專利名稱：電動(dòng)云臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種固定裝置，特別是一種能夠作水平方向和垂直方向回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)并自鎖定位的固定裝置。廣泛用于各種規(guī)格的電視攝像機(jī)及其它監(jiān)視器等。
電動(dòng)云臺(tái)是指能支承并使攝像機(jī)按所需方向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。它應(yīng)達(dá)到我國(guó)電子工業(yè)部頒標(biāo)準(zhǔn)SJ2465～84“通用型應(yīng)用電視云臺(tái)總技術(shù)條件”中的有關(guān)規(guī)定。即水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1.8°～9°／秒，旋轉(zhuǎn)角度大于300°；垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1°～6°／秒，旋轉(zhuǎn)角度分別為向上15°、30°、45°、60°、90°五種，向下30°、45°、60°、90°四種；水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)角回差精度小于1°；在承受最大負(fù)載時(shí)，噪聲應(yīng)小于50分貝；在水平和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)停止時(shí)，具有良好的自鎖性能。為了滿足這些技術(shù)條件，必須采用平穩(wěn)及振動(dòng)小的多級(jí)減速機(jī)構(gòu)。目前使用的電動(dòng)云臺(tái)通常采用二～三級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)或在二～三級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)之后再加一級(jí)齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)。這兩種云臺(tái)其水平和垂直方向回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，自鎖性能好，但多級(jí)蝸輪蝸桿的傳動(dòng)效率低，其轉(zhuǎn)角回差精度和噪聲均超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，整個(gè)云臺(tái)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，重心偏置在電機(jī)側(cè)，蝸輪蝸桿加工工藝難度較大，往往影響使用精度。
本實(shí)用新型的目的是提供一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的電動(dòng)云臺(tái)，能夠提高傳動(dòng)效率和轉(zhuǎn)角回差精度，降低噪聲，同時(shí)也縮小了云臺(tái)體積，減輕自重。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的它由電機(jī)、底盤(pán)、箱體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成，底盤(pán)支承著箱體，電機(jī)M1、M2分別固定在箱體上，箱體支承著水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿，電機(jī)M1的輸出軸上固定著同步帶輪A，底盤(pán)的中心部位裝有立軸，立軸底部固定在預(yù)制支架上，立軸的上端連接著水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪，水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪與水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿相嚙合，同步帶輪B裝在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿端部，同步帶輪A、B上套裝著同步齒形帶；電機(jī)M2也固定在箱體上，電機(jī)M2的輸出軸上裝著同步帶輪C，固定在箱體上的支座中安裝著轉(zhuǎn)軸，垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪裝在此轉(zhuǎn)軸上，承載板與垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪相連接，攝像機(jī)安裝在承載板上，與垂直方向的蝸輪相嚙合的蝸桿端部固定著同步帶輪D，另一根同步齒形帶套裝在同步帶輪C、D上。
