本發(fā)明涉及一種具有水平和俯仰兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的液壓云臺(tái)，屬于云臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

一些大型攝像或監(jiān)控系統(tǒng)、消防或沖洗水槍、雷達(dá)、衛(wèi)星天線等在工作中需要經(jīng)常改變或連續(xù)調(diào)整其在空間中的朝向，這就要求將這些設(shè)備安裝在能夠連續(xù)調(diào)整并精確定向的兩自由度空間云臺(tái)上。

中國專利文獻(xiàn)CN 101915341A公開了一種兩自由度云臺(tái)機(jī)構(gòu)，該云臺(tái)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，包括底座、水平電機(jī)和垂直電機(jī)，通過水平和俯仰兩自由度的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)云臺(tái)末端在空間中的定向。但電動(dòng)云臺(tái)的負(fù)載能力一般較小，即使通過電機(jī)串聯(lián)大減速比裝置制造出大負(fù)載電動(dòng)云臺(tái)，也由于其負(fù)載/自重比小，使得云臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量均較大，且不適用于強(qiáng)電磁干擾、長(zhǎng)期潮濕或水下等特殊環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有兩自由度云臺(tái)存在的不足，提供一種抗強(qiáng)電磁干擾、負(fù)載能力大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好、防護(hù)等級(jí)高、結(jié)構(gòu)緊湊的兩自由度液壓云臺(tái)。

本發(fā)明的兩自由度液壓云臺(tái)，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

該兩自由度液壓云臺(tái)，包括下液壓擺缸、上液壓擺缸和支架，下液壓擺缸連接在下擺缸固定殼內(nèi)，下液壓擺缸的輸出軸豎直伸出下擺缸固定殼的上端；上液壓擺缸連接在上擺缸固定殼內(nèi)，上液壓擺缸的輸出軸水平伸出上擺缸固定殼，上擺缸固定殼連接在下液壓擺缸的輸出軸上；支架連接在上液壓擺缸的輸出軸上。

所述下擺缸固定殼與上擺缸固定殼之間設(shè)置有密封裝置，該密封裝置包括下殼體蓋、大花鍵套和上擺缸支撐，下殼體蓋安裝在下擺缸固定殼的上端，大花鍵套通過花鍵連接在下液壓擺缸的輸出軸上，上擺缸支撐連接在大花鍵套上，上擺缸支撐與下殼體蓋之間安裝有骨架油封，上擺缸支撐固定在上擺缸固定殼的底部。

所述上液壓擺缸的輸出軸的兩端與上擺缸固定殼之間均設(shè)置有密封裝置；上液壓擺缸的尾端連接有尾蓋，尾蓋與上擺缸固定殼之間設(shè)置有密封圈，上液壓擺缸的輸出軸在尾蓋的一端設(shè)置有軸端定位套，尾蓋的內(nèi)孔與軸端定位套之間設(shè)置有骨架油封；上液壓擺缸的輸出軸另一端與上擺缸固定殼之間設(shè)置有密封圈。

所述上擺缸固定殼上設(shè)置有編碼器，該編碼器通過同步帶傳動(dòng)與上液壓擺缸的輸出軸連接。編碼器上安裝的同步帶輪與上液壓擺缸輸出軸上的同步帶輪均處于上擺缸固定殼前端密閉的腔體內(nèi)。

所述下擺缸固定殼上設(shè)置有編碼器，該編碼器通過同步帶傳動(dòng)與下液壓擺缸的輸出軸連接。

上述云臺(tái)具有兩個(gè)軸線垂直相交的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，分別由兩臺(tái)液壓擺動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)液壓擺動(dòng)油缸的轉(zhuǎn)軸上均安裝編碼器，用于檢測(cè)擺動(dòng)油缸的角位移。該云臺(tái)通過與工業(yè)用比例閥或伺服閥、PLC(可編程控制器)或工控機(jī)等可組成閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，精確控制支架在三維空間中的方向，通過密封可用于長(zhǎng)期潮濕甚至水下等作業(yè)環(huán)境。

本發(fā)明抗強(qiáng)電磁干擾、負(fù)載能力大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好、防護(hù)等級(jí)高、結(jié)構(gòu)緊湊；具有以下顯著特點(diǎn)：

