CN116085741A - 一种高精度旋转定位舞台灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高精度旋转定位舞台灯，包括灯头、支撑灯头旋转的支撑臂及支撑支撑臂旋转超过360°的机箱；电机的驱动轴与椭圆驱动轮连接，椭圆驱动轮外套设具有外齿的柔性的第一齿轮，第一齿轮外套设具有内齿的刚性的第二齿轮，第二齿轮内径大于第一齿轮外径且第二齿轮齿数大于第一齿轮齿数，椭圆驱动轮长轴方向上的两端抵持第一齿轮使其变形后与第二齿轮啮合，第二齿轮相对于电机的座体固定；电机的座体固定于机箱，第一齿轮与支撑臂连接，或电机的座体固定于支撑臂，第一齿轮与灯头/机箱连接，或电机的座体固定于灯头，第一齿轮与支撑臂连接。直接利用刚性传动件传动，省略了具有弹性的同步带，避免了弹性传动件弹性形变造成的定位误差。

Description

一种高精度旋转定位舞台灯

技术领域

本发明涉及舞台灯技术领域，更具体地，涉及一种高精度旋转定位舞台灯。

背景技术

舞台灯一般包括发出光束的灯头、支撑灯头旋转的支撑臂以及支撑支撑臂旋转的机箱，现有的旋转驱动一般是电机连接小同步轮，旋转件连接大同步轮，小同步轮与大同步轮之间通过同步带连接，利用小同步轮与大同步轮之间的半径差实现减速功能，同步带一般为橡胶或者塑料材质，由于其在传动过程中受力较大，会被弹性拉伸，因此往往会造成灯头的扫描定位不准确，影响产品的稳定性，甚至使同步带断裂。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种高精度旋转定位舞台灯，可以省略具有弹性的同步带，直接利用刚性传动件传动，避免弹性传动件弹性形变造成的定位误差。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高精度旋转定位舞台灯，包括灯头、支撑所述灯头旋转的支撑臂以及支撑所述支撑臂旋转的机箱，且所述支撑臂相对于所述机箱的旋转角度大于360°；

还包括用于驱动所述灯头或者所述支撑臂旋转的电机，所述电机的驱动轴与椭圆驱动轮连接，所述椭圆驱动轮外套设有具有外齿的柔性的第一齿轮，所述第一齿轮外套设有具有内齿的刚性的第二齿轮，所述第二齿轮的内径大于所述第一齿轮的外径且所述第二齿轮的齿数大于所述第一齿轮的齿数，所述椭圆驱动轮长轴方向上的两端抵持所述第一齿轮使其变形后与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮相对于所述电机的座体固定；

所述电机的座体固定于所述机箱，所述第一齿轮与所述支撑臂连接，或者所述电机的座体固定于所述支撑臂，所述第一齿轮与所述灯头/所述机箱连接，或者所述电机的座体固定于所述灯头，所述第一齿轮与所述支撑臂连接。

由于所述第二齿轮的内径大于所述第一齿轮的外径且所述第二齿轮的齿数大于所述第一齿轮的齿数，当所述椭圆驱动轮装入所述第一齿轮后，迫使所述第一齿轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形，所述第一齿轮长轴两端附近的齿将与所述第二齿轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与所述第二齿轮完全脱开，所述第一齿轮周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当所述椭圆驱动轮朝正向连续转动时，所述第一齿轮的变形不断改变，使所述第一齿轮与所述第二齿轮的啮合状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而使所述第一齿轮相对所述第二齿轮沿与椭圆驱动轮相反方向缓慢旋转。因此在所述椭圆驱动轮正向旋转一周时，所述第一齿轮将相对于所述第二齿轮反向旋转两者的齿数差个齿位。本申请直接利用刚性传动件传动，省略了具有弹性的同步带，避免了弹性传动件弹性形变造成的定位误差，提高了定位精度。

进一步地，所述椭圆驱动轮为具有内环与外环的滚珠轴承，所述电机的驱动轴与所述滚珠轴承的内环连接，所述第一齿轮套设在所述滚珠轴承的外环之外。利用轴承结构，可以减小所述椭圆驱动轮与所述第一齿轮之间的摩擦，使所述椭圆驱动轮的转动更加顺滑。

