JP4487014B1

JP4487014B1 - 雲台装置

Info

Publication number: JP4487014B1
Application number: JP2009269679A
Authority: JP
Inventors: 昌雄今村
Original assignee: TSUBAME RADIO CO.,LTD
Current assignee: TSUBAME RADIO CO.,LTD
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: JP2011114621A

Abstract

【課題】外力などによる伝動系への過負荷を抑制し、上下左右への撮影方向の移動を長期に亘って円滑に行うことのできる動作性に優れた軽便な雲台装置を提供する。
【解決手段】カメラ１を固定する台座２と、台座２に連結される回転出力軸３１を有してカメラ１による撮影方向を上下方向に移動させる歯車減速機３Ｇ付きのチルトモータ３と、チルトモータ３を固定する可動台４と、可動台４に連結する回転出力軸６１を有してカメラ１による撮影方向を左右方向に移動させる歯車減速機６Ｇ付きのパンモータ６と、パンモータ６の回転出力軸６１に介在される摩擦クラッチ８とを有する。チルトモータ３の回転出力軸３１の外周部には、台座２と可動台４とを繋ぐ捩りコイルバネ５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視カメラなどを保持する装置に係わり、詳しくはチルトモータとパンモータを備えてカメラによる撮影方向を上下左右に移動させることのできる雲台装置に関するものである。

従来、カメラによる撮影方向を上下左右方向に移動させる装置として、撮影方向を上下方向に移動させるためのチルトモータと、撮影方向を左右方向に移動させるためのパンモータとを備えた直交２軸型の雲台装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−３０７９２９号公報

しかしながら、特許文献１などに開示されるチルトモータとパンモータとを備える直交２軸型の雲台装置によれば、モータの回転数を減じてその出力トルクを増大させるため、チルトモータとパンモータに歯車減速機を一体に備えたものが用いられることが通例であるところ、例えばパンモータの回転出力軸に外部から回転力が作用した場合、歯車減速機を構成する歯車が過負荷により破壊されて動作不能に陥ることがあった。

又、チルトモータの駆動によりカメラを上下方向に回転移動させるとき、安定感のある動作が得られなくなることがあった。例えば、チルトモータの駆動によってカメラを横向きの姿勢から下向きに傾けるとき、歯車減速機を構成する減速歯車のバックラッシに関係してカメラが急速に回転移動してしまうことがあり、逆にカメラを横向きの姿勢に戻すとき、カメラの荷重により回転出力軸が減速歯車のバックラッシ分だけ逆転してカメラの回転移動が一時的に停止してしまうことがある。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は外力などによる伝動系への過負荷を抑制し、上下左右への撮影方向の移動を長期に亘って円滑に行うことのできる動作性に優れた軽便な雲台装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る雲台装置は、
カメラを固定する台座と、
前記台座に連結される回転出力軸を有して前記カメラによる撮影方向を上下方向に移動させる歯車減速機付きのチルトモータと、
前記チルトモータを固定する可動台と、
前記可動台に連結する回転出力軸を有して前記カメラによる撮影方向を左右方向に移動させる歯車減速機付きのパンモータと、
前記パンモータの回転出力軸に介在される摩擦クラッチと、
を有する雲台装置であって、
前記パンモータの回転出力軸は、当該パンモータに付属する歯車減速機から突出する主軸部と、前記可動台に結合する伝動軸とに分けられ、
前記摩擦クラッチは、前記主軸の一端に固定されるバネ受座と、このバネ受座に対向して前記伝動軸の一端に固定されるクラッチ板と、前記バネ受座と前記クラッチ板との間に配置される板バネとを有し、
前記板バネには前記クラッチ板の偏心位置にて凸部が設けられると共に、前記板バネは前記クラッチ板と前記バネ受座のいずれか一方に対して回転を抑止され、前記クラッチ板と前記バネ受座の他方には前記板バネの凸部に対応する凹部が設けられていることを特徴とする。

加えて、前記チルトモータの回転出力軸の外周部には、前記台座と前記可動台とを繋ぐ捩りコイルバネが設けられていることを特徴とする。

本発明に係る雲台装置によれば、カメラによる撮影方向を左右方向に移動させるパンモータの回転出力軸に摩擦クラッチが介在されることから、パンモータに付属する歯車減速機が外力による過負荷を受けて破壊されることを防止し、装置の信頼性を上げることができる。