1.負(fù)載/自重比大，結(jié)構(gòu)緊湊，尤其適用于大型攝像系統(tǒng)、工作過程中需改變方位的消防或沖洗水槍、瞄準(zhǔn)裝置、雷達(dá)、衛(wèi)星天線等。

2.僅有編碼器為數(shù)字電子元件，并進(jìn)行了可靠密封，所以除一般工業(yè)或民用環(huán)境外，本發(fā)明還可用于強(qiáng)電磁干擾、潮濕、雨淋、甚至水下等特殊環(huán)境。

附圖說明

圖1是本發(fā)明液壓云臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明液壓云臺(tái)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中A-A剖視圖。

圖4是圖2中B-B剖視圖。

圖中：1.編碼器，2.編碼器支架，3.同步帶輪，4.液壓接頭，5.下液壓擺缸，6.下擺缸固定殼，7.下殼體蓋，8.大花鍵套，9.上擺缸支撐，10.液壓接頭，11.尾蓋，12.軸端定位套，13.軸端擋塊，14.骨架油封，15.支架，16.密封圈，17.連接孔，18.前蓋，19.上液壓擺缸，20.緊定螺釘，21.同步帶輪，22.軸端擋圈，23.小花鍵套，24.密封圈，25.編碼器盒，26.同步帶輪，27.上擺缸固定殼，28.軸端擋圈，29.骨架油封，30.孔用擋圈，31.編碼器，32.密封圈，33.緊定螺釘，34.軸端定位套，35.同步帶輪，36.蓋板，37.軸端擋圈，38.緊定螺釘。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的兩自由度液壓云臺(tái)，如圖1和圖2所示，主要包括下液壓擺缸5、上液壓擺缸19和支架15。上液壓擺缸19連接在下液壓擺缸5的輸出軸上，支架15連接在上液壓擺缸19的輸出軸上，支架15上設(shè)置有用于連接所需設(shè)備(如攝像機(jī))的連接孔17。

下液壓擺缸5用螺釘安裝在下擺缸固定殼6內(nèi)，下液壓擺缸5進(jìn)出油口上的液壓接頭4伸出下擺缸固定殼6。下擺缸固定殼6的上端安裝有下殼體蓋7。下液壓擺缸5的動(dòng)力輸出軸為花鍵軸且呈豎直狀態(tài)，該花鍵軸伸出下擺缸固定殼6，其上安裝有大花鍵套8，并用軸端擋圈28軸向固定。大花鍵套8上通過螺釘連接有上擺缸支撐9，上擺缸支撐9的下端內(nèi)孔壁與下殼體蓋7之間安裝有骨架油封29，骨架油封29通過孔用擋圈30進(jìn)行軸向定位。上擺缸固定殼27用螺釘固定在上擺缸支撐9上，上液壓擺缸19通過螺釘固定在上擺缸固定殼27內(nèi)，上液壓擺缸19的尾端用螺釘固定有尾蓋11，尾蓋11與上擺缸固定殼27內(nèi)壁之間設(shè)置有用于密封的密封圈16。尾蓋11的內(nèi)孔與軸端定位套12之間設(shè)置有進(jìn)行密封的骨架油封14。上液壓擺缸19的動(dòng)力輸出軸為花鍵軸且呈水平狀態(tài)，其上安裝有同步帶輪21和小花鍵套23，并用軸端擋圈22進(jìn)行軸向固定，同步帶輪21的周向用緊定螺釘20固定。上液壓擺缸19底部進(jìn)出油口處的液壓接頭10伸出上擺缸支撐9。上擺缸固定殼27的前端面用螺釘固定有前蓋18，前蓋18將同步帶輪21封閉在上擺缸固定殼27前端腔體內(nèi)，前蓋18的內(nèi)孔與同步帶輪21光軸段之間設(shè)置有密封圈24。上液壓擺缸19的輸出軸上安裝有支架15，支架15呈U型，支架15的一端用螺釘固定在小花鍵套23上，另一端用軸端定位套12和軸端擋塊13固定在上液壓擺缸輸出軸尾端。支架15隨上液壓擺缸19的輸出軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖3所示，上擺缸固定殼27上設(shè)置有編碼器31，編碼器31安裝在編碼器盒25內(nèi)，編碼器盒25用螺釘固定在上擺缸固定殼27的外端面，安裝孔為槽型孔，可對(duì)同步帶進(jìn)行張緊。編碼器盒25的尾端用蓋板36進(jìn)行封閉。編碼器31的輸出軸上安裝有同步帶輪26，并用緊定螺釘33固定。編碼器31的輸出軸與編碼器盒25內(nèi)孔間安裝密封圈32，同步帶輪26與上液壓擺缸19輸出軸上的同步帶輪21之間連接同步帶。前蓋18與編碼器盒25間隙處涂膠密封。

