JP2018029088A - 角度調整装置および該角度調整装置を備える照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な角度調整装置および該角度調整装置を備える照明装置を提供する。【解決手段】水平回転枠５（水平方向回転部）上に、水平回転枠５を水平方向へ回転駆動するための第１駆動部と垂直回転枠９（垂直方向回転部）を垂直方向へ回転駆動するための第２駆動部とを配置して角度調整装置２を構成した。これにより、角度調整装置２および該角度調整装置２を備える照明装置１を小型化することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、遠隔操作によって操作対象の角度調整を行うための角度調整装置および該角度調整装置を備える照明装置に関する。

例えば、特許文献１には、壁に取り付けられたスイッチボックスの可動スイッチを操作することにより、天井に設置された照明灯の角度が調節される照明器具が開示されている。この照明器具は、照明灯を水平方向へ駆動する水平駆動部と垂直方向へ駆動する垂直駆動部とが縦一列で配置されることから全長が長くなり、例えば、天井埋込型のダウンライトに適用するためには角度調整装置の小型化が望まれる。

特開平３−２４６８０７号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型化が可能な角度調整装置および該角度調整装置を備える照明装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の角度調整装置は、操作対象の角度調整を行うための角度調整装置であって、枠体と、前記枠体によって水平方向へ回転可能に支持される水平方向回転部と、前記水平方向回転部によって垂直方向へ回転可能に支持されて前記操作対象が固定される垂直方向回転部と、前記水平方向回転部を駆動する第１駆動部と、前記垂直方向回転部を駆動する第２駆動部と、を備え、前記水平方向回転部は、前記第１駆動部と前記第２駆動部とが設けられる水平回転枠を含み、前記第１駆動部は、駆動源である第１モータおよび前記第１モータの駆動力を前記水平方向回転部へ伝達する第１歯車機構を含み、前記第２駆動部は、駆動源である第２モータおよび前記第２モータの駆動力を前記垂直方向回転部へ伝達する第２歯車機構を含み、前記枠体の内周には前記第１歯車機構を構成する内歯が形成されていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の照明装置は、請求項１ないし５に記載された角度調整装置を備える照明装置であって、操作対象が光源であることを特徴とする。

本発明によれば、角度調整装置および該角度調整装置を備える照明装置を小型化することができる。

本実施形態の照明装置の分解斜視図である。 固定フレーム単体の斜視図である。 水平回転枠単体の斜視図である。 垂直回転枠単体の斜視図である。 垂直回転枠単体の斜視図であって、図４における垂直回転枠を図４とは別の視線で見たときの図である。 照明装置の斜視図であって、特に、第１駆動部の説明図である。 照明装置の斜視図であって、特に、第２駆動部の説明図である。 照明装置の斜視図であって、特に、水平回転枠の水平方向への回転動作を電気的に制限する機構の説明図である。 照明装置の斜視図であって、特に、水平回転制限機構の説明図である。 第１駆動部を省略した照明装置の斜視図であって、特に、垂直回転枠の垂直方向への回転動作を電気的に制限する機構の説明図である。 照明装置の斜視図であって、特に、垂直回転制限機構の説明図である。 照明装置の斜視図であって、特に、角度調整装置の初期状態を示す図である。 照明装置の斜視図であって、特に、図１２に示される角度調整装置が初期状態の照明装置を図１２とは別の視線で見たときの図である。 照明装置の斜視図であって、特に、角度調整装置の初期状態から垂直回転枠を垂直方向へ回転させた状態を示す図である。 照明装置の斜視図であって、特に、図１２に示される状態の照明装置を図１４とは別の視線で見たときの図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。ここでは、本実施形態の角度調整装置２を備える照明装置１として、屋内の天井に既設された埋込穴（図示省略）に取り付けられる、所謂、ユニバーサル型ダウンライトを例示する。
以下の説明において、便宜上、図１における上下方向を「垂直方向」と称する。また、垂直方向に対して垂直である方向（例えば、図１における左右方向）を「水平方向」と称する。なお、以下の説明における垂直方向は鉛直方向を含むがこれに限定されるものではない。また、以下の説明における「水平方向へ回転」とは、垂直方向に延びる直線（本実施形態では、特に、照明装置１の中心線に一致する直線）を回転軸とする回転を指す。さらに、以下の説明における「垂直方向へ回転」とは、水平方向に延びる直線（本実施形態では、特に、照明装置１の中心線に直交する直線）を回転軸とする回転を指す。

