一种转动维度可切换的球形云台的制作方法

1.本发明涉及拍摄辅助设备领域，具体来说，涉及一种转动维度可切换的球形云台。


背景技术：

2.云台是摄像机、照相机等摄录设备的支撑设备，在拍摄过程中，需要将摄录设备进行快速安装固定。
3.球形云台是比较常见的云台之一，广泛应用于照相机和摄影机的联接、定向等。但是目前的球形云台多数为三维转动的，无法实现稳定的空间定位控制，比如球形云台在进行动态拍摄时无法实现换水平面的稳定控制。


技术实现要素：

4.解决的技术问题
5.本发明的转动维度可切换的球形云台包括快装板座、球体、外包围壳以及阻尼旋转底盘，从而可以实现球形云台在二维与三维转动上的自由切换，以适应不同拍摄场景需求，而且通过该球形云台可实现对云台稳定的空间角度定位，提高动态平衡性能。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种转动维度可切换的球形云台，所述转动维度可切换的球形云台包括快装板座、球体、外包围壳以及阻尼旋转底盘，所述外包围壳固定在所述阻尼旋转底盘上，所述外包围壳包裹所述球体，以形成万向球关节，所述球体顶端通过球径联接所述快装板座，所述球体下方设有锥形环，所述锥形环设有收缩缝，通过螺杆配合内螺纹实现对所述收缩缝的内收或恢复，从而实现对球体衬套的压迫或放松，从而实现对球体阻尼的调节和锁紧。
8.在一种可能的实现方式中，所述球体内部水平方向上设有横轴，所述横轴的轴心线通过球心，在所述横轴一端设有定位孔，与所述横轴同心，所述外包围壳内侧相对于所述定位孔位置设有方形定位销，所述方形定位销插入所述定位孔以限定所述球体只能做围绕所述横轴的转动，同时带动外包围壳沿纵轴同步转动,以实现云台俯仰和水平转动的二维运动。
9.在一种可能的实现方式中，所述方形定位销通过外壳上对应位置的螺旋机构带动以实现进退，所述螺旋机构包括轴套、销轴、带环槽的衬套以及螺旋钮，所述轴套上有供所述销轴穿过的横槽，所述轴套套接在所述方形定位销上，且所述销轴分别穿过所述方形定位销、所述横槽以及所述衬套上的环槽，两端与所述螺旋钮内侧连接，以通过所述螺旋钮转动带动所述销轴沿着所述环槽移动以进退，进而带动所述方形定位销进退。
10.在一种可能的实现方式中，所述转动维度可切换的球形云台还包括球体衬套，所述外包围壳包裹所述球体衬套，所述球体衬套包裹所述球体。
11.在一种可能的实现方式中，所述外包围壳相对于所述方形定位销的另一侧设有第一螺杆旋钮，通过压迫或释放横轴实现绕横轴运动的阻尼调整。
12.在一种可能的实现方式中，所述横轴的中部设有偏心曲轴，所述偏心曲轴上承托有活塞，所述活塞上套设有压簧，所述活塞置于与所述球体纵轴同轴的中心孔内。
13.在一种可能的实现方式中，所述横轴由横轴本体以及滑动键构成，横轴本体通过一端插入所述球体，所述滑动键从球体相对的另一端插入，通过横轴本体一端的内凹槽与所述滑动键上的凸起相配合固定，并进一步通过连接螺栓限制所述滑动键脱离。
14.在一种可能的实现方式中，所述外包围壳上设置有u型槽口。
15.在一种可能的实现方式中，所述阻尼旋转底盘包括固定座以及旋转中轴，所述固定座与所述旋转中轴之间设有阻尼油槽，所述阻尼油槽内充满阻尼油。
16.在一种可能的实现方式中，所述阻尼旋转底座还包括阻尼滑块以及第二螺杆旋钮，所述第二螺杆旋钮穿过所述固定座与所述阻尼滑块连接，以通过所述第二螺杆旋钮调整所述阻尼滑块与所述旋转中轴之间的间隙，实现旋转阻尼大小的调节和阻尼旋转底座的固定。
17.在一种可能的实现方式中，所述旋转中轴与所述固定座之间还设有垫片。
18.在一种可能的实现方式中，所述快装板座包括基座、夹紧块、弹力销以及第三螺杆旋钮，所述基座带有燕尾槽，所述基座一侧通过所述第三螺杆旋钮活动安装有所述夹紧块，所述基座内设有所述弹力销，所述弹力销的推锁头抵接所述夹紧块内侧以施加弹力，所述第三螺杆旋钮穿过所述夹紧块与所述带燕尾槽的基座内螺纹配合锁紧。
