JP2017204763A - Pan-tilt driving device and camera device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パンチルト駆動装置及びカメラ装置に関する。 The present invention relates to a pan / tilt driving device and a camera device.
カメラ装置には、パンチルト駆動装置を備えることにより、カメラ本体をパン回転、チルト回転させて所望の方向を撮像可能とするものがある。この種のカメラ装置は、モータの回転を減速機構により減速してカメラ本体を回転させる。また、カメラ装置には、ユーザが設定した撮像方向を記憶し、その方向にカメラ本体を自動で向けられるようにしたプリセット機能を有するものがある。プリセット機能を備えたカメラ装置は、プリセット指示を受けると、モータを駆動し、モータの回転を減速機構により減速しながら伝達し、カメラ基台に対してカメラ本体を収容するハウジングをパン回転若しくはチルト回転し、又はパン回転及びチルト回転し、カメラ本体を設定した所望のプリセット位置へと向ける。 Some camera devices include a pan / tilt driving device, and can rotate the camera body to pan and tilt so that a desired direction can be imaged. In this type of camera device, the rotation of the motor is reduced by a reduction mechanism to rotate the camera body. Some camera devices have a preset function that stores an imaging direction set by a user and automatically points the camera body in that direction. When a camera device having a preset function receives a preset instruction, it drives a motor, transmits the rotation of the motor while decelerating it by a reduction mechanism, and pans or tilts the housing that houses the camera body with respect to the camera base. Rotate, or pan and tilt and turn the camera body to the desired preset position.
カメラ装置(例えば監視カメラ)に上述した減速機構を適用した先行技術として、特許文献1に記載のバックラッシュ除去機能付き減速装置が知られている。このバックラッシュ除去機能付き減速装置は、固定された第1内歯車と、回転自在な第2内歯車と、第1外歯車及び第2外歯車を同軸上に有する二つの衛星ペア歯車とを備える。衛星ペア歯車の第1外歯車は第1内歯車に噛み合うとともに第2外歯車は第2内歯車に噛み合う。第1内歯車と第1外歯車の減速比と、第2内歯車と第2外歯車の減速比に、減速比差が設けられ、回転駆動力が入力されて衛星ペア歯車が自転しながら公転すると、減速比差に応じて減速された回転駆動力が出力される。このとき、第2内歯車が、第1内歯車と第2内歯車の歯車一致ポイントに向けて両側から捩れ応力を受け、バックラッシュが除去される。 As a prior art in which the above-described reduction mechanism is applied to a camera device (for example, a monitoring camera), a reduction device with a backlash removal function described in Patent Document 1 is known. The reduction gear with a backlash removal function includes a fixed first internal gear, a rotatable second internal gear, and two satellite pair gears having a first external gear and a second external gear on the same axis. . The first external gear of the satellite pair gear meshes with the first internal gear, and the second external gear meshes with the second internal gear. A reduction ratio difference is provided in the reduction ratio between the first internal gear and the first external gear, and the reduction ratio between the second internal gear and the second external gear, and the revolution of the satellite pair gears rotates while the rotational driving force is input. Then, the rotational driving force decelerated according to the reduction ratio difference is output. At this time, the second internal gear receives torsional stress from both sides toward the gear coincidence point between the first internal gear and the second internal gear, and the backlash is removed.
しかしながら、減速機構は、複数の歯車を噛み合わせて回転を伝達するため、歯車同士のあそび(バックラッシュ)により回転伝達量の精度が低下することがある。この場合、予め設定したプリセット位置に高精度に位置決めできないという不具合が生じる。減速機構は、1組の歯車同士の噛み合いにより減速比を得る場合には、バックラッシュの抑制が比較的容易となる。この場合、歯車同士の噛み合いは、同一平面上となるので単一平面内の方向で歯車同士を変位させて歯面間のあそびを小さくすることができる。 However, since the speed reduction mechanism meshes a plurality of gears to transmit the rotation, the accuracy of the rotation transmission amount may decrease due to play (backlash) between the gears. In this case, there arises a problem that positioning cannot be performed with high accuracy at a preset position set in advance. When the reduction mechanism obtains a reduction ratio by meshing a pair of gears, it is relatively easy to suppress backlash. In this case, since the meshing between the gears is on the same plane, the play between the tooth surfaces can be reduced by displacing the gears in the direction within a single plane.
ところが、大きな減速比を得るために2組の歯車同士を噛み合わせる2段の減速機構の場合は、歯車同士が異なる平面上で噛み合うことがある。この場合、特許文献1では1段の減速機構によりバックラッシュを削減する構成であるため、2組の歯車同士を同時に変位させて歯面間のあそびを共に小さくすることが難しくなる。このような事情から2段の減速機構を備えるカメラ装置においても、プリセット動作の位置精度を向上させたい要請がある。 However, in the case of a two-stage reduction mechanism that meshes two sets of gears to obtain a large reduction ratio, the gears may mesh on different planes. In this case, since Patent Document 1 is configured to reduce backlash by a one-stage reduction mechanism, it is difficult to simultaneously displace two sets of gears to reduce play between the tooth surfaces. Under such circumstances, there is a demand for improving the position accuracy of the preset operation even in a camera device including a two-stage reduction mechanism.
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、パンチルト駆動機構のバックラッシュを低減し、プリセット動作の位置精度を向上させることができるパンチルト駆動装置及びカメラ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a pan / tilt driving device and a camera device that can reduce backlash of a pan / tilt driving mechanism and improve the positional accuracy of a preset operation.