図１に示されるように、照明装置１は、埋込穴に埋設される固定フレーム３（枠体）を有する。図２に示されるように、固定フレーム３は、円筒状に形成された樹脂成形部材である。固定フレーム３の外周には、埋込穴に固定するための複数個（本実施形態では３個）の固定具４（図１参照）が周方向へ沿って等間隔で取り付けられる。なお、固定フレーム３には、反射部材５９が取り付けられる。

図１に示されるように、照明装置１は、水平方向回転部としての水平回転枠５を有する。図３に示されるように、水平回転枠５は、軸部６と該軸部６の外周に形成された外フランジ部７とを有する円環状に形成された樹脂成形部材である。水平回転枠５の外フランジ部７は、固定フレーム３の内周に形成された内フランジ部８（図２参照）によって摺動可能に支持される。これにより、水平回転枠５は、固定フレーム３によって水平方向へ回転可能に支持される。

図１に示されるように、照明装置１は、垂直方向回転部としての垂直回転枠９を有する。図４、図５に示されるように、垂直回転枠９は、略円筒状に形成された樹脂成形部材である。垂直回転枠９は、軸平面に対して平行に配置された平坦な一対の側壁１０，１１を有する。各側壁１０，１１の外側面には、一対のボス部１２，１３が設けられる。一対のボス部１２，１３は、垂直回転枠９の軸線に直交する１つの直線上（同一直線上）に配置される。各ボス部１２，１３の内周には、対応する中空軸１４，１５（図８参照）の一端が嵌合される。各中空軸１４，１５の他端、すなわち、各中空軸１４，１５のボス部１２，１３から突出された部分は、水平回転枠５の外フランジ部７に形成された対応する軸受部１６，１７（図３参照）によって支持される。これにより、垂直回転枠９は、水平回転枠５によって中空軸１４，１５の軸線を中心に垂直方向へ回転可能に支持される。

図１に示されるように、垂直回転枠９には、操作対象である光源としての複数個（例えば、３個）のＬＥＤ１８（発光素子）が実装された実装基板１９と、該実装基板１９が固定されたヒートシンク２０と、光源からの出射光の配光角を調整するためのレンズ２１と、が配置される。ここでは、明細書および図面の記載を簡潔にするため、ＬＥＤ１８の周辺装置についての図示および詳細な説明を省略する。

角度調整装置２は、水平回転枠５を水平方向へ回転駆動する第１駆動部２３と、垂直回転枠９を垂直方向へ回転駆動する第２駆動部３３と、を有する。図１、図６に示されるように、第１駆動部２３は、駆動源としての第１モータ２４と、第１モータ２４が発生する動力を水平回転枠５へ伝達する第１歯車機構２５と、を含む。第１モータ２４は、水平回転枠５に取り付けられた第１ブラケット２６に固定されることで回転軸２４Ａが垂直（鉛直）に配置される。なお、第１モータ２４にはステッピングモータが適用され、第１モータ２４から延びるリード線（図示省略）は、中空軸１４の軸穴に挿通されて垂直回転枠９に固定された駆動回路（図示省略）に接続される。

第１歯車機構２２は、第１ブラケット２６に接合された第１ピン２７（図１参照）によって回転可能に支持されて小歯車２９（第１歯車）と大歯車３０（第２歯車）とが形成された第１段付平歯車２８を含む。第１段付平歯車２８は、小歯車２９が、第１モータ２４の回転軸２４Ａに固定された第１ピニオン３１に噛み合わされるとともに、大歯車３０が、固定フレーム３の内周に沿って形成された内歯３２に噛み合わされる。

