电驱动系统和用于摄影器材的平面移动装置的制作方法

本实用新型涉及电驱动系统，尤其涉及用于平面移动装置的电驱动系统。

背景技术：

现有技术中的用于摄影器材的平面移动装置是一种在二维空间内能够实现无限种拍摄轨迹的装置，其能够达到人工拍摄无法完成的拍摄效果，是一种多功能的拍摄辅助装置。但是目前为了达到二维拍摄的效果，平面移动装置一般被设计为包括两个电机，它们被分别用于控制该平面移动装置中的两个支撑臂，以使这两个支撑臂互不干扰地独立运动。但是，鉴于必须采用两个电机，使得整个装置难以做到轻量化、小型化以及低成本化。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电驱动系统，其能够实现采用单个电机对用于摄影器材的平面移动装置的两个支撑臂进行交替驱动，由此实现了平面移动装置的小型化、轻量化以及低成本化。

本实用新型提供了一种电驱动系统，其包括齿轮轴、第一蜗杆和第二蜗杆、带有拨块的切换装置。其中齿轮轴被设计为能够在电机的驱动下绕其轴线旋转；第一蜗杆和第二蜗杆二者被设计为空心构型且可相对转动地套设在所述齿轮轴上；所述拨块套设在所述齿轮轴上且在所述齿轮轴的轴向上被布置在所述第一蜗杆和所述第二蜗杆之间，其中所述拨块设计为借助于第一接合部与所述齿轮轴接合，以允许所述拨块随所述齿轮轴同步旋转且所述拨块能相对于所述齿轮轴沿轴向受驱移动；其中所述拨块能借助于第二接合部与所述第一蜗杆选择性地作用以在所述拨块受驱朝向所述第一蜗杆移动时允许所述拨块与所述第一蜗杆彼此接合以使所述第一蜗杆随所述拨块同步旋转，且所述拨块能借助于第三接合部与所述第二蜗杆选择性地作用以在所述拨块受驱朝向所述第二蜗杆移动时允许所述拨块与所述第二蜗杆彼此接合以使所述第二蜗杆随所述拨块同步旋转，其中所述拨块的轴向长度被设计为使所述拨块与所述第一蜗杆和所述第二蜗杆择一接合。

优选地，所述切换装置还包括电磁铁、铁芯和固定连接至所述铁芯的拨叉，其中所述铁芯的一端可滑动地插入所述电磁铁内，所述铁芯的另一端伸出所述电磁铁并且固定连接所述拨叉的下部分，所述拨叉的上部分被设计为直接作用于所述拨块。

优选地，所述拨块在其轴向上被分成第一部段、第二部段和位于所述第一部段和所述第二部段之间的第三部段，其中所述第一部段为所述拨块的邻接所述第一蜗杆的部段，所述第二部段为所述拨块的邻接所述第二蜗杆的部段。

优选地，在所述第三部段的外周面上开设与所述齿轮轴同轴的外周凹槽，所述拨叉的上部分可相对转动地接合入所述外周凹槽。

优选地，所述第一接合部包括自所述齿轮轴的外周面伸出且沿所述齿轮轴的轴向延伸的细长凸起及开设于所述第三部段的内周面且沿所述拨块的轴向延伸的内周凹槽，其中所述细长凸起和所述内周凹槽的数量相等且能够形状配合地对应啮合入彼此，其中所述细长凸起的轴向长度被设计为大于所述第三部段的轴向长度。

优选地，所述第二接合部构造为包括自所述第一部段的内周面伸出的凸起和在所述第一蜗杆的朝向所述拨块的端部的外周面上开设的凹槽，其中所述凸起和所述凹槽的数量相等且能够形状配合地对应啮合入彼此。

优选地，所述第三接合部被构造为包括自所述第二部段的内周面伸出的凸起和在所述第二蜗杆的朝向所述拨块的端部的外周面上开设的凹槽，其中所述凸起和所述凹槽的数量相等且能够形状配合地对应啮合入彼此。

