JP2016099448A

JP2016099448A - カメラスタビライザの防振機構

Info

Publication number: JP2016099448A
Application number: JP2014235303A
Authority: JP
Inventors: 聡中谷; Satoru Nakaya
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】簡易かつ小型に構成することができ、かつ性能、耐久性に優れた防振機構を提供する。【解決手段】移動体に搭載されるカメラスタビライザの防振機構は、移動体に設置される設置部材４０と、カメラスタビライザのジンバルユニットを支持し、設置部材４０に柔軟性を有する連結部材（コイルばね６０）を介して取り付けられて設置部材４０に対し変位可能とされた支持部材５０と、互いに対向する磁極がＮ極とＳ極とされて対向配置された一対の磁石と、一対の磁石間の空隙に板面が磁極と平行とされて位置された導体板とによってそれぞれ構成された縦型ダンパ７０と横型ダンパ８０とを備える。縦型ダンパ７０は導体板７４の板面がジンバルユニットのアジマス軸と平行とされて設置部材４０と支持部材５０間に取り付けられ、横型ダンパ８０は導体板８４の板面がアジマス軸と垂直とされて設置部材４０と支持部材５０間に取り付けられる。【選択図】図２

Description

この発明は航空機や車両等の移動体に搭載されるカメラスタビライザの防振機構に関する。

移動体に搭載されるカメラスタビライザでは移動体からの外乱振動（移動体振動）がジンバルユニットに伝達するのを防止するため、防振機構を一般に備えている。防振機構には例えばコイルばねが用いられており、特許文献１に記載されたカメラスタビライザの防振機構では、機体（振動発生側）の上下方向の振動をコイルばねによって防振し、機体の横振動（前後、左右方向の振動）をユニバーサルジョイントによって防振するものとなっている。

一方、図９は特許文献２に記載されているカメラクレーンの防振器を示したものであり、この防振器においてもコイルばねを用いるものとなっている。図９中、１１はクレーン本体懸架端側である蓋面部を示し、１２はカメラを懸架するカメラ懸架部を示す。蓋面部１１はクレーン接続部１３を備えている。

蓋面部１１は環状に配置された複数のコイルばね１４の外周側を迂回する第一接続部１５にて第一受面１６と接続され、カメラ懸架部１２は複数のコイルばね１４の内周側を迂回する第二接続部１７にて第二受面１８と接続されている。第一受面１６はコイルばね１４の下側周に配置され、第二受面１８はコイルばね１４の上側周に配置されており、複数のコイルばね１４はこれら第一受面１６、第二受面１８に側周が接するように寝かせて配置されている。

特許文献２では上記のようにコイルばね１４を寝かせて配置することにより、鉛直方向の荷重のみならず、あらゆる方向の圧縮荷重にコイルばね１４が対応することができるものとしており、これにより効率的に振動を吸収することができるものとしている。なお、特許文献２にはコイルばねに加え、ショックアブソーバーを防振機構として用いることが記載されている。

特開平８−２９７３２３号公報特開２００８−２６３５１４号公報

上述したように従来の防振機構においてはコイルばねを基本的に用いると共に、防振性能をさらに向上させるべく、ユニバーサルジョイントやショックアブソーバーを用いるものとなっている。

しかるに、これらユニバーサルジョイントやショックアブソーバーのように機械的な連結構造や接触摺動構造を有する防振機構では、連結部分や接触摺動部分が損傷する恐れがあり、損傷により良好かつ滑らかな動作が損なわれるといった状況が生ずる恐れがあり、その点で耐久性、信頼性が十分とは言えないものとなっていた。また、防振機構全体が大型になるといった問題もあった。

この発明の目的はこのような状況に鑑み、簡易かつ小型に構成することができ、防振性能に優れ、かつ信頼性、耐久性に優れたカメラスタビライザの防振機構を提供することにある。