電動(dòng)云臺(tái)水平和垂直方向的運(yùn)轉(zhuǎn)分別由兩只電機(jī)控制，帶動(dòng)各自的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，即同步齒形帶和蝸輪蝸桿傳動(dòng)，完成水平和垂直方向的回轉(zhuǎn)。其調(diào)節(jié)范圍為水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度0°～355°，垂直俯角0°～90°，垂直仰角0°～90°。本實(shí)用新型水平方向和垂直方向的工作原理相同，除了調(diào)節(jié)方向不同外，其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是基本一致的?，F(xiàn)以水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)為例闡述電動(dòng)云臺(tái)的工作過(guò)程將撥動(dòng)片調(diào)到所需轉(zhuǎn)動(dòng)角度如水平15°的位置上，或由外電路計(jì)算機(jī)控制臺(tái)發(fā)出水平15°的電信號(hào)，電機(jī)M1經(jīng)同步帶輪A、B上的同步齒形帶第一級(jí)、第二級(jí)減速，傳動(dòng)到蝸輪蝸桿，安裝在箱體上的水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪帶動(dòng)立軸轉(zhuǎn)動(dòng)，箱體裝在底盤(pán)上，立軸底部是固定在電動(dòng)云臺(tái)的預(yù)制支架上的，因此蝸輪蝸桿帶動(dòng)云臺(tái)主體作水平方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)妆P(pán)(1)與水平微動(dòng)開(kāi)關(guān)一起轉(zhuǎn)到15°位置時(shí)，水平微動(dòng)開(kāi)關(guān)碰到撥動(dòng)片(16)，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，電機(jī)M1停轉(zhuǎn)，電動(dòng)云臺(tái)由水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪(8)和蝸桿(3)鎖緊在水平15°的位置上。若要電動(dòng)云臺(tái)作垂直方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，則手動(dòng)調(diào)節(jié)撥動(dòng)片或由計(jì)算機(jī)控制發(fā)出信號(hào)，電機(jī)M2經(jīng)同步帶輪C、D－～三級(jí)減速傳動(dòng)給垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪，此蝸輪與承載板一端相連接，帶動(dòng)承載板上的攝像機(jī)作垂直方向的向上或向下運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸(10)一端裝著兩只調(diào)節(jié)接套，承載板(12)的另一端固定著調(diào)節(jié)接套，兩只調(diào)節(jié)接套之間裝有兩個(gè)撥動(dòng)片，兩只微動(dòng)開(kāi)關(guān)固定在箱體(2)上，分別控制電動(dòng)云臺(tái)垂直向上0°～90°、向下0°～90°的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪(11)與撥動(dòng)片一起轉(zhuǎn)到預(yù)定位置時(shí)，撥動(dòng)片碰到箱體上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)，電機(jī)M2斷電，云臺(tái)停在預(yù)定的垂直位置。電動(dòng)云臺(tái)在外圍微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)控制或手動(dòng)控制下，對(duì)固定和移動(dòng)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視攝像，并通過(guò)視頻線將圖像信號(hào)發(fā)送到控制室進(jìn)行電視監(jiān)控或電視錄像。
本實(shí)用新型用同步齒形帶傳動(dòng)替代了二～三級(jí)蝸輪蝸桿和一級(jí)齒級(jí)傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，體積縮小，重心位于電動(dòng)云臺(tái)的中心位置，克服了重心偏置的缺陷。與二～三級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)的電動(dòng)云臺(tái)相比，其傳動(dòng)效率由18％～28％提高到40％～45％，所需電機(jī)功率可以降低30％以上。例如原8千克級(jí)電動(dòng)云臺(tái)電機(jī)功率為30瓦，現(xiàn)為20瓦，體積由φ175×225毫米減小到φ140×185毫米。由于同步齒形帶在傳動(dòng)過(guò)程中能吸收振動(dòng)，使噪聲由55～60分貝降低至45～50分貝。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型一種電動(dòng)云臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型一種同步齒形帶的傳動(dòng)示意圖。
參照
