本發(fā)明設(shè)計光學(xué)指示領(lǐng)域，具體而言，涉及水平位置指示器及其箱體。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)的水平位置指示器采用力矩電機驅(qū)動齒輪，帶動圓弧齒輪，驅(qū)動燈桿做擺動。由于燈桿工作范圍是在一定角度內(nèi)，電機和齒輪工作范圍長期局限在該角度區(qū)間內(nèi)工作，導(dǎo)致電機和齒輪局部磨損較為嚴(yán)重，電機在工作時需反復(fù)換向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種驅(qū)動力輸入連續(xù)的、輸出擺動精度高的、使用壽命長的水平位置指示器及其箱體。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的第一解決方案如下：

水平位置指示器箱體，包括箱體本體以及設(shè)于所述箱體本體內(nèi)的輸出軸，還包括設(shè)于所述箱體本體內(nèi)的輸入軸和連桿；

所述連桿一端轉(zhuǎn)動地連接于所述輸入軸的偏心軸上，所述連桿的另一端轉(zhuǎn)動地連接于所述輸出軸的偏心軸上；

所述連桿在所述輸入軸上的偏心距離為第一距離；

所述連桿在所述輸出軸和所述輸入軸的連接距離為第二距離；

所述連桿在所述輸出軸的偏心距離為第三距離；

所述輸入軸與所述輸出軸的軸心距離為第四距離；

所述第一距離和所述第二距離之和大于所述第三距離和所述第四距離之和；

所述第一距離小于所述第二距離、所述第三距離和所述第四距離。

在示例性實施例中，還包括設(shè)于所述箱體本體中的電機，所述電機驅(qū)動所述輸入軸轉(zhuǎn)動。

在示例性實施例中，還包括減速機，所述減速機將所述電機與所述輸入軸連接。

在示例性實施例中，還包括與所述電機電性連接的編碼器，所述編碼器連接于所述輸出軸上，用于檢測所述輸出軸的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。

在示例性實施例中，所述連桿兩端分別通過軸承轉(zhuǎn)動連接于所述輸入軸和所述輸出軸上。

在示例性實施例中，所述輸出軸的兩端分別通過軸承轉(zhuǎn)動連接于所述箱體本體上。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的第二解決方案如下：

水平位置指示器，包括條形指示燈，還包括水平位置指示器箱體，所述水平位置指示器箱體包括箱體本體以及設(shè)于所述箱體本體內(nèi)的輸出軸，還包括設(shè)于所述箱體本體內(nèi)的輸入軸和連桿；

所述連桿一端轉(zhuǎn)動地連接于所述輸入軸的偏心軸上，所述連桿的另一端轉(zhuǎn)動地連接于所述輸出軸的偏心軸上；

所述連桿在所述輸入軸上的偏心距離為第一距離；

所述連桿在所述輸出軸和所述輸入軸的連接距離為第二距離；

所述連桿在所述輸出軸的偏心距離為第三距離；

所述輸入軸與所述輸出軸的軸心距離為第四距離；

所述第一距離和所述第二距離之和大于所述第三距離和所述第四距離之和；

所述第一距離小于所述第二距離、所述第三距離和所述第四距離；

所述輸出軸由所述箱體本體中伸出并與所述條形指示燈相連，所述條形指示燈呈條形狀且其條形方向平行于水平面。

在示例性實施例中，所述水平位置指示器箱體還包括設(shè)于所述箱體本體中的電機，所述電機驅(qū)動所述輸入軸轉(zhuǎn)動。

在示例性實施例中，所述水平位置指示器箱體還包括減速機，所述減速機將所述電機與所述輸入軸連接。

在示例性實施例中，所述水平位置指示器箱體還包括與所述電機電性連接的編碼器，所述編碼器連接于所述輸出軸上，用于檢測所述輸出軸的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明的水平位置指示器及其箱體具有如下有益效果：

本發(fā)明的水平位置指示器及其箱體采用輸入軸、輸出軸和偏心連接于輸入軸和輸出軸上的連桿共同構(gòu)成的曲柄搖桿機構(gòu)，通過向輸入軸輸入連續(xù)的轉(zhuǎn)動動力，驅(qū)動輸出軸在一定的角度范圍內(nèi)反復(fù)轉(zhuǎn)動，輸出軸與條形指示燈連接帶動條形指示燈在一定的角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動，是一種驅(qū)動力輸入連續(xù)的、輸出擺動精度高的、使用壽命長的水平位置指示器及其箱體。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯和易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，做詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的水平位置指示器箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的水平位置指示器箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主視圖；

圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的水平位置指示器箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面視圖a-a；

圖4示出了本發(fā)明實施例所提供的水平位置指示器箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面視圖b-b；

圖5示出了本發(fā)明實施例第三實施方式所提供的水平位置指示器的主視圖；

圖6示出了本發(fā)明實施例第三實施方式所提供的水平位置指示器的俯視圖。

主要元件符號說明：

1-水平位置指示器；10-水平位置指示器箱體；101-箱體本體；1011-第二軸承；102-輸入軸；1021-輸入轉(zhuǎn)軸；103-連桿；1031-第一軸承；104-輸出軸；1041-輸出轉(zhuǎn)軸；105-電機；106-減速機；107-編碼器；20-條形指示燈；l1-第一距離；l2-第二距離；l3-第三距離；l4-第四距離。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對水平位置指示器及其箱體進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了水平位置指示器及其箱體的優(yōu)選實施例。但是，水平位置指示器及其箱體可以通過許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對水平位置指示器及其箱體的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接在”另一元件“上”時，不存在中間元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在水平位置指示器及其箱體的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式作詳細(xì)說明。

實施例1

請一并參閱圖1和圖2，本實施例提供水平位置指示器箱體10，包括箱體本體101、輸入軸102、連桿103和輸出軸104。輸入軸102、連桿103和輸出軸104均設(shè)于箱體本體101中。連桿103一端轉(zhuǎn)動地連接于輸入軸102的偏心軸上，連桿103的另一端轉(zhuǎn)動地連接于輸出軸104的偏心軸上。連桿103在輸入軸102上的偏心距離為第一距離l1。連桿103在輸出軸104和輸入軸102的連接距離為第二距離l2。連桿103在輸出軸104的偏心距離為第三距離l3。輸入軸102與輸出軸104的軸心距離為第四距離l4。第一距離l1和第二距離l2之和大于第三距離l3和第四距離l4之和。第一距離l1小于第二距離l2、第三距離l3和第四距離l4。

上述，輸入軸102、輸出軸104和偏心連接于輸入軸102和輸出軸104上的連桿103，共同構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)。具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。通常，曲柄為主動件且等速轉(zhuǎn)動，而搖桿為從動件作變速往返擺動，連桿作平面復(fù)合運動。曲柄搖桿機構(gòu)中也有用搖桿作為主動構(gòu)件，搖桿的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換成曲柄的轉(zhuǎn)動。

輸入軸102和輸出軸104為箱體本體101中位置固定的部件，位置固定的輸出軸104和輸入軸102可看做曲柄搖桿機構(gòu)中的機架。偏心連接于輸入軸102上的連桿103的偏心距離，即第一距離l1為上述的四個距離中最小的距離。連桿103與輸入軸102的連接點與輸入軸102的軸心的連線相當(dāng)于曲柄，是曲柄搖桿機構(gòu)中的整轉(zhuǎn)副，整轉(zhuǎn)副即為在曲柄搖桿機構(gòu)連續(xù)工作可以做整周圓周運動的部件，連桿103與輸入軸102的連接點不變，在輸入軸102轉(zhuǎn)動時，連接點的路徑為圓，相當(dāng)于曲柄在轉(zhuǎn)動時的端點路徑。連桿103與輸出軸104的連接點與輸出軸104的軸心的連線相當(dāng)于搖桿，是曲柄搖桿機構(gòu)中的擺動副，擺動副即為在曲柄搖桿機構(gòu)連續(xù)工作時可以在一定的角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動的部件，連桿103與輸出軸104的連接點不變，在輸出軸104擺動時，連接點的路徑為圓弧，相當(dāng)于搖桿在擺動時的端點路徑。連桿103將輸入軸102的連續(xù)轉(zhuǎn)動傳遞到輸出軸104上，使得輸出軸104在指定的角度范圍內(nèi)反復(fù)轉(zhuǎn)動。