請求項１の発明によれば、移動体に搭載されるカメラスタビライザの防振機構は、移動体に設置される設置部材と、カメラスタビライザのジンバルユニットを支持し、設置部材に柔軟性を有する連結部材を介して取り付けられて設置部材に対し変位可能とされた支持部材と、互いに対向する磁極がＮ極とＳ極とされて対向配置された一対の磁石と、一対の磁石間の空隙に板面が磁極と平行とされて位置された導体板とによってそれぞれ構成された少なくとも一つの縦型ダンパと少なくとも一つの横型ダンパとを備え、縦型ダンパは導体板の板面がジンバルユニットのアジマス軸と平行とされて設置部材と支持部材の一方に導体板が取り付けられ、他方に一対の磁石が取り付けられ、横型ダンパは導体板の板面がアジマス軸と垂直とされて設置部材と支持部材の一方に導体板が取り付けられ、他方に一対の磁石が取り付けられているものとされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、連結部材は複数のコイルばねによって構成されているものとされる。

請求項３の発明では請求項２の発明において、設置部材及び支持部材は共に環状をなす連結面を備え、複数のコイルばねは軸線が横型ダンパの導体板の板面と平行とされて設置部材の連結面と支持部材の連結面との間に円周方向に配列されて挟み込まれているものとされる。

請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、一対の磁石は互いに対向して形成されている枠を有する保持部材に、当該枠にそれぞれ嵌め込まれて保持され、一対の磁石にそれぞれ形成された突出部が枠に突き当たることによって一対の磁石は互いに近づく方向への移動が阻止されているものとされる。

請求項５の発明では請求項１乃至４のいずれかの発明において、磁石と導体板の接触を防止するストッパが設けられているものとされる。

この発明によれば、対向磁石間に導体板が非接触で配置されてなる縦型ダンパと横型ダンパとを防振機構として用いるものとなっている。よって、防振機構を簡易かつ小型に構成することができる。また、これら磁気を利用した縦型ダンパ、横型ダンパは機械的な連結可動部分や接触摺動部分がないため、防振性能に加え、耐久性や信頼性の点においても優れた防振機構を得ることができる。

Ａは防振機構としてばねを備えるカメラスタビライザを模式的に示した図、Ｂはこの発明による防振機構を備えるカメラスタビライザを模式的に示した図。この発明によるカメラスタビライザの防振機構の一実施例を示す斜視図。Ａは図２に示した防振機構の縦型ダンパ部分の断面斜視図、Ｂは図２に示した防振機構の縦型ダンパ部分の断面図。Ａは図２に示した防振機構の横型ダンパ部分の断面斜視図、Ｂは図２に示した防振機構の横型ダンパ部分の断面図。Ａは図２に示した防振機構のストッパ部分の断面斜視図、Ｂは図２に示した防振機構のストッパ部分の断面図。図２に示した防振機構の分解斜視図。Ａは図２における縦型ダンパの斜視図、ＢはＡにおける保持部材と一対の磁石を分けて示した斜視図。縦型ダンパ、横型ダンパ及びストッパの取り付けを説明するための図。防振機構の従来例を示す斜視図。

まず、最初に、防振機構を備えるカメラスタビライザの概略を図１を参照して説明する。

図１Ａは防振機構としてばねを備えるカメラスタビライザを模式的に示したものであり、図１Ａ中、２０はカメラスタビライザ３０が搭載される移動体の搭載面を示す。ばね３１は搭載面２０とカメラスタビライザ３０のジンバルユニット３２との間に設けられている。ジンバルユニット３２はアウタジンバル部３３とインナジンバル部３４とよりなり、インナジンバル部３４にはウインドウ３５が所要数、設けられている。インナジンバル部３４の内部にはカメラやレンズ等が収容されている。なお、図１Ａ中に示したＡＺ軸はアジマス軸であり、ＥＬ軸はエレベーション軸である。アウタジンバル部３３はＡＺ軸回りに回転可能とされており、インナジンバル部３４はＥＬ軸回りに回転可能とされている。

図１Ｂはこの発明による防振機構を備えるカメラスタビライザを模式的に示したものであり、カメラスタビライザ３０’は防振機構としてばね３１に加え、ダンパ３６を有するものとなっている。

