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一種三自由度多功能機(jī)械云臺(tái)裝置的制作方法

文檔序號(hào):12434597閱讀:403來源:國(guó)知局
一種三自由度多功能機(jī)械云臺(tái)裝置的制作方法

本發(fā)明屬于機(jī)械云臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種機(jī)械云臺(tái)設(shè)備,尤其是涉及工件掃描、抓取、搬運(yùn)的一種機(jī)械云臺(tái)裝置。



背景技術(shù):

云臺(tái)多用于航空航天領(lǐng)域的實(shí)體仿真和測(cè)試,在軍事上,雷達(dá)天線的跟蹤控制,導(dǎo)彈發(fā)射架的瞄準(zhǔn)控制都是基于對(duì)二維云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制,因而結(jié)構(gòu)上如何做得輕質(zhì)量、高精度、高剛度、高可靠性顯得尤為重要。傳統(tǒng)云臺(tái)負(fù)載的位置安裝十分困難,因?yàn)楫?dāng)重心偏離了回轉(zhuǎn)中心時(shí),就直接增大了負(fù)載力矩,使得實(shí)際承載量降低,使得云臺(tái)的操作功能下降,可靠性難以得到保障。而且云臺(tái)的電機(jī)和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間處于過載狀態(tài)導(dǎo)致?lián)p壞。傳統(tǒng)機(jī)械云臺(tái)存在缺少擺動(dòng)架或者因?yàn)閿[動(dòng)架重量大而使得控制精度不高等問題。傳統(tǒng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)是云臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)形式,蝸輪副的傳動(dòng)間隙對(duì)云臺(tái)的精度和可靠性影響很大,所以就需要定期的調(diào)整蝸輪蝸桿間隙,此時(shí)人工進(jìn)行間隙調(diào)整,雖然該方法簡(jiǎn)單易行,但是該調(diào)整方式效率低下,工作強(qiáng)度大,十分耗費(fèi)時(shí)間,嚴(yán)重降低了云臺(tái)的使用壽命,并且調(diào)整的精度難以得到保障。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題,克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出一種三自由度多功能機(jī)械云臺(tái)裝置,本發(fā)明采用了同步帶傳動(dòng),帶輪和同步帶之間沒有相對(duì)滑動(dòng),傳動(dòng)比能夠被嚴(yán)格保證??梢赃M(jìn)行高速傳動(dòng),傳遞效率可高達(dá)98%,傳動(dòng)比可以達(dá)到10,而且耐磨性好,不需要油潤(rùn)滑。采用純機(jī)械傳動(dòng)確保了分度的精度。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用的是三個(gè)步進(jìn)電機(jī)協(xié)同驅(qū)動(dòng)方式,具有轉(zhuǎn)速高,任意分度,承載能力大,故障少,可靠性高等優(yōu)點(diǎn),并且還具有結(jié)構(gòu)緊湊特點(diǎn),可以滿足大工件高速重載要求,便于批量化生產(chǎn)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:

一種三自由度多功能機(jī)械云臺(tái)裝置,其特征在于,該裝置包括底座部分、云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分、擺動(dòng)部分、末端回轉(zhuǎn)部分、密封保護(hù)部分;云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分、擺動(dòng)部分、末端回轉(zhuǎn)部分都安裝于底座部分之上,擺動(dòng)部分是云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分和末端回轉(zhuǎn)部分的過渡部分;

底座部分:包括底部支撐架和裝置安裝座,底部支撐架位于裝置安裝座的下方,形狀呈U字形,其與裝置安裝座采用螺釘固定連接;底座部分用于承載整個(gè)云臺(tái);

云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分:包括第一步進(jìn)電機(jī)、第一小帶輪、第一同步帶、第一大帶輪、第一階梯套、第一圓錐滾子軸承、第一限位套、第一端蓋、第一緊定螺釘和回轉(zhuǎn)座;第一步進(jìn)電機(jī)固定在裝置安裝座的一側(cè),第一步進(jìn)電機(jī)與第一小帶輪相連,第一小帶輪、第一大帶輪和第一同步帶組成帶傳動(dòng)鏈;第一大帶輪與第一階梯套為過盈配合,第一階梯套位于裝置安裝座的中心位置,第一階梯套與裝置安裝座采用第一圓錐滾子軸承進(jìn)行過渡;為限制第一圓錐滾子軸承的軸向移動(dòng),采用第一限位套對(duì)其軸向一端進(jìn)行限位,同時(shí)采用第一緊定螺釘對(duì)第一限位套進(jìn)行固定,第一圓錐滾子軸承的另一端軸向限位采用第一端蓋,第一端蓋安置于裝置安裝座上,第一端蓋亦起到對(duì)第一圓錐滾子軸承防塵的作用;第一階梯套上端與回轉(zhuǎn)座固定連接;該云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械云臺(tái)的整周回轉(zhuǎn)功能;