図１、図７に示されるように、第２駆動部３３は、駆動源としての第２モータ３４と、第２モータ３４が発生する動力を垂直回転枠９へ伝達する第２歯車機構３５と、を含む。第２モータ３４は、水平回転枠５に取り付けられた第２ブラケット３６に固定されることで回転軸３４Ａが水平に配置される。なお、第２モータ３４には、第１モータ２４と同一形状（同型）のステッピングモータが適用され、第２モータ３４から延びるリード線（図示省略）は、中空軸１５の軸穴に挿通されて垂直回転枠９に固定された駆動回路（図示省略）に接続される。

第２歯車機構３５は、第２ブラケット３６に接合された第２ピン３７（図７参照）によって回転可能に支持されて小歯車３９（第１歯車）と大歯車４０（第２歯車）とが形成された第２段付平歯車３８を含む。第２段付平歯車３８は、大歯車４０が、第２モータ３４の回転軸３４Ａに固定された第２ピニオン４１に噛み合わされるとともに、小歯車３９が、垂直回転枠９の側壁１１に設けられて垂直回転枠９の回転軸（ボス部１３）を中心とする円弧に沿って形成された外歯４２（図４参照）に噛み合わされる。

なお、第１段付平歯車２８と第２段付平歯車３８とは同一形状である。すなわち、第１段付平歯車２８の小歯車２９（第１歯車）および大歯車３０（第２歯車）と、第２段付平歯車３８の小歯車３９（第１歯車）および大歯車４０（第２歯車）とは同一形状である。同様に、第１モータ２４の回転軸２４Ａに固定される第１ピニオン３１と、第２モータ３４の回転軸３４Ａに固定される第２ピニオン４１とは同一形状である。

角度調整装置２は、無線通信を使用して第１駆動部２３（第１モータ２４）と第２駆動部３３（第２モータ３４）とを遠隔操作する、延いては照明装置１の照射方向を無線操縦するための制御部を有する。制御部は、オペレータによって操作される送信部（リモートコントローラ）と、垂直回転枠９に設けられて送信部から発せられた制御電波を受信する受信部と、受信部によって受信した制御電波に基づき各モータ２４，３４の作動を制御する制御装置と、を含む。なお、制御部には従来技術が適用される。したがって、明細書および図面の記載を簡潔にするため、制御部に関連する詳細な説明および図示を省略する。

本実施形態において、角度調整装置２は、第１モータ２４に１パルスの入力があったときの水平回転枠５の水平方向への回転角（角度変位量）と、第２モータ３４に１パルスの入力があったときの垂直回転枠９の垂直方向への回転角（角度変位量）とが一致あるいは同程度となるように、第１段付平歯車２８の小歯車２９と大歯車３０との形状、延いては第１段付平歯車２８と同一形状である第２段付平歯車３８の小歯車３９と大歯車４０との形状が設定されている。換言すると、第１駆動部２３に１パルスの入力があったときの水平方向回転部の水平方向への回転角（角度変位量）と、第２駆動部３３に１パルスの入力があったときの垂直方向回転部の垂直方向への回転角（角度変位量）とが一致あるいは同程度となるように、第１歯車機構２５と第２歯車機構３５との変速比が決定される。

図１、図８に示されるように、角度調整装置２は、第１ブラケット２６に取り付けられて水平回転枠５の水平方向への回転動作を電気的に検出するリミットスイッチ４３を有する。角度調整装置２は、固定フレーム３の内フランジ部８に形成された２個の突出部４４，４５（図２参照）のいずれか一方によってリミットスイッチ４３のレバー４３Ａが回動されることにより（図８参照）、設定した回転角度のリミットを検出し、第１モータ２４の作動を停止するなど、モータ制御に利用する。なお、本実施形態において、水平回転枠５は、リミットスイッチ４３と２個の突出部４４，４５によって水平方向への回転角度を±９０°に制限することが可能である。

