(57)【要約】【課題】雲台装置に強風や地震などの外力が作用して正常動作できなくなった時でも、駆動系や映像線を保護し、かつ少なくとも所望の位置で観測ができる機構を備えた雲台装置を提供すること。【解決手段】凹部とメカストッパ部から構成される主軸と、前記主軸の位置を検出する検出手段と、前記主軸を駆動する為のサーボモータを内蔵した駆動部と、前記駆動部のモータコントロール信号と前記検出手段の検出信号との位相差を検出するエラー検出部と、通常の運用における第一の制御モードと、エラー検出した場合に使用する第二の制御モードを含む制御部を備え、前記第二の制御モードでは、定点位置の指令を受け、指令の目標位置の近傍で前記メカストッパを作動させ、前記目標位置で前記メカストッパが前記主軸の凹部に当接して前記主軸が固定される構成とした。【選択図】図１
2016048861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部とメカストッパ部から構成される主軸と、
前記主軸の位置を検出する検出手段と、
前記主軸を駆動する為のサーボモータを内蔵した駆動部と、
前記駆動部のモータコントロール信号と前記検出手段の検出信号との位相差を検出するエラー検出部と、
通常の運用における第一の制御モードと、エラー検出した場合に使用する第二の制御モードを含む制御部を備え、
前記第二の制御モードでは、定点位置の指令を受け、指令の目標位置の近傍で前記メカストッパを作動させ、前記目標位置で前記メカストッパが前記主軸の凹部に当接して前記主軸が固定される構成としたことを特徴とする雲台装置。
【請求項２】
前記第二の制御モードにおける前記定点位置の指令により作動する前記メカストッパ部に対し、前記定点指令を遠隔操作により設定可能としたことを特徴とする請求項１に記載の雲台装置。
【請求項３】
前記メカストッパ部は、ストッパピンと弾性部材と支持部材及び遮蔽部材からなり、支持部材に設けた穴に弾性部材を弾性変形させた状態でストッパピンを配置し、前記弾性部材は前記ストッパピンを前記遮蔽部材の方向に付勢するよう配置され、前記制御部は前記定点位置の指令に基づき前記遮蔽部材を作動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雲台装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雲台装置に関し、特に回転軸に設けた機械的なストッパ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＡＮ方向とＴＩＬＴ方向に旋回可能な雲台装置において、ヘッド本体の駆動部又は軸受部には、カメラで撮った映像を伝送する為に、回転する主軸の中心部に穴を設けて、その穴に映像線や雲台制御線などを通す構造をとることが一般的である。
【０００３】
ビルの屋上など高所に設置する雲台装置では、特にＰＡＮ方向は１周３６０°以上の撮影範囲をとれることが望ましい。上記構成ではＰＡＮ方向に複数回転させると前記映像線などがよじれて破断などを発生させることがあり、それを防止するために機械的あるいは電気的なストッパを設ける必要があった。
【０００４】
特許文献１では、雲台の水平・垂直軸に無励磁ブレーキを設け、静止状態における消費電力を低減させると共に、回転機構が駆動していない静止状態の監視時にブレーキをかけることで、強風などで回転機構が動いてしまうのを防ぐ技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、監視カメラ装置の駆動部にソレノイドを配置し、静止時又は非通電時には旋回部にソレノイドが当接してブレーキをかけ、装置の揺れを防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０―１３００６１号公報