本発明は、基板と、前記基板に回転中心が垂直となって回転自在に支持される駆動ウォームと、前記基板に回転中心が垂直となって前記基板に対し相対回転自在に配置される終端ウォームホイールと、前記基板に対面する平面部を有するホルダプレートと、前記ホルダプレートに回転中心が平行となって回転自在に支持されるシャフトと、前記シャフトの一端に固定され、前記駆動ウォームに噛合する中間ウォームホイールと、前記シャフトの他端に固定され、前記終端ウォームホイールに噛合する中間ウォームと、前記基板と前記ホルダプレートとに亘って設けられ、前記ホルダプレートを前記基板と平行な方向に平行移動自在に支持するスライド機構と、前記基板と前記ホルダプレートに亘って設けられ、前記ホルダプレートを前記駆動ウォーム及び前記終端ウォームホイールに接近する方向に付勢する付勢部材と、前記基板と前記ホルダプレートとの間で前記基板と平行に配置され、一端が前記基板に垂直な揺動軸を介して揺動自在に支持され、他端で前記ホルダプレートを前記揺動軸と同方向の支軸で揺動自在に支持するホルダレバーと、を備える、パンチルト駆動装置を提供する。 The present invention relates to a substrate, a driving worm that is rotatably supported with the center of rotation perpendicular to the substrate, and a terminal worm that is disposed to be rotatable relative to the substrate with the center of rotation perpendicular to the substrate. A wheel, a holder plate having a flat portion facing the substrate, a shaft rotatably supported with a rotation center parallel to the holder plate, and fixed to one end of the shaft and meshed with the drive worm An intermediate worm wheel, an intermediate worm fixed to the other end of the shaft and meshing with the terminal worm wheel, the substrate and the holder plate are provided, and the holder plate is parallel to the direction parallel to the substrate. A slide mechanism that is movably supported, and is provided across the substrate and the holder plate, and drives the holder plate. An urging member that urges the arm and the terminal worm wheel in a direction approaching the worm wheel, and the substrate and the holder plate. There is provided a pan / tilt drive device comprising: a holder lever that is swingably supported and that supports the holder plate at the other end in a swingable manner with a support shaft in the same direction as the swing shaft.
また、本発明は、上記したパンチルト駆動装置をパン駆動装置として備え、カメラ基台に対してパン回転中心を中心に回転するパンハウジングと、前記パンハウジングに対して前記パン回転中心に直交するチルト回転中心を中心に回転するチルトハウジングと、を有するカメラ装置であって、前記基板が、前記パンハウジングに固定されるパンプレートであり、前記終端ウォームホイールが、前記カメラ基台に固定されるパンウォームホイールである、カメラ装置を提供する。 In addition, the present invention includes the above-described pan / tilt driving device as a pan driving device, a pan housing that rotates about a pan rotation center with respect to a camera base, and a tilt that is orthogonal to the pan rotation center with respect to the pan housing A tilt housing that rotates about a rotation center, wherein the substrate is a pan plate that is fixed to the pan housing, and the terminal worm wheel is a pan that is fixed to the camera base. Provided is a camera device that is a worm wheel.
以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係るパンチルト駆動装置及びカメラ装置を具体的に開示した実施形態(以下、「本実施形態」という)を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。なお、以下の本実施形態のカメラ装置として、監視カメラを例示して説明する。 Hereinafter, an embodiment that specifically discloses a pan / tilt driving device and a camera device according to the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims. A monitoring camera will be described as an example of the camera device of the present embodiment below.
図1は、本実施形態のカメラ装置の斜視図である。図2は、図1に示したカメラ装置を、パン駆動装置を透視して左側後方から見た斜視図である。なお、本実施形態において、上下前後左右の方向は、図1に示した矢印の方向に従うものとする。 FIG. 1 is a perspective view of the camera device of the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the camera device shown in FIG. 1 as seen from the rear left side through the pan driving device. In the present embodiment, the up / down / front / rear and left / right directions follow the directions of the arrows shown in FIG.
本実施形態の監視カメラ100は、パンチルト駆動装置を有する。このパンチルト駆動装置は、パン駆動装置200として構成できる。また、パンチルト駆動装置は、チルト駆動装置300(図4参照)としても構成できる。本実施形態の監視カメラ100は、パンチルト駆動装置としてのパン駆動装置200と、チルト駆動装置300とを備える。
The
先ず、監視カメラ100のパンチルト機構の基本構成を説明する。
First, the basic configuration of the pan / tilt mechanism of the
監視カメラ100は、カメラ基台11を有する。カメラ基台11は、略円柱形状に形成される。カメラ基台11は、下面が取付面となる。監視カメラ100は、カメラ基台11の取付面がボルト13等の締結具によって、被固定面に固定される。
The
カメラ基台11の上面には、カメラ基台11の軸線と同軸にパン軸15(図2参照)が固定される。パン軸15は、パンハウジング17(図1参照)の内部に突出して、パンハウジング17を回転自在に支持する。
On the upper surface of the
パンハウジング17は、カメラ基台11と同一半径の平な円柱形状(円盤状)に形成される。パンハウジング17の内部に突出したパン軸15の外周には、パンウォームホイール19が固定される。このパン軸15の中心は、パン回転中心Pc(図2参照)となる。つまり、パンハウジング17は、パン回転中心Pcを中心にパン回転自在となって、カメラ基台11に支持される。
The
図3は、パン駆動装置をカメラ本体と共に表した分解斜視図である。 FIG. 3 is an exploded perspective view showing the pan driving device together with the camera body.
