CN201289572Y - 高速不锈钢云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高速不锈钢云台，包括同轴连接的上、下壳体和其内装有的骨架及控制、传动、旋转机构，所述的控制机构包括上壳体中的控制电路整件和上电机，控制电路整件装于骨架顶部，在上壳体的上端部由螺旋盖封住；控制电缆由下壳体下部经线缆固定防水头进入下壳体的腔内，经空心输出轴，通过导电滑环进入上壳体；下壳体作为底座，驱动上壳体围绕公共轴Z轴旋转；上壳体另有一绕X轴转动的输出轴，由装于骨架上部的上电机通过一对齿轮副，实现减速输出。本实用新型采用两部直流24V步进电机，可实现两维(X、Y轴、Y、Z轴、X、Z轴)的高速旋转功能，适宜室外有振动、冲击和有腐蚀气体、雨水及粉尘环境使用。

Description

高速不锈钢云台

技术领域

本实用新型属于视频监控设备技术领域，特别涉及一种高速不锈钢云台，它与不锈钢摄像装置配套组成摄像系统，可实现两维(X、Y轴；Y、Z轴；X、Z轴)的高速旋转监控功能。

背景技术

高速云台在监控系统中应用非常广泛，例如：在港口大型装卸设备、核电装置、大型火电装置的监控工程项目中，当其作业时，摄像装置随着机械始终处于运动状态，而摄像装置则处于相对固定的某一点，为了对上述装置进行监控，必须让摄像装置的镜头随时应对宽阔场面的多画面迅速切换，要完成该任务，则非高速云台莫属。这是因为：I、在强调生产力高效率的今天，不可能专门定位一个操作人员对摄像装置的镜头旋转、切换进行控制。II、即使专门定位一个操作人员，由于作业空间的关系也无法达到快速随机控制的目的。云台是安防监控领域摄像装置的工作平台。操作者通过系统控制该工作平台的高速旋转，改变摄像装置的工作角度，从而达到监控范围的变化，完成监控目的。

云台从使用环境、结构特征、材料以及重量方面来划分，可以简单的把云台分为轻型、中型及重型三种(此种划分并非严格)。对于在室内使用，运行环境较理想，以工程塑料及金属铝为主要材料及结构形式的云台为轻型云台；而那些野外恶劣条件下作业，腐蚀性气体及粉尘等污染源严重，振动频率高，振幅较大的环境，以不锈钢等重金属为主要材料及结构形式的云台为中、重型云台；中、重型云台在港口装卸、电站、露天库房、大型吊车吊装等大型工程中被广泛使用。目前在安防监控领域，云台实现两维(X、Y轴、Y、Z轴、X、Z轴)的均匀低速旋转功能已经可以轻而易举的实现。而云台的高速旋转功能则只在轻型化的产品中应用，中型及重型云台尚无此功能产品。

发明内容

本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种高速不锈钢云台，采用两部直流24V步进电机，沿两轴(Z、X等)高、低速平稳旋转，采用电磁制动，适宜室外有振动、冲击和有腐蚀气体、雨水及粉尘环境使用。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

依据本实用新型提供的一种高速不锈钢云台，包括同轴连接的上、下壳体和其内装有的骨架及控制、传动、旋转机构，所述的控制机构包括上壳体1中的控制电路整件4和上电机5，控制电路整件装于骨架3顶部，在上壳体的上端部由螺旋盖8封住；控制电缆17由下壳体2下部经线缆固定防水头12进入下壳体的腔内，经空心输出轴16，通过导电滑环7进入上壳体；下壳体作为底座，驱动上壳体围绕公共轴Z轴旋转；上壳体另有一绕X轴转动的输出轴16，由装于骨架上部的上电机通过一对齿轮副，实现减速输出。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现：

前述的绕Z轴即上、下壳体轴心旋转的旋转机构，其下电机安装在下壳体减速装置的顶板28上，下电机轴头装有下电机主动小齿轮18，通过一介轮轴19，其上有两个等齿数的介轮20、20′，其中介轮20与下电机主动小齿轮18啮合，介轮20′与固定在底座板21的内齿轮22啮合。

前述的齿轮副为上电机主动小齿轮23和输出从动大齿轮24，输出从动大齿轮24与骨架前支板25间装有电磁制动器11，端面装有电磁制动器动片的输出从动大齿轮24装于空心输出轴16的轴径上，通过平键与其连接，传递转矩；在骨架前支板25与输出从动大齿轮24对应处装有电磁制动器定子27。

