JPH0792189B2 - 回転制動装置 - Google Patents

回転制動装置

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JPH0792189B2
JPH0792189B2 JP3512837A JP51283791A JPH0792189B2 JP H0792189 B2 JPH0792189 B2 JP H0792189B2 JP 3512837 A JP3512837 A JP 3512837A JP 51283791 A JP51283791 A JP 51283791A JP H0792189 B2 JPH0792189 B2 JP H0792189B2
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rotary braking
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リンセイ,リチャード・アーサー
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BINTEN GURUUPU PLC
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    • F16M11/00Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、2つの相対的に回転可能な部材の間で、選
択された角速度/トルク特性を有する継手を提供するた
のドラグ/ダンパ装置または回転制動装置に関する。こ
の発明は特に、パンおよびチルトヘッド等のテレビ/ビ
デオカメラ取付台に関する応用である。
発明の背景 相対的に移動するエレメントの間で摩擦または粘性滑り
のいずれかの手段でドラグまたはダンピングを生出す装
置が公知である。前者は典型的には−エレメントに取付
けられかつ圧力下で相対的に移動するエレメントに接触
するので、結果として生じる滑り接触によってエネルギ
が散逸するような、摩擦クラッチを含む。制動力の大き
さは摩擦接触圧に依存しかつ容易に変化する。
摩擦ダンパのトルク/速度特性は、滑り接触の境界潤滑
を与えるために摩擦材料の選択および/または摩擦表面
での流体の提供によって修正されてもよく、この場合制
動力は最初の静止位置から速度を増大して大きくなり、
その後速度に関係なく実質的に一定にとどまる。
粘性ダンパは典型的には、相対的に移動するエレメント
の各々に交互に取付けられた多数の中間プレートを含
み、各々のプレートは粘性流体によって専有される小ギ
ャップによって隣接するプレートから分離されている。
プレートの相対移動は流体中で粘性滑りを発生させる。
発生した制動力は実質的に速度と直線的に増大する傾向
があるが静止のときはゼロである。
ドラグ/ダンパ装置のある特定のかつ重要な応用は、カ
メラ、特にテレビカメラに対するパンおよびチルトヘッ
ドにおいてである。この応用において、カメラを静止か
ら非常にゆっくりと移動するときに「ジャーキング」を
避けるために、トルクがゼロ速度近くで実質的にゼロで
あることが有利である。反対に、ある速度を超えてだん
だん速くカメラを移動する場合は、トルクが増々高くな
らないことが有利である。
ダンピング装置の目的が手動移動の滑らかさおよび制御
を促進するためであるカメラ取付台等の応用において、
以下の特性が従って所望される: 1.低速度で適切なダンピング制御を与える一方で、不合
理な緊締なしに相対的に速い移動を達成させるために、
ダンピング/速度関係の変化率は高速でゼロに進むべき
である。
2.移動の始まりおよび反転の間の良好な制御のために、
このユニットは静止でゼロのダンピングを、かつ低速で
ダンピング速度の高変化率を生出すべきである。
この発明の一般の目的は、これらの特性を有するドラグ
/ダンパユニットまたは回転制動装置を提供することで
ある。
この発明の他の目的は、上記の特性を有する、カメラ取
付台のための改良されたパン/チルトヘッドを提供する
ことである。
好ましくはいかなるダンピングの振幅も可変である。
