装置100の制御系の構成を示したブロック図である。
図5において、331はクレーンコントローラであり、このクレーンコントローラ331は、図1に示すキャビン20内に設けた図示しない操作部の操作に基づいて各アウトリガ12,13の張出や旋回台14の旋回や伸縮ブーム16の伸縮や伸縮ブーム16の起伏などの各種の制御を行う。332は画像処理コントローラであり、画像処理コントローラ332は性能線を求めたり、テレビカメラ110で撮像された画像にその性能線を合成してモニタ333に表示させたりする。
また、画像処理コントローラ332は、スイッチボックス334の図示しないスイッチ操作に応じて、テレビカメラ110を上下(チルト),左右(パン)に振らす指令信号を出力する。
340はテレビカメラ110で撮像した映像信号をデジタル信号に変換して画像処理コントローラ332へ送信したり、画像処理コントローラ332から出力された指令信号を受信して信号伝送手段341へ出力する送受信部である。
信号伝送手段341は、画像処理コントローラ332から送受信部340を介して送信されてきたズーム指令信号を受信すると、テレビカメラ110へ出力して、テレビカメラ110のズームを行わせ、チルト指令信号やパン指令信号を受信するとドライバD1,D2を動作させてモータM1,M2を駆動させる。
送受信部340と信号伝送手段341とドライバD1,D2などとは吊荷監視カメラ装置100側に設けられており、送受信部340と画像処理コントローラ332との間の信号の送受信はコードリール350を介して行われる。コードリール350はベースブーム16Aに設けられる。
[動 作]
次に、上記のように構成される吊荷監視カメラ装置の動作について説明する。
キャビン20内に設けた操作部のスイッチボックス334のスイッチを操作して、テレビカメラ110を上下、左右に振らす指令信号を画像処理コントローラ332から出力すると、コードリール350及び送受信部340を介して信号伝送手段341に入力する。信号伝送手段341は、入力した指令信号に基づいてドライバD1,D2を動作させてモータM1,M2を駆動させる。
いま、例えば、ロッド111が図6の実線に示すように垂直状態にあり、Xアーム216とYアーム236が図7に示す位置にあるとき、この状態からモータM1のみが駆動した場合、円板212が回転して図8に示す鎖線位置へXアーム216が移動すると、Yアーム236は、球関節継手234を支点にして鎖線で示す位置へ回動移動する。
このXアーム216及びYアーム236の鎖線位置への移動により、ロッド111は、図6に示すように、球体112を中心にして鎖線位置へ回動移動する。すなわち、ロッド111はX方向に対して角度αだけ傾斜し、テレビカメラ110は球体112を中心にしてX方向に角度αだけ揺動(チルト)される。
また、この場合のロッド111は、図9に示すように、Y方向に対して実線位置から鎖線位置へ角度βだけ傾き、テレビカメラ110は実線位置から−Y方向へ角度βだけ揺動(パン)されることになる。
すなわち、テレビカメラ110は、モータM1の駆動によってチルトやパンが行われることになる。
この状態から、モータM2を駆動させて、例えばYアーム236を図8に示す鎖線位置から、すなわち図10に示す鎖線位置から図10の実線位置へ移動させると、Xアーム216が球関節継手214を支点にして鎖線位置から実線位置へ回動移動する。Xアーム216の回動移動により、ロッド11は、X方向に対して図6の鎖線位置すなわち図11に示す鎖線位置から実線位置へ傾き、テレビカメラ110は鎖線位置から実線位置へ、すなわちX方向へさらに揺動(チルト)されることになる。
また、ロッド111は、Yアーム236の図10に示す実線位置への移動により、図9に示す鎖線位置すなわち図12に示す鎖線位置から球体112を中心にして、Y方向に対して鎖線位置から実線位置へ揺動する。この揺動により、テレビカメラ110はY方向へ揺動(パン)されることになる。
このように、テレビカメラ110は、モータM1,M2の駆動によって円板212,232を回転させることにより、チルトやパンさせることができるので、モータM1,M2を駆動制御することにより、円板212,232の回転量を調整することによって、任意の位置へチルトやパンさせることができる。
ところで、モータM1,M2は、筐体101側のブラケット131に設けられており、テレビカメラ110から離れた位置あることにより、モータM1,M2のノイズがテレビカメラ110の画像信号に乗ってしまうことが防止される。
また、2つのモータM1,M2を1つのブラケット131上に設けているので、モータM1,M2に掛かる負荷は、ほぼテレビカメラ110の重量だけとなり、しかも、ロッド111は球体112を支点にして回動させるものであるから、テコの原理により、モータM1,M2の負荷を小さくすることができる。このため、モータM1,M2は、定格の小さなものでロッド111を傾動させることができ、同一定格のものを使用することができる。
また、外ジンバル部材の中に内ジンバル部材を設けていないことにより、筐体101を小さくすることができる。
このように、モータM1,M2の定格を小さくすることができるとともに、筐体101を小さくすることができるので、吊荷監視カメラ装置100の小型軽量化を図ることができ、さらに外ジンバル部材の中に内ジンバル部材を設けていないことにより、テレビカメラ110の揺動角を大きくとることができる。
X,Yアーム216,236を円板212,232を回転させることによりX,Y方向へ移動させているので機械的なエンドがなく、このため機械的なエンドによるモータM1,M2の損傷を防止することができる。
また、スイッチボックス334に、X方向のチルト上げやチルト下げの切換スイッチと、Y方向のパン右やパン左の切換スイッチを装備している場合、それぞれの切換スイッチの片方を押し続けたとき、機械エンドがないことにより、リンク死点を越えた場合に切換スイッチの極性が反転することになる。この場合、切換スイッチの表示方向とテレビカメラ110の傾動方向とが一致しなくなるのを防止するため、傾斜計121,122の検出信号に基づいて、円板212,232の回転動作範囲を制限するようにモータM1,M2の駆動を制御すればよい。