角度調整装置２は、水平回転枠５がリミットスイッチ４３を超えて回転したとき、水平回転枠５の水平方向への回転動作を機械的に制限する水平回転制限機構をさらに有する。図９に示されるように、水平回転制限機構は、水平回転枠５の外フランジ部７の外周のうち略半周を切り欠いて形成した切欠き部４６と、該切欠き部４６の両端に形成された当接部４７，４８（図３参照）と、固定フレーム３の内フランジ部８に形成された突部４９とによって構成される。そして、水平回転制限機構は、外フランジ部７に形成された当接部４７，４８のいずれか一方が、固定フレーム３の内フランジ部８に形成された突部４９に当接されることにより、水平回転枠５の水平方向への回転角度を予め定められた範囲内に機械的に制限する。

図１に示されるように、角度調整装置２は、第２ブラケット３６に取り付けられて垂直回転枠９の垂直方向への回転動作を電気的に検出する２個のリミットスイッチ５１，５２を有する。角度調整装置２は、リミットスイッチ５１，５２のいずれか一方のアクチュエータが、垂直回転枠９の側壁１１に形成された対応するリブ５３，５４（図４参照）によって押し込まれることにより（図１０参照、便宜上、リミットスイッチ５１および対応するリブ５３のみ示す）、設定した回転角度のリミットを検出し、第２モータ３４の作動を停止するなど、モータ制御に利用する。本実施形態において、垂直回転枠９は、２個のリミットスイッチ５１，５２と対応するリブ５３，５４によって垂直方向への回転角度を±４０°に制限することが可能である。

角度調整装置２は、垂直回転枠９がリミットスイッチ５１，５２を超えて回転したとき、垂直回転枠９の垂直方向への回転動作を機械的に制限する垂直回転制限機構をさらに有する。垂直回転制限機構は、第１ブラケット２６に水平方向へ間隔をあけて配置された一対の当接片５５，５６（図１参照）と、垂直回転枠９の側壁１０に形成された対応するリブ５７，５８とによって構成される。そして、垂直回転制限機構は、第１ブラケット２６に設けられた一対の当接片５５，５６のいずれか一方が、垂直回転枠９の側壁１０に形成された対応するリブ５７，５８に当接されることにより、垂直回転枠９の垂直方向への回転角度を予め定められた範囲内に機械的に制限する。

次に、本実施形態の作用を説明する。
図１２に示されるのは、照明装置１の斜視図であって、特に、角度調整装置２の初期状態を示す図である。なお、角度調整装置２の初期状態では、水平回転枠５（水平方向回転部）の水平方向への回転位置が０°であり、且つ、垂直回転枠９（垂直方向回転部）の垂直方向への回転位置が０°である。また、角度調整装置２の初期状態では、照明装置１の照射方向が真下方向（鉛直方向）である。ここで、図１３に示されるのは、角度調整装置２が初期状態にある照明装置１を図１２とは別の視線で見たときの図である。

オペレータは、リモートコントローラ（制御部）を操作することにより、照明装置１の照射方向（以下単に「照射方向」という）を遠隔操作することができる。例えば、照射方向を、図１２におけるＡ方向の視線で初期状態の０°から時計回り方向へ傾斜させる場合、オペレータによるリモートコントローラの操作によって、第２モータ３４は、回転軸３４Ａがパルス入力数に応じた回転角（角度変位量）だけ指定された方向へ回転する。そして、第２モータ３４の回転軸３４Ａの回転は、第２ピニオン４１を介して第２歯車機構３５に伝達され、第２ピニオン４１に噛み合わされた第２段付平歯車３８の大歯車４０（第２歯車）、第２段付平歯車３８の小歯車３９（第１歯車）、および小歯車３９に噛み合わされた外歯４２を介して垂直回転枠９に減速されて伝達される。

これにより、図１４に示されるように、垂直回転枠９が垂直方向へ回転して、その結果、照射方向を指定された角度に傾斜させることが可能である。ここで、図１５に示されるのは、図１４に対応する状態における照明装置１の斜視図であって、図１４とは別の視線で見たときの照明装置１の斜視図である。

