JP3255969B2

JP3255969B2 - 小型雲台の駆動制御装置

Info

Publication number: JP3255969B2
Application number: JP19917192A
Authority: JP
Inventors: 勝日高
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: US5399949A; JPH0622181A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型雲台の駆動制御装
置、特に遠隔操作により撮影カメラ等を任意の方向に指
向させる雲台であって、駆動部に大きな負荷がかかる場
合の保護対策の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＴＶ（Industrial Television）、Ｃ
ＣＴＶ（Closed-Circuit Television）、テレビ放送等
でのテレビカメラの撮影においては、対象となる被写体
を良好に映し出すため、或いは所定領域の映像を捉える
ために、撮影カメラを遠隔操作することが行われてお
り、この撮影カメラの向きを変換するものとして雲台が
用いられている。

【０００３】図７には、従来のＩＴＶで使用される雲台
装置の構成が示されており、雲台装置には、図（Ａ）に
示されるようにダイカスト等で成形された筐体１の側面
から突出し、内部で直交するように二つの駆動軸２，３
が配設される。この駆動軸２，３の突出端に、支持円板
４，５がバネ６，７を介して取り付けられており、この
支持円板４，５のいずれか一方に撮影カメラが取り付け
られ、他方は支持壁（或いは支持台）等に取り付けられ
ることになる。上記駆動軸２，３の他端には、不図示の
モータ駆動部が接続され、このモータ駆動部によって駆
動軸２，３が回転駆動される。例えば、支持円板４を支
持壁側に取り付け、支持円板５に撮影カメラを専用ブラ
ケットにより図面の前面へ向けて取り付けると、撮影カ
メラは駆動軸２の回転駆動によりチルト（上下方向）
に、駆動軸３の回転駆動によりパン（左右方向）に移動
されることになり、遠隔操作によって所望領域の映像が
得られる。

【０００４】このような雲台装置では、過負荷時の駆動
部を保護するためにスリップ機構が用いられる。即ち、
図（Ｂ）に示されるように、上記支持円板４（又は５）
は、駆動軸２（又は３）が内部で回転可能となるよう
に、固定ネジ８にて駆動軸２（又は３）に連結され、ま
た駆動軸２（又は３）に一体となるように取り付けられ
たフランジ９と支持円板４（又は５）との間にバネ６
（又は７）が配設される。従って、上記バネ６（又は
７）の付勢力に基づいた摩擦力によって、駆動軸２（又
は３）と支持円板４（又は５）が結合される一方、大き
な負荷がかかる場合にはバネ６（又は７）と支持円板４
（又は５）がスリップするので、モータ、ギヤ等への負
担が軽減されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記雲
台装置におけるスリップ機構では、上記バネ６，７によ
って設定されるフリクショントルクの管理が難しく、し
かも過負荷時にもモータが空転するので、無駄な電力を
消費し、モータの寿命も短くなるという問題があった。

【０００６】ところで、上記雲台装置の筐体１は比較的
大きく（縦横が十数ｃｍ程度）、重量も大きいものとな
っているが、近年の撮影カメラにおいては小型化、軽量
化、簡易化が進んでいるため、本出願人は小型化された
雲台装置を提案している。しかし、この場合に上記スリ
ップ機構を用いると、雲台装置の小型化、軽量化の障害
となる。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、スリップ機構等の機械的な手段に
よらずに、過負荷時の駆動部保護ができると共に、小型
化、軽量化を促進することができる小型雲台の駆動制御
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１請求項に係る発明は、直交する二つの駆動軸を
駆動するモータと、この駆動軸の回転位置を検出する位
置検出器とを有する小型雲台内に、上記位置検出器の検
出出力と駆動指令信号に基づいてモータが過負荷時であ
るか否かを判定し、過負荷時であると判定されたときに
モータを強制的に停止させるマイコンを設けたことを特
徴とする。

【０００９】また、第２請求項に係る発明は、上記モー
タの強制停止が行われた場合は、ギヤを所定量だけ逆転
させるようにしたことを特徴とする。更に、第３請求項
に係る発明は、上記駆動軸の回転方向を反転させる場合
は、ギヤのバックラッシュ分を補正して駆動するように
したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、駆動指令信号が出力され
ているにも拘らず、位置検出器により変位が検出されな
い場合には、過負荷時であると判定され、モータ停止指
令によってモータが強制的に停止される。そして、この
強制停止の際には、モータによりギヤが所定量逆転する
ように制御すれば、過負荷によって噛み込んだギヤを解
除することができ、ギヤの保護が図れる。