次に、この発明によるカメラスタビライザの防振機構を具体的に説明する。

図２はこの発明によるカメラスタビライザの防振機構の一実施例を示したものであり、図３〜５はその内部構造を示したものである。また、図６は各部に分解して示したものである。

防振機構はこの例では移動体に設置される設置部材４０とジンバルユニットを支持する支持部材５０とコイルばね６０と縦型ダンパ７０と横型ダンパ８０とストッパ９０とを備えている。

設置部材４０は図６に示したように設置プレート４１とハウジング４２とよりなる。ハウジング４２は円筒状をなし、ハウジング４２の一端（上端）にリング形状をなす設置プレート４１が取り付けられて設置部材４０が構成される。設置プレート４１の取り付けはねじ４３により行われる。

ハウジング４２の周面の上端側には方形状をなす大きな開口４２ａが周方向に９０°間隔で配列されて４つ形成されており、これら開口４２ａより少し下がった位置において隣接する開口４２ａ間には外面側に突出されて１段高くされた取り付け面４２ｂがそれぞれ形成されている。９０°間隔で形成された４つの取り付け面４２ｂには方形状の窓４２ｃがそれぞれ形成されている。さらに、ハウジング４２の周面には各開口４２ａの下端の中央部に続いて外面側に突出されて１段高くされた取り付け面４２ｄが形成されている。９０°間隔で形成された４つの取り付け面４２ｄには穴４２ｅがそれぞれ形成されている。穴４２ｅはこの例では長円穴とされている。なお、ハウジング４２の下端には環状をなす連結面４２ｆが内周側に突出して形成されている。

支持部材５０は円筒状をなし、ハウジング４２内に収容される。支持部材５０の下端外周には環状をなす連結面５０ａがフランジ状に突出して形成されている。また、支持部材５０の上端にはジンバルユニット支持用の環状をなす支持面５０ｂが内周側に突出して形成されている。なお、図６においては、支持部材５０は縦型ダンパ７０、横型ダンパ８０及びストッパ９０の各構成要素の一部が取り付けられた状態として示している。

ここで、縦型ダンパ７０の構成について説明する。図７Ａは縦型ダンパ７０の構成を示したものであり、縦型ダンパ７０は一対の磁石（永久磁石）７１，７２と、それら磁石７１，７２を保持する保持部材７３と、導体板７４とによって構成されている。

磁石７１，７２は図７Ｂに示したようにブロック状をなし、一端には突出部７１ａ，７２ａがそれぞれ形成されている。保持部材７３はベース７３ａと、ベース７３ａ上に互いに対向して突出形成された一対の枠７３ｂとよりなり、磁石７１，７２はこれら枠７３ｂにそれぞれ嵌め込まれて保持される。一対の磁石７１，７２は互いに対向する磁極がＮ極とＳ極とされて対向配置される。なお、磁石７１，７２はそれぞれ突出部７１ａ，７２ａが枠７３ｂに突き当たることで互いに近づく方向への移動が阻止されている。

導体板７４は一対の磁石７１，７２間の空隙に板面が磁石７１，７２の磁極と平行とされて位置される。なお、導体板７４の一端には導体板７４の板面と直交する方向に延長されてなる取り付け部７４ａが一体形成されている。導体板７４は例えばアルミニウムや銅製とされる。

上記のような構成を有する縦型ダンパ７０では導体板７４が磁束を横切る方向に動くと、導体板７４を横切る磁束の移動により渦電流が導体板７４に発生し、この渦電流が磁束と作用することにより導体板７４の運動方向と逆向きに抵抗力が働く。これにより導体板７４の運動を減衰させる効果を有するものとなっている。

縦型ダンパ７０の導体板７４は板面が円筒状をなす支持部材５０の中心軸方向と平行とされて、即ちジンバルユニットのＡＺ軸と平行とされて支持部材５０の周面の互いに１８０°をなす位置にそれぞれ取り付けられる。取り付けはねじ７５を用い、取り付け部７４ａを支持部材５０にねじ止めすることによって行われる。