この発明の他の目的は、ダンピングの振幅が限界間で無
限に可変であるドラグ/ダンパユニット(および/また
はパン/チルトカメラ取付台ヘッド)を製造することで
ある。
発明 図面を参照して、この発明に従った回転制動装置の構成
は以下のように要約される。( )内の符号は、各構成
要件に対応する図面の参照符号を示す。
回転制動装置は、直列に連結されトルク抵抗を与える第
1と第2の回転制動装置を備える。第1の回転制動装置
は、入力部材(26)と、出力部材(20)と、粘性流体継
手(24,26)とを有する。粘性流体継手(24,26)は、入
力部材(26)と出力部材(20)との間の相対的な速度が
ゼロのとき、ゼロであり、かつ入力部材と出力部材との
間の相対的な速度が増加するについて、直線的に増大す
るトルク抵抗を入力部材と出力部材との間の相対的な回
転に対して与える。第2の回転制動装置は、入力部材
(18)と、出力部材(26)と、摩擦継手(22,26)とを
有する。摩擦継手(22,26)は、ある一定のトルクまで
入力部材(18)と出力部材(26)との間の相対的な回転
に対して抵抗を与え、かつその一定のトルクを越える
と、実質的に一定のトルク抵抗で入力部材と出力部材と
の間に滑りを与える。
粘性流体継手(24,26)によって生ずるトルク抵抗があ
る一定のレベルまで速度とともに増大し、その一定のレ
ベルで摩擦継手(22,26)に滑りを引き起こさせ、所定
の速度を越えると、回転制動装置によって与えられるト
ルク抵抗が実質的に一定となるように、第1と第2の回
転制動装置は組合せられた速度/トルク特性を与える。
このようにして、上記の相対的な回転が静止状態では、
トルク抵抗がゼロであるが、所定の速度までは、実質的
にその速度の増加に対して直線的に増大するトルク抵抗
が与えられる。その所定の速度を越えると、実質的には
一定のトルク抵抗が与えられる。このような速度/トル
ク特性を有する回転制動装置は、ビデオカメラ、映写機
またはテレビカメラのパン操作やチルト操作を制御する
ために用いられる回転ダンパに特に適している。カメラ
のオペレータがカメラをパンまたはチルト方向に移動さ
せるときに、その回転抵抗は最小レベルから増大し、カ
メラをより速く移動させるためにカメラのオペレータに
よって加えられる力は増加する。ある一定のしきい値と
なる力を越えると、回転抵抗は増大せず、一定の抵抗で
オペレータは、所望の速度でカメラを容易に移動させる
ことができる。すなわち、本発明によれば、直列に配置
された、粘性流体継手を有する第1の回転制動装置と摩
擦継手を有する第2の回転制動装置とによって、カメラ
のオペレータによって要求される手動による回転移動の
滑らかさが与えられる。
この発明の一局面に従って、ドラグ/タンパ装置は粘性
ダンパと直列の摩擦ダンパの組合わせを含む。
この発明はしたがって、移動の開始および反転時に顕著
な粘性ダンピング特性を含むことにより摩擦ダンパの特
性を改良する。
好ましくは粘性ダンパは速度に関してダンピングの高い
変化率を有する。
好ましくは摩擦ダンパは摩擦ダンパ内で相対的に移動す
る部品(通常はプレート)間で接触圧を調節するための
手段を含む。
この発明の一実施例に従って、2つの相対的に回転可能
な部材の間で選択された角速度/トルク特性を有する継
手を与え、かつ一方の部材に固定された中心シャフトと
シャフトを取囲みかつ他方の部材に固定されたハウジン
グとを含むドラグ/ダンパ装置が提供され、このハウジ
ングはシャフトに固定された間隔をあけられたプレート
の第1の組と、ハウジングに固定された間隔をあけられ
たプレートの第2の組と、第1および第2の組のプレー
トと浮動的に介挿された間隔をあけられたプレートの第
3の組と、前記ハウジング中でプレートがその中に浸さ
れる粘性流体とを収容し、第1の組のプレートと第3の
組のプレートとの間の間隔および第2の組のプレートと
第3の組のプレートとの間の間隔は組合わされた速度/
トルク特性を与えるために選択され、静止でトルクはゼ
ロであるが、これは所与の速度まで実質的に速度と直線
的に増大するトルクを与え、かつ前記所与の速度より上
