转动机构和包括转动机构的设备的制作方法

本公开涉及安装于诸如相机云台(platform)设备等的各种设备的转动机构，并且涉及包括这种转动机构的设备。

背景技术：

传统上，关于相机云台设备的平摇/俯仰驱动轴的轴承结构，已经提出了一种转动机构，其使用多个环状布置的球。

日本特开2018-107786号公报讨论了一种摄像设备，该摄像设备包括转动单元和固定单元，转动单元以相机单元能够俯仰和转动的方式支撑相机单元，固定单元以转动单元平摇和转动的方式支撑转动单元。摄像设备被构造成在转动单元和固定单元之间包括多个环状布置的球、保持球的保持件以及在垂直于平摇转动轴线的方向上相对于多个球在内侧朝向固定单元压转动单元的弹性构件。

上述转动机构的构造对于例如包括安装于该转动机构的小型摄像设备的监视设备是有效的。然而，取决于转动机构的尺寸，这种构造可能使得制造困难。

技术实现要素：

根据本公开的方面，转动机构包括：框架；多个转动单元；内环，其经由所述多个转动单元可转动地支撑于所述框架；以及转动驱动单元，其被构造成产生用于使所述内环转动的动力。所述内环在外周设置有突出部。所述多个转动单元均包括两个轴承和第一加压单元。所述第一加压单元被构造成沿在所述内环的转动轴线方向上的相对的方向对所述两个轴承施加加压力。所述突出部由于所述加压力而被保持在所述两个轴承之间。

从以下(参照附图)对示例实施方式的说明，本公开的其它特征和方面将示例变得明显。

附图说明

图1是根据第一示例实施方式的相机云台设备的立体图。

图2a是沿着线f-f截取的图1所示的相机云台设备的截面图。

图2b是沿着线f-f截取的图1所示的相机云台设备的截面图。

图3a示出了根据第一示例实施方式的防水结构。

图3b示出了根据第一示例实施方式的防水结构。

图3c示出了根据第一示例实施方式的防水结构。

图4a示出了根据第一示例实施方式的防水结构。

图4b示出了根据第一示例实施方式的防水结构。

图4c示出了根据第一示例实施方式的防水结构。

图5a示出了从背面观察的根据第一示例实施方式的转动体。

图5b是根据第一示例实施方式的转动体的分解立体图。

图5c是根据第一示例实施方式的转动体的截面图。

图5d是根据第一示例实施方式的转动体的分解立体图。

图6是根据第二示例实施方式的转动体的轴承单元的放大图。

图7a是根据第二示例实施方式的轴承单元的截面图。

图7b是根据第二示例实施方式的轴承单元的分解立体图。

图8a示出了从背面观察的根据示例变形例的转动体。

图8b是根据示例变形例的转动体的截面图。

图8c是根据示例变形例的转动体的截面图。

图9a是轴承的分解立体图。

图9b是轴承的放大图。

图9c是轴承的放大图。

具体实施方式

将参照附图详细说明本公开的示例实施方式。

在基于远程操纵的静止图像拍摄中使用的相机云台设备中，除非可转动移动单元和固定单元大于安装于转动机构的摄像装置的外周，否则尤其是绕着摄像装置的光轴转动摄像装置的转动机构(转动体)不能实现功能。这不可避免地导致需要增加可移动单元的尺寸。然而，在日本特开2018-107786号公报中说明的转动机构的情况下，可移动单元的尺寸增加提高了制造用于将可移动单元均匀地压向固定单元的机构的难度。这是因为例如需要以高精度管理部件的尺寸和表面特性，以实现能够均匀地按压可移动单元的机构。然而，省略按压机构导致在推力方向(轴向)上留下间隙(backlash)，从而在俯仰驱动或转动驱动时由于在推力方向上的间隙而导致转动轴摆动，并且不期望地影响拍摄的操作精度。在以下示例实施方式中，将说明包括转动机构的相机云台设备，该转动机构的构造与日本特开2018-107786号公报中说明的转动机构的构造不同。

