(57)【要約】【課題】  反力の変化に連動して付勢力を変更する駆動部を備えた雲台装置を提供すること。【解決手段】  第一の歯車と、第一の歯車を駆動するアクチュエータと、第一の歯車とアクチュエータとを一体的に保持する保持部材と、第一の歯車と噛み合う第二の歯車と、保持部材を第二の歯車に付勢する付勢手段を備えた歯車減速機構において、第一の歯車に作用する第二の歯車から受ける反力の大きさを判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて付勢手段による付勢力を変更する付勢力変更手段を有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の歯車と、該第一の歯車を駆動するためのアクチュエータと、該第一の歯車と該アクチュエータとを一体的に保持する保持部材と、該第一の歯車と噛み合う第二の歯車と、該保持部材を該第二の歯車に付勢する付勢手段を備えた歯車減速機構において、該第一の歯車に作用する該第二の歯車から受ける反力の大きさを判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づいて該付勢手段による付勢力を変更する付勢力変更手段を有する歯車減速機構。
【請求項２】
前記付勢力変更手段は、前記付勢手段が弾性体で該弾性体の弾性力を変更することであることを特徴とする請求項１に記載の歯車減速機構。
【請求項３】
前記第一の歯車に作用する前記第二の歯車から受ける反力の大きさを判定する判定手段は、トルクセンサーであることを特徴とする請求項１に記載の歯車減速機構。
【請求項４】
前記第一の歯車に作用する前記第二の歯車から受ける反力の大きさを判定する判定手段は、前記付勢手段と、前記第一の歯車の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出結果に基づいて前記付勢手段に指令信号を送出する制御手段で構成されることを特徴とした請求項１に記載の歯車減速機構。
【請求項５】
前記第一の歯車に作用する前記第二の歯車から受ける反力の大きさを判定する判定手段は、前記付勢手段と、前記第一の歯車の位置を検出する位置検出手段と、前記第一の歯車の位置滞留時間を検出する時間検出手段と、該位置検出手段と該時間検出手段の検出結果に基づいて前記付勢手段に指令信号を送出する制御手段で構成されることを特徴とした請求項１に記載の歯車減速機構。
【請求項６】
前記第一の歯車はウォーム、前記第二の歯車はウォームホイールであることを特徴とする請求項１に記載の歯車減速機構。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載されたいずれかの歯車減速機構を有する雲台装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雲台装置に関し、特に雲台駆動部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、雲台装置の駆動部は先行技術文献の特許文献１に示す通り、ウォームホイールに噛合うウォーム、ウォーム軸、駆動モーターを一体的に保持した保持部材を弾性部材によってウォームホイールに向かって付勢しながら駆動している。付勢することにより、ウォームホイールとウォームとの間のバックラッシュはゼロとなり、位置再現性の高い駆動を実現している。
【０００３】
この時ウォームホイールはパン又はチルトの回転軸と一体的に構成されており、姿勢差による重心ズレや風等の外力によって雲台本体をパン又はチルト方向に回転させようとするトルクがウォームホイールに付加されている。そのため駆動モーターを駆動させると、ウォームの歯面にはウォームホイールから遠ざかる方向に反力が働くこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４３５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された従来技術では、弾性部材による付勢力が一意的であるため、想定される最大の反力に抗する付勢力を設定する必要がある。そのため反力が小さい時は過剰な付勢になってしまっており、歯車同士の摺動抵抗が大きくなることで駆動時の負荷が上がり、消費電力のロスが大きいという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ウォームホイールからの反力の変化に連動してウォームのウォームホイールに対する付勢力を変更する駆動部を備えた雲台装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る歯車減速機構は、