では実質的に一定のトルクを提供する。
この発明はまた、この発明に従って構成された少なくと
も1つのドラグ/ダンパ装置を実施するカメラのための
改良されたパン/チルトヘッドにある。
好ましくはパン/チルトヘッドは2つのかかる装置を組
入れ、その一方はパンの移動を制御し、かつもう一方は
チルトの移動を制御するためである。
この発明の本質は、2つのダンパ形式の所望される特性
が保持されかつ所望されない特性が隠されることであ
る。好ましい実施例において、(第1の組のプレートと
第3の組のプレートとの間の継手によって規定される)
一方のユニットは主に摩擦ダンパを含むように構成さ
れ、一方第2の組のプレートと第3の組のプレートとの
間の継手によって規定される他方のユニットは主に粘性
流体ダンパを含むように構成される。2つのユニットの
個々の速度/トルク特性は一体に組合わさって、ゼロ速
度でトルクがゼロである(なぜなら粘性流体ダンピング
は低速度で優位であるので)が、所与の速度より上では
トルクは実質的に一定である(それより上では摩擦ダン
ピングが優位である)、という全体的特性を結果として
生じる。
プレート間の間隔は、プレートが作られる材料と、プレ
ートがその中に浸される粘性流体の特性と、各々のプレ
ート対プレートの継手の所望される特性とを十分考慮し
て選択されなければならない。
第1および第2の組のプレートは金属(典型的には鋼)
から形成されてもよく、かつ第3の組のプレートはPTFE
等のプラスチック材料から形成されてもよく、ここでシ
リコングリースが液体として用いられる。
好ましい実施例は、中心シャフトに固定され外部半径R1
の環状プレートの第1の組と、ハウジングの内部に固定
されR1よりも大きい内部半径R2の環状プレートの第2の
組と、内部半径R3でかつ外部半径R4の浮動環状プレート
の第3の組とを含み、ここでR3はR1より小さくかつR4
R2よりも大きい。第1の組のプレートはR1よりもわずか
に小さい半径で外向きに厚さが段を付けて減じられても
よく、かつ第2の組のプレートはR2よりもわずかに大き
い半径で内向きに厚さが段を付けて減じられてもよく、
その結果第3の組のプレートは第1および第2の組の両
方のプレートに対する介挿関係においてより密に収容さ
れることが可能である。それぞれの組のプレートの段の
深さは、第3の組と第1および第2の組との間隔の間に
必要とされるプレート間隔を与えるように選択されるこ
とが可能である。さらに、第1の組のプレートと第2の
組のプレートとの間の間隔は、前記プレートの厚さが段
を付けて減らされかつ上の説明中で使用された「間隔を
あけられたプレート」という用語がそのとおりに解釈さ
れるべきゾーンでのみ必要であるということが理解され
るであろう。
粘性ダンパのダンピング振幅を変化させることは相対的
に困難であるが、摩擦ダンパのダンピングの振幅はプレ
ート間の接触圧を変化させることにより調節できる。第
1の組のプレートを形成するプレートをクランプするこ
とにより、これらのプレートと第3の組のプレートとの
間の接触圧は、第1の組のプレート上のクランプ力を変
化させることにより調節できる。
この発明はまた、摩擦ダンパが、最大トルク値が上限と
下限との間で容易に調節可能であるように、その上に作
用するクランプ力を調節するための手段を有する複数個
のプレートを含む装置を含む。
好ましくは、クランプ力は複数個のプレートの一方の端
部上で軸方向に作用するヨークと他方の端部でのスラス
トプレートとによって得られる。
この発明はまた、その摩擦ダンピングセクションの調節
を許容するために前述の少なくとも1つの装置を含むカ
メラのためのパン/チルトヘッドにある。
前述のドラグ/ダンパのこの発明の他の局面に従って、
粘性ダンピングから摩擦ダンピングへの遷移は、各々の
継手対に対する粘性ダンピングと摩擦ダンピングとの間
の遷移のポイントが他と異なるように、中間プレートと
粘性ダンピング装置または摩擦ダンピング装置のいずれ
かまたはその両方を形成するプレートとの間に異なる重
なり領域を設けることにより滑らかにされることが可能
である。
好ましくはこれはプレートのスタックの一方の端部から