图1是根据第一示例实施方式的相机云台设备的立体图。前视图被定义为从镜头观察时的视图，后视图被定义为从镜头的相反侧观察时的视图。图1是前侧的立体图。

相机云台设备(相机云台系统)1包括摄像装置2、相机云台100、转动体(转动机构)5和相机支架6，并且对固定到相机支架6的摄像装置2进行平摇驱动、俯仰驱动和转动驱动。

摄像装置2包括镜头、相机主体等，并且摄像装置2经由相机支架6固定于转动体(转动机构5)。

相机云台100包括头部3和基座4，并且在平摇方向和俯仰方向上驱动摄像装置2。相机云台100和转动体5彼此连接，并且相机云台100和转动体5对固定于相机支架6的摄像装置2进行平摇驱动、俯仰驱动和转动驱动。

头部3与基座4联接，并且头部3能够沿平摇方向转动。在相机云台设备1的头部3内部收纳有用于俯仰驱动转动体5的俯仰驱动单元8和用于平摇驱动头部3的平摇驱动单元9。俯仰驱动单元8和平摇驱动单元9由于驱动而产生热量，将参照图2a和图2b说明用于有效地使该热量流通的放热结构。

图2a和图2b均示出了沿着线f-f截取的图1所示的相机云台设备1的截面图。

根据本示例实施方式的头部3被构造为将俯仰驱动单元8和平摇驱动单元9容纳在壳体301中。如图2a所示，头部3包括位于壳体301的端部的进气单元302和排气单元303以及位于预定位置的风扇305，并且头部3被构造成使在俯仰驱动单元8和平摇驱动单元9处产生的热量流通和释放。在壳体301中设置有分隔构件304，以允许从俯仰驱动单元8的放热流路释放的热量和从平摇驱动单元9的放热流路释放的热量分别流过不同的通风路径310和311。在头部3中的这种配置的结果是，在驱动单元8和9中的一者处产生的热量不容易使驱动单元8和9中的另一者的通风路径中的温度升高，并且能够有效地冷却两个驱动单元8和9。分隔构件306被布置成在壳体301的拐角处倾斜。由于设置有分隔构件306，能够防止否则可能在拐角处产生的涡流的产生，结果，通风量增加并且放热效率改善。分隔构件304还被布置成使得不形成拐角从而增加通风量。

分隔构件304和分隔构件306可以是回路板。如图2b所示，头部3还可以被形成为l形，其中俯仰驱动单元8和平摇驱动单元9布置在壳体301的两端附近。在这种情况下，通过在壳体301的拐角处设置排气单元303和风扇305以及在l形壳体301的两端均设置进气单元302以形成两个通风路径312和313，可以实现与图2a所示的构造相同的效果。

相机云台设备1被设计为防水防虫的以用于室外使用。为了使以上述方式使头部3的壳体301的内部通风以释放热量的相机云台设备1防水，在作为用于壳体301的通风的开口部的进气口(未示出)和排气口(未示出)处设置防水结构700。图2a和图2b中所示的进气单元302和排气单元303均包括设置在进气口处或排气口处的防水结构700。

