CN200955648Y - 室外云台 - Google Patents
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Abstract
一种室外云台，其上轴置于上壳内，上蜗轮装在上轴上，上轴与上接口合件固定连接，与上蜗轮配合的上蜗杆套在大电机上，大电机安装于上支架的一侧；小电机安装于箱体一侧，箱体上固定有上支架，上轴上有拨盘，拨盘的凸缘与装于箱体的光电开关对应，下蜗轮装在下轴上，与下蜗轮配合的下蜗杆套在小电机上，下轴和下接口合件固定连接，下轴上装有其凸缘可与下壳的光电开关对应的下限位板。本实用新型结构紧凑简单，空间利用合理；控制运动的蜗轮蜗杆传动比为72∶1，云台精度高，分辨率为0.0125°±0.00625°；负载能力大，可承载20公斤；传动平稳。分离型角接触球轴承的使用，可减小蜗杆在轴向上的串动，保证云台的精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高精度室外云台，可以为照相机或其他有效载荷提供水平-倾斜两个方向的位置控制。可用于跟踪、摄像、摄影、监测、机器人计算机视屏、电信会议等。
背景技术
中国发明专利申请公开说明书公开号CN1184248A公开了一种数控谐波云台，其方位和俯仰运动都是通过精密步进谐波传动实现的，其是由底座、箱体、电机、传动部件组成的，方位箱和俯仰箱两个部份均由步进电机、谐波齿轮传动、轴系和箱体组成，方位箱的轴线垂直于俯仰箱的轴线，方位运转由柔轮输出实现，俯仰运转由刚轮输出实现。它的工作原理为：数控谐波云台的方位和俯仰运动都是由精密步进谐波齿轮传动来实现。在方位传动上，当步进电机驱动电源连续供给步进电机脉冲信号时，步进电机就带动与它相连的波发生器连续转动，经过谐波齿轮传动，将其步距角细分，然后带动与输出主轴刚性连接的俯仰箱转动，从而实现俯仰箱的方位运转。在俯仰传动上，步进电机带动与它相连的波发生器连续转动，经过谐波齿轮传动，将其步距角细分，然后由刚轮输出带动与它固联在一起的俯仰箱体转动，来实现俯仰运转。存在的不足是：方位运转由柔轮输出实现会降低该云台的负荷，其所造成的齿轮间隙过大，严重影响了运行精度和其上负载的图像质量。该云台还没有一个自己的平衡位置，不能为用户提供准确的方位信息。
中国发明专利申请公开说明书公开号CN1443963A公开了一种预置定位可控云台：包括壳体、电机、电机、垂直转动支架、水平转动支架、齿轮传动副和解码控制器，其中：电机是同步电机；垂直转动支架铰接于壳体上，一电机固定在垂直转动支架上，其轴上固定的齿轮与固定在壳体上的齿轮啮合，形成齿轮传动副，在垂直转动支架上装有齿轮，它与铰接于壳体上的齿轮啮合，形成另一齿轮副，电位器固定在齿轮上，其调节轴与该齿轮轴连接，水平转动支架铰接于垂直转动支架上，水平转动支架的转动轴一端与电机的轴连接，另一端与电位器的调节轴连接。存在的不足是：采用的电机和控制位置的方式结构复杂，且使该云台体积大，负载能力小，位置精确度不高，传动不稳定。
发明内容
本实用新型的发明目的在于提供一种能够快速而准确地为照相机或其他有效载荷提供精确位置控制的、负载能力大、结构简单紧凑的室外云台。
实现本实用新型发明目的的技术方案是：一种室外云台，包括上接口合件、壳体部件、下接口合件，其特征在于：壳体部件包括可连接为一体的上壳、下壳，上轴置于上壳内，上蜗轮装在上轴上，上轴与上接口合件固定连接，与上蜗轮配合的上蜗杆套在大电机上，大电机安装于上支架的一侧；小电机安装于箱体一侧，箱体上固定有上支架，上轴与上支架间左右各装有一轴承，上轴上有拨盘，拨盘的凸缘与装于箱体的光电开关对应，下蜗轮装在下轴上，与下蜗轮配合的下蜗杆套在小电机上，下轴和下接口合件固定连接，下轴上装有其凸缘可与下壳的光电开关对应的下限位板；上蜗杆的外端套有深沟球轴承，深沟球轴承又镶装在上支架上的轴承孔中，下蜗杆的外端套有深沟球轴承，深沟球轴承又别镶装在箱体上的轴承孔中。
本实用新型的特征还在于：所述上支架上的用于安装上蜗杆的轴承孔，箱体上的用于安装下蜗杆的轴承孔，均为由两个中心距为0.6mm的半圆组成的椭圆形槽孔。
