JP4571891B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、航空機・船舶・車両等の移動本体に搭載する撮像システムにおけるカメラを２軸で任意の方向に指向制御し視軸を安定化させ且つ全方向において一定以上の振動ストロークを制限する防振装置に関する。

一般に、航空機・船舶・車両等の移動本体に搭載される撮像システムにおけるカメラ等の支持機構としては、カメラ等の視軸を全方向（球の中心から全輻射方向）へ容易に変更できるようにジンバル（支持回転台装置）が用いられる。

通常、ジンバルは、外側ジンバルと、この外側ジンバルに内蔵されたペイロード部に支持される内側ジンバルとで構成される。内側ジンバルは、ペイロード部に搭載されたカメラ等の機器をＸＹＺの３軸方向へ微動させる装置であり、カメラ等の視軸の全方向への制御は専ら外側ジンバルによって行われる。

外側ジンバルによりカメラ等の視軸方向を変える場合、カメラが直接搭載される内側ジンバルを支持するペイロード部は様々な方向すなわちＡＺ（azimuth：方位）方向及びＥＬ（elevation：仰角）方向から成る全方向を向くこととなる。したがって、カメラ等の視軸方向を変えることによる振動、衝撃、その他の加速度がペイロード部に対して全方向へかかることになる。

その場合、ペイロード部が振動して、内部のカメラ等の装置がペイロード部を支持する内側フレームに衝突して、カメラや周辺装置を破損しないように、内部機器を防振支持する安定化機構が種々考えられている。

そのような安定化機構としては、ＡＺ軸回りの回転と、このＡＺ軸と直交するＥＬ軸回りの回転とが可能な２軸ジンバルにより長焦点のカメラを保持し、且つ移動本体への取付部から受ける振動、衝撃、慣性荷重といった外乱に対してカメラ視軸の高精度な安定化を得る構造として等方性防振機構が知られている。（例えば、特許文献１参照。）

この特許文献１の等方性防振機構によれば、ベース（移動本体への取付部）にアジマス機構を介してアジマス軸（ＡＺ軸）回りに回転可能に取り付けられた外側フレームと、この外側フレームにエレベーション機構を介してエレベーション軸（ＥＬ軸）回りに回転可能に取り付けられた内側フレームとからなるアウタジンバル（外側ジンバル）内に、防振要素ストラットを用いた防振モジュールを配した２重構造とし、その防振モジュールに連結する支持部材のペイロード部に、インナジンバル（内側ジンバル）としての機器搭載フレームを支持し、この機器搭載フレームの中心にカメラを配置して、カメラに加わる機械的な振動外乱を除去して、カメラの指向を精密制御する構造となっている。

また、同様な撮像システムに用いられるものとして、外側ジンバルのペイロード部の支柱をＥＬ回転軸方向に配置して、防振機構全体で位置補正を行う構成の安定化支持台装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
特開２００４−２３２６８８号公報（［００１８］〜［００３４］、図２、図３、図４、図５） 特開平１１−２２３５２８号公報（［００１６］〜［００３０］、図１、図２）

ところで、特許文献１の等方性防振機構では、バネ要素を利用した防振要素ストラットを用いているが、バネ要素を利用した防振機構のペイロード部では、バネは支えている物体に重力や加速度が作用して生まれる荷重により撓み、その撓む方向も力が作用する方向に等しいといった特性を有する。

そのため、通常の設計では、ペイロード部に加速度が加わると、ＥＬフレーム（ＡＺフレームより内側のＥＬ回転機構に支持されるフレーム）とペイロード部の間の空間距離に狭い場所と広い場所といった大きな不均衡が生じてしまう。すなわち、ペイロード部に保持されるカメラのＥＬフレーム内における位置に極端な偏りが生じてしまう。

そのようなＥＬフレーム内におけるカメラの位置に大きな偏りが生じると、カメラがＥＬフレーム内壁に接触したり、内部の配線に接触したりする。そうすると、カメラや配線が破損したり、更にはカメラの指向を精密に制御することができなくなる。

従って、機構設計する上で、カメラ等の内部搭載装置がＥＬフレーム内壁に衝突して破損することがないように、防振のみならず自重での撓み量を加算した過大な空間距離を、カメラを保持するペイロード部とＥＬフレーム内壁との間に確保しなければならなくなる。

そうすると、ジンバル全体の構造が大きくなり、また重量も増大して、ジンバルの小型化における制約となって好ましくない。
これに対して、特許文献２の安定化支持台装置は、上記の問題を解決するものとされているが、それでも、例えばペイロード部がカメラの視軸回りに傾斜を成すような特定の傾きが生じると、やはりペイロード部とジンバル内壁の間に大きな不均衡が形成される。すなわちカメラの位置に大きな偏りが生じて、カメラがＥＬフレーム内壁に接触する虞が多分にあって好ましくない。

