转动装置及摄像设备的制作方法

1.本技术涉及摄像技术领域，特别涉及一种转动装置及摄像设备。


背景技术：

2.常用的一些摄像设备中，包括转动装置及设于转动装置上的摄像模组。转动装置包括定子、转子及轴承。定子与转子通过轴承转动连接。摄像模组固定于转子上。转子可带动摄像模组相对定子转动。轴承包括转动连接的内圈与外圈。内圈和外圈之间存在间隙，即轴承游隙。由于轴承游隙的存在使转子在受到外力时，会产生一定的晃动。在摄像模组与被摄物之间的距离较远(例如距离为几百米以上)时，此晃动会被放大化，影响摄像设备的摄像质量。


技术实现要素：

3.本技术实施方式提供了一种能够减小轴承游隙的转动装置及摄像设备。
4.第一方面，本技术提供一种转动装置，包括第一构件、第二构件及连接组件。第二构件，设有装配孔。所述第一构件穿过所述装配孔。连接组件连接于所述第二构件与所述第一构件之间，使所述第二构件与所述第一构件转动连接。连接组件包括第一轴承、第二轴承及弹性件。第一轴承套设于第一构件外并收容于装配孔内。所述第一轴承包括第一内圈及第一外圈，所述第一外圈转动地套设于所述第一内圈外。第二轴承套设于第一构件外并收容于装配孔内。第二轴承与第一轴承沿第一构件的轴向串联设置。第二轴承包括第二内圈及第二外圈。第二外圈转动地套设于第二内圈外。弹性件收容于所述装配孔内。在所述第一内圈、所述第二内圈均与所述第一构件相固定时，所述弹性件抵持于所述第一外圈与所述第二构件之间。或者，在所述第一外圈、所述第二外圈均与所述第二构件相固定时，所述弹性件抵持于所述第一内圈与所述第一构件之间。
5.第二轴承与第一轴承沿第一构件的轴向串联设置，包括第二轴承与第一轴承沿第一构件的轴向排列设置，第一轴承受到的压力能够通过第一构件传递给第二轴承，第二轴承受到的压力能够通过第二构件传递给第一轴承。
6.在所述第一内圈、所述第二内圈均与所述第一构件相固定时，所述弹性件抵持于所述第一外圈与所述第二构件之间。或者，在所述第一外圈、所述第二外圈均与所述第二构件相固定时，所述弹性件抵持于所述第一内圈与所述第一构件之间。弹性件用于向第一轴承、第二轴承施加沿轴向的弹性压力，以减小或消除第一轴承的轴承游隙与第二轴承的轴承游隙。在摄像模组安装在转动装置上时，由于第一轴承的轴承游隙被减小或消除，第二轴承的轴承游隙被减小或消除，在摄像模组被转动时，减少了摄像模组的晃动，提高了摄像模组的运动稳定性，进而提高了摄像设备的摄像质量。
7.由于弹性件为弹性(或柔性)结构，可通过设计压缩量和/或弹性系数来获得不同的弹性压力，使得第一轴承、第二轴承的轴向受力在规格范围内，有效保证了第一轴承、第二轴承的转动寿命。另外，弹性件的结构简单、制造简单，且在转动装置的轴向占用的尺寸
空间小，有利于转动装置的小型化。
8.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一内圈与所述第一构件相固定，所述第二内圈与所述第一构件相固定，所述第二构件还包括设于所述装配孔内壁上的台阶，所述台阶包括相对设置的第一台阶面与第二台阶面，所述弹性件弹性抵持于所述第一台阶面与所述第一外圈之间，所述第二外圈与所述第二台阶面相接触。
9.通过在装配孔的内壁上设置台阶，方便了弹性件组装于第二构件上，提高了转动装置的组装便利性。
10.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一构件包括沿所述第一构件的轴向固定连接的主体及装配轴，所述装配轴穿设于所述装配孔，所述第一轴承套设于所述装配轴上，所述第二轴承套设于所述装配轴上，所述第一内圈与所述装配轴相固定，所述第二内圈与所述装配轴相固定。主体用于与一安装架固定连接，方便了转动装置与其他器件或设备的安装。
11.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述装配轴的外壁上设有轴肩，所述第一内圈背离所述第二轴承的一面与所述轴肩相抵持以与所述第一构件相固定，轴肩用于限定第一内圈沿第一构件的轴向朝向主体方向运动，有利于提高第一轴承的稳定性。
12.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述装配轴包括第一装配部与第二装配部，所述第一装配部连接于所述主体与所述第二装配部之间，所述第一装配部的轴径大于所述第二装配部的轴径进而形成所述轴肩。通过设置不同的轴径以形成台阶状的轴肩，方便了第一构件的制备。