パンハウジング17には、駆動軸を上側へ突出させたパンモータ21が設けられる。パンモータ21の駆動軸には、駆動ウォーム23が固定される。パンハウジング17には、パンモータ21とパン軸15との間に、パン回転中心Pcに直角に交差する方向のシャフト25が回転自在に支持される。シャフト25の一端には、駆動ウォーム23に噛合する中間ウォームホイール27が固定される。シャフト25の他端には、パンウォームホイール19に噛合する中間ウォーム29が固定される。
The
従って、パンモータ21が駆動され、駆動ウォーム23がシャフト25の中間ウォームホイール27に回転を伝達すると、シャフト25が回転する。シャフト25が回転することで、中間ウォーム29が、カメラ基台11に固定されているパンウォームホイール19の外周を回る。つまり、中間ウォーム29は、パン軸15の回りを公転する。これにより、パンハウジング17は、パン回転中心Pcを中心にパン回転駆動される。
Accordingly, when the
パンハウジング17は、駆動ウォーム23及び中間ウォームホイール27、並びに中間ウォーム29及びパンウォームホイール19からなる2組のウォームギヤを備えることで、外力による回転が阻止される。即ち、セルフロック機構が備わり、風圧等の外力によってパンハウジング17が回転することによる監視方向の変わることを防止できる。
The
パンハウジング17の上面には、パンハウジング17の中心から回転半径外側の位置で図1に示すパン支柱31が起立する。パン支柱31は、パンハウジング17と一体にパン回転する。
A
パン支柱31の起立先端には、チルトハウジング33が設けられる。チルトハウジング33は、球形状の一部分を有してカメラ本体35を収容する。チルトハウジング33は、球形状の上記した一部分を除く部分(右側部)が切除されている。この切除部分には、パン支柱31の起立先端が配置される。チルトハウジング33の側部には、パン回転中心Pcに直交するチルト軸37(図4参照)が固定される。チルト軸37は、このパン支柱31の内方に固定されるチルト支持プレート39に、回転自在な状態で支持される。
A
図4は、図1に示したカメラ装置を、チルト駆動装置を透視して右側後方から見た斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view of the camera device shown in FIG. 1 as seen from the rear right side through the tilt driving device.
チルト軸37は、パン支柱31の起立先端の内部に突出して、チルトハウジング33を起立先端に回転自在に支持する。起立先端の内部に突出したチルト軸37の外周には、チルトウォームホイール41が固定される。このチルト軸37の中心は、チルト回転中心Tcとなる。つまり、チルトハウジング33は、チルト回転中心Tcを中心にチルト回転自在となって、パン支柱31の起立先端でチルト支持プレート39に支持される。
The
パン支柱31の起立先端には、駆動軸をチルト回転中心Tcに沿う方向へ突出させたチルトモータ(不図示)が固定される。チルトモータの駆動軸には、駆動ウォーム23が固定される。パン支柱31の起立先端には、チルトモータとチルトウォームホイール41との間に、チルト回転中心Tcに直角に交差する方向のシャフト25が回転自在に支持される。シャフト25の一端には、駆動ウォーム23に噛合する中間ウォームホイール27が固定される。シャフト25の他端には、チルトウォームホイール41に噛合する中間ウォーム29が固定される。従って、チルトモータが駆動され、駆動ウォーム23がシャフト25の中間ウォームホイール27に回転を伝達すると、シャフト25が回転される。シャフト25が回転することで、中間ウォーム29が、チルトウォームホイール41を回転駆動する。これにより、チルトハウジング33は、チルト回転中心Tcを中心にチルト回転駆動される。
A tilt motor (not shown) having a drive shaft protruding in a direction along the tilt rotation center Tc is fixed to the standing tip of the
チルトハウジング33は、この駆動ウォーム23及び中間ウォームホイール27、並びに中間ウォーム29及びチルトウォームホイール41からなる2組のウォームギヤを備えることで、外力による回転が阻止される。即ち、セルフロック機構が備わり、風圧等の外力によってチルトハウジング33の監視方向の変わることを防止できる。
The
カメラ本体35は、例えばCCD(Charge Coupled Devices)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)のようなイメージセンサを撮像部として有する。撮像部には、レンズ43(図1参照)からの撮像光が入射する。カメラ本体35は、チルトハウジング33の中心を通り、チルト回転中心Tcに直交する方向に、カメラ本体35と一体に設けられたレンズ43の光軸が沿うようにして配置される。
The
監視カメラ100は、カメラ基台11とパンハウジング17との間が、パン回転部となる。また、パン支柱31の起立先端とチルトハウジング33との間が、チルト回転部となる。これらパン回転部、チルト回転部における撮像情報やモータの制御信号のデータ伝送は、例えばアンテナを用いた非接触のPLC(Power Line Communication)通信によって行われる。また、監視カメラ100は、パン回転部における電力の伝送が例えばスリップリングによって行われ、チルト回転部における電力の伝送が例えばよじれ線によって行われる。
In the
監視カメラ100は、パン回転部、チルト回転部が、水密構造を有する。パン回転部、チルト回転部は、軸と軸受との隙間が双方に接触する防水シール材により塞がれて防水構造を構成している。これにより、監視カメラ100は、ドームカバーで覆わずに、屋外仕様とすることが可能となっている。
In the
次に、パンチルト駆動装置について説明する。 Next, the pan / tilt driving device will be described.
パンチルト駆動装置は、パン駆動装置200と、チルト駆動装置300との双方に用いることができる。本実施形態の監視カメラ100は、パン駆動装置200とチルト駆動装置300の両方を備える。なお、監視カメラ100は、パン駆動装置200とチルト駆動装置300のいずれか一方を備えるものであってもよい。パン駆動装置200とチルト駆動装置300とは、略同一の構成を有する。従って、以下の説明では、主にパン駆動装置200を代表例として説明する。
The pan / tilt driving device can be used for both the
パンチルト駆動装置は、基板と、駆動ウォーム23と、終端ウォームホイール(パンウォームホイール19、チルトウォームホイール41)と、ホルダプレート45と、シャフト25と、中間ウォームホイール27と、中間ウォーム29と、スライド機構47(図3参照)と、付勢部材と、ホルダレバー49と、を有する。
The pan / tilt driving device includes a substrate, a driving
図5は、パン駆動装置の一部の部材を省略した斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view in which some members of the pan driving device are omitted.
