JP5473791B2 - Reduction gear - Google Patents
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Description
この発明は、停止時のバックラッシを無くして外力による画像のぶれを低減しながら、回転時はバックラッシを確保して低負荷で円滑な回転駆動を行う減速装置に関するものである。 The present invention relates to a speed reduction device that eliminates backlash during stoppage and reduces image blur due to external force, while ensuring backlash during rotation and performing smooth rotational drive with a low load.
従来の減速装置において、例えば制御対象が監視カメラの場合には、以下のように構成されている。
(1)回転機構を駆動する1軸当たり1個のステッピングモータ
(2)ステッピングモータにより回転する1軸当たり1個のウォーム
(3)ウォーム、ウォームホイールをベアリングを介して支持するギアホルダ
(4)ギアホルダによって支持され、ウォームと噛み合うウォームホイール
上記(1)から(4)の組み合わせにより、ステッピングモータが回転するとウォームに回転が伝えられ、ウォームホイールで減速して出力軸が回転する。通常、このように構成される減速装置は、出力軸を直交する向きに2つ使用することにより、監視カメラを上下左右に回動させることができる。
このウォームとウォームホイールで構成される減速装置においては、軸間距離や歯車の誤差によって歯車が干渉して負荷が増大するのを防ぐため、バックラッシュすなわち歯車のガタが必要である。
For example, when the control target is a monitoring camera, the conventional reduction gear is configured as follows.
(1) One stepping motor per axis that drives the rotation mechanism (2) One worm per axis that is rotated by the stepping motor (3) Gear holder that supports the worm and worm wheel via a bearing (4) Gear holder By the combination of (1) to (4) above, the worm wheel supported by the worm and meshed with the worm, the rotation is transmitted to the worm when the stepping motor rotates, and the output shaft rotates by decelerating with the worm wheel. Usually, the speed reducer configured as described above can rotate the surveillance camera up, down, left and right by using two output shafts in directions orthogonal to each other.
In the reduction gear configured by the worm and the worm wheel, backlash, that is, backlash of the gear, is necessary to prevent the gear from interfering with the distance between the shafts and the gear error and increasing the load.
しかしながら、この減速装置を屋外に設置する監視カメラ装置に適用した場合、風などの外乱により出力軸にバックラッシの範囲内で回転振動が発生し、カメラ画像のゆれが発生するといった問題がある。また、バックラッシの範囲内で出力軸が回転するので位置決め精度が低下するといった問題がある。 However, when this decelerator is applied to a surveillance camera device installed outdoors, there is a problem that rotational vibration occurs in the output shaft within the range of backlash due to disturbances such as wind, and camera image shake occurs. Further, there is a problem that positioning accuracy is lowered because the output shaft rotates within the range of backlash.
このような問題を避けるため、バックラッシを無くすさまざまな手段が考案されてきた。例えば特許文献1では、1つのウォームホイールに2つのウォームを嵌合させ、2つのウォーム間を1つのタイミングベルトで繋いで同期回転させ、2つのウォームの回転位相を組み付け時に調整することによりバックラッシを除去するように構成されている。
また特開文献2では、ウォームとウォームホイールの軸間距離をアクチュエータで制御し、停止時はウォームをウォームホイールに押し付けることによってバックラッシを除去するように構成されている。
In order to avoid such problems, various means for eliminating backlash have been devised. For example, in
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-228932 is configured to remove the backlash by controlling the distance between the worm and the worm wheel with an actuator and pressing the worm against the worm wheel when stopped.
しかしながら、特許文献1に開示される方法では、ウォームホイールやウォームの歯切り精度に起因するバックラッシの周期変動や温度変動に伴うバックラッシ変動を吸収するために、微小なバックラッシを残す必要があるという課題がある。
また、特開文献2に開示される方法では、軸間距離の可動機構を設けたために、構造が複雑になり、出力軸の回転方向の剛性が低くなるなどの課題があり、監視カメラ装置の減速装置に適用するのに必ずしも適したものではないという課題がある。
However, in the method disclosed in
In addition, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2005-228561 has problems such as a complicated structure and a reduced rigidity in the rotation direction of the output shaft due to the provision of a movable mechanism for the distance between the axes. There exists a subject that it is not necessarily suitable for applying to a reduction gear.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ウォームとウォームホイールで構成される減速装置を用いた監視カメラ駆動機構において、停止時のバックラッシを無くして、外力による画像のゆれを低減するとともに、動作時のバックラッシを確保して低負荷での円滑な回転駆動を行うことができる減速装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In a surveillance camera drive mechanism using a speed reducer composed of a worm and a worm wheel, the backlash at the time of stopping is eliminated, and an image is generated by an external force. An object of the present invention is to provide a speed reducer capable of reducing fluctuation and ensuring backlash during operation and performing smooth rotational driving at a low load.
