(57)【要約】      （修正有）【課題】チルト方向の回転モーメントの変動や切替チルト角度前後のギアのバックラッシュによる振動を確実に小さくすることができ、且つ駆動源によりユニット部を確実に回転させることができる回転負荷装置を提供する。【解決手段】カメラクレードルは、カメラ６が受け部１５に搭載されているときに軸１５ａ，１５ｂを回転中心として一体となって回転する部分（以下「ユニット部」という。）と、軸１５ｂに圧入されるカム２８と、カム２８の下部外周面にバネ３１により圧接されるフリクションパッド３０とを備える。カム２８は、その凸部の頂点２８ａがフリクションパッド３０の中心に接するときに、軸１５ｂからユニット部の重心Ｇへ向かう位置ベクトルｒと重力方向がほぼ平行となる位置で固定される。【選択図】図２
2007293025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源を用いてユニット部をその回転中心まわりにチルト方向に回転駆動させるユニット回転装置に設けられる回転負荷装置であって、前記回転駆動を妨げる負荷を前記ユニット部に与える回転負荷装置において、
前記ユニット部の回転中心からその重心へ向かう位置ベクトルの向きが重力方向とほぼ平行であるときに、前記負荷が最大となるよう制御する制御機構を有することを特徴とする前記回転負荷装置。
【請求項２】
前記制御機構は、前記位置ベクトルの向きと重力方向とがなす角度が大きくなる程、前記負荷を小さくするよう制御することを特徴とする請求項１記載の回転負荷装置。
【請求項３】
前記制御機構は、前記ユニット部の回転中心と同軸上に設けられたカムと、前記カムの下部外周面に圧接されるフリクションパッドとを備え、前記カムの半径を前記フリクションパッドで圧接される部分が最大となるようにすることにより前記負荷を大きくすることを特徴とする請求項１又は２記載の回転負荷装置。
【請求項４】
前記ユニット部は、前記回転中心を備える第１のユニットと、該第１のユニットに装着された第２のユニットとを備え、
前記制御機構は、前記第２のユニットが装着されたときの前記重心の位置に応じて、前記チルト方向に前記カムを回転・固定させることを特徴とする請求項３記載の回転負荷装置。
【請求項５】
前記第２のユニットは、前記第１のユニットに交換可能に装着される複数の装置のいずれか１つであることを特徴とする請求項５記載の回転負荷装置。
【請求項６】
前記第１のユニットはクレードルであり、第２のユニットは撮像装置であることを特徴とする請求項４又は５記載の回転負荷装置。
【請求項７】
前記制御機構は、前記ユニット部の回転中心と同軸上に設けられた円盤形状の回転板と、該回転板の下部外周面に圧接されるフリクションパッドとを備え、前記フリクションパッドで圧接される部分の前記回転板の摩擦係数を大きくすることにより前記負荷を大きくすることを特徴とする請求項１又は２記載の回転負荷装置。
【請求項８】
前記制御機構は、前記ユニット部の回転中心と同軸上に設けられた円盤形状の回転板と、該回転板の平面部の一部にフリクションパッドを圧接する圧接部とを備え、前記フリクションパッドで圧接される部分の前記回転板の摩擦係数を大きくすることにより前記負荷を大きくすることを特徴とする請求項１又は２記載の回転負荷装置。
【請求項９】
前記ユニット部は、前記回転中心を備える第１のユニットと、該第１ユニットに装着された第２のユニットとを備え、
前記制御機構は、前記第２のユニットが装着されたときの前記重心の位置に応じて、前記チルト方向に前記回転板を回転・固定させることを特徴とする請求項７又は８記載の回転負荷装置。
【請求項１０】
前記第２のユニットは、前記第１のユニットに交換可能に装着される複数の装置のいずれか１つであることを特徴とする請求項９記載の回転負荷装置。
【請求項１１】
前記第１のユニットはクレードルであり、第２のユニットは撮像装置であることを特徴とする請求項９又は１０記載の回転負荷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転負荷装置に関し、特に、回転される物体の重心とチルト方向の回転中心が大きくずれている場合に、その回転と停止を制御する回転負荷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カメラを壁面に取り付けられた雲台に設置し、その雲台をチルト方向にモータで回転させる監視用カメラの技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。また、上記カメラをデジタルカメラにする技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