本实用新型还提供了一种用于摄影器材的平面移动装置，其包括相对布置的第一支撑臂和第二支撑臂、上述电驱动系统，所述电驱动系统容置在所述第一支撑臂中；还包括第一蜗轮和不可相对转动地联接至所述第一蜗轮的第一蜗轮轴，其中所述第一蜗轮被设计为也容置在所述第一支撑臂中且与所述第一蜗杆啮合，所述第一蜗轮轴定位在所述第一支撑臂的一端且背离所述第二支撑臂地伸出所述第一支撑臂，所述第一支撑臂的一端不可相对转动地联接至所述第一蜗轮轴；还包括第二蜗轮和不可相对转动地联接至所述第二蜗轮的第二蜗轮轴，其中所述第二蜗轮被设计为也被容置在所述第一支撑臂中且与所述第二蜗杆啮合，其中所述第二蜗轮和所述第二蜗轮轴被设计为将所述第二支撑臂的一端连接至所述第一支撑臂的另一端且驱动所述第二支撑臂相对于所述第一支撑臂在一个平面内转动；所述摄影器材被布置在所述第二支撑臂的另一端。

优选地，所述第二蜗轮轴借助于传动组件与所述第二支撑臂连接。

优选地，所述传动组件被构造为包括传动轴、第一带轮、第二带轮和紧套在所述第一带轮和所述第二带轮的外周面上的传送带，其中所述传动轴的一端被可相对转动地联接至所述第一支撑臂的另一端且所述传动轴的另一端被不可相对转动地联接至所述第二支撑臂的一端，所述第一带轮被固定连接至所述第二蜗轮轴的朝向所述第二支撑臂的端部，所述第二带轮借助于其内周面不可相对转动地同轴套接至所述传动轴。

优选地，所述第一带轮与所述第二蜗轮轴为一体件。

优选地，所述平面移动装置还包括底座，所述第一蜗轮轴可相对转动地安装至所述底座。

附图说明

图1是电驱动系统的整体示意图；

图2是齿轮轴的主视图和侧视图；

图3是第一蜗杆的立体示意图；

图4是第二蜗杆的立体示意图；

图5是切换装置的立体示意图；

图6是拨块的左视图；

图7是沿图6中线a-a截取的拨块的剖视图；

图8是平面移动装置的立体示意图，其中第一支撑臂相对于第二支撑臂旋转打开；

图9是平面移动装置的立体示意图，其中移除了第二支撑臂。

附图标记列表

1.齿轮轴；101.齿轮轴上的细长凸起；2.第一蜗杆；21.第一蜗杆的啮合部段；22.第一蜗杆的接合部段；23.第一蜗杆的凹槽；3.第二蜗杆；31.第二蜗杆的啮合部段；32.第二蜗杆的接合部段；33.第二蜗杆的凹槽；4.限位组件；5.拨块；51.第一部段；52.第二部段；53.第三部段；d1.第一部段的内周直径；d2.第二部段的内周直径；d3.第三部段的内周直径；54.外周凹槽；55.第三部段的内周凹槽；56.第二部段的凸起；6.驱动机构；61.电磁铁；62.铁芯；63.拨叉；7.第一支撑臂；8.第二支撑臂；9.底座；10.第一蜗轮；11.第二蜗轮；12.传动组件；121.第一带轮；122.第二带轮；123.传送带；124.传动轴；13.电机。

具体实施方式

现参考附图，详细说明本实用新型所公开的结构的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。尤其是，下文中的“左”和“右”是指观察图1时的左手侧和右手侧方向。