13.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接组件还包括压环，所述压环固定于所述装配轴背离所述主体的一端，所述压环与所述第二内圈相抵持，以使所述第二内圈与所述装配轴固定于一起。压环用于向第二内圈提供刚性的轴向压力，以减小或消除第二轴承的轴承游隙、第一轴承的轴承游隙。
14.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第二构件还包括与所述装配孔同轴且相连通的收容孔，所述压环收容于所述收容孔内，方便压环组装于装配轴上，进一步提高了转动装置的组装便利性。
15.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接组件还包括紧固件，所述压环包括安装部与承压部，所述紧固件固定穿设于所述安装部与所述装配轴，所述承压部与所述安装部的周缘弯折连接，所述承压部设有与所述第二内圈相抵持的承压面。通过紧固件将压环可拆卸地安装于装配轴上，方便了压环的组装与拆卸，在压环、第二轴承被损坏时，方便更换新的压环及新的第二轴承。
16.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一外圈与所述第二构件相相固定，所述第二外圈与所述第二构件相固定，所述第一构件还包括设于所述第一构件外壁上的台阶，所述台阶包括相对设置的第一台阶面与第二台阶面，所述弹性件弹性抵持于所述第一台阶面与所述第一内圈之间，所述第二内圈与所述第二台阶面相接触。
17.通过在第一构件的外壁上设置台阶，方便了弹性件组装于第二构件上，提高了转动装置的组装便利性。
18.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述弹性件为波形弹簧。波形弹簧的结构简单，有利于简化转动装置的结构及组装。
19.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一轴承还包括第一滚动件，所述第一滚动件位于所述第一内圈与所述第一外圈之间，所述第一内圈通过所述第一滚动件与所述第一外圈转动连接；所述第二轴承还包括第二滚动件，所述第二滚动件位于所述第二内圈与所述第二外圈之间，所述第二内圈通过所述第二滚动件与所述第二外圈转动连接。
20.根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一轴承与所述第二轴承均为深沟球轴承。深沟球轴承具有摩擦阻力小，转速高的特点，有利于提高第一构件与第二构件相对转动的稳定性。
21.深沟球轴承可以承受较大的径向力但不能承受较大的轴向压力。滚动件(滚珠)与轴承内外圈的接触应力对轴向干涉量非常敏感，进而导致部分干涉量大的滚动件与轴承内外圈的接触应力过大。在超过轴承滚动件材质的使用应力范围时，滚动件被磨损失效。例如，通过一刚性件(例如压环)与轴承的内圈过盈配合来获得对轴承的轴向压力时，刚性件与轴承的内圈之间的过盈量的大小难以掌控。过盈量太大，虽然能够消除一定的轴承游隙，然而容易使滚动件磨损失效。或者，轴向压力过小没有起到消隙作用。由于刚性设计，导致相轴承施加的轴向压力不可控，导致轴承的滚动件和滑道的应力偏差大，进而导致轴承寿命、转动阻尼、装置的稳定性都偏差较大。
22.本技术中，以在第一内圈、所述第二内圈均与所述第一构件相固定，弹性件抵持于第一外圈与第二构件之间为例，由于弹性件弹性抵持于第一台阶面与第一外圈之间，由于弹性件施加给第一内圈的轴向压力为弹性压力，减小了轴向压力对滚动件与轴承内外圈的轴向干涉量，从而减小了第一滚动件与第一内圈之间的接触应力、第一滚动件与第一外圈之间的接触应力、第二滚动件与第二内圈之间的接触应力，第二滚动件与第二外圈之间的接触应力。
23.由于第一滚动件与第一内圈之间的接触应力减小，有利于降低第一滚动件与第一内圈之间的磨损。由于第一滚动件与第一外圈的接触应力减小，有利于降低第一滚动件与第一外圈之间的磨损。如此，有利于延长第一轴承的使用寿命。
24.由于第二滚动件与第二内圈的接触应力减小，有利于降低第二滚动件与第二内圈之间的磨损。由于第二滚动件与第二外圈的接触应力减小，有利于降低第二滚动件与第二外圈之间的磨损。如此，有利于延长第二轴承的使用寿命。
25.第二方面，本技术提供一种摄像设备，包括摄像模组及根据第一方面所述的转动装置，所述转动装置安装于所述第二构件上，所述转动装置安装于所述第二构件上，所述第二构件能够相对所述第一构件转动。