一方で、例えば、図１５に示される状態で、照射方向を水平方向へ回転させる、換言すると、照射方向（照射軸）を、中心線が照明装置１の軸線（埋込穴の中心線）と一致する円錐の側面に沿って移動（回転）させる場合、オペレータによるリモートコントローラの操作によって、第１モータ２４は、回転軸２４Ａがパルス入力数に応じた回転角（角度変位量）だけ指定された方向へ回転する。そして、第１モータ２４の回転軸２４Ａの回転は、第１ピニオン３１を介して第１歯車機構２５に伝達され、第１ピニオン３１に噛み合わされた第１段付平歯車２８の小歯車２９（第１歯車）、第１段付平歯車２８の大歯車３０（第２歯車）、および大歯車３０に噛み合わされた内歯３２を介して水平回転枠５に増速されて伝達される。

これにより、水平回転枠５が水平方向へ回転して、その結果、照射方向（照射軸）を鉛直線に対する傾斜角度を維持した状態で水平方向へ回転させることができる。なお、第１駆動部２３による水平回転枠５の水平方向への回転動作と、第２駆動部３３による垂直回転枠９の垂直方向への回転動作とを個別に説明したが、制御部は、オペレータによるリモートコントローラの操作によって、第１駆動部２３と第２駆動部３３とを同時に制御することができる。すなわち、角度調整装置２は、水平回転枠５の水平方向への回転動作と、垂直回転枠９の垂直方向への回転動作とを同時に行うことが可能である。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、水平回転枠５（水平方向回転部）上に、水平回転枠５を水平方向へ回転駆動するための第１駆動部と垂直回転枠９（垂直方向回転部）を垂直方向へ回転駆動するための第２駆動部とを配置して角度調整装置２を構成した。
このような角度調整装置２を適用することで照明装置１を小型化、特に、全長を短くすることが可能であり、例えば、奥行きが制限された天井埋込型のユニバーサル型ダウンライトに好適な照明装置１を提供することができる。また、固定フレーム３の内周に第１歯車機構２５を構成する内歯３２を形成したことにより、固定フレーム３の外周に外歯を形成する場合と比較して、角度調整装置２の水平方向の寸法、延いては固定フレーム３の外径を小さく形成することが可能であり、より小さい埋込穴に対応することが可能な照明装置１を提供することができる。

また、本実施形態では、第１歯車機構２５に組み込まれる第１段付平歯車２８と第２歯車機構３５に組み込まれる第２段付平歯車３８とに同一形状の段付平歯車を使用して、第１段付平歯車２８の小歯車２９（第１歯車）を第１モータ２４の回転軸２４Ａに固定された第１ピニオン３１に噛み合わせるとともに、第２段付平歯車３８の大歯車４０（第２歯車）に噛み合わせて角度調整装置２を構成した。
このように同一形状の段付平歯車２８，３８を増速側と減速側とに使い分けることにより、第１モータ２４と第２モータ３４とに同一形状（同型）のステッピングモータを使用することが可能であり、第１駆動部２３および第２駆動部３３、延いては角度調整装置２をシンプルに構成することができる。加えて、装置を構成する部品の共通を図ることで生産性を向上させることができ、同時に製造コストを削減することができる。
また、第１駆動部２３と第２駆動部３３の大部分を共通の部品によって構成していることから、第１駆動部２３と第２駆動部３３を照明装置１の中心線（本実施形態では、水平回転枠５の回転軸に一致する直線）あるいは照明装置１の光軸に対して対称に配置することで装置全体の重量バランスを均等化しやすくなり、スムーズな角度調整が可能となる。
また、同様に第１駆動部２３と第２駆動部３３とを水平回転枠５の回転軸に一致する直線に対して対称に配置することは、垂直回転枠９が第１駆動部２３や第２駆動部３３と干渉せずに垂直方向へ回転させるのに、各部品サイズを最小に抑えることが可能な配置位置となる。
また、第１モータ２４に１パルスの入力があったときの水平回転枠５の水平方向への回転角（角度変位量）と、第２モータ３４１パルスの入力があったときの垂直回転枠９の垂直方向への回転角（角度変位量）とが一致あるいは同等となるように、段付平歯車２８，３８の形状を選定したので、制御部による制御を簡易化することが可能であり、信頼性を向上させることができるとともに製造コストを削減することができる。
さらに、角度調整装置２は、水平回転枠５および垂直回転枠９の回転角を電気的に検出する機能と、水平回転枠５および垂直回転枠９の回転を機械的に制限する機能と、を併せ持つ。これにより、装置の破損を確実に防ぐことができ、延いては装置の信頼性を向上させることができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
複数個の照明装置１を天井に設置して、各照明装置１を無線通信で接続することにより、１つのリモートコントローラで複数個の照明装置１を同時に遠隔操作するように制御部を構成することができる。
また、制御部は、無線通信による遠隔操作に限定されるものではなく、例えば、オペレータによって操作される操作部と角度調整装置２とをバイワイヤで接続してもよい。
光源（操作対象）は、ＬＥＤ１８に限定されるものではなく、例えば、クリプトン球を適用することが可能である。
また、実施形態においては天井埋め込み型の照明装置１を例示したが、照明装置１にアーム等を接続し、天井面や壁面から吊り下げるタイプや、アームが接続された台座によって照明装置１を支持するタイプなどへの適応も可能である。
モータ２４，３４についてはステッピングモータに限らず、ＤＣモータやＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータなどを適用することが可能である。この場合も水平回転枠５の水平方向への回転角（角度変位量）と、垂直回転枠９の垂直方向への回転角（角度変位量）とが一致あるいは同等とすることで、制御部による電流制御を簡易化することができる。
本実施形態では、第１駆動部２３および第２駆動部３３の駆動源にモータ２４，３４を用いたが、手動操作、例えば、レバー等の操作によって光源（操作対象）の角度を行えるように角度調整装置２を構成することができる。