图1示出了根据本实用新型的电驱动系统的整体示意图。该电驱动系统被设计为包括沿其轴向延伸的齿轮轴1，还包括从右侧至左侧依次套设在该齿轮轴1上的第一蜗杆2、切换装置以及第二蜗杆3，其中齿轮轴1能够在未示出的电机的驱动下绕其自身轴线转动，切换装置中的拨块5将与齿轮轴1连接以随齿轮轴1同步转动并且在转动的过程中还能关于齿轮轴1轴向移动，第一蜗杆2和第二蜗杆3能够分别与拨块5接合，由此随拨块5同步运动。第一蜗杆2和第二蜗杆3为整个电驱动系统的两个动力输出部件，该电驱动系统能够实现采用一个电机交替地驱动第一蜗杆2和第二蜗杆3旋转。

具体地，图2示出了齿轮轴1的主视图和侧视图，其中齿轮轴1的左端或右端可连接至电机(在本文中为左端)。在该齿轮轴1的轴向上具有一个接合部段，其用于与拨块5接合。

切换装置包括拨块5和用于驱动拨块5轴向运动的驱动机构6。接下来参见图5至图7，其示出了拨块5的具体构型，该拨块5将被套设在齿轮轴1上，尤其是套设在齿轮轴1的接合部段之上，由此将该拨块5设计为一个中空部件以供齿轮轴1穿过其中。参见图7，拨块5在其轴向上被分成了均呈空心柱形构型的三个部段，即第一部段51、第二部段52和第三部段53，其中第三部段53位于第一部段51和第二部段52之间。第一部段51为拨块5的将靠近第一蜗杆2的部段以用于与第一蜗杆2连接，第二部段52为拨块5的将靠近第二蜗杆3的部段以用于与第二蜗杆3连接，第三部段53为拨块5的将用于与齿轮轴1连接的部段。另外，优选第三部段53的内周直径d3小于第一部段51的内周直径d1和第二部段52的内周直径d2，另外d1优选等于d2。

本文为齿轮轴1和拨块5的连接提供了第一接合部，其被设计为不仅能够允许拨块5随齿轮轴1同步转动，还能够允许拨块5在齿轮轴1上沿着齿轮轴1的轴向在一定范围内移动。优选地，结合参见图2和图5，该第一接合部被构造为包括自齿轮轴1的接合部段的外周面延伸出且沿齿轮轴1的轴向延伸一定距离的细长凸起101，还包括开设于第三部段53的内周面上且沿拨块5的轴向延伸的内周凹槽55。在本文中，在齿轮轴1的接合部段上沿周向等间隔地布置了四个细长凸起101，在拨块5的第三部段53的内周面上沿周向等间隔地开设了四个对应内周凹槽55(从图6更加清晰可见)，齿轮轴1上的细长凸起101与第三部段53的内周凹槽55不仅数量相等，而且彼此形状适配，以使它们能够啮合入彼此，从而实现拨块5随着齿轮轴1同步转动。另外，本领域技术人员应理解的是，细长凸起101和内周凹槽55的数量并不限于四个，设置四个细长凸起101和四个内周凹槽55能够更好地保证二者接合的稳定性，但是在例如仅设有一个细长凸起101和一个内周凹槽55的情况下也能够实现上述目标。

为了在拨块5随齿轮轴1转动的同时还能够实现拨块5相对于齿轮轴1的轴向移动，上述细长凸起101的轴向长度被设计为至少要大于第三部段53的轴向长度，由此允许拨块5在齿轮轴1上在一定范围内移动。

上文所述的第一接合部仅为一种优选构型，本领域技术人员应理解，能够实现拨块5随齿轮轴1同步转动且拨块5沿齿轮轴1进行轴向移动的结构并非仅限于此。例如，上述凸起和凹槽可位置互换，即将凹槽布置在齿轮轴1上，而将凸起布置在第三部段53的内周壁上。还可行的是，将齿轮轴1的接合部段例如设计为具有矩形横截面或三角形横截面，同时将第三部段53的内周面也设计成几何配合的矩形形状或三角形形状。综上，在将上述细长凸起101与齿轮轴1构造为一体件时，只要齿轮轴1的接合部段的横截面和拨块5的第三部段53的内周面的配合横截面形状呈非圆形，即可实现拨块5随齿轮轴1同步转动且拨块5沿齿轮轴1进行轴向移动的目的。