この発明に係る減速装置は、2つのウォームが嵌合され、ウォームの回転により減速して回転するウォームホイールと、ウォームホイールの回転により回転し、制御対象を回転させる出力軸と、各ウォームを個々に回転させる電動機とを備え、電動機は、出力軸を停止させる際には、2つのウォームを互いに同一方向に回転させ、出力軸を回転させる際には、2つのウォームを、前記出力軸を停止させる際の回転方向とは反対方向に一定量回転させ、2つのウォームとウォームホイールとの間にバックラッシを確保した後に、2つのウォームを互いに逆方向に回転させることを特徴とするものである。 The speed reducer according to the present invention includes a worm wheel that is fitted with two worms and decelerates and rotates by rotation of the worm, an output shaft that rotates by rotation of the worm wheel and rotates a control target, and each worm. The motor rotates two worms in the same direction when stopping the output shaft, and stops the two output worms when rotating the output shaft. It is characterized by rotating a fixed amount in a direction opposite to the rotating direction when the two worms are secured, ensuring a backlash between the two worms and the worm wheel, and then rotating the two worms in opposite directions .
この発明によれば、上記のように構成したので、2つのウォームが嵌合され、ウォームの回転により減速して回転するウォームホイールと、ウォームホイールの回転により回転し、制御対象を回転させる出力軸と、各ウォームを個々に回転させる電動機とを備え、電動機は、出力軸を停止させる際には、2つのウォームを互いに同一方向に回転させ、出力軸を回転させる際には、2つのウォームを、出力軸を停止させる際の回転方向とは反対方向に一定量回転させ、2つのウォームとウォームホイールとの間にバックラッシを確保した後に、2つのウォームを互いに逆方向に回転させることで、動作時は、2個のウォームをバックラッシが確保できる位置を保って回転させて低負荷で円滑な回転駆動を行うと共に、停止時は2個のウォームをウォームホイールが逆方向に回る向きに回転させてバックラッシを無くし、外力による画像のゆれを低減することができる。 According to the present invention, since it is configured as described above, the worm wheel is fitted with two worms and decelerated by the rotation of the worm, and the output shaft that rotates by the rotation of the worm wheel and rotates the controlled object. And an electric motor that rotates each worm individually . When stopping the output shaft, the electric motor rotates the two worms in the same direction, and when rotating the output shaft, the two worms are rotated. Rotate a certain amount in the direction opposite to the rotation direction when stopping the output shaft, secure the backlash between the two worms and the worm wheel, and then rotate the two worms in the opposite directions to operate At times, rotate the two worms while maintaining a position where the backlash can be secured, and perform smooth rotational drive with low load. Omuhoiru rotates in a direction around the reverse direction eliminating backlash, it is possible to reduce the shaking of the image by an external force.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る減速装置5を備えた監視カメラ装置1の構成を示す斜視図であり、監視カメラを制御対象とした場合について示している。また、図2はこの発明の実施の形態1に係る減速装置5の構成を示す斜視図である。
監視カメラ装置1は、図1に示すように、監視カメラが搭載されるカメラ部2と、監視カメラを上下左右に回動させるための回転駆動部3と、監視カメラ装置1の土台となるベース部4とから構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