ここで、デジタルカメラが上記雲台の受け部に搭載されているときに一体となってチルト方向の回転を行う部分（以下「ユニット部」という。）は、その重心がその回転中心より上にあって且つ大きく離れていることが多い。
【０００４】
このため、ユニット部をチルト方向に回転させる際の回転モーメントは、雲台に搭載されるデジタルカメラの自重により生じる負荷（以下「自重負荷」という。）で大きく変動する。このとき、ギアのバックラッシュ等による振動が発生し、デジタルカメラで撮影した画像がブレてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、従来より、ユニット部の回転モーメントの変動を小さくするためや、ギアのバックラッシュ等による振動の削減のために、ユニット部の回転軸周りに一定の摩擦負荷（以下「フリクション」という。）が加えられている。
【特許文献１】実公平２−４３１９号公報
【特許文献２】特開２００２−４０５５３号公報
【特許文献３】特開２００３−６０９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、チルト回転中のユニット部の回転モーメントは一定ではない。また、上記自重負荷の大きさがマイナスからプラス、又はプラスからマイナスに切り替わる際のチルト角度（以下「切替チルト角度」という。）において、ギアのバックラッシュの方向が切替わるために上記ユニット部は最も大きく振動する。
【０００７】
しかし、上記切替チルト角度におけるギアのバックラッシュによる振動をできるだけ小さくするように大きなフリクションを加えると、回転モーメントが大きい時、例えば、ユニット部が大きく傾いた状態から起き上がる際に、駆動源のモータトルクが不足して回転不能となってしまう。その一方、駆動源のモータトルクによる回転が確実にできる程度にしかフリクションを加えないと、回転モーメントの変動やギアのバックラッシュよる振動のために画像がブレてしまい、当初の効果が得られない。
【０００８】
本発明の目的は、チルト方向の回転モーメントの変動や切替チルト角度前後のギアのバックラッシュによる振動を確実に小さくすることができ、且つ駆動源によりユニット部を確実に回転させることができる回転負荷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の回転負荷装置は、駆動源を用いてユニット部をその回転中心まわりにチルト方向に回転駆動させるユニット回転装置に設けられる回転負荷装置であって、前記回転駆動を妨げる負荷を前記ユニット部に与える回転負荷装置において、前記ユニット部の回転中心からその重心へ向かう位置ベクトルの向きが重力方向とほぼ平行であるときに、前記負荷が最大となるよう制御する制御機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ユニット部の回転中心からその重心へ向かう位置ベクトルの向きが重力方向とほぼ平行であるときに、ユニット部を駆動源を用いてその回転中心まわりにチルト方向に回転駆動させる際にユニット部に与える負荷が最大となるよう制御するので、チルト方向の回転モーメントの変動や切替チルト角度前後のギアのバックラッシュによる振動を確実に小さくすることができ、且つ駆動源によりユニット部を確実に回転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回転負荷装置としてのカメラが搭載されたカメラクレードル式雲台装置（以下「カメラクレードル」という。）の斜視図であり、（ａ）は左斜め前方から見た場合、（ｂ）は右斜め後方から見た場合を示す。ここで、図１に示すカメラクレードルはその構造の説明を容易にするため、一部のカバーが外されている。
【００１３】
