监控云台用扁平式谐波减速器及云台的制作方法

1.本发明属于监控云台传动技术领域，具体涉及一种云台用的谐波传动减速器及采用其的监控云台。


背景技术：

2.谐波减速器具有结构紧凑、体积小、质量轻、承载能力大、背隙小与传动精度高等优点，被广泛应用于工业机器人、航空航天、精密机床领域中。谐波减速机由钢轮、柔轮和波发生器构成，波发生器安装在具有弹性的柔轮内部，波发生器转动迫使柔轮齿形与钢轮齿形周期性啮合和分离，进而实现少齿差减速的效果。
3.传统的监控云台采用同步带传动或者涡轮蜗杆实现传递动力和减速目的，具有结构简单和成本低的优势。但随着监控云台技术的发展，特别是球机联动技术的要求，同步带传动和涡轮蜗杆的传动精度低、速比小的缺点就突显出来。
4.而将传统的谐波减速器简单适用到监控云台中，则要改变云台的结构设计，从而使得云台的重心平衡系统需要重新设计，同时，云台的整体传动精度、背隙都会受到影响；同时由于谐波减速器本身一般用于通用传动，无法适用于云台这种需要至少两个自由度的组合传动。同时由于改装成本比较大，会造成此类云台的成本居高不下且难以推广。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于提供一种监控云台用扁平式谐波减速器及云台，不改变传统监控云台结构的基础上，实现监控云台的谐波减速传动方案，提高云台的传动精度和减速比，同时整体精度高、背隙小、成本低和传递精度高。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种监控云台用扁平式谐波减速器，包括凸轮、柔轮、钢轮、芯轴；其特征在于：凸轮位于芯轴一端，芯轴另一端穿过柔轮底盖中心孔并将柔轮压装在输出端上共同作为输出端使用；同步带轮安装在凸轮上，动力经同步带轮输入至凸轮；凸轮和柔轮间径向设置柔性轴承；柔轮外齿面与钢轮内齿面相配合地设置；钢轮与凸轮之间可转动支承地设置；钢轮安装在轴承座上作为固定端使用；输出端与轴承座之间可转动支承地设置。
8.上述技术方案中，凸轮为中空状三级阶梯台阶轴；在凸轮的宽径台阶上安装同步带轮，凸轮的中间台阶和钢轮之间设置双列角接触轴承，凸轮的窄径台阶上安装柔性轴承；双列角接触轴承安装在钢轮上，凸轮外周至少在窄径台阶处呈椭圆形。
9.上述技术方案中，柔轮为带有底盖的中空筒体，筒体外壁设置柔轮外齿面与钢轮的内齿面啮合；柔轮的底盖沿轴向位于芯轴和输出端之间，使得芯轴另一端穿过底盖中心孔且将柔轮压装抵靠在输出端。
10.上述技术方案中，芯轴与柔轮压装处设置一个圆盘，该圆盘的直径大于所述柔轮的底盖中心孔而小于柔轮的筒体内壁。
11.上述技术方案中，柔轮的轴向伸出长度覆盖凸轮的窄径台阶，在凸轮窄径台阶和
柔轮内壁之间设置安装柔性轴承。
12.上述技术方案中，柔轮使用特种金属材料加工或者特征塑料注塑成型的杯型柔轮或者帽型柔轮，中空空间用于中空走线。
13.上述技术方案中，钢轮是齿圈结构，钢轮内壁面至少一部分轴向高度设置内齿面与柔轮外齿面啮合。
14.上述技术方案中，输出端与轴承座之间安装有双列角接触轴承和油封。
15.上述技术方案中，检测板安装在芯轴的一端的同步带轮外侧作为外部检测使用。
16.一种云台，其特征在于使用上述的监控云台用扁平式谐波减速器，芯轴竖直设置；电机通驱动小同步带轮而带动同步带，同步带连接所述芯轴上的同步带轮。
17.本发明中，同步带轮安装在设置有凸轮的旋转轴所在端，动力经同步带输入至凸轮，发生旋转进而带动柔轮旋转，实现减速功能，柔轮连接输出端作动力输出。