As shown in FIG. 1, the
回転駆動部3は、監視カメラを上下左右に回動させるため、図2に示すような減速装置5を2つ備えている。図1に示すように、一方の減速装置5では、カメラ部2を上下に回動させるために、出力軸6が水平方向に配置されている。もう一方の減速装置5では、回転駆動部3自体を左右に回動させるために、出力軸6が垂直方向に配置されている。
この監視カメラを上下に回動させる減速装置5および回転駆動部3を左右に回動させる減速装置5を用いることによって、監視カメラを上下左右の任意の方向に向けることができる。
The rotation drive unit 3 includes two
By using the speed reducer 5 that rotates the surveillance camera up and down and the
減速装置5は、図2に示すように、出力軸6、ウォームホイール7、ウォーム8,9、タイミングベルトプーリ10〜13、タイミングベルト14,15、電動機16,17およびギアホルダ18から構成される。
As shown in FIG. 2, the
出力軸6に固定されたウォームホイール7には、2個のウォーム8,9が嵌合されている。ウォーム8は、電動機16からの駆動力がタイミングベルトプーリ11、タイミングベルト14およびタイミングベルトプーリ10を介して伝達されることによって、回転可能に構成されている。同様に、ウォーム9は、電動機17からの駆動力がタイミングベルトプーリ13、タイミングベルト15およびタイミングベルトプーリ12を介して伝達されることによって、回転可能に構成されている。
Two
次に、上記のように構成される減速装置5の動作について説明する。
図3はこの発明の実施の形態1に係る減速装置5の停止動作を説明する図であり、図4はその際のバックラッシを示す図である。また、図5はこの発明の実施の形態1に係る減速装置5の起動動作を説明する図であり、図6はその際のバックラッシを示す図である。
出力軸6の回転を停止させている際には、電動機16,17は、ウォーム8,9を図3に示すK1方向に回転させている。ここで、ウォーム8,9が共に右ネジのウォームである場合には、K1方向への回転により、ウォーム8,9の歯はともにK2方向に移動しようとする。そのため、ウォームホイール7は、ウォーム8による左回転によってウォーム9の歯面と接触し、ウォーム9による右回転によってウォーム8の歯面と接触する。すなわち、図4に示すように、ウォーム8,9による歯面によってウォームホイール7ががたつきなく挟まれた状態(バックラッシなし)で出力軸6の回転を停止させることができる。
Next, the operation of the
FIG. 3 is a view for explaining the stopping operation of the
When the rotation of the output shaft 6 is stopped, the
一方、出力軸6を回転させる際には、まず、電動機16,17は、ウォーム8,9を図5に示すK3方向(K1方向とは反対方向)に一定量回転させる。この動作によって、ウォーム8,9の歯はともにK4方向に移動して、図6に示すように、ウォームホイール7とウォーム8,9との間にバックラッシが生じる。次いで、電動機16,17は、ウォーム8,9を互いに逆方向(例えばウォーム8はK1方向、ウォーム9はK3方向)に同一速度で回転させる。この動作によって、ウォームホイール7が回転し、出力軸6を回転させることができる。
On the other hand, when rotating the output shaft 6, first, the
ここで、出力軸6を回転させる際には、ウォームホイール7とウォーム8,9との間には十分なバックラッシを確保することができる。そのため、ウォームホイール7やウォーム8,9の歯切り精度に起因するバックラッシの周期変動や温度変動に伴うバックラッシ変動があってもウォームホイール7とウォーム8,9との歯面は干渉せず、低負荷で円滑な回転駆動を行うことができる。
Here, when the output shaft 6 is rotated, a sufficient backlash can be ensured between the
一方、出力軸6の回転を停止させる際には、電動機16,17は、ウォーム8,9の回転を一旦停止させた後、ウォーム8,9を図3のK1方向に一定量回転させる。この動作によって、ウォームホイール7がウォーム8,9の歯面によってがたつきなく挟まれた状態で出力軸6の回転を停止させることができる。
On the other hand, when stopping the rotation of the output shaft 6, the
この際、ウォームホイール7は、ウォーム8,9により全くがたつきなく位置決めされるため、風などの外乱による出力軸6の回転振動は発生せず、カメラ画像のゆれを低減することができる。また、バックラッシに影響されず、位置決め精度を高く保つことができる。また、停止時のがたつきをなくすに当って、可動部分はウォーム8,9の回転方向のみであり、軸間距離は固定されているため簡略な構造であり、出力軸6の回転方向の剛性を高くすることができる。
At this time, since the
以上のように、この実施の形態1によれば、1個のウォームホイール7に2個のウォーム8,9を嵌合させ、2個のウォーム8,9を個々に回転駆動させる電動機16,17を設け、2個のウォームの回転方向を出力軸6の回転時と停止時とで変えることで、回転時では適切なバックラッシを確保して低負荷で円滑な回転駆動を行い、停止時にはバックラッシを無くして、外力による画像のゆれを低減することができる。
As described above, according to the first embodiment, the two
実施の形態2.