第一の歯車と、該第一の歯車を駆動するためのアクチュエータと、該第一の歯車と該アクチュエータとを一体的に保持する保持部材と、該第一の歯車と噛み合う第二の歯車と、該保持部材を該第二の歯車に付勢する付勢手段を備えた歯車減速機構において、該第一の歯車に作用する該第二の歯車から受ける反力の大きさを判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づいて該付勢手段による付勢力を変更する付勢力変更手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ウォームホイールからの反力の変化に連動してウォームのウォームホイールに対する付勢力を変更する駆動部を備えた雲台装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施例の要部詳細図
【図２】図１中のＡＡ断面図
【図３】軸ビス部品８による固定部の要部断面図
【図４】軸ビス部品９による固定部の要部断面図
【図５】本発明の第１の実施例の別形態図
【図６】本発明の第１の実施例のフローチャート
【図７】本発明の第２の実施例の要部詳細図
【図８】本発明の第２の実施例の別形態図
【図９】本発明の第２の実施例の別形態図
【図１０】本発明の第２の実施例の別形態図
【図１１】本発明の第２の実施例のフローチャート
【図１２】本発明の第３の実施例の要部詳細図
【図１３】本発明の第３の実施例の別形態図
【図１４】本発明の第３の実施例の別形態図
【図１５】本発明の第３の実施例の別形態図
【図１６】本発明の第３の実施例のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図６を参照して、本発明の第１の実施例について説明する。
【００１２】
図１は本実施例における雲台駆動部の詳細説明図、図２は図１のＡＡ断面図である。
【００１３】
パン又はチルト駆動するための駆動軸と一体的に設けられたウォームホイール１にウォーム２が噛合っている。ここで回転軸３はウォーム２と一体的に設けられており、カップリング４を介して駆動モーター５の回転軸５ａと連結され、駆動モーター５の回転駆動がウォームホイール１に伝達される。
【００１４】
保持部材６はウォーム２〜駆動モーター５を一体的に保持しており、回転軸３と回転軸５ａとの同軸度のずれを小さくする配慮がされた構成となっている。図１、図２に示す通り、保持部材６は駆動モーター５の取り付け面６ａに対して直交関係にある面６ｂ、６ｃが設けられており、面６ｂは雲台本体７に軸ビス部品８、９を介して取り付けられている。ここで保持部材６には軸ビス部品８、９を挿通させるための穴６ｄ（図３にて指示）、６ｅが設けられている。図３、図４は軸ビス部品８、９に関する要部断面図である。穴６ｄは軸ビス部品８とは嵌合関係となっている。穴６ｅと軸ビス部品９とはすき間が存在する関係となっている。図１にある通り、穴６ｅは軸ビス部品８を中心とした円弧上の溝形状となっている。そのため保持部材６は軸ビス部品８を中心として回転自在な構成となっている。保持部材６の先端部６ｆには、保持部材６を矢印１０方向へ付勢するための弾性部材１１（本実施例では圧縮コイルバネとした）が配されている。ここで弾性部材１１の保持部材６とは逆側の一端１１ａはＬ字形状の付勢壁１２に突き当たっている。付勢壁１２はリニアアクチュエータ１３と一体的に構成されており、リニアアクチュエータ１３の駆動と連動して矢印１４方向に駆動可能となっている。
【００１５】
ウォームホイール１の中心軸にはトルクセンサー１５が設けられており、風等の外力によってウォームホイール１に付加されるトルクを常に計測している。雲台本体中の任意の位置には制御手段１６が構成され、駆動モーター５、リニアアクチュエータ１３、トルクセンサー１５と電気的に接続されている。
【００１６】
ここで制御手段１６はトルクセンサー１５が計測したトルクから、駆動モーター５を駆動した時にウォーム２がウォームホイール１から受ける反力を算出する。そして図５に示す通りその反力に抗するために付勢壁１２を矢印１４方向に駆動して弾性部材１１の全長を変化させることで所望の付勢力を得るよう、リニアアクチュエータ１３に指令信号を送出する。弾性部材１１の付勢力は反力に抗する力関係が保たれていればよいので、反力が小さい時は付勢力も小さく設定することが可能である。外力の大きさは設置される環境の変化につれて刻々と変化するため、それに連動してウォーム２がウォームホイール１から受ける反力の大きさも刻々と変化することとなる。よって付勢力もその反力の変化に追従させるよう制御することで常に必要最小限の付勢力でウォーム２をウォームホイール１に付勢することが可能となる。
