JP7260134B2 - 照明機器 - Google Patents

Description

本発明は、照明機器に係り、特に、設置台と照明ヘッドとを連結するリンク機構に関する。

例えば、特許文献１には、作業用機器、医療用機器、家電用機器、あるいは、電気スタンドのようなアクチュエータを搭載しない手動の台などに応用可能な機械的自重補償装置が開示されている。図８に示すように、この機械的自重補償装置は、基台２１と、リンク２２と、引張りコイルばね２３とを主体に構成されている。基台２１は、鉛直上方に向かって延在している。この基台２１の途中には、回転軸Ｏを介して、リンク２２の一端が揺動自在に取り付けられている。このリンク２２は、基台２１からト字状に枝分かれして斜め上方に延在している。コイルばね２３は、その一端が固定されていると共に、その他端には、リンク２２の中央部の基準点Ａに取り付けられたワイヤ２４が接続されている。コイルばね２３とワイヤ２４とは、基台２１の先端に設けられたプーリー２５によって担持されており、プーリー２５はコイルばね２３の作用点Ｂとなる。基準点Ａをｐ=ｈとなるように配置することで、リンク２２の傾きθに依存することなく、常に正確な自重補償を行うこと、すなわち、重力Ｇによりリンク２２に作用するトルクをコイルばね２３の弾性力で打ち消すことができる。また、特許文献１には、一対のプーリーと、これらのプーリーの間に巻回されたベルトとを用いて、リンク２２の傾きθに関わりなく、リンク２２の先端に取り付けられたフロントリンクの向きを一定に保つリンク機構についても記載されている。

特開２００３－１８１７８９号公報

しかしながら、特許文献１のようなリンク機構、すなわち、基台から枝分かれしたリンクを設けて、基台とリンクとの間をコイルばねで連結した構造では、コイルばねが外部に露出するばかりか、リンク機構自体の構造も複雑になる。特に、デスクライトのような家電用の照明機器においては、デザイン性や生産性が求められるため、このようなリンク機構は好ましくなく、コスト面でも不利である。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、照明機器において、リンク機構を外部に露出させることなく、構造の簡略化を図ることである。

かかる課題を解決すべく、本発明は、照明台と、照明ヘッドと、第１のシャフトと、第２のシャフトと、リンクアームと、ヘッド補償機構と、トルクスプリングとを有する照明機器を提供する。第１のシャフトは、設置台側に設けられ、設置台に固定されている。第２のシャフトは、照明ヘッド側に設けられ、照明ヘッドと係合している。リンクアームは、設置台と照明ヘッドとの間を連結する。リンクアームの一端は、第１のシャフトによって回転自在に支持されており、その他端は、第２のシャフトによって回転自在に支持されている。ヘッド補償機構は、第１のプーリーと、第２のプーリーと、第１のプーリーおよび第２のプーリーの間に巻回された第１のベルトとを有する。第１のプーリーは、第１のシャフトに固定されている。第２のプーリーは、第２のシャフトに固定されている。これによって、ヘッド補償機構は、リンクアームの傾きに関わりなく、照明ヘッドの向きを一定に保つ。トルクスプリングは、第１のシャフト上に設けられ、リンクアームと係合しており、リンクアームの傾きが大きくなるほど大きなトルクを発生する。これによって、リンクアームは、その傾きを維持したままが静止する。

ここで、本発明において、照明ヘッドは、トルクヒンジを介して、第２のシャフトに連結されていることが好ましい。この場合、ヘッド調整機構をさらに設けてもよい。このヘッド調整機構は、第３のプーリーと、第４のプーリーと、第３のプーリーおよび第４のプーリーの間に巻回された第２のベルトとを有する。第３のプーリーは、第１のシャフトによって回転自在に支持されている。第４のプーリーは、第２のシャフトによって回転自在に支持され、かつ、トルクヒンジを介することなく、照明ヘッドと係合している。これによって、ヘッド調整機構は、第３のプーリーまたは照明ヘッドに外力が入力された場合、リンクアームの傾きを維持したまま、トルクヒンジのトルクに抗して、照明ヘッドの向きを可動させる。

本発明において、第１のシャフトによって回転自在に支持されたリンクアームを回転させるための動力を供給する第１のサーボモータをさらに設けてもよい。また、第１のシャフトによって回転自在に支持された第３のプーリーを回転させるための動力を供給する第２のサーボモータをさらに設けてもよい。

本発明によれば、ヘッド補償機構によって、リンクアームの傾きに関わりなく、照明ヘッドの向きを一定に保つと共に、トルクスプリングによって、リンクアームをその傾きを維持したまま静止させる。トルクスプリングを第１のシャフト上に設けることで、外部に露出させることなく、かつ、比較的単純な構造で、リンク機構を実現できる。