云臺(tái)擺動(dòng)部分:包括第二步進(jìn)電機(jī)、第二小帶輪、第二同步帶、第二大帶輪、中心軸、第一深溝球軸承、第二深溝球軸承、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第一半軸、第三深溝球軸承、第一支撐套、第二端蓋、第一鎖緊螺母和擺動(dòng)支架;第二步進(jìn)電機(jī)固定于裝置安裝座上,第二步進(jìn)電機(jī)與第二小帶輪相連,第二小帶輪、第二大帶輪和第二同步帶組成帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu),第二大帶輪與中心軸過渡配合、中心軸采用第一深溝球軸承和第二深溝球軸承進(jìn)行支撐,第一錐齒輪安裝于中心軸端部,第一錐齒輪和第二錐齒輪嚙合,第二錐齒輪與第一半軸的一端固定連接,第一半軸通過第三深溝球軸承支撐于第一支撐套上,第二端蓋對(duì)第三深溝球軸承進(jìn)行軸向限位且起防塵作用,第一半軸的另一端與擺動(dòng)支架連接,同時(shí)采用第一鎖緊螺母將第一半軸與擺動(dòng)支架鎖緊;

末端回轉(zhuǎn)部分:包括第三步進(jìn)電機(jī)、第三小帶輪、第三同步帶、第三大帶輪、第二階梯套、第三階梯套、第四深溝球軸承、第二圓錐滾子軸承、第三錐齒輪、第四錐齒輪、第二半軸、第五深溝球軸承、第三端蓋、第六深溝球軸承、第四端蓋、第一直齒輪、第二鎖緊螺母、第二直齒輪、第三鎖緊螺母、第七深溝球軸承、第五端蓋、橫軸、第八深溝球軸承、第六端蓋、第五錐齒輪、第六錐齒輪、平面軸承、回轉(zhuǎn)軸、和第七端蓋組成;第三步進(jìn)電機(jī)固定于裝置安裝座上,第三步進(jìn)電機(jī)與第三小帶輪相連、第三小帶輪、第三大帶輪和第三同步帶構(gòu)成帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu),第三大帶輪與第二階梯套過渡配合、第二階梯套與第三階梯套過盈連接、第二階梯套采用第四深溝球軸承和第二圓錐滾子軸承進(jìn)行定位,第二階梯套的上端與第三錐齒輪相連,第三錐齒輪與第四錐齒輪嚙合,第四錐齒輪固定于第二半軸的一端,第二半軸通過第五深溝球軸承支撐于第一支撐套上,第三端蓋對(duì)第五深溝球軸承進(jìn)行軸向限位,第六深溝球軸承安裝于擺動(dòng)支架的另一端,第六深溝球軸承與第二半軸過渡配合,第四端蓋對(duì)第六深溝球軸承進(jìn)行軸向限位,第一直齒輪安裝于第二半軸的另一端,采用第二鎖緊螺母進(jìn)行鎖緊,第一直齒輪與第二直齒輪嚙合,第二直齒輪安裝于橫軸的一端,橫軸采用第七深溝球軸承和第八深溝球軸承進(jìn)行支撐定位,第五端蓋對(duì)第七深溝球軸承進(jìn)行限位,第六端蓋對(duì)第八深溝球軸承進(jìn)行限位,第五錐齒輪安裝于橫軸中部,第五錐齒輪與第六錐齒輪嚙合,第六錐齒輪與回轉(zhuǎn)軸相連,回轉(zhuǎn)軸通過平面軸承定位于擺動(dòng)支架的上部,第七端蓋對(duì)平面軸承進(jìn)行限位;

密封保護(hù)部分:底座部分、云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分和擺動(dòng)部分均放置在密封保護(hù)部分,以便防塵防潮。

本發(fā)明的有益效果為:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用的是三個(gè)電機(jī)協(xié)同驅(qū)動(dòng)方式,具有轉(zhuǎn)速高,任意分度,承載能力大,故障少,可靠性高等優(yōu)點(diǎn),并且還具有結(jié)構(gòu)緊湊特點(diǎn),可以滿足大工件高速重載要求,便于批量化生產(chǎn)。采用純機(jī)械傳動(dòng)確保了分度的精度。此外本發(fā)明還具備高轉(zhuǎn)矩特性和安全的扼流保護(hù)電路以避免云臺(tái)停止時(shí)強(qiáng)行起動(dòng)而燒毀電機(jī),為云臺(tái)的結(jié)構(gòu)提供了一種優(yōu)化設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)緊湊,三軸結(jié)構(gòu)布置巧妙,利用小結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了云臺(tái)復(fù)雜的三維運(yùn)動(dòng),且具備了小結(jié)構(gòu)大承載能力的功能;整個(gè)裝置采用純機(jī)械傳動(dòng)確保了分度的精度,解決了現(xiàn)有云臺(tái)結(jié)構(gòu)龐大,運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)等問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中底座部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分的下部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明中云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分的上部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中的擺動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)整體示意圖。