图3a示出了防水结构700的分解立体图。图3b示出了防水结构700安装于壳体301的前视图。图3c示出了沿着图3b中的线b-b截取的截面图。

防水结构700从内侧到外侧(假设壳体301是内侧)依次包括突出单元710、防虫网720、网保持板730和盖构件750。

突出单元710利用螺钉等固定到壳体301，并且从壳体301在朝向盖构件750的方向上(向外)突出。突出单元710包括与壳体301中所包括的开口701连通的开口，并且在突出单元710的外周形成有槽712，在该槽712中设置有防水填料702。由于防水填料702被布置为围绕开口701的外周，因此防水填料702防止水滴进入开口701。突出单元710的截面为圆形，并且朝向开口701的外周方向延伸的防水框架713和714分别设置于突出单元710的朝向盖构件750突出的侧面和顶面。防虫网720被布置为覆盖突出单元710的开口部分。网保持板730利用六边形间隔件螺钉740固定到设置于防水框架714的阴螺纹711，此时，防虫网720被保持在网保持板730与防水框架714之间。盖构件750包括朝向壳体301延伸的侧壁752，并且具有朝向壳体301展开的锥形形状。由于盖构件750的锥形形状，盖构件750被布置为覆盖突出单元710并且还从外周覆盖防水框架713和714。由于存在相对于壳体301倾斜地延伸的侧壁752，所以盖构件750的附接面小于壳体301的附接了突出单元710的表面。因此，期望本构造阻止水进入壳体301的开口部分。盖构件750利用螺钉760紧固到六边形间隔件螺钉740的阴螺纹。在盖构件750和突出单元710之间以及在盖构件750和壳体301之间提供预定空间用于通风。

借助于上述防水结构700，雨水不会直接吹到开口701中。即使当水进入盖构件750与壳体301之间的空间时，水也能够被防水框架713和714阻挡，并且沿着突出单元710的外侧向下流，以从壳体301向外排出。

防水结构可以像图4a至图4c中示出的示例那样以另一种方式构造。图4a是作为另一种可能的构造的防水结构800的分解立体图。图4b是安装于壳体301的防水结构800的前视图。图4c是沿着图4b中的线c-c截取的截面图。开口701、防水填料702和槽712指的是与图3a至图3c中所示的那些部件相同的部件。网保持板830、盖构件850以及六边形间隔件螺钉840和螺钉860分别对应于网保持板730、盖构件750以及六边形间隔件螺钉740和螺钉760，并且以下将省略对它们的说明。

现在将说明与防水结构700的不同之处。突出单元810朝向盖构件850突出，并且包括防水框架813，防水框架813具有在朝向开口701的外周的方向上延伸的顶面。突出单元810具有锥形形状，以从壳体301朝向盖构件850倾斜地展开。盖构件850被布置为覆盖突出单元810的靠近盖构件850的端部，并且还利用从盖构件850向壳体301延伸的侧壁852从外周覆盖防水框架813。在侧壁852的端部设置有朝向壳体301的开口延伸的防水肋853。在防水结构800中，防水肋853限定水滴能够进入盖构件850和壳体301之间的空间的方向。当水滴进入该空间时，水滴被突出单元810的倾斜面和防水框架813阻挡，并从壳体301向外排出。突出单元810具有倾斜的锥形形状，这允许防虫网820遍及宽的面积地开口，从而允许使用更宽的面积来通风。

在进气单元302和排气单元303处均设置以上述方式构造的防水结构700或800，结果，无论相机云台设备1的安装取向如何，都防止水和虫子进入壳体301内部，并且还确保了足够的通风面积以有效地放热。

基座4通过未示出的螺栓等紧固到安装件等，并且与作为相机云台100的部件的头部3联接。

将参照图5a至图5d说明转动体5。图5a示出了从图1的背面观察的根据本示例实施方式的转动体5，并且示出了移除了盖513的转动体5。图5b是根据本示例实施方式的转动体5的分解立体图。图5c是沿着图5a中的线a-a截取的截面图，图5d是轴承单元503的分解立体图。

用于转动驱动固定于相机支架6的摄像装置2的转动驱动单元7收纳在转动体5内，并且摄像装置2能够随着转动体5的转动而绕着光轴转动。转动体5由头部3支撑，并且能够在俯仰方向上转动。

转动体5包括框架501、轴承单元(转动单元)503、内环502和转动驱动单元7。多个轴承单元503沿着周向布置，并且内环502经由多个轴承单元503可转动地支撑于框架501。转动驱动单元7产生用于转动内环502的动力。在图5a和图5b中，多个轴承单元503相对于俯仰轴线线对称地布置，但是轴承单元503的配置不限于上述配置。因为如果多个轴承单元503沿着周向以近似均匀的间隔配置则内环502能够由多个轴承单元503均匀地保持，所以期望轴承单元503以变化小的间隔配置。