26.由于第一轴承的轴承游隙被减小或消除，第二轴承的轴承游隙被减小或消除，在摄像模组被转子带动转动时，减少了摄像模组的晃动，提高了摄像模组的运动稳定性，进而提高了摄像设备的摄像质量。
附图说明
27.图1为本技术一实施方式提供的摄像设备的立体组装示意图；
28.图2为本技术一实施方式提供的摄像设备的立体分解示意图；
29.图3为本技术一实施方式提供的转动装置的剖视图；
30.图4为图3的部分区域放大示意图；
31.图5为波形弹簧的立体示意图；
32.图6a为轴承存在轴承游隙的平面示意图；
33.图6b为第一轴承的平面示意图；
34.图7为本技术一实施方式提供的转动装置的部分剖视图。
具体实施方式
35.通常定子与转子通过轴承(例如深沟球轴承)转动连接。摄像模组固定于转子上。轴承的内圈和外圈之间存在间隙，即轴承游隙。由于轴承游隙的存在，使摄像模组在受到外力时，会产生一定的晃动。在监控距离较远时此晃动会被放大化，导致图像偏离预置位与或产生抖动，影响用户体验。
36.基于此，本技术提供一种转动装置及其相关的摄像设备。转动装置包括第一构件、第二构件及连接组件。第二构件，设有装配孔。所述第一构件穿过所述装配孔。连接组件连接于所述第二构件与所述第一构件之间，使所述第二构件与所述第一构件转动连接。连接组件包括第一轴承、第二轴承及弹性件。第一轴承套设于第一构件外并收容于装配孔内。所述第一轴承包括第一内圈及第一外圈，所述第一外圈转动地套设于所述第一内圈外。第二轴承套设于第一构件外并收容于装配孔内。第二轴承与第一轴承沿第一构件的轴向串联设置。第二轴承包括第二内圈及第二外圈。第二外圈转动地套设于第二内圈外。弹性件收容于所述装配孔内。在所述第一内圈、所述第二内圈均与所述第一构件相固定时，所述弹性件抵持于所述第一外圈与所述第二构件之间。或者，在所述第一外圈、所述第二外圈均与所述第二构件相固定时，所述弹性件抵持于所述第一内圈与所述第一构件之间。
37.请参阅图1、图2及图3，摄像设备100包括转动装置101及设于转动装置101上的摄像模组103。本实施例中，转动装置101可以为云台，云台是安装、固定摄像模组103的支撑设备。摄像模组103可以为手机、相机、摄像机(例如球形摄像机)等。
38.转动装置101包括第一构件20、第二构件40及连接组件60。第二构件40与第一构件20通过连接组件60转动连接。摄像模组103安装于第二构件40上，以能够在第一构件20的带动下相对第一构件20转动(例如在水平方向转动)。本实施方式中，第一构件20为定子，第二构件40为转子。转动装置101还包括驱动件80及传动结构90。驱动件80通过传动结构90与第二构件40连接，驱动件80用于驱动第二构件40相对第一构件20转动，进而带动摄像模组103转动。
39.请参阅图4，第一构件20包括沿第一构件20轴向固定连接的主体22及装配轴24。主体22可以固定于一个安装架上，例如，主体22固定于路灯杆的安装架上，或主体22固定于无人机的安装架上，或主体22固定于位于天花板的安装架上等等，在此不作一一举例。装配轴24用于与第二构件40转动连接。装配轴24的外壁上设有轴肩240，用于与连接组件60相抵持，以限定连接组件60沿装配轴24的轴向运动。本实施方式中，装配轴24包括连接设置的第一装配部242与第二装配部244，第一装配部242固定连接于主体22与第二装配部244之间。第一装配部242的轴径大于第二装配部244的轴径，进而在装配轴24上形成轴肩240。
40.本技术的其他实施方式中，第一构件20可以省略主体22，装配轴24的轴径可以一致也可以不一致，轴肩240可以为凸设于装配轴24上的凸台结构。
41.第二构件40沿第二构件40的轴向包括第一端面42与第二端面44。第一端面42设于
第二构件40靠近主体22的一端。第二构件40还设有沿第二构件40的轴向设置并相连通的装配孔46及收容孔47。装配孔46贯通第一端面42，用于收容装配轴24及部分连接组件60。收容孔47贯通第二端面44，用于收容部分连接组件60。装配孔46的内壁凸设有台阶48。台阶48包括沿第二构件40的轴向相对设置的第一台阶面482与第二台阶面484。第一台阶面482与第二台阶面484用于与连接组件60相抵持。第一台阶面482设于台阶48靠近主体22的一端。
