CN215488464U - 一种轴锁装置及云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴锁装置及云台，其中轴锁装置包括驱动电机、位置滑块、锁紧滑块、旋转件和安装座；锁紧滑块设有第一连接部，旋转件设有第二连接部，第一连接部能够连接或脱离第二连接部，锁紧滑块与安装座内壁之间还设置有弹性件，弹性件在解锁状态时为压缩状态，且能够将锁紧滑块推向旋转件；驱动电机与位置滑块连接，位置滑块与锁紧滑块相接；当位置滑块随着驱动电机的运转远离驱动电机，位置滑块推动锁紧滑块向远离旋转件方向运动。本实用新型的轴锁装置完全由硬件搭建，稳定可靠，方便控制，不需要进行额外的软件开发；本实用新型还可以手动解锁，一直拉住解锁拉销解锁，松手即可再次锁定，安全、便捷。

Description

一种轴锁装置及云台

技术领域

本实用新型涉及电机系统的锁定结构技术领域，更具体的涉及一种轴锁装置及云台。

背景技术

在一些电机驱动的旋转装置中，旋转平面并不是平行于水平面的。当旋转装置的负载重量较大且负载可手动拆除时，拆除旋转中心某一侧的部分负载后会在旋转平面上形成很大的重量差。此时若重量大的一侧在旋转平面的高处，旋转装置便会自负载重量大的一侧向负载重量小的一侧旋转，同时带动电机旋转。若重量差和高度差较大时，位于高处的负载积蓄了很大的势能，势能转变成动能后会对操作人员和仪器设备造成损害。

现有技术的方案中，常使用电磁锁来实现旋转装置的锁定，然而电磁锁结构复杂，需要长时间消耗电能才能维持锁定状态，长时间耗电则会造成线路发热，元器件老化，降低整体系统的续航能力。

综上所述，现有技术的方案需要长时间耗电、结构复杂且元器件易损坏，所以需要对现有技术进行改进。

实用新型内容

为了解决现有技术结构复杂、需要长时间耗电、容易损坏元器件等技术问题，本实用新型提供了一种轴锁装置及云台，其中轴锁装置包括驱动电机、位置滑块、锁紧滑块、旋转件和安装座；

所述锁紧滑块与所述旋转件设置在所述安装座内，所述锁紧滑块设有第一连接部，所述旋转件设有第二连接部，所述第一连接部配置为能够连接或脱离所述第二连接部；

所述锁紧滑块与所述安装座内壁之间还设置有弹性件，所述弹性件配置为在解锁状态时为压缩状态，且能够将所述锁紧滑块推向所述旋转件；

所述驱动电机的输出部与所述位置滑块传动连接，所述位置滑块配置为与所述锁紧滑块相接触，并且能够随着所述驱动电机的运转靠近或远离所述驱动电机；当所述位置滑块随着所述驱动电机的运转远离所述驱动电机，所述位置滑块推动所述锁紧滑块向远离所述旋转件方向运动。

进一步，所述锁紧滑块设置有解锁拉销，所述解锁拉销的一端穿过所述安装座固定在所述锁紧滑块上。

进一步，所述驱动电机的输出部与所述位置滑块形成自锁结构。

进一步，所述第一连接部为锁槽，所述第二连接部为与所述锁槽相匹配的插入件；或者，所述第二连接部为锁槽，所述第一连接部为与所述锁槽相匹配的插入件；所述插入件配置为能够在所述弹性件将所述锁紧滑块推向所述旋转件时部分插入所述锁槽。

进一步，所述驱动电机的输出部为螺杆，所述位置滑块设有螺纹孔，所述螺杆与所述螺纹孔螺纹连接。

进一步，所述轴锁装置还包括两个位置开关，两个所述位置开关分别设置在所述位置滑块行程的两端。

进一步，所述轴锁装置还包括备用电源，所述备用电源与所述驱动电机连接。

进一步，所述位置滑块设置有推动件，所述锁紧滑块设置有挡块，所述推动件与所述挡块相接，且所述推动件位于所述挡块靠近所述旋转件的一侧。

进一步，所述轴锁装置还包括电气控制组件，所述电气控制组件包括驱动芯片和检测开关，所述检测开关用于检测所述锁紧滑块的位置；

所述驱动芯片分别与所述驱动电机和所述检测开关连接，用于检测开、关机状态以及控制所述驱动电机。

一种云台，包括云台本体和轴锁装置，所述轴锁装置为上述轴锁装置，所述轴锁装置设置在所述云台本体上；

所述云台还包括回转组件，所述回转组件配置为使所述云台转动到锁定位置。

本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型的轴锁装置完全由硬件搭建，稳定可靠，方便控制，不需要进行额外的软件开发，降低制造成本和开发成本；本实用新型还可以手动解锁，一直拉住解锁拉销解锁，松手即可再次锁定，在保证安全的前提下，也保证了便捷性；驱动电机只在动作时通电，避免长时间通电造成器件老化，并且节省电源。