从转动驱动单元7产生的动力经由未示出的减速器和连接到转动驱动单元7以传递动力的齿轮(第一动力传递机构)519传递到齿轮(第二动力传递机构)520。被可转动地支撑的内环502能够通过所传递的动力和轴承单元503而转动。

根据本示例实施方式的齿轮520设置于布置在内环502的外周上的凸缘(突出部)509。由于这种构造，与齿轮布置在其它位置相比，转动体5自身能够在推力方向上更薄，并且转动体5能够在更小的空间中实现其功能。

叶片514连接到内环502的外周的一半，并且与内环502一起转动。叶片514的端部经过设置于框架501的光遮断器515，以检测转动原点。叶片514布置在轴承单元503后方，以避免与轴承单元503干涉。

附接板505以如下方式与未示出的螺钉连接：附接板505的一部分与图1所示的头部3的俯仰轴接触，并且附接板505可沿俯仰方向转动。

图5b是转动体5的分解立体图。转动体5以如下方式设置：内环502经由轴承单元503与框架501可转动地联接，并且，盖513附接到与内环502的面向框架501的表面相反的表面。

将更详细地说明轴承单元503。如图5c和图5d所示，各轴承单元503均包括轴506、供轴506插入的两个轴承507、布置在两个轴承507之间的间隔件(调节单元)508以及被施加压力的螺钉(第一加压单元)511。

轴506装配在形成于框架501的孔510中，通过凸缘(调节单元)512在推力方向上定位，并且通过由用作加压单元的螺钉511紧固而产生的加压力(轴向力)固定到框架501。在这种情况下，孔510可以被形成为径向长形孔，并被构造成在径向上调节轴506的位置。在本示例实施方式中，用于在推力方向上定位轴506的凸缘512与轴506一体地形成，但也可以是能够在推力方向上定位轴506的其它单元(例如e形环等)。

轴承507均是滚柱轴承，并且支撑轴506的转动。将参照图9a至图9c说明轴承507的构造。图9a是轴承507的分解立体图，图9b和图9c分别示出了已组装的轴承507的立体图和前视图。轴承507包括内座圈5071、外座圈5072、轴承环(保持件)5073和多个球(滚动构件)5074。轴承环5073布置在内座圈5071与外座圈5072之间，使得多个球5074不相互接触。在本示例实施方式中，滚动构件是球，但也可以是诸如滚子等的其它滚动构件。在本示例实施方式中，轴506插入两个轴承507中，并且间隔件508插入两个轴承507之间。

间隔件508被保持在两个轴承507之间，螺钉511的压力将沿在转动体5的转动轴线方向上的相对的方向施加到两个轴承507，并且内环502的凸缘509也被保持在螺钉511的压力所要施加的两个轴承507之间。间隔件508的轴向长度比凸缘509的轴向长度短，并且凸缘509借助于用于保持间隔件508的压力施加而保持在两个轴承507之间。此时，两个轴承507在各轴承507处均起到支撑轴506的转动的作用，并且起到沿在转动体5的转动轴线方向上的相对的方向将内环502的凸缘509保持在两个轴承507之间的作用。

另外，两个轴承507的外座圈5072的曲面与内环502接触。

在本示例实施方式中，当两个轴承507由于用螺钉511的紧固而被加压时，两个轴承507被施力，并且两个轴承507将凸缘509保持在它们之间。然而，两个轴承507可以使用诸如压配合的另一加压方法通过压力被施力，使得两个轴承507还可以将凸缘509保持在它们之间。在本示例实施方式中，期望轴承507通过螺钉511紧固，使得压力施加到轴承507。

