JP6529242B2 - 駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は駆動機構に関し、特にタイミングベルト駆動機構に関する。

監視カメラのパンチルト駆動を実現するための駆動力伝達手段として、タイミングベルトとプーリを用いた動力伝達機構がある。また、タイミングベルトに張力を付与することで、高いトルク伝達効率で動力を伝達する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、正逆２方向に回転可能な駆動プーリと、この駆動プーリに対向配設された従動プーリと、両プーリに架け渡されたベルトとを有するベルト伝動装置が開示されている。これは、ベルトの両側から１対のアイドラプーリと両アイドラ間に所定の初期張力を持って張設されたばね部材を備えたことを特徴とするベルト伝動装置である。かかる構成によれば、駆動プーリが回転しても、ベルトに張力を付与することで従動プーリに動力を円滑に伝達することが可能となる。

特開平６−９４０９１

しかしながら、上記構成では、パンチルト駆動の加減速時のような動的な状態ではベルトの張り又は緩みによる張力差によって張力を与えているばね部材の振動現象等が発生する場合がある。

振動現象が発生した場合、プーリへのタイミングベルトの噛み合い状態が変動することでトルク伝達特性が変動し、適切な位置に停止できない課題があった。

加えて、トルク伝達特性が変動した場合に、その変動の収束を待つ必要がある為、パンチルト駆動の停止までに長時間を要する課題があった。

上記問題点に鑑み、本発明の減速機構は、トルク伝達特性の変動を抑制し、パンチルト駆動時等の停止位置精度を向上させてた駆動機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、タイミングベルト駆動機構であって、第一のプーリと、前記第一のプーリに対して間隔調整可能に設けられた第二のプーリと、前記第一のプーリと前記第二のプーリとの間に掛けられたベルトと、前記ベルトを外側から挟みつけるように前記第一のプーリと第二のプーリの間に配置された一対のアイドラプーリと、前記第一のプーリに対して回動軸を中心として回動可能であり、前記第二のプーリを前記第一のプーリから離間する方向に付勢する張力付与機構と、を備え、前記ベルトの前記第二のプーリへの進入角が、前記第一のプーリと前記第二のプーリの軸間方向と略平行となり、
前記第二のプーリの軸と前記回動軸の軸間方向は、前記第一のプーリと前記第二のプーリの前記軸間方向と略直交することを特徴とする。

以上、説明したように、本発明によれば、トルク伝達特性の変動を抑制し、パンチルト駆動の停止位置精度を向上し、正確・迅速な被写体撮影が可能となるを提供することができる。

本発明の第１実施例にかかる監視カメラ装置の斜視図である。 本発明の第１実施例にかかる監視カメラ装置の機能部毎の分解斜視図である。 本発明の第１実施例にかかる監視カメラ装置の部品毎の分解斜視図である。 本発明の第１実施例にかかる監視カメラ装置の断面図である。 本発明の第１実施例にかかるタイミングベルト駆動機構の平面図である。 本発明の第１実施例にかかるタイミングベルト駆動機構の斜視図である。 本発明の第１実施例にかかるタイミングベルト駆動機構の断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の実施例において示す構成は一例に過ぎず、本発明は、図示された構成に限定されるものではない。

（実施形態）
以下、図１〜図４を参照して、本発明の実施形態における監視カメラ装置の構成を説明する。なお、本実施形態における監視カメラは撮像装置の一例に相当する。

図１は、本実施形態における監視カメラ装置１００の内部構造を示した斜視図である。監視カメラ１００はレンズユニット部２００を図中１０１軸回りに回転させるパン駆動、及び図中１０２軸回りに回転させる動作をチルト駆動を行う駆動機構を備えている。なお、本実施形態において、パン駆動とチルト駆動を行う駆動機構は同様の機構を用いている。また、レンズユニット部２００は、図示しない焦点調節するためのフォーカス部と、焦点距離を変更するためのズーム部と、像ブレを低減するためのブレ補正部、入射光量を調節する絞り部、撮像した被写体像を画像データに変換するための撮像部等を備えている。