结合参见图1和图5，该驱动机构6被构造为包括电磁铁61、铁芯62和拨叉63。其中铁芯62的一端可滑动地插入到电磁铁61中且另一端伸出电磁铁61。本文中的电磁铁61可例如采用二级电磁铁，即其仅具有通电和断电两种使用状态。当对电磁铁61通电时，该电磁铁61可例如驱动铁芯62从其中伸出，而当对电磁铁61断电时，该电磁铁61可例如驱动铁芯62缩回其中(通电时也可能时铁芯62缩回电磁铁61，断电时也可能驱动铁芯62伸出电磁铁61，可按需设置)。上述电磁铁61与铁芯62之间配合运功的原理为现有技术已知，在此不再赘述。

拨叉63的具体构型可参见图5，其可被分成上部分和下部分，其中该拨叉63的下部分将固定联接至上述铁芯62，优选与该铁芯62垂直布置，如图1所示。当铁芯62伸出或者缩入电磁铁61中时，其会带动拨叉63左右来回移动。拨叉63的上部分将直接作用于拨块5。优选地，在拨块5的第三部段53的外周面上开设一个外周凹槽54，该外周凹槽54的轴线应与拨块的轴线重合。拨叉63的上部分将可相对转动地接合入该拨块5的外周凹槽54中，优选与该外周凹槽54形状配合地接合，由此拨叉63在左右移动的同时也能够驱动拨块5在齿轮轴1上左右移动。其中本领域技术人员应理解的是，拨块并非被固定连接至拨叉，而是可相对转动地由拨叉支承，由此拨叉并不会随着拨块的转动而转动，拨块在随着齿轮轴转动的同时还能够在拨叉的驱动下沿齿轮轴轴向移动。

驱动机构还可采用其他替代形式，例如上述电磁铁可用气缸/液压缸等形式代替。

图3和图4分别示出了第一蜗杆2和第二蜗杆3的示意图。第一蜗杆2和第二蜗杆3均为空心构型，借助于该空心构型二者均能够可相对转动地安装在齿轮轴1上。第一蜗杆2和第二蜗杆3可例如借助于直线轴承安装至齿轮轴1。在加工精度较高的情况下，第一蜗杆2和第二蜗杆3也可直接安装至齿轮轴1上，优选在第一蜗杆2和第二蜗杆3与齿轮轴1之间施加一些润滑油。

首先参见图3，第一蜗杆2被设计为在轴向上包括一个啮合部段21和一个接合部段22。在啮合部段21上第一蜗杆2具有螺纹(未示出)以将其上的转动运动例如接下来传递至能够与之啮合的蜗轮。第一蜗杆2的接合部段为第一蜗杆2的将接近拨块5的端部，其用于与拨块5的第一部段51接合。

为第一蜗杆2和拨块5之间的连接提供第二接合部，其被设计为当拨块5受驱动朝向第一蜗杆2移动时允许拨块5与第一蜗杆2彼此接合以使所述第一蜗杆2随所述拨块5同步旋转。优选地，该第二接合部包括自拨块5的第一部段51的内周面伸出的凸起(未示出)和在接合部段的外周面上开设的凹槽23，其中所述凸起和所述凹槽的数量相等且能够形状配合地对应啮合入彼此。

当然，第二接合部的构型并非仅限于此。例如，上述凸起和凹槽可位置互换，凸起可被设置在第一蜗杆的接合部段上，而凹槽可被设置在拨块的第一部段51的内周面上。类似地，还可将拨块5的第一部段51的内周面的横截面形状设计为非圆形并且同时将第一蜗杆2的接合部段22的横截面形状设计为相匹配的非圆形形状。还可行的是，将第一蜗杆2的接合部段22设计为朝向拨块5逐渐缩窄的锥形或者截头锥形，并且同时将拨块5的第一部段51设计为接合部段22相匹配的朝向第三部段53逐渐缩窄的空心锥形或者截头锥形。此种构型所具有的优点是，当拨块5朝向第一蜗杆2运动且期望与第一蜗杆2接合时，二者能够平稳对接，因为呈回转体构型的锥形或者截头锥形在任意角度均能实现二者对接。