磁石７１，７２を保持した保持部材７３はハウジング４２の互いに１８０°をなす位置に位置する取り付け面４２ｂに取り付けられる。取り付けはねじ７６を用い、ベース７３ａを取り付け面４２ｂにねじ止めすることによって行われる。磁石７１，７２が取り付けられた一対の枠７３ｂは窓４２ｃを介してハウジング４２の内面側に突出される。

横型ダンパ８０も縦型ダンパ７０と同様の構成を有するもので、一対の磁石８１，８２と、それら磁石８１，８２を保持する保持部材８３と、取り付け部８４ａが一体形成された導体板８４とよりなる。保持部材８３は保持部材７３と同様、ベース８３ａと一対の枠８３ｂとよりなり、磁石８１，８２には磁石７１，７２と同様、突出部８１ａ，８２ａが形成されている。縦型ダンパ７０と横型ダンパ８０の違いは導体板７４，８４の板面の方向にあり、縦型ダンパ７０では導体板７４は板面がＡＺ軸と平行とされるのに対し、横型ダンパ８０では導体板８４の板面はＡＺ軸と垂直とされる。

横型ダンパ８０の導体板８４は支持部材５０の周面の、縦型ダンパ７０の導体板７４の取り付け位置と９０°ずれた位置にそれぞれ取り付けられる。取り付けはねじ８５を用い、取り付け部８４ａを支持部材５０にねじ止めすることによって行われる。

磁石８１，８２を保持した保持部材８３はハウジング４２の残る２つの取り付け面４２ｂに取り付けられる。取り付けはねじ８６を用い、ベース８３ａを取り付け面４２ｂにねじ止めすることによって行われる。磁石８１，８２が取り付けられた一対の枠８３ｂは窓４２ｃを介してハウジング４２の内面側に突出される。

一方、ストッパ９０は穴９１ａを備えた穴部品９１と、基体９２とスリーブ９３とねじ９４とよりなる軸部品９５（図５参照）とによって構成されている。基体９２は軸部９２ａと取り付け部９２ｂとよりなり、軸部９２ａの回りにスリーブ９３が嵌め込まれている。スリーブ９３は軸部９２ａの先端に取り付けられたねじ９４により抜け止めされている。

軸部品９５はハウジング４２の４箇所の取り付け面４２ｄにそれぞれ取り付けられる。取り付けはねじ９７を用い、基体９２の取り付け部９２ｂを取り付け面４２ｄにねじ止めすることによって行われる。スリーブ９３が取り付けられた軸部９２ａは穴４２ｅを介してハウジング４２の内面側に突出される。

穴部品９１は支持部材５０の周面にねじ９６を用い、ねじ止めされて取り付けられる。穴部品９１は軸部品９５の位置と対応して４つ取り付けられる。軸部品９５のスリーブ９３が取り付けられた軸部９２ａは穴部品９１の穴９１ａ内に位置される。なお、支持部材５０には穴部品９１の穴９１ａの位置に対応して穴９１ａと連通する窓５０ｃが形成されている。

次に、設置部材４０に対する支持部材５０の取り付けについて説明する。

支持部材５０はコイルばね６０を介して設置部材４０のハウジング４２に取り付けられる。コイルばね６０は軸線が横型ダンパ８０の導体板８４の板面と平行とされ、ハウジング４２の連結面４２ｆと支持部材５０の連結面５０ａとの間に寝かされて配置される。この例では８つのコイルばね６０が環状をなす連結面４２ｆ，５０ａの周方向に配列されて配置される。

コイルばね６０には軸線方向と平行に一対の連結板６１が周の上側及び下側に位置して取り付けられており、上側に位置する連結板６１は支持部材５０の連結面５０ａの下面にねじ６２によりねじ止めされて取り付けられ、このようにして支持部材５０に取り付けられた８つのコイルばね６０がハウジング４２の連結面４２ｆ上に搭載される。コイルばね６０はハウジング４２の連結面４２ｆと支持部材５０の連結面５０ａとによって挟み込まれた状態となり、コイルばね６０を介してハウジング４２に取り付けられた支持部材５０はハウジング４２に対して変位可能とされる。