いずれにしても、上記特許文献１及び２において、方向を変える定格を超える加速度によってペイロード部に搭載されたカメラ等の機器が外側ジンバルの内部フレームに衝突する不具合を全方向において阻止するような機構は見あたらない。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、ＡＬ回転機構やＥＬ回転機構の定格を超える並進・角度変位に拘わりなく常にＥＬフレームに対するペイロード部の振動移動を全ての方向で一定範囲内に制限して常に両者の距離空間を最適に維持する防振装置を提供することである。

本発明の防振装置は、ベースに対しＡＺ（azimuth）とＥＬ（elevation）の二軸で任意方向に回転可能な外側ジンバルに内蔵されたペイロード部の上記外側ジンバルに対する振動を緩衝する防振装置において、上記外側ジンバルの中心に対し対称形に二箇所に配置された外側プレートと内側プレートを備え該内側プレートと内側プレートの間に上記ペイロード部を支持する防振機構基礎部と、上記外側プレートと上記内側プレートとの間に防振要素として配置され上記振動を吸収して緩衝する複数のバネ付きストラットと、上記外側プレートと上記内側プレートとの間に防振要素として配置され上記内側ジンバルの上記外側ジンバルに対する変位速度を緩衝する複数のエアダンパと、上記外側プレートと上記内側プレートとの間に防振要素として配置され上記内側ジンバルの上記外側ジンバルに対する変位範囲を全方位方向において一定範囲に制限するストッパ機構と、を有して構成される。

上記バネ付きストラットは、例えば、一端の鍔から他端の鍔までの間で外嵌する螺旋バネを介装され、上記バネ付きストラットの上記一端側を形成するストラットと上記他端側を形成するストラットが軸に沿う内側方向において相互に係合し、上記一端側を形成するストラットと上記他端側を形成するストラットとは一定長さに制限された範囲で相互に進退可能なストローク制限機構を備えて構成される。

また、上記バネ付きストラットは、例えば、２本１組でＶ字形をなし、上記外側プレートと上記内側プレートとの間において上記外側プレートと上記内側プレートそれぞれの円周に沿って３組の上記Ｖ字形が配置されるように構成される。

また、上記エアダンパは、例えば、シリンダとピストンとピストンシャフトとから成り、上記シリンダはオリフィス調整機能を有し、上記外側プレートと上記内側プレートとの間において上記バネ付きストラットよりも内側に３個配置されるように構成される。

また、上記ストッパ機構は、例えば、先端部が球形の先端球形ブラケットと該先端球形ブラケットの先端球形部をガイドする空洞で半球形の、つまり半球面状の半球面ガイドブラケットが１組となって構成されるストッパ要素が、上記外側プレートと上記内側プレートとの間において上記外側プレートと上記内側プレートそれぞれの円周に沿って等間隔で３組配置されて成るように構成してもよく、また、例えば、丸齧りして残った果物の芯形状を成す果芯形ブラケットと該果芯形ブラケットの中央凹部を取り巻いてガイドするリング形ガイドブラケットが１組となってストッパ要素を構成するようにしてもよい。

この場合、上記３組のストッパ要素は、それぞれ上記バネ付きストラットと隣接の上記バネ付きストラットの間に配置されるように構成されるのが好ましい。
また、上記ペイロード部は、例えば、カメラ搭載用の内側ジンバルのための支持部であるように構成してもよい。

本発明の防振装置によれば、防振要素のひとつであるバネ付きストラットの伸縮を一定範囲内に抑えると共に同じく防振要素のひとつであるブラケットとブラケットガイドから成るストッパによりＥＬフレームに対するペイロード部の振動移動を全方位方向において一定範囲に制限するので、常にＥＬフレームに対するペイロード部の振動移動を全ての方向で一定範囲内に制限でき、これにより、ＡＬ回転機構やＥＬ回転機構による一時的に定格を超える並進・角度変位が発生してもＥＬフレームとペイロード部の空間距離を常に最適に維持して、ペイロード部に搭載のカメラ等が、ＥＬフレームに衝突する不具合の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施の形態における移動本体の取付ベースに取り付けられた２重構造の機器指向機構を示す図であり、外側ジンバルとペイロード部及び内側ジンバルから成る２重ジンバルの概略の構成を示す図である。

図１に示すように、外側ジンバル１は、ＡＺ回転機構２、ＥＬ回転機構３、ＥＬフレーム４、防振機構５（５ａ、５ｂ）、ペイロード部６を備えている。
外側ジンバル１は、ＡＺ回転機構２の回転支持軸７を介して移動本体のベース８に対しアジマス軸（ＡＺ軸）回りに回転可能に取り付けられている。すなわちＡＺ回転機構２は、その内部に不図示のモータ等が内蔵され、外側ジンバル１の外側フレーム９をアジマス軸回りに回転可能に支持している。

この外側フレーム９のＥＬ機構支持部９ａ及び９ｂに、ＥＬ回転機構３が支持されている。このＥＬ回転機構３を介して、外側ジンバル１の内側フレームとなる上述したＥＬフレーム４が、エレベーション軸（ＥＬ回転軸）１１回りに回転可能に取り付けられている。ＥＬ回転機構３は、モータ等を内蔵しており、ＥＬ回転機構３は、そのモータにより回転駆動される。

