CN101034296A - 高精度的三维摇杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度的三维摇杆，包括底座，穿设在底座上的连杆，与连杆活动相连的设置在底座内的第一方向动作装置、第二方向动作装置，设置在底座外部分别与第一方向动作装置、第二方向动作装置相连的电位器，设在连杆的另一端的摇杆手柄，在所述的摇杆手柄内设有第三方向动作装置，所述的第三方向动作装置包括复位装置、转轴、霍尔传感器电路板；本发明的有益效果：本发明的技术方案在既不增加摇杆的体积的情况下，实现了三维控制，而且这种第三方向动作装置装配容易，结构牢固，性能稳定，控制灵敏，精度高，并且可广泛应用于城市安防、道路监控、工厂自动化、电力、金融、仪表、化工、冶金、医疗成像等机电设备上。

Description

高精度的三维摇杆

                           技术领域

本发明涉及一种摇杆，特别涉及一种高精度的三维摇杆。

                           背景技术

随着工业自动化和人工智能技术的高度发展，人们站在终端输入设备面前即可控制自动化的设备实现其目的，已成为现实，摇杆作为一种终端设备，通过手指运动就可以操纵手柄输出线性控制信号，结合控制电路来驱动步进或伺服电机，因其人性化的设计、细腻的控制反应，深受使用者的喜爱。

利用摇杆来控制设备已成为当代自动化领域的一种发展趋势，然而一般现有的摇杆只能提供二维的控制量，如中国专利：96249825.4中所述的高灵敏及精确性的摇杆，只能提供二个方向的控制量，已无法满足科技发展对摇杆控制量多元化的要求。例如：在道路监控系统中，中央控制室要拍摄在道路上行驶的违章车辆，必须要通过操纵摇杆来控制摄像机上下左右动作及镜头全景、特写的调整，才能完整、清楚的拍摄下车辆当时的位置和车牌号码。但现有的摇杆只能提供二维的控制量，虽然能捕捉到车辆的位置，因无法调整镜头，拍摄的图像往往不是太小就是不全，无法满足实际使用要求。

                           发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种高精度的三维摇杆，通过在摇杆手柄内增设第三方向动作装置，通过开关量增加摇杆控制信号的数量，实现三维控制量，同时第三方向动作装置又与原有的二维方向动作装置巧秒地设置为一体，既不增加体积，又实现了三维控制，而且这种第三方向动作装置装配容易，结构牢固，性能稳定，控制灵敏，精度高。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：高精度的三维摇杆，包括底座，穿设在底座上的连杆，与连杆活动相连的设置在底座内的第一方向动作装置、第二方向动作装置，设置在底座外部分别与第一方向动作装置、第二方向动作装置相连的电位器，设在连杆的另一端的摇杆手柄，在所述的摇杆手柄、内设有第三方向动作装置，所述的第三方向动作装置包括复位装置、转轴、霍尔传感器电路板；所述的霍尔传感器电路板与穿设在摇杆手柄下盖中的连杆固定连接，霍尔传感器设在电路板上，所述的转轴与霍尔传感器电路板转动连接，霍尔传感器与转轴内设有的磁钢对应设置，转轴与摇杆手柄上盖周向固定，复位装置套设在转轴上，复位装置弹簧的一端扣接在转轴上，随着转轴旋转，另一端相对于转轴固定，利用弹簧伸缩性使摇杆手柄上盖相对于连杆自动复位。

作为优选，在所述的摇杆手柄内还设有连接件、转盘、电路板上盖、电路板下盖，所述的电路板上盖、复位装置、转盘依次套设在转轴上，所述的电路板上盖与电路板下盖固定连接，霍尔传感器电路板设在电路板下盖内，电路板上盖用于将复位装置轴向固定在转盘之下，转轴与转盘固定连接，转盘与连接件固定连接。