【００１７】
図６は上記説明の内容をフローチャートで示したものである。
【００１８】
Ｓ１０１でスタートした後、Ｓ１０２でトルクセンサーの計測結果からウォーム２がウォームホイール１から受ける反力を算出する。Ｓ１０３で反力に対する所望の付勢力を算出し、Ｓ１０４でリニアアクチュエータの駆動量を算出する。Ｓ１０５でリニアアクチュエータを実際に駆動して所望の付勢力を得、その後Ｓ１０６でウォームの駆動モーターの駆動を開始する。
【００１９】
なお、本実施例では付勢力を得るための付勢手段として弾性部材を用いることとしているが、弾性部材を廃し、付勢壁１２にて直接保持部材６の先端部６ｆを付勢し、付勢力の調整をすべてリニアアクチュエータの制御による構成としてもよい。
【００２０】
以上の構成により、ウォームホイールからの反力の変化に連動してウォームのウォームホイールに対する付勢力を変更する駆動部を備えた雲台装置を提供することが可能となり、反力が小さい時に過剰な付勢を行うことを回避できる。
【実施例２】
【００２１】
以下、図７〜図１１を参照して、本発明の第２の実施例について説明する。主に実施例１に対して異なる部分について説明する。
【００２２】
図７は本実施例における雲台駆動部の詳細説明図である。
【００２３】
実施例１の構成に対してトルクセンサーが廃され、位置検出手段１７が追加されている。位置検出手段１７は、制御手段１６と電気的に接続され、保持部材６の任意の一部（本実施例では先端部近傍の６ｇとした）の位置情報を検出している。実施例１と同様に弾性部材１１によって保持部材６をウォームホイール１に向かって付勢し、位置検出部６ｇが予め決められた標準の位置（例えば図７の位置）になるまでリニアアクチュエータ１３を駆動させた後、駆動モーター５によってウォームを駆動する。駆動中に外力が変化することより、ウォーム２がウォームホイール１から受ける反力が変化し、弾性部材１１による付勢力よりも反力が大きくなった場合は、図８に示す通り保持部材６が軸ビス８を支点として前記反力方向に傾くこととなる。その際、位置検出手段１７は位置検出部６ｇが標準位置からずれたことを検出し、反力が付勢力よりも大きくなっていると認識する。制御手段１６はその情報を受けてリニアアクチュエータ１３に駆動信号を送出し、図９に示す通り弾性部材１１による付勢力を上げて位置検出部６ｇが標準の位置に戻るまでリニアアクチュエータ１３を駆動する。
【００２４】
位置検出部６ｇが標準位置まで戻った後は、図１０に示す通りリニアアクチュエータ１３を弾性体１１の付勢力が弱まる方向に駆動する。そして付勢力が反力より小さくなった場合は図７に示す通り再び保持部材６が傾いて位置検出部６ｇが標準位置からずれることとなる。位置検出部６ｇの位置ずれは位置検出手段１７によって検出され、制御手段１６からはその位置ずれを補正すべく、弾性部材１１の付勢力を上げて図９の状態になるまでリニアアクチュエータ１３を駆動する。
【００２５】
図１１は上記説明の内容をフローチャートで示したものである。
【００２６】
Ｓ２０１でスタートした後、Ｓ２０２で位置検出部が標準の位置になるまでリニアアクチュエータを駆動して保持部材を付勢する。その後Ｓ２０３でウォームの駆動モーターを駆動する。Ｓ２０４で駆動中の位置検出部の位置ずれがないかどうかを監視し、位置ずれがある場合は「Ｎ」のフローとなり、Ｓ２０５でリニアアクチュエータにて弾性部材１１の付勢力を強める。そしてＳ２０６で再度位置検出部の位置ずれを監視し、位置ずれがなくなった（位置検出部が標準位置まで戻った）場合は「Ｙ」のフローに移行して、Ｓ２０７でリニアアクチュエータにて弾性部材１１の付勢力を弱める。そしてＳ２０８で再度位置検出部の位置ずれを監視し、位置ずれが発生した場合は「Ｎ」のフローに移行してＳ２０５に戻って付勢力を再び強めることとなる。
【００２７】
以上の構成により、ウォームホイールからの反力の変化に連動してウォームのウォームホイールに対する付勢力を変更する駆動部を備えた雲台装置を提供することが可能となり、反力が小さい時に過剰な付勢を行うことを回避できる。
【００２８】
この構造は、実施例１と比較して高価なトルクセンサーを用いることがなく、安価は位置検出手段のみを追加構成すればよいため、高いコスト削減効果を見込むことができる。