さらに、ＥＬフレーム４の内部には、ＥＬ回転軸１１に直交するフレーム軸方向の上下に、上述した２個の防振機構５（５ａ、５ｂ）が対称に配置されている。上下２つの防振機構５は、それぞれ外側プレート１２（１２ａ、１２ｂ）によりＥＬフレーム４の内側上下にボルト止めされて、ＥＬフレーム４内に位置固定されている。

そして、上記２つの防振機構５の内側プレート１３（１３ａ、１３ｂ）に両端を固定されて、ペイロード部６の支柱１４が配置されている。尚、防振機構５については詳しくは後述する。

ペイロード部６の支柱１４には、その軸上中心に球面軸受１５が設けられている。その球面軸受１５に取付支持フレーム１６が保持される。取付支持フレーム１６は、ＸＹＺの３方向に進退する３軸のアクチュエータからなるインナ軸により支柱１４に回転自由に保持されている。この取付支持フレーム１６にカメラ本体１７（１７ａ、１７ｂ）が取り付けられる。カメラ本体１７（１７ａ、１７ｂ）は、可視カメラ又はＩＲカメラ（赤外線暗視カメラ）である。

上記のインナ軸により、取付支持フレーム１６の姿勢を制御することにより、カメラ本体１７の指向の安定化が図れるようになっている。
図２(a) は、図１に示すＥＬフレーム軸方向の上に配置される防振機構５ａのＡ−Ａ´断面矢視図であり、図２(b) は同じく防振機構５ａのＢ矢視図を反時計回り方向に９０度回転して示す図である。なお、図１のＥＬフレーム軸方向の下に配置される防振機構５ｂも、防振機構５ａの天地を逆にしただけの同一の構成である。

図２(a),(b) に示すように、防振機構５は、円形でやや大径の内側プレート１３と、同じく円形で内側プレート１３よりもやや小径の外側プレート１２を備えている。外側プレート１２は、前述したように、ＥＬフレーム４内壁の上又は下にボルトで固定されている。

そして、これら外側プレート１２と内側プレート１３との間には、一定範囲で伸縮自在の６個のバネ付きストラット１８がプレートの円周に沿って配設されている。バネ付きストラット１８は、２本でＶ字形を形成し、各バネ付きストラット１８は、一端が内側プレート１３に球面ジョイントにより係合し、他端が外側プレート１２に球面ジョイントにより係止している。これら合計６本のバネ付きストラット１８については詳しくは後述する。

また、外側プレート１２と内側プレート１３との間には、上記バネ付きストラット１８の配設位置よりも内側に、３個のエアダンパ１９が、等間隔で配設されている。各エアダンパ１９は、長手方向の一端が内側プレート１３に球面ジョイントにより係合し、他端が外側プレート１２に球面ジョイントにより係合している。

防振機構５の振動、すなわち防振機構５が外部から受ける力は、バネ付きストラット１８により弾性的に緩衝され、さらに、エアダンパ１９により吸収される。すなわち、防振機構５は、２枚のプレート（外側プレート１２、内側プレート１３）間に挟まれた６個のバネ付きストラット１８と３個のエアダンパ１９により、６自由度の防振機能を発揮する。

更に、外側プレート１２と内側プレート１３との間には、全方位ストッパ機構が配置される。全方位ストッパ機構は、２枚のプレートの周囲に沿って等間隔で配設された３個のストッパ要素２１で構成される。

各ストッパ要素２１は、詳しくは後述するが、先端球形ブラケット２２と半球面ガイドブラケット２３が１組となって構成される。本例では、先端球形ブラケット２２が外側プレート１２に固設され、半球面ガイドブラケット２３が内側プレート１３に固設されているが、それぞれ逆の配置であってもよい。

図３(a) 〜(g) は、防振機構５におけるバネ付きストラット１８の詳細な構成を示す分解組み立て図である。
図３(a) は、ストロークガイド筒２４を示している。ストロークガイド筒２４は両端が開口する筒状体の側面２箇所に、軸方向に沿い、軸に対称な切り欠き部２５（２５ａ、２５ｂ）が形成されている。そして、切り欠かれていない側面の内側には、軸方向に沿って溝２６が穿設されている。

先ず、このストロークガイド筒２４の一方の端部２４−２（図３(a) では斜め左下方向の端部）に、輪状の緩衝材２７を筒の外から押し込んで固定する。緩衝材２７には溝２６に係合する凸部２７−１が形成されており、これにより筒内での回転が禁止されている。

続いて、図３(b) に示すように、ストロークガイド筒２４の切り欠き部２５に、ストッパ部材２８を嵌入させる。尚、図３(a) に示すストロークガイド筒２４は、上開口部を図の斜め右上手前向きにして示しているが、図３(b) に示すストロークガイド筒２４は、図３(c) に示す一端側ストラット２９のシャフト３１の先端と向き合わせるために、上開口部を図の斜め右上向う向きにして示している。

