(57)【要約】      （修正有）【課題】歯車間のバックラッシュを除去しながらも、軸受への負荷を低減し、滑らかな駆動を可能にしたウォーム減速機構およびそれを用いた雲台装置を提供する。【解決手段】ウォーム５とウォームホイールを備えるウォーム減速機構であって、前記ウォーム５を駆動するモーター９と、前記ウォーム５を両側で軸支する軸受１２と、を一体的に保持する第１の保持部材７と、前記第１の保持部材７を保持する第２の保持部材６と、前記第１の保持部材７と前記第２の保持部材６の間に設けられ、前記第１の保持部材７を前記ウォームホイールへ向けて付勢する第１の付勢部材１４と、を有する。【選択図】図１
2015143540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームとウォームホイールを備えるウォーム減速機構であって、
前記ウォームを駆動するモーターと、前記ウォームを両側で軸支する軸受と、を一体的に保持する第１の保持部材と、
前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材の間に設けられ、前記第１の保持部材を前記ウォームホイールへ向けて付勢する第１の付勢部材と、
を有することを特徴とするウォーム減速機構。
【請求項２】
前記モーターのモーター軸と、前記ウォームのウォーム軸と、を連結する連結手段を有することを特徴とする請求項１に記載のウォーム減速機構。
【請求項３】
前記第１の保持部材を前記ウォームホイールの回転軸方向へ付勢する第２の付勢部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載のウォーム減速機構。
【請求項４】
前記第１の保持部材に、前記ウォームを両側で軸支する軸受を保持する保持具が結合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウォーム減速機構。
【請求項５】
前記第１の保持部材は、前記モーターを保持する第１の面と、前記第１の面に直交し前記保持具を保持する第２の面と、前記第１の面および前記第２の面に直交し前記第２の保持部材に保持される第３の面と、を備えることを特徴とする請求項４に記載のウォーム減速機構。
【請求項６】
前記第１の保持部材は、前記第２の保持部材にビス結合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載のウォーム減速機構。
【請求項７】
前記ウォームホイールの配置面と平行な平面内で、前記第１の保持部材を前記第２の保持部材に対し回転調整可能に設けることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載のウォーム減速機構。
【請求項８】
前記第１の保持部材は、前記第２の保持部材にビス結合されるための２箇所の開口を前記ウォームの軸方向に備え、前記モーターに近い側は丸穴である一方、前記モーターに遠い側は長穴であることを特徴とする請求項７に記載のウォーム減速機構。
【請求項９】
前記第１の付勢部材が、コイルばねであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか1項に記載のウォーム減速機構。
【請求項１０】
前記第２の付勢部材が、板ばねであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか1項に記載のウォーム減速機構。
【請求項１１】
前記第２の付勢部材が、ビス結合するときのビスと前記第１の保持部材の間に設けられるウェーブワッシャであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか1項に記載のウォーム減速機構。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のウォーム減速機構と、
前記ウォームホイールを固定する台座と、
前記台座の上に回動自在に設けられる筐体と、
を有する雲台装置であって、
前記第２の保持部材が前記筐体の上に設けられる、もしくは前記筐体と兼用されることを特徴とする雲台装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーム減速機構およびそれを用いた雲台装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮像装置を備え、モーターの動力によりパンチルト駆動を行う雲台装置において、ウォームとウォームホイールを用いた減速機が用いられる。雲台装置の滑らかな動作を実現させるためには、駆動側であるウォームと被駆動側であるウォームホイールとのバックラッシュを除去することが必須となる。そこで両者間のバックラッシュを除去するため、駆動側のウォームを弾性体によって被駆動側のウォームホイールに付勢するという技術が広く採用されている。