前述的传动、旋转的上壳体和下壳体相邻的端面密封结构及对外输出结构中装有A型硅胶密封圈10，其顶部螺旋盖及输出轴径部位分别装有胶质0型密封圈9、9′。

前述的上、下壳体采用不锈钢材制成。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。

本实用新型云台驱动电机采用两部直流24V步进电机，在Z轴(即水平面方向)正反向任何角度，可随意按需旋转，机内线缆无缠绕现象。以X轴为中心(在垂直平面方向)，可达±135°、转角精度为0.045°、转动速度：在Z轴和X轴两向均可达≥100°/秒，并且速度可变，运转特性：沿两轴(Z、X)高、低速旋转平稳，采用电磁制动，位置准确、稳固、无惯性，传动信噪比很低。控制方法采用接收摄像系统输出的控制指令，云台重量：11.25kg，水平输出转矩：≥198kg/cm，垂直输出转矩：≥33kg/cm，安装状态为水平安装，适宜室外；有振动、冲击和有腐蚀性气体、雨水及粉尘环境中使用，防护等级：≥IP67，输入输出线缆形式：结构的主体为线缆固定和传输预留了空间，使输入云台的线缆从云台下部经防水固定头进入无传动件的腔内，直接导电环，因此不会对线缆造成任何伤害；输出线缆经空心输出轴，采取内走线与摄像装置连接，安全可靠。

总之，本实用新型采用优质不锈钢材料作为外壳防护，机芯骨架为优质铝合金，质轻，刚度好，传动零部件(如齿轮等)采用优质中碳钢制造，耐用度高，全部零件均经精细加工制作，传动；采用结构紧凑、坚固耐用的齿轮传动链，简捷，加之转动轴承采用轻载的球轴承，功率损耗小，传动效率高，为云台实现高速转动提供了可靠保障。因为在骨架前支板与输出从动齿轮间安装使用了电磁制动器(加上步进电机固有的保持力矩)，所以该云台承载摄像装置监控工作时稳定可靠，不受较大冲击和震动的影响。

本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1：本实用新型的总装主视结构图；

图2：本实用新型的总装左视结构图；

图3：本实用新型的骨架右视结构图；

图4：本实用新型的骨架A-A向结构图；

图5：本实用新型的绕Z轴旋转传动链结构图；

图6：本实用新型的绕X轴旋转传动链结构图；

图中：

1.上壳 2.下壳 3.骨架 4.控制电路整件 5.上电机及传动件6.下电机及传动件 7.导电滑环 8.螺旋盖 9、9′.O型密封圈10.A型密封圈 11.电磁制电器 12.线缆固定防水头 13.电机驱动器14.上电机控制开关 15.下电机控制开关 16.输出空心轴 17.控制电缆18.下电机主动小齿轮 19.介轮轴 20、20′.介轮 21.底座板22.内齿轮 23.上电机主动小齿轮 24.输出从动大齿轮 25.前支板26.骨架横支板 27.电磁制动器定子 28.顶板

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参见图1～6，一种高速不锈钢云台，包括同轴连接的上、下壳体和其内装有的骨架及控制、传动、旋转机构，上、下壳体采用不锈钢材制成。所述的控制机构包括上壳体1中的控制电路整件4和上电机5，控制电路整件装于骨架3顶部，在上壳体的上端部由螺旋盖8封住；控制电路整件装于骨架顶部，打开外壳上部螺旋端盖，便于安装及调试。此外，装于中部和下部的机械零件及线缆等电器元件是可靠、耐用、免维护的。控制电缆17由下壳体2下部经线缆固定防水头12进入下壳体的腔内，经空心输出轴16，通过导电滑环7进入上壳体；下壳体作为底座，驱动上壳体围绕公共轴Z轴旋转；上壳体另有一绕X轴转动的输出轴16，由装于骨架上部的上电机通过一对齿轮副，实现减速输出，占用空间小，紧凑。

上壳体围绕公共轴Z轴旋转的同时，上壳体另有一级输出即绕X轴转动的输出，该轴输出原动力的步进电机本身具有一定的保持力矩，用来保证摄像装置空间位置准确。有别于现有产品的第三点，是我们在X轴转动体系中间增加了电磁制动器，能产生较大的保持力矩。至两个力矩的合力矩，确保高速不锈钢云台拖动的摄像装置在强振动和强冲击状态下，监控位置的稳定。下电机为绕Z轴旋转的驱动步进电机，上电机是绕X轴旋转的驱动步进电机，分别借用骨架横支撑板26安装于骨架内；绕Z轴旋转的轴心与上、下壳体同心，绕Z轴即上、下壳体轴心旋转的旋转机构，其下电机安装在下壳体减速装置的顶板28上，下电机轴头装有下电机主动小齿轮18，通过一介轮轴19，其上有两个等齿数的介轮20、20′，其中介轮20与下电机主动小齿轮18啮合，介轮20′与固定在底座板21的内齿轮22啮合，实现一级内齿轮传动副，结构十分紧凑可靠，实现骨架绕轴心旋转，内齿轮空心轴端安装导电滑环，确保线缆无缠绕，可完美实现正反方向任意角度的旋转(见附图5)。