実施の形態1では、出力軸6を回転させる際にはウォーム8,9をK3方向に一定量回転させ、出力軸6の回転を停止させる際にはウォーム8,9をK1方向に回転させるように構成したが、いずれか一方のウォームのみを回転させるように構成してもよい。
In the first embodiment, when rotating the output shaft 6, the
この場合、出力軸6を回転させる際には、まず、ウォーム8またはウォーム9を図5に示すK3方向(出力軸6の回転を停止させている際の回転方向K1とは反対方向)に一定量回転させる。この動作により、回転したウォームの歯はK4方向に移動し、ウォームホイール7とウォーム8,9との間にバックラッシが生じる。次いで、ウォーム8,9を互いに逆方向に同一速度で回転させる。この動作によって、ウォームホイール7が回転し、出力軸6を回転させることができる。
In this case, when rotating the output shaft 6, first, the
一方、出力軸6の回転を停止させる際には、ウォーム8,9の回転を一旦停止させた後、ウォーム8またはウォーム9を図3に示すK1方向に一定量回転させる。この動作により、ウォームホイール7がウォーム8,9の歯面によってがたつきなく挟まれた状態で出力軸6の回転を停止させることができる。
On the other hand, when stopping the rotation of the output shaft 6, after temporarily stopping the rotation of the
以上のように、この実施の形態2によれば、出力軸6の回転時または停止時において、ウォーム8,9のうちいずれか一方のみを回転させてバックラッシを調整するように構成することによっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
As described above, according to the second embodiment, when the output shaft 6 is rotated or stopped, only one of the
なお、実施の形態1,2では、出力軸6の回転を開始する際にウォーム8および/またはウォーム9をK3方向に回転させた場合において、出力軸6の回転を停止させる際にはウォーム8および/またはウォーム9をK1方向に回転させるようにしたが、出力軸6の回転を停止させる際にウォーム8および/またはウォーム9をK3方向に回転させるようにしてもよい。
このように構成することによっても、ウォーム8,9の歯の移動方向は逆(K4方向)となるが、ウォームホイール7をウォーム8,9による歯面によってがたつきなく挟まれた状態(バックラッシなし)で出力軸6の回転を停止させることができる。
In the first and second embodiments, when the
This configuration also reverses the tooth movement direction of the
また、実施の形態1,2では、減速装置5の制御対象を監視カメラとして監視カメラ装置1に適用した場合について示したが、これに限るものではなく、その他の制御対象に対しても同様に適用することが可能である。
In the first and second embodiments, the case where the control target of the
1 監視カメラ装置、2 カメラ部、3 回転駆動部、4 ベース部、5 減速装置、6 出力軸、7 ウォームホイール、8,9 ウォーム、10〜13 タイミングベルトプーリ、14,15 タイミングベルト、16,17 電動機、18 ギアホルダ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ウォームホイールの回転により回転し、制御対象を回転させる出力軸と、
前記各ウォームを個々に回転させる電動機とを備え、
前記電動機は、前記出力軸を停止させる際には、前記2つのウォームを互いに同一方向に回転させ、前記出力軸を回転させる際には、前記2つのウォームを、前記出力軸を停止させる際の回転方向とは反対方向に一定量回転させ、前記2つのウォームと前記ウォームホイールとの間にバックラッシを確保した後に、前記2つのウォームを互いに逆方向に回転させることを特徴とする減速装置。 A worm wheel in which two worms are fitted and rotated at a reduced speed by the rotation of the worm;
An output shaft that rotates by rotation of the worm wheel and rotates a control target;
An electric motor that individually rotates each worm ,
When stopping the output shaft, the motor rotates the two worms in the same direction, and when rotating the output shaft, the two worms stop the output shaft. A speed reducer characterized by rotating a predetermined amount in a direction opposite to the rotation direction to secure a backlash between the two worms and the worm wheel, and then rotating the two worms in opposite directions .
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