【０００３】
特許文献１では、ウォーム軸をウォームホイール方向に弾性的に支持しつつ、付勢部材を用いてウォームホイールの軸方向へ付勢する方法が開示されている。また、特許文献２では、モーターの出力軸にウォームを一体的に形成し、モーターとウォームを挟むように軸受を配置するという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２９４１７号公報
【特許文献２】特開２００８−１００６４０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、特許文献１に開示された従来技術では、モーター軸とウォーム軸を連結する継ぎ手を支点にウォーム軸を傾けるため、ウォーム軸とモーター軸との同軸度のずれが大きくなり、滑らかな駆動が出来なくなるという問題点があった。また、一方の軸受の外輪を付勢する構成のため、軸受に負担がかかるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２に開示された従来技術では、同軸度のずれは低減出来るものの、特許文献１と同様に一方の軸受自体を付勢するために、軸受に過大な負荷がかかり、耐久性が劣化してしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、歯車間のバックラッシュを除去しながらも、軸受への負荷を低減し、滑らかな駆動を可能にしたウォーム減速機構およびそれを用い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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るウォーム減速機構は、ウォームとウォームホイールを備えるウォーム減速機構であって、前記ウォームを駆動するモーターと、前記ウォームを両側で軸支する軸受と、を一体的に保持する第１の保持部材と、前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材の間に設けられ、前記第１の保持部材を前記ウォームホイールへ向けて付勢する第１の付勢部材と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る雲台装置は、上記ウォーム減速機構と、前記ウォームホイールを固定する台座と、前記台座の上に回動自在に設けられる筐体と、を有する雲台装置であって、前記第２の保持部材が前記筐体の上に設けられる、もしくは前記筐体と兼用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、歯車間のバックラッシュを除去しながらも、軸受への負荷を低減し、滑らかな駆動を可能にしたウォーム減速機構およびそれを用いた雲台装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る駆動ユニットを一方側から眺めたときの分解斜視図、（ｂ）は駆動ユニットを他方側から眺めたときの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るウォーム減速機構を搭載した雲台装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るウォーム減速機構のＸＹ面の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るウォーム減速機構のＹＺ面の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るウォーム減速機構のＸＺ面の断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る軸ビス部の部分拡大図である。
【図７】ウェーブワッシャを用いた本発明のその他の実施形態に係る軸ビス部の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
《第１の実施形態》
（雲台装置）
図２は、本発明の実施形態に係るウォーム減速機構を搭載した雲台装置の斜視図である。図示しない三脚等により支持された台座１には、筐体であるヘッド２が水平（パン）方向に回動自在に取り付けられ、このヘッド２には撮影装置が搭載されたハウジング３が垂直（チルト）方向に回動自在に取り付けられている。
【００１４】
（ウォーム減速機構）
