CN115061531B - 一种自复位式双自由度操纵杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自复位式双自由度操纵杆，包括双自由度运动机构、手柄、防尘罩、控制板、外壳；所述双自由度运动机构安装在外壳体内部，提供操纵杆的运动功能；所述手柄安装在双自由度运动机构上，用于手部握持；所述防尘罩安装在外壳和手柄之间，手柄转动时防尘罩跟随手柄收缩或拉伸，用于保护双自由度运动机构，控制板通过螺柱悬挂在双自由度运动机构底部，用于处理电信号后提供给其他装置。本发明提出的自复位式双自由度操纵杆，其结构巧妙，装配方便，可将手柄的位置信号转换为电信号，适用于多种电控场景。

Description

一种自复位式双自由度操纵杆

技术领域

本发明属于操纵杆设计领域，特别是一种自复位式双自由度操纵杆。

背景技术

操纵杆是一种输入设备，一般用于工程机械或港口机械上的角度控制。目前市场上的操纵杆主要分为液压式和电控式两种。液压式操纵杆虽然造价便宜，结构装配简单，但是需要液压系统的支持，而且精度不高。相较于液压式操纵杆，电控式操纵杆精度更高，可用于更为精密的角度控制。但电控式操纵杆一般结构较为复杂，装配难度较大，还存在一些问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种自复位式双自由度操纵杆，其结构巧妙，装配方便，可将手柄的位置信号转换为电信号。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种自复位式双自由度操纵杆，所述自复位式双自由度操纵杆包括双自由度运动机构、手柄、防尘罩、控制板、外壳；所述双自由度运动机构安装在外壳体内部，提供操纵杆的运动功能；所述手柄安装在双自由度运动机构上，用于手部握持；所述防尘罩安装在外壳和手柄之间，手柄转动时防尘罩跟随手柄收缩或拉伸，用于保护双自由度运动机构，控制板通过螺柱悬挂在双自由度运动机构底部，用于处理电信号后提供给其他装置。

进一步地，所述双自由度运动机构包括曲面壳体、拨杆衬套、拨杆、衬套挡圈、C形扣环、止转键、无油衬套、上滑桥、下滑桥、转轴、滑块、弹簧、法兰盘、限位；所述拨杆中间位置和拨杆衬套的内部形状均为球面，所述曲面壳体的中心位置和拨杆衬套的外部形状均为圆柱面，装配时拨杆和拨杆衬套一起装配到曲面壳体的内部圆柱面内，拨杆可在拨杆衬套的球面内转动；所述衬套挡圈装配在拨杆衬套底面，并由C形扣环固定，限制拨杆和拨杆衬套的上下窜动；所述曲面壳体、拨杆和拨杆衬套上均开有槽，所述止转键安装在槽内，限制拨杆的轴向转动；所述曲面壳体上开有轴承孔，所述转轴通过安装于轴承孔中的轴承装配在曲面壳体上，轴心和拨杆的球面的球心在同一面上，所述上滑桥和下滑桥通过紧定螺钉装配在转轴上，且上滑桥和下滑桥上开有槽，所述拨杆尾部套有无油衬套，并伸进上滑桥和下滑桥的槽内，拨杆转动时带动上滑桥和下滑桥在X和Y方向转动，进而带动转轴转动；所述法兰盘装配在拨杆顶端，所述滑块和弹簧依次套在拨杆上部，其中弹簧靠近拨杆顶端，弹簧装配时通过法兰盘压紧使得具有一定的压缩量，用于实现拨杆转动时自动回到正中位置，具体地，拨杆转动时带动滑块滑动，压缩弹簧，使拨杆自动回位；所述限位装配在曲面壳体底部，其上开有限位孔，拨杆转动时尾部触碰到限位孔壁，限制拨杆的转动角度。