請一并參閱圖3和圖4，連桿103為雙頭環(huán)連桿103，即連桿103的兩端各帶有一個圓環(huán)。輸入軸102的端面上同軸的連接有轉(zhuǎn)接盤，轉(zhuǎn)接盤的直徑大于輸入軸102的直徑。轉(zhuǎn)接盤的端面上偏心的設(shè)有輸入轉(zhuǎn)軸1021。連桿103通過第一軸承1031轉(zhuǎn)動的連接于輸入轉(zhuǎn)軸1021上。具體的，第一軸承1031套于輸入轉(zhuǎn)軸1021與連桿103之間，通過在連桿103的端面加設(shè)法蘭盤將第一軸承1031與連桿103的軸向位置固定。通過在連桿103上向第一軸承1031打緊固螺釘將第一軸承1031與連桿103的徑向位置固定。將連桿103的一端完全固定在輸入轉(zhuǎn)軸1021上。

輸出軸104由于要與外界的部件連接，須具有較好抗彎、抗扭等力學(xué)特性，因而輸出軸104的軸徑較大。輸出軸104的上套設(shè)有一個軸套，在軸套的端面上連接有一個法蘭盤，顧名思義，法蘭盤呈凸輪狀，法蘭盤上設(shè)有輸出轉(zhuǎn)軸1041，輸出轉(zhuǎn)軸1041與輸出軸104偏心設(shè)置?？梢岳斫猓词狗ㄌm盤呈圓盤狀，設(shè)于法蘭盤上的輸出轉(zhuǎn)軸1041也與輸出軸104偏心。將法蘭盤設(shè)置成凸輪狀而不是圓盤狀，在滿足連接需求的同時最大程度的減小了法蘭盤的尺寸，節(jié)約了法蘭盤的用料和在箱體本體101中所占用的空間。

連桿103通過第一軸承1031轉(zhuǎn)動的連接于輸出轉(zhuǎn)軸1041上。具體的，第一軸承1031套于輸出轉(zhuǎn)軸1041與連桿103之間，通過在連桿103的端面加設(shè)法蘭盤將第一軸承1031與連桿103的軸向位置固定。通過在連桿103上向軸承打緊固螺釘將第一軸承1031與連桿103的徑向位置固定。將連桿103的一端完全固定在輸出轉(zhuǎn)軸1041上。

通過第一軸承1031將連桿103連接在輸入轉(zhuǎn)軸1021和輸出轉(zhuǎn)軸1041上，變連桿103與輸入轉(zhuǎn)軸1021、輸出轉(zhuǎn)軸1041的滑動摩擦為滾動摩擦，一方面減少了零部件的磨損消耗，另一方面減少了驅(qū)動力的損失，提高了驅(qū)動效率。

箱體本體101呈規(guī)則的長方體狀。輸出軸104的兩端分別通過第二軸承1011轉(zhuǎn)動連接于箱體本體101上。箱體本體101上的對面上設(shè)有一個通孔，兩個通孔的軸線在一條直線上，且兩個通孔軸線的連線與水平面平行。箱體本體101上的兩個通孔用于安裝輸出軸104，即輸出軸104的軸線與水平面平行。輸出軸104兩端通過第二軸承1011與箱體本體101轉(zhuǎn)動連接，并通過端蓋將通孔封閉。輸出軸104一端從箱體本體101中伸出。

本實施例中，輸入軸102的軸線與輸出軸104的軸線所形成面與水平面平行，即作為機架的輸入軸102和輸出軸104的軸心連線與水平面平行。

輸出軸104兩端通過第二軸承1011連接在箱體本體101上的優(yōu)點與上述連桿103通過第一軸承1031連接在輸出轉(zhuǎn)軸1041和輸入轉(zhuǎn)軸1021上同理，在此不贅述。

上述，通過向輸入軸102輸入動力，即驅(qū)動輸入軸102轉(zhuǎn)動，即可驅(qū)動輸出軸104在一定的角度范圍內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)動。

可以理解，輸出軸104的轉(zhuǎn)動角度范圍以及輸出軸104和輸入軸102的速比由第一距離l1、第二距離l2、第三距離l3和第四距離l4決定。

實施例2

如圖3和圖4所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例的水平位置指示器箱體10還包括設(shè)于箱體本體101中的電機105。電機105在箱體本體101中的位置固定，電機105驅(qū)動輸入軸102轉(zhuǎn)動。通過電機105的驅(qū)動使得輸入軸102變?yōu)橹鲃虞S，輸入軸102帶動輸入轉(zhuǎn)軸1021一同轉(zhuǎn)動。從而使得輸入軸102和輸入轉(zhuǎn)軸1021的連線變?yōu)榍鷵u桿機構(gòu)中的主動構(gòu)件，通過連桿103帶動輸出軸104一同擺動。