附图说明

图1为本实用新型实施例轴锁装置的爆炸图。

图2为本实用新型实施例轴锁装置的剖视图。

图3为本实用新型实施例位置滑块活动方向示意图。

图4为本实用新型实施例逻辑电路示意图。

其中，1.驱动电机；2.位置滑块；3.锁紧滑块；4.旋转件；5.旋转体； 6.固定座；7.安装座；8.位置开关；

11.电机输出螺杆；21.推动件；31.弹性件；32.插入件；33.解锁拉销；34.挡块；41.锁槽；61.备用电源。

具体实施方式

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

实施例一

为了解决现有技术存在的结构复杂、需要长时间耗电、容易损坏元器件等技术问题，本实用新型提供了一种轴锁装置，包括驱动电机1、位置滑块2和锁紧滑块3。驱动电机1与位置滑块2螺纹连接，位置滑块2能够随着驱动电机 1的正向旋转和反向旋转旋入、旋出。锁紧滑块3上设置有处于压缩状态的弹性件31，位置滑块2与锁紧滑块3相接，当位置滑块2随着驱动电机1的转动向内运动，锁紧滑块3在弹性件31的弹力作用下插入旋转件4的锁槽41。旋转件 4与旋转体5固定连接，当锁紧滑块3插入锁槽41，锁紧滑块3实现锁紧作用，同时，旋转体5也无法转动。位置滑块2随着驱动电机的转动向外推动锁紧滑块3时，锁紧滑块3脱离锁槽41，实现解锁。

具体的，参见说明书附图1，为本实施例轴锁装置的爆炸图。轴锁装置包括固定座6，固定座6上设置有安装座7。安装座7为中空结构，其内部的空间用于安装旋转件4和锁紧滑块3。锁紧滑块3设有第一连接部，旋转件4设有第二连接部，第一连接部能够插入或脱离第二连接部。

具体的，第一连接部为插入件32，第二连接部为与插入件32匹配的锁槽 41。旋转件4和锁紧滑块3设置在安装座7内部，锁紧滑块3与安装座7内壁之间设置有存在一定形变的弹性件31，弹性件31能够将锁紧滑块3推向旋转件 4，插入件32卡入锁槽41，实现锁紧作用。或者第一连接部为锁槽41，第二连接部为插入件32。具体的，所述弹性件31可采用弹簧。

在实际应用场景中，有时需要手动解除锁紧滑块3与旋转件4的锁定，参见说明书2，为了实现上述功能，锁紧滑块3上还设置有解锁拉销33，安装座7上设有通孔，解锁拉销33的一端固定在锁紧滑块33上，另一端穿过安装座7上的通孔。弹性件31套设在解锁拉销33上，弹性件31的两端分别与锁紧滑块3和安装座7的内壁抵接。在锁定期间若要手动解锁，只需操作者将解锁拉销33向外拉动，使锁紧滑块3的插入件32脱离旋转件4的锁槽41，解锁锁定；当操作者松手时，由于弹性件31处于压缩状态，锁紧滑块3被弹性件31 的弹力压向旋转件4，插入件32再次卡入锁槽41。

轴锁装置还设置有备用电源61，备用电源61与驱动电机1连接，用于给驱动电机1提供电源。驱动电机1还包括电机输出螺杆11，位置滑块2内设有一螺纹孔，电机输出螺杆11穿入螺纹孔，与位置滑块2螺纹连接，驱动电机1 工作时，带动电机输出螺杆11正向或反向旋转，使得位置滑块2能够在电机输出螺杆11上旋入旋出。

具体的，位置滑块2还设置有推动件21，锁紧滑块3还设置有挡块34，推动件21与挡块34相接，且位于挡块34靠近旋转件4的一侧。当驱动电机1 开始工作，驱动位置滑块2向外旋出，进而推动锁紧滑块3向外运动，实现解锁。当驱动电机1反向旋转，驱动位置滑块2向内旋入，锁紧滑块3在弹性件 31的弹力作用下向旋转件4运动，插入件32再次卡入锁槽41，实现锁定。