参见图4，第二蜗杆3也被设计为在轴向上包括一个啮合部段31和一个接合部段32。在啮合部段31上第二蜗杆3具有螺纹(未示出)以将其上的转动运动例如接下来传递至能够与之啮合的蜗轮。第二蜗杆3的接合部段32为第二蜗杆3的将接近拨块5的端部，其被设计为能够与拨块5的第二部段52接合。

类似地为第二蜗杆3和拨块5之间的连接提供了第三接合部，其被设计为当拨块5受驱动朝向第二蜗杆3移动时允许拨块5与第二蜗杆3彼此接合以使所述第二蜗杆3随所述拨块5同步旋转。优选地，该第三接合部包括自拨块5的第二部段52的内周面伸出的凸起56和在第二蜗杆3的接合部段32的外周面上开设的凹槽33，其中所述凸起56和所述凹槽33的数量相等且能够形状配合地对应啮合入彼此。第三接合部的替代构型和第二接合部类似，在此不再赘述。

另外，上文中提及了为了使拨块5在齿轮轴1上沿轴向在一定范围内移动，上述细长凸起101的轴向长度被设计为至少要大于第三部段53的长度。除此以外，拨块5在齿轮轴1上移动的同时仅允许其与第一蜗杆2和第二蜗杆3中的一个接合，由此对拨块5的轴向长度进行限定，该拨块5的轴向长度仅能允许拨块与第一蜗杆2和第二蜗杆3中的一个接合。

第一蜗杆2和第二蜗杆3在齿轮轴1的上的轴向位置不可随意窜动，否则无法按照期望与拨块5接合。由此本文还为第一蜗杆2和第二蜗杆3提供了限位组件4。一个例子为，参见图1，在第一蜗杆2的右端提供一个防松螺母以防止第一蜗杆2朝右侧移动，第一蜗杆2的左端可例如通过齿轮轴1的接合部段上的细长凸起101进行限位以防止其朝向左侧移动。第二蜗杆3的右端也可通过齿轮轴1的细长凸起进行限位，其左端可通过将与齿轮轴1连接的电机进行限位。当然本领域技术人员还可以想到，在第二蜗杆3的左端也提供防松螺母。还可想到，在齿轮轴1上进一步提供两个限位部段，每个限位部段包括至少一个径向凸起，这两个限位部段分别布置在第一蜗杆2右端和第二蜗杆3的左端。现有技术中已知的能够限制部件轴向滑动的零件和结构均可应用于本文，在此不再赘述。

在使用时，齿轮轴1始终在电机的驱动下旋转，由此拨块5也始终处于转动状态，当拨块5受驱动机构的驱动朝向右侧运动时，其将与第一蜗杆2的接合部段22接合由此驱动第一蜗杆2随之转动，当拨块5受驱动朝向左侧运动时，其首先与第一蜗杆2脱离接合并且接下来将与第二蜗杆3的接合部段32接合由此驱动第二蜗杆3随之转动。借助于本文提供的电驱动系统实现了采用一个电机交替驱动两个蜗杆转动的目的，实现了装置轻量化、小型化和低成本化的目标。

本实用新型还提供了包括上述电驱动系统的用于摄影器材的平面移动装置。参见图8和图9，该平面移动装置包括彼此相对布置的第一支撑臂7和第二支撑臂8，电驱动系统以及与之配合使用的其他部件共同用于驱动第一支撑臂7相对于支撑其的底面(例如桌面或者底面)转动并且驱动第二支撑臂8相对于第一支撑臂7转动。其中第一支撑臂7的转动和第二支撑臂8的转动彼此独立。本文中还优选为平面移动装置提供了一个底座9，第一支撑臂7将被连接至该底座9并且相对该底座9进行转动。