【実施例３】
【００２９】
以下、図１２〜図１６を参照して、本発明の第３の実施例について説明する。主に実施例１、２に対して異なる部分について説明する。
【００３０】
図１２は本実施例における雲台駆動部の詳細説明図である。実施例２に対して機械的な構成は同一である。ウォーム２、ウォームホイール１はそれぞれ製造誤差による偏芯や真円のずれが存在するため、外力が働いていなくても回転駆動中に図１３に示すように保持部材６が傾いてしまう場合がある。よって弾性部材１１による付勢力がウォームホイール１から受ける反力よりも十分に大きい時でも位置検出部６ｇが標準位置からずれてしまうこととなる。
【００３１】
そこで本実施例では実施例２のように位置検出部６ｇが標準位置にあるかどうかの絶対的な位置を検出するのではなく、位置検出部６ｇが付勢されても一端に突き当たってそれ以上の移動が発生しなくなるかどうかの相対的な位置を検出することとする。
【００３２】
図１４に示す通り、まず保持部材６を、リニアアクチュエータ１３を駆動して弾性部材１１にて、ウォーム２がウォームホイール１に突き当たるまで付勢した後、駆動モーター５によってウォーム５を駆動する。この時位置検出手段１７は実施例２と同様に保持部材６の位置検出部６ｇの位置を検出している。そして位置検出結果から、付勢を強めていっても位置検出部６ｇの移動がある一定時間発生しなくなった時にウォーム２がウォームホイール１に突き当たったと判断する。そしてその後実施例２と同様、図１５に示す通りリニアアクチュエータ１３を弾性部材１１の付勢力が弱まる方向に駆動する。そして付勢力が反力より小さくなった場合、もしくは歯車の製造精度のずれがあった場合は図１３に示すように保持部材６が傾き、位置検出部６ｇが突き当て位置からずれたことを位置検出手段１７が検出する。制御手段１６からはその位置ずれを補正すべく、弾性部材１１の付勢力を上げて図１４の状態になるまでリニアアクチュエータを駆動しようとする。
【００３３】
この時、付勢力が反力よりも小さくて位置ずれが発生した場合は付勢力を強めることで位置検出部６ｇは当初の突き当て位置まで戻ることとなる。そして突き当たった後、付勢を強めていっても位置検出部６ｇの移動がある一定時間発生しなくなったことを認識して再び弾性部材１１の付勢力を弱める制御を行う。歯車の製造精度のずれによって位置ずれが発生した場合は付勢力を強めてもウォーム２とウォームホイール１の両歯車は突き当たったままとなり、位置検出部の移動は発生しない。その場合はすでにウォーム２がウォームホイール１に突き当たったと判断し、前述と同様、再び弾性部材１１の付勢力を弱める制御を行う。
【００３４】
図１６は上記説明の内容をフローチャートで示したものである。
【００３５】
Ｓ３０１でスタートした後、Ｓ３０２でウォームがウォームホイールに突き当たるまでリニアアクチュエータを駆動して保持部材を付勢する。その後Ｓ３０３で位置検出部が突き当て位置まで達したかどうかを監視し、突き当たったと判断された場合は「Ｙ」のフローとなってＳ３０４でウォームの駆動モーターを駆動する。その後Ｓ３０５でリニアアクチュエータにて弾性部材１１の付勢力を弱める。そしてＳ３０６で位置検出部の突き当て位置から位置ずれを監視し、位置ずれが発生した場合は「Ｙ」のフローに移行してＳ３０２に戻り再び付勢力を強める制御を行う。
【００３６】
以上の構成により、ウォームホイールからの反力の変化に連動してウォームのウォームホイールに対する付勢力を変更する駆動部を備えた雲台装置を提供することが可能となり、反力が小さい時に過剰な付勢を行うことを回避できる。
【００３７】
この構造は、実施例２と比較して部品の製造誤差まで考慮した内容となっており、より厳密な付勢力の制御を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ウォームホイール、２  ウォーム、３  回転軸、４  カップリング、
５  駆動モーター、６  保持部材、６ａ  モーター取り付け面、
６ｂ  本体側取り付け面、６ｃ  付勢面、６ｄ  嵌合穴、６ｅ  円弧状溝、
６ｆ  先端部、６ｇ  位置検出部、７  雲台本体部、８  軸ビス、
９  軸ビス、１１  弾性部材、１２  付勢壁部材、１３  リニアアクチュエータ、
１５  トルクセンサー、１６  制御手段、１７  位置検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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