JP3556838B2 - 旋回装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギヤのバックラッシ、加工誤差、組付け誤差による騒音、振動の低減を図る旋回装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、監視用カメラの取付け台、ロボットアームの回転軸等を旋回させる旋回装置としては、例えば、特開平１０−９０７５８号公報に開示されているようなものがある。この先行技術では、旋回装置を監視用カメラに組付けた状態が例示されており、監視用カメラを垂設する支持棒を減速ギヤを介してモータに連設し、モータの駆動力により支持棒を回転させる構成となっている。
【０００３】
ところで、急旋回、或いは急反転する際に、ギヤのバックラッシ、加工誤差、組付け誤差により、ギヤの噛合面が干渉して騒音、振動が発生する。特に、モータとしてパルスモータを採用する場合、回転変動が１パルス毎に生じるため騒音、振動が一層顕在化される。
【０００４】
ギヤの噛合面の干渉に起因する騒音、振動を低減するには、ギヤ自体の加工精度、組付け精度を厳しく管理したり、或いはシザーズギヤ等のノーバックラッシ化したギヤを採用すること等が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ギヤ自体の加工精度、組付け精度を厳しく管理することは、製造工程の複雑化を招き、製品コストが高くなってしまう。又、ノーバックラッシ化したギヤは、構造が複雑で、製造、組付けが煩雑化してしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構造で、製造、組付けが容易で、ギヤの干渉による騒音、振動の発生を低減することのできる旋回装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による第１の旋回装置は、回転台に連設する揺動部材と、上記回転台の外周に配設すると共にインナギヤを有する固定リングと、上記揺動部材に固定したモータと、上記揺動部材に枢支した中間ギヤと、上記モータに軸着すると共に上記中間ギヤに噛合する駆動ギヤと、上記揺動部材を上記駆動ギヤ及び中間ギヤを介して上記インナギヤ方向へ押圧付勢する押圧部材とを備えており、前記揺動部材は互いに揺動自在な第１のレバーと第２のレバーとから成り、上記第１のレバーに前記モータが固設され、上記第２のレバーに前記中間ギヤが枢支され、上記第１のレバーが上記第２のレバー方向へ前記押圧部材により押圧付勢されていることを特徴とする。
【０００９】
第２の旋回装置は、第１の旋回装置において、前記揺動部材の前記インナギヤからの反力により揺動する方向に該揺動部材を受けるストッパを設けたことを特徴とする。
【００１０】
第３の旋回装置は、第１又は第２の旋回装置において、前記駆動ギヤが金属製であり、前記中間ギヤが樹脂製であることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、第１の旋回装置では、回転台に連設されている揺動部材に固設されたモータが回転すると、このモータに軸着されている駆動ギヤが揺動部材に枢支されている中間ギヤを介して、固定リングの内周に設けたインナギヤを回動させようとし、その反力で、回転台が回転する。このとき、押圧部材が揺動部材を上記駆動ギヤ及び中間ギヤを介して上記インナギヤ方向へ押圧付勢しているため、ギヤのバックラッシ、加工誤差、組付け誤差が吸収され、騒音、振動の低減が図れる。
【００１２】
また、揺動部材を互いに揺動自在な第１のレバーと第２のレバーとで構成し、第１のレバーにモータを固設し、第２のレバーに中間ギヤを枢支し、第１のレバーを押圧部材により第２のレバー方向へ押圧付勢することで、各ギヤ間のバックラッシ、加工誤差、組付け誤差を、１つの押圧部材により、それぞれ吸収することが可能となる。
【００１３】
第２の旋回装置では、第１の旋回装置において、揺動部材がインナギヤからの反力を受けて揺動したとき、この揺動部材の揺動がストッパにより規制されているため、インナギヤと中間ギヤとの距離が常に適正に保持される。