図２は、本実施形態における監視カメラ装置１００の機能部毎の分解斜視図である。レンズユニット部２００、駆動機構部２１０、基台部２２０、固定台座部２３０等によって構成され、図示しない外装筺体に覆われる。

図３は、本実施形態における監視カメラ装置１００の部品毎の分解斜視図である。また、図４は、本実施形態における監視カメラ装置１００の断面図である。夫々の図面を用いて部品毎の構成を説明する。

レンズユニット部２００は、レンズ鏡筒２０１、鏡筒保持板金２０２、チルト軸２０６、チルトギア２０３から構成され、チルト軸２０６を保持するチルトベアリング２０５を介して、支持台２２１に対して、チルト回転可能に保持される。チルトベアリング２０５は図示しないベアリング保持部材に圧入され、ベアリング保持部材が支持台２２１に固定されることで、レンズユニット２００を支持台２２１に保持するように構成されている。なお、チルトギア２０３は鏡筒保持板金２０２に固定されており、チルトギア２０３に接着されたチルトエンコーダスケール２０４、及び図示しないエンコーダによってチルト回転位置を検出可能なように構成されている。

基台部２２０は、支持台２２１に対して、パン軸２２４、後述のアイドラベアリング３０５・張力付与機構の軸受部３０４が組みつけられる為のアイドラシャフト２２２・モーター板金シャフト２２３が固定されて構成される。パン軸２２４を固定台部２３０のパンベアリング２３２に挿入して組み付けることで、基台部２２０は固定台部２３０に対して、パン回転可能に設置される。

固定台座部２３０は、ベース板金２３１に対して、パン軸２２４を保持する為のパンベアリング２３２を圧入したパンベアリングホルダー２３３が固定支持され、パンベアリングホルダー２３３にパンギア２３４が固定されて構成される。なお、パンギア２３４にはパンエンコーダスケール２３５が接着されており、図示しないエンコーダによって、後述の基台部２２０のパン回転位置を検出可能なように構成されている。なお、設置面２３６は天井又は壁等に設置する設置機構を備えている。

以下、図５〜図７を参照して、本発明の実施形態における監視カメラ装置のパンチルト駆動を行う駆動機構について説明する。

図５は、本実施形態における監視カメラ装置１００が備えるタイミングベルト駆動機構の平面図である。また、図６は、本実施形態における監視カメラ装置１００が備えるタイミングベルト駆動機構の斜視図である。

駆動機構部２１０は、タイミングベルト２１１、アイドラベアリング３０５、張力付与機構部３００等からなる。また、張力付与機構部３００は、モータピニオンギア３０１、モータ３０２、モータ支持板金３０３等を含む。タイミングベルト２１１は、チルトギア２０３及びパンギア２３４夫々に掛けられて、モータ３０２の駆動力を伝達する。

また、パン駆動・チルト駆動において、駆動機構部２１０は共通構成でカメラ装置に搭載されている。ここでは、パン駆動に関する駆動機構部２１０を中心に説明する。

張力付与機構部３００は、支持台２２１に固定されたモータ板金シャフト２２３に対して、モータ支持板金３０３に固定された軸受３０４を挿入して組みつけられる。この構成によって、張力付与機構部３００は、モータ板金シャフト２２３に対して回転可能である。つまり、パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）と張力付与機構部３００に含まれるモータピニオンギア３０１の間隔調整可能で配置されている。また、パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）と張力付与機構部３００は、支持台２２１を挟むような位置関係で組みつけられる。加えて、パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）の歯高とモータピニオンギア３０１の歯高がオーバーラップするように、所定のギア軸間距離を設けて設置される。パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）とモータピニオンギア３０１には、タイミングベルト２１１が巻き掛けられる。