監視カメラ100は、パンチルト駆動装置をパン駆動装置200として備える。パン駆動装置200では、基板が、パンハウジング17に固定されるパンプレート51である。終端ウォームホイールは、カメラ基台11に固定されるパンウォームホイール19である。パンプレート51は、パンハウジング17に固定される。パンプレート51は、パンウォームホイール19を挟んでシャフト25の反対側に、一対の離間する第1バネ受ピン53が起立して形成される。
The
駆動ウォーム23は、パンプレート51に回転中心が垂直となって回転自在に支持される。パンプレート51の下面にはパンモータ21が固定される。パンモータ21の駆動軸は、パンプレート51を上へ貫通する。駆動ウォーム23は、このパンプレート51を貫通した駆動軸に固定される。
The
パンウォームホイール19は、パンプレート51に回転中心が垂直となって、パンプレート51に対し相対回転自在に配置される。ここでの相対回転とは、固定状態のパンウォームホイール19に対してパンプレート51が回転する意味である。これにより、パンプレート51は、パンウォームホイール19に対して公転することになる。
The
ホルダプレート45は、パンウォームホイール19と駆動ウォーム23との間隔よりも大きい距離で長尺に形成される。ホルダプレート45は、パンプレート51に対面して平行に配置される。ホルダプレート45は、基板に対面する平面部を有する。ホルダプレート45は、パンプレート51と反対側に隆起する複数(本実施形態では4つ)の球体収容部55(図5参照)を有する。この球体収容部55は、スライド機構47の一部となる。また、ホルダプレート45は、パンウォームホイール19を挟んで延出する両端側に、一対の第1バネ固定片57を有する。
The
シャフト25は、ホルダプレート45に回転中心が平行となって、両端が回転自在に支持される。シャフト25は、例えばボールベアリング59を介して両端がホルダプレート45の長手方向両端の側壁に支持される。
The
このシャフト25の一端には、駆動ウォーム23に噛合する上記の中間ウォームホイール27が固定される。
The
また、シャフト25の他端には、パンウォームホイール19に噛合する上記の中間ウォーム29が固定される。
The
図6は、図5の要部分解斜視図である。ホルダプレート45は、第1ホルダ61と、第2ホルダ63とを複数のホルダ連結ネジ65で一体に固定してなる。第1ホルダ61は、シャフト25の中間ウォーム29の設けられる側の端を、ボールベアリング59を介して支持する。第2ホルダ63は、シャフト25の中間ウォームホイール27の設けられる側の端を、ボールベアリング59を介して支持する。ホルダプレート45は、このような分割構造とすることにより、プレス成形を容易にし、且つシャフト25の組付を容易にしている。
6 is an exploded perspective view of the main part of FIG. The
ホルダプレート45は、第1ホルダ61に、第2バネ固定片67を有する。パンプレート51には、第2バネ固定片67を挟んで中間ウォーム29の反対側に第2バネ受ピン69(図3参照)が起立する。
The
図7は、図4に示したパン駆動装置の平面図である。図8は、図7に示したパン駆動装置をホルダプレート側から見た側面図である。 FIG. 7 is a plan view of the pan driving apparatus shown in FIG. FIG. 8 is a side view of the pan driving device shown in FIG. 7 as viewed from the holder plate side.
スライド機構47は、パンプレート51とホルダプレート45とに亘って、摺動部材を介在させて設けられる。スライド機構47は、ホルダプレート45をパンプレート51の面と平行な方向に移動自在に支持する。本実施形態において、スライド機構47は、ホルダプレート45の両端に一箇所ずつ、シャフト25の中央近傍のホルダプレート45に一箇所、中間ウォーム29の近傍のホルダプレート45に一箇所の合計4箇所に配置される。なお、スライド機構47の数はこれに限定されない。これらスライド機構47は、ホルダプレート45の下面に均等に離散して配置される。つまり、スライド機構47は、それぞれの分担荷重がほぼ同じとなるように配置される。
The
図9は、摺動部材が球体であるスライド機構の要部断面図である。スライド機構47は、本実施形態において、球体収容部55の下面側に球体71を収容する。球体71は、球体収容部55の内方で転動自在となってパンプレート51に接する。従って、ホルダプレート45は、4つの球体71が点接触することにより低摩擦でスライド自在となってパンプレート51から浮上している。これにより、スライド機構47は、パンプレート51の面と平行な方向で、ホルダプレート45を低摩擦でスライド移動自在にパンプレート51に支持する。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a slide mechanism in which the sliding member is a sphere. The
球体71を有するスライド機構47によれば、点接触による低摩擦で、ホルダプレート45をパンプレート51やチルト支持プレート39にスライド自在に支持できる。
According to the
図10は、摺動部材が摺接突起であるスライド機構の要部断面図である。なお、スライド機構47は、他の摺動部材を用いて、ホルダプレート45をスライド自在にパンプレート51に支持してもよい。他の摺動部材としては、例えば摺接突起73が挙げられる。摺接突起73は、脚部をパンプレート51に固定し、グリス75等の潤滑剤を摺接表面に塗布して、ホルダプレート45を低摩擦でスライド自在にパンプレート51に支持する。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the sliding mechanism in which the sliding member is a sliding contact protrusion. The
摺接突起73を有するスライド機構47によれば、パンプレート51やチルト支持プレート39に予め摺接突起73を固定できるので、スライド機構47の組立を容易にすることができる。
According to the
この他、スライド機構47に設けられる摺動部材は、ころ(コロ)であってもよい。
In addition, the sliding member provided in the
スライド自在となったホルダプレート45は、複数のホールドダウン装置77によりパンプレート51に押下される。ホールドダウン装置77は、ホールドダウンボルトと、ホールドダウンスプリングと、からなる。ホールドダウンボルトは、先端がホルダプレート45を貫通してパンプレート51に螺着される。ホールドダウンスプリングは、ホールドダウンボルトの頭部と、ホルダプレート45との間に圧縮状態で配置される。これにより、ホルダプレート45は、ホールドダウンスプリングによりパンプレート51へ押下状態で保持される。
The
付勢部材は、例えばコイルバネからなる。本実施形態において、コイルバネは、第1コイルバネ79と、第2コイルバネ81と、からなる。第1コイルバネ79、第2コイルバネ81は、パンプレート51とホルダプレート45とに亘って設けられる。第1コイルバネ79は、パンプレート51の第1バネ受ピン53と、ホルダプレート45の第1バネ固定片57との間に張架される。この第1コイルバネ79は、引っ張りバネとなる。第1コイルバネ79は、ホルダプレート45を、駆動ウォーム23及びパンウォームホイール19に接近する方向に付勢(つまり、予圧を付与)する。