电驱动系统和电机13均被容置在第一支撑臂7中。平面移动装置还包括与第一蜗杆2配合使用的第一蜗轮10和第一蜗轮轴(未示出)以及与第二蜗杆3配合使用的第二蜗轮11和第二蜗轮轴(未示出)，其中第一蜗轮10与第一蜗杆2啮合连接，第二蜗轮11与第二蜗杆3啮合连接。第一蜗轮轴不可相对转动地联接至第一蜗轮10且第二蜗轮轴不可相对转动地联接至第二蜗轮11，二者分别随着第一蜗轮10和第二蜗轮11同步转动。其中第一蜗轮10和第二蜗轮11也被容置在第一支撑臂7中以分别与第一蜗杆2和第二蜗杆3保持啮合状态，第一蜗轮轴和第二蜗轮轴将直接或者间接地连接至第一支撑臂7和第二支撑臂8中的一个或者两个。

具体地，第一蜗轮轴被布置在了第一支撑臂7的一端(即第一支撑臂7的将与底座9连接的端部)，并且朝向背离第二支撑臂8的方向延伸直至伸出第一支撑臂7(具体为穿过第一支撑臂7的下表面)插入底座9中。第一蜗轮轴可例如借助于轴承与底座9可相对转动地联接，而与此同时第一支撑臂7被不可相对转动地联接至了该第一蜗轮轴以随该第一蜗轮轴同步运动。当拨块5与第一蜗杆2啮合时，第一蜗杆2的转动运动将驱动第一蜗轮10并且进而驱动第一蜗轮轴随之转动，由此第一支撑臂7也将随着第一蜗轮轴相对于底座9转动。

同理，第二蜗轮轴可被布置在第一支撑臂7的另一端(即第一支撑臂7的将要与第二支撑臂8连接的一端)，此时该第二蜗轮轴的一个轴端可例如借助于轴承可相对转动地联接至第一支撑臂7的另一端，同时第二支撑臂8的一端被不可相对转动地联接至该第二蜗轮轴的另一个轴端。当拨块5受驱动与第二蜗杆3接合时，第二蜗杆3将借助于第二蜗轮11驱动第二蜗轮轴转动，由此第二支撑臂8将随着所述第二蜗轮轴同步转动。其中摄影器材(未示出)将被布置在第二支撑臂8的另一端。

尤其参见图9，当第二蜗杆3、第二蜗轮11以及第二蜗轮轴的布置位置不允许第二蜗轮轴与第二支撑臂8的一端直接联接时，第二蜗轮轴可借助于一组传动组件12与第二支撑臂8联接。一个例子为，该传动组件12可包括传动轴124、第一带轮121、第二带轮122和紧套在所述第一带轮121和所述第二带轮122的外周面上的传送带123，其中传动轴124的一端被可相对转动地联接至所述第一支撑臂7的另一端且传动轴124的另一端被不可相对转动地联接至第二支撑臂8的一端，第一带轮121被固定连接至第二蜗轮轴的朝向所述第二支撑臂8的端部以随第二蜗轮轴同步转动，第二带轮122借助于其内周面不可相对转动地同轴套接至所述传动轴124，从而当第二带轮122在传送带123的驱动下转动时，其可带动传动轴124随之同步转动，由此实现驱动第二支撑臂8相对于第一支撑臂7的旋转。

另外，本领域技术人员应理解的是，传动组件12的结构并非仅限于此，齿轮传动、链条传动等现有技术中已知的传动方式均可应用于本文，在此不再赘述。

另外应注意的是，本文虽然提供了上述电驱动系统在用于摄影器材的平面移动装置中的应用，但是上述电驱动系统的应用范围并非仅限于此，其在具有同样应用需求的设备中也可使用，例如机械臂的二维移动/展示台的展示机构等。