【００１４】
第３の旋回装置では、第１又は第２の旋回装置において、駆動ギヤを金属製とし、中間ギヤを樹脂製とすることで両ギヤの干渉による騒音、振動が一層低減される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図中の符号１は、屋内の天井に埋設、或いは垂設される監視用カメラ装置、２は監視用カメラ装置１に内蔵された旋回装置で、水平方向旋回装置２ａと垂直方向旋回装置２ｂとを有する。
【００１６】
旋回装置２の上部には、カバー３が装着され、このカバー３内に電源ユニット４ａ、印刷基盤４ｂ等を載置するベースプレート５が固設されており、このベースプレート５の底面に固定リング６が固設され、この固定リング６にインナギヤ６ａが形成されている。
【００１７】
又、ベースプレート５の底面中央に、回転台７の中央に突設されているボス７ａが、ベアリング８を介して回転自在に支持され、固定ナット９により掛止されている。
【００１８】
又、上記回転台７の一側に切欠き部７ｂが形成されており、この切欠き部７ｂ側に揺動部材１０が配設されている。この揺動部材１０は第２のレバーである中間ギヤ取付けレバー１０ａと第１のレバーであるモータ取付けレバー１０ｂとを備え、中間ギヤ取付けレバー１０ａがＬ字状に形成されている。この中間ギヤ取付けレバー１０ａの一辺が上記切欠き部７ｂ上に臨まされ、この切欠き部７ｂに対設する面に、コ字状のフレーム１０ｃの開口端が固設されている。尚、このフレーム１０ｃは中間ギヤ取付けレバー１０ａと一体形成されていても良い。
【００１９】
このフレーム１０ｃ内に樹脂製の中間ギヤ１１が枢支されている。このフレーム１０ｃが上記切欠き部７ｂに遊挿され、又中間ギヤ取付けレバー１０ａの屈曲部が回転台７にピン１２を介して枢支されている。
【００２０】
又、中間ギヤ取付けレバー１０ａの他辺に、第２のレバー１０ｂの一端がピン１３を介して枢支されている。このモータ取付けレバー１０ｂに水平駆動用パルスモータ１４が固設されており、この水平駆動用パルスモータ１４のスピンドルに、金属製の駆動ギヤ１５が軸着されている。
【００２１】
更に、上記モータ取付けレバー１０ｂの自由端の反中間ギヤ取付けレバー１０ａ側と、回転台７に固設されているストッパブロック１６との間に、押圧部材の一例であるテンションスプリング１７が介装されている。このテンションスプリング１７は、上記駆動ギヤ１５を中間ギヤ１１を介してインナギヤ６ａに押接させるもので、比較的強いバネ圧に設定されている。
【００２２】
又、中間ギヤ取付けレバー１０ａの端部に、上記ストッパブロック１６に掛止するアジャスタ１８が螺入されている。このアジャスタ１８は中間ギヤ１１がインナギヤ６ａから離れ過ぎるのを防止するもので、製品毎に調整される。尚、符号１９はダンパスプリングで比較的弱いバネ圧に設定されている。
【００２３】
図３に示すように、駆動ギヤ１５がテンションスプリング１７の付勢力により中間ギヤ１１の噛合面を回動方向へ押圧させる位置に偏心されており、インナギヤ６ａは中間ギヤ１１の回転方向の付勢力により、互いの噛合面が当接されている。従って、各ギヤ１５，１１，６ａのバックラッシ、加工誤差、組付け誤差が、１つのテンションスプリング１７の付勢力により吸収され、互いの噛合面の干渉が軽減される。
【００２４】
又、図３の符号２０はリミットスイッチで、両端にスイッチ部２０ａを備え、回転台７の上面に突出されている。一方、ベースプレート５の下面にはスイッチ部２０ａに係合するストッパ２１（図２参照）が突設されている。回転台７はスイッチ部２０ａに当接する範囲で、水平方向へほぼ３６０°往復回動自在に設定されている。
【００２５】
上記回転台７の下方に、カメラ部２２のカメラベース２３が対設されており、このカメラベース２３が回転台７にスペーサ２４を介して固設されている。更に、カメラベース２３の下方に、カメラ収納ボックス２５の両側がブラケット２６を介して垂直方向へ回動自在に支持されている。このカメラ収納ボックス２５にカメラ本体２７が収納されている。尚、符号２８は、カメラ部２２を覆うカメラカバーで、カメラベース２３に着脱自在に装着されると共に、少なくともカメラ本体２７のレンズ面に対向する部位が透明になっている。