支持台２２１に固定されたアイドラシャフト２２２に対しては、アイドラベアリング３０５が挿入して組みつけられる。アイドラベアリング３０５は、タイミングベルト２１１を外側から挟んで対向するように、パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）とモータピニオンギア３０１の間に設置される。一対のアイドラベアリング間の隙間距離はピニオンギア３０１のプーリ径にタイミングベルト２１１の２倍の厚みを足し合わせた距離で設置される。また、各アイドラシャフト２２２の軸間方向は、パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）とモータピニオンギア３０１の軸間方向と直行するように配置される。このように構成することで、ピニオンギア３０１へのタイミングベルト２１１の巻き掛け角度を１８０度に設定することが可能となり、タイミングベルト２１１回行時のピニオンギア３０１の噛み合い部への進入角度を１８０度にすることが可能となる。このように、タイミングベルト２１１回行時の進入角度を１８０度にすることで、加減速駆動時にタイミングベルト２１１の張力の変動が発生したとしても、ピニオンギア３０１からタイミングベルト２１１へのトルク伝達特性の変動を抑えることができる。つまり、加減速駆動時に張力の変動が発生したとしても、ピニオンギア３０１とアイドラベアリング３０５間のタイミングベルト２１１で発生する張力の変動は夫々打ち消しあう方向でである。加えて、夫々の張力を合成した方向は、圧縮コイルばね２１２がピニオンギア３０１を引っ張る方向と略平行となっている。そのため、加減速駆動時等で発生する張力の変動をよく減衰させることが可能となる。なお、本実施例におけるアイドルベアリング３０５は、アイドラプーリの一例に相当する。

パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）とアイドラベアリング３０５は共に支持台２２１に固定されている。一方で、張力付与機構部３００は、モータ板金シャフト２２３を回動軸として、支持台２２１に対して、回動自在に設置されている。支持板金３０３の端部には板金Ｌ字曲げ形状３０３ａが設けられている。また、支持台２２１の板金Ｌ字曲げ形状３０３ａと対応する位置には、基台部Ｌ字形状２２１ａが設けられている。板金Ｌ字曲げ形状３０３ａと基台部Ｌ字形状２２１ａに対し、フック付き圧縮コイルばね２１２が設置される。これにより、フック付き圧縮コイルばね２１２の付勢力で、タイミングベルト２１１とモータピニオン３０１の噛み合い部において、モータ板金シャフト２２３を回動軸とする円周方向４２０において、タイミングベルト２１１に張力を加える事が可能となる。この際、軸間方向４１０はパンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）とモータピニオンギア３０１の軸間方向である。そして、直線４３０がモータ板金シャフト２２３の軸中心からタイミングベルト２１１のベルト長により拘束されるモータピニオンギア３０１の軸中心を結ぶ直線である。この軸間方向４１０と直線４３０が略直行するように配置される。このように配置されることで、タイミングベルト２１１に対して、パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）とモータピニオンギア３０１の軸間方向４１０と略一致する方向である離間する方向に張力を加える事が可能となる。

また、モータ支持板金３０３の軸受３０４の固定側と逆側端部には、ＳＲ凸形状３０３ｂが配置されている。具体的には、パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）とモータピニオンギア３０１の軸間方向４１０において、パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）に対して、モータピニオンギア３０１よりも離れた位置に配置される。つまり、基台面２２１ｂに当接するように形成されている。張力付与機構部３００によって、タイミングベルト２１１に張力を付与した場合、図７に示すように張力付加点を起点とする回転モーメント４４０が発生する。そして、モータピニオンギア３０１がパン・パンギア２３４（もしくは、チルトギア２０３）側へ倒れる方向に倒れモーメントが加わり、タイミングベルト２１１とモータピニオンギア３０１との噛み合い状態が不安定になる場合がある。しかしながら、上記構成をとることにより、基台面２２１ｂとＳＲ凸形状３０３ｂを当接させて、倒れを防止することで、張力付与機構３００の姿勢を適正な状態に保つことが可能となる。

なお、本実施形態において、張力付与機構部３００は、モータ板金シャフト２２３を回動軸として、支持台２２１に対して、回動自在に設置されているが、この構成には限られない。例えば、フック付き圧縮コイルばね等を両側に用いるような構成にしてもよい。