齿轮副为上电机主动小齿轮23和输出从动大齿轮24，输出从动大齿轮24与骨架前支板25间装有电磁制动器11，可确保输出轴位置稳定、准确，无丝毫惯性，加之步进电机固有的保持力矩，可确保监控设备能在有较强的冲击与振动环境下稳定地工作(见附图6)。电机驱动器13和上、下电机控制开关14、15的线缆及电源线(见附图2)的输入控制线缆17从上、下壳体的下部经防水固定头12进入腔内，通过导电滑环7，进入上壳体，再经过空心输出轴16与摄像装置连接。端面装有电磁制动器动片的输出从动大齿轮24装于空心输出轴16的轴径上，通过平键与其连接，传递转矩；在骨架前支板25与输出从动大齿轮24对应处装有电磁制动器定子27。

为实现在粉尘、露天及腐蚀性气体的恶劣条件下能够连续工作，在传动、旋转机构中，旋转部位的接口处采取了密封措施。在顶部螺旋盖及输出轴径部位分别装有胶质O型密封圈9、9′，上壳体和下壳体相邻的端面密封机构中，因其转动半径较大，则选用了更为可靠的A型硅胶密封圈10(见图1)，由于不锈钢材质的防锈、防腐的天然特性及采取上述的密封措施，使该高

速不锈钢云台完全适用于防尘、防水、防腐及恶劣环境条件下工作的功能。

上、下壳体采用优质的防腐、防锈不锈钢管材，壁厚取值相当，强度很高，并且与机芯骨架及传动零部件无任何承载关系，仅起外护套作用，造型呈圆柱体，简捷、大方、工艺性好。

机芯骨架取材于硬质的铝合金、三竖四横的板材构成，加之钢板封顶，经装配，构成一刚性的封闭框架，坚固，刚度很高，耐振动与冲击，为电机及机件的安装提供了稳固的基础，(见附图3、4)。

Claims (5)

1.一种高速不锈钢云台，包括同轴连接的上、下壳体和其内装有的骨架及控制、传动、旋转机构，其特征在于：所述的控制机构包括上壳体(1)中的控制电路整件(4)和上电机(5)，控制电路整件装于骨架(3)顶部，在上壳体的上端部由螺旋盖(8)封住；控制电缆(17)由下壳体(2)下部经线缆固定防水头(12)进入下壳体的腔内，经空心输出轴(16)，通过导电滑环(7)进入上壳体；下壳体作为底座，驱动上壳体围绕公共轴Z轴旋转；上壳体另有一绕X轴转动的输出轴(16)，由装于骨架上部的上电机通过一对齿轮副，实现减速输出。

2.根据权利要求1所述的高速不锈钢云台，其特征在于：所述的绕Z轴即上、下壳体轴心旋转的旋转机构，其下电机安装在下壳体减速装置的顶板(28)上，下电机轴头装有下电机主动小齿轮(18)，通过一介轮轴(19)，其上有两个等齿数的介轮(20、20′)，其中介轮(20)与下电机主动小齿轮(18)啮合，介轮(20′)与固定在底座板(21)的内齿轮(22)啮合。

3.根据权利要求1所述的高速不锈钢云台，其特征在于：所述的齿轮副为上电机主动小齿轮(23)和输出从动大齿轮(24)，输出从动大齿轮(24)与骨架前支板(25)间装有电磁制动器(11)，端面装有电磁制动器动片的输出从动大齿轮(24)装于空心输出轴(16)的轴径上，通过平键与其连接，传递转矩；在骨架前支板(25)与输出从动大齿轮大齿轮(24)对应处装有电磁制动器定子(27)。

4.根据权利要求1所述的高速不锈钢云台，其特征在于：所述的传动、旋转的上壳体和下壳体相邻的端面密封结构及对外输出结构中装有A型硅胶密封圈(10)，其顶部螺旋盖及输出轴部位分别装有胶质O型密封圈(9、9′)。

5.根据权利要求1所述的高速不锈钢云台，其特征在于：所述的上、下壳体采用不锈钢材制成。

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