他方の端部まで中間プレートと外部プレートとの間の重
なりを漸次増大することにより好ましい実施例中で達成
される。
この特徴に従って修正されたドラグ/ダンピング装置に
おいて、外部プレートと中間プレートとの間の滑りは、
より大きい重なりを有するプレート対についてよりもよ
り小さい重なりを有するプレート対についての方が大き
いであろう。この方法で、速度が増大されかつ粘性ダン
ピングから摩擦ダンピングへの遷移が一端部(最大の重
なり)でプレート対について発生し始めるが、他方の端
部(より小さい重なり)でのプレート対からのダンピン
グはなお純粋に粘性である。すべてのプレート対の間の
滑りが摩擦ダンピングのみによって支配されるように速
度が増大されるまで、各速度値でプレート対のいくつか
は粘性ダンピングを示し、かつその残りは摩擦ダンピン
グを示し、各々の割合は速度とともに変化する。
この発明はまた上述のように少なくとも1つの修正され
たドラグ/ダンピング装置を組入れるカメラのためのパ
ン/チルトヘッドにある。
粘性および摩擦ダンピング配列は直列であるので、各プ
レート対によって導入されたダンピング/ドラグは摩擦
ダンピングをもたらすのに十分速度が増大されたかどう
かによって定められる一方、全体的なダンピング/ドラ
グ特性はすべて並列の各々のプレート対の個々の構成要
素によって作られるという事実のおかげで滑らかにする
効果が達成される。各対のプレート間の重なりが同一で
あるところでは、個々の寄与は無視され得る。なぜな
ら、それらはすべて同一のダンピング特性を表わすから
である。しかし、重なる領域が変化するところでは、全
体的なダンピング効果は摩擦ダンピングが粘性ダンピン
グにとって代わられる対の数によって定められる。
典型的には中間プレート(第3の組)の直径は、全スタ
ックの頂部から底部へ中間プレートと外部のプレート組
との間の重なりを50%低減するように直径を低減する。
しかしながら、この発明は重なりのいかなる特定の変化
にも制限されず、かつスタックの頂部から底部へ重なり
の適切な変化を与えることにより所望されるいかなる形
状の特性も得られるということが理解されるべきであ
る。
この発明はここで添付の図面を参照して例によって説明
され、 図1はこの発明に従う2つのドラグ/ダンパ装置を実施
するカメラのためのパン/チルトヘッドを示し、 図2はドラグ/ダンパ装置の一部を図式的に拡大した図
であり、 図3はこの装置の修正された形を示す。
図1に示されるパン/チルトヘッドにおいて、参照符号
10はカメラ台上のヘッド装着フランジを示し、12はカメ
ラプラットホームを示し、14はパン軸を示し、16はチル
ト軸を示す。この発明に従うドラグ/ダンパ装置はパン
軸14とチルト軸16との双方上で組入れられる。2つの装
置は同一であるので一方のみが説明される。
ドラグ/ダンパ装置は中心シャフト18を有し、そのまわ
りに回転可能なハウジング20が存在する。ハウジングは
中心シャフトに固定された環状プレートの第1の組22
と、ハウジングに固定された環状プレートの第2の組24
と、第1および第2の組の両方のプレートが重なるよう
に半径方向に介挿された環状プレートの第3の組26とを
収容する。これらのプレートはハウジング内で適切な粘
性オイルに浸される。
第3の組のプレート26を収容するためのプレート22間の
間隔は、前記プレート22の厚さをその半径方向に外側の
領域のまわりで段を付けて減らすことにより達成され
る。同じ理由で第2の組のプレート24の厚さはその半径
方向に内側の領域のまわりで段を付けて減らされる。プ
レートの配列は図2により明確に示される。
プレート22およびプレート26は効果的に第1のダンパユ
ニットを構成し、かつプレート24およびプレート26は第
1のユニットと直列に第2のダンパユニットを効果的に
構成する。プレート22とプレート26との間の間隔および
プレート24とプレート26との間の間隔は、第1および第
2の組のプレートの段の深さを適切に選択することによ
り選ばれ、その結果第1のダンパユニットは主に摩擦ダ
ンパであり一方第2のダンパユニットは主に粘性流体ダ