上記のストッパ部材２８は蓋状の部材であり、蓋状の円板部分の中央には、バネ付きストラット２８の図３(c) に示す一端側ストラット２９のシャフト３１が挿通される孔（図３(b) では陰になって見えない）が穿設されている。

また、ストッパ部材２８の蓋状の円環部分には、ストロークガイド筒２４の切り欠き部２５に対応する位置に、軸に直角方向に突設された２つのストッパ２８−１が形成されている。

このストッパ部材２８は、一旦横向きにして切り欠き部２５に挿入してから直角にひねることにより、図３(b) のようにストロークガイド筒２４内に摺動自在に配設することができる。

図３(c) に示す一端側ストラット２９は、シャフト３１の外端部に、緩衝材３２を固定された円環部３３、バネ押さえフランジ３４、及び球面係合部３５が一体に固定して取り付けられている。

次に、矢印ａで示すように、ストロークガイド筒２４を一端側ストラット２９に係合させる。すなわち、ストッパ部材２８の蓋状円板部分２８−２（図では陰になって見えない）の中央の孔に一端側ストラット２９のシャフト３１を挿通させながら、ストロークガイド筒２４の上開口部を一端側ストラット２９の円環部３３に外嵌させて固定する。

これにより、ストロークガイド筒２４の切り欠き部２５の上開口部側が円環部３３に固定され、図３(d) に示すように、ストロークガイド筒２４が一端側ストラット２９に固定される。

続いて、上記のようにストロークガイド筒２４と一体になった一端側ストラット２９のシャフト３１を、矢印ｂで示すように、図３(e) に示す螺旋バネ３６に挿入させる。そして、その螺旋バネ３６に対し、一端側ストラット２９の反対側から、図３(f) に示す他端側ストラット３７を、矢印ｃで示すように挿入させる。

他端側ストラット３７は、螺旋バネ３６の内部において、ストロークガイド筒２４に内嵌し、シャフト３１に外嵌する筒部３８を備え、筒部３８の外端部には、バネ押さえフランジ３９、及び球面係合部４１が一体に固定して取り付けられている。

上記のように一端側ストラット２９と他端側ストラット３７を螺旋バネ３６に挿入し、更に双方のバネ押さえフランジ３４及び３９により螺旋バネ３６を両側から押圧して圧縮しながら、他端側ストラット３７の筒部３８端部を、ストロークガイド筒２４のストッパ部材２８にねじ込む。

これにより、一端側ストラット２９と他端側ストラット３７は、ストロークガイド筒２４及びストッパ部材２８を介して、軸に沿う内側方向において相互に係合し、且つ、ストロークガイド筒２４の切り欠き部２５内をストッパ部材２８が摺動可能な距離で決定される一定長さに制限された範囲で、相互に進退可能なストローク制限機構を構成する。

図４(a),(b),(c) は、バネ付きストラット１８における一端側ストラット２９と他端側ストラット３７で構成されるストローク制限機構を説明する図である。尚、図４(a),(b),(c) は、説明の都合上、図３(g) に示した螺旋バネ３６を取り除いて示している。また、図４(a),(b),(c) には、図３(a) 〜(g) に示し構成と同一構成部分には図３(a) 〜(g) と同一の番号を付与してい示している。

図４(a) は、バネ付きストラット１８の初期状態におけるストローク長Ｌを示している。また、図４(a) には、一端側ストラット２９と一体な構成部分の範囲４２及び他端側ストラット３７と一体な構成部分の範囲４３を示している。

いま、定格を超える振動、衝撃、その他の加速度が図１に示したペイロード部６に加わったものとする。その結果、バネ付きストラット１８のトローク長Ｌａが伸長した、すなわち相対的に一端側ストラット２９が他端側ストラット３７に対して、図４(b) に矢印ｄで示すように、限界以上の速度で伸長する方向に移動したとする。

すると、一端側ストラット２９側のストロークガイド筒２４の緩衝材２７を有する一方の端部２４−２（図３(a) で斜め左下方向の端部）が、他端側ストラット３７側のストッパ部材２８の２つのストッパ２８−１に当接して、一端側ストラット２９のそれ以上の伸び出しが禁止される。すなわち、バネ付きストラット１８の最大トローク長はＬｂ（Ｌａ＜Ｌｂ）に制限されている。

また、上記の定格を超える振動、衝撃、その他の加速度が図１に示したペイロード部６に加わった結果として、バネ付きストラット１８のトローク長Ｌが収縮した、すなわち相対的に一端側ストラット２９が他端側ストラット３７に対して、図４(c) に矢印ｅで示すように、限界以上の速度で退縮する方向に移動したとする。

すると、一端側ストラット２９側のストロークガイド筒２４の円環部３３底部の緩衝材３２が、他端側ストラット３７側のストッパ部材２８の蓋状円板部分２８−２に当接して、一端側ストラット２９のそれ以上の押し込みが禁止される。すなわち、バネ付きストラット１８の最小トローク長はＬｃ（Ｌｃ＜Ｌａ）に制限されている。