作为优选，所述的复位装置包括一对相互对称的弹簧定位片、弹簧，在所述的弹簧定位片上端设有朝外开口的卡沟，弹簧套设在卡沟上，连接件上设有的凸起卡设在一对弹簧定位片之间，用于带动弹簧定位片的转动，电位器上盖的边缘处设有的定位块卡设在一对弹簧定位片套设有弹簧的一端，摇杆手柄上盖通过连接件盖设在其上，所述的摇杆手柄上盖与摇杆手柄下盖固定连接。

作为优选，所述的摇杆手柄上盖上设有两个对称的通孔，在摇杆手柄下盖上与通孔对应的位置设有两个带螺纹的孔，摇杆手柄上盖与摇杆手柄下盖通过螺钉穿过通孔与孔螺纹连接。

作为优选，所述的连接件为一圆柱体，尺寸与手柄上盖相匹配，在中心周边设有两个通孔。

作为优选，所述的转盘为一圆柱体，圆柱体上方与连接件的通孔相对应的位置设有螺纹孔，转盘下部中空的圆柱体与一对弹簧定位片中心的通孔相匹配。

作为优选，所述的转轴的主体为一阶梯状的圆柱体，在阶梯状的圆柱体的上端设有一插销，插销与转盘上设有的通孔相匹配，在所述的第二阶的圆柱体内设有磁钢。

作为优选，所述的高精度的三维摇杆还包括中心自动复位装置，所述的中心自动复位装置包括压簧、圆形定位块、设置在底座上的圆锥面，所述的圆形定位块套设在连杆上，圆形定位块与底座上的圆锥面相契合，压簧设在定位块与摇杆手柄下盖之间。

作为优选，在所述的中心自动复位装置外还设一护罩，所述的护罩套设在连杆上。

本技术方案中提到的设置在底座内的第一方向动作装置、第二方向动作装置在背景技术中所提及的中国专利：96249825.4中已有详细的描述，在此不重复描述。

本发明的有益效果：本发明的技术方案在既不增加摇杆的体积的情况下，实现了三维控制，而且这种第三方向动作装置装配容易，结构牢固，性能稳定，控制灵敏，精度高，并且可广泛应用于城市安防、道路监控、工厂自动化、电力、金融、仪表、化工、冶金、医疗成像、航空、军事、船舶、运输、建筑等机电设备上。

                           附图说明

图1是本发明实施例1中的高精度的三维摇杆的立体示意图；

图2是本发明实施例1中的高精度的三维摇杆的立体分解图；

图3是图2中复位装置的放大图；

图4是图3复位装置受力时的示意图；

图5是本发明实施例2中的高精度的三维摇杆摇动时的示意图；

图6是本发明实施例2中的高精度的三维摇杆自动复位时的示意图。

                           具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步阐述：

实施例1：如图1、2、3、4所示，高精度的三维摇杆，包括底座1，穿设在底座上的连杆10，与连杆10活动相连的设置在底座内的第一方向动作装置、第二方向动作装置，设置在底座外部分别与第一方向动作装置、第二方向动作装置相连的电位器15(设置在底座内的第一方向动作装置、第二方向动作装置在背景技术中所提及的中国专利：96249825.4中已有详细的描述，在此不重复描述。)，设在连杆的另一端的摇杆手柄1、9，在所述的摇杆手柄1、9内设有第三方向动作装置，所述的第三方向动作装置包括连接件2、转盘3、复位装置4、电路板上盖5、电路板下盖8、转轴6、霍尔传感器电路板7；

所述的复位装置包括一对相互对称的弹簧定位片401、402、弹簧403，在所述的弹簧定位片401、402上端设有朝外开口的卡沟，弹簧403套设在卡沟上；一对弹簧定位片中心的通孔404与转盘下部中空的圆柱体304相匹配；

所述的摇杆手柄上盖上设有两个对称的通孔101、102，在摇杆手柄下盖上与通孔对应的位置设有两个带螺纹的孔901、903，摇杆手柄上盖与摇杆手柄下盖通过螺钉穿过通孔101、102与孔901、903螺纹连接，在摇杆手柄上、下盖上设有多条凸棱103、902，用于增加摩擦，便于旋转；