42.连接组件60包括第一轴承63、第二轴承64、压环66、紧固件67及弹性件68。第一轴承63、第二轴承64均套设于第二装配部244外并收容于装配孔46内，以使第一构件20与第二构件40转动连接。压环66通过紧固件67固定于装配轴24的第二装配部244背离主体22的一端。弹性件68弹性抵持于第一轴承63与第一台阶面482之间，以向第一轴承63提供轴向压力。
43.第一轴承63包括第一内圈632、第一滚动件634及第一外圈636。第一内圈632套设在第二装配部244外并与轴肩240相抵持。第一外圈636套设于第一内圈632外。第一内圈632通过第一滚动件634与第一外圈636转动连接。本实施方式中，第一轴承63为深沟球轴承，第一滚动件634为滚珠，第一滚动件634位于第一内圈632与第一外圈636之间。其中，第一内圈632背离第一外圈636的内壁贴合于第二装配部244上。第一内圈632背离第二轴承64的端面与轴肩240相抵持，进而使第一内圈632与第一构件20相固定。由于轴肩240与第一内圈632相抵持，有利于限制第一轴承63的第一内圈632向主体22的方向的自由度。第一外圈636用于与弹性件68相抵持。第一外圈636与第一台阶面482之间形成缝隙201。本技术的其他实施方式中，第一轴承63不限定为深沟球轴承，例如，第一轴承63可以为滚针轴承等，第一内圈632可以相对第一外圈636转动即可。
44.第二轴承64包括第二内圈642、第二滚动件644及第二外圈646。第二内圈642套设在第二装配部244外并与压环66相抵持。第二外圈646套设于第二内圈642外。第二内圈642通过第二滚动件644与第二外圈646转动连接。第二外圈646与装配孔46的内壁相固定。本实施方式中，第二轴承64为深沟球轴承，第二滚动件644为滚珠，第二滚动件644位于第二内圈642与第二外圈646之间。其中，第二内圈642背离第二外圈646的内壁贴合于第二装配部244的外壁上。第二内圈642背离第一轴承63的端面与压环66相抵持，进而使第二内圈642固定于第一构件20上。第二外圈646与第二台阶面484相抵持，以使第二外圈646与装配孔46的内壁相固定。本技术的其他实施方式中，第二轴承64不限定为深沟球轴承，例如，第二轴承64可以为滚针轴承等，第二内圈642可以相对第二外圈646转动即可。
45.压环66包括安装部663与承压部665。紧固件67固定穿设于安装部663与第二装配部244，以使安装部663与第二装配部244固定连接。承压部665与安装部663的周缘弯折连接并朝向主体22所在方向延伸。承压部665环绕第二装配部244的周向设置。承压部665背离安装部663的一侧设有承压面6651。承压面6651与第二内圈642相抵持，以向第二轴承64施加轴向压力。
46.本技术的实施方式中，由于力在装配轴24的传递作用，压环66向第一轴承63及第二轴承64施加刚性的轴向压力。这样一来，有利于减小第一内圈632与第一外圈636之间的轴承游隙，减小第二内圈642与第二外圈646之间的轴承游隙，降低了摄像设备100在受到外力时摇晃的可能性，提高摄像模组103摄取图像的稳定性，从而提高摄像设备100的摄像质量。
47.弹性件68收容于装配孔46内，弹性件68弹性抵持于第一台阶面482与第一外圈636之间。即弹性件68收容于缝隙201内。弹性件68向第一外圈636施加轴向的弹性压力，有利于减小第一内圈632与第一外圈636之间存在的轴承游隙，减小第二内圈642与第二外圈646之间的轴承游隙，降低摄像设备100在受到外力时摇晃的可能性，提高摄像模组103摄取图像的稳定性，从而提高摄像设备100的摄像质量。
48.沿第一构件20的轴向上，弹性件68的原始高度要大于第一外圈636与第一台阶面482之间的距离(即缝隙201沿第一构件20的轴向高度)。
49.本实施方式中，如图5所示，弹性件68为波形弹簧。可通过调整第一外圈636与第一台阶面482之间的距离、弹性件68的厚度、弹性件68的高度，实现调整向第一轴承63、第二轴承64所施加的轴向压力大小，轴向压力通常小于第一轴承63、第二轴承64寿命要求的最大轴向力，以获得较长的使用寿命。
50.可以理解，在本技术的其他实施方式中，弹性件68可以为其他具备弹性性能的弹性结构或柔性结构，例如，弹簧等。
51.常规设置中，如图6a所示，轴承63a的内圈632a和外圈636a之间通过滚珠634a转动连接，内圈632a和外圈636a之间通常存在轴承游隙601a。由于轴承游隙601a的存在，在受到外力时，内圈632a和外圈636a相对运动，会产生一定的晃动。