このように、一端側ストラット２９と他端側ストラット３７は、ストロークガイド筒２４及びストッパ部材２８を介して、ストロークガイド筒２４の切り欠き部２５内をストッパ部材２８が摺動可能な距離で決定される一定長さｍ（＝Ｌｂ−Ｌｃ）に制限された範囲で、相互に進退可能なストローク制限機構を構成している。

尚、上記のストローク制限長さｍ（＝Ｌｂ−Ｌｃ）は、ストッパ部材２８の厚みを変更することで容易に調整することができる。
図５は、上記のバネ付きストラット１８と、防振機構５の外側プレート１２及び内側プレート１３との、球面ジョイントによる係合状態を説明する図である。なお、図５には、図３及び図４に示した構成と同一構成又は同一機能部分には、図３及び図４と同一の番号を付与して示している。

図５に示すように、球面係合部３５（又は４１）は、球面軸受けにピロボール４４を保持している。ピロボール４４には支持軸挿通孔が形成されており、この支持軸挿通孔に支持軸４５が挿通されている。支持軸４５の両端部は、２本の支柱４６それぞれの一方の端部に固定されて支持されている。

そして、２本の支柱４６の他方の端部は固定板４７に固定されている。固定板４７は、例えばボルト等により、防振機構５の外側プレート１２と内側プレート１３に固定される。これにより、一端側ストラット２９又は他端側ストラット３７は、それぞれ球面係合部３５又は４１により外側プレート１２又は内側プレート１３に対して、一定の角度の円錐状に変位可能である。

図６は、防振機構５におけるもうひとつの防振要素であるエアダンパの構造を示す図である。図６に示すように、エアダンパ１９は、エアシリンダ４８と、このエアシリンダ４８内のピストンに連結されたピストンロッド４９を備えている。

ピストンロッド４９は、両方向ｆで示すように、エアシリンダ４８に対して伸縮する。ピストンロッド４９の外端部には球面ジョイント５１が設けられている。
他方のエアシリンダ４８には外端部にオリフィス（一般には導波管等の終端または壁面に形成されたエネルギー伝達用の孔又は窓の意に用いられてきた用語）調整ダイヤル５２が取り付けられており、エアシリンダ４８内に出入りする空気の流量を調節できるようになっている。

このオリフィス調整ダイヤル５２が取り付けられているエアシリンダ４８の外端部中央には他の形状の球面ジョイント５３が設けられている。エアダンパ１９は、球面ジョイント５１又は５３により、防振機構５の外側プレート１２又は内側プレート１３に係合する。この球面ジョイント５１又は５３と外側プレート１２又は内側プレート１３との係合は、図５に示したバネ付きストラット１８の場合と同様である。

図７(a) は、防振機構５における更なる防振要素としてのストッパ機構の構成を説明する図であり、同図(b) はその個々のストッパ要素の機能を説明する図である。なお図７(a) には外側プレート１２と内側プレート１３及びストッパ機構のみを示し、６個のバネ付きストラット１８及び３個のエアダンパ１９の図示は省略している。

図７(a) に示すように、本例のストッパ機構は、３組のストッパ要素２１が、外側プレート１２と内側プレート１３との間において、外側プレート１２と内側プレート１３それぞれの円周に沿って等間隔で配置されて構成される。

上記の各ストッパ要素２１は、それぞれ先端球形ブラケット２２と半球面ガイドブラケット２３が１組となって構成される。
先端球形ブラケット２２は、外側プレート１２に固定されたブラケット固定部５４と、このブラケット固定部５４と一体に下方に向けて突設され、先端部を球形状に形成された又は先端部に球形状部材を固設された球形部５５とで構成されている。

他方の半球面ガイドブラケット２３は、内側プレート１３に固定されたブラケット固定部５６と、このブラケット固定部５６と一体に形成され、先端球形ブラケット２２の先端の球形部５５をガイドする空洞で半球形の又はサラダ用ボールの半周を更に切り欠いた形状の半球面部５７とで構成されている。

これらの各ストッパ要素２１において先端球形ブラケット２２と半球面ガイドブラケット２３とは、図７(b) に示すように、先端球形ブラケット２２の先端の球形部５５が、半球面ガイドブラケット２３の半球面部５７の空洞部内に常に位置するように相対的に位置決めされている。

すなわち、外側プレート１２が内側プレート１３に対して、いずれかのストッパ要素２１において先端球形ブラケット２２の球形部５５が防振機構５の中心方向すなわち半球面ガイドブラケット２３の半球面部５７から横に飛び出す方向に移動したときは、他の２つのストッパ要素２１の球形部５５が半球面部５７に当接して、外側プレート１２の内側プレート１３に対する相対的な移動を制限する。