図１において、カメラクレードル１０は、デジタルカメラ６（以下「カメラ６」という。）をパン回転及びチルト回転可能に搭載する装置である。カメラクレードル１０は、装置下部の台座カバー１７で覆われている台座部１と、台座部１の前部にあってメモリーカード２の挿入部を有するカードスロット７と、台座部１の後部にあって無線ランカード４の挿入部を有するカードスロット８とを備える。また、カメラクレードル１０は、電源用コネクタ３と、ＵＳＢコネクタ５と、シャーシ１６に固定されているパンカバー１２と、カメラ６をその側面部でメカ的及び電気的に接続するアダプタ１４と、カメラ６をその底部で受ける受け部１５とを備える。
【００１４】
カメラ６は、画像データを表示する液晶画面６−ａと、被写体を撮像するレンズ部６ｂとを備える。また、アダプタ１４はその底部で受け部１５に設けられた不図示のコネクタに電気的に接続されている。このような構成により、カードスロット７に挿入されているメモリーカード２にカメラ６で撮影されたデータを保存でき、逆に、メモリーカード２のデータをデジタルカメラ６に転送しデジタルカメラの液晶画面６−ａに表示させることもできる。
【００１５】
無線ランカード４は、カードスロット８に挿入されているときに、不図示のアクセスポイント経由でカメラクレードル１０をネットワークへ接続する。
【００１６】
図２は、図１のカメラクレードル１０の外装カバーを取り外した状態での斜視図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は真上から見た平面図を示す。ここで、図２に示すカメラクレードルは、パン回転動作の説明を容易にするため、プリント基板等の電気部品は省略しメカ部を中心に表している。
【００１７】
図２において、カメラクレードル１０は、ベース板３４に複数のゴムブッシュ３５を介してビスで固定されているモータ支持板３３と、モータ支持板３３に固定されているパン機構部駆動用のパンモータ３７とを備える。また、カメラクレードル１０は、パンモータ３７に圧入されているかさ歯ギア３８と、かさ歯ギア３８と噛合うかさ歯ギア４０及びかさ歯ギア４０と同軸上にあるパン軸４１を固定するシャーシ１６とを備える。
【００１８】
パン軸４１は、モータ支持板３３に固定されたパン軸受３６に回転自由に挿入され、Ｅリング３９によりスラスト方向の規制を受けている。
【００１９】
シャーシ１６は、その両側に側板１６ａ、１６ｂを有し、そこに軸受２０ａ、２０ｂが圧入されている。これにより、シャーシ１６はパンモータ３７の回転に同期し、パン軸４１を回転中心として回転する。なお、本実施形態ではシャーシ１６は図１の状態から時計方向及び反時計方向へそれぞれ１６０°回転可能となっている。
【００２０】
受け部１５は、その左右両側面には軸１５ａ、１５ｂが同軸上に設けられ、軸１５ａ、１５ｂは軸受２０ａ、２０ｂに回転自由に挿入されている。
【００２１】
側板１６ａは、チルト機構部駆動用のチルトモータ２１（以下「モータ２１」という。）が固定される。
【００２２】
図２（ｃ）に示すように、チルトモータ２１はギア２２が圧入されている出力軸２１ａを有する。また、側板１６ａは、Ｅリング２４（図１（ｂ）参照）によりスラスト方向の規制を受けるギア２５が挿入されている軸２３を固定する。
【００２３】
ギア２５（図２（ｃ））は、同軸上にあって一体で形成されるギア２５ａとギア２５ｂの大小のギアからなる。ここで、ギア２５ａはギア２２と噛合い、ギア２５ｂは軸１５ａに圧入された部分ギア２６と噛合っている。これにより、受け部１５はモータ２１の回転に同期して軸１５ａ、１５ｂを回転中心として回転する。なお、本実施の形態では、カメラクレードル１０は、図２（ｂ）の状態から図３（ａ）に示すように、時計方向に４０°回転でき、また図３（ｂ）に示すように反時計方向に４０°回転できる。
【００２４】
軸１５ｂ（図２（ｂ））は、カム２８が圧入され、カム２８の下部外周面にはフリクションパッド３０が接触している。フリクションパッド３０にはその底部に板バネ３１が接着されており、板バネ３１はシャーシ１６に固定されている。
【００２５】