図３は図２に示した雲台装置のＡ−Ａ断面図で、本発明の実施形態に係るウォーム減速機構のＸＹ面の断面図である。即ち、図３では、ヘッド２内の水平（パン）駆動部を示している。駆動部の主な構成は、ウォーム５を備える駆動ユニットＰと、駆動ユニットＰより、駆動力が伝達されるウォームホイール４とからなる。ウォームホイール４は台座１（図２）にネジ５０によって固定されており、ヘッド２は台座１に回動自在に支持されている。そして、駆動ユニットＰより駆動力がウォームホイール４へ伝達されることで、ヘッド２はウォームホイール４の軸４ａ中心に回転することとなる。
【００１５】
（駆動ユニットＰの構成）
次に、駆動ユニットＰ（図３）の詳細な構成について説明する。図１（ａ）は本発明の実施形態に係る駆動ユニットＰを一方側から眺めたときの分解斜視図、（ｂ）は駆動ユニットＰを他方側から眺めたときの分解斜視図である。また、図３乃至図５は、本実施形態に係るウォーム減速機構のＸＹ面、ＹＺ面、ＸＺ面の断面図である。
【００１６】
１）第１の保持部材、第２の保持部材
図３に示されるように、第１の保持部材であるＬ字状の駆動板金７の第１の面７Ｓ（図３）には、モーター９がネジ５２によって固定される。そして、モーター９の出力は継手（連結手段）１０を介して、ウォーム軸１１へと伝達される。即ち、モーター軸９Ａの回転をウォーム軸１１へと伝えるため、図５に示すようにモーター軸９Ａと、ウォーム軸１１とは、継手１０にセットビス７０によってそれぞれ連結されている。
【００１７】
また、第１の保持部材であるＬ字状の駆動板金７の第１の面７Ｓに直交する第２の面７Ｔ（図１（ａ））には、保持具１３がネジ５３によって固定されている。保持具１３は、ウォーム５の両側でウォーム軸１１を軸支する２箇所の軸受１２を一体的に保持し、ウォーム５を回転可能としている。なお、ウォーム軸１１にはセットビス７１が取り付けられ、ウォーム５がウォーム軸１１と一体的に回転可能となるようにされている。
【００１８】
また、第１の保持部材であるＬ字状の駆動板金７の第１の面７Ｓおよび第２の面７Ｔに直交する第３の面７Ｕは、軸ビス８によって第２の保持部材であるＬ字状のベース板金６の面６Ｕに結合される。ここで、第１の保持部材であるＬ字状の駆動板金７は、ベース板金６にビス結合されるための２箇所の開口をウォームの軸方向（Ｘ方向）に備え、モーターに近い側は丸穴７Ａである一方、モーターに遠い側は長穴７Ｂとなっている。
【００１９】
これにより、ウォームホイール４の配置面と平行な平面内（ＸＹ面内）で、丸穴７Ａを中心に、駆動板金７がモーター９やウォーム軸１１を抱えながら、駆動板金７がベース板金６に対し回転調整可能となっている。これにより、本実施形態では、モーター軸９Ａとウォーム軸１１との同軸度を保つことが可能となっている。
【００２０】
なお、本実施形態では、第２の保持部材であるベース板金６（固定部材）は、ネジ５１（図３）によって筐体であるヘッド２に別体として固定されている。
【００２１】
２）第１の保持部材と第２の保持部材の結合
本実施形態では、第１の保持部材である駆動板金７と、第２の保持部材であるベース板金６との結合は、軸ビス８による結合としている。軸ビス８の詳細を示すため、図５のＣ部拡大図である図６を用いて説明する。軸ビス８の一端にはネジ８Ａが形成され、ベース板金６に設けられた雌ネジ６Ａに締結される。図１（ａ）に関して前述したように、駆動板金７には丸穴７Ａ、長穴７Ｂが設けられ、軸ビス８の軸８Ｂをそれぞれに挿通することができる。
【００２２】
そして、軸ビス８の面８Ｃと駆動板金７間には駆動板金７が摺動可能となるように、クリアランスａが設けられており、駆動板金７は、軸ビス８によってベース板金６に取付後、丸穴７Ａを中心に長穴７Ｂ分のみ回転が可能となる。このように、長穴７Ｂにより駆動板金７の回転角度を規制することで、例えばヘッド２が外力によって回転させられた場合でも、ウォーム５とウォームホイール４間の歯飛びを防止し、歯の破損を防ぐことができる。
【００２３】
３）付勢部材
次に、駆動ユニットＰの付勢部材を図１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。第２の保持部材であるベース板金６の面６Ｂ（図１（ａ））と、第１の保持部材である駆動板金７の面７Ｃ（図１（ｂ））との間には、スプリング１４（第１の付勢部材）が配置される。そして、スプリング１４の弾性力により、駆動板金７をウォームホイール４の側（図４の方向Ｆ１）へ付勢することができる。これにより、バックラッシュ除去ができる。なお、スプリング１４としては、コイルばねが用いられる。
【００２４】
ここで、本実施形態では、ウォームとウォームホイールの場合に、動作時にウォームはウォームホイールから、ウォームホイールの半径方向の反力以外に、軸方向の反力も受けることが考慮されている。即ち、ウォームをウォームホイールの方向へ付勢するだけでは、軸方向の反力の影響で、ウォーム軸が軸方向へ振られてしまいパンチルト駆動中の動作ムラを引き起こす。また、駆動側において、モーター軸と、モーター軸に連結されたウォーム軸との間の同軸度のずれが大きくなっても、同様に動作ムラを引き起こす。