【００１１】また、撮影カメラ等を駆動させるための駆
動軸の回転を反転する際は、ギヤのバックラッシュ分を
補正して次の回転駆動を行うことができ、この場合は駆
動の際の制御原点が常に一定となり、正確な制御が可能
となるという利点がある。

【００１２】

【実施例】図１には、実施例に係る小型雲台の駆動制御
装置の回路構成が示され、図２には小型雲台の内部構成
が示されている。まず、図２において、雲台１０はアル
ミ押出し材を用いたパイプ状のメインシャシ１１に壁片
部であるサブシャシ１２を接続して構成され、縦、横、
厚さがそれぞれ３ｃｍ〜５ｃｍ程度の大きさとされる。
そして、上記メインシャシ１１内に第１収納部１００が
形成され、このメインシャシ１１の突出片とサブシャシ
１２とで第２収納部２００が形成される。この第１収納
部１００には、駆動軸１３，１４、ギヤ列１５，１６、
モータ１７，１８が配設され、この駆動軸１３，１４
に、撮影カメラ或いは支持壁等を接続する支持円板２
０，２１が取り付けられる。また、第２収納部２００に
は上記駆動軸１３，１４のそれぞれに対応して、回動型
可変抵抗器からなる位置センサ２２及び制御回路２３を
有する制御回路基板２４、位置センサ２５及び制御回路
２６を有する制御回路基板２７が配設される。

【００１３】図１において、上述した雲台１０内には、
駆動制御を実行すると共に、過負荷時の強制的停止をす
るマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）３０が設けられてい
る。このＭＰＵ３０には、上記モータ１７を駆動するド
ライバ３１、モータ１８を駆動するドライバ３２が設け
られ、また各駆動軸１３，１４の回転位置を検出する上
記位置センサ２２，２５の出力が供給される。また、Ｍ
ＰＵ３０には制御のための各種情報が格納されたＥＥＰ
ＲＯＭ３３が設けられ、更に制御信号を送受信するドラ
イバ／レシーバ（Ｄ／Ｒ）３４が配設される。

【００１４】一方、上記雲台１０にはケーブルを介して
制御部３６が接続され、この制御部３６内には操作スイ
ッチ３７の操作信号を入力するマイコン（ＭＰＵ）３
８、上記雲台１０との間で制御信号を送受信するドライ
バ／レシーバ（Ｄ／Ｒ）３９、制御部３６だけでなく雲
台１０へ電力を供給する電源４０が設けられる。そし
て、実施例では制御部３６と雲台１０との間では制御信
号がシリアル伝送されており、この制御部３６は操作ス
イッチ３７の操作に基づいた制御信号を雲台１０へ供給
することになる。

【００１５】従って、二つの駆動軸１３，１４を駆動す
る直接の制御信号は、雲台１０内のＭＰＵ３０で形成さ
れることになり、またこのＭＰＵ３０においては制御部
３６から伝送された駆動指令信号と、位置センサ２２，
２５からの出力に基づいて、モータ１７，１８の強制停
止制御が行われる。しかも、このＭＰＵ３０は、上記強
制停止制御の際に、ギヤ列１５，１６を所定量だけ逆転
させる制御を行うと共に、駆動方向を転移する場合、即
ち駆動軸１３，１４の回転方向を反転させる場合には、
ギヤ列１５，１６のバックラッシュ分を補正する制御を
行う。

【００１６】図３〜図６には、上記雲台１０のＭＰＵ３
０での制御動作が示されており、まず図３のメインルー
チンによれば、ステップ３０１にてシステムの初期化が
行われ、変数がクリアされ、モード設定等が実行され
る。次のステップ３０２では、全割込みルーチンの許可
がウェイトループで行われ、実施例では例えば後述する
ルーチンＡ，Ｂが所定時間毎に実行される。

【００１７】図４及び図５には、モータを駆動する際に
実行されるタイマ割込みルーチンＡが示され、図６には
駆動状態を検出するタイマ割込みルーチンＢ（チェック
ルーチン）が示されている。このタイマ割込みルーチン
Ｂは、ルーチンＡの中で割込み実行されており、まずこ
のルーチンＢについて説明する。最初に、制御部３６か
ら雲台１０のＭＰＵ３０にはランダムにかつ最優先的に
動作指令が割込んでくる（以下外部割込みという）の
で、ステップ５０１では、外部割込みによる駆動方向、
駆動速度等の指令が整理される。そして、ステップ５０
２では、前記チェック時からの駆動軸１３，１４の変位
量が求められるが、実施例では上記駆動軸１３，１４の
位置センサ２２，２５の検出値（電圧値、パルス値等）
に基づき、現在の検出値から前回チェック時の検出値を
差引くことにより、単位時間当りの変位量が演算され
る。同時に、今回チェック時に検出した現在の検出値は
前回の検出値に代えてポジション値として更新記憶され
る。