フリクションパッド３０は板バネ３１により、矢印Ｚ方向（図２（ａ））へ力を受けており、これによりフリクションパッド３０はカム２８の外周面に圧接される。ここで、従来より、カメラ６が受け部１５に搭載されているときに軸１５ａ，１５ｂを回転中心として一体となって回転する部分（以下「ユニット部」という。）の回転モーメントの変動は、カメラ６の自重により生じる負荷がマイナスからプラス、又はプラスからマイナスに切り替わる際のチルト角度（以下「切替チルト角度」という。）において最も大きく変動することが知られている。すなわち、軸１５ｂからユニット部の重心Ｇへ向かう位置ベクトルｒの向きと重力方向（一点鎖線）とがほぼ平行となるときに、ユニット部の回転モーメントの変動は最も大きくなる。また、切替チルト角度前後ではギアのバックラッシュによる振動も大きくなる。
【００２６】
よって、図２（ｂ）に示すように、カム２８は、その凸部の頂点２８ａ（カム２８の半径が最も大きい面）がフリクションパッド３０の中心に接するときに、上記位置ベクトルｒと重力方向がほぼ平行となる位置で固定される。これにより、チルト角度が切替チルト角度となるときにカム２８がフリクションパッド３０から受けるフリクションの大きさが最大となり、チルト方向の回転モーメントの変動を確実に小さくすることができ、切替チルト角度前後のギアのバックラッシュによる振動も削減できる。また、チルト角度が切替チルト角度から外れたときには、上記フリクションの大きさは小さくなるので、モータ２１によりユニット部を確実に回転させることができる。
【００２７】
一方、図３（ａ），（ｂ）に示すように、フリクションパッド３０はユニット部がチルト方向について最も傾いた位置となった状態で、カム２８の半径が最も小さい面２８ｂ、２８ｃに接するようになっている。このような構成とすることにより、図３（ａ），（ｂ）に示す状態で、カム２８がフリクションパッド３０から受けるフリクションを最小とすることができる。これにより、このフリクションが最も大きくなる図３（ａ），（ｂ）に示す状態でモータ２１のモータトルクが不足し、ユニット部が回転停止してしまうのを防止することができる。
【００２８】
また、カム２８は、図２（ｂ）の状態から図３（ａ）又は図３（ｂ）の状態になるまでの間に徐々にフリクションパッド３０の中心に接する部分の半径が小さくなっていく形状になっている。これにより、位置ベクトルｒと重力方向の成す角度が大きくなるにつれて、カム２８がフリクションパッド３０から受けるフリクションは減少させることができ、チルト回転を滑らかに行うことができる。
【００２９】
また、ユーザーがカム２８を軸１５ｂを回転中心として回転でき、且つ任意の固定箇所に固定できる構造とすれば、受け部１５にカメラ６以外のカメラ（カメラ６１）を交換可能に搭載することができる。
【００３０】
この場合、カム２８と軸１５ｂにはカメラクレードル１０に搭載できるカメラを搭載した場合の上記ユニット部の重心に応じて上記固定個所が決定される。
【００３１】
以下、カム２８が図２（ｂ）の状態で固定されている状態で、カメラ６の代わりにそのレンズ部６１ａがレンズ部６ｂよりも大きいカメラ６１が受け部１５に搭載された場合について説明する。
【００３２】
カメラ６１が搭載された状態でのユニット部は、レンズ部６１ａの重量の影響で、ユニット部の重心Ｇは、図４に示すようにレンズ部６１ａの方向にずれる。このため、軸１５ｂからユニット部の重心Ｇへ向かう位置ベクトルｒの向きはと重力方向（一点鎖線）に対して反時計方向へ約５°傾いた状態となる。
【００３３】
従って、カム２８は図２（ｂ）の状態から５°時計回りに回転させた状態で固定される。これにより、カメラ６１を受け部１５に搭載する場合でも、本発明の効果を奏することができる。
【００３４】
また、カム２８と軸１５ｂには、上記固定箇所を示す印が搭載されるカメラ毎に予め付けられている。これにより、ユーザが受け部１５に搭載するカメラに応じてカム２８と軸１５ｂに付けられた印の１つにカム２８と軸１５ｂの位置を合わせ、カム２８を固定するだけで確実に本発明の効果を奏することができる。
【００３５】
図５は、図２（ｂ）に示すカメラクレードル１０の他の変形例を示す図である。
【００３６】
図５のカメラクレードル１０ａは、その構成が上記カメラクレードル１０と基本的に同じであり、同じ構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略し、以下に異なる構成要素について説明する。
【００３７】
