CN114017621B - 一种监控云台用扁体谐波减速器及云台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种监控云台用扁体谐波减速器及云台，包括凸轮、柔轮、钢轮、芯轴以及输出端；其特征在于：凸轮可旋转地支撑套置于芯轴一端，芯轴另一端穿过柔轮底盖中心孔并将柔轮压装在套筒式输出端的端部一体作为输出端；同步带轮安装在凸轮上并与凸轮一体固定；凸轮和柔轮间径向设置柔性轴承；柔轮外齿面与钢轮内齿面相配合设置；钢轮与凸轮之间可转动地支承设置；钢轮刚性连接在轴承座上；输出端与轴承座之间可转动支承地设置。不改变传统监控云台结构，提高云台的传动精度和减速比，同时整体精度高、背隙小、结构更加紧凑，扁平型的设计方式，节省空间至少1/3。同时成本低可以批量制作。
Description
技术领域
本发明属于监控云台传动技术领域，具体涉及一种云台用的扁体谐波减速器及采用其的监控云台。
背景技术
谐波减速器具有结构紧凑、体积小、质量轻、承载能力大、背隙小与传动精度高等优点，被广泛应用于工业机器人、航空航天、精密机床领域中。谐波减速机由钢轮、柔轮和波发生器构成，波发生器安装在具有弹性的柔轮内部，波发生器转动迫使柔轮齿形与钢轮齿形周期性啮合和分离，进而实现少齿差减速的效果。
传统的监控云台采用同步带传动或者涡轮蜗杆实现传递动力和减速目的，具有结构简单和成本低的优势。但随着监控云台技术的发展，特别是球机联动技术的要求，同步带传动和涡轮蜗杆的传动精度低、速比小的缺点就突显出来。
而将传统的谐波减速器简单适用到监控云台中，则要改变云台的结构设计，从而使得云台的重心平衡系统需要重新设计，同时，云台的整体传动精度、背隙都会受到影响；同时由于谐波减速器本身一般用于通用传动，无法适用于云台这种需要至少两个自由度的组合传动。同时由于改装成本比较大，会造成此类云台的成本居高不下且难以推广。
特别是在很多场合对云台体积和空间要求比较苛刻，这就对云台的迷你性和精密性提出了更高要求。空间体积和精度都兼容的云台减速器目前形成空缺。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种监控云台用扁体谐波减速器及云台，不改变传统监控云台结构的基础上，实现监控云台的扁平式谐波减速传动方案，大幅节约空间且能提高云台的传动精度和减速比，同时传递精度高、背隙小、成本低可以批量化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种监控云台用扁体谐波减速器，包括凸轮、柔轮、钢轮、芯轴以及输出端；其特征在于：凸轮可旋转地支撑套置于芯轴一端，芯轴另一端穿过柔轮底盖中心孔并将柔轮压装在套筒式输出端的端部一体作为输出端；同步带轮安装在凸轮上并与凸轮一体固定；凸轮和柔轮间径向设置柔性轴承；柔轮外齿面与钢轮内齿面相配合设置；钢轮与凸轮之间可转动地支承设置；钢轮刚性连接在轴承座上；输出端与轴承座之间可转动支承地设置。
上述技术方案中，凸轮内壁和芯轴之间设置两个间隔设置的深沟球轴承，深沟球轴承固定在芯轴上。
上述技术方案中，沿径向，钢轮的外壁不超出轴承座外壁设置。
上述技术方案中，套筒式输出端的底盖与轴承座端部基本平齐，轴承座底端面外部固定钢轮；芯轴端部与凸轮端部平齐，压片设置在芯轴端部对凸轮内侧的深沟球轴承进行轴向限位。
上述技术方案中，柔轮的底盖沿轴向位于芯轴和输出端之间并压装抵靠在输出端上与输出端和芯轴固定为一体。
述技术方案中，芯轴与柔轮压装处设置一个法兰盘，该法兰盘的直径大于所述柔轮的底盖中心孔而小于柔轮的筒体内壁。
上述技术方案中，凸轮为带有椭圆外周凸轮的台阶轴；在椭圆外周凸轮上安装同步带轮，柔轮的轴向伸出长度覆盖凸轮的椭圆外周段，在椭圆外周和柔轮内壁之间安装柔性轴承。
上述技术方案中，钢轮齿圈端面上沿周向间隔设置鞍形孔，由此形成两个高低不同的端面，两个端面均设置有固定螺栓孔用于钢轮固定。
上述技术方案中，轴承座和输出端外筒壁之间的径向空间内设置双列角接触轴承，油封从轴向外侧将输出端与轴承座之间径向密封。
一种云台，其特征在于至少在俯仰机构使用上述的监控云台用扁体谐波减速器，芯轴水平设置，且凸轮和同步带轮一侧朝向同步带设置；电机通过驱动小同步带轮而带动同步带，同步带连接所述芯轴上的同步带轮。
本发明中，同步带轮安装在凸轮上，动力经同步带输入至凸轮，发生旋转进而带动柔轮旋转，实现减速功能，柔轮连接输出端作动力输出。
相对于现有技术，本发明提出一种新型的监控云台用扁体谐波减速器及配套的云台套件，可以不改变传统监控云台结构的基础上，电机驱动小同步带轮，带动同步带，驱动谐波减速机上的具有大同步带轮的波发生器，实现监控云台的谐波减速传动方案，提高云台的传动精度和减速比。