本实用新型的特征还在于：所述上支架上的用于安装大电机的孔，箱体上的用于安装小电机的孔，均为由两个中心距为0.6mm的半圆组成的椭圆形槽孔。
本实用新型的特征还在于：所述的上蜗杆套在大电机上，下蜗杆套在小电机上，其上蜗杆和大电机之间、下蜗杆和小电机之间分别装有分离型角接触球轴承。
本实用新型的特征还在于：所述的上支架和箱体上用于支撑上蜗杆和下蜗杆的轴承孔，其反面钻有三个螺纹孔，螺纹孔中装有用于调节电机和深沟球轴承位置的调节螺钉。
本实用新型的特征还在于：所述的上蜗轮为一个扇形蜗轮。
本实用新型的特征还在于：下轴内有用于引出内部电缆线的空心孔。
与现有技术相比，本实用新型的室外云台结构形式新颖，通过电机直接连接蜗轮蜗杆传动，然后输出转矩，内部结构紧凑简单，空间利用合理。控制运动的蜗轮蜗杆传动比为72∶1，云台精度高，分辨率为0.0125°±0.00625°；负载能力大，可承载20公斤；光电开关的使用，可以给控制系统提供精确的位置控制。分离型角接触球轴承的使用，可减小蜗杆在轴向上的串动，保证云台的精度。下轴空心孔引出内部电缆线，使得结构更简洁，具有传动精度高、负载能力大、传动平稳等优点。
附图说明
下面将结合附图提供的实施例对本实用新型进一步描述。
图1为本实用新型的云台装配示意图。
图2为本实用新型的结构示意图。
图3本实用新型的传动系统示意图。
图4为箱体的局部示意图。
图5为箱体的轴承位置示意图。
图6为上接口合件示意图。
图7为下接口合件示意图。
图8为云台控制流程图。
具体实施方式
图1中，1为上接口合件、2为壳体部件、3为下接口合件。壳体部件2包括可连接为一体的上壳、下壳、上轴置于上壳内。上壳与下壳之间用螺钉连接，并用密封胶涂抹接合面，保证产品的防水要求。
图2中，箱体7固定于下壳8，箱体7上固定有上支架5，大电机4是用四个标准螺钉安装于上支架5的一侧，大电机4经上蜗杆与上蜗轮6传动连接。上蜗轮6为一个扇形蜗轮，这种结构即降低了零件的自重，又节省了云台的内部空间。
图3中，上轴10置于上壳内，上蜗轮6装在上轴10上，与上蜗轮6配合的上蜗杆11套在大电机4上，小电机12用四个标准螺钉安装于箱体的一侧，上轴10上有拨盘9，拨盘9的凸缘与装于箱体的光电开关16对应，拨盘9随上轴10转动时其凸缘会通过光电开关16，每经过一次光电开关16会发出一次电信号，信号通过电缆线传到控制器，从而由控制器计算云台倾斜方向的运动位置，实现云台的俯仰运动。下蜗轮15装在下轴13上，与下蜗轮15配合的下蜗杆14套在小电机12上，下轴13和下接口合件固定连接，下蜗轮15上装有其凸缘可与下壳的光电开关对应的拨盘；与上述相同，此光电开关由云台控制器控制，控制器通过控制光电开关可使云台在水平方向上转动。上蜗杆11的一端套有深沟球轴承，深沟球轴承又镶装在上支架上的轴承孔中，下蜗杆14的一端套有深沟球轴承，深沟球轴承又别镶装在箱体上的轴承孔中。上轴与上支架间左右各装有一轴承。
小电机12将转矩传递给下蜗杆14，下蜗杆14与下蜗轮15啮合传动，将转矩传递到下轴13，下轴13和下接口合件是固定不动的，下轴13与壳体是可以相互转动的，从而带动整个壳体部件水平转动；同理，大电机4通过上蜗杆11、上蜗轮6将转矩传递到上轴10，上轴10和上接口合件的支板用垫块连接，从而实现上接口合件的俯仰运动。
图4中，在云台内部的传动过程中，由于零件之间存在着间隙，直接影响到云台的精度。箱体7上有用于安装下蜗杆的深沟球轴承17的轴承孔，轴承孔为椭圆形槽，椭圆由两个中心距为0.6mm的半圆组成，通过调节深沟球轴承17和电机在椭圆形槽里的位置可减小蜗轮与蜗杆之间的间隙。同理上支架上的轴承孔也为椭圆形槽，电机在箱体和上支架上的安装位置也是如此，装电机的孔也是由两个中心距为0.6mm的半圆组成的椭圆形槽，可以方便的调节电机。