図５のカメラクレードル１０ａは、カム２８の代わりに円盤形状の摩擦板５１がその円中心の位置で軸１５ｂに圧入されている。フリクションパッド３０は、摩擦板５１の下部外周面にバネ３１により圧接されており、受け部１５の軸１５ｂ回りの回転に対してフリクションを与える。
【００３８】
摩擦板１５は、軸１５ｂと同心円の形状を有するので、デジタルカメラ６がチルト方向に傾いても、バネ３１によるフリクションパッド３０の摩擦板５１に圧接する力は一定である。
【００３９】
図６は、図５における摩擦板５１を説明するのに用いられる図であり、（ａ）は下から見た平面図、（ｂ）は斜め下から見た斜視図である。
【００４０】
図６において、摩擦板５１のフリクションパッド３０に接する外周面の表面状態は均一ではなく、高摩擦領域５１ｂは低摩擦領域５１ａに比べ摩擦係数が高くなっている。また、摩擦板５１は、図５に示すように、高摩擦領域５１ｂの割合が最も高くなる部分５１ｃがフリクションパッド３０の中心に接するときに、軸１５ｂからユニット部の重心Ｇへ向かう位置ベクトルｒと重力方向がほぼ平行となる位置で固定される。これにより、チルト角度が上記切替チルト角度となるときに摩擦板５１がフリクションパッド３０から受けるフリクションの大きさが最大となり、チルト方向の回転モーメントの変動を確実に小さくすることができ、切替チルト角度前後のギヤのバックラッシュによる振動も削減できる。また、チルト角度が切替チルト角度から外れたときには、上記フリクションの大きさは小さくなるので、モータ２１によりユニット部を確実に回転させることができる。
【００４１】
また、摩擦板５１は、図６（ｂ）に示すように、フリクションパッド３０の中心に接する部分の高摩擦領域５１ｂの割合が小さくなっていく形状になっている。これにより、位置ベクトルｒと重力方向の成す角度が大きくなるにつれて、摩擦板５１がフリクションパッド３０から受けるフリクションは減少させることができ、チルト回転を滑らかに行うことができる。
【００４２】
また、本実施の形態ではフリクションパッド３０は摩擦板５１の外周面に接するようにし、フリクションを得た。しかし、位置ベクトルｒと重力方向の成す角度が大きくなるにつれて、摩擦板５１がフリクションパッド３０から受けるフリクションが減少すればこれに限定されない。例えば、フリクションパッド３０が摩擦板５１の平面部５１ｄに接する形状とし、平面部５１ｄの摩擦係数を変化させることによりフリクションを得るようにしてもよい。
【００４３】
さらに、カメラクレードル１０と同様に、ユーザーが摩擦板５１を軸１５ｂ中心に回転でき、且つ任意の固定箇所に固定できる構造とすれば、受け部１５にカメラ６以外のカメラ（カメラ６１）を交換可能に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転負荷装置としてのカメラが搭載されたカメラクレードル式雲台装置（以下「カメラクレードル」という。）の斜視図であり、（ａ）は左斜め前方から見た場合、（ｂ）は右斜め後方から見た場合を示す。
【図２】図１のカメラクレードルの外装カバーを取り外した状態での斜視図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は真上から見た平面図を示す。
【図３】カメラクレードルをチルトさせた状態を示す図であり、（ａ）は図２（ｂ）の状態から時計方向に４０°回転させた状態を示し、（ｂ）は図２（ｂ）の状態から時計方向に４０°回転させた状態を示す。
【図４】図２（ｂ）のカメラクレードルの変形例を示す図である。
【図５】図２（ｂ）に示すカメラクレードルの他の変形例を示す図である。
【図６】図５における摩擦板を説明するのに用いられる図であり、（ａ）は下から見た平面図、（ｂ）は斜め下から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
６  カメラ
１０  カメラクレードル
１５  受け部
１５ａ，１５ｂ  軸
２１  モータ
２８  カム
３０  フリクションパッド
３１  板バネ
５１  摩擦板
【図１】
2007293025.tif 000003
【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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