JP2017067247A - 自動バックラッシュ除去装置とそれを用いた雲台装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板ばねの付勢力を利用した自動バックラッシュ除去装置を有するウォームギア減速機構において、ウォームホイールの回転方向によっては、板ばねの支点まわりに作用するモーメントが、ウォームをウォームホイールに喰いつかせる方向に発生し、歯面のグリス切れや回転トルクのムラ等が発生することを防止する。【解決手段】モーター７とモーターの回転を伝達するウォーム８を設けたウォーム軸１２と、ウォームホイール１０と、ウォーム軸をウォームホイールの方向に付勢するための板ばね１９を有するウォームギア減速機構において、ウォームホイール正転時にウォームがウォームホイールから受ける第一の反力が板ばねに作用する第一のモーメントＭ３の方向と、ウォームホイール逆転時にウォームがウォームホイールから受ける第二の反力が板ばねに作用する第二のモーメントＭ４の方向が一致する場所に板ばねの支点が設けられたことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、雲台装置用の駆動装置であり、特に自動バックラッシュ除去装置を用いた駆動装置に関する。

従来、雲台装置の駆動装置において、ウォームとウォームホイールを用いたウォームギア減速機構が一般的に用いられている。また、ウォームやウォームホイールの偏心、歯厚のばらつき等によって変動するバックラッシュを自動で除去する駆動装置が提案されている。特許文献１には、板ばねによる自動バックラッシュ除去装置が開示されている。

図５は上記の特許文献１に代表される、板ばねによる自動バックラッシュ除去装置を有するウォームギア減速機構の一例を表したものである。

101はウォーム、102はウォームホイールでありウォーム101とウォームホイール102はピッチ円上でかみ合っている。ウォーム101と軸103は一体に構成され、軸103がモーター等のアクチュエーター(不図示)によって回転することで、ウォーム101が回転し、かみ合うウォームホイール102にモーターの駆動力が伝達される仕組みになっている。104はシャーシで、不図示の筺体に固定されている。軸103は一端をシャーシ104に保持された第一の軸受105に支持され、他のもう一端は板ばね106に保持された第2の軸受107に支持されている。板ばね106は折り返し部106aがシャーシ104に固定され、折り返し部106bは106cを支点として矢印108の方向に変位自在であり、バネ力によってウォーム101をウォームホイール102に付勢している。

特開平９−２９１９８２号公報

ここでウォームホイール102がウォーム101により矢印r1方向に駆動された時、ウォーム101には反力F1が矢印の方向に作用し、それによりウォーム101には106cを支点とするモーメントM1が作用する。その場合、モーメントM1は図示のとおりウォームがウォームホイールから離れる方向に作用する。一方、ウォームホイール102が矢印r2の方向に駆動された時、ウォーム101には反力F2が矢印の方向に作用し、それによりウォーム101には106cを支点とするモーメントM2が作用する。その場合、モーメントM2は図示の通りウォーム101がウォームホイール102に喰いこむ方向に作用する。すなわち、ウォーム101とウォームホイール102の歯面の接触面圧が上昇することとなり、ウォームホイール102が矢印r2の方向に駆動される時は歯面のグリス切れや回転トルクのムラ等が発生するという課題があった。

そこで、本発明の目的は、ウォームホイールが駆動される際に発生する反力によって板ばねの支点まわりに作用するモーメントを、ウォームホイールの回転方向によらずウォームが常にウォームホイールから離れる方向に作用させることにある。これにより歯面のグリス切れや回転トルクのムラ等を軽減することを可能にした、自動バックラッシュ除去装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る自動バックラッシュ除去装置は、
モーターとモーターの回転を伝達するウォームを設けたウォーム軸と、ウォームにかみ合うウォームホイールと、前記ウォーム軸を前記ウォームホイールの方向に付勢するための板ばねを有するウォームギア減速機構において、前記ウォームホイール正転時に前記ウォームが前記ウォームホイールから受ける第一の反力が前記板ばねに作用する第一のモーメントの方向と、前記ウォームホイール逆転時に前記ウォームが前記ウォームホイールから受ける第二の反力が前記板ばねに作用する第二のモーメントの方向が一致する場所に前記板ばねの支点が設けられたことを特徴とする。