【００１８】次のステップ５０３では、駆動軸１３，１
４の回転方向（パン、チルトの駆動方向）の転移（反
転）指令があるか否か（方向転移フラグが１であるか否
か）の判定が行われ、転移指令が出されている場合［Ｙ
（YES）］は、次のステップ５０４へ移行し、指令どお
りの駆動パターンをモータ１７，１８へ出力する。即
ち、変位量チェック時に、転移指令が出されている場合
は、駆動軸１３，１４に変位があるか否かに拘らず、強
制停止は行わないようする。一方、ステップ５０３で転
移指令が出されていない場合［Ｎ（NO）］は、ステップ
５０５にて上記ステップ５０２で検出した前回チェック
時からの変位量が０であるか否かの判定を行うことにな
り、ここで”Ｎ”のときは問題ない状態であるから指令
どおりの駆動が行われる（ステップ５０４）。

【００１９】上記ステップ５０５で、”Ｙ”のときは、
駆動指令が出されているにも拘らず、変位量がなく、過
負荷がかかっている状態であるから、ステップ５０６に
て強制的に停止モードフラグを１にセットすると共に、
逆回しカウンタに所定のα値（逆回し量設定値）をセッ
トする。そうすると、次のステップ５０７では、ＭＰＵ
３からブレーキパターンが出力され、これによってモー
タ１７，１８は強制的に停止される。

【００２０】図４において、ステップ４０１にて上記タ
イマ割込みルーチンＢの割込みが許可されており、これ
によって上述した変位量チェックが行われる。その後、
位置センサデータが入力され（ステップ４０２）、外部
割込みからの駆動方向、速度等の指令が整理され（ステ
ップ４０３）、次のステップ４０４では、上記ルーチン
Ｂの割込みが禁止される。そして、ステップ４０５で
は、強制的又は通常の停止指令が出されているか（停止
モードフラグが１であるか）否かが判定され、”Ｙ”の
ときは、ステップ４０６で停止モード時の逆回しカウン
タが０であるか否かが判定される。ここで、０でないと
判定されたとき（Ｎ）は、ステップ４０８へ移行して逆
回しカウンタをデクリメントする。即ち、上述のステッ
プ５０７において、強制的な停止指令が出された場合で
は、モータ１７，１８へブレーキ信号が供給されて停止
動作が実行され、この停止動作が終了した後にモータ１
７，１８の逆回しが実行されるが、この際に逆回しカウ
ンタをαに設定した（ステップ５０６）ので、このαを
ステップ４０８でデクリメントすることになる。また、
上記ステップ４０６で逆回しカウンタが０であると判定
されたとき（Ｙ）は、ステップ４０７にて最新動作指令
方向が停止（０）とされると共に、停止モードフラグが
０とされ、強制的又は通常の停止モードが解除される。

【００２１】図５には、図４の動作の続きが示されてお
り、ステップ４０９では、バックラッシュ補正時間カウ
ンタが０であるか否かが判定されており、”Ｎ”のとき
は駆動軸１３，１４が反転動作されている最中であるか
ら、ステップ４１０でバックラッシュ補正時間カウンタ
がデクリメントされる。一方、”Ｙ”のときはステップ
４１１で外部からの最新動作指令方向が停止状態である
か否かが判定され、ここで”Ｙ”のときはステップ４１
３へ移行するが、”Ｎ”のときはステップ４１２にて上
記最新動作指令方向が前回の動作指令方向に代えて更新
記憶される。

【００２２】次のステップ４１３では、現在のポジショ
ンが許容可動域内であるか否かが判定され、”Ｎ”のと
きはステップ４１４にて上記最新動作指令方向が停止
（０）に設定され、これによってモータ駆動が停止す
る。一方、”Ｙ”のときはステップ４１５で、上記割込
みルーチンＢが一時的に許可され、最新動作指令を取り
込んだ後にステップ４１６へ移行する。このステップ４
１６では、前回の動作指令方向と最新動作指令方向が一
致するか否かが判定されており、”Ｙ”のときは方向転
移フラグが０にセットされ（ステップ４１７）、”Ｎ”
のときは方向転移フラグが１にセットされる（ステップ
４１８）。