照明機器の外観図 リンク機構の外観図 下シャフト周辺におけるリンク機構の要部展開図 下シャフト周辺におけるリンク機構の要部展開図 上シャフト周辺におけるリンク機構の要部展開図 ヘッド補償機構の動作説明図 ヘッド調整機構の動作説明図 従来技術の説明図

図１は、本実施形態に係る照明機器の外観図である。この照明機器１は、例えば、机上などの水平な設置面上に載置され、設置面を照らすデスクスタンドとして使用される。ただし、照明機器の用途によっては、壁などの垂直な設置面に取り付ける形態、あるいは、天井などの設置面から吊り下げる形態で使用してもよい。照明機器１は、設置台２と、アーム３と、照明ヘッド４とを主体に構成されている。設置台２には、マイコンを主体とした制御機器類が内蔵されていると共に、ユーザが操作可能なボタン類が設けられている。照明ヘッド４には、ＬＥＤ等の光源が内蔵されている。アーム３は、設置台２と照明ヘッド４とを連結しており、後述するリンク機構が内蔵されている。

本実施形態において、照明機器１の姿勢は、三軸の自由度で調整することができる。三軸の自由度とは、軸Ｊ１によるアーム３の傾き、軸Ｊ２による照明ヘッド４の向き、および、軸Ｊ３による照明ヘッド４の首振りである。これらの調整は、ユーザが手動で行うことができる。また、ユーザがボタン類を操作することによって、これらの調整を自動で行えるようにしてもよい。これを可能にすべく、照明機器１は、３つのサーボモータ５ａ～５ｃを備えている。サーボモータ５ａは、設置台１に対するアーム３の傾きを調整するための動力を供給する。サーボモータ５ｂは、照明ヘッド４の向きを調整するための動力を供給する。また、サーボモータ５ｃは、照明ヘッド４の首振りを調整するための動力を供給する。

図２は、アーム３の内部に配置されるリンク機構６の外観図である。このリンク機構６は、上下のシャフト７ａ，７ｂと、一対のリンクアーム８と、複数のプーリー９ａ～９ｆと、複数のベルト１０ａ～１０ｄとを主体に構成されている。設置台２側に設けられた下シャフト７ａは、図１に示した軸Ｊ１に相当する。下シャフトＪ１は、設置台２に取り付けられた取付具１１によって回転不可な状態で保持され、これによって、設置台２に固定されている。一方、照明ヘッド４側に設けられた上シャフト７ｂは、図１に示した軸Ｊ２に相当する。上シャフト７ｂは、照明ヘッド４が取り付けられたヘッド支持部１２と係合している。一対のリンクアーム８は、それぞれが直線状に延在する同様の形状を有し、互いに対向して配置されている。リンクアーム８は、設置台２と照明ヘッド４とを強固に連結するための部材であって、アルミなどの金属で形成されている。リンクアーム８の一端（設置台２側）は、下シャフト７ａによって回転自在に支持されていると共に、その他端（照明ヘッド４側）は、上シャフト７ｂによって回転自在に支持されている。

下シャフト７ａには、複数のプーリー９ａ～９ｄが取り付けられている。ここで、最左のプーリー９ａには、これに巻回されたベルト１０ａを介して、アーム３の傾き調整用のサーボモータ５ａの動力が入力される。また、最右のプーリー９ｄには、これに巻回されたベルト１０ｂを介して、照明ヘッド４の向き調整用のサーボモータ５ｂの動力が入力される。一方、上シャフト７ｂには、複数のプーリー９ｅ，９ｆが取り付けられている。ベルト１０ｃは、上下に配置された一対のプーリー９ｂ，９ｅの間に巻回されており、ベルト１０ｄは、上下に配置された一対のプーリー９ｃ，９ｆの間に巻回されている。

図３は、下シャフト７ａ周辺におけるリンク機構６の要部展開図である。同図は、トルクスプリング１３の周辺の構成を示しており、プーリー９ｂ～９ｄなどの一部の部材については省略されている点に留意されたい。この点は、後述する図４についても同様である。プーリー９ａは、下シャフト７ａによって回転自在に支持されていると共に、リンクアーム８に固定されている。これにより、リンクアーム８は、プーリー９ａと一体で回転し、プーリー９ａに入力されたアクチュエータ５ａの動力によって、下シャフト７ａを回転軸として傾く（回転する）ことになる。

また、下シャフト７ａの軸上には、トルクスプリング１３が設けられている。このトルクスプリング１３は、典型的には、金属製の線材を巻回することによって構成されている。トルクスプリング１３の一端は、取付具１１の側部と当接している。また、トルクスプリング１３の他端は、プーリー９ａの側面に設けられた孔に挿入されており、プーリー９ａを介してリンクアーム８と係合している。リンクアーム８が初期位置から傾いた場合、トルクスプリング１３は、その傾きに応じたトルクを発生する。このトルクは、リンクアーム８の傾きが大きくなるほど大きくなる。