所述的连接件2为一圆柱体，尺寸与手柄上盖相匹配，在中心通孔202的周边设有两个通孔201、205，在连接件的边缘上设有的凸起206，在圆柱体的下部设一圆形的凹部；

所述的转盘为一圆柱体，圆柱体与连接件2的圆形的凹部的尺寸相匹配，圆柱体上方与连接件的通孔201、205相对应的位置设有螺纹孔301、303；

所述的转轴的主体为一阶梯状的圆柱体，在阶梯状的圆柱体的上端设有一插销601，插销601与转盘3上设有的通孔302相匹配，第一阶圆柱体602的尺寸与电路板上盖5上的通孔502的尺寸匹配，在所述的第二阶的圆柱体603内设有磁钢604；

所述的电路板上、下盖为一对相互契合的中空圆柱体，所述的电路板上盖5上设有凸耳501、504与电路板下盖8上设有的凸耳801、802通过螺钉固定连接，在电位器上盖的边缘处设有的定位块卡503；

电路板7设在电路板下盖8内，电路板下盖8固定在穿设在摇杆手柄下盖9中的连杆10上，霍尔传感器701、702设在电路板7上，霍尔传感器701、702与转轴6内设有的磁钢604对应设置；所述的电路板上盖5、复位装置4、转盘3依次套设在转轴6上，电路板上盖5用于将复位装置4轴向固定在转盘3之下，转轴6通过顶部的插销601与插入转盘3上的孔302从而固定连接，转盘3与连接件2通过螺钉固定连接；连接件上设有的凸起206卡设在一对弹簧定位片401、402之间，用于带动弹簧定位片的转动，电位器上盖的边缘处设有的定位块卡503设在一对弹簧定位片套设有弹簧的一端，摇杆手柄上盖1通过连接件2上凹槽203、204盖设在其上，所述的摇杆手柄上盖1与摇杆手柄下盖9固定连接。

工作过程：使用时，摇摆摇杆手柄带动连杆运动，从而带动设置在底座内的第一方向动作装置、第二方向动作装置动作，可实现上下左右两个方向上控制，如旋转摇杆手柄，可通过连接件带动转盘旋转，从而带动转轴旋转，转轴内的磁钢也跟随一起转，当磁钢与设置在电路板上的霍尔传感器对应时，霍尔传感器将感应信号传递到控制器，产生一个开关量，从而实现了第三维的控制；在连接件带动转盘时，连接件上卡设在一对弹簧定位片之间的凸起同时带动弹簧定位片转动，拉伸弹簧，此时电位器上盖的边缘处设有的定位块卡起到一个定位作用，在不施加外力时弹簧收缩时自动复位。

实施例2：如图5、6所示，本实施例与实施例1的不同之外在于，高精度的三维摇杆还包括有一个中心自动复位装置，包括压簧12、圆形定位块13、设置在底座上的圆锥面14，所述的定位块套设在连杆10上，压簧12设在定位块与摇杆手柄下盖之间，在所述的中心自动复位装置外还设一护罩12。

摇杆受力时，移动后状态如图5所示，连杆移动，带动圆形定位块运动，压簧受力收缩，当外力消失时，压簧自然伸张，推动圆形定位块向下运动，因圆形定位块与底座上的圆锥面相契合关系，圆形定位块带动连杆自动复位，如图6所示。因设计出来的圆锥面与圆形定位块自然的匹配关系，使连杆7中心复位十分准确，设计构思非常巧妙，而且这种结构非常简单，但效果相当好，应用到摇杆的复位上，还未曾见到过。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims (9)

1、高精度的三维摇杆，包括底座(11)，穿设在底座上的连杆(10)，与连杆(10)活动相连的设置在底座内的第一方向动作装置、第二方向动作装置，设置在底座外部分别与第一方向动作装置、第二方向动作装置相连的电位器(15)，设在连杆的另一端的摇杆手柄(1)、(9)，

