專利名稱：雙自由度云臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙自由度云臺(tái)，屬于可控載荷平臺(tái)，它可以帶動(dòng)著其負(fù)載在兩個(gè)相互垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)可以是單獨(dú)的也可以是同時(shí)的，以用于跟蹤、攝像、聲像、監(jiān)測(cè)、機(jī)器人計(jì)算機(jī)視屏、電信會(huì)議等。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有雙自由度云臺(tái)中，名稱為“數(shù)控諧波云臺(tái)”(申請(qǐng)?zhí)枮?6117320.3)的申請(qǐng)公開了一種利用精密步進(jìn)諧波傳動(dòng)控制的云臺(tái)，但其所說的發(fā)明目的一系統(tǒng)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、精度高等卻難以根據(jù)公開的內(nèi)容加以確認(rèn)。發(fā)明名稱為“預(yù)置定為可控云臺(tái)”(申請(qǐng)?zhí)枮?3113296.0)的申請(qǐng)公開了一種使用普通同步電機(jī)的可控云臺(tái)，其目的在于解決由于使用伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)而存在的電機(jī)成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單、緊湊，且易于操作的雙自由度云臺(tái)。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的雙自由度云臺(tái)，其中一個(gè)電機(jī)的軸上設(shè)有蝸桿，該蝸桿通過上箱體壁上的孔穿入后與箱體中的一個(gè)蝸輪嚙合形成傳動(dòng)副，上軸垂直穿過該蝸輪并與之固定連接，且上軸通過設(shè)置在箱體兩個(gè)側(cè)壁上的軸承穿出后與一個(gè)支架固定連接；另一個(gè)電機(jī)的軸上也設(shè)有蝸桿，該蝸桿通過下箱體壁上的孔穿入后與下箱體中的另一個(gè)蝸輪嚙合形成傳動(dòng)副，下軸先后垂直穿過該蝸輪、下箱體上壁后伸入上箱體中，并分別與下箱體中的蝸輪和上箱體固定連接；上箱體中的蝸輪與上軸穿出的上箱體壁的兩個(gè)側(cè)面平行，下箱體的中蝸輪則與上箱體中的蝸輪垂直。
本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是兩個(gè)蝸輪上均設(shè)有限位板，兩個(gè)箱體內(nèi)壁上均固定有光電合件，限位板的突緣在蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中可經(jīng)過光電合件的開關(guān)。限位板可以通過以下方式固定在蝸輪上在蝸輪的一側(cè)設(shè)有凹槽，用若干個(gè)螺釘將限位板固定在凹槽內(nèi)；或者在蝸輪的一側(cè)設(shè)有凹槽，且同時(shí)在這一側(cè)的中心位置設(shè)置一個(gè)突肩，而限位板的一端設(shè)置凹進(jìn)部分，在用螺釘將限位板固定在蝸輪凹槽內(nèi)的同時(shí)，使限位板的凹進(jìn)部分卡在蝸輪的突肩上。
而且，蝸輪的另一側(cè)還可以設(shè)有突軸，該突軸壁上設(shè)有長(zhǎng)形開口，上軸和下軸分別通過螺釘和卡子卡緊在該突軸上以與蝸輪實(shí)現(xiàn)固定連接。
對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的另一種限定是下箱體外壁上設(shè)有線盒，下軸為中空，光電合件和第一個(gè)電機(jī)的電纜線從下軸中心穿過接入線盒中。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，成本低，操作簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn)云臺(tái)載荷在兩個(gè)水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
而且，本發(fā)明可以通過進(jìn)一步限定的技術(shù)方案，完成該裝置與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的聯(lián)合使用，以更加快速而準(zhǔn)確的進(jìn)行控制；有關(guān)連接方式牢固、可靠，易于操作。