【００２３】次のステップ４１９では、前回の動作指令
方向が停止指令であったか否かが判定され、”Ｎ”のと
きは、前回と異なる方向に反転駆動する場合であるか
ら、実施例ではステップ４２０でブレーキパターンが出
力されると共に、バックラッシュ補正時間カウンタに所
定値がセットされる。従って、駆動軸１３，１４の反転
駆動中に実行されるステップ４１０（次回）のカウント
デクリメント動作によって、ギヤ列１５，１６のバック
ラッシュ分が余分に回転されることになり、これによっ
て正確な回転量の駆動が可能となる。

【００２４】上記ステップ４１９で、”Ｙ”のときは新
たに駆動する場合であるから、ステップ割込みルーチン
Ｂが一時的に許可されて最新動作指令が取り込まれ（ス
テップ４２１）、この最新動作指令方向が停止指令であ
るか否かの判定（ステップ４２２）が行われた後、”
Ｎ”のときは最新動作指令方向が前回の動作指令方向に
代えて更新記憶される（ステップ４２３）。その後に、
ステップ４２４においてバックラッシュ補正時間カウン
タが０とされる。

【００２５】以上のように、実施例では強制的な停止に
おいては、逆回しカウンタに所定値をセットすることに
より、所定量だけモータ１７，１８が逆回転されるの
で、ギヤ列が保護されると共に、逆回転動作をする場合
にはバックラッシュ補正時間カウンタに所定値をセット
することにより、ギヤ列のバックラッシュ分が余分に回
転されるので、駆動軸１３，１４の正確な制御ができる
という利点がある。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、第１請求項の発明
によれば、マイコンにより、位置検出器の検出出力と駆
動指令信号に基づいてモータが過負荷時であるか否かを
判定し、過負荷時であると判定された場合にモータを強
制的に停止させるようにしたので、スリップ機構等の機
械的な保護手段を用いることなく、過負荷時における駆
動系の保護ができると共に、無駄な電力消費が防止可能
となり、しかも小型化、軽量化を促進することができ
る。

【００２７】また、第２請求項の発明によれば、上記モ
ータの強制停止が行われた場合は、ギヤを所定量だけ逆
転させるようにしたので、ギヤに与えられる無理な力を
解除して、ギヤを保護することができる。

【００２８】更に、第３請求項の発明によれば、上記駆
動軸の回転方向を反転させる場合は、ギヤのバックラッ
シュ分を補正して駆動するようにしたので、駆動軸を指
令どおりに正確に駆動することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る小型雲台の駆動制御装置
の回路構成を示すブロック図である。

【図２】実施例の雲台の内部構成を示す図である。

【図３】実施例の雲台のマイコン動作でのメインルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図４】実施例の雲台のマイコン動作においてモータ作
動時のタイマ割込みルーチンＡを示すフローチャートで
ある。

【図５】図４のタイマ割込みルーチンＡの続きを示すフ
ローチャートである。

【図６】実施例の雲台のマイコン動作において駆動状態
をチェックするためのタイマ割込みルーチンＢを示すフ
ローチャートである。

【図７】従来での雲台の構成を示す図で、図（Ａ）は駆
動軸部の一部断面図、図（Ｂ）はスリップ機構を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１，１０ … 雲台、２，３，１３，１４ … 駆動軸、４，５，２０，２１ … 支持円板、１７，１８ … モータ、２２，２５ … 位置センサ、３０，３８ … ＭＰＵ（マイコン）、３６ … 制御部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直交する二つの駆動軸を駆動するモータ
と、この駆動軸の回転位置を検出する位置検出器とを有
する小型雲台内に、上記位置検出器の検出出力と駆動指
令信号に基づいてモータが過負荷時であるか否かを判定
し、過負荷時であると判定されたときにモータを強制的
に停止させるマイコンを設けた小型雲台の駆動制御装
置。
【請求項２】上記モータの強制停止が行われた場合
は、ギヤを所定量だけ逆転させるようにしたことを特徴
とする上記第１請求項記載の小型雲台の駆動制御装置。
【請求項３】上記駆動軸の回転方向を反転させる場合
は、ギヤのバックラッシュ分を補正して駆動するように
したことを特徴とする上記第１請求項記載の小型雲台の
駆動制御装置。