【００２６】
上記カメラ収納ボックスの側面の支持位置に、樹脂製のウォームホイール２９が固設され、このウォームホイール２９に、支持軸３０の端部に形成したフランジ３０ａが圧入、或いはねじ止めされている。
【００２７】
この支持軸３０がベアリング３１を介してブラケット２６に枢支され、更に、この支持軸３０のブラケット２６から突出した端部にリミットカム３２が軸着されている。
【００２８】
このリミットカム３２は、カメラ収納ボックス２５の垂直方向の回動角を規制するもので、本実施の形態では水平状態から下方向へ９０°回動可能に設定されており、水平状態でリミットカム３２の水平カム面３２ａがブラケット２６に固設されている水平リミットスイッチ３３ａに係合され、９０°下方へ回動すると、垂直カム面３２ｂがブラケット２６に固設されている垂直リミットスイッチ３３ｂに係合するように設定されている。
【００２９】
又、上記ウォームホイール２９の水平方向側面に金属製のウォーム３４が噛合されている。このウォーム３４はウォームシャフト３５に挿通され、図示しない剣先ねじにより固定されている。
【００３０】
このウォームシャ３５の両端がヨーク３６に回動自在に支持されている。このヨーク３６は、その中途がブラケット２６に支持軸３７を介して回動自在に支持されている。そして、ブラケット２６とヨーク３６との間に介装された押圧手段であるスプリング４４により、ヨーク３６は図８の反時計方向に回動付勢され、ウォーム３４がウォームホイール２９に圧接されている。又、ヨーク３６の上端が上記カメラベース２３を貫通して、該カメラベース２３の上部に突出されている。このヨーク３６の上端にモータテーブル３８が固設され、このモータテーブル３８に垂直駆動用パルスモータ３９が固設されている。
【００３１】
この垂直駆動用パルスモータ３９と上記ウォームシャフト３５の上端とがカップリング４０を介して連設されており、ウォームシャフト３５はカップリング４０により上下方向の移動がある程度許容されている。又、ウォームシャフト３５下端の、ウォーム３４の下面と、これに対向するヨーク３６の内面との間に、比較的バネ圧の高いテンションスプリング４１が介装されている。ウォーム３４はテンションスプリング４１の付勢力によりウォームホイール２９との噛合面に押圧されて、噛合面のバックラッシ、加工誤差、組付け誤差が吸収される。
【００３２】
又、ヨーク３６のブラケット２６に指向する側面にアジャスタ４２が螺入されており、このアジャスタ４２の先端が、ブラケット２６に形成された凸部２６ａ挿通され、その先端にナット４３が螺入されて、ブラケット２６に掛止されている。このアジャスタ４２は、ブラケット２６とヨーク３６との距離が離れ過ぎるのを防止し、ウォーム３４がウォームホイール２９に最適な状態で噛合するように設定するもので、製品毎に調整する。
【００３３】
次に、上記構成による本実施の形態の作用について説明する。先ず、水平方向旋回装置２ａによりカメラ本体２７を水平方向へ回動させるには、水平駆動用パルスモータ１４を駆動させる。この水平駆動用パルスモータ１４は、回転台７に併設されている揺動部材１０のモータ取付けレバー１０ｂに固設されており、水平駆動用パルスモータ１４を駆動させると、水平駆動用パルスモータ１４に軸着されている駆動ギヤ１５が、揺動部材１０の中間ギヤ取付けレバー１０ａに枢支されている中間ギヤ１１を介して、固定リング６に形成されているインナギヤ６ａを回転させようとする。
【００３４】
この固定リング６はベースプレート５に固設されているため、その反力で、中間ギヤ１１が公転し、揺動部材１０を介して回転台７が回転する。すると、この回転台７に連設する水平駆動用パルスモータ１４、カメラ収納ボックス２５に内蔵されているカメラ本体２７等が水平方向へ一体回転する。
【００３５】