【特許文献２】特開２００３―１９８８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では次のような問題点があった。前記従来技術では静止時の揺れを抑えることや静止時の消費電力を低減することを目的としており、動作時や静止時に係わらず遭遇する強風や地震などの大きな力（以後外力とする）により駆動部と主軸の位相関係がずれてしまうような場合は考慮されていない。このため、回転する主軸に映像線を配置している場合は主軸が回転することによって映像線がよじれて破断などが生じるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、雲台装置に外力が作用して正常動作できなくなった時でも、駆動系や映像線を保護し、かつ少なくとも所望の位置で観測ができるようにし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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る雲台装置の構成は、凹部とメカストッパ部から構成される主軸と、前記主軸の位置を検出する検出手段と、前記主軸を駆動する為のサーボモータを内蔵した駆動部と、前記駆動部のモータコントロール信号と前記検出手段の検出信号との位相差を検出するエラー検出部と、通常の運用における第一の制御モードと、エラー検出した場合に使用する第二の制御モードを含む制御部を備え、前記第二の制御モードでは、定点位置の指令を受け、指令の目標位置の近傍で前記メカストッパを作動させ、前記目標位置で前記メカストッパが前記主軸の凹部に当接して前記主軸が固定される構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、雲台装置に外力が作用して正常動作できなくなった時でも、駆動系や映像線を保護し、かつ少なくとも所望の位置で観測ができるようにし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】本発明の実施例１に関わる駆動部の拡大図
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図
【図３】図２のＹ−Ｙ断面図
【図４】図２のメカストッパが主軸ギアの凹部に嵌入した状態を表す図
【図５】（ａ）は図４の下面図で遮蔽板部の詳細図（遮蔽板が閉じた状態）、（ｂ）は遮蔽板が開いた状態を表す図
【図６】実施例１の、第一と第二の制御モードに関わるフローチャート
【図７】（ａ）は雲台装置全体の正面図、（ｂ）は側面図
【図８】本発明の実施例２に関わる駆動部の拡大図
【図９】図７（ａ）のＶ−Ｖ断面図
【図１０】図７（ｂ）のＷ−Ｗ断面図
【図１１】図７（ｂ）のメカストッパ要部拡大図
【図１２】図９の下面図
【図１３】実施例２の、第一と第二の制御モードに関わるフローチャート
【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。図１は、本発明の実施形態にかかわる雲台装置の駆動部拡大図である。
【００１３】
（実施例１）
以下、図１乃至図７を参照して、本発明の第１の実施例による雲台駆動部のメカストッパ作動機構について説明する。図７（ａ）は雲台装置全体を表す正面図で、図７（ｂ）はその側面図である。１は雲台ヘッドで、不図示の雲台制御部と、１ａのＰＡＮ駆動部と、１ｂのＴＩＬＴ駆動部を内蔵しており、２の台座に対してＰＡＮ方向に回動可能な状態で結合されている。２は台座で、不図示の設置固定部に固定されている。３はカメラハウジングで、４のカバーガラスと、５の撮影レンズ、６のカメラを内蔵しており、１の雲台ヘッドに対し、ＴＩＬＴ方向に回動可能な状態で結合されている。
【００１４】
次に、図１乃至図５を参照して、ＰＡＮ駆動部に設けたメカストッパ機構の構成を説明する。図１は本発明の実施例１に関わるＰＡＮ駆動部の拡大図で、図２は図１のＸ−Ｘ断面図、図３は図２のＹ−Ｙ断面図である。図４は図２内の後述するメカストッパが作動した状態を表す図、図５（ａ）は図４の下面図で、後述する遮蔽板部の詳細図、図５（ｂ）は図５（ａ）に対して遮蔽板が回動した状態を表す図である。
【００１５】
図１と図２において、７は駆動部ベースで、８の回転主軸と９の主軸ギアを１０の主軸ベアリングを介して回動可能に保持しており、１の雲台ヘッドにビスなどで固定されている。８は回転主軸で、１０の主軸ベアリングを挟み込むように９の主軸ギアと固定され、更に図７（ａ）に示す２の台座と固定されている。１１は９の主軸ギアに固定された主軸プーリ、１２はポテンショメータで、不図示の支持部材で７の駆動部ベースに回動可能に保持されている。
【００１６】
１３は１１の主軸プーリと１２のポテンショメータの出力軸に固定された１２ａのＰＯＴプーリ間を繋いでいるベルトである。１４はギアボックスで、１５の駆動ギアや１６のスリップ機構、１７のウォームホイールや１８のウォームを回動可能に保持しており、７の駆動部ベースにビスなどで固定されている。１９は１８のウォームに固定されたプーリ、２０は駆動部モータ、２１は１９のプーリと２０のモータに固定された２０ａのプーリ間を繋いでいるベルトである。