进一步地，所述曲面壳体上设计有滑块的运动曲面，在运动曲面的±X和±Y方向上设计有导向槽。

进一步地，所述限位的限位孔尺寸可调，用于限制拨杆转动的角度大小。

进一步地，所述限位的限位孔的形状为圆形和方形两种形式，限制拨杆的圆形运动轨迹和方形运动轨迹。

进一步地，所述双自由度运动机构的四周可装配角度传感器，用于将拨杆转动的位置信号转换为电信号。

进一步地，所述手柄上可装配多个控制开关。

进一步地，所述防尘罩和外壳、手柄之间采用压板压紧的装配方式，用于实现操纵杆的防水功能。

进一步地，所述手柄和双自由度运动机构、外壳之间装配有接地线，用于实现静电泄放。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：提出的自复位式双自由度操纵杆，其结构巧妙，装配方便，可将手柄的位置信号转换为电信号，可用于各种工业设备、军用设备的控制和各类仿真训练平台上，且适用于多种电控场景。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的双自由度运动机构的结构示意图。

图3是本发明的双自由度运动机构底面示意图。

图4是本发明的曲面壳体示意图。

图5是本发明的限位示意图。

图6是本发明的角度传感器安装位置示意图。

图7是本发明的导通线示意图。

图中附图标记说明：

1—双自由度运动机构，2—手柄，3—防尘罩，4—控制板，5—外壳，101—曲面壳体，102—拨杆衬套，103—拨杆，104—衬套挡圈，105—C形扣环，106—止转键，107—无油衬套，108—上滑桥，109—下滑桥，110—滑块，111—弹簧，112—法兰盘，113—限位，114—转轴，115—角度传感器，1011—导向槽，1012—运动曲面，1131—限位孔。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在一个实施例中，结合图1至图3，本发明提供了一种自复位式双自由度操纵杆包括双自由度运动机构1、手柄2、防尘罩3、控制板4和外壳5。其中，双自由度运动机构1是操纵杆的核心机构，提供了操纵杆双自由度自复位式操作的功能。双自由度运动机构1通过紧固件安装在外壳5内部，在双自由度运动机构1上有法兰盘112，用于安装手柄2，手柄2上可安装多个控制开关。防尘罩3是柔性材料，安装在手柄2和外壳5之间，手柄2转动时防尘罩3跟随手柄2收缩或拉伸，起到保护内部的双自由度运动机构1的作用。控制板4通过螺柱悬挂在双自由度运动机构1，用于处理电信号后提供给其他装置。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图2，双自由度运动机构1通过球形副来实现功能，包括曲面壳体101、拨杆衬套102、拨杆103、衬套挡圈104、C形扣环105、止转键106、无油衬套107、上滑桥108、下滑桥109、转轴114、滑块110、弹簧111、法兰盘112、限位113。拨杆103的中间位置为球面，拨杆衬套102的内部为球面，外部为圆柱面，拨杆103的球面和拨杆衬套102的球面相互配合，装配时拨杆103和拨杆衬套102一起装配到曲面壳体101的圆柱面内，拨杆103可在球面内自由转动，拨杆衬套102使用非金属材料，摩擦力较小。为防止拨杆103上下窜动，在拨杆衬套102底部，装配一个衬套挡圈104，使用C形扣环105卡在拨杆衬套102底部；为防止拨杆103轴向转动，在曲面壳体101、拨杆103和拨杆衬套102上均开有槽，止转键106固定在曲面壳体101，伸进槽内，限制拨杆103轴向转动。在拨杆103上方套有滑块110和弹簧111，滑块110为非金属材料，弹簧111使用法兰盘112压紧，弹簧111具有一定的预紧力，拨杆103转动时带动滑块110滑动，压缩弹簧111，使拨杆103自动回位。转轴114通过轴承安装在曲面壳体101上，轴心和拨杆103的球面的球心在同一面上，上滑桥108和下滑桥109通过紧定螺钉装配在转轴114上，上滑桥108和下滑桥109上开有槽，在拨杆103尾部套有无油衬套107，无油衬套107为非金属材料，伸进上滑桥108和下滑桥109的槽内，拨杆103转动时带动转动上滑桥108和下滑桥109在X和Y方向转动，进而带动转轴114转动。所述限位113装配在曲面壳体101底部，其上开有限位孔1131，拨杆103转动时尾部触碰到限位孔1131壁，限制拨杆103的转动角度。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图4，曲面壳体101上设计有运动曲面1012，贴合拨杆103带动滑块110滑动时的形成的曲面，在运动曲面的±X和±Y方向上设计有导向槽1011，用于提供±X和±Y方向上的操作手感。