ンパとなる。示されるようにプレート22およびプレート
26は摩擦ダンパを形成する。
その結果、全体のドラグ/ダンパ装置はゼロを通過し所
与の速度値まで速度とほぼ直線的に増大するトルクを与
え、かつ所与の速度を上回ると実質的に一定のトルクを
与える角速度/トルク特性を有する。
内部プレート22はスラストプレート28とヨーク30との間
にクランプされ、かつプレート22とプレート26との間の
接触圧は、中心シャフト18の内的にねじ切られた端部34
の内または外にねじ切り調節ボルト32をねじ締めして、
クランプ力を内に回して増大させかつ外に回して低減さ
せるように、そのボルトを回転することにより変化す
る。
クランプ力は図2中の矢印36、38によって示される。
満足のいく動作およびクランプを確実にするために、も
しプレート22が剛性ならば、プレート22のより厚い(半
径方向に内側の)セクションの厚さは、それらがプレー
ト26によって間隔をあけられるように選択される(図2
参照)。もしプレート22の段を付けて減らされたセクシ
ョンが弾性変形可能ならば、これはあまり本質的ではな
い。
図3に図2の装置の修正が示され、ここで中間プレート
26は(図2および図3で部分的にのみ示される)スタッ
クの頂部から底部へ外的直径が漸次低減する。これは粘
性から摩擦ダンピングへのより滑らかな遷移を与える。
上述の配列の様々な修正が先に規定されたようにこの発
明の範囲内で可能である。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直列に連結されトルク抵抗を与える第1と
    第2の回転制動装置を備えた回転制動装置であって、 前記第1の回転制動装置は、 入力部材(26)と、 出力部材(20)と、 前記入力部材と前記出力部材との間の相対的な速度がゼ
    ロのとき、ゼロであり、かつ前記入力部材と前記出力部
    材との間の相対的な速度が増加するにつれて、直線的に
    増大するトルク抵抗を前記入力部材と前記出力部材との
    間の相対的な回転に対して与える粘性流体継手(24,2
    6)とを有し、 前記第2の回転制動装置は、 入力部材(18)と、 出力部材(26)と、 ある一定のトルクまで前記入力部材と前記出力部材との
    間の相対的な回転に対して抵抗を与え、かつ前記一定の
    トルクを越えると、実質的に一定のトルク抵抗で前記入
    力部材と前記出力部材との間に滑りを与える摩擦継手
    (22,26)とを有し、 前記第1と第2の回転制動装置は、前記粘性流体継手
    (24,26)によって生ずるトルク抵抗がある一定のレベ
    ルまで速度とともに増大し、その一定のレベルで前記摩
    擦継手(22,26)に滑りを引き起こさせ、所定の速度を
    越えると、前記回転制動装置によって与えられるトルク
    抵抗が実質的に一定となるように、組合せられた速度/
    トルク特性を与える、回転制動装置。
  2. 【請求項2】前記第2の回転制動装置は、前記第2の回
    転制動装置内で相対的に移動する部品間で接触圧を調節
    するための手段(32,30)を含む、請求項1に記載の装
    置。
  3. 【請求項3】2つの相対的に回転可能な部材間で選択さ
    れた角速度/トルク特性を有し、一方の部材に固定され
    た中心シャフト(18)と、 その中心シャフトを取り囲みかつ他方の部材に固定され
    たハウジング(20)とを含み、 そのハウジングは、 前記中心シャフトに固定され間隔をおいて配されたプレ
    ート(22)の第1の組と、 前記ハウジングに固定され間隔をおいて配されたプレー
    ト(24)の第2の組と、 前記第1および第2の組のプレートと交互に浮動的に重
    ね合わせられ間隔をおいて配された中間プレート(26)
    の第3の組と、 前記プレートがその中で前記ハウジング内に浸される粘
    性流体とを収容し、 前記第1の組のプレートと前記第3の組のプレートとの
    間の継手は前記摩擦継手を含むように構成され、 前記第2の組のプレートと前記第3の組のプレートとの