The biasing member is made of, for example, a coil spring. In the present embodiment, the coil spring includes a
第2コイルバネ81は、パンプレート51の第2バネ受ピン69と、ホルダプレート45の第2バネ固定片67との間に張架される。この第2コイルバネ81は、引っ張りバネとなる。第2コイルバネ81は、ホルダプレート45を、シャフト25に沿う方向で駆動ウォーム23の設けられている側に付勢(つまり、予圧を付与)する。
The
ホルダレバー49は、パンプレート51とホルダプレート45との間で、パンプレート51の面と平行に配置される。ホルダレバー49は、例えばプレス加工によりへ字形状の板体で形成される。ホルダレバー49は、一端がパンプレート51に垂直な揺動軸83を介し、パンプレート51に揺動自在に支持される。ホルダレバー49は、他端の支軸85でホルダプレート45を回転自在に支持する。つまり、ホルダプレート45は、ホルダレバー49により揺動軸83を中心に揺動自在となり、且つ支軸85を中心に回転自在となる。
The
これにより、ホルダレバー49は、シャフト25の両端に設けられた中間ウォームホイール27と中間ウォーム29の両方、またはいずれか一方を、駆動ウォーム23、パンウォームホイール19(或いはチルトウォームホイール41)に対して接近離反する方向に、移動自在に支持できる。
As a result, the
ストッパ87は、図5に示した複数(本実施形態では3つ)の起立爪89と、起立爪89と同数の図7に示した規制穴91とからなる。起立爪89は、例えばパンプレート51を切り起こし加工することによりパンプレート51から垂直に起立して形成される。規制穴91は、ホルダプレート45に、四角形の穴で形成されて起立爪89を内方に挿入する。起立爪89は、切欠部93を有する。この切欠部93は、規制穴91の縁部を受け入れ(つまり、係合し)ている。ホルダプレート45は、起立爪89の切欠部93に、切欠部93を係合することによりパンプレート51からの一定以上の浮き上がりが規制される。起立爪89と規制穴91は、起立爪89が規制穴91の内方で移動可能となる範囲で相対移動が可能となる。これにより、ホルダプレート45は、パンプレート51に対しての所定以上の平行移動がストッパ87により規制されている。
The
図11は、シャフトに働く反力を説明する模式図である。シャフト25に固定された中間ウォームホイール27と中間ウォーム29とは、パンモータ21からの回転力が伝達されることにより、駆動ウォーム23とパンウォームホイール19から反力を受ける。この反力は、図11に矢印で示す反力A、反力B、反力Cの方向となる。パンチルト駆動装置において、反力Aは、ホールドダウン装置77と、スライド機構47の球体71とで支持される。反力Bは、第1コイルバネ79とストッパ87とで支持される。反力Cは、第2コイルバネ81とホルダレバー49とで支持される。
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the reaction force acting on the shaft. The
図12は、傾斜バネを備える変形例に係るホルダプレートの側面図である。なお、ホルダプレート45は、パンプレート51との間に傾斜バネ95を張架してもよい。傾斜バネ95は、引っ張りバネとなる。傾斜バネ95は、パンプレート51の垂直方向に対して傾斜して張架される。傾斜バネ95は、この傾斜により、ホルダプレート45を駆動ウォーム23、パンウォームホイール19に接近させる方向の予圧(分力F1)と、ホルダプレート45をパンプレート51に接近させる方向の予圧(分力F2)を発生させることができる。
FIG. 12 is a side view of a holder plate according to a modification including a tilt spring. The
パンチルト駆動装置は、傾斜バネ95を設けることにより第1コイルバネ79やホールドダウン装置77の一部または全てを廃止して、予圧構造を簡素にできる。
The pan / tilt driving device can simplify the preload structure by disposing part or all of the
監視カメラ100は、パンチルト駆動装置を図4に示すように、チルト駆動装置300としても備えることができる。チルト駆動装置300では、基板が、パンハウジング17のパン支柱31に支持されるチルト支持プレート39である。終端ウォームホイールは、チルトハウジング33と一体回転するチルト軸37に固定されるチルトウォームホイール41である。
The
チルト駆動装置300は、チルト支持プレート39にチルトモータ(不図示)が固定される。チルトモータは、駆動軸がチルト支持プレート39を貫通する。チルトモータの駆動軸は、チルト軸37と同方向でチルト支持プレート39を貫通する。このチルト支持プレート39を貫通したチルトモータの駆動軸に、駆動ウォーム23が固定される。チルト駆動装置300の他の構成は、パン駆動装置200と同じである。
In the
次に、パンチルト駆動装置の動作をパン駆動装置200を代表例として説明する。
Next, the operation of the pan / tilt driving device will be described using the
図13は、中間ウォームホイール及び中間ウォームが設計位置のパン駆動装置の動作説明図である。パン駆動装置200は、駆動ウォーム23の非駆動時、中間ウォームホイール27と中間ウォーム29とが、変位していない設計位置(駆動ウォーム23や終端ウォームホイールに対する所定の相対位置)で配置される。
FIG. 13 is an operation explanatory diagram of the pan driving device in which the intermediate worm wheel and the intermediate worm are in the design position. In the
図14は、中間ウォームホイールが接近位置、中間ウォームが接近位置のパン駆動装置の動作説明図である。パン駆動装置200は、駆動ウォーム23、パンウォームホイール19からの反力が第1コイルバネ79及び第2コイルバネ81の付勢力よりも小さい場合、中間ウォームホイール27と中間ウォーム29とが、駆動ウォーム23とパンウォームホイール19に接近する方向に変位する。
FIG. 14 is an operation explanatory diagram of the pan driving device in which the intermediate worm wheel is in the approach position and the intermediate worm is in the approach position. When the reaction force from the
図15は、中間ウォームホイールが離反位置、中間ウォームが接近位置のパン駆動装置の動作説明図である。パン駆動装置200は、駆動ウォーム23からの反力が、第1コイルバネ79及び第2コイルバネ81の付勢力よりも大きく、パンウォームホイール19からの反力が第1コイルバネ79及び第2コイルバネ81の付勢力よりも小さい場合、中間ウォームホイール27が駆動ウォーム23から離反し、中間ウォーム29がパンウォームホイール19に接近する方向に変位する。