本发明的谐波减速机是以特种金属材料加工或者特殊塑料注塑成型的杯型柔轮或者帽型柔轮和波发生器为基础的谐波减速机。具有中空走线，传动精度高，背隙小，成本低等优点。
相对于现有的云台设计，本发明结构更加紧凑，超级扁体式的设计方式，能最大化的节省空间，在轴向尺寸上，此种谐波减速机尺寸比标准型减速机要节省约1/3往上的空间尺寸。用于俯仰机构减速可以使得云台竖向的厚度大幅减少。
附图说明
图1为本发明的监控云台用扁体谐波减速器的结构示意图；
图2为本发明监控云台用扁体谐波减速器的柔轮结构示意图；
图3为本发明监控云台用扁体谐波减速器的钢轮结构示意图；
图4为本发明监控云台用扁体谐波减速器的旋转轴凸轮结构示意图；
图5为采用本发明监控云台用扁体谐波减速器的云台结构示意图。
附图标记对应如下：
柔轮1、柔性轴承2、芯轴3、凸轮4、输出端5、钢轮6、双列角接触轴承7、油封8、轴承座9、压片10、深沟球轴承11、大带轮12、挡油圈13。
具体实施方式
结合附图1-5对如图1所示，本发明的监控云台用扁体谐波减速器主要包括柔轮1、钢轮6、凸轮4和芯轴3以及输出端5。凸轮4可旋转的支撑套置在芯轴3上，凸轮4内有两个深沟球轴承11并安装在芯轴3上；凸轮4的椭圆形外周面上安装柔性轴承2形成波发生器；柔性轴承2外圈与柔轮1内壁接触；芯轴3将柔轮1的底盖压装在输出端5作为输出端使用；输出端5径向外部安装双列角接触轴承7，双列角接触轴承7设置在轴承座9內，轴承座9作为固定端使用，钢轮6安装在轴承座9上；油封8作为输出端5与轴承座7之间的径向密封使用；压片10在芯轴3端部限位深沟球轴承11的位置。
双列角接触轴承7与轴承座9、以及与输出端6之间的连接分别用特种胶水粘接。
如图2所示，柔轮1使用特种金属材料加工或者特征塑料注塑成型带有底盖110的的杯型柔轮或者帽型柔轮；采用中空结构，可以实现减速机的中空走线。柔轮1的侧壁111形成外齿面与钢轮内齿面配合。
如图3所示，钢轮6是齿圈结构，齿圈端面上沿周向间隔设置鞍形孔610，由此形成两个高低不同的端面，两个端面均设置有固定螺栓孔。齿圈内壁形成与柔轮外齿面配合的内齿面611。
如图4所示，凸轮4为空心台阶轴，台阶轴的宽部凸轮外周为椭圆形。
如图5,采用本发明云台用谐波减速器作为俯仰减速机构100的云台，大带轮12安装在凸轮4上；挡油圈13安装在大带轮12上，做内部润滑油的防漏使用。外部电机动力通过轴端小带轮101通过同步带(未示出)从大带轮12上输入，带动与大带轮12一体的凸轮4发生旋转。水平回转减速机构200可以采用常规减速装置也可以采用本发明的监控云台用扁平式谐波减速器或其他常规谐波减速器。
Claims (6)
1.一种监控云台用扁体谐波减速器，包括凸轮、柔轮、钢轮、芯轴以及输出端；其特征在于：凸轮可旋转地支撑套置于芯轴一端，芯轴另一端穿过柔轮底盖中心孔并将柔轮压装在套筒式输出端的端部一体作为输出端；同步带轮安装在凸轮上并与凸轮一体固定；凸轮为带有椭圆外周凸轮的台阶轴；在凸轮椭圆外周上安装同步带轮，柔轮的轴向伸出长度覆盖凸轮的椭圆外周段，在凸轮椭圆外周和柔轮径向内壁之间安装柔性轴承；柔轮外齿面与钢轮内齿面相配合设置；钢轮与凸轮之间可转动地支承设置；钢轮刚性连接在轴承座上；输出端与轴承座之间可转动支承地设置；柔轮的底盖沿轴向位于芯轴和输出端之间并压装抵靠在输出端上与输出端和芯轴固定为一体；凸轮内壁和芯轴之间设置两个间隔设置的深沟球轴承，深沟球轴承固定在芯轴上；轴承座和输出端外筒壁之间的径向空间内设置双列角接触轴承，油封从轴向外侧将输出端与轴承座之间径向密封。
2.根据权利要求1所述的监控云台用扁体谐波减速器，其特征在于：沿径向，钢轮的外壁不超出轴承座外壁设置。
3.根据权利要求1所述的监控云台用扁体谐波减速器，其特征在于：套筒式输出端的底盖与轴承座端部基本平齐，轴承座底端面外部固定钢轮；芯轴端部与凸轮端部平齐，压片设置在芯轴端部对凸轮内侧的深沟球轴承进行轴向限位。
4.根据权利要求1所述的监控云台用扁体谐波减速器，其特征在于：芯轴与柔轮压装处设置一个法兰盘，该法兰盘的直径大于所述柔轮的底盖中心孔而小于柔轮的筒体内壁。
5.根据权利要求1所述的监控云台用扁体谐波减速器，其特征在于：钢轮齿圈端面上沿周向间隔设置鞍形孔，由此形成两个高低不同的端面，两个端面均设置有固定螺栓孔用于钢轮固定。
6.一种云台，其特征在于至少在俯仰机构使用上述权利要求1-5任一项所述的监控云台用扁体谐波减速器，芯轴水平设置，且凸轮和同步带轮一侧朝向同步带设置；电机通过驱动小同步带轮而带动同步带，同步带连接所述芯轴上的同步带轮，动力从所述同步带轮上输入带动凸轮发生旋转。
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