このように、先端球形ブラケット２２の先端の球形部５５は、半球面ガイドブラケット２３の半球面部５７の中心から半球面部５７の内壁までの距離ｇの範囲で半球面部５７内でのみ動くことが許容されている。

これにより、本例のストッパ機構は、防振機構５における外側プレート１２と内側プレート１３との間の相対変位、換言すれば、内側プレート１３に支持される内側ジンバルの、外側プレート１２を支持する外側ジンバルに対する変位範囲を、全方位方向において一定範囲に制限する。

また、方位方向以外の方向に対する外側プレート１２と内側プレート１３との間の相対変位は、前述したように、バネ付きストラット１８によるストローク制限機構により制限される。

このように、本例の防振機構５は、ストッパ機構による全方位方向の変位制限機構とバネ付きストラット１８によるストローク制限機構とにより、外側プレート１２と内側プレート１３との間の全方向への移動（並進変位）を制限する。

図８は、ストッパ機構の他のストッパ要素の例を示す図である。図８に示すように、このストッパ要素５８は、果芯形ブラケット５９とリング形ガイドブラケット６１とが１組となって構成される。

果芯形ブラケット５９は、ブラケット固定部６２と、このブラケット固定部６２と一体に形成され、丸齧りして残った果物の芯形状を成す果芯部６３とで構成されている。
他方のリング形ガイドブラケット６１は、ブラケット固定部６４と、このブラケト固定部６４と一体に形成され、果芯形ブラケット５９の果芯部６３の中央凹部を取り巻いてガイドするリング部６５とで構成されている。

このストッパ要素５８は、果芯部６３とリング部６５とが、リング部６５のリング中心からリング内面までの距離の範囲で全方位方向への変位が制限され、更に果芯部６３の上下の張り出し部分とリング部６５のリングの上下縁とで全方位の斜め上下方向の変位も制限される。

上述しように、本発明によれば、機構的に先端が球型のブラケットと半球面のガイドブラケットの１組を３組付加することでほぼ全方位への並進移動を制限し、更に、わずかな特異方位ではあるが、斜め軸方向への移動でカバーしきれない方位に関しても、６自由度防振機構と、バネ付きストラットに伸縮制限機構を付加することにより、全方位ストッパ機構を実現することができる。

特に、カメラ指向構造が二重ジンバル構造であって外側と内側のジンバル間にあらゆる方位への振動、衝撃、その他の加速度に対する６自由度の防振が内蔵されており、かつ、内部中心付近には既に高密度にカメラ機器などが搭載されており外側ジンバルの外殻近辺にしかストッパ機構を配置できないという制約がある場合に、６自由度防振機構の配置内に大幅な変更を加えることなく経済的且つ比較的簡単に全方位ストッパ機構を付加することが可能となる。

これにより、防振機構により支持された内側ジンバルが周囲の内側フレームに衝突する前に、全方位、全方向について確実に衝突を止めることができる。したがって、外側ジンバルがどの方向を向いても、また移動本体がどの方向に旋回などしても、内側フレームと内側ジンバルはどこにも衝突することはなく、内側ジンバルの損傷などの不具合を回避することができる。