図４は、下シャフト７ａ周辺における図３とは別の部位を示すリンク機構６の要部展開図である。リンクアーム８の下端は、下シャフト７ａによって回転自在に支持されている。ベルト１０ｃが巻回されたプーリー９ｂは、上述したように下シャフト７ａに固定されているが、この下シャフト７ａ自体が回転不可な固定シャフトであるため、プーリー９ｂ自体も回転不可な固定プーリーとなる。また、ベルト１０ｄが巻回されたプーリー９ｃは、下シャフト７ａによって回転自在に支持されており、アクチュエータ５ｂの動力が入力されるプーリー９ｄ（図２参照）と一体で回転する。

図５は、上シャフト７ｂ周辺におけるリンク機構６の要部展開図である。リンクアーム８の上端は、上シャフト７ｂによって回転自在に支持されている。ベルト１０ｃが巻回されたプーリー９ｅは、上シャフト７ｂに固定されており、プーリー９ｅの回転に伴い上シャフト７ｂも回転する。ベルト１０ｄが巻回されたプーリー９ｆは、上シャフト７ｂによって回転自在に支持されていると共に、トルクヒンジ１４を介することなく、ヘッド支持部１２（照明ヘッド４）と直接係合している。

また、ヘッド支持部１２は、トルクヒンジ１４を介して、上シャフト７ｂに連結されている。これにより、トルクヒンジ１４が発生するトルクよりも大きな外力がヘッド支持部１２（照明ヘッド４）に加わった場合、トルクヒンジ１４のトルクに抗してヘッド支持部１２が回転し、その結果として、照明ヘッド４の向きが可動する。ヘッド支持部１２に加わる外力としては、ユーザによる直接的な力、あるいは、ヘッド支持部１２に直結されたプーリー９ｆの回転力が挙げられる。このような外力がプーリー９ｆまたは照明ヘッド４（ヘッド支持部１２）に入力された場合、リンクアーム８の傾きを維持したまま、トルクヒンジ１４のトルクに抗して、照明ヘッド４（ヘッド支持部１２）の向きが可動する。

本実施形態に係るリンク機構６は、以下に述べる３つの特徴的な機構を備えている。第１は、リンクアーム８の傾きに関わりなく、照明ヘッド４の向きを一定に保つヘッド補償機構である。図６は、ヘッド補償機構の動作説明図である。ヘッド補償機構１５は、上下のプーリー９ｂ，９ｅと、これらの間に巻回されたベルト１０ｃとによって構成されている。リンクアーム８は傾いており、リンクアーム８に対するヘッド支持部１２の相対角がθ１で、照明ヘッド４が真下を向いている。この状態から、ユーザ自身の操作またはアクチュエータ５ａの動力によって、リンクアーム９を引き上げると、固定プーリー９ｂに巻回されたベルト１０ｃが矢印Ａの方向にシフトし、このシフト分だけプーリー９ｅが回転する。そして、プーリー９ｅの回転に追従して、プーリー９ｅに直結されたヘッド支持部１２の相対角がθ１からθ２に減少する。その結果、リンクアーム８の傾きが変わっても、照明ヘッド４が真下を向いた状態に維持される。

第２は、トルクスプリング１３による自重補償機構である。下シャフト７ａには、傾いたリンクアーム８などの自重に起因したモーメントが作用する。トルクスプリング１３は、このモーメントとは逆方向のトルクを発生し、このトルクはリンクアーム８の傾きが大きくなるほど増大する。これにより、モーメントが打ち消されるので、リンクアーム８をその傾きを維持したまま静止させることができる。

第３は、照明ヘッド４の向きを調整するヘッド調整機構である。図７は、ヘッド調整機構１６の動作説明図である。ヘッド調整機構１６は、上下のシャフト７ａ，７ｂの間においてヘッド補償機構１５と並列に設けられており、上下のプーリー９ｃ，９ｆと、これらの間に巻回されたベルト１０ｄとによって構成されている。アクチュエータ５ｂの動力をプーリー９ｃに入力すると、ベルト１０ｄを介してプーリー９ｆに動力が伝達される。これにより、トルクヒンジ１４のトルクに抗して、プーリー９ｆに直結されたヘッド支持部１２が可動する。その結果、例えば、ベルト１０ｄが矢印Ｂの方向にシフトした場合、照明ヘッド４は真下を向いた状態から手前を向いた状態に変化する。なお、アクチュエータ５ｂの代わりに、ユーザが手動によりプーリー９ｃに外力を入力してもよい。また、プーリー９ｃを介さずに照明ヘッド４に直接外力が入力された場合も、プーリー９ｃに外力が入力された場合と同様、ヘッド調整機構１６により照明ヘッド４の向きの調整が行われる。