进一步地，在其中一个实施例中，所述拨杆衬套、滑块和无油衬套均为非金属材料，用于减少金属面之间的摩擦。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图5，所述限位孔1131的尺寸可调，限制拨杆103转动的角度大小。限位孔1131的形状可更改为圆形和方形两种形式，限制拨杆103的圆形运动轨迹和方形运动轨迹。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图6，所述双自由度运动机构的四周可装配角度传感器115，用于将拨杆转动的位置信号转换为电信号。

进一步地，在其中一个实施例中，所述手柄上可装配多个控制开关。

进一步地，在其中一个实施例中，所述防尘罩和外壳和手柄之间采用压板压紧的装配方式，用于操纵杆的防水功能。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图7，手柄2和双自由度运动机构1、外壳5之间装配有接地线6，用于静电泄放。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自复位式双自由度操纵杆，其特征在于，所述自复位式双自由度操纵杆包括双自由度运动机构、手柄、防尘罩、控制板、外壳；所述双自由度运动机构安装在外壳内部，提供操纵杆的运动功能；所述手柄安装在双自由度运动机构上，用于手部握持；所述防尘罩安装在外壳和手柄之间，手柄转动时防尘罩跟随手柄收缩或拉伸，用于保护双自由度运动机构，控制板通过螺柱悬挂在双自由度运动机构底部，用于处理电信号后提供给其他装置；

所述双自由度运动机构包括曲面壳体、拨杆衬套、拨杆、衬套挡圈、C形扣环、止转键、无油衬套、上滑桥、下滑桥、转轴、滑块、弹簧、法兰盘、限位；所述拨杆中间位置和拨杆衬套的内部形状均为球面，所述曲面壳体的中心位置和拨杆衬套的外部形状均为圆柱面，装配时拨杆和拨杆衬套一起装配到曲面壳体的内部圆柱面内，拨杆可在拨杆衬套的球面内转动；所述衬套挡圈装配在拨杆衬套底面，并由C形扣环固定，限制拨杆和拨杆衬套的上下窜动；所述曲面壳体、拨杆和拨杆衬套上均开有槽，所述止转键安装在槽内，限制拨杆的轴向转动；所述曲面壳体上开有轴承孔，所述转轴通过安装于轴承孔中的轴承装配在曲面壳体上，轴心和拨杆的球面的球心在同一面上，所述上滑桥和下滑桥通过紧定螺钉装配在转轴上，且上滑桥和下滑桥上开有槽，所述拨杆尾部套有无油衬套，并伸进上滑桥和下滑桥的槽内，拨杆转动时带动上滑桥和下滑桥在X和Y方向转动，进而带动转轴转动；所述法兰盘装配在拨杆顶端，所述滑块和弹簧依次套在拨杆上部，其中弹簧靠近拨杆顶端，弹簧装配时通过法兰盘压紧使得具有一定的压缩量，用于实现拨杆转动时自动回到正中位置，拨杆转动时带动滑块滑动，压缩弹簧，使拨杆自动回位；所述限位装配在曲面壳体底部，其上开有限位孔，拨杆转动时尾部触碰到限位孔壁，限制拨杆的转动角度；

所述曲面壳体上设计有滑块的运动曲面，在运动曲面的±X和±Y方向上设计有导向槽；

所述拨杆衬套、滑块和无油衬套均为非金属材料；

所述限位的限位孔尺寸可调，用于限制拨杆转动的角度大小；

所述限位的限位孔的形状为圆形和方形两种形式，限制拨杆的圆形运动轨迹和方形运动轨迹；

所述双自由度运动机构的四周可装配角度传感器，用于将拨杆转动的位置信号转换为电信号。

2.根据权利要求1所述的自复位式双自由度操纵杆，其特征在于，所述手柄上可装配多个控制开关。

3.根据权利要求1所述的自复位式双自由度操纵杆，其特征在于，所述防尘罩和外壳、手柄之间采用压板压紧的装配方式，用于实现操纵杆的防水功能。

4.根据权利要求1所述的自复位式双自由度操纵杆，其特征在于，所述手柄和双自由度运动机构、外壳之间装配有接地线，用于实现静电泄放。