この例では上述したように、設置部材４０と支持部材５０との間に寝かせて介在させたコイルばね６０に加え、一対の縦型ダンパ７０と一対の横型ダンパ８０とを備えたものとなっている。寝かせて配置されてその上下が支持部材５０の連結面５０ａとハウジング４２の連結面４２ｆとによって挟み込まれたコイルばね６０は上下方向（アジマス軸方向）の荷重、軸線方向の荷重及びそれら上下方向、軸線方向と直交する方向の荷重に対して対応することができる（変形する）ものとなっており、円周上に配列された８つのコイルばね６０はあらゆる方向の振動に対して防振性能を発揮するものとなっている。

一方、縦型ダンパ７０及び横型ダンパ８０はそれぞれ導体板７４，８４の板面と平行方向の振動に対して優れた防振性能を発揮するものとなっており、これら縦型ダンパ７０及び横型ダンパ８０によってアジマス軸を含む直交３軸方向の振動を大幅に減衰させることができるものとなっている。

この例ではこのようなコイルばね６０と縦型ダンパ７０、横型ダンパ８０を備えることにより、極めて優れた防振性能を有するものとなっている。加えて、縦型ダンパ７０及び横型ダンパ８０は従来用いられているようなユニバーサルジョイントやショックアブソーバーに比し、構成が簡易で小型に構成することができ、さらに非接触状態で防振性能を発揮するものであるため、耐久性や信頼性の点においても優れている。

ストッパ９０は予期せぬ過大な衝撃、振動等が加わった場合に、縦型ダンパ７０の磁石７１，７２と導体板７４との接触及び横型ダンパ８０の磁石８１，８２と導体板８４との接触をそれぞれ防止する機能を有する。

ストッパ９０のスリーブ９３が取り付けられた軸部９２ａは穴部品９１に形成されている穴９１ａ内に位置しており、スリーブ９３が穴９１ａの内周面に突き当たることによって設置部材４０と支持部材５０のそれ以上の相対変位が阻止されるものとなっている。このようなストッパ９０が円周上、９０°間隔で取り付けられているため、縦型ダンパ７０及び横型ダンパ８０いずれにおいても磁石と導体板の接触を防止することができ、接触によってもろい磁石が損傷するといった不具合は発生しないものとなっている。

縦型ダンパ７０及び横型ダンパ８０の取り付けは、図６に示したように縦型ダンパ７０の導体板７４及び横型ダンパ８０の導体板８４を支持部材５０に取り付け、導体板７４，８４が取り付けられた支持部材５０を設置部材４０のハウジング４２内に組み込んだ後、磁石７１，７２及び８１，８２をそれぞれ保持した保持部材７３，８３をハウジング４２に取り付けることによって行われるが、このような取り付け手順に替え、支持部材５０をハウジング４２内に組み込んだ後、縦型ダンパ７０及び横型ダンパ８０を取り付けることもできる。

図８はこのような取り付け方を示したものであり、導体板７４，８４はハウジング４２の窓４２ｃを通してハウジング４２内の支持部材５０に取り付けることができる。この図８に示したように、縦型ダンパ７０及び横型ダンパ８０は脱着を容易に行えるものとなっている。これにより、必要に応じて導体板７４，８４を例えば厚さ、形状の異なるもの、あるいは材質の異なるものに変えるといったことも容易に行うことができる。

以上、説明した実施例においては、支持部材５０は複数のコイルばね６０を介して設置部材４０に取り付けられ、つまり設置部材４０と支持部材５０を連結する連結部材として複数のコイルばね６０を用いるものとなっているが、コイルばね６０を必ずしも用いる必要はない。この例では縦型ダンパ７０と横型ダンパ８０とを用いることによって優れた防振性能を有するものとなっているため、連結部材はコイルばね６０に限らず、柔軟性を有し、設置部材４０に対して支持部材５０を変位可能に設置できる部材であればよく、例えばゴム部材等を用いることもできる。