进一步，由于电机输出螺杆11与位置滑块2内螺纹孔的啮合具有自锁效应，所以位置滑块2的位置完全由电机输出螺杆11控制，无法通过在位置滑块 2上施加外力反向驱动电机输出螺杆11，造成驱动电机1的损坏。

为了保证驱动电机1不会过运动，造成轴锁的损坏，轴锁还包括两个位置开关8，位置开关8位于电机输出螺杆11的正下方且能够与位置滑块2接触，两个位置开关8分别位于位置滑块2向内运动和向外运动所能到达的极限位置。当驱动电机1驱动位置滑块2运动到极限位置，刚好触发位置开关8，使驱动电机1停止转动，驱动电机1的驱动电路设定为下一次驱动只能往前一次动作的相反方向运动，从而保证驱动电机1不会过运动。

由前述可知，本实施例的实现需要通过电气控制，因此本实施例的轴锁还包括电气控制组件。电气控制组件包括机器电源，机器电源用于给备用电源 61充电，并且可以通过机器电源的通断来控制应用了本实用新型的装置的开关机状态。

具体的，机器电源有开、关两种状态，锁紧滑块3有三种位置状态，分别为锁定状态、中间状态和解锁状态。机器电源的两种状态与锁紧滑块3的三种位置状态组合共有六种情况，如下表所示：

表1.轴锁装置状态表

序号	解锁状态	锁定状态	机器电源状态	驱动电机动作
					1	0(松开)	0(松开)	0(关机)	上锁
2	0(松开)	1(按下)	0(关机)	保持上锁状态
					3	1(按下)	0(松开)	0(关机)	上锁
4	0(松开)	0(松开)	1(开机)	解锁
					5	0(松开)	1(按下)	1(开机)	解锁
6	1(按下)	0(松开)	1(开机)	保持解锁状态

如表1所示，第一种情况表示锁紧滑块3既不处于锁定状态，又不处于解锁状态，而是位于中间状态，并且此时机器电源为关机状态，则驱动电机1 执行上锁动作；第二种情况为锁紧滑块3处于锁定状态，机器电源关机，则驱动电机1不工作；第三种情况为锁紧滑块3处于解锁状态，机器电源关机，则驱动电机1执行上锁动作；第四种情况为锁紧滑块3处于中间状态，机器电源开机，则驱动电机1执行解锁动作；第五种情况为锁紧滑块3处于锁定状态，机器电源开机，则驱动电机1执行上锁动作；第六种情况为锁紧滑块3处于解锁状态，机器电源开机，则驱动电机1不工作。

为了实现表1中的各种情况，本实施例的电气控制组件还包括驱动电路板，驱动电路板上设置有检测开关和H桥驱动芯片，检测开关包括解锁检测开关和锁定检测开关，用于判断锁紧滑块的位置，H桥驱动芯片通过两路逻辑输入接口输入高低电平，用于控制驱动电机1正转、反转或停止。H桥驱动芯片也与机器电源连接，用于判断开关机状态。通过对开关机和锁紧滑块的状态分析，形成下表所示的真值表：

表2.轴锁装置状态真值表

如表2所示，第一种情况为解锁检测开关和锁定检测开关都没有检测到锁紧滑块3，锁紧滑块3处于中间状态，且机器电源关机，则逻辑输入A为“1”，逻辑输入B为“0”，逻辑输入A接口输入高电平，逻辑输入B接口输入低电平，控制驱动电机1正转，位置滑块2旋入，弹性件31将锁紧滑块3推向旋转件4，轴锁执行上锁动作；第二种情况为锁紧滑块3处于锁定状态，且机器电源关机，则驱动电机1不工作，轴锁保持锁定状态；第三种情况为锁紧滑块3处于解锁状态，且机器电源关机，则逻辑输入A为“1”，逻辑输入B为“0”，逻辑输入A接口输入高电平，逻辑输入B接口输入低电平，控制驱动电机1正转，位置滑块2旋入，弹性件31将锁紧滑块3推向旋转件，轴锁执行上锁动作；第四种情况为锁紧滑块3处于中间状态，且机器电源关机，则逻辑输入A为“0”，逻辑输入B为“1”，逻辑输入A接口输入低电平，逻辑输入B接口输入高电平，控制驱动电机1反转，位置滑块2旋出，带动锁紧滑块3向外运动，轴锁执行解锁动作；第五种情况为锁紧滑块3处于锁定状态，且机器电源开机，则逻辑输入A为“0”，逻辑输入B为“1”，逻辑输入A接口输入低电平，逻辑输入B 接口输入高电平，控制驱动电机1反转，位置滑块2旋出，带动锁紧滑块3向外运动，轴锁执行解锁动作；第六种情况为锁紧滑块3处于解锁状态，且机器电源开机，则驱动电机1不工作，轴锁保持解锁状态。