又、摩擦クラッチはクラッチ板とバネ受座との間に板バネを配置した簡易構成であるから、製品コストを抑制できる。

加えて、チルトモータの回転出力軸の外周部に台座と可動台とを繋ぐ捩りコイルバネが設けられていることから、チルトモータの回転出力軸に対して捩りコイルバネによる捩りモーメントをカメラの荷重による捩りモーメントと逆向きに作用させることにより、上下方向へのカメラの回転移動中において、チルトモータの回転出力軸やカメラがチルトモータに付属する歯車減速機の減速歯車のバックラッシに関係して一時的に停止してしまったり、カメラの荷重が作用する方向に急速に回転移動してしまったりすることを防止でき、しかも回転出力軸をカメラの荷重による捩りモーメントの作用方向に対して逆向きに回転させる場合には、捩りコイルバネによる捩りモーメントによりチルトモータにかかる負荷を軽減することができる。

本発明に係る雲台装置を部分的に破断して示した正面図チルトモータの周辺を示す部分断面図本発明に係る雲台装置の構成部品を示す斜視分解図台座の動作を示す説明図捩りコイルバネの作用を示す説明図摩擦クラッチの構造を示す部分断面図摩擦クラッチを構成する板バネの平面図図７に示した板バネの縦断面図摩擦クラッチを構成するクラッチ板の底面図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳しく説明する。先ず、図１により本発明に係る雲台装置の全体的な構成を概説すれば、１はカメラ、２はカメラ１を固定する台座である。台座２は、金属板を屈曲せしめて水平部２１と垂直部２２が連なるようにしたＬ字形で、その水平部２１には固定ネジ２３が設けられており、その固定ネジ２３により水平部２１上にカメラ１が着脱自在に固定されている。

３は台座２と当該台座に固定されたカメラ１を水平軸回りに回転移動させるチルトモータであり、その回転出力軸３１（水平軸）は台座２の垂直部２２に結合されている。このため、チルトモータ３を駆動してその回転出力軸３１を正逆に回転させることにより、カメラ１による撮影方向を上下方向に移動させることができる。特に、チルトモータ３は歯車減速機３Ｇを一体に備える可逆モータであり、その歯車減速機３Ｇには回転出力軸３１のトルクを増大させるための図示せぬ減速歯車が内蔵されている。そして、係るチルトモータ３は、その回転出力軸３１を水平方向に向けて可動台４に固定されている。

可動台４は、金属板を屈曲せしめてなるもので、チルトモータ３を固定する垂直部４１と、その垂直部４１に直交する底面部４２とを有しており、底面部４２にはチルトモータ３を覆うモータカバー４３が取り付けられている。尚、可動台４の垂直部４１にはチルトモータ３の回転出力軸３１を貫通せしめるルーズホール４１ａが穿設され、回転出力軸３１の外周部には台座２と可動台４との垂直部２２，４１の間で後述する捩りコイルバネ５が設けられている。又、可動台４の底面部４２には、チルトモータ３の回転出力軸３１に対して直交するパンモータ６の回転出力軸６１を連結するための接続スリーブ４４が取り付けられている。

パンモータ６は、台座２に固定したカメラ１による撮影方向を左右方向に移動させるもので、チルトモータ３と同じく歯車減速機６Ｇを一体に備える可逆モータであり、その歯車減速機６Ｇには回転出力軸６１のトルクを増大させるための図示せぬ減速歯車が内蔵されている。そして、係るパンモータ６は、その回転出力軸６１を上下方向に向けて据付台７に固定されている。

据付台７は、平板状のベースプレート７１と、このベースプレート７１上に固定した門形の保持フレーム７２とを有し、その保持フレーム７２にパンモータ６が取り付けられ、ベースプレート７１にはパンモータ６を覆うカップ状のモータカバー７３が取り付けられている。

又、図１から明らかなように、モータカバー７３内において、パンモータ６の回転出力軸６１には後述する摩擦クラッチ８が介在され、保持フレーム７２上には支柱７４を介してスリップリング９が設けられている。スリップリング９は、据付台７に対して回転移動するチルトモータ３と台座２上のカメラ１とを外部の電源部（ＡＣ又はＤＣ電源）に対して導電接続するロータリコネクタであり、これによりチルトモータ３とカメラ１とに接続する図示せぬ電気配線の捩れが防止可能とされている。更に、上記支柱７４には座板７５が固定されると共に、その座板７５には軸受ユニット７６が取り付けられ、その軸受ユニット７６によりパンモータ６の回転出力軸６１が回転自在に支持されている。

次に、上記のように構成される雲台装置の細部について説明する。図２および図３から明らかなように、台座２の垂直部２２には捩りコイルバネ５の内側となる位置に円柱状の芯金２４が固定される。ここに、台座２の垂直部２２には芯金２４を固定するためのビス２５を通す透孔２２ａが穿設され、芯金２４にはビス２５をねじ込むためのネジ孔２４ａが穿設されている。又、台座２の垂直部２２と芯金２４には、それぞれチルトモータ３の回転出力軸３１を通す貫通孔２２ｂ，２４ｂが穿設されている。