本発明に係る自動バックラッシュ除去装置によれば、ウォームホイールの回転方向によらず、板ばねの支点に作用するモーメントの方向を常にウォームホイールから離れる方向にすることができる。すなわち、ウォームの喰いつきによるギアのかみ合い歯面の面圧の上昇を防ぐ事が可能となり、歯面のグリス切れや、それに伴う歯の摩耗を軽減し、異音やトルクムラなどの発生を回避することが可能となる。

雲台装置を示した斜視図 実施例1の減速機構の部品構成を表した斜視図 実施例1の減速機構が稼働する際に作用する力の方向を示した平面図 実施例1の他の実施例を示した斜視図 従来の板ばね式自動バックラッシュ除去装置を持つ減速機構を示した平面図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１〜３を参照して、本発明の第1の実施例による、自動バックラッシュ除去装置を備えたウォーム減速機構について説明する。

図１は本発明の実施形態に係る雲台装置の斜視図である。図２は本発明の雲台装置のバックラッシュ除去装置を備えたウォーム減速機構を示した斜視図である。図３はウォーム減速機構が稼働する際に作用する力の方向を示した平面図である。

まず図１より雲台装置の概要を説明する。

1は雲台装置であり不図示のカメラやレンズを収納するハウジング2を備えている。ハウジング2はヘッド3にチルト方向に回転可能に支持され、ヘッド3は台座4にパン方向に回転可能に連結されている。台座4は不図示のボルト等で架台等に締結される。ヘッド3の内部にはハウジング2をチルト駆動するためのチルト駆動部5と、ヘッド3をパン駆動するためのパン駆動部6が格納されている。

図２に示すチルト駆動部5及びパン駆動部6は同様の構成であるため、ここではチルト駆動部5について説明する。

本実施例に示すウォーム減速機構は、モーター7によって回転するウォーム8を有する駆動部9と、ウォーム8の回転により駆動されるウォームホイール10から成っている。ウォームホイール10はハウジング2から延びる不図示の軸に嵌合支持され、ウォーム8とかみ合っている。ウォーム8は軸12に一体的に構成されている。ウォーム8及び軸12を支持する支持台13は柄杓型で、コの字に立ち上がった面13a及び面13bには貫通した穴が設けられ、軸受14と軸受15がそれぞれ回転自在に保持されている。軸受14と軸受15はそれぞれE型止め輪22aと22bによって軸方向の動きが規制されている。

軸12は両端を支持台13に支持された軸受14と軸受15を貫通し、その一端はカップリング16に挿入されている。17はシャーシであり、L字形状の部品で底面はヘッドの筺体に締結部材18で固定され、L字の立ち上がり面17aには貫通穴17bが設けられている。立ち上がり面17aにはモーター7が締結部材23によって固定され、モーター軸7aは貫通穴17bを通って、カップリング16に挿入されている。すなわちカップリング16には一端にウォーム軸12が、他端にモーター軸7aが挿入されており、双方の軸はセットビス等の不図示の締結部材でそれぞれカップリング16に締結されている。

19はL字型の板ばねであり、一面はシャーシ17の立ち上がり面17aに固定され、一面は変位自在であり、支持台13の腕部13cと接触しウォーム8をウォームホイール10に付勢している。

次に図３を参照してウォーム減速機構が駆動する際に作用する力と、板ばね19の支点19aの位置関係を説明する。

矢印r3とr4はウォームホイール10の回転方向を示し、矢印F3とF4はウォーム8がウォームホイール10を駆動させる力に対して、ウォーム8の歯面が受ける反力を表している。A3とA4は反力F3と反力F4の作用線であり、M3とM4は反力F3と反力F4によって支点19aに作用するモーメントを表している。モーター軸7aの回転はカップリング16を通じてウォーム8に伝えられ、ウォーム8の回転はウォーム8の歯がかみ合うウォームホイール10に伝えられる。

ウォームホイール10はモーター7の回転方向によって矢印r3または矢印r4の方向に駆動される。ウォームホイール10が矢印r3の方向に駆動される際、ウォーム8にはウォームホイール10を駆動する力の反力F3が作用し、矢印r4の方向に駆動される際は反力F4が作用する。この時、板ばね19の支点19aはウォームホイール10のピッチ円が形成される平面において作用線A3と作用線A4がなす角度θの範囲20内に位置するように設定する。その結果、ウォームホイール10が矢印r3方向に駆動される時、ウォーム8に作用する反力F3によるモーメントM3は支点19aを中心としてウォーム8がウォームホイール10から離れる方向に作用する。

