CN114017622A - 监控云台用谐波减速器及云台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种监控云台用谐波减速器及云台，包括由内及外设置的凸轮、柔轮、钢轮以及固定在凸轮上的同步轮；柔轮为中空圆筒状杯型柔轮或者帽型柔轮，凸轮与柔轮扣合设置且扣合处通过柔性轴承支承；同步轮位于柔轮、钢轮端部外的凸轮上，并设置为外部动力从同步轮上输入而带动凸轮旋转而使得波发生器按照设定波形作用于柔轮；钢轮设置在柔轮外圈并在凸轮作用下与柔轮间歇性接触配合；轴一端依次穿过同步轮、凸轮、柔轮并与底座连接；柔轮固定在轴上或与轴一体设置，钢轮连接外部零件。兼容传统云台结构不用改变传统云台设计，同时具有系统平衡性好、精度高、背隙小、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明属于监控云台传动技术领域，具体涉及一种兼容传动云台传动系统的谐波传动减速器及采用其的监控云台。
技术背景
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，椭圆变形的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蜗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，同步带传动和蜗轮蜗杆的传动精度低、速比小的缺点就突显出来。
而如果要将现有谐波减速器简单应用到传动监控云台以满足高精度需求，则必须要改变监控云台的结构，改变后云台的重心平衡度是否与谐波运行精度匹配也面临着结构失衡和兼容的考验；同时由于结构改变，造成生产和制造成本的进一步增加；同时由于谐波减速器本身的昂贵价格，也没有企业能成熟的工业化批量生产，制约了高精度云台技术的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种兼容传统云台结构、系统平衡性好、精度高、背隙小、成本低和高传递精度的监控云台用谐波减速器及采用其的监控云台。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种监控云台用谐波减速器，其特征在于主要包括由内及外设置的凸轮、柔轮、钢轮以及固定在凸轮上与凸轮共同构成波发生器的同步轮；柔轮为中空圆筒状杯型体，凸轮与柔轮扣合设置且扣合处通过柔性轴承支承；同步轮位于柔轮、钢轮端部外的凸轮上，并设置为外部动力从同步轮上输入而带动凸轮旋转使得波发生器按照设定波形作用于柔轮；钢轮设置在柔轮外圈并在凸轮作用下与柔轮间歇性接触配合；轴一端依次穿过同步轮、凸轮、柔轮并与固定端连接，轴另一端从同步轮伸出；柔轮固定在轴上或与轴一体设置，钢轮连接外部零件；同步轮与轴之间、凸轮与轴之间均可旋转地支承连接。
上述技术方案中，柔轮为带有端盖的圆筒状杯型体或者帽型体，柔轮的圆筒壁上缘倒扣插入钢轮和柔性轴承之间，圆筒外壁面设置与钢轮内壁配合的柔轮齿形。
上述技术方案中，柔轮为带有端盖的圆筒状杯型体或者帽型体，柔轮的端盖中心设置供轴通过的轴孔，轴孔外围设置有固定螺栓孔，用于将柔轮的端盖与轴的法兰盖结合固定。
上述技术方案中，凸轮为椭圆形台阶状空心轴，台阶窄部靠近柔轮端盖设置；台阶窄部外壁和柔轮之间设置柔性轴承，台阶窄部内壁和轴之间设置第一深沟球轴承；台阶宽部内壁和轴之间设置第二深沟球轴承，台阶宽部外壁固定同步轮，同步轮与轴之间径向设置第三深沟球轴承，第二深沟球轴承和第三深沟球轴承中间沿轴向由安装在轴上的垫片隔开。
上述技术方案中，第三深沟球轴承外端与轴结合部设置密封件。