52.深沟球轴承可以承受较大的径向力但不能承受较大的轴向压力。滚动件(滚珠)与轴承内外圈的接触应力对轴向干涉量非常敏感，进而导致部分干涉量大的滚动件与轴承内外圈的接触应力过大。在超过轴承滚动件材质的使用应力范围时，滚动件被磨损失效。例如，通过一刚性件(例如压环)与轴承的内圈过盈配合来获得对轴承的轴向压力时，刚性件与轴承的内圈之间的过盈量的大小难以掌控。过盈量太大，虽然能够消除一定的轴承游隙，然而容易使滚动件磨损失效。或者，轴向压力过小没有起到消隙作用。由于刚性设计，导致相轴承施加的轴向压力不可控，导致轴承的滚动件和滑道的应力偏差大，进而导致轴承寿命、转动阻尼、装置的稳定性都偏差较大。
53.本技术中，由于弹性件68弹性抵持于第一台阶面482与第一外圈636之间，弹性件68向第一轴承63、第二轴承64施加的轴向压力，减小了第一内圈632与第一外圈636之间存在的轴承游隙及第二内圈642与第二外圈646之间存在的轴承游隙。如图6b所示，由于弹性件68对第一内圈632的弹性压力，消除了第一内圈632与第一外圈636之间存在的轴承游隙。
54.另外，由于弹性件68施加给第一内圈632的轴向压力为弹性压力，减小了轴向压力对滚动件与轴承内外圈的轴向干涉量，从而减小了第一滚动件634与第一内圈632之间的接触应力、第一滚动件634与第一外圈636之间的接触应力、第二滚动件644与第二内圈642之间的接触应力，第二滚动件644与第二外圈646之间的接触应力。
55.由于第一滚动件634与第一内圈632的接触应力减小，有利于降低第一滚动件634与第一内圈632之间的磨损。由于第一滚动件634与第一外圈636的接触应力减小，有利于降低第一滚动件634与第一外圈636之间的磨损。如此，有利于延长第一轴承63的使用寿命。
56.由于第二滚动件644与第二内圈642的接触应力减小，有利于降低第二滚动件644与第二内圈642之间的磨损。由于第二滚动件644与第二外圈646的接触应力减小，有利于降低第二滚动件644与第二外圈646之间的磨损。如此，有利于延长第二轴承64的使用寿命。
57.本技术提供的转动装置101中，连接组件60包括弹性件68，在可靠消除轴承游隙的
同时可以控制第一轴承63、第二轴承64的轴向受力，以使实际第一轴承63、第二轴承64的轴向受力在各自轴向受力规格范围内，有效延长第一轴承63、第二轴承64的转动寿命。
58.本技术避免了通过刚性过盈来轴向压缩轴承导致压力不可控，而是用一种柔性结构且可通过设计压缩量和弹性系数来控制轴向压力，本技术使用的柔性结构制造简单，成本低廉，轴向尺寸空间占用少。
59.本技术的其他实施方式中，转动装置101不限定用于承载摄像模组103，转动装置101可以应用于其他可以需要转动装置101的场景。第一构件20不限定为定子，第二构件40不限定为转子。
60.本技术的其他实施方式中，压环66可以省略，而直接将第二内圈642固定于第一构件20上。本技术的其他实施方式中，轴肩240可以省略，而直接将第一内圈632固定于第一构件20上。
61.在一实施方式中，如图7所示，第一内圈632b与第一外圈636b通过第一滚动件634b转动连接，第二内圈642b与第二外圈646b通过第二滚动件644b转动连接。第一外圈636b与第二构件40b相固定，第二外圈646b与第二构件40b相固定，第一构件20b还包括设于第一构件20b外壁上的台阶28，台阶28包括相对设置的第一台阶面282与第二台阶面284。弹性件68b弹性抵持于第一台阶面282与第一内圈632b之间，第二内圈642b与第二台阶面284相接触。其中，压环66b通过紧固件67b与第二构件40b固定在一起，第二外圈646b与压环66b抵持在一起。
62.本技术中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧壁”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本技术，而不是指示或暗指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。
63.此外，本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
64.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。