根据本示例实施方式的间隔件(调节单元)508可以用诸如形成于轴506的台阶的结构代替。于是，间隔件508的在转动轴线方向(推力方向)上的长度比凸缘509的在转动轴线方向上的长度短。在保持两个轴承507的轴承外座圈5072(内座圈5071)时，间隔件508和凸缘509的在转动轴线方向上的长度之间的差在不超过相对于两个轴承507的内座圈5071(外座圈5072)的推力间隙量(thrustbacklashamount)的范围内。通过设定该范围，避免了对轴承507施加过大的轴向力。

在这种情况下，轴承内座圈5071(或外座圈5072)的推力间隙量取决于使用中的轴承507。

由于上述原因，压力在轴向上沿一个方向和与该一个方向相对的方向施加到轴承507，使得转动体5能够在用于内环502的相对于框架501的推力间隙成分被移除的情况下转动。

在根据本示例实施方式的转动体5中，能够对多个轴承单元503逐一设定施加的压力。因此，与使用比内环502的外周大的挡圈的压力施加方法相比，本示例实施方式消除了管理表面粗糙度和大部件的尺寸的必要性，并且能够以制造转动体5的低难度水平实现功能。

图6是根据第二示例实施方式的转动体5的轴承单元503的放大图，并且图6示出了轴承单元503与内环502的凸缘509之间的关系。在内环502沿顺时针方向转动的情况下，轴承507和凸缘509在轴承507和凸缘509彼此接触的点处沿箭头516所示的周向沿彼此相同的方向移动。然而，在轴承507与内环502(凸缘509)彼此接触的点以外，在轴承507的侧面(保持凸缘509的面)与凸缘509的侧面(轴承507所保持的面)的移动方向517之间产生差异。结果，在两个轴承507的保持凸缘509的表面和凸缘509的由两个轴承507保持的表面上发生滑动运动，并且发生滑动运动的表面磨损。在低速低负荷转动时，轴承507的侧面和凸缘509的侧面上的滑动运动不会造成太多问题，但是负荷的增大可能导致发生滑动运动的侧面磨损，对操作产生不良影响。因此，在本示例实施方式中，在两个轴承507中的一个轴承与间隔件508之间以及两个轴承507中的另一个轴承与间隔件508之间布置滑动垫圈(减磨单元)518，使得能够减少轴承507的侧面与凸缘509的侧面之间的滑动磨损。根据本示例实施方式的转动体5除了包括滑动垫圈518之外以与根据第一示例实施方式的转动体5相同的方式构造，因此这里将省略其详细说明。

图7a和图7b示出了根据本示例实施方式的轴承单元503。根据本示例实施方式的转动体5的后视图与图5a相同，因此在此省略。图7a是转动体5的截面图，并且示出了与第一示例实施方式中的图5c相同沿着图5a中的线a-a截取的截面图。图7b是轴承单元503的分解立体图。除了在间隔件508和轴承507之间保持有滑动垫圈518之外，轴承单元503以与参照图5c和图5d说明的第一示例实施方式相同的方式构造。轴506插入环形滑动垫圈518和轴承507中，并且滑动垫圈518与轴承507一起转动。此时，间隔件508和凸缘509被保持在滑动垫圈518之间，由于利用用作加压单元的螺钉511进行紧固，所以加压力被施加到滑动垫圈518。由于这种构造，转动体5能够减小轴承507的侧面与凸缘509的侧面之间的摩擦，从而避免由于滑动磨损而导致的操作故障。在这种情况下，树脂垫圈用作滑动垫圈，但是可以使用其它的高度滑动金属构件、诸如油脂等的润滑剂等。在本示例实施方式中，树脂垫圈是期望的。

在上述第一示例实施方式和第二示例实施方式中，已经参照凸缘509被保持在同轴配置的两个轴承507之间的示例说明了转动体5。然而，关于将凸缘509保持在其间的两个轴承，凸缘509不必保持在同轴配置的两个轴承之间，而是只要在轴向上沿相对(对向)方向加压凸缘509以减小在推力方向上的间隙即可。