上述技术方案中，钢轮为齿圈结构，中心通孔直径与柔轮的圆筒壁外壁相匹配，形成间隙配合或紧配合结构；齿圈结构外围法兰盘上设置有固定螺栓孔用于连接外部零件。
上述技术方案中，柔轮使用特种金属材料加工或者特种塑料注塑成型的杯型柔轮或者帽型柔轮。
上述技术方案中，柔轮使用特种金属材料3865MN加工或者特种塑料PVE注塑成型。
一种监控云台，其特征在于至少采用上述的监控云台用谐波减速器作为俯仰动作减速器，外部电机驱动小同步带轮并通过同步带与所述同步带轮形成同步带传动减速机构，同步带带动同步轮而使得波发生器按照设定波形作用于柔轮。
由此，本发明在不改变原带传动或蜗轮蜗杆传动的基础上提供一种监控云台用谐波减速器以及云台，可以不改变传统监控云台结构，使得兼容性更好。
同时，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。
由于柔轮空腔可以中空走线，同时柔轮固定在轴上甚至与轴一体制作，使得监控云台用谐波减速器结构轻巧可以大大减小云台的体积，更加适用于隐蔽场合云台使用。
监控云台用谐波减速器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，具有中空走线，传动精度高，背隙小，成本低等优点，方便制造和批量生产，相对于现有谐波减速器来说大大减少了成本，产生的优势远远大于传统云台+常规谐波减速器的简单组合。
附图说明
图1为本发明的监控云台用谐波减速器的内部结构示意图；
图2为本发明监控云台用谐波减速器的柔轮、钢轮、旋转轴凸轮的爆破结构示意图。
图3为本发明一种实施例的监控云台结构图。
具体实施方式
结合附图对本发明进一步详细说明。
如附图1所示，本发明的监控云台用谐波减速器主要包括深沟球轴承1、柔性轴承2、柔轮3、凸轮4、轴5、钢轮6、垫片7、油封8、同步轮9、云台本体10。
同步轮9安装在凸轮4上，外部动力从同步轮9上输入带动凸轮4发生旋转；同步轮9和凸轮4之间有两个深沟球轴承1，该两个深沟球轴承1中间有垫片7隔开并安装在轴5上；凸轮4上安装柔性轴承2，柔性轴承2位于凸轮4和柔轮3之间；柔轮3固定在轴5上做动力输出使用；钢轮6作为动力输出端连接外部零件，设置在柔轮3的外围；油封8作为轴5一端与外部连接件之间的密封使用。云台本体10作为固定座与轴5另一端连接。轴5的长度可以根据云台本体10的深度调整长短。
如附图2所示，柔轮3为带有一个端盖的圆筒状杯型体或者帽型体，柔轮3的端盖中心设置供轴5通过的轴孔，轴孔外围设置有固定螺栓孔，用于将柔轮3的端盖与轴5的法兰盖结合固定。柔轮3的圆筒壁上缘倒扣插入钢轮6和柔性轴承2之间，圆筒外壁面设置与钢轮6内壁配合的齿形。柔轮3内腔采用中空结构，可以实现减速机的中空走线。
优选柔轮3使用特种金属材料3865MN加工或者特种塑料PVE注塑成型的杯型柔轮或者帽型柔轮。
如图2所示，钢轮6是齿圈结构，中心通孔直径与柔轮3的圆筒壁外壁相匹配，在钢轮内壁上设置内齿面与柔轮的外齿面配合；齿圈结构外围法兰盘上设置有固定螺栓孔用于连接外部零件。
如图2所示，凸轮4为椭圆形台阶状空心轴，台阶窄部靠近柔轮3端盖设置；台阶窄部外壁和柔轮3之间设置柔性轴承2，台阶窄部内壁和轴5之间设置一个深沟球轴承1；台阶宽部内壁和轴5之间设置一个深沟球轴承1，台阶宽部外壁固定同步轮9，同步轮9与轴5之间设置一个深沟球轴承1，台阶宽部内壁和同步轮处的这两个深沟球轴承1中间有垫片7隔开并安装在轴5上。
如图3所示为根据本发明实施的一种监控云台，其特征在于至少采用上述的监控云台用谐波减速器110作为俯仰动作减速器，外部电机驱动小同步带轮11并通过同步带(图3中省略)与所述同步轮9形成同步带传动减速机构；同步带带动同步轮9而使得波发生器按照设定波形作用于柔轮，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。