进一步地，所述第二齿轮的齿数与所述第一齿轮的齿数相差2个。这样，当所述椭圆驱动轮正向旋转一周时，所述第一齿轮将相对于所述第二齿轮反向旋转2个齿位。

进一步地，所述电机的驱动轴沿其长度方向具有第一孔，所述第一孔贯穿所述驱动轴两端，所述电机的座体对应所述驱动轴设置有贯穿的避让孔，所述椭圆驱动轮、所述第一齿轮对应所述贯穿孔设置有通孔。所述第一孔、所述避让孔与所述通孔共同形成过线孔，便于连接所述灯头与所述支撑臂或者所述支撑臂与所述机箱之间的电力线、信号线穿过。

进一步地，还包括与所述第一齿轮连接的中心轴，所述电机的驱动轴沿其长度方向具有第一孔，所述中心轴插设于所述第一孔内且与所述驱动轴锁紧。将所述第一齿轮固定于所述中心轴，再将所述中心轴插设于所述电机的驱动轴的第一孔内，从而可以对所述第一齿轮与连接件（所述支撑臂、所述灯头或所述机箱）的旋转进行支撑。

进一步地，所述中心轴穿出所述驱动轴的端部与编码器的码盘连接，用于检测所述码盘角度的编码器与所述电机相对固定。所述编码器通过检测所述码盘的旋转角度，从而得知所述第一齿轮的旋转角度，即与所述第一齿轮连接的连接件（所述支撑臂、所述灯头或所述机箱）的旋转角度。

进一步地，所述中心轴穿出所述驱动轴的端部与固定有磁敏的安装座连接，用于检测所述磁敏的检测器与所述电机相对固定。所述检测器通过检测所述磁敏，从而确定所述第一齿轮的初始位置，即与所述第一齿轮连接的连接件（所述支撑臂、所述灯头或所述机箱）的初始位置。

进一步地，还包括一支撑轴承，所述支撑轴承的外环与所述第二齿轮相对固定，所述支撑轴承的内环两侧分别与固定座以及所述第一齿轮连接，所述固定座远离所述第一齿轮一侧与所述支撑臂、所述灯头或所述机箱连接。利用所述固定座将所述第一齿轮与连接件（所述支撑臂、所述灯头或所述机箱）连接，利用所述支撑轴承对所述第一齿轮与连接件（所述支撑臂、所述灯头或所述机箱）的旋转进行支撑。

进一步地，还包括一支架，所述第二齿轮外侧延伸出固定片，与所述支架进行固定。从而实现所述电机、所述第二齿轮、所述椭圆驱动轮及所述第一齿轮的固定。

进一步地，所述灯头内设置有用于发出光束的光源以及用于拦截光束产生光效的效果件，还包括设置在所述灯头的出光口的出光镜，经过所述效果件的光束最终自所述出光镜射出。通过相对于所述支撑臂旋转所述灯头和/或相对于所述机箱旋转所述支撑臂，从而实现将所述灯头自所述出光镜射出的光束投射向任何方向。

附图说明

图1是本发明高精度旋转定位舞台灯的爆炸结构示意图。

图2是本发明电机、椭圆驱动轮、第一齿轮与第二齿轮的爆炸结构示意图。

图3是本发明电机、椭圆驱动轮、第一齿轮与第二齿轮组装后的剖视结构示意图。

图4是本发明椭圆驱动轮处于第一位置的结构示意图。

图5是本发明椭圆驱动轮处于第二位置的结构示意图。

图中：

100、灯头；110、切割器；120、雾化镜；130、放大镜；200、支撑臂；300、机箱；400、电机；410、座体；411、避让孔；420、驱动轴；421、第一孔；422、第一连接座；510、椭圆驱动轮；520、第一齿轮；530、第二齿轮；531、固定片；540、通孔；550、中心轴；551、第二孔；552、第二连接座；610、码盘；620、编码器；710、磁敏；720、检测器；730、安装座；800、支撑轴承；810、固定座；900、支架。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1至图5，本发明提供一种高精度旋转定位舞台灯，包括灯头100、支撑所述灯头100旋转的支撑臂200以及支撑所述支撑臂200旋转的机箱300，且所述支撑臂200相对于所述机箱300的旋转角度大于360°；

还包括用于驱动所述灯头100或者所述支撑臂200旋转的电机400，所述电机400的驱动轴420与椭圆驱动轮510连接，所述椭圆驱动轮510外套设有具有外齿的柔性的第一齿轮520，所述第一齿轮520外套设有具有内齿的刚性的第二齿轮530，所述第二齿轮530的内径大于所述第一齿轮520的外径且所述第二齿轮530的齿数大于所述第一齿轮520的齿数，所述椭圆驱动轮510长轴方向上的两端抵持所述第一齿轮520使其变形后与所述第二齿轮530啮合，所述第二齿轮530相对于所述电机400的座体410固定；

