一种搭载谐波减速器的升降机构及云台的制作方法

1.本发明属于监控云台传动技术领域，具体涉及一种装有谐波传动减速器的升降机构及采用该升降机构的云台。本发明属于升降传动技术领域，具体涉及一种装有谐波传动减速器的升降机构。其中主要包括伺服电机、谐波减速器、电路板、支撑臂和固定底座。


背景技术：

2.传统的云台一般仅仅具有二自由度实现水平和俯仰方向的动作。而对于需要大范围跟踪的场合则需要云台相机能够实现升降操作。目前在云台升降操作上尚无专用的标准件，技术人员一般采用采用齿轮啮合方式或钢丝绳提升方式垂直或倾斜运动来实现云台的升降。
3.这种结构具有结构简单运行平稳的优势。但存在结构重、体积大、位移精度低等缺点。在空间限制比较苛刻、对运动路径限制比较精确的场合，对云台的升降操作也成为了目前不得不考虑的一个专业装置。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种搭载谐波减速器的升降机构及云台，体积小、重量轻、运动平稳、承载能力大、传动精度高、可以不改变传统升降机构功能的基础上，实现精密升降机构的谐波传动方案，提高升降机构的传动精度和减速比。能够适用于对空间要求比较高对精度要求比较苛刻的场合。
5.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.一种搭载谐波减速器的升降机构，其特征在于：两个支撑臂通过一个转动部件可旋转地连接，位于底部的支撑臂通过另一个转动部件与底座连接；所述转动部件包括谐波减速器、伺服电机、固定支架和输出法兰式柔轮固定座，固定支架和输出法兰式柔轮固定座相互配合并能够相对运动；所述谐波减速器包括刚轮、柔轮、柔性轴承、以及使柔轮发生径向变形的波发生器；伺服电机设置为直接驱动波发生器而带动柔轮固定座转动,固定支架与支撑臂底端刚性连接，从而带动支撑臂转动。
7.上述技术方案中，谐波减速器和伺服电机同轴集成于一体。
8.上述技术方案中，伺服电机轴端设置齿轮，驱动电机直接安装在波发生器的凸轮上且齿轮带动波发生器转动。
9.上述技术方案中，所述谐波减速器中，刚轮和轴承固定座以及固定支架刚性连接；柔轮和柔轮固定座刚性连接；波发生器和伺服电机刚性连接，柔性轴承固定在波发生器上，柔轮和波发生器之间设置柔性轴承，柔轮和钢轮的内齿面相互配合。
10.上述技术方案中，柔轮固定座为凸台状，轴承固定座采用中空结构并将柔轮容纳在所述中空结构中，柔轮底盖与柔轮固定座的凸台端部刚性连接。
11.上述技术方案中，底座与邻近处转动部件的电机固定座连接，位于底部的支撑臂与该转动部件的固定支架连接。
12.上述技术方案中，底部的支撑臂与所述一个转动部件的固定支架连接；顶部的支撑臂与所述一个转动部件的柔轮固定座连接。
13.上述技术方案中，两个支撑臂均为镂空立体矩形截面的轻质金属杆件。
14.上述技术方案中，两个支撑臂连接处的转动部件均设置磁钢或编码器。
15.一种云台，其特征在于采用上述的搭载谐波减速器的升降机构，位于顶部的支撑臂的自由端与云台固定连接。
16.综上，本发明提供了一种搭载谐波减速器的升降机构及云台，转动部件主要由谐波减速机、伺服电机和输出法兰构成。电机直接驱动波发生器，波发生器带动柔轮转动，固定支架固定不动和柔轮固定座产生扭矩，从而带动支撑臂杆转动，由固定在转动部件前后磁钢保证转动精度。
17.相对于现有的升降机构来说，本发明通过谐波减速器和伺服电机同轴集成于一体形成微型转动部件来连接支撑臂，结构简单且体积小、重量轻、运动平稳、承载能力大、传动精度高、可以不改变传统升降机构功能的基础上，实现精密升降机构的谐波传动方案，提高升降机构的传动精度和减速比。
18.能够适用于对空间要求比较高对精度要求比较苛刻的场合。可以广泛应用于电子、航天航空、机器人、化工等行业。
附图说明
19.图1为本发明搭载谐波减速器的升降机构结构示意图。