なお、タイミングベルト２１１の張力を圧縮コイルばね２１２を用いる構成を示したが、板ばねや他の弾性部材を用いるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、レンズユニット２００をパン方向又はチルト方向に回転する動作に関して例示したが、これに限られるものではない。例えば、ローテーション方向に駆動する場合や、カメラ全体を左右前後に移動する場合等に用いてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１０２ モータ板金
２１１ タイミングベルト
２１２ フック付き圧縮コイルばね
２２１ 基台
２２１ａ 基台Ｌ字形状
２２２ アイドラベアリング
２２３ モータ板金シャフト
２３４ パンギア
３０１ モータピニオンギア
３０３ａ 板金Ｌ字曲げ形状

Claims (11)

1. タイミングベルト駆動機構であって、
   第一のプーリと、
   前記第一のプーリに対して間隔調整可能に設けられた第二のプーリと、
   前記第一のプーリと前記第二のプーリとの間に掛けられたベルトと、
   前記ベルトを外側から挟みつけるように前記第一のプーリと第二のプーリの間に配置された一対のアイドラプーリと、
   前記第一のプーリに対して回動軸を中心として回動可能であり、前記第二のプーリを前記第一のプーリから離間する方向に付勢する張力付与機構と、
   を備え、
   前記ベルトの前記第二のプーリへの進入角が、前記第一のプーリと前記第二のプーリの軸間方向と略平行となり、
   前記第二のプーリの軸と前記回動軸の軸間方向は、前記第一のプーリと前記第二のプーリの前記軸間方向と略直交することを特徴とするタイミングベルト駆動機構。
2. 前記一対のアイドラプーリは前記第一のプーリに対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載のタイミングベルト駆動機構。
3. 前記第一のプーリと前記第二のプーリの前記軸間方向と前記第二のプーリを前記第一のプーリから離間する方向が略平行となることを特徴とする請求項１または２に記載のタイミングベルト駆動機構。
4. 前記張力付与機構が回動するように付勢する弾性部材を備え、
   前記回動軸は、前記第二のプーリの一方側に配置され、
   前記弾性部材は、前記第二のプーリの他方側に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタイミングベルト駆動機構。
5. 前記第一のプーリが固定された支持台と、
   前記第二のプーリが固定された支持板金とを更に備え、
   前記支持台及び前記支持板金のうち少なくとも一方に前記支持台と前記支持板金を当接する当接部を有し、
   前記当接部は前記第一のプーリと前記第二のプーリの軸間方向において前記第一のプーリに対して前記第二のプーリよりも離間した位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタイミングベルト駆動機構。
6. 前記第一のプーリと前記張力付与機構は、前記支持台を挟むように配置されることを特徴とする請求項５に記載のタイミングベルト駆動機構。
7. 前記回動軸は、前記支持台に固定されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のタイミングベルト駆動機構。
8. 前記一対のアイドラプーリの軸は、前記支持台に固定されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のタイミングベルト駆動機構。
9. 被写体を撮像する撮像部を有する撮像装置であって、
   前記撮像部をパン方向またはチルト方向に駆動する駆動手段を備え、
   前記駆動手段は、
   第一のプーリと、
   前記第一のプーリに対して間隔調整可能に設けられた第二のプーリと、
   前記第一のプーリと前記第二のプーリとの間に掛けられたベルトと、
   前記ベルトを外側から挟みつけるように前記第一のプーリと第二のプーリの間に配置された一対のアイドラプーリと、
   前記第一のプーリに対して回動軸を中心として回動可能であり、前記第二のプーリを前記第一のプーリから離間する方向に付勢する張力付与機構と、
   を含み、
   前記ベルトの前記第二のプーリへの進入角が、前記第一のプーリと前記第二のプーリの軸間方向と略平行となり、
   前記第二のプーリの軸と前記回動軸の軸間方向は、前記第一のプーリと前記第二のプーリの前記軸間方向と略直交することを特徴とする撮像装置。
10. 前記撮像部をパン方向に駆動する駆動手段の前記第一のプーリと、前記撮像部をチルト方向に駆動する駆動手段の前記張力付与機構と、を支持する支持台を備えることを特徴とする、請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記撮像部をパン方向に駆動する駆動手段の前記第一のプーリは、パン軸と同軸であり、
    前記撮像部をチルト方向に駆動する駆動手段の前記第一のプーリは、チルト軸と同軸であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の撮像装置。

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