（付記１）
ベースに対しＡＺ（azimuth）とＥＬ（elevation）の二軸で任意方向に回転可能な外側ジンバルに内蔵されたペイロード部の前記外側ジンバルに対する振動を緩衝する防振装置において、
前記外側ジンバルの中心に対し対称形に二箇所に配置された外側プレートと内側プレートを備え該内側プレートと内側プレートの間に前記ペイロード部を支持する防振機構基礎部と、
前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記振動を吸収して緩衝する複数のバネ付きストラットと、
前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記内側ジンバルの前記外側ジンバルに対する変位速度を緩衝する複数のエアダンパと、
前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記内側ジンバルの前記外側ジンバルに対する変位範囲を全方位方向において一定範囲に制限するストッパ機構と、
を有することを特徴とする防振装置。
（付記２）
前記バネ付きストラットは、一端の鍔から他端の鍔までの間で外嵌する螺旋バネを介装され、前記バネ付きストラットの前記一端側を形成するストラットと前記他端側を形成するストラットが軸に沿う内側方向において相互に係合し、前記一端側を形成するストラットと前記他端側を形成するストラットとは一定長さに制限された範囲で相互に進退可能なストローク制限機構を備えている、ことを特徴とする付記１記載の防振装置。
（付記３）
前記ストローク制限機構は、前記一端側を形成するストラットの外側端部近傍に一端を固着され他端が開口するストロークガイド筒と、該ストロークガイド筒の側面２箇所に軸方向に沿って軸に対称に形成された切り欠き部と、該切り欠き部の軸方向の長さ内で摺動可能に該切り欠き部に嵌合し前記他端側を形成するストラットの内側端部に固着されたストッパ部材と、で構成されることを特徴とする付記２記載の防振装置。
（付記４）
前記バネ付きストラットは、２本１組でＶ字形をなし、前記外側プレートと前記内側プレートとの間において前記外側プレートと前記内側プレートそれぞれの円周に沿って３組の前記Ｖ字形が配置される、ことを特徴とする付記２記載の防振装置。
（付記５）
前記エアダンパは、シリンダとピストンとピストンシャフトとから成り、前記シリンダはオリフィス調整機能を有し、前記外側プレートと前記内側プレートとの間において前記バネ付きストラットよりも内側に３個配置される、ことを特徴とする付記１記載の防振装置。
（付記６）
前記ストッパ機構は、少なくとも３組のストッパ要素からなり、各ストッパ要素は前記外側プレート又は前記内側プレートに固定された外面係合ブラケットと、前記内側プレート又は前記外側プレートに固定され前記外面係合ブラケットの係合部の任意の外面に内面で当接して移動範囲を案内する内面係合ブラケットから成ることを特徴とする請求項１記載の防振装置。
（付記７）
前記各ストッパ要素は前記外側プレートと前記内側プレートとの間において前記外側プレートと前記内側プレートそれぞれの円周に沿って等間隔で配置されることを特徴とする付記６記載の防振装置。
（付記８）
前記ストッパ要素の外面係合ブラケットは先端部が球形の先端球形ブラケットであり、前記ストッパ要素の内面係合ブラケットは前記先端球形ブラケットの先端球形部をガイドする空洞で半球形の半球ガイドブラケットであることを特徴とする付記６記載の防振装置。
（付記９）
前記ストッパ要素の外面係合ブラケットは丸齧りして残った果物の芯形状を成す果芯形ブラケットであり、前記ストッパ要素の内面係合ブラケットは前記果芯形ブラケットの中央凹部を取り巻いてガイドするドーナツ形ガイドブラケットであることを特徴とする付記６記載の防振装置。
（付記１０）
前記３組のストッパ要素は、それぞれ前記バネ付きストラットと隣接の前記バネ付きストラットの間に配置される、ことを特徴とする付記６記載の防振装置。
（付記１１）
前記ペイロード部は、カメラ搭載用の内側ジンバルのための支持部である、ことを特徴とする付記１記載の防振装置。

一実施の形態における移動本体の取付ベースに取り付けられた２重構造の機器指向機構を示す図である。 (a) は図１に示す防振機構のＡ−Ａ´断面矢視図、(b) はそのＢ矢視図を反時計回り方向に９０度回転して示す図である。 (a) 〜(g) は防振機構のバネ付きストラットの詳細な構成を示す分解組み立て図である。 (a),(b),(c) はバネ付きストラットにおける一端側ストラットと他端側ストラットで構成されるストローク制限機構を説明する図である。 バネ付きストラットと防振機構の外側プレート及び内側プレートとの球面ジョイントによる係合状態を説明する図である。 防振機構におけるもうひとつの防振要素であるエアダンパの構造を示す図である。 (a) は防振機構における更なる防振要素としてのストッパ機構の構成を説明する図、(b) はその個々のストッパ要素の機能を説明する図である。 ストッパ機構の他のストッパ要素の例を示す図である。

符号の説明

１ 外側ジンバル
２ ＡＺ回転機構
３ ＥＬ回転機構
４ ＥＬフレーム
５（５ａ、５ｂ） 防振機構
６ ペイロード部
７ 回転支持軸
８ 移動本体ベース
９ 外側フレーム
９ａ、９ｂ ＥＬ機構支持部
１１ エレベーション軸（ＥＬ回転軸）
１２（１２ａ、１２ｂ） 外側プレート
１３（１３ａ、１３ｂ） 内側プレート
１４ 支柱
１５ 球面軸受
１６ 取付支持フレーム
１７（１７ａ、１７ｂ） カメラ本体
１８ バネ付きストラット
１９ エアダンパ
２１ ストッパ要素
２２ 先端球形ブラケット
２３ 半球面ガイドブラケット
２４ ストロークガイド筒
２４−１
２４−２
２５（２５ａ、２５ｂ） 切り欠き部
２６ 溝
２７ 緩衝材
２７−１ 凸部
２８ ストッパ部材
２８−１ ストッパ
２９ 一端側ストラット
３１ シャフト
３２ 緩衝材
３３ 円環部
３４ バネ押さえフランジ
３５ 球面係合部
３６ 螺旋バネ
３７ 他端側ストラット
３８ 筒部
３９ バネ押さえフランジ
４１ 球面係合部
４２、４３ 一体構成部分の範囲
４４ ピロボール
４５ 支持軸
４６ 支柱
４７ 固定板
４８ エアシリンダ
４９ ピストンロッド
５１ 球面ジョイント
５２ オリフィス調整ダイヤル
５３ 球面ジョイント
５４ ブラケット固定部
５５ 球形部
５６ ブラケット固定部
５７ 半球面部
５８ ストッパ要素
５９ 果芯形ブラケット
６１ リング形ガイドブラケット
６２ ブラケット固定部
６３ 果芯部
６４ ブラケット固定部
６５ リング部

Claims (6)