上記揺動部材１０の第２のレバー１０ｂの屈曲部が回転台７にピン１２を介して揺動自在に支持されており、その他端がストッパブロック１６に介装されているテンションスプリング１７により中間ギヤ取付けレバー１０ａ方向へ付勢されているため、その付勢力により駆動ギヤ１５と中間ギヤ１１との噛合面、及び中間ギヤ１１とインナギヤ６ａとの噛合面が、それぞれ押接されている。
【００３６】
従って、ギヤのバックラッシ、加工誤差、組付け誤差が吸収され、水平方向への旋回時の各ギヤの干渉により生じる騒音、振動が低減される。更に、中間ギヤ１１を樹脂製としたことで、騒音、振動がより一層低減される。
【００３７】
ところで、インナギヤ６ａに対して駆動ギヤ１５を直接噛合させず、中間ギヤ１１を介装させたことで、駆動ギヤ１５の径を小さくすることができ、その分コンパクト化が実現できる。
【００３８】
そして、回転台７に固設したリミットスイッチ２０のスイッチ部２０ａの一方がベースプレート５に突設されているストッパ２１に係合すると、水平駆動用パルスモータ１４の回転が一旦停止し、その後、反転し、他方のスイッチ部２０ａがストッパ２１に係合するまでの略３６０°の範囲で往復回動する。
【００３９】
水平駆動用パルスモータ１４が反転するとき、中間ギヤ１１にインナギヤ６ａからの反力により内方へ押出そうと力が作用するが、この中間ギヤ１１を支持する中間ギヤ取付けレバー１０ａの自由端がアジャスタ１８を介してストッパブロック１６に掛止されるため、中間ギヤ１１がインナギヤ６ａから必要以上に離間することがなく、この両ギヤ１１，６ａのピッチ円距離が適正に保たれる。
【００４０】
その結果、例えば、水平駆動用パルスモータ１４の角速度を、例えば３６０°／ｓｅｃの高速回転に設定した場合であっても、或いは超低速回転させた場合であっても、騒音、振動を大幅に低減させることが可能となり、素早い動きの被写体に対しても確実に追従させることが可能となり、又、夜間等の監視用としてむらなく広い範囲で、ゆっくりと旋回動作させる際の騒音が低減され、振動による画像のぶれを減少させることができる。更に、急反転させた場合であっても両ギヤ１１，６ａが必要以上に離間することがなく、高速での反転が可能となる。
【００４１】
一方、垂直方向旋回装置２ｂによりカメラ本体２７を垂直方向へ旋回させるには、垂直駆動用パルスモータ３９を駆動させる。すると、この垂直駆動用パルスモータ３９に軸着されているウォーム３４が、カメラ収納ボックス２５の一側に固設されているウォームホイール２９を介して、該カメラ収納ボックス２５を垂直方向へ旋回させる。
【００４２】
ウォーム３４は、テンションスプリング４１により上方へ付勢され、かつ、スプリング４４によりウォームホイール２９側へ付勢されているため、ウォーム３４とウォームホイール２９との噛合面が常時押接されおり、この両ギヤ３４，２９のバックラッシ、加工誤差、組付け誤差が吸収され、従って、噛合面の干渉が無くなり、旋回時の騒音、振動が低減される。
【００４３】
更に、ウォームホイール２９を樹脂製としたことで、より一層の騒音、振動の低減を図ることができる。
【００４４】
そして、カメラ本体２７を水平状態から垂直方向へ、或いは垂直状態から水平方向へ旋回させると、リミットカム３２がウォームホイール２９と一体回転し、このリミットカム３２に形成した垂直カム面３２ｂ、或いは水平カム面３２ａが、ブラケット２６に固設されている垂直リミットスイッチ３３ｂ、或いは水平リミットスイッチ３３ａに係合する。
【００４５】
すると、旋回動作が一旦停止し、その後、反転動作し、リミットカム３２の他方のカム面３２ａ，３２ｂが他方のリミットスイッチ３３ａ，３３ｂに係合する９０°の範囲で往復回動する。
【００４６】
垂直駆動用パルスモータ３９が反転するとき、ウォーム３４にウォームホイール２９からの反力により外方への押圧力が生じるが、このウォーム３４に軸装されたウォームシャフト３５の上下端部を支持するヨーク３６がアジャスタ４２を介してブラケット２６に掛止されているため、ウォーム３４がウォームホイール２９から必要以上に離間することがなく、この両者のピッチ円距離が適正に保たれる。
【００４７】