另一種限定的技術(shù)方案則使整個(gè)裝置更加緊湊，而且電纜線內(nèi)置使其損壞的機(jī)會(huì)大大減少。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作近一步說明。


圖1是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明組裝后的示意圖；圖3是限位板與蝸輪組合示意圖；圖4是光電合件。圖中1-電機(jī)，2-電機(jī)，3-蝸桿，4-蝸桿，5-蝸輪，6-蝸輪，7-支架，8-上箱體，9-下箱體，10-上軸，11-下軸，12-限位板，13-光電合件，14-線盒。
具體實(shí)施例方式
一種雙自由度云臺(tái)，電機(jī)1的軸上設(shè)置的蝸桿3穿過上箱體8的一個(gè)壁后與位于該箱體中的蝸輪5嚙合形成傳動(dòng)副，上軸10垂直穿過蝸輪5的中心，兩端通過設(shè)置在上箱體8側(cè)壁的軸承穿出箱體后分別與支架7的兩個(gè)側(cè)面板固定連接。上軸10可以通過焊接或者利用銷釘或者螺母夾緊方式與支架7的兩個(gè)側(cè)面板固定。電機(jī)2的軸上設(shè)置的蝸桿4穿過下箱體9的一個(gè)壁后與位于該箱體中的蝸輪6嚙合形成傳動(dòng)副，下軸11垂直穿過蝸輪6中心后向上伸出下箱體9上壁穿入上箱體8中并與上箱體8固定連接，向下可以穿出蝸輪6即可，也可以通過下箱體9底壁上的軸承穿出下箱體9。下軸11與上箱體8連接方式可以是通過銷釘，也可以是通過將下軸11在穿過箱體8下壁的地方焊接或者螺母夾緊的方式連接。上軸10和下軸11分別與蝸輪5和蝸輪6固定連接，其連接方式可以是焊接，也可以是螺紋連接；或者是在蝸輪的一側(cè)的中心處設(shè)置一個(gè)突軸，在突軸壁上設(shè)有長(zhǎng)形開口，然后用螺釘和卡子將上軸10和下軸11卡緊在該突軸上。蝸桿3和蝸桿4的設(shè)置方式可以是通過相應(yīng)的凹槽和凸起卡在電機(jī)軸上，也可以是使用銷釘固定，或者是螺紋連接，還可以在生產(chǎn)電機(jī)時(shí)將蝸桿直接設(shè)置為電機(jī)軸的一部分。
蝸輪5盡量與上軸10穿出的上箱體8的兩個(gè)側(cè)面壁平行，蝸輪6則與蝸輪5盡量垂直，以保證傳動(dòng)精確可靠。
蝸輪5和蝸輪6的一個(gè)面上均設(shè)有凹槽和突肩，限位板12通過螺釘和將其自身的凹進(jìn)部分卡在突肩上與蝸輪固定連接。連接方式還可以是不設(shè)突肩，直接用若干個(gè)螺釘，或者是利用粘結(jié)材料將限位板12固定在蝸輪上。光電組合件13固定在箱體8和箱體9內(nèi)壁與限位板12相對(duì)應(yīng)的位置上，以使蝸輪5和蝸輪6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，限位板12的突緣剛好通過光電組合件13的開關(guān)，對(duì)外傳遞信號(hào)。光電組合件13與箱體壁的固定方式可以是焊接，也可以是利用粘結(jié)材料粘結(jié)，或者是利用箱體壁上開槽卡接。所說的光電合件13是由線路板和光電開關(guān)組成的。
下軸11的中部為空，在下箱體9的外壁上設(shè)置線盒14，電機(jī)1和光電組合件13的各種線可以經(jīng)過下軸11的中空部分穿出后通過設(shè)置在線盒14上的插座接入線盒14中，并在接出線盒14后分別與相應(yīng)的控制裝置相連接。電機(jī)2的各種線則無需經(jīng)過下軸11而直接接入線盒14，并在引出后與有關(guān)控制裝置相連接。
使用時(shí)，開啟電機(jī)1或/和2，則蝸桿3或/和4在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)并將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給蝸輪5或/和6，蝸輪5或/和6帶動(dòng)上軸10或/和下軸11轉(zhuǎn)動(dòng)。由于上軸10與支架7固定連接，支架7也隨著在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)；而且，由于下軸11與上箱體8固定連接并可帶動(dòng)其在一個(gè)水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而上箱體8又可以通過上軸10帶動(dòng)支架7在一個(gè)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣支架7就既可以在一個(gè)豎直面內(nèi)擺動(dòng)，又可以單獨(dú)或者同時(shí)在一水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。這里所說的豎直面和水平面上是根據(jù)整個(gè)裝置放置的具體情況而定的。當(dāng)承載放置并固定在支架7上時(shí)，也就隨著支架7作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。