18.相对于现有技术，本发明提出一种新型的监控云台用扁平式谐波减速器及配套的云台套件，可以不改变传统监控云台结构的基础上，电机驱动小同步带轮，带动同步带，驱动谐波减速机上的具有大同步带轮的波发生器，实现监控云台的谐波减速传动方案，提高云台的传动精度和减速比。
19.本发明的谐波减速机是以特种金属材料加工或者特殊塑料注塑成型的杯型柔轮或者帽型柔轮和波发生器为基础的谐波减速机。具有中空走线，传动精度高，背隙小，成本低等优点。
20.相对于现有的云台设计，本发明结构更加紧凑，扁平型的设计方式，能最大化的节省空间，在轴向尺寸上，此种谐波减速机尺寸比标准型减速机要节省约1/3的空间尺寸。
附图说明
21.图1为本发明的监控云台用扁平式谐波减速器的结构示意图；
22.图2为本发明监控云台用扁平式谐波减速器的柔轮结构示意图；
23.图3为本发明监控云台用扁平式谐波减速器的钢轮结构示意图；
24.图4为本发明监控云台用扁平式谐波减速器的旋转轴凸轮结构示意图；
25.图5为采用本发明的监控云台用扁平式谐波减速器的云台结构示意图。
26.附图标记对应如下：
27.1柔性轴承、2凸轮、3输出端、4钢轮、5双列角接触轴承、6油封、7轴承座、8从动轮、9双列角接触轴承、10芯轴、11柔轮、12检测板。
具体实施方式
28.结合附图1-5对本发明监控云台用扁平式谐波减速器及云台进一步详细说明。
29.如附图1-4所示，本发明的监控云台用扁平式谐波减速器100主要包括：柔轮11、钢轮4、凸轮2。
30.如图2，柔轮11为空心筒状盖体，筒体外壁设置柔轮外齿与钢轮4的内齿啮合；柔轮11的底盖中心孔大小与芯轴10相匹配，使得芯轴10穿过底盖中心孔且柔轮11被芯轴10的穿过端压装在输出端3上作为输出端使用；芯轴10的穿过端设置一个圆盘，该圆盘的直径大于所述柔轮11的底盖中心孔而小于柔轮的筒体内壁。柔轮11的伸出长度覆盖凸轮2的第三台
阶，在凸轮2第三台阶和柔轮内壁之间设置安装柔性轴承1。
31.柔轮11使用特种金属材料加工或者特征塑料注塑成型的杯型柔轮或者帽型柔轮；采用中空结构，可以实现减速机的中空走线。
32.如图3，钢轮4是齿圈结构，两个端面设置有固定螺栓孔。钢轮4内圈至少一部分高度设置内齿面与柔轮外齿面啮合。钢轮4的内壁与凸轮第二台阶之间设置双列角接触轴承9。钢轮4安装在轴承座7上作为固定端使用。
33.如图4，凸轮2为椭圆形中空台阶轴，且沿着轴向凸轮的外周台阶由宽部到窄部呈三级台阶。在凸轮2的第一个台阶上(最宽部)安装从动轮8且从动轮8位于凸轮2的轴端宽部外侧，凸轮2的第二台阶(次宽部)外部径向与钢轮4之间设置双列角接触轴承9，凸轮2的第三台阶上(窄部)安装柔性轴承1。双列角接触轴承9固定安装在径向外部的钢轮4上。
34.如图1，动力从所述从动轮8上输入带动凸轮2发生旋转。
35.柔轮11被芯轴10的一端压装在输出端3上作为输出使用；输出端3与轴承座7之间安装有双列角接触轴承5和油封6；检测板12安装在芯轴10的另一端并作外部检测使用。双列角接触轴承5与轴承座7、以及与输出端3之间的连接分别用特种胶水粘接。
36.如图5为采用本发明的监控云台用扁平式谐波减速器的云台结构示意图。其中电机驱动小同步带轮，带动同步带，同步带驱动本发明监控云台用扁平式谐波减速器100上的大同步带轮(也即本发明的从动轮8)，从而带动本发明的波发生器。俯仰机构200可以采用常规减速装置也可以采用本发明的监控云台用扁平式谐波减速器或其他常规谐波减速器。