FIG. 15 is an operation explanatory diagram of the pan driving device in which the intermediate worm wheel is in the separation position and the intermediate worm is in the approaching position. In the
図16は中間ウォームホイールが接近位置、中間ウォームが離反位置のパン駆動装置の動作説明図である。パン駆動装置200は、駆動ウォーム23からの反力が、第1コイルバネ79及び第2コイルバネ81の付勢力よりも小さく、パンウォームホイール19からの反力が第1コイルバネ79及び第2コイルバネ81の付勢力よりも大きい場合、中間ウォームホイール27が駆動ウォーム23に接近し、中間ウォーム29がパンウォームホイール19から離反する方向に変位する。
FIG. 16 is an operation explanatory view of the pan driving device in which the intermediate worm wheel is in the approach position and the intermediate worm is in the separation position. In the
図17は中間ウォームホイールが離反位置、中間ウォームが離反位置のパン駆動装置の動作説明図である。パン駆動装置200は、駆動ウォーム23、パンウォームホイール19からの反力が第1コイルバネ79及び第2コイルバネ81の付勢力よりも大きい場合、中間ウォームホイール27と中間ウォーム29とが、駆動ウォーム23とパンウォームホイール19から離反する方向に変位する。
FIG. 17 is an explanatory view of the operation of the pan driving device in which the intermediate worm wheel is at the separation position and the intermediate worm is at the separation position. When the reaction force from the
次に、上記した本実施形態のパンチルト駆動装置の構成による作用を説明する。 Next, the operation of the above-described pan / tilt driving device according to the present embodiment will be described.
本実施形態のパンチルト駆動装置では、パンプレート51に、駆動ウォーム23とパンウォームホイール19とが、パンプレート51に回転中心が垂直となる向きで回転自在に配置される。駆動ウォーム23は、パンモータ21の駆動軸に固定される。パンプレート51には、ホルダプレート45が平行に設けられる。ホルダプレート45は、ホルダプレート45と平行なシャフト25を回転自在に支持する。シャフト25は、一端に中間ウォームホイール27を固定する。中間ウォームホイール27は、駆動ウォーム23に噛合する。従って、パンモータ21が駆動されると、駆動ウォーム23により中間ウォームホイール27が回転し、シャフト25が一体回転する。シャフト25の他端には、中間ウォーム29が固定される。シャフト25は、回転することにより中間ウォーム29を一体に回転する。中間ウォーム29は、パンウォームホイール19に噛合する。
In the pan / tilt drive device of the present embodiment, the
ここで、パンウォームホイール19は、カメラ基台11に固定されている。パン駆動装置200の場合、パンプレート51は、中間ウォーム29が回転すると、ホルダプレート45と一体となって、パンウォームホイール19の外周を公転する。
Here, the
一方、チルト駆動装置300の場合、中間ウォーム29が回転すると、チルトウォームホイール41が回転する。中間ウォームホイール27は、チルト軸37に固定されている。これにより、チルト軸37に支持されるチルトハウジング33が回転する。
On the other hand, in the case of the
これらの動作は、駆動ウォーム23の回転が、シャフト25の両端に固定されている中間ウォームホイール27及び中間ウォーム29を介して、パンウォームホイール19やチルトウォームホイール41に伝達される結果である。
These operations are a result of the rotation of the
駆動ウォーム23と中間ウォームホイール27は、1段目の減速機構を構成する。中間ウォーム29と終端ウォームホイール(パンウォームホイール19又はチルトウォームホイール41)とは、2段目の減速機構を構成する。即ち、パンチルト駆動装置は、減速機構を2段で有している。
The
駆動ウォーム23と中間ウォームホイール27との間にはバックラッシュが存在する。また、中間ウォーム29と終端ウォームホイール(パンウォームホイール19又はチルトウォームホイール41)との間にもバックラッシュが存在する。バックラッシュは、一対の歯車を噛み合わせたときの歯面間のあそびである。バックラッシュは、大きすぎる場合、回転伝達機構において回転量の伝達精度を低下させ、プリセット機能によって設定された撮像方向にカメラ装置を駆動する時に正確な方向に向くことができなくなってしまう。この歯面間のあそびは、歯車同士を接近させて保持することにより抑制が可能となる。
There is a backlash between the
ところが、減速機構が2段で設けられる回転伝達機構では、2箇所で噛み合う歯車同士を同時に接近させることが困難となる場合がある。例えば駆動ウォーム23と中間ウォームホイール27を噛合し、中間ウォーム29と終端ウォームホイール(パンウォームホイール19又はチルトウォームホイール41)とを噛合する場合である。このような多段構成の回転伝達機構では、駆動ウォーム23と中間ウォームホイール27との噛み合う点と、中間ウォーム29と終端ウォームホイールとの噛み合う点とが、異なる平面に位置することになる。このため、シャフト25の一端の中間ウォームホイール27と、シャフト25の他端の中間ウォーム29とを、同時に、駆動ウォーム23と、終端ウォームホイールとに押しつける必要が生じる。
However, in a rotation transmission mechanism in which the speed reduction mechanism is provided in two stages, it may be difficult to simultaneously bring the gears meshed at two locations close together. For example, the
一方で、パンチルト駆動装置は、駆動開始等の過負荷時では、反力による変位を許容して歯車伝達機構を保護する必要がある。 On the other hand, the pan / tilt drive device needs to protect the gear transmission mechanism by allowing displacement due to a reaction force at the time of overload such as the start of driving.