根据表2所述，得出以下公式：

其中，OPEN表示解锁检测开关；CLOSE表示锁定检测开关；V表示电源状态；A表示逻辑输入A；B表示逻辑输入B。

根据上述公式，可以得到如图4所示的逻辑电路。其中，在本实施例中，通过使用NPN三极管、PNP三极管和一些匹配电阻即可设计出所需的逻辑电路，完全通过硬件搭建，稳定可靠，而且不需要进行额外的软件开发，降低硬件成本和开发成本。

本方案通过电动与手动的配合，实现轴锁装置的锁定与解锁。在实际的工作场景中，当H桥驱动芯片检测到机器电源处于关机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于解锁状态或中间状态时，H桥驱动芯片控制驱动电机1正转，位置滑块2沿着电机输出螺杆11旋入，弹性件31将锁紧滑块3推向旋转件4，直至位置滑块2触发位置开关8，使驱动电机1停止转动，此时锁紧滑块3的插入件32卡入旋转件4的锁槽41，实现锁定。

当H桥驱动芯片检测到机器电源处于关机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于锁定状态时，驱动电机1不工作，轴锁装置维持锁定状态。

当轴锁处于锁定状态时，若想要手动解除锁定，只需拉动解锁拉销33，带动锁紧滑块3向外运动，使插入件32脱离锁槽41，实现解锁。需要注意的是，由于弹性件31套设在解锁拉销33上，且弹性件31位于锁紧滑块3与安装座7 内壁之间，所以当操作者松开解锁拉销33，锁紧滑块3会再次被弹性件31推向锁槽41，重新锁定，在保证安全的前提下，也保证了解锁的便捷性。

当H桥驱动芯片检测到机器电源处于开机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于锁定状态或中间状态时，H桥驱动芯片控制驱动电机1反转，位置滑块 2沿着电机输出螺杆11旋出，位置滑块2的推动件21推动锁紧滑块3上的挡块 34，从而带动锁紧滑块3向外运动，直至位置滑块2触发位置开关8，使驱动电机1停止转动，此时锁紧滑块3的插入件32脱离旋转件4的锁槽41，实现解锁。

当H桥驱动芯片检测到机器电源处于开机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于解锁状态时，驱动电机1不工作，轴锁装置维持解锁状态。

实施例二

本实用新型还提供了一种云台，包括云台本体和轴锁装置，轴锁装置为前述实施例一所述的轴锁装置，云台本体与旋转件4固定连接；云台还包括回转组件，回转组件配置为使云台转动到预设的位置；轴锁装置配置为用于控制云台在开、关机时的转动状态。

当驱动芯片检测到云台处于关机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于解锁状态时，驱动芯片控制回转组件带动云台转动到锁定位置，进而控制驱动电机正转，带动位置滑块向着驱动电机1方向运动，弹性件31将锁紧滑块3推向旋转件4，锁紧滑块3卡入旋转件4，位置滑块2恰好触发位置开关8，驱动电机1停止转动，轴锁装置锁定，云台不转动。

当驱动芯片检测到云台处于关机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于锁定状态时，驱动电机1不工作，云台不转动。

当驱动芯片检测到云台处于开机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于锁定状态时，驱动芯片控制驱动电机1反转，带动位置滑块2向着远离驱动电机1方向运动，位置滑块2推动锁紧滑块3向远离旋转件4方向运动，直至位置滑块2触发位置开关8，使驱动电机1停止转动，轴锁装置解锁，云台能够转动；

当驱动芯片检测到云台处于开机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于解锁状态时，驱动电机1不工作，云台能够转动。

当驱动芯片检测到云台处于关机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于解锁状态与锁定之间的中间状态时，驱动芯片控制回转组件带动云台转动到锁定位置，进而控制驱动电机正转，带动位置滑块8向着驱动电机1方向运动，弹性件31将锁紧滑块3推向旋转件4，锁紧滑块3卡入旋转件4，位置滑块2 恰好触发所述位置开关，驱动电机1停止转动，轴锁装置锁定，云台不转动；