20.图2为本发明搭载谐波减速器的升降机构的转动部件结构图。
21.图3为本发明第一支持臂杆横截面结构示意图。
22.图4为本发明第二支持臂杆横截面结构示意图。
23.图5为本发明的搭载谐波减速器的升降机构云台总成图。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
28.此外，在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
30.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.实施例：
32.请参照图1-5，根据本发明实施的搭载谐波减速器的升降机构，包括两组转动部件2、通过转动部件2连接的第一支持臂杆4和第二支持臂杆5、以及与第一支持臂杆4通过一个转动部件2连接的固定底座3。
33.转动部件2主要由电机、谐波减速器、输出法兰式的柔轮固定座组成。其中，谐波减速器是一种由刚轮、柔轮、柔性轴承和使柔轮发生径向变形的波发生器组成的减速机构。电机直接驱动谐波减速器，谐波减速器带动柔轮固定座转动，固定支架与钢轮刚性连接且固定不动从而和柔轮固定座产生扭矩，带动与柔轮固定座固定的支撑臂转动，由固定在转动部件前后磁钢保证转动精度。在本发明中，谐波减速器减速比可以达到50。
34.第一支撑臂4底部的转动部件2的电机固定座211、固定支架212通过螺钉固定在底板3上，第一支撑臂4直接连接在该转动部件2的柔轮固定座25上，柔轮固定座25为输出法兰状；由于固定支架212固定不动，当该转动部件2的电机启动时带动中间柔轮固定座25旋转，从而使第一支撑臂4转动；同理，第二支撑臂5和第一支撑臂4之间的转动部件2直接将中间柔轮固定座25固定至第一支撑臂4的顶部，将第二支撑臂5底部固定至其自身底部转动部件2的固定支架212，从而实现第二支撑臂5转动。
35.两组转动部件2的端部均设置有磁钢或编码器1保证转动和定位精度。
36.如图2所示为本发明转动部件2的剖视图。主要由柔轮24、刚轮210、柔性轴承23和波发生器22组成；波发生器22的结构由内部的椭圆形凸轮和外部柔性轴承23构成，柔性轴承23安装在波发生器22的椭圆形结构上，波发生器22与电机21通过固定螺栓刚性连接在一起；波发生器22椭圆形凸轮和柔轮24中间径向设置柔性轴承23，柔性轴承23可以平衡波发生器22上的径向力，并通过柔性轴承固定座安装在刚轮210上；刚轮210、柔轮固定座25和轴承固定座29分别通过固定螺栓和钢轮固定座螺栓刚性连接一起；柔轮24、柔轮垫片26和柔轮固定座25通过柔轮固定螺栓刚性固定在一起，柔轮固定座25采用凸台限位止口，最大程度限制住柔轮24的位置关系，便于谐波减速机的安装。轴承盖28从端部将柔轮固定座25限制在轴承固定座29上。轴承固定座29和柔轮固定座25之间径向设置轴承27。电机21直接安
装在波发生器22的凸轮上，齿轮带动波发生器22，驱动谐波减速机上的柔性轴承23。波发生器22的凸轮转动带动柔轮24和钢轮210的错齿差减速，从而带动第一支撑臂4和第二支撑臂5之间的相对转动。实现电机带动支撑臂的高精度减速转动以实现在空间上的升降控制。
37.如图3和4，分别为本发明的第一支撑臂4和第二支撑臂5的横截面示意图。本实施例两个支撑臂均采用铝合金升降机构支撑臂杆。铝合金支撑臂选用高强度6061铝合金材料，支撑臂杆由6061铝合金型材挤压成型后，在由cnc加工。具有外型美观、体积小、重量轻、升降平稳、安全牢靠等优点。
38.图5为采用本发明升降机构的云台，其中云台6通过第二支撑臂5的臂杆外连接端51连接在升降机构的第二支撑臂5上。云台6上设置摄像头7。
39.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本技术的保护范围之内。