そこで、本実施形態では、パンチルト駆動装置(パン駆動装置200、チルト駆動装置300)は、シャフト25を支持するホルダプレート45が、スライド機構47とホルダレバー49とにより基板(パンプレート51、チルト支持プレート39)に支持される。シャフト25は、スライド機構47とホルダレバー49とにより変位が可能となる。これにより、パンチルト駆動装置は、シャフト25の一端の中間ウォームホイール27と、シャフト25の他端の中間ウォーム29とを、同時に、駆動ウォーム23と、終端ウォームホイール(つまり、パンウォームホイール19)とに押しつけることが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, the pan / tilt drive device (
また、反力による過負荷時には、ストッパ87の許容範囲内でホルダプレート45をホルダレバー49により、第1コイルバネ79と、第2コイルバネ81の付勢力に抗して変位させ、歯車伝達機構を保護することができる。
Further, in the event of an overload due to reaction force, the
その結果、パンチルト駆動装置は、減速機構が2段で設けられ、歯車同士の噛み合い点が異なる平面に位置する構成であっても、2組の歯車同士を同時に接近させて保持し、回転量の伝達精度の低下を抑制することができる。つまり、監視カメラ100は、通常運転時には、駆動ウォーム23の回転がパン駆動装置200により大きな減速比で減速されながら、中間ウォームホイール27へ高精度に伝達される。
As a result, the pan / tilt driving device is provided with two speed reduction mechanisms and the gears are located on different planes. A decrease in transmission accuracy can be suppressed. That is, during normal operation, the
また、監視カメラ100では、駆動ウォーム23からチルトウォームホイール41へ回転が伝達される2段の減速機構において、チルト回転量の伝達精度低下が抑制される。つまり、監視カメラ100は、駆動ウォーム23の回転がチルト駆動装置300により大きな減速比で減速されながら、チルトウォームホイール41へ高精度に伝達される。
Further, in the
監視カメラ100では、上記のパン駆動装置200と上記のチルト駆動装置300との双方により、パン回転量の伝達精度低下及びチルト回転量の伝達精度低下が抑制される。つまり、監視カメラ100は、パン駆動装置200と、チルト駆動装置300とのそれぞれにおいて、駆動ウォーム23の回転が大きな減速比で減速されながら、パンウォームホイール19と、チルトウォームホイール41とへ高精度に伝達される。
In the
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 While various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば上記の構成例では、ウォームと噛合する歯車がウォームホイールである場合を説明したが、本発明の構成は、ウォームと噛合する歯車をはすば歯車やネジ歯車とすることができる。また、監視カメラがパンチルト駆動装置として2つのパン駆動装置とチルト駆動装置を備える場合を説明したが、本発明の構成は、パン駆動装置又はチルト駆動装置のいずれか一方を備えるものであってもよい。 For example, in the above configuration example, the case where the gear meshed with the worm is a worm wheel has been described. However, in the configuration of the present invention, the gear meshed with the worm can be a helical gear or a screw gear. Moreover, although the case where the surveillance camera includes two pan driving devices and a tilt driving device as a pan / tilt driving device has been described, the configuration of the present invention may include either a pan driving device or a tilt driving device. Good.
従って、本実施形態のパンチルト駆動装置であるパン駆動装置200及びチルト駆動装置300によれば、減速比を大きくするために一組のウォーム及びウォームホイールと、もう一組のウォームとウォームホイールとを備える2段減速機構においても、バックラッシュを低減することができる。
Therefore, according to the
本実施形態の監視カメラ100によれば、パン駆動装置200のバックラッシュ、チルト駆動装置300のバックラッシュを低減し、プリセット動作の位置精度を向上させることができる。これに加え、監視カメラ100は、バックラッシュを低減できることにより、風等による振動に対する補正(いわゆる、手ぶれ補正)を行った際、減速機構のあそびが低減しているので、補正機能の追従性を高めることができる。
According to the
11 カメラ基台
17 パンハウジング
19 パンウォームホイール(終端ウォームホイール)
23 駆動ウォーム
25 シャフト
27 中間ウォームホイール
29 中間ウォーム
33 チルトハウジング
37 チルト軸
39 チルト支持プレート(基板)
41 チルトウォームホイール(終端ウォームホイール)
45 ホルダプレート
47 スライド機構
49 ホルダレバー
51 パンプレート(基板)
71 球体
73 摺接突起
79 第1コイルバネ(付勢部材)
81 第2コイルバネ(付勢部材)
83 揺動軸
85 支軸
87 ストッパ
95 傾斜バネ
100 監視カメラ
200 パン駆動装置
300 チルト駆動装置
Tc チルト回転中心
Pc パン回転中心
11
23
41 Tilt worm wheel (terminal worm wheel)
45
71
81 Second coil spring (biasing member)
83
Claims (8)
前記基板に回転中心が垂直となって回転自在に支持される駆動ウォームと、
前記基板に回転中心が垂直となって前記基板に対し相対回転自在に配置される終端ウォームホイールと、
前記基板に対面する平面部を有するホルダプレートと、
前記ホルダプレートに回転中心が平行となって回転自在に支持されるシャフトと、
前記シャフトの一端に固定され、前記駆動ウォームに噛合する中間ウォームホイールと、
前記シャフトの他端に固定され、前記終端ウォームホイールに噛合する中間ウォームと、
前記基板と前記ホルダプレートとに亘って設けられ、前記ホルダプレートを前記基板と平行な方向に平行移動自在に支持するスライド機構と、
前記基板と前記ホルダプレートとに亘って設けられ、前記ホルダプレートを前記駆動ウォーム及び前記終端ウォームホイールに接近する方向に付勢する付勢部材と、
前記基板と前記ホルダプレートとの間で前記基板と平行に配置され、一端が前記基板に垂直な揺動軸を介して揺動自在に支持され、他端で前記ホルダプレートを前記揺動軸と同方向の支軸で揺動自在に支持するホルダレバーと、を備える、
パンチルト駆動装置。 A substrate,
A drive worm that is rotatably supported with the center of rotation perpendicular to the substrate;
A terminal worm wheel that is disposed so that the center of rotation is perpendicular to the substrate and is rotatable relative to the substrate;
A holder plate having a flat portion facing the substrate;
A shaft that is rotatably supported with the center of rotation parallel to the holder plate;
An intermediate worm wheel fixed to one end of the shaft and meshing with the drive worm;
An intermediate worm fixed to the other end of the shaft and meshing with the terminal worm wheel;
A slide mechanism which is provided across the substrate and the holder plate and supports the holder plate in a direction parallel to the substrate so as to be movable in parallel;
A biasing member provided across the substrate and the holder plate and biasing the holder plate in a direction approaching the drive worm and the terminal worm wheel;
The substrate is disposed between the substrate and the holder plate in parallel with the substrate, and one end is supported to be swingable via a swing shaft perpendicular to the substrate, and the other end of the holder plate is connected to the swing shaft. A holder lever that is swingably supported by a support shaft in the same direction,
Pan / tilt drive.