【００１７】
雲台装置の駆動は次のように行われる。不図示の指令部よりモータ駆動の指令を受けると、２０の駆動部モータが回転する。次に２１のベルトから１９のプーリ、１８のウォーム、１７のウォームホイール、１６のスリップ機構、１５の駆動ギア、９の主軸ギアへと駆動力が伝達され、７の駆動部ベースが固定されている１の雲台ヘッドが回転する。
【００１８】
このとき、１２のポテンショメータは７の駆動部ベースと一体で動くので、不図示の設置固定部に固定されている２の台座に対する１の雲台ヘッド及び３のカメラハウジングの位置関係を把握することができる。
【００１９】
また、１６のスリップ機構は以下の式のように設定しておく。
（式１）  駆動部伝達トルク  ＞  雲台ヘッドにかかる外力  →  スリップしない
（式２）  駆動部伝達トルク  ＜  雲台ヘッドにかかる外力  →  スリップする
例えば、３のカメラハウジングに外力を受けると、１の雲台ヘッドを通して、１ａのＰ
ＡＮ駆動部内の主軸ギア９に噛み合った１５の駆動ギアを介して７の駆動部ベースが回転しようとする。前記の式２の関係になった場合は１５の駆動ギアと共に７の駆動部ベースが回転するが、１６のスリップ機構がスリップして、１７のウォームホイール、１８のウォーム及び２０の駆動部モータに外力を伝えないため、これらを保護することができる。
【００２０】
２２はストッパベースで、２２ａの嵌合穴を有し、その内径中に２３のストッパピンと２４の圧縮ばねを直線方向に移動可能な状態で収納し、２５の遮蔽板で蓋をしている。
【００２１】
２６はねじりコイルばね、２７はガルバノメータやモータなどのアクチュエータ、２７ａは２７のアクチュエータの出力軸で、２５の遮蔽板を一体化して保持するとともに、２６のねじりコイルばねの内径と嵌合している。また図５（ａ）（ｂ）に示す２６のねじりコイルばねの腕２６ａは、２５の遮蔽板に設けた突起２５ａと接触している。更に腕２６ｂは２２のストッパベースに設けた突起２２ｂと接触して、２５の遮蔽板を２７ａのアクチュエータの出力軸を中心にＣＷ方向にばねの力をかけて保持している。
【００２２】
次に、図１乃至図６を参照して、ＰＡＮ駆動部に設けたメカストッパ機構の作動について説明する。図６は、メカストッパ作動機構の動作フローチャートであり、まずステップＳ１０１で通常の雲台運用をスタートする。通常の雲台制御は、現在撮影している場所から次の撮影場所へ移動させたい時、以下のように行っている。まずポテンショメータで現在位置の値と、所望する次の撮影場所の値との差を比較して、その差分だけモータに駆動のコントロール信号を送り、雲台を所望の位置まで駆動するようにしている。
【００２３】
ステップＳ１０２で２０の駆動モータのコントロール信号と、主軸の位置検出を行う１２のポテンショメータの検出信号の関係に閾値を設けて比較判定し、閾値内であればＳ１０１へ戻り、閾値を外れる場合はステップＳ１０３へ進む。前記閾値を外れる例として、雲台装置が外力を受けた時は９の主軸ギアを中心に、７の駆動部ベースを介して１の雲台ヘッドが回転しようとする。
【００２４】
前記式２の関係になった場合、前述のように１６のスリップ機構が作動して、７の駆動部ベースと１２のポテンショメータ及び１５の駆動ギアだけが回転する状態となり、１７のウォームホイールから２０の駆動モータは回転しない。この状態では、不図示の雲台制御部で指令していた値と２０の駆動モータに対するコントロール信号及び１２のポテンショメータが検知した値に設定値以上の差が生じているため、閾値を外れていると判定する。
【００２５】
次にステップＳ１０３では不図示の制御部による定点指令に従い、ステップＳ１０４で定点指令の値と１２のポテンショメータが検知した現在位置の値との差を見る。前記値に差がある場合はステップＳ１０５へ行き、目標停止位置のθ°（例えば１５°）手前を１２のポテンショメータが検知したら、不図示の制御部より２７のアクチュエータを作動させる指令を出す。前記指令に基づいて２７のアクチュエータが作動して２５の遮蔽板を矢印Ｚ方向に回転させる。
【００２６】
次に図５（ｂ）のように２２のストッパベースに設けた嵌合穴２２ａが見えるようになったら、２３のストッパピンは２４の圧縮ばねの力を受けて移動を開始し、９の主軸ギアの面９ａに当るが、この時点では径方向に規制するものがないためストッパにはなっていない。