而且，由于限位板12的突緣經(jīng)過光電組合件13的開關(guān)，每經(jīng)過一次光電開關(guān)13就會(huì)發(fā)出一次光電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過光電組合件整合后通過電纜線傳到控制器，從而由控制器計(jì)算并通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來控制云臺(tái)在兩個(gè)平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。
為了提高控制的精確度，本發(fā)明的電機(jī)1和電機(jī)2均為步進(jìn)電機(jī)，本發(fā)明具體實(shí)施方式
的雙自由度云臺(tái)蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為70∶1，使用型號(hào)為42BYGH423B(JB)的步進(jìn)電機(jī)，云臺(tái)精度為0.0129°。
權(quán)利要求
1.一種雙自由度云臺(tái)，其特征在于電機(jī)(1)的軸上設(shè)有蝸桿(3)，蝸桿(3)通過上箱體(8)壁上的孔穿入后與上箱體(8)中的蝸輪(5)嚙合形成傳動(dòng)副，上軸(10)垂直穿過蝸輪(5)并與之固定連接，且上軸(10)通過設(shè)置在上箱體(8)兩個(gè)側(cè)壁上的軸承穿出后與支架(7)固定連接；電機(jī)(2)的軸上設(shè)有蝸桿(4)，蝸桿(4)通過下箱體(9)壁上的孔穿入后與下箱體(9)中的蝸輪(6)嚙合形成傳動(dòng)副，下軸(11)先后垂直穿過蝸輪(6)、下箱體(9)的上壁后伸入上箱體(8)中，并分別與蝸輪(6)和箱體(8)固定連接；蝸輪(5)與上軸(10)穿出的上箱體(8)的兩個(gè)側(cè)面壁平行，蝸輪(6)則與蝸輪(5)垂直。
2.一種如權(quán)利要求1所述的雙自由度云臺(tái)，其特征在于所說的蝸輪(5)和蝸輪(6)上均設(shè)有限位板(12)，上箱體(8)和下箱體(9)內(nèi)壁上均固定有光電合件(13)，限位板(12)的突緣在蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中可經(jīng)過光電合件(13)的開關(guān)。
3.一種如權(quán)利要求2所述的雙自由度云臺(tái)，其特征在于蝸輪(5)和蝸輪(6)的一側(cè)均有凹槽，限位板(12)通過若干個(gè)螺釘固定在凹槽內(nèi)；蝸輪另一側(cè)有突軸，壁上設(shè)有長(zhǎng)形開口，上軸(10)和下軸(11)均可通過螺釘和卡子固定在蝸輪(5)和蝸輪(6)上。
4.一種如權(quán)利要求2所述的雙自由度云臺(tái)，其特征在于蝸輪(5)和蝸輪(6)的一側(cè)均有設(shè)突肩和凹槽，限位板(12)通過螺釘固定在凹槽內(nèi)，且限位板(12)一端的凹進(jìn)部分卡在蝸輪的突肩上；蝸輪另一側(cè)有突軸，壁上開有長(zhǎng)形開口，上軸(10)和下軸(11)均可通過螺釘和卡子固定在蝸輪(5)和蝸輪(6)上。
5.一種如權(quán)利要求3或4所述的雙自由度云臺(tái)，其特征在于箱體(9)外壁上設(shè)有線盒(14)，下軸(11)為中空，光電合件(13)和電機(jī)(1)的電纜線從下軸(11)中心穿過接入線盒(14)中。
全文摘要
一種雙自由度云臺(tái)，屬于可控載荷平臺(tái)，其電機(jī)(1)軸上的蝸桿(3)與箱體(8)中的蝸輪(5)嚙合，上軸(10)穿過蝸輪(5)并通過設(shè)置在上箱體(8)兩個(gè)側(cè)壁上的軸承穿出后與支架(7)固定連接；電機(jī)(2)軸上的蝸桿(4)與下箱體(9)中的蝸輪(6)嚙合，下軸(11)穿過蝸輪(6)、下箱體(9)的上壁后伸入上箱體(8)中，并分別與蝸輪(6)和箱體(8)固定連接；蝸輪(5)與上軸(10)穿出的箱體(8)的兩個(gè)側(cè)面壁平行，蝸輪(6)則與蝸輪(5)垂直。本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎、簡(jiǎn)單、緊湊，尤其是可實(shí)現(xiàn)精確控制，可用于跟蹤、攝像、聲像、監(jiān)測(cè)、機(jī)器人計(jì)算機(jī)視屏、電信會(huì)議等。
文檔編號(hào)F16M11/00GK1587780SQ20041008034
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者鄧宏彬, 王振波, 周成林, 李 杰, 蔡俊英 申請(qǐng)人:北京華杰友科技發(fā)展有限責(zé)任公司