具體的，電機105為永磁直流力矩電機。永磁式直流力矩電機是一種低速直流伺服電動機，通常使用在堵轉(zhuǎn)或低速情況下，其特點是堵轉(zhuǎn)力矩大，空載轉(zhuǎn)速低，過載能力強。長期堵轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩而不損壞。廣泛應(yīng)用于各種雷達(dá)天線的驅(qū)動、光電跟蹤等高精度傳動系統(tǒng)、以及一般儀器儀表驅(qū)動裝置上。

即使永磁直流力矩電機仍具有較高的轉(zhuǎn)速，不能滿足水平位置指示器箱體10的低轉(zhuǎn)速需求，因而水平位置指示器箱體10還包括減速機106。減速機106固定在箱體本體101中，減速機106將電機與輸入軸102連接。

具體的，電機105的輸出軸與減速機106的輸入軸連接，減速機106的輸出軸與輸入軸102連接。通過減速機106的減速，電機傳遞到輸入軸102上的轉(zhuǎn)速大大降低了。本實施例中，減速機106為行星減速機，減速比為1:50。行星減速器內(nèi)部齒輪采用20crmnti滲碳淬火和磨齒具有體積小、重量輕，承載能力高，使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低、輸出扭矩大，速比大、效率高、性能安全的特點。

本實施例中，輸入軸102、輸出軸104和偏心連接于輸入軸102和輸出軸104上的連桿103共同構(gòu)成的曲柄搖桿機構(gòu)的平均速比為1:3，因而本水平位置指示器箱體10由電機105到輸出軸104的平均減速比為1：150。

本實施例中，水平位置指示器箱體10還包括編碼器107，編碼器107與電機105電性連接。編碼器107設(shè)于輸出軸104的端部，用于檢測輸出軸104的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。加設(shè)有編碼器107的水平位置指示器箱體10的控制為閉環(huán)控制，通過編碼器107檢測輸出軸104的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速反饋給電機105，電機105根據(jù)反饋信號做出相應(yīng)的調(diào)整，從而達(dá)到對輸出軸104轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速的精確控制。由于水平位置指示器箱體10具有較高的減速比，傳動誤差對應(yīng)的變得更小，采用精度較低編碼器107即可達(dá)到較高精度的燈桿速度位置控制，電機105控制精度也大大的降低，綜合成本較低。

實施例3

請一并參閱圖5和圖6，本實施例提供水平位置指示器1，包括條形指示燈20和實施例2中的水平位置指示器箱體10。水平位置指示器箱體10的輸出軸104由箱體本體101中伸出并與條形指示燈20相連，條形指示燈20呈條形狀，且其條形方向與水平面平行。

上述，通過水平位置指示器箱體10帶動條形指示燈20擺動，變輸入軸102的連續(xù)轉(zhuǎn)動為條形指示燈20在一定的角度范圍內(nèi)擺動。條形指示燈20的條形方向平行于水平面設(shè)置，其發(fā)光面與水平面垂直。通過條形指示燈20的擺動從而與水平面形成不同的夾角，從而起到水平位置的指示作用。

本實施例中，條形指示燈20的擺動角度范圍為±15°，即與水平面呈±15°的夾角。

可以理解，在其他的實施例中，條形指示燈20的角度擺動范圍還可以是其他，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境設(shè)定不同的指示范圍。

水平位置指示器箱體10中設(shè)有主控板，主控板控制電機105、編碼器107和條形指示燈20工作并向它們供電。輸出軸104上設(shè)有與主控板電性連接的接線端子，條形指示燈20通過接線端子接線，從而使得主控板和條形指示燈20電性連接。

顧名思義，條形指示燈20呈長條狀，在水平方向放置，以條形方向與水平面的夾角作為參照，達(dá)到引導(dǎo)指示的作用。

上述，通過電機105和減速機106帶動輸入軸102轉(zhuǎn)動，輸入軸102帶動輸入轉(zhuǎn)軸1021轉(zhuǎn)動，通過連桿103帶動輸出轉(zhuǎn)軸1041沿弧線往復(fù)運動，輸出轉(zhuǎn)軸1041帶動輸出軸104在±15°范圍內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)動。輸出軸104連接在條形指示燈20上帶動條形指示燈20在±15°范圍內(nèi)往復(fù)擺動。

加設(shè)的編碼器107雖為檢測輸出軸104的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角，實為檢測條形指示燈20的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)對條形指示燈20的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角的精確控制，保證水平位置指示器1精確有精確的引導(dǎo)作用。

在這里示出和描述的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實施例的其他示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。