その結果、例えば、垂直駆動用パルスモータ３９の角速度を、例えば９０°／ｓｅｃの比較的高速回転に設定した場合であっても、或いは超低速回転させた場合であっても、騒音、振動が抑制され、水平方向への旋回と同様、素早い動きの被写体に対しても確実に追従させることができ、又、夜間等の監視用としてむらなく広い範囲で、ゆっくりと旋回動作させる際の騒音が低減され、振動による画像のぶれを減少させることができる。
【００４８】
尚、本実施の形態では、旋回装置を監視用カメラに取付けた場合について説明したが、本発明による旋回装置は、ロボットアームの回転軸等、各種回転部位に採用することが可能である。又、モータもパルスモータに限らず直流モータ等であっても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、回転台に支持されている揺動部材にモータを固設すると共に、このモータに軸着する駆動ギヤに噛合する中間ギヤを揺動部材に枢支し、この中間ギヤを、その外周に配設した固定リングに設けたインナギヤに噛合させ、揺動部材を押圧部材により駆動ギヤ及び中間ギヤを介してインナギヤ方向へ押圧付勢するようにしたので、各ギヤの噛合面が互いに押接されて、ギヤのバックラッシ、加工誤差、組付け誤差が吸収され、噛合面の干渉により生じる騒音、振動が低減される。その結果、超低速旋回から高速旋回まで、あらゆる速度でスムーズに旋回動作させることが可能となる。
【００５０】
又、１つの押圧部材で各ギヤのバックラッシ、加工誤差、組付け誤差が吸収されるため、構造が簡素化され、製造組付けが容易になる。
【００５１】
この場合、揺動部材を互いに揺動自在な第１のレバーと第２のレバーとし、第１のレバーにモータを固設し、第２のレバーに中間ギヤを枢支し、第１のレバーを押圧部材により第２のレバー方向へ押圧付勢することで、ギヤのバックラッシ、加工誤差、組付け誤差を１つの押圧部材により吸収することが可能となる。
【００５２】
更に、揺動部材がインナギヤからの反力を受けて揺動したとき、この揺動部材の揺動をストッパブロックにより規制することで、インナギヤと中間ギヤとのピッチ円距離を常に適正に保持することができる。
【００５３】
又、駆動ギヤを金属製とし、中間ギヤを樹脂製とすることで噛合面の干渉による騒音、振動を一層低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】監視用カメラ装置の斜視図
【図２】監視用カメラ装置の縦断面図
【図３】図２の固定リングを除いたＩＩＩ−ＩＩＩ 断面図
【図４】図３のＩＶ矢視図
【図５】図３のＶ−Ｖ 断面図
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ 断面図
【図７】水平方向旋回装置の分解斜視図
【図８】垂直方向旋回装置の側面図
【図９】垂直方向旋回装置の分解斜視図
【符号の説明】
６…固定リング
６ａ…インナギヤ
７…回転台
１０…揺動部材
１０ａ…第２のレバー
１０ｂ…第１のレバー
１４…水平駆動用パルスモータ
１６…ストッパ（ストッパブロック）
１７…押圧部材（テンションスプリング）

Claims (3)

1. 回転台に連設する揺動部材と、
   上記回転台の外周に配設すると共にインナギヤを有する固定リングと、
   上記揺動部材に固定したモータと、
   上記揺動部材に枢支した中間ギヤと、
   上記モータに軸着すると共に上記中間ギヤに噛合する駆動ギヤと、
   上記揺動部材を上記駆動ギヤ及び中間ギヤを介して上記インナギヤ方向へ押圧付勢する押圧部材とを備えており、
   前記揺動部材は互いに揺動自在な第１のレバーと第２のレバーとから成り、
   上記第１のレバーに前記モータが固設され、
   上記第２のレバーに前記中間ギヤが枢支され、
   上記第１のレバーが上記第２のレバー方向へ前記押圧部材により押圧付勢されていることを特徴とする旋回装置。
2. 前記揺動部材の前記インナギヤからの反力により揺動する方向に該揺動部材を受けるストッパを設けたことを特徴とする請求項１記載の旋回装置。
3. 前記駆動ギヤが金属製であり、前記中間ギヤが樹脂製であることを特徴とする請求項１又は２記載の旋回装置。

Images