１ 照明装置、２ 角度調整装置、３ 固定フレーム（枠体）、５ 水平回転枠（水平方向回転部）、９ 垂直回転枠（垂直方向回転部）、１８ ＬＥＤ（操作対象、光源）、２３ 第１駆動部、３３ 第２駆動部

Claims (6)

1. 操作対象の角度調整を行うための角度調整装置であって、
   枠体と、
   前記枠体によって水平方向へ回転可能に支持される水平方向回転部と、
   前記水平方向回転部によって垂直方向へ回転可能に支持されて前記操作対象が固定される垂直方向回転部と、
   前記水平方向回転部を駆動する第１駆動部と、
   前記垂直方向回転部を駆動する第２駆動部と、
   を備え、
   前記水平方向回転部は、前記第１駆動部と前記第２駆動部とが設けられる水平回転枠を含み、
   前記第１駆動部は、駆動源である第１モータおよび前記第１モータの駆動力を前記水平方向回転部へ伝達する第１歯車機構を含み、
   前記第２駆動部は、駆動源である第２モータおよび前記第２モータの駆動力を前記垂直方向回転部へ伝達する第２歯車機構を含み、
   前記枠体の内周には前記第１歯車機構を構成する内歯が形成されていることを特徴とする角度調整装置。
2. 前記第１歯車機構と前記第２歯車機構とは、外径が相違する複数の歯車が形成された段付平歯車を含むことを特徴とする請求項１に記載された角度調整装置。
3. 記第１歯車機構と前記第２歯車機構とに含まれる前記段付平歯車は同一形状であることを特徴とする請求項２に記載された角度調整装置。
4. 前記第１歯車機構の構成要素である第１段付平歯車は、第１歯車が、前記第１モータの回転軸に固定された第１ピニオンに噛み合わされ、
   前記第２歯車機構の構成要素である第２段付平歯車は、第２歯車が、前記第２モータの回転軸に固定された第２ピニオンに噛み合わされることを特徴とする請求項３に記載された角度調整装置。
5. 遠隔操作によって角度調整を行うことを特徴とする請求項１ないし４に記載された角度調整装置。
6. 請求項１ないし５に記載された角度調整装置を備える照明装置であって、
   操作対象が光源であることを特徴とする照明装置。

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