加えて、芯金２４の側面には貫通孔２４ｂに通じるネジ孔２４ｃが穿設されている。そのネジ孔２４ｃは図３に示されるような無頭の締付ネジ２６を螺入するためのもので、係る締付ネジ２６は貫通孔２４ｂに通されたチルトモータ３の回転出力軸３１の外周面に緊結される。このため、台座２は、芯金２４を介してチルトモータ３の回転出力軸３１に固定され、回転出力軸３１の回転駆動により当該回転出力軸３１を中心にして上下方向に回転移動することになる。

尚、図３において、２２ｃは台座２の回転移動量を制限するべく当該台座の垂直部２２に形成した突片であり、可動台４の垂直部４１には突片２２ｃに干渉するストッパ片４１ｂが形成されている。しかして、本例によれば、台座２が図４の実線で示す位置から一点鎖線で示す位置まで９０度の回転移動のみ許容され、その台座２に固定されるカメラの重心位置が回転出力軸３１を通る鉛直線上と水平線上との間で９０度だけ角変位するようになっている。要するに、カメラ１は横向きの直立姿勢から上向き又は下向きの倒伏姿勢に変化し、その角変位によりカメラ１から回転出力軸３１に対して捩りモーメントが与えられる。

一方、図３において、捩りコイルバネ５は、台座２と可動台４を繋ぐ２つの腕部５１，５２を有している。ここに、台座２の垂直部２２には一方の腕部５１を差し込む孔部２２ｄが形成され、可動台４の垂直部４１には他方の腕部５２を差し込む孔部４１ｃが形成されている。要するに、係る捩りコイルバネ５は、回転出力軸３１の外周部にあって台座２と可動台４との垂直部２２，４１を連繋し、チルトモータ３の回転出力軸３１に対して台座２に固定されるカメラ１の荷重による捩りモーメントとは逆向きの捩りモーメントを与えるようになっている。換言すれば、捩りコイルバネ５は、回転出力軸３１に対する捩りモーメントの作用方向がカメラ１の荷重による捩りモーメントとは逆向きになるよう装備される。

尚、図４において、回転出力軸３１には捩りコイルバネ５による捩りモーメントが時計回りに作用するところ、本例に係る雲台装置は、カメラ１（図４には図示せず）の荷重による捩りモーメントが捩りコイルバネ５による捩りモーメントとは逆向き（図４の反時計回り）に作用するよう天井取付型として図１に示されるベースプレート７１が天井面に取り付けられ、図４に示す台座２が上下逆となる使用態様とされる。又、図１に示されるベースプレート７１を卓上に固定して使用する場合、カメラ１による捩りモーメントは回転出力軸３１に対して図４の時計回りに作用するところ、図４では捩りコイルバネ５が右巻きとされているが、これを左巻きにして当該捩りコイルバネ５による捩りモーメントが回転出力軸３１に対して図４の反時計回りに作用するようにされる。

このような捩りコイルバネ５を備える雲台装置によれば、カメラ１を上下方向に回転移動させるべくチルトモータの回転出力軸３１を例えば図５の反時計回り（Ａ方向）に回転させたとき、その回転出力軸３１に対してカメラ１（図５では図示せず）の荷重による捩りモーメントが同方向（Ａ方向）に作用しても、その作用方向とは逆に、捩りコイルバネ５から回転出力軸３１に対して図５の時計回り（Ｂ方向）の捩りモーメントが与えられるため、回転出力軸３１やカメラ１が歯車減速機３Ｇ内の減速歯車Ｇ１，Ｇ２のバックラッシδ分だけＡ方向に急速回転してしまうことを防止できる。

又、回転出力軸３１の回転方向が図５のＢ方向であって、このときのカメラ１の荷重による捩りモーメントが図５のＡ方向に作用する場合、回転出力軸３１が一時的に停止してしまうこと（正確にはカメラの荷重により回転出力軸３１がバックラッシδ分だけＡ方向に押し戻されてしまうこと）を防止することができる。

更に、回転出力軸３１をカメラ１の荷重による捩りモーメントの作用方向に対して逆向きに回転させる場合には、捩りコイルバネ５による捩りモーメントによりチルトモータ３にかかる負荷を軽減することができる。