    間の継手は前記粘性流体継手を含むように構成され、前
    記第1の組と前記第3の組との間の間隔、および前記第
    2の組と前記第3の組との間の間隔の各々は組合せられ
    た速度/トルク特性を与えるように選択され、トルクは
    静止でゼロであり、所与の速度まで実質的に速度ととも
    に直線的に増大し、かつ前記所与の速度を上回ると実質
    的に一定である、請求項1または2に記載の装置。
  4. 【請求項4】前記第1の組のプレート(22)および前記
    第2の組のプレート(24)は金属から形成され、前記第
    3の組のプレート(26)はプラスチック材料から形成さ
    れ、かつ前記粘性流体はシリコングリースである、請求
    項3に記載の装置。
  5. 【請求項5】前記プレート(22,24,26)の組はすべて環
    状であり、前記中心シャフト(18)に固定された前記第
    1の組のプレート(22)の外部半径がR1であり、前記ハ
    ウジング(20)の内部に固定された前記第2の組のプレ
    ート(24)の内部半径がR1よりも大きいR2であり、前記
    第3の組の中間プレート(26)の内部半径がR3でありか
    つ外部半径がR4であり、ここでR3はR1よりも小さくかつ
    R4はR2よりも大きい、請求項3または4に記載の装置。
  6. 【請求項6】前記第1の組のプレート(22)の厚みはR1
    よりも小さい半径で外方向に段を付けて減らされ、かつ
    第2の組のプレート(24)の厚みはR2よりも大きい半径
    で内方向に段を付けて減らされ、前記第3の組のプレー
    ト(26)は前記第1および第2の組の両方のプレートに
    対して交互に重ね合わせられる関係でより密に収容され
    ることが可能である、請求項5に記載の装置。
  7. 【請求項7】前記第1の組と前記第2の組とのプレート
    (22,24)の間の間隔は、前記プレートの厚みが段を付
    けて減らされた領域である、請求項6に記載の装置。
  8. 【請求項8】前記第2の回転制動装置は、複数枚のプレ
    ートを含み、最大トルク値が下限と上限との間で容易に
    調節可能であるように、前記複数枚のプレートの上に作
    用するクランプ力を調節するための手段(30,32)を有
    する、請求項1ないし7のいずれかに記載の装置。
  9. 【請求項9】前記クランプ力は前記複数枚のプレートの
    一方端上で軸方向に作用するヨーク(30)と、他方端で
    のスラストプレート(28)とによって得られる、請求項
    8に記載の装置。
  10. 【請求項10】粘性流体制動から摩擦制動への遷移は、
    各々の継手対に対する粘性流体制動と摩擦制動との間の
    遷移のポイントが他の継手対とは異なるように、前記中
    間プレート(26)と、前記粘性流体継手、前記摩擦継手
    またはその両方を形成する前記プレートとの間に異なる
    重なり領域を与えることにより、滑らかにされる、請求
    項3ないし7のいずれかに記載の装置。
  11. 【請求項11】前記中間プレート(26)と前記第2の組
    のプレート(24)との間の重なり部分は前記プレートの
    積み重ねの一方端から他方端へ増大する、請求項10に記
    載の装置。
  12. 【請求項12】前記中間プレート(26)の直径は、全体
    の積み重ねの頂部から底部にかけて前記中間プレートと
    前記第2の組のプレート(24)との間の重なりを実質的
    に50%低減させるように減少する、請求項10または11に
    記載の装置。
  13. 【請求項13】請求項1ないし12のいずれかに記載の少
    なくとも1つの装置を含む、カメラのためのパン/チル
    トヘッド。
  14. 【請求項14】パン移動を制御するための1つの装置と
    チルト移動を制御するための1つの装置とを含む、請求
    項13に記載のパン/チルトヘッド。
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