このように、本実施形態によれば、ヘッド補償機構１５によって、リンクアーム８の傾きに関わりなく、照明ヘッド４の向きを一定に保つと共に、トルクスプリング１４によって、リンクアーム８をその傾きを維持したまま静止させることができる。また、トルクスプリング１３を下シャフト７ａの軸上に設けることで、リンク機構６を外部に露出させることなく、かつ、これを比較的単純な構造で実現できる。

さらに、本実施形態によれば、上下のシャフト７ａ，７ｂの間において、ヘッド補償機構１５と並列にヘッド調整機構１６を設けることで、リンク機構６のコンパクト化を図ることができる。

１ 照明機器
２ 設置台
３ アーム
４ 照明ヘッド
４ａ 光源
５ａ～５ｃ サーボモータ
６ リンク機構
７ａ，７ｂ シャフト７ａ，７ｂ
８ リンクアーム
９ａ～９ｆ プーリー
１０ａ～１０ｄ ベルト
１１ 取付具
１２ ヘッド支持部
１３ トルクスプリング
１４ トルクヒンジ
１５ ヘッド補償機構
１６ ヘッド調整機構

Claims (3)

1. 照明機器において、
   設置台と、
   照明ヘッドと、
   前記設置台側に設けられ、前記設置台に固定された第１のシャフトと、
   前記照明ヘッド側に設けられ、前記照明ヘッドと係合した第２のシャフトと、
   前記設置台と前記照明ヘッドとを連結し、その一端が前記第１のシャフトによって回転自在に支持され、その他端が前記第２のシャフトによって回転自在に支持されて、前記設置台に対する傾きが可変であるリンクアームと、
   前記リンクアームの傾きに関わりなく、前記照明ヘッドの向きを一定に保つヘッド補償機構と、
   前記リンクアームをその傾きを維持したまま静止させる自重補償機構と、
   前記照明ヘッドの向きを可動させるヘッド調整機構と、
   を有してなり、
   前記照明ヘッドは、トルクヒンジを介して、前記第２のシャフトに連結されており、
   前記ヘッド補償機構は、
   前記第１のシャフトに取り付けられる第１のプーリーと、
   前記第２のシャフトに取り付けられる第２のプーリーと、
   前記第１のプーリーおよび前記第２のプーリーの間に巻回された第１のベルトと、
   を備え、
   前記第１のプーリーは前記第１のシャフトに固定され、前記第２のプーリーは前記第２のシャフトに固定されており、
   前記自重補償機構は、トルクスプリングにより構成されて、
   前記トルクスプリングは、前記第１のシャフト上に設けられると共に、前記リンクアームと係合しており、前記リンクアームの傾きが大きくなるほど大きなトルクを発生して、
   前記ヘッド調整機構は、前記ヘッド補償機構と並列に配置されて、
   前記第１のシャフトに取り付けられる第３のプーリーと、
   前記第２のシャフトに取り付けられる第４のプーリーと、
   前記第３のプーリーおよび前記第４のプーリーの間に巻回された第２のベルトと、
   を備え、
   前記第３のプーリーは前記第１のシャフトによって回転自在に支持され、前記第４のプーリーは前記第２のシャフトによって回転自在に支持され、かつ、前記トルクヒンジを介することなく、前記照明ヘッドと係合しており、
   前記第３のプーリーまたは前記照明ヘッドに外力が入力された場合に、前記リンクアームの傾きを維持したまま、前記トルクヒンジのトルクに抗して、前記照明ヘッドの向きを調整する、
   ことを特徴とする照明機器。
2. 前記第１のシャフトに取り付けられる第５のプーリーと、
   前記第５のプーリーに巻き回された第３のベルトと、
   前記第１のシャフトに対して前記リンクアームを回転させるための第１の動力を供給する第１のサーボモータと、
   を有してなり、
   前記第１のサーボモータは、前記第３のベルトを介して前記第５のプーリーに前記第１の動力を供給して、
   前記リンクアームは、前記第５のプーリーに供給された前記第１の動力により前記第５のプーリーと一体に回転する、
   請求項１に記載の照明機器。
3. 前記第１のシャフトに取り付けられる第６のプーリーと、
   前記第６のプーリーに巻き回された第４のベルトと、
   前記第３のプーリーを回転させるための第２の動力を供給する第２のサーボモータと、
   を有してなり、
   前記第２のサーボモータは、前記第４のベルトを介して前記第６のプーリーに前記第２の動力を供給して、
   前記第３のプーリーは、前記第６のプーリーに供給された前記第２の動力により前記第６のプーリーと一体に回転する、
   請求項１または２に記載の照明機器。

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