其特征在于在所述的摇杆手柄(1)、(9)内设有第三方向动作装置，所述的第三方向动作装置包括复位装置(4)、转轴(6)、霍尔传感器电路板(7)；所述的霍尔传感器电路板(7)与穿设在摇杆手柄下盖(9)中的连杆(10)固定连接，霍尔传感器(701)、(702)设在电路板(7)上，所述的转轴(6)与霍尔传感器电路板(7)转动连接，霍尔传感器(701)、(702)与转轴(6)内设有的磁钢(604)对应设置，转轴(6)与摇杆手柄上盖(1)周向固定，复位装置(4)套设在转轴(6)上，复位装置(4)弹簧的一端扣接在转轴(6)上，随着转轴旋转，另一端相对于转轴(6)固定，利用弹簧伸缩性使摇杆手柄上盖(1)相对于连杆(10)自动复位。

2、根据权利要求1所述的高精度的三维摇杆，其特征在于在所述的摇杆手柄(1)内还设有连接件(2)、转盘(3)、电路板上盖(5)、电路板下盖(8)，所述的电路板上盖(5)、复位装置(4)、转盘(3)依次套设在转轴(6)上，所述的电路板上盖(5)与电路板下盖(8)固定连接，霍尔传感器电路板(7)设在电路板下盖(8)内，电路板上盖(5)用于将复位装置(4)轴向固定在转盘(3)之下，转轴(6)与转盘(3)固定连接，转盘(3)与连接件(2)固定连接。

3、根据权利要求2所述的高精度的三维摇杆，其特征在于所述的复位装置(4)包括一对相互对称的弹簧定位片(401)、(402)、弹簧(403)，在所述的弹簧定位片(401)、(402)上端设有朝外开口的卡沟，弹簧(403)套设在卡沟上，连接件上设有的凸起(206)卡设在一对弹簧定位片(401)、(402)之间，用于带动弹簧定位片的转动，电位器上盖的边缘处设有的定位块卡(503)设在一对弹簧定位片套设有弹簧的一端，摇杆手柄上盖(1)通过连接件(2)盖设在其上，所述的摇杆手柄上盖(1)与摇杆手柄下盖(9)固定连接。

4、根据权利要求3所述的高精度的三维摇杆，其特征在于所述的摇杆手柄上盖上设有两个对称的通孔(101)、(102)，在摇杆手柄下盖上与通孔对应的位置设有两个带螺纹的孔(901)、(903)，摇杆手柄上盖与摇杆手柄下盖通过螺钉穿过通孔(101)、(102)与孔(901)、(903)螺纹连接。

5、根据权利要求4所述的高精度的三维摇杆，其特征在于所述的连接件(2)为一圆柱体，尺寸与手柄上盖相匹配，在中心周边设有两个通孔(201)、(205)。

6、根据权利要求5所述的高精度的三维摇杆，其特征在于所述的转盘为一圆柱体，圆柱体上方与连接件的通孔(201)、(205)相对应的位置设有螺纹孔(301)、(303)，转盘下部中空的圆柱体(304)与一对弹簧定位片中心的通孔(404)相匹配。

7、根据权利要求6所述的高精度的三维摇杆，其特征在于所述的转轴的主体为一阶梯状的圆柱体，在阶梯状的圆柱体的上端设有一插销(601)，插销(601)与转盘(3)上设有的通孔(302)相匹配，在所述的第二阶的圆柱体(603)内设有磁钢(604)。

8、根据权利要求1-7任一权利要求所述的高精度的三维摇杆，其特征在于还包括中心自动复位装置，所述的中心自动复位装置包括压簧(12)、圆形定位块(13)、设置在底座上的圆锥面(14)，所述的圆形定位块套设在连杆(10)上，圆形定位块与底座上的圆锥面(14)相契合，压簧(12)设在定位块与摇杆手柄下盖之间。

9、根据权利要求8所述的高精度的三维摇杆，其特征在于在所述的中心自动复位装置外还设一护罩(12)，所述的护罩(12)套设在连杆(10)上。

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