なお、この例では一対の縦型ダンパ７０と一対の横型ダンパ８０とを用いているが、縦型ダンパ７０と横型ダンパ８０は各１つであってもよい。また、導体板７４，８４を支持部材５０に取り付け、磁石７１，７２及び８１，８２をそれぞれ保持した保持部材７３，８３を設置部材４０に取り付けているが、これとは逆に磁石７１，７２及び８１，８２を支持部材５０に取り付け、導体板７４，８４を設置部材４０に取り付けることも可能である。

１１蓋面部１２カメラ懸架部
１３クレーン接続部１４コイルばね
１５第一接続部１６第一受面
１７第二接続部１８第二受面
２０搭載面３０，３０’ カメラスタビライザ
３１ばね３２ジンバルユニット
３３アウタジンバル部３４インナジンバル部
３５ウインドウ３６ダンパ
４０設置部材４１設置プレート
４２ハウジング４２ａ開口
４２ｂ取り付け面４２ｃ窓
４２ｄ取り付け面４２ｅ穴
４２ｆ連結面４３ねじ
５０支持部材５０ａ連結面
５０ｂ支持面５０ｃ窓
６０コイルばね６１連結板
６２ねじ７０縦型ダンパ
７１，７２磁石７１ａ，７２ａ突出部
７３保持部材７３ａベース
７３ｂ枠７４導体板
７４ａ取り付け部７５，７６ねじ
８０横型ダンパ８１，８２磁石
８１ａ，８２ａ突出部８３保持部材
８３ａベース８３ｂ枠
８４導体板８４ａ取り付け部
８５，８６ねじ９０ストッパ
９１穴部品９１ａ穴
９２基体９２ａ軸部
９２ｂ取り付け部９３スリーブ
９４ねじ９５軸部品
９６，９７ねじ

Claims

移動体に搭載されるカメラスタビライザの防振機構であって、
前記移動体に設置される設置部材と、
前記カメラスタビライザのジンバルユニットを支持し、前記設置部材に柔軟性を有する連結部材を介して取り付けられて前記設置部材に対し変位可能とされた支持部材と、
互いに対向する磁極がＮ極とＳ極とされて対向配置された一対の磁石と、前記一対の磁石間の空隙に板面が前記磁極と平行とされて位置された導体板とによってそれぞれ構成された少なくとも一つの縦型ダンパと少なくとも一つの横型ダンパとを備え、
前記縦型ダンパは前記導体板の板面が前記ジンバルユニットのアジマス軸と平行とされて前記設置部材と前記支持部材の一方に前記導体板が取り付けられ、他方に前記一対の磁石が取り付けられ、
前記横型ダンパは前記導体板の板面が前記アジマス軸と垂直とされて前記設置部材と前記支持部材の一方に前記導体板が取り付けられ、他方に前記一対の磁石が取り付けられていることを特徴とするカメラスタビライザの防振機構。
請求項１記載のカメラスタビライザの防振機構において、
前記連結部材は複数のコイルばねによって構成されていることを特徴とするカメラスタビライザの防振機構。
請求項２記載のカメラスタビライザの防振機構において、
前記設置部材及び前記支持部材は共に環状をなす連結面を備え、
前記複数のコイルばねは軸線が前記横型ダンパの導体板の板面と平行とされて前記設置部材の連結面と前記支持部材の連結面との間に円周方向に配列されて挟み込まれていることを特徴とするカメラスタビライザの防振機構。
請求項１乃至３記載のいずれかのカメラスタビライザの防振機構において、
前記一対の磁石は互いに対向して形成されている枠を有する保持部材に、当該枠にそれぞれ嵌め込まれて保持され、
前記一対の磁石にそれぞれ形成された突出部が前記枠に突き当たることによって前記一対の磁石は互いに近づく方向への移動が阻止されていることを特徴とするカメラスタビライザの防振機構。
請求項１乃至４記載のいずれかのカメラスタビライザの防振機構において、
前記磁石と前記導体板の接触を防止するストッパが設けられていることを特徴とするカメラスタビライザの防振機構。