圖6為本發(fā)明中的擺動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)局部示意圖。

圖7為本發(fā)明中的末端回轉(zhuǎn)部分的結(jié)構(gòu)整體示意圖。

圖8為本發(fā)明中的末端回轉(zhuǎn)部分的結(jié)構(gòu)局部示意圖。

圖中:1底部支撐架;2裝置安裝座;3第一步進(jìn)電機(jī);4第一小帶輪;5第一同步帶;6第一大帶輪;7第一階梯套;8第一圓錐滾子軸承;9第一限位套;10第一端蓋;11第一緊定螺釘;12回轉(zhuǎn)座;13第二步進(jìn)電機(jī);14第二小帶輪;15第二同步帶;16第二大帶輪;17中心軸;18第一深溝球軸承;19第二深溝球軸承;20第一錐齒輪;21第二錐齒輪;22第一半軸;23第三深溝球軸承;24第一支撐套;25第二端蓋;26第一鎖緊螺母;27擺動(dòng)支架;28第三步進(jìn)電機(jī);29第三小帶輪;30第三同步帶;31第三大帶輪;32第二階梯套;33第三階梯套;34第四深溝球軸承;35第二圓錐滾子軸承;36第三錐齒輪;37第四錐齒輪;38第二半軸;39第五深溝球軸承;40第三端蓋;41第六深溝球軸承;42第四端蓋;43第一直齒輪;44第二直齒輪;45第三鎖緊螺母;46第七深溝球軸承;47第五端蓋;48橫軸;49第八深溝球軸承;50第六端蓋;51第五錐齒輪;52第六錐齒輪;53平面軸承;54回轉(zhuǎn)軸;55第七端蓋;56第二鎖緊螺母。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述,但不是對(duì)本發(fā)明的限定。

一種三自由度多功能機(jī)械云臺(tái)裝置,包括底座部分、云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分、擺動(dòng)部分、末端回轉(zhuǎn)部分、密封保護(hù)部分;云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分、擺動(dòng)部分、末端回轉(zhuǎn)部分都安裝于底座部分之上,擺動(dòng)部分是云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分和末端回轉(zhuǎn)部分的過渡部分。

底座部分:包括底部支撐架1和裝置安裝座2,底部支撐架位于裝置安裝座的下方,形狀呈U字形,其與裝置安裝座采用螺釘固定連接;底座部分用于承載整個(gè)云臺(tái)。

云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分:包括第一步進(jìn)電機(jī)3、第一小帶輪4、第一同步帶5、第一大帶輪6、第一階梯套7、第一圓錐滾子軸承8、第一限位套9、第一端蓋10、第一緊定螺釘11和回轉(zhuǎn)座12;第一步進(jìn)電機(jī)3固定在裝置安裝座2的一側(cè),第一步進(jìn)電機(jī)3與第一小帶輪4相連,第一小帶輪4、第一大帶輪6和第一同步帶5組成帶傳動(dòng)鏈;第一大帶輪6與第一階梯套7為過盈配合,第一階梯套7位于裝置安裝座2的中心位置,第一階梯套7與裝置安裝座2采用第一圓錐滾子軸承8進(jìn)行過渡;為限制第一圓錐滾子軸承8的軸向移動(dòng),采用第一限位套9對(duì)其軸向一端進(jìn)行限位,同時(shí)采用第一緊定螺釘11對(duì)第一限位套9進(jìn)行固定,第一圓錐滾子軸承8的另一端軸向限位采用第一端蓋10,第一端蓋10安置于裝置安裝座2上,第一端蓋10亦起到對(duì)第一圓錐滾子軸承8防塵的作用;第一階梯套7上端與回轉(zhuǎn)座12固定連接;該云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械云臺(tái)的整周回轉(zhuǎn)功能。