次に、パンモータ６の回転出力軸６１に介在する摩擦クラッチ８について言及すると、パンモータ６の回転出力軸６１は、図６のようにパンモータ６に付属する歯車減速機６Ｇから突出する主軸部６１ａと、先端部が可動台４（図２参照）に結合する伝動軸６１ｂとに分けられており、その両者６１ａ，６１ｂが摩擦クラッチ８を介して連結する構成とされている。

ここに、摩擦クラッチ８は、伝動軸６１ｂの一端に固定されるクラッチ板８１と、このクラッチ板８１に対向してバネ受座８２上に配置される板バネ８３とを有する。バネ受座８２は締付ネジ８４により主軸部６１ａの一端に固定され、その外周部には袋状のナット部材８５を結合するための雄ネジ部８２ａが形成されている。そして、バネ受座８２とナット部材８５との間にクラッチ板８１と板バネ８３が収容されるようになっている。

図６〜図８から明らかなように、板バネ８３はバネ受座８２上に着座する平面部８３ａと、その平面部８３ａに対して曲げ起された円弧部８３ｂとを有する。平面部８３ａには主軸部６１ａを通す中心孔８３ｃが穿設され、円弧部８３ｂの中央にはクラッチ板８１の偏心位置に対して弾性接触する凸部８３ｄが形成されている。尚、図７に示されるハッチングは板バネ８２を明示するためのもので、断面をあらわすものではない。又、図７において、８２ｂはバネ受座８２の上面に形成した隆起部であり、これによりバネ受座８２に対する板バネ８３の回転が抑止されている。

一方、図９に示すように、クラッチ板８１は円板形であり、その中心部には主軸部６１ａを通す中心孔８１ａが穿設されている。又、クラッチ板８１には、中心孔８１ａを挟んで半径方向に延びる２つの凹部８１ｂが形成され、その凹部８１ｂに板バネ８３の凸部８３ｄが嵌り込むようになっている。

そして、以上のように構成される摩擦クラッチ８によれば、主軸部６１ａの回転駆動力をバネ受座８２、板バネ８３、及びクラッチ板８１を介して伝動軸６１ｂに伝達しながら、カメラ１を固定した台座２に対して回転出力軸６１回りの外力が作用したときなどには、クラッチ板８１が空転して主軸部６１ａに対する外力の伝達を遮断する。このため、パンモータ６に付属する歯車減速機（詳しくはこれに内蔵される減速歯車の歯）が外力による過負荷で破損することを防止できる。

以上、本発明に係る雲台装置について説明したが、摩擦クラッチ８は図示例の構成に限らず、板バネ８３をクラッチ板８１に固定し、その凸部８３ｄに対応する凹部８１ｂをバネ受座８２に形成するようにしてもよい。又、摩擦クラッチ８はパンモータ６の回転出力軸６１にのみ介在させることに限らず、これをチルトモータ３の回転出力軸３１にも介在させるようにしてもよい。

１カメラ
２台座
３チルトモータ
３Ｇ歯車減速機
３１回転出力軸
４可動台
５捩りコイルバネ
６パンモータ
６Ｇ歯車減速機
６１回転出力軸
６１ａ主軸部
６１ｂ伝動軸
７据付台
８摩擦クラッチ
８１クラッチ板
８１ｂ凹部
８２バネ受座
８３板バネ
８３ｄ凸部

Claims

カメラを固定する台座と、
前記台座に連結される回転出力軸を有して前記カメラによる撮影方向を上下方向に移動させる歯車減速機付きのチルトモータと、
前記チルトモータを固定する可動台と、
前記可動台に連結する回転出力軸を有して前記カメラによる撮影方向を左右方向に移動させる歯車減速機付きのパンモータと、
前記パンモータの回転出力軸に介在される摩擦クラッチと、
を有する雲台装置であって、
前記パンモータの回転出力軸は、当該パンモータに付属する歯車減速機から突出する主軸部と、前記可動台に結合する伝動軸とに分けられ、
前記摩擦クラッチは、前記主軸の一端に固定されるバネ受座と、このバネ受座に対向して前記伝動軸の一端に固定されるクラッチ板と、前記バネ受座と前記クラッチ板との間に配置される板バネとを有し、
前記板バネには前記クラッチ板の偏心位置にて凸部が設けられると共に、前記板バネは前記クラッチ板と前記バネ受座のいずれか一方に対して回転を抑止され、前記クラッチ板と前記バネ受座の他方には前記板バネの凸部に対応する凹部が設けられていることを特徴とする雲台装置。
前記チルトモータの回転出力軸の外周部には、前記台座と前記可動台とを繋ぐ捩りコイルバネが設けられていることを特徴とする請求項１記載の雲台装置。