1. ベースに対しＡＺ（azimuth）とＥＬ（elevation）の二軸で任意方向に回転可能な外側ジンバルに内蔵されたペイロード部の前記外側ジンバルに対する振動を緩衝する防振装置において、
   前記外側ジンバルの中心に対し対称形に二箇所に配置された外側プレートと内側プレートを備え該内側プレートと内側プレートの間に前記ペイロード部を支持する防振機構基礎部と、
   前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記振動を吸収して緩衝する複数のバネ付きストラットと、
   前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記内側ジンバルの前記外側ジンバルに対する変位速度を緩衝する複数のエアダンパと、
   前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記内側ジンバルの前記外側ジンバルに対する変位範囲を全方位方向において一定範囲に制限するストッパ機構と、を有し、
   前記ストッパ機構は、少なくとも３組のストッパ要素からなり、各ストッパ要素は前記外側プレート又は前記内側プレートに固定された外面係合ブラケットと、前記内側プレート又は前記外側プレートに固定され前記外面係合ブラケットの係合部の任意の外面に内面で当接して移動範囲を案内する内面係合ブラケットとを備え、
   前記３組のストッパ要素は、それぞれ前記バネ付きストラットと隣接の前記バネ付きストラットの間に配置され、
   前記各ストッパ要素は前記外側プレートと前記内側プレートとの間において前記外側プレートと前記内側プレートそれぞれの円周に沿って等間隔で配置され、
   前記ストッパ要素の外面係合ブラケットは先端部が球形の先端球形ブラケットであり、前記ストッパ要素の内面係合ブラケットは前記先端球形ブラケットの先端球形部をガイドする空洞で半球形の半球ガイドブラケットである、
   ことを特徴とする防振装置。
2. ベースに対しＡＺ（azimuth）とＥＬ（elevation）の二軸で任意方向に回転可能な外側ジンバルに内蔵されたペイロード部の前記外側ジンバルに対する振動を緩衝する防振装置において、
   前記外側ジンバルの中心に対し対称形に二箇所に配置された外側プレートと内側プレートを備え該内側プレートと内側プレートの間に前記ペイロード部を支持する防振機構基礎部と、
   前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記振動を吸収して緩衝する複数のバネ付きストラットと、
   前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記内側ジンバルの前記外側ジンバルに対する変位速度を緩衝する複数のエアダンパと、
   前記外側プレートと前記内側プレートとの間に防振要素として配置され前記内側ジンバルの前記外側ジンバルに対する変位範囲を全方位方向において一定範囲に制限するストッパ機構と、を有し、
   前記ストッパ機構は、少なくとも３組のストッパ要素からなり、各ストッパ要素は前記外側プレート又は前記内側プレートに固定された外面係合ブラケットと、前記内側プレート又は前記外側プレートに固定され前記外面係合ブラケットの係合部の任意の外面に内面で当接して移動範囲を案内する内面係合ブラケットとを備え、
   前記３組のストッパ要素は、それぞれ前記バネ付きストラットと隣接の前記バネ付きストラットの間に配置され、
   前記各ストッパ要素は前記外側プレートと前記内側プレートとの間において前記外側プレートと前記内側プレートそれぞれの円周に沿って等間隔で配置され、
   前記ストッパ要素の外面係合ブラケットは丸齧りして残った果物の芯形状を成す果芯形ブラケットであり、前記ストッパ要素の内面係合ブラケットは前記果芯形ブラケットの中央凹部を取り巻いてガイドするリング形ガイドブラケットである、
   ことを特徴とする防振装置。
3. 前記バネ付きストラットは、一端の鍔から他端の鍔までの間で外嵌する螺旋バネを介装され、前記バネ付きストラットの前記一端側を形成するストラットと前記他端側を形成するストラットが軸に沿う内側方向において相互に係合し、前記一端側を形成するストラットと前記他端側を形成するストラットとは一定長さに制限された範囲で相互に進退可能なストローク制限機構を備え、
   前記ストローク制限機構は、前記一端側を形成するストラットの外側端部近傍に一端を固着され他端が開口するストロークガイド筒と、該ストロークガイド筒の側面２箇所に軸方向に沿って軸に対称に形成された切り欠き部と、該切り欠き部の軸方向の長さ内で摺動可能に該切り欠き部に嵌合し前記他端側を形成するストラットの内側端部に固着されたストッパ部材と、で構成される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の防振装置。
4. 前記バネ付きストラットは、２本１組でＶ字形をなし、前記外側プレートと前記内側プレートとの間において前記外側プレートと前記内側プレートそれぞれの円周に沿って３組の前記Ｖ字形が配置される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の防振装置。
5. 前記エアダンパは、シリンダとピストンとピストンシャフトとから成り、前記シリンダはオリフィス調整機能を有し、前記外側プレートと前記内側プレートとの間において前記バネ付きストラットよりも内側に３個配置される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の防振装置。
6. 前記ペイロード部は、カメラ搭載用の内側ジンバルのための支持部である、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の防振装置。