根据精度需要和成本控制，本发明的水平动作减速器220也可以采用本发明的监控云台用谐波减速器结构。此时，水平动作减速器220的底座2202水平设置，其自带的同步轮2201通过同步带与水平方向的电机小同步带轮形成带传动。
当然本发明的水平动作减速器220也可以采用其他常规动力传递机构。
由此，本发明在不改变原带传动或蜗轮蜗杆传动的基础上提供一种监控云台用谐波减速器以及云台，可以不改变传统监控云台结构，使得兼容性更好。
同时，本发明的柔轮使用特种金属材料3865MN加工或者特种塑料PVE注塑成型的杯型柔轮或者帽型柔轮。柔轮具有中空走线，传动精度高，背隙小，成本低等优点，方便制造和批量生产，相对于现有谐波减速器来说大大减少了成本，产生的优势远远大于传统云台+常规谐波减速器的简单组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种监控云台用谐波减速器，其特征在于主要包括由内及外设置的凸轮、柔轮、钢轮以及固定在凸轮上与凸轮共同构成波发生器的同步轮；柔轮为中空圆筒状杯型体，凸轮与柔轮扣合设置且扣合处通过柔性轴承支承；同步轮位于柔轮、钢轮端部外的凸轮上，并设置为外部动力从同步轮上输入而带动凸轮旋转使得波发生器按照设定波形作用于柔轮；钢轮设置在柔轮外圈并在凸轮作用下与柔轮间歇性接触配合；轴一端依次穿过同步轮、凸轮、柔轮并与固定端连接，轴另一端从同步轮伸出；柔轮固定在轴上或与轴一体设置，钢轮连接外部零件；同步轮与轴之间、凸轮与轴之间均可旋转地支承连接。
2.根据权利要求1所述的一种监控云台用谐波减速器，其特征在于柔轮为带有端盖的圆筒状杯型体或者帽型体，柔轮的圆筒壁上缘倒扣插入钢轮和柔性轴承之间，圆筒外壁面设置与钢轮内壁配合的柔轮齿形。
3.根据权利要求1所述的一种监控云台用谐波减速器，其特征在于柔轮为带有端盖的圆筒状杯型体或者帽型体，柔轮的端盖中心设置供轴通过的轴孔，轴孔外围设置有固定螺栓孔，用于将柔轮的端盖与轴的法兰盖结合固定。
4.根据权利要求1所述的一种监控云台用谐波减速器，其特征在于凸轮为椭圆形台阶状空心轴，台阶窄部靠近柔轮端盖设置；台阶窄部外壁和柔轮之间设置柔性轴承，台阶窄部内壁和轴之间设置第一深沟球轴承；台阶宽部内壁和轴之间设置第二深沟球轴承，台阶宽部外壁固定同步轮，同步轮与轴之间径向设置第三深沟球轴承。
5.根据权利要求1所述的一种监控云台用谐波减速器，其特征在于第二深沟球轴承和第三深沟球轴承中间沿轴向由安装在轴上的垫片隔开。
6.根据权利要求4所述的一种监控云台用谐波减速器，其特征在于第三深沟球轴承外端与轴结合部设置密封件。
7.根据权利要求1所述的一种监控云台用谐波减速器，其特征在于钢轮为齿圈结构，中心通孔直径与柔轮的圆筒壁外壁相匹配，形成间隙配合或紧配合结构；齿圈结构外围法兰盘上设置有固定螺栓孔用于连接外部零件。
8.根据权利要求1所述的一种监控云台用谐波减速器，其特征在于柔轮使用特种金属材料加工或者特种塑料注塑成型。
9.根据权利要求1所述的一种监控云台用谐波减速器，其特征在于柔轮使用特种金属材料3865MN加工或者特种塑料PVE注塑成型。
10.一种监控云台，其特征在于至少采用上述权利要求1-9任一项所述的监控云台用谐波减速器作为俯仰动作减速器，外部电机驱动小同步带轮并通过同步带与所述同步带轮形成同步带传动减速机构，同步带带动同步轮而使得波发生器按照设定波形作用于柔轮。
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