云臺(tái)擺動(dòng)部分:包括第二步進(jìn)電機(jī)13、第二小帶輪14、第二同步帶15、第二大帶輪16、中心軸17、第一深溝球軸承18、第二深溝球軸承19、第一錐齒輪20、第二錐齒輪21、第一半軸22、第三深溝球軸承23、第一支撐套24、第二端蓋25、第一鎖緊螺母26和擺動(dòng)支架27;第二步進(jìn)電機(jī)13固定于裝置安裝座2上,第二步進(jìn)電機(jī)13與第二小帶輪14相連,第二小帶輪14、第二大帶輪16和第二同步帶15組成帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu),第二大帶輪16與中心軸17過渡配合、中心軸17采用第一深溝球軸承18和第二深溝球軸承19進(jìn)行支撐,第一錐齒輪20安裝于中心軸17端部,第一錐齒輪20和第二錐齒輪21嚙合,第二錐齒輪21與第一半軸22的一端固定連接,第一半軸22通過第三深溝球軸承23支撐于第一支撐套24上,第二端蓋25對(duì)第三深溝球軸承23進(jìn)行軸向限位且起防塵作用,第一半軸22的另一端與擺動(dòng)支架27連接,同時(shí)采用第一鎖緊螺母26將第一半軸22與擺動(dòng)支架27鎖緊。云臺(tái)擺動(dòng)部分,實(shí)現(xiàn)在預(yù)期的角度范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)進(jìn)行掃描,以確定物體的大小。

末端回轉(zhuǎn)部分:包括第三步進(jìn)電機(jī)28、第三小帶輪29、第三同步帶30、第三大帶輪31、第二階梯套32、第三階梯套33、第四深溝球軸承34、第二圓錐滾子軸承35、第三錐齒輪36、第四錐齒輪37、第二半軸38、第五深溝球軸承39、第三端蓋40、第六深溝球軸承41、第四端蓋42、第一直齒輪43、第二鎖緊螺母56、第二直齒輪44、第三鎖緊螺母45、第七深溝球軸承46、第五端蓋47、橫軸48、第八深溝球軸承49、第六端蓋50、第五錐齒輪51、第六錐齒輪52、平面軸承53、回轉(zhuǎn)軸54和第七端蓋55。第三步進(jìn)電機(jī)28固定于裝置安裝座2上,第三步進(jìn)電機(jī)28與第三小帶輪29相連、第三小帶輪29、第三大帶輪31和第三同步帶30構(gòu)成帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu),第三大帶輪31與第二階梯套32過渡配合、第二階梯套32與第三階梯套33過盈連接、第二階梯套32采用第四深溝球軸承34和第二圓錐滾子軸承35進(jìn)行定位,第二階梯套32的上端與第三錐齒輪36相連,第三錐齒輪36與第四錐齒輪37嚙合,第四錐齒輪37固定于第二半軸38的一端,第二半軸38通過第五深溝球軸承39支撐于第一支撐套24上,第三端蓋40對(duì)第五深溝球軸承39進(jìn)行軸向限位,第六深溝球軸承41安裝于擺動(dòng)支架27的另一端,第六深溝球軸承41與第二半軸38過渡配合,第四端蓋42對(duì)第六深溝球軸承41進(jìn)行軸向限位,第一直齒輪安裝于第二半軸的另一端,采用第二鎖緊螺母進(jìn)行鎖緊,第一直齒輪43與第二直齒輪44嚙合,第二直齒輪44安裝于橫軸48的一端,橫軸48采用第七深溝球軸承46和第八深溝球軸承49進(jìn)行支撐定位,第五端蓋47對(duì)第七深溝球軸承46進(jìn)行限位,第六端蓋50對(duì)第八深溝球軸承49進(jìn)行限位,第五錐齒輪51安裝于橫軸48中部,第五錐齒輪51與第六錐齒輪52嚙合,第六錐齒輪52與回轉(zhuǎn)軸54相連,回轉(zhuǎn)軸通過平面軸承53定位于擺動(dòng)支架27的上部,第七端蓋55對(duì)平面軸承53進(jìn)行限位。通過傳動(dòng)軸錐齒輪組交錯(cuò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),將動(dòng)力最后傳遞至回轉(zhuǎn)軸54,回轉(zhuǎn)軸54上可以安裝機(jī)械手末端執(zhí)行器進(jìn)行相應(yīng)的抓取,搬運(yùn)功能?;剞D(zhuǎn)軸54上也可以安裝CCD攝像頭或者掃描儀,將物體的圖像信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。

密封保護(hù)部分:底座部分、云臺(tái)回轉(zhuǎn)部分和擺動(dòng)部分均放置在密封保護(hù)部分,以便防塵防潮。

最后,通過本機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行器的不同實(shí)現(xiàn)掃描、工件抓取、工件搬運(yùn)等功能,真正意義上實(shí)現(xiàn)三自由度、多功能于一體。

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