前記付勢部材が、前記基板と前記ホルダプレートとに張架されて前記ホルダプレートを前記駆動ウォーム及び前記終端ウォームホイールに接近する方向と、前記ホルダプレートを前記基板に接近する方向とに付勢する傾斜バネである、
パンチルト駆動装置。 The pan / tilt driving device according to claim 1,
The urging member is stretched between the substrate and the holder plate to urge the holder plate in a direction approaching the driving worm and the terminal worm wheel, and urging the holder plate in a direction approaching the substrate. Is an inclined spring,
Pan / tilt drive.
前記スライド機構が、前記基板と前記ホルダプレートとの間で挟持される摺接突起を有する、
パンチルト駆動装置。 The pan / tilt driving device according to claim 1,
The slide mechanism has a sliding contact protrusion that is sandwiched between the substrate and the holder plate.
Pan / tilt drive.
前記スライド機構が、前記基板と前記ホルダプレートとの間で挟持される球体を有する、
パンチルト駆動装置。 The pan / tilt driving device according to claim 1,
The slide mechanism has a sphere sandwiched between the substrate and the holder plate;
Pan / tilt drive.
前記駆動ウォーム及び前記終端ウォームホイールから前記ホルダプレートが一定距離以上離反することを規制するストッパが、前記基板に設けられる、
パンチルト駆動装置。 The pan / tilt driving device according to claim 1,
A stopper is provided on the substrate for restricting the holder plate from separating from the driving worm and the terminal worm wheel by a predetermined distance or more.
Pan / tilt drive.
カメラ基台に対してパン回転中心を中心に回転するパンハウジングと、
前記パンハウジングに対して前記パン回転中心に直交するチルト回転中心を中心に回転するチルトハウジングと、を有するカメラ装置であって、
前記基板が、前記パンハウジングに固定されるパンプレートであり、
前記終端ウォームホイールが、前記カメラ基台に固定されるパンウォームホイールである、
カメラ装置。 A pan-tilt drive device according to any one of claims 1 to 5;
A pan housing that rotates around the center of pan rotation relative to the camera base;
A tilt housing that rotates about a tilt rotation center that is orthogonal to the pan rotation center with respect to the pan housing;
The substrate is a pan plate fixed to the pan housing;
The terminal worm wheel is a pan worm wheel fixed to the camera base;
Camera device.
カメラ基台に対してパン回転中心を中心に回転するパンハウジングと、
前記パンハウジングに対して前記パン回転中心に直交するチルト回転中心を中心に回転するチルトハウジングと、を有するカメラ装置であって、
前記基板が、前記パンハウジングに支持されるチルト支持プレートであり、
前記終端ウォームホイールが、前記チルトハウジングと一体回転するチルト軸に固定されるチルトウォームホイールである、
カメラ装置。 A pan-tilt drive device according to any one of claims 1 to 5;
A pan housing that rotates around the center of pan rotation relative to the camera base;
A tilt housing that rotates about a tilt rotation center that is orthogonal to the pan rotation center with respect to the pan housing;
The substrate is a tilt support plate supported by the pan housing;
The terminal worm wheel is a tilt worm wheel fixed to a tilt shaft that rotates integrally with the tilt housing;
Camera device.
カメラ基台に対してパン回転中心を中心に回転するパンハウジングと、
前記パンハウジングに対して前記パン回転中心に直交するチルト回転中心に回転するチルトハウジングと、を有するカメラ装置であって、
前記パン駆動装置は、
前記基板が、前記パンハウジングに固定されるパンプレートであり、
前記終端ウォームホイールが、前記カメラ基台に固定されるパンウォームホイールであり、
前記チルト駆動装置は、
前記基板が、前記パンハウジングに支持されるチルト支持プレートであり、
前記終端ウォームホイールが、前記チルトハウジングと一体回転するチルト軸に固定されるチルトウォームホイールである、
カメラ装置。 Two pan-tilt drive devices according to any one of claims 1 to 5, each having a pan drive device and a tilt drive device,
A pan housing that rotates around the center of pan rotation relative to the camera base;
A tilt housing that rotates about a tilt rotation center orthogonal to the pan rotation center with respect to the pan housing,
The pan driving device
The substrate is a pan plate fixed to the pan housing;
The terminal worm wheel is a pan worm wheel fixed to the camera base;
The tilt driving device includes:
The substrate is a tilt support plate supported by the pan housing;
The terminal worm wheel is a tilt worm wheel fixed to a tilt shaft that rotates integrally with the tilt housing;
Camera device.
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