吊荷監視カメラ装置100は、図2に示すように、先端ブーム16Cに取り付けたまま走行する場合がある。スプリング115,116は減速器のギアによるバックラッシュを防止するために適切なバネ力を与えているが、この走行時のテレビカメラ110の破損を防止するため、走行時はスプリング115,116が全伸び状態となるように、モータM1,M2を制御してテレビカメラ110を拘束に近い状態にするとよい。
この第1実施例では、X方向の傾斜角度を検出する傾斜計121と、Y方向の傾斜角度を検出する傾斜計122と、ロッド111の旋回角度を検出する旋回角度計(図示せず)とを設けているので、傾斜計121,122及び旋回角度計が検出する検出信号に基づいて、モータM1,M2の駆動を制御することにより、テレビカメラ110を精度よく所望の位置へチルトやパンさせることができる。
スイッチボックス334のX方向の切換スイッチまたはY方向の切換スイッチを操作した場合、X方向またはY方向の直線方向へテレビカメラ110を動かすためには、傾斜計121,122の検出角度と円板212,232の回転角との関係を示す傾斜角対応表に基づいてモータM1,M2を制御するとよい。
また、吊荷監視カメラ装置100がダンパにより自重によって真下を向かない場合であっても、傾斜計121,122がこれを検出するので、傾斜計121,122の検出信号に基づいて、テレビカメラ110を真下に向けることができる。
この実施例では、ロッド111をリンク機構200によって傾動させているが、他の機構によって傾動させるようにしてもよい。例えば、Y方向に長い長孔を有するX板をX方向に移動可能に設け、X方向に長い長孔を有するY板をY方向に移動可能に設け、このX板とY板とを重ねて配置し、これらX,Y板の長孔にロッド111の上部を挿入させ、X,Y板をモータM1,M2の正転・逆転でX,Y方向へ移動させることによってロッド111を傾動させるようにしてもよい。
第1実施例では、テレビカメラ110の映像信号をデジタル信号に変換した例を示すが、コードリール350のケーブルを映像信号(同軸線)と指令信号(電線)を同時に伝送できる複合ケーブルにして実施してもよい。
[第2実施例]
図13は、第2実施例のラフテレーンクレーン10と吊荷監視カメラ装置100の制御系の構成を示したブロック図である。この第2実施例では、第1実施例の傾斜計121,122と旋回角度計とを省略したものであり、他は第1実施例と同様なのでその説明は省略する。
[第3実施例]
図14は、第3実施例の制御系の構成を示すブロック図である。この第3実施例は、コードリールを使用せずに、中継器400を介してキャビン20側と吊荷監視カメラ装置100側とを無線で信号の送受信を行うようにしたものである。中継器400は、図示しないジブのチルト時に通信不能とならないように、例えば先端ブーム16Cの先頭に設ける。401は吊荷監視カメラ装置100の無線用の送受信部である。
[第4実施例]
図15は、第4実施例の制御系の構成を示すブロック図である。この第4実施例では、キャン通信を利用して画像処理コントローラ332の制御信号をキャン通信インターフェイス450によって送受信部340へ送信するようにしたものである。
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
101 筐体
110 TVカメラ(カメラ)
111 ロッド
112 球体
113 球面軸受(球面保持部材)
200 リンク機構(傾動機構)
210 Xリンク装置(第1傾動手段)
212 円板(第1円板)
214 球関節継手
215 球関節継手
216 Xアーム(第1移動部材)
230 Yリンク装置(第2傾動手段)
232 円板(第2円板)
234 球関節継手
235 球関節継手
236 Yアーム(第2移動部材)
M1 モータ(Xモータ)
M2 モータ(Yモータ)

Claims (3)

  1. クレーンのブームの先端近傍に取り付ける吊荷監視カメラ装置であって、
    前記ブームの先端近傍に取り付けられる筐体と、
    この筐体内に配置されるとともに上下方向に延びたロッドと、
    このロッドの下部に設けられたカメラと、
    前記ロッドの中間部に設けた球体と、
    この球体を回動可能に保持するとともに前記筐体に固定された球面保持部材と、
    前記球体を中心にして前記ロッドを任意の方向へ傾動させる傾動機構とを備えたことを特徴とする吊荷監視カメラ装置。
  2. 前記傾動機構は、前記球体の中心を支点にしてロッドを垂直線と直交するX方向へ傾動させる第1傾動手段と、前記球体の中心を支点にして前記ロッドをX方向と直交するY方向へ傾動させる第2傾動手段とを有し、
    第1傾動手段は、X方向へ移動して前記ロッドをX方向へ傾動させる第1移動部材と、この第1移動部材をX方向へ移動させる第1駆動機構とを有し、
    第2傾動手段は、Y方向へ移動して前記ロッドをY方向へ傾動させる第2移動部材と、この第2移動部材をY方向へ移動させる第2駆動機構とを有することを特徴とする請求項1に記載の吊荷監視カメラ装置。
  3. 第1移動部材は、前記ロッドの上部に球関節継手を介して一端が接続されたXアームを有し、
    前記第1駆動機構は、前記Xアームの他端が球関節継手を介して接続された第1円板と、この第1円板を回転させて前記XアームをX方向へ移動させるXモータとを有し、
    第2移動部材は、前記ロッドの上部に球関節継手を介して一端が接続されたYアームを有し、
    第2駆動機構は、前記Yアームの他端が球関節継手を介して接続された第2円板と、この第2円板を回転させて前記YアームをY方向へ移動させるYモータとを有することを特徴とする請求項2に記載の吊荷監視カメラ装置。
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