所述电机400的座体410固定于所述机箱300，所述第一齿轮520与所述支撑臂200连接，或者所述电机400的座体410固定于所述支撑臂200，所述第一齿轮520与所述灯头100/所述机箱300连接，或者所述电机400的座体410固定于所述灯头100，所述第一齿轮520与所述支撑臂200连接。

由于所述第二齿轮530的内径大于所述第一齿轮520的外径且所述第二齿轮530的齿数大于所述第一齿轮520的齿数，当所述椭圆驱动轮510装入所述第一齿轮520后，迫使所述第一齿轮520的剖面由原先的圆形变成椭圆形，所述第一齿轮520长轴两端附近的齿将与所述第二齿轮530的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与所述第二齿轮530完全脱开，所述第一齿轮520周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当所述椭圆驱动轮510朝正向连续转动时，所述第一齿轮520的变形不断改变，使所述第一齿轮520与所述第二齿轮530的啮合状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而使所述第一齿轮520相对所述第二齿轮530沿与椭圆驱动轮510相反方向缓慢旋转。因此在所述椭圆驱动轮510正向旋转一周时，所述第一齿轮520将相对于所述第二齿轮530反向旋转两者的齿数差个齿位。本申请直接利用刚性传动件传动，省略了具有弹性的同步带，避免了弹性传动件弹性形变造成的定位误差，提高了定位精度。

由于舞台灯的机箱300一般是放置于地上或者固定在桁架上，所以是固定不动的，因此当所述电机400的座体410固定于所述机箱300，所述第一齿轮520与所述支撑臂200连接时，所述电机400的座体410相对于所述机箱300固定，所述支撑臂200在所述电机400的驱动轴420带动下旋转；当所述电机400的座体410固定于所述支撑臂200，所述第一齿轮520与所述灯头100连接时，所述电机400的座体410相对于所述支撑臂200固定，所述灯头100在所述电机400的驱动轴420带动下旋转，当所述电机400的座体410固定于所述支撑臂200，所述第一齿轮520与所述机箱300连接时，所述电机400的座体410相对于所述支撑臂200固定，由于所述机箱300是固定不动的，因此所述支撑臂200将跟随所述电机400的座体410一起旋转；当所述电机400的座体410固定于所述灯头100，所述第一齿轮520与所述支撑臂200连接时，所述电机400的座体410相对于所述灯头100固定，由于所述支撑臂200连接所述机箱300，整体是固定不动的，因此所述灯头100将跟随所述电机400的座体410一起旋转。

如图1，在本实施例中，包括2个电机400，其中一个所述电机400的座体410固定于所述机箱300，所述第一齿轮520与所述支撑臂200连接，另一个所述电机400的座体410固定于所述支撑臂200，所述第一齿轮520与所述灯头100连接。

优选地，所述驱动轴420与所述椭圆驱动轮510之间通过第一连接座422连接，所述第一连接座422通过垂直于所述驱动轴420方向的螺钉锁紧于所述驱动轴420。

如图2至图5，在本发明优选地实施例中，所述椭圆驱动轮510为具有内环与外环的滚珠轴承，所述电机400的驱动轴420与所述滚珠轴承的内环连接，所述第一齿轮520套设在所述滚珠轴承的外环之外。利用轴承结构，可以减小所述椭圆驱动轮510与所述第一齿轮520之间的摩擦，使所述椭圆驱动轮510的转动更加顺滑。

优选地，所述椭圆驱动轮510套设在所述第一连接座422之外，且所述椭圆驱动轮510的内环锁紧于所述第一连接座422。

在本实施例中，所述椭圆驱动轮510的内环为椭圆，所述椭圆驱动轮510的外环为柔性，两者之间的滚珠大小一致，所述椭圆驱动轮510的外环在所述椭圆驱动轮510的内环的抵持下，也变形为椭圆，随着内环的转动，外环的变形不断改变，但始终保持为椭圆状，从而抵持所述第一齿轮520使其变形为椭圆，并且变形也不断改变。在本发明优选地实施例中，所述第二齿轮530的齿数与所述第一齿轮520的齿数相差2个。这样，当所述椭圆驱动轮510正向旋转一周时，所述第一齿轮520将相对于所述第二齿轮530反向旋转2个齿位。从而起到减速的作用，同时提高最终的输出扭矩。如图4至图5中，设置在所述第一齿轮520上的黑点的位置变化，当所述椭圆驱动轮510顺时针旋转了将近90°时，黑点从所述第二齿轮530的一个齿缝中退出，并朝着逆时针的方向运动。