【００２５】
そのため、本実施形態では、ベース板金６に板ばね１５（第２の付勢部材）取付用の雌ネジ６Ｃが設けられ、ネジ５４によって板ばね１５をベース板金６に固定することができる構成としている。
【００２６】
より具体的には、ベース板金６の面６Ｄと、駆動板金７の面７Ｄは、組み付けた状態で段差ｔ（図４）が生じる構成となっており、ベース板金６に板ばね１５を固定すると板ばね１５は面７Ｄにより弾性変形し、駆動板金７へ弾性力を発生させる。その弾性力により、駆動板金７はウォームホイール４の回転軸方向（図４のＦ２方向）へ付勢されることとなる。これにより、第１の保持部材である駆動板金７と、第２の保持部材であるベース板金６との間のガタ取りができる。
【００２７】
上記構成により、ウォーム５はウォームホイール４方向Ｆ１と、ウォームホイール４の回転軸方向Ｆ２へ付勢されることとなる。その結果、ウォームホイール４からの反力を打ち消すと共に、ウォーム５とウォームホイール４間のバックラッシュを自動で除去することができる。
【００２８】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、モーター９とウォーム軸１１は、駆動板金７に固定されている。そのため、雲台装置の駆動時にウォームホイール４や、ウォーム５の偏心によってウォーム軸１１が揺動しても、モーター軸９Ａとウォーム軸１１は一体的に揺動するので、同軸度を一定に保つことができる。また、付勢手段であるスプリング１４や、板ばね１５は、駆動板金７を付勢するので、ウォーム軸１１を支持する軸受１２への負荷を低減することができる。以上のことから、歯車間のバックラッシュを除去しながらも、軸受への負荷を低減し、滑らかな駆動を可能にしたウォーム減速機構を備えた雲台装置を提供することが可能となる。
【００２９】
《第２の実施形態》
第１の実施形態では、板ばね１５を用いて駆動板金７をＦ２方向へと付勢したが、本実施形態では板ばね１５の替りに、図６で示したクリアランスａ間に図７のように、ウェーブワッシャ１６を配置する。即ち、軸ビス８と駆動板金７の間に設けられるウェーブワッシャ１６は、図６の面７Ｒの箇所を付勢する。本実施形態では、これ以外の点は第１の実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【００３０】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００３１】
（変形例１）
上述した実施形態では、第２の保持部材であるベース板金６を筐体であるヘッド２と別体に設けたが、ベース板金６が筐体であるヘッド２と兼用される（ベース板金６の構造をヘッド２へと移植）構成としても良い。この場合、駆動板金７はヘッド２へ直接取りつけられる構成となる。即ち、ベース板金６とヘッド２を一体化しても良い。
【００３２】
ベース板金６とヘッド２を別体に設けると、駆動部をユニット化することで組み立て易さが向上する。一方、ベース板金６とヘッド２を一体化すると、部品点数の削減によりコスト削減が可能となる。
【００３３】
（変形例２）
上述した実施形態では、継手（連結手段）１０を介して、モーター軸９Ａの回転をウォーム軸１１、ウォーム５へと伝える構成としたが、モーター軸９Ａとウォーム５を一体に設けてウォーム軸１１と継手（連結手段）１０を削減することもできる。また、モーター軸９Ａとウォーム軸１１を一体に設けて継手（連結手段）１０だけを削減することもできる。
【００３４】
（変形例３）
上述した実施形態では、継手（連結手段）１０を介して、モーター軸９Ａの回転をウォーム軸１１へと伝える構成とし、ウォーム軸１１の軸受１２をウォーム５を挟んで両側に設けたが、ウォーム５および継手（連結手段）１０を挟んで両側に設ける構成でも良い。
【００３５】
（変形例４）
上述した実施形態では、保持具１３を用い保持具１３を第１の保持部材（駆動板金７）に結合する構成（二体構造）としたが、第１の保持部材（駆動板金７）が保持具１３の構造を備える構成（一体構造）としても良い。一体構造にすることで、部品点数の削減によりコスト削減が可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
４・・ウォームホイール、５・・ウォーム、６・・ベース板金（第２の保持部材）、７・・駆動板金（第１の保持部材）、９・・モーター、１２・・軸受、１４・・スプリング（第１の付勢部材）
【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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