また、ウォームホイール10が矢印r4方向に駆動される時も同様に、ウォーム8に作用する反力F4によるモーメントM4は支点19aを中心としてウォーム8がウォームホイール10から離れる方向に作用する。よって板ばね19の支点19aのモーメントはウォームホイール10の回転方向によらず、常にウォーム8がウォームホイール10から離れる方向に作用し、ギアの面圧の上昇を防ぐ事が出来る。なお、上記実施の形態には板ばね19の支点19aの位置を範囲20内として説明をしたが、角度θの対角である角度θ´の範囲21においても同様の効果を得ることができる。

［その他の実施例］
本発明のその他の実施形態について図４を参照して説明をする。

基本構造と動作関係は前述の実施例1と同様であり、ここでは異なる項目について述べる。

本実施例ではシャーシ50が板ばね機能をあわせもつ構成となっている。具体的には、シャーシ50の面50aは図示しない筺体に固定され、面50aから立ち上がる面50bより腕部50cが伸び、軸12を支持する支持部50dに繋がっている。腕部50cは弾性機能を有し、シャーシ50が筺体に固定された際、ウォーム8をウォームホイール10に付勢している。そして腕部50cの支点50eは実施例1の図3に示される例と同様に、ウォーム8に働くふたつの反力によって形成される角度θの範囲20または角度θ´の範囲21の領域に設けられている。よって、本実施例においても、実施例1と同様の効果を得られるとともに、実施例1に対し構成部品の削減によるコストの改善や組立作業の簡素化を図ることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

8 ウォーム、10 ウォームホイール、12 軸、19 板ばね、19a 板ばね支点、
F3 第一の反力、M3 第一のモーメント、F4 第二の反力、M4 第二のモーメント

Claims (5)

1. モーターとモーターの回転を伝達するウォームを設けたウォーム軸と、ウォームにかみ合うウォームホイールと、前記ウォーム軸を前記ウォームホイールの方向に付勢するための板ばねを有するウォームギア減速機構において、前記ウォームホイール正転時に前記ウォームが前記ウォームホイールから受ける第一の反力が前記板ばねに作用する第一のモーメントの方向と、前記ウォームホイール逆転時に前記ウォームが前記ウォームホイールから受ける第二の反力が前記板ばねに作用する第二のモーメントの方向が一致する場所に前記板ばねの支点が設けられたことを特徴とする自動バックラッシュ除去装置。
2. 前記板ばねの支点は、前記ウォームホイールのピッチ円上で形成される平面において前記第一の反力の作用線と前記第二の反力の作用線が交差し形成される領域で、前記第一の反力の作用線と前記第二の反力の作用線が交差する点において、前記ウォーム軸に平行なかみ合いピッチ円の接線を含む領域にあることを特徴とする請求項１に記載の自動バックラッシュ除去装置。
3. モーターとモーターの回転を伝達するウォームを設けたウォーム軸と、ウォームにかみ合うウォームホイールを有するウォームギア減速機構において、前記ウォームを保持する保持部材は弾性部を有し、前記ウォームホイール正転時に前記ウォームが前記ウォームホイールから受ける第一の反力が前記弾性部に作用する第一のモーメントの方向と、前記ウォームホイール逆転時に前記ウォームが前記ウォームホイールから受ける第二の反力が前記弾性部に作用する第二のモーメントの方向が一致する場所に前記弾性部の支点が設けられたことを特徴とする自動バックラッシュ除去装置。
4. 前記弾性部の支点は、前記ウォームホイールのピッチ円上で形成される平面において前記第一の反力の作用線と前記第二の反力の作用線が交差し形成される領域で、前記第一の反力の作用線と前記第二の反力の作用線が交差する点において、前記ウォーム軸に平行なかみ合いピッチ円の接線を含む領域にあることを特徴とする請求項３に記載の自動バックラッシュ除去装置。
5. 撮像装置を収納するハウジングと、パン駆動部とチルト駆動部とを収納するヘッド部と、前記ヘッド部に連結された台座部からなり、前記駆動部は請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の自動バックラッシュ除去装置を具備することを特徴とする雲台装置。