如圖4所示，下液壓擺缸5的輸出軸上通過軸端定位套34安裝有同步帶輪35，周向靠軸端擋圈37壓緊固定。編碼器1固定在編碼器支架2的沉面上，編碼器支架2固定在下擺缸固定殼6上，編碼器支架2的安裝孔為槽型孔，可對(duì)同步帶進(jìn)行張緊。編碼器1的輸出軸上安裝有同步帶輪3，用緊定螺釘38緊定，同步帶輪3通過同步帶與同步帶輪35連接。

所述編碼器為絕對(duì)式編碼器，安裝時(shí)設(shè)置好零點(diǎn)，就可實(shí)時(shí)檢測(cè)液壓擺缸軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移，這樣云臺(tái)可以運(yùn)行到所需要的角度，這一角度通過控制液壓擺缸的運(yùn)動(dòng)來確定。

上述兩自由度液壓云臺(tái)的工作過程如下：

本發(fā)明的兩自由度液壓云臺(tái)，與工業(yè)通用比例閥或伺服閥、PLC(可編程控制器)或工控機(jī)等可組成閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，下液壓擺缸5和上液壓擺缸19分別負(fù)責(zé)云臺(tái)的左右水平旋轉(zhuǎn)和前后上下?lián)u擺，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過PLC或工控機(jī)控制液壓閥的通斷、開口大小及方向，來控制液壓管路中液壓油的流動(dòng)狀態(tài)，從而控制支架15的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。支架15的水平運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)各有單獨(dú)液壓管路系統(tǒng)，水平運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)互不干擾，既可單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。

當(dāng)連接下液壓擺缸5的液壓管路接通時(shí)，外力驅(qū)動(dòng)一定的流量和方向的液壓油在液壓接頭4處進(jìn)出下液壓擺缸5，下液壓擺缸5的輸出軸繞豎直軸線正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，下液壓擺缸5的輸出軸將運(yùn)動(dòng)依次經(jīng)過大花鍵套8、上擺缸支撐9、上擺缸固定殼27、上液壓擺缸19、小花鍵套23傳遞給支架15，支架15實(shí)現(xiàn)水平轉(zhuǎn)動(dòng)。在下液壓擺缸5轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，安裝在下液壓擺缸5輸出軸上的同步帶輪35轉(zhuǎn)動(dòng)，通過同步帶傳動(dòng)使編碼器1上的同步帶輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器1就可檢測(cè)到下液壓擺缸5轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移，并反饋給PLC或工控機(jī)。PLC或工控機(jī)通過對(duì)液壓閥的控制，改變液壓管路中液壓油的通斷、流向和流量，來控制下液壓擺缸轉(zhuǎn)動(dòng)的止停、方向和速度，形成閉環(huán)伺服控制。

當(dāng)連接上液壓擺缸19的液壓管路接通時(shí)，外力驅(qū)動(dòng)一定的流量和方向的液壓油在液壓接頭10處進(jìn)出上液壓擺缸19，上液壓擺缸19的輸出軸繞水平軸線正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，進(jìn)而經(jīng)小花鍵套23帶動(dòng)支架15做上下俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)。固定在上液壓擺缸19輸出軸上的同步帶輪26同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)同步帶按一定速比帶動(dòng)同步帶輪26轉(zhuǎn)動(dòng)。編碼器31就能實(shí)時(shí)檢測(cè)上液壓擺缸19轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移，并將信息反饋給PLC或工控機(jī)。PLC或工控機(jī)通過對(duì)液壓閥的控制，來控制支架15的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

當(dāng)上液壓擺缸19和下液壓擺缸5的管路同時(shí)接通時(shí)，支架15可以同時(shí)水平運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)，兩者可協(xié)同運(yùn)動(dòng)并且互不干擾。