将说明凸缘509被保持在不同轴布置的两个轴承之间的示例。

图8a示出了根据本示例变形例的转动体5。图8b是图8a所示的轴承单元570的沿着线d-d截取的截面图。图8c是图8a所示的轴承单元580的沿着线e-e截取的截面图。

轴承单元(第一转动单元)570被设置为在根据图5a至图5d所示的第一示例实施方式的轴承单元503中仅包括两个轴承507中的一个轴承的形式。包括在轴承单元570中的一个轴承将被称为轴承571。与轴承单元570相邻布置的轴承单元(第二转动单元)580被设置为仅包括位于与根据第一示例实施方式的两个轴承单元503中的上述一个轴承相对的方向上的轴承的形式。包括在轴承单元580中的一个轴承将被称为轴承581。

在本说明书中，将轴承571称为一个轴承571，将轴承581称为另一个轴承581。

根据本示例变形例的第一加压单元(螺钉)511将轴506固定到框架501，以将轴承单元570和580均可转动地固定到框架501。在本示例变形例中，轴承单元570和580均包括帽525。其它构件与根据图5a至图5d所示的本示例实施方式的转动体5的构件相同，因此以下将部分省略其说明。

现在将说明根据本示例变形例如何保持凸缘(突出部)509。

在图8b中，由于利用将盖513固定到框架501的螺钉(第二加压单元)590进行紧固，所以沿图中箭头所示的轴向压一个轴承571，并且从螺钉590向一个轴承571施加加压力。在图8c中，产生作为按压螺钉590的反作用力的压力，并且该压力沿图中箭头所示的轴向(与图8b所示的轴向相对的轴向)施加到另一个轴承581。

此时，凸缘509由在轴向上沿相对(对向)方向的压力保持，该压力从一个轴承571和另一个轴承581施加，螺钉590的加压力施加到一个轴承571，响应于螺钉590的加压的压力施加到另一个轴承581。

本构造允许转动体5减小由于转动体5的转动而引起的在推力方向上的间隙。

可以通过与根据上述示例变形例的加压单元不同的另一加压单元的压力来对轴承571和581施力，从而保持凸缘509。在本示例实施方式中，期望借助于利用将盖513固定到框架501的螺钉590的紧固来施加加压力。

另外，两个轴承(一个轴承571和另一个轴承581)的外周面的曲面与内环502接触。

间隔件(调节单元)508被保持在一个轴承571与凸缘512之间以及另一个轴承581与凸缘512之间。利用间隔件508将在转动轴线方向上的彼此相对的一个轴承571与另一个轴承581之间的间隔调节为比凸缘509的在转动轴线方向上的长度短。调节间隔件508的长度，以使在保持轴承外座圈5072(内座圈5071)时，间隔件和凸缘509的在转动轴线方向上的长度之间的差在不超过相对于一个轴承571和另一个轴承581的内座圈5071(外座圈5072)的推力间隙量的范围内。在本示例变形例中，间隔件508的在转动轴线方向上的长度比凸缘509的在转动轴线方向上的长度短。在这种情况下，避免了过大的轴向力施加到一个轴承571和另一个轴承581。

本示例变形例的滑动垫圈(减磨单元)518布置在轴承571与凸缘509之间、轴承581与凸缘509之间。凸缘509被保持在压力所施加的滑动垫圈518之间。

通过上述构造，转动体5能够减少一个轴承571及另一个轴承581的保持凸缘509的表面与凸缘509的由轴承571、581保持的表面之间的摩擦，从而避免因滑动磨损而引起的操作故障。

已经说明了本公开的示例实施方式，但本公开不限于这些示例实施方式，并且可以在本公开的主旨范围内以各种方式变形和改变。

尽管已经参照示例实施方式说明了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例实施方式。权利要求的范围符合最宽泛的解释，以包括所有的这些变型、等同结构和功能。