当驱动芯片检测到云台处于开机状态，检测开关检测到锁紧滑块3处于锁定状态与解锁状态之间的中间状态时，驱动芯片控制驱动电机1反转，带动位置滑块2向着远离驱动电机1方向运动，位置滑块2推动锁紧滑块3向远离旋转件4方向运动，直至位置滑块2触发位置开关8，使驱动电机1停止转动，轴锁装置解锁，云台能够转动。

由此，本实用新型提供了一种轴锁装置及云台，其中轴锁装置包括驱动电机、位置滑块、锁紧滑块、旋转件和安装座；锁紧滑块与旋转件设置在安装座内，锁紧滑块设有第一连接部，旋转件设有第二连接部，第一连接部配置为能够连接或脱离第二连接部；锁紧滑块与安装座内壁之间还设置有弹性件，弹性件配置为在解锁状态时为压缩状态，且能够将锁紧滑块推向旋转件；驱动电机的输出部与位置滑块传动连接，位置滑块与锁紧滑块相接，位置滑块配置为能够随着驱动电机的运转靠近或远离驱动电机；当位置滑块随着驱动电机的运转远离驱动电机，位置滑块推动锁紧滑块向远离旋转件方向运动。本实用新型的轴锁装置完全由硬件搭建，稳定可靠，方便控制，不需要进行额外的软件开发，降低制造成本和开发成本；本实用新型还可以手动解锁，一直拉住解锁拉销解锁，松手即可再次锁定，在保证安全的前提下，也保证了便捷性；驱动电机只在动作时通电，避免长时间通电造成器件老化，并且节省电源。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易变化或替换，都属于本实用新型的保护范围之内。因此本实用新型的保护范围以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种轴锁装置，其特征在于，包括驱动电机、位置滑块、锁紧滑块、旋转件和安装座；

所述锁紧滑块与所述旋转件设置在所述安装座内，所述锁紧滑块设有第一连接部，所述旋转件设有第二连接部，所述第一连接部配置为能够连接或脱离所述第二连接部；

所述锁紧滑块与所述安装座内壁之间还设置有弹性件，所述弹性件配置为在解锁状态时为压缩状态，且能够将所述锁紧滑块推向所述旋转件；

所述驱动电机的输出部与所述位置滑块传动连接，所述位置滑块配置为与所述锁紧滑块相接触，并且能够随着所述驱动电机的运转靠近或远离所述驱动电机；当所述位置滑块随着所述驱动电机的运转远离所述驱动电机，所述位置滑块推动所述锁紧滑块向远离所述旋转件方向运动。

2.根据权利要求1所述的轴锁装置，其特征在于，所述锁紧滑块设置有解锁拉销，所述解锁拉销的一端穿过所述安装座并固定在所述锁紧滑块上。

3.根据权利要求1所述的轴锁装置，其特征在于，所述驱动电机的输出部与所述位置滑块形成自锁结构。

4.根据权利要求1所述的轴锁装置，其特征在于，所述第一连接部为锁槽，所述第二连接部为与所述锁槽相匹配的插入件；或者，所述第二连接部为锁槽，所述第一连接部为与所述锁槽相匹配的插入件；

所述插入件配置为能够在所述弹性件将所述锁紧滑块推向所述旋转件时部分插入所述锁槽。

5.根据权利要求3所述的轴锁装置，其特征在于，所述驱动电机的输出部为螺杆，所述位置滑块设有螺纹孔，所述螺杆与所述螺纹孔螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的轴锁装置，其特征在于，所述轴锁装置还包括两个位置开关，两个所述位置开关分别设置在所述位置滑块行程的两端。

7.根据权利要求1所述的轴锁装置，其特征在于，所述轴锁装置还包括备用电源，所述备用电源与所述驱动电机电性连接。

8.根据权利要求1所述的轴锁装置，其特征在于，所述位置滑块设置有推动件，所述锁紧滑块设置有挡块，所述推动件与所述挡块相接，且所述推动件位于所述挡块靠近所述旋转件的一侧。

9.根据权利要求1所述的轴锁装置，其特征在于，所述轴锁装置还包括电气控制组件，所述电气控制组件包括驱动芯片和检测开关，所述检测开关用于检测所述锁紧滑块的位置；

所述驱动芯片分别与所述驱动电机和所述检测开关连接，用于检测开、关机状态以及控制所述驱动电机。

10.一种云台，其特征在于，包括云台本体和轴锁装置，所述轴锁装置为权利要求1-7任一项所述的轴锁装置，所述轴锁装置设置在所述云台本体上；

所述云台还包括回转组件，所述回转组件配置为使所述云台转动到锁定位置。

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