【００２７】
次に、７の駆動部ベースが更に回転するとステップＳ１０６で図４に示すように、２３のストッパピンは９の主軸ギアに設けた嵌合穴９ｂの位置と略合致した時に２４の圧縮ばねの力で嵌入され、メカストッパが有効となる。
【００２８】
これ以降は２０の駆動モータに駆動のコントロール信号を送っても、９の主軸ギアがメカストッパでロックされているため１６のスリップ機構が作動し、２０の駆動モータは回転するものの１２のポテンショメータは回転しない為、制御ができない状態となる。従って、ステップＳ１０７で２０の駆動モータへの指令は停止し、次にステップＳ１０８で終了となる。
【００２９】
（実施例２）
以下、図８乃至図１３を参照して、本発明の第２の実施例による、雲台駆動部回転主軸のメカストッパ作動機構について説明する。雲台全体の構成は実施例１と同様であるため、図７（ａ）（ｂ）の説明は割愛するとともに、実施例１と同じ機能の部品は同じ符号を用いるものとする。図８は本発明の実施例２に関わるＰＡＮ駆動部の拡大図で、図９は図８のＶ−Ｖ断面図、図１０は図９のＷ−Ｗ断面図、図１１は図９内の後述するメカストッパが作動した状態を表す図、図１２は図１１の下面図で、メカストッパ機構の説明図である。
【００３０】
図８と図９において、２０１は駆動部ベース、２０２は主軸ギアで、ギアとは別の位置に凹凸形状２０２ａを設けており、１０の主軸ベアリングを挟み込むように８の回転主軸と固定されている。２０３はソレノイドなどのアクチュエータで、先端に凹凸形状をもつ移動コマ２０３ａを内蔵しており、２０１の駆動部ベースに固定されている。なお、前記２０２ａの凹凸と移動コマ２０３ａの凹凸はギアのように噛み合う関係にあるものとする。
【００３１】
上記構成及び、図１３の実施例２のメカストッパ作動機構の動作フローチャートを参照して、実施例２のメカストッパ機構の動作について説明する。まずステップＳ２０１で通常の雲台運用をスタートし、ステップＳ２０２で実施例１と同様に、２０の駆動モータのコントロール信号と、主軸の位置検出を行う１２のポテンショメータの検出信号の関係に閾値を設けて比較判定する。前記判定結果が閾値内であればＳ２０１へ戻り、閾値を外れる場合はステップＳ２０３へ進む。
【００３２】
次にステップＳ２０３では不図示の制御部による定点指令に従い、ステップＳ２０４で定点指令の位置と１２のポテンショメータが検知した現在位置の値との差を見る。前記値に差がある場合はステップＳ２０５へ行き、７の駆動部ベースが外力で更に回転し、前記定点指令の位置と主軸の位置が合致した所を１２のポテンショメータが検知したら、不図示の制御部より２０３のアクチュエータを作動させる指令を出す。２０３のアクチュエータを作動させると、内蔵された移動コマの凹凸２０３ａが２０２の主軸ギアに設けた凹凸２０２ａに向かって移動する。そして図１１と図１２に示すように凹凸２０３ａと凹凸２０２ａは噛み合い、主軸ギア２０２に対しメカストッパが有効となる。
【００３３】
これ以降は２０の駆動モータに駆動のコントロール信号を送っても、前記のように２０２の主軸ギアがロックされているため１６のスリップ機構が作動して制御ができなくなるので、ステップＳ２０６で２０の駆動モータへの指令は停止する。次にステップＳ２０７で終了となる。
【００３４】
（その他の実施例）
実施例１では、９の主軸ギアに設けた嵌合穴９ｂは３０°の間隔で１２個設けているが、最低１個でも本構成は成り立つ。また、嵌合穴９ｂの数が多ければ多いほど、定点位置の選択がより細かくできるという効果が得られる。
【００３５】
また、実施例２ではアクチュエータによるメカストッパを構成しているため、定点観測のみ有効の状態から、アクチュエータを逆に駆動してメカストッパを解除し、通常運用の状態に戻すことも可能である。
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
１  雲台ヘッド、７  駆動部ベース、８  回転主軸、９  主軸ギア、
１２  ポテンショメータ、１６  スリップ機構、２０  駆動モータ、
２２  ストッパベース、２３  ストッパピン、２４  圧縮ばね、２５  遮蔽板、
２６  ねじりコイルばね、２７  アクチュエータ
【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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