如图2、图3，在本发明优选地实施例中，所述电机400的驱动轴420沿其长度方向具有第一孔421，所述第一孔421贯穿所述驱动轴420两端，所述电机400的座体410对应所述驱动轴420设置有贯穿的避让孔411，所述椭圆驱动轮510、所述第一齿轮520对应所述贯穿孔设置有通孔540。所述第一孔421、所述避让孔411与所述通孔540共同形成过线孔，便于连接所述灯头100与所述支撑臂200或者所述支撑臂200与所述机箱300之间的电力线、信号线穿过。

当所述椭圆驱动轮510为具有内环与外环的滚珠轴承时，所述内环的中心形成所述通孔540。

在本发明优选地实施例中，还包括与所述第一齿轮520连接的中心轴550，所述电机400的驱动轴420沿其长度方向具有第一孔421，所述中心轴550插设于所述第一孔421内且与所述驱动轴420锁紧。将所述第一齿轮520固定于所述中心轴550，再将所述中心轴550插设于所述电机400的驱动轴420的第一孔421内，从而可以对所述第一齿轮520与连接件（所述支撑臂200、所述灯头100或所述机箱300）的旋转进行支撑。

在本实施例中，所述中心轴550沿其长度方向具有第二孔551，连接所述灯头100与所述支撑臂200或者所述支撑臂200与所述机箱300之间的电力线、信号线从中穿过。

在本实施例中，所述中心轴550与所述第一齿轮520之间通过第二连接座552连接，多个沿所述中心轴550长度方向延伸的螺钉，依次贯穿所述第一齿轮520、所述第二连接座552与所述中心轴550，从而将3这连接起来，所述第二连接座552可以与所述第一齿轮520的形状相适配，从而使所述第一齿轮520便于固定。

如图1，在本发明优选地实施例中，所述中心轴550穿出所述驱动轴420的端部与编码器620的码盘610连接，用于检测所述码盘610角度的编码器620与所述电机400相对固定。所述编码器620通过检测所述码盘610的旋转角度，从而得知所述第一齿轮520的旋转角度，即与所述第一齿轮520连接的连接件（所述支撑臂200、所述灯头100或所述机箱300）的旋转角度。

可选地，所述码盘610可以为光电式、电容式或者电感式，在本实施例中选择光电式，其外周缘设置有与所述编码器620配合的感应齿。

在本实施例中，所述码盘610呈环状，连接所述灯头100与所述支撑臂200或者所述支撑臂200与所述机箱300之间的电力线、信号线从所述码盘610的内周缘形成的孔中穿过。

可选地，所述编码器620固定在所述电机400的座体410上。

在本发明优选地实施例中，所述中心轴550穿出所述驱动轴420的端部与固定有磁敏710的安装座730连接，用于检测所述磁敏710的检测器720与所述电机400相对固定。所述检测器720通过检测所述磁敏710，从而确定所述第一齿轮520的初始位置，即与所述第一齿轮520连接的连接件（所述支撑臂200、所述灯头100或所述机箱300）的初始位置。

在本实施例中，所述安装座730呈环状，套设在所述中心轴550外，且所述磁敏710设置在所述安装座730沿所述中心轴550长度方向的端面上。

在其它实施例中，所述磁敏710与所述检测器720还可以用光电开关、机械开关、或者是其它感应开关，只要能标示出预定位置就行。

如图2、图3，在本发明优选地实施例中，还包括一支撑轴承800，所述支撑轴承800的外环与所述第二齿轮530相对固定，所述支撑轴承800的内环两侧分别与固定座810以及所述第一齿轮520连接，所述固定座810远离所述第一齿轮520一侧与所述支撑臂200、所述灯头100或所述机箱300连接。利用所述固定座810将所述第一齿轮520与连接件（所述支撑臂200、所述灯头100或所述机箱300）连接，使所述固定座810作为所述连接件的枢接轴，利用所述支撑轴承800对所述第一齿轮520与连接件（所述支撑臂200、所述灯头100或所述机箱300）的旋转进行支撑。

在本实施例中，所述第一齿轮520呈桶装，齿位于一端的外侧壁上，另一端设置有底板用于与所述中心轴550、所述固定座810连接。

如图1，在本发明优选地实施例中，还包括一支架900，所述第二齿轮530外侧延伸出固定片531，与所述支架900进行固定。从而实现所述电机400、所述第二齿轮530、所述椭圆驱动轮510及所述第一齿轮520的固定。