图5中，本实用新型内部的下蜗杆14的一端套有深沟球轴承17，深沟球轴承17镶在箱体7上，通过调节深沟球轴承17在箱体7上的位置可减小下蜗轮与下蜗杆14之间的间隙。同理上蜗杆的一端也套有深沟球轴承。在下蜗杆14和小电机12之间装有分离型角接触球轴承18。通过分离型角接触球轴承18可消除蜗杆在轴向上与电机的间隙，防止蜗杆向电机这个方向串动。上蜗杆和大电机之间也装有分离型角接触球轴承。同时箱体和上支架上轴承孔的反面钻有三个螺纹孔，将螺钉21装在这三个孔中，螺钉21的一端顶在深沟球轴承17的外圈，通过调节螺钉21来改变上蜗杆和下蜗杆在轴向上的串动。
图6中，所示上接口合件，包括支板20、上接口板19和连接用的螺钉。在支板侧面上各有三个螺钉孔，用螺钉将支板20分别与上轴上的垫块紧固。
图7中，所示下接口合件，包括支座21、下接口板22。支座21与下轴紧固连接，下接口板22与支座21紧固连接；下接口板22上有4个孔，可以保证云台与安装支架连接。
图8中，本实用新型工作时，控制器给电机传递运行信号，一电机将转矩传递给蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合传动，将转矩传递给下轴，下轴和下接口合件是固定不动的，下轴与箱体是可以相互转动的，从而带动整个箱体水平转动；同理，另一电机通过蜗杆、蜗杆将转矩传递到上轴，上轴和上接口的合件的左右支板用销钉紧固，从而实现上接口合件的俯仰运动。与三角架等外设备相连接到箱体上。随蜗轮转动时其凸缘会通过光电开关的凹槽，每经过一次光电开关会发出一次光电信号，此信号通过电缆线反馈给控制器，由控制器控制电机的正反转从而控制云台倾斜方向的运动位置。下蜗轮合件工作方式基本与上蜗轮合件相同。随蜗轮转动时凸缘会通过光电开关的凹槽，每经过一次光电开关会发出一次光电信号，此信号通过电缆线反馈给控制器，由控制器控制电机的正反转从而控制云台水平方向的运动位置。这样实现了本实用新型的水平与倾斜转动，从而带动载荷按要求状态工作。
本实用新型所有电缆线由下轴中孔引出，在支座上有一防水的7针航空插座，保证与外接电源和控制器连接，使其结构更简洁。
Claims (6)
1、一种室外云台，包括上接口合件(1)、壳体部件(2)、下接口合件(3)，其特征在于：壳体部件(2)包括可连接为一体的上壳()、下壳(8)，上轴(10)置于上壳内，上蜗轮(6)装在上轴(10)上，上轴(10)与上接口合件(1)固定连接，与上蜗轮(6)配合的上蜗杆(11)套在大电机(4)上，大电机(4)安装于上支架(5)的一侧；小电机(12)安装于箱体(7)一侧，箱体(7)装于下壳(8)，箱体(7)上固定有上支架(5)，上轴(10)与上支架(5)间左右各装有一轴承，上轴(10)上有拨盘(9)，拨盘(9)的凸缘与装于箱体(7)的光电开关(16)对应，下蜗轮(15)装在下轴(13)上，与下蜗轮(15)配合的下蜗杆(14)套在小电机(12)上，下轴(13)和下接口合件(3)固定连接，下轴(13)上装有其凸缘可与下壳(8)的光电开关对应的下限位板；上蜗杆(11)的一端套有深沟球轴承，深沟球轴承又镶装在上支架(5)上的轴承孔中，下蜗杆(14)的一端套有深沟球轴承，深沟球轴承又别镶装在箱体(7)上的轴承孔中
2、如权利要求1所述的室外云台，其特征在于：所述上支架(5)上的用于安装上蜗杆(11)的轴承孔，箱体(7)上的用于安装下蜗杆(14)的轴承孔，均为由两个中心距为0.6mm的半圆组成的椭圆形槽孔。
3、如权利要求1所述的室外云台，其特征在于：所述上支架(5)上的用于安装大电机(4)的孔，箱体(7)上的用于安装小电机(12)的孔，均为椭圆形槽孔。
4、如权利要求1所述的室外云台，其特征在于：所述的上蜗杆(11)套在大电机(4)上，下蜗杆(14)套在小电机(12)上，其上蜗杆(11)和大电机(4)之间、下蜗杆(14)和小电机(12)之间分别装有分离型角接触球轴承。
5、如权利要求1所述的室外云台，其特征在于：所述的上支架(5)和箱体(7)上用于支撑上蜗杆(11)和下蜗杆(14)的轴承孔，其反面钻有三个螺纹孔，螺纹孔中装有用于调节深沟球轴承位置的调节螺钉。
6、如权利要求1所述的室外云台，其特征在于：所述的上蜗轮(6)为一个扇形蜗轮。
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