圖1和圖2，立軸(7)的底部接口按標(biāo)準(zhǔn)制作，使云臺(tái)可靠地安裝在預(yù)制支架(17)上。承載板(12)可用螺栓、接套與垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪(11)相連接。攝像機(jī)(13)裝在承載板(12)的頂部接口上，此頂部接口按用戶要求或標(biāo)準(zhǔn)制作。電機(jī)M1、M2正、反轉(zhuǎn)，使電動(dòng)云臺(tái)水平方向左、右回轉(zhuǎn)，垂直方向向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)。在立軸(7)上端裝有兩只水平調(diào)節(jié)螺母(15)，用來(lái)調(diào)整軸向間隙及固緊水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪(8)。在兩只水平調(diào)節(jié)螺母(15)之間裝有兩只撥動(dòng)片(16)，底盤(pán)(1)上固定著兩個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，分別控制電動(dòng)云臺(tái)水平正、反回轉(zhuǎn)，其調(diào)節(jié)范圍為0°～355°。在箱體(2)上裝有四只向心球軸承，分別用來(lái)支承水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿(3)和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿(4)。電機(jī)M1、M2型號(hào)相同，選用微型伺服電機(jī)或單相永磁低速同步電機(jī)。以8千克級(jí)電動(dòng)云臺(tái)為實(shí)施例，電機(jī)M1、M2采用55SL57型伺服電機(jī)，轉(zhuǎn)速2700轉(zhuǎn)／分。同步齒形帶(5)、(6)用150XL型聚氨脂同步齒形帶或氯丁橡膠同步齒形帶模數(shù)均為1.617毫米。水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一級(jí)、第二級(jí)和第三級(jí)減速比分別為16.7、16.7和160，電動(dòng)云臺(tái)水平回轉(zhuǎn)速度達(dá)1轉(zhuǎn)／分即6度／秒。水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿(3)，垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿(4)的蝸桿直徑系數(shù)為12～16。垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)和第四級(jí)減速比分別為16、15、13和160，其垂直回轉(zhuǎn)速度0.5轉(zhuǎn)／分即3度／秒。水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿(3)和垂直方向動(dòng)的蝸桿(4)的螺旋導(dǎo)角λ以3.5°～4.5°為較佳值，當(dāng)電機(jī)M1、M2停轉(zhuǎn)時(shí)，保證電動(dòng)云臺(tái)水平方向和垂直方向的良好自鎖性能。控制水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)可以選用KW4－OE型微動(dòng)開(kāi)關(guān)。對(duì)于大、中型電動(dòng)云臺(tái)，其電機(jī)M1、M2功率、型號(hào)可以不相同，往往控制垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)比水平方向的功率大。罩殼(17)用螺栓固緊在底盤(pán)(1)上，一只或若干只電纜頭(18)輸入電源和電信號(hào)或向外圍計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸出電信號(hào)。
權(quán)利要求1.一種由電機(jī)、底盤(pán)、箱體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成的電動(dòng)云臺(tái)，其特征在于a)底盤(pán)(1)支承著箱體(2)，電機(jī)M1固定在箱體(2)上，箱體(2)支承著蝸桿(3)和蝸桿(4)，電機(jī)M1的輸出軸上固定著同步帶輪A，底盤(pán)(1)的中心部位裝有立軸(7)，立軸(7)底部安裝在預(yù)制支架(14)上，立軸(7)的上端連接著蝸輪(8)，蝸輪(8)與蝸桿(3)相嚙合，同步帶輪B裝在蝸桿(3)的端部，同步帶輪A、B上套裝著同步齒形帶(5)；b)電機(jī)M2固定在箱體(2)上，電機(jī)M2的輸出軸上裝著同步帶輪C，固定在箱體(2)上的支座(9)中安裝著轉(zhuǎn)軸(10)，蝸輪(11)裝在轉(zhuǎn)軸(10)上，承載板(12)一端與蝸輪(11)相連接，攝像機(jī)(或監(jiān)視器)(13)安裝在承載板(12)上，與蝸輪(11)相嚙合的蝸桿(4)端部固定著同步帶輪D，同步齒形帶(6)套裝在同步帶輪C、D上。
專利摘要一種能夠作水平和垂直兩個(gè)方向回轉(zhuǎn)并自鎖定位的固定裝置，用于各種攝像機(jī)或其它監(jiān)視器等。它由電機(jī)，底盤(pán)、箱體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。電機(jī)經(jīng)同步齒形帶和蝸輪蝸桿二～四級(jí)減速，控制電動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，其調(diào)節(jié)范圍水平方向0°～355°，垂直俯仰各0°～90°。用同步齒形帶替代多級(jí)蝸輪蝸桿和齒輪傳動(dòng)，不僅克服了重心偏置的缺點(diǎn)，自重減輕，而且傳動(dòng)效率提高1/3，由于能夠吸收傳動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)，噪聲降低至50分貝以下。
文檔編號(hào)F16M11/18GK2092655SQ9121378
公開(kāi)日1992年1月8日 申請(qǐng)日期1991年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月24日
發(fā)明者陳望, 常淳良, 許炳根 申請(qǐng)人:常州市江南自動(dòng)化設(shè)備廠