在本实施例中，所述第二齿轮530相对2侧均延伸出固定片531与所述支架900进行固定。

在本实施例中，所述检测器720安装于所述支架900上。

在本发明优选地实施例中，所述灯头100内设置有用于发出光束的光源以及用于拦截光束产生光效的效果件，还包括设置在所述灯头100的出光口的出光镜，经过所述效果件的光束最终自所述出光镜射出。通过相对于所述支撑臂200旋转所述灯头100和/或相对于所述机箱300旋转所述支撑臂200，从而实现将所述灯头100自所述出光镜射出的光束投射向任何方向。

可选地，所述效果件为CMY组件、切割器110、旋转图案盘、固定图案盘、色片盘、火盘、频闪片、雾化镜120、棱镜、调焦镜、放大镜130中的一种或者多种。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，

包括灯头(100)、支撑所述灯头(100)旋转的支撑臂(200)以及支撑所述支撑臂(200)旋转的机箱(300)，且所述支撑臂(200)相对于所述机箱(300)的旋转角度大于360°；

还包括用于驱动所述灯头(100)或者所述支撑臂(200)旋转的电机(400)，所述电机(400)的驱动轴(420)与椭圆驱动轮(510)连接，所述椭圆驱动轮(510)外套设有具有外齿的柔性的第一齿轮(520)，所述第一齿轮(520)外套设有具有内齿的刚性的第二齿轮(530)，所述第二齿轮(530)的内径大于所述第一齿轮(520)的外径且所述第二齿轮(530)的齿数大于所述第一齿轮(520)的齿数，所述椭圆驱动轮(510)长轴方向上的两端抵持所述第一齿轮(520)使其变形后与所述第二齿轮(530)啮合，所述第二齿轮(530)相对于所述电机(400)的座体(410)固定；

所述电机(400)的座体(410)固定于所述机箱(300)，所述第一齿轮(520)与所述支撑臂(200)连接，或者所述电机(400)的座体(410)固定于所述支撑臂(200)，所述第一齿轮(520)与所述灯头(100)/所述机箱(300)连接，或者所述电机(400)的座体(410)固定于所述灯头(100)，所述第一齿轮(520)与所述支撑臂(200)连接。

2.根据权利要求1所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，所述椭圆驱动轮(510)为具有内环与外环的滚珠轴承，所述电机(400)的驱动轴(420)与所述滚珠轴承的内环连接，所述第一齿轮(520)套设在所述滚珠轴承的外环之外。

3.根据权利要求1所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，所述第二齿轮(530)的齿数与所述第一齿轮(520)的齿数相差2个。

4.根据权利要求1所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，所述电机(400)的驱动轴(420)沿其长度方向具有第一孔(421)，所述第一孔(421)贯穿所述驱动轴(420)两端，所述电机(400)的座体(410)对应所述驱动轴(420)设置有贯穿的避让孔(411)，所述椭圆驱动轮(510)、所述第一齿轮(520)对应所述贯穿孔设置有通孔(540)。

5.根据权利要求1或4所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，还包括与所述第一齿轮(520)连接的中心轴(550)，所述电机(400)的驱动轴(420)沿其长度方向具有第一孔(421)，所述中心轴(550)插设于所述第一孔(421)内且与所述驱动轴(420)锁紧。

6.根据权利要求5所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，所述中心轴(550)穿出所述驱动轴(420)的端部与编码器(620)的码盘(610)连接，用于检测所述码盘(610)角度的编码器(620)与所述电机(400)相对固定。

7.根据权利要求5所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，所述中心轴(550)穿出所述驱动轴(420)的端部与固定有磁敏(710)的安装座(730)连接，用于检测所述磁敏(710)的检测器(720)与所述电机(400)相对固定。

8.根据权利要求1所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，还包括一支撑轴承(800)，所述支撑轴承(800)的外环与所述第二齿轮(530)相对固定，所述支撑轴承(800)的内环两侧分别与固定座(810)以及所述第一齿轮(520)连接，所述固定座(810)远离所述第一齿轮(520)一侧与所述支撑臂(200)、所述灯头(100)或所述机箱(300)连接。

9.根据权利要求1所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于，还包括一支架(900)，所述第二齿轮(530)外侧延伸出固定片(531)，与所述支架(900)进行固定。

10. 根据权利要求1所述的高精度旋转定位舞台灯，其特征在于， 所述灯头(100)内设置有用于发出光束的光源以及用于拦截光束产生光效的效果件，还包括设置在所述灯头(100)的出光口的出光镜，经过所述效果件的光束最终自所述出光镜射出。

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