19.(三)有益效果
20.与现有技术相比，本发明提供了一种转动维度可切换的球形云台，具备以下有益效果：
21.该转动维度可切换的球形云台，包括快装板座、球体、外包围壳以及阻尼旋转底盘，外包围壳固定在阻尼旋转底盘上，且包裹球体，以形成外向球关节，球体顶端通过球径联接快装板座，通过阻尼旋转底盘为球形云台提供二维转动维度，通过球关节为球形云台提供三维转动维度，从而整体可以达到二维和三维相互自由切换，以适应不同拍摄场景需求，而且通过球形云台可以实现对云台稳定的空间角度定位，提高动态平衡性能。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明实施例提供的转动维度可切换的球形云台的整体结构示意图；
24.图2是本发明实施例提供的转动维度可切换的球形云台拆解状态的第一结构示意图；
25.图3是本发明实施例提供的转动维度可切换的球形云台拆解状态的第二结构示意图；
26.图4是本发明实施例提供的转动维度可切换的球形云台部分结构第一剖面图；
27.图5是本发明实施例提供的转动维度可切换的球形云台部分结构第二剖面图；
28.图6是本发明实施例的阻尼旋转底座拆解状态的结构示意图；
29.图7是本发明实施例的球体拆解状态的结构示意图；
30.图8是本发明实施例的横轴拆解状态的第一结构示意图；
31.图9是本发明实施例的横轴拆解状态的第二结构示意图；
32.图10是本发明实施例的螺旋机构与方形定位销拆解状态的结构示意图。
33.附图标记：
34.1、快装板座；2、球体；3、外包围壳；4、阻尼旋转底盘；5、锥形环；6、收缩缝；7、螺杆；8、横轴；9、定位孔；10、方形定位销；11、球体衬套；12、第一螺杆旋钮；13、偏心曲轴；14、活塞；15、压簧；16、中心孔；17、u型槽口；18、螺旋机构；181、轴套；182、销轴；183、带环槽的衬套；184、螺旋钮；185、环槽；186、横槽；187、轴套盖；81、横轴本体；82、滑动键；83、内凹槽；84、凸起；85、连接螺栓；86、轴承套；41、固定座；42、旋转中轴；43、阻尼滑块；44、第二螺杆旋钮；45、垫片；101、基座；102、夹紧块；103、弹力销；104、第三螺杆旋钮；105、燕尾槽。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1-图7，分别为本发明的转动维度可切换的球形云台以及其组件的结构示意图。其中，根据本发明的一种转动维度可切换的球形云台，包括快装板座1、球体2、外包围壳3以及阻尼旋转底盘4，外包围壳3固定在阻尼旋转底盘4上，外包围壳3包裹球体2，以形成万向球关节，球体顶端通过球径联接快装板座1，球体下方设有锥形环5，锥形环5设有收缩缝6，通过螺杆7配合内螺纹实现对收缩缝6的内收或恢复，从而实现对球体衬套的压迫或放松，从而实现对球体阻尼的调节和锁紧。
37.其中，包围外壳固定在阻尼旋转底盘上，从而为球形云台提供带有阻尼效果的围绕纵轴的水平转动。
38.通过锥形环的设计，利用螺杆配合内螺纹调节锥形环收缩缝的内收或恢复，从而在收缩缝内收时，基于斜面效应向上压迫球体，从而实心阻尼调节和限定球体在三个维度上的运动，实现快速定位。其中，在一种可能的实现方式中，球体内部水平方向上设有横轴8，横轴8的轴心线通过球心，在横轴8一端设有定位孔9，与横轴8同心，外包围壳3内侧相对于定位孔9位置设有方形定位销10，方形定位销10插入定位孔9以限定球体只能做围绕横轴的转动，同时带动外包围壳沿纵轴同步转动，以实现云台俯仰和水平转动的二维运动。
39.在球体内部水平方向上设有偏心横轴，横轴轴心线贯穿球体中心，在横轴的一端上设有定位孔，与横轴轴心线同心，当外包围壳上的方形定位销深入插入该定位孔后，球体只能围绕横轴做转动(第一维度)，或随外包围壳基于阻尼旋转底盘围绕纵轴转动(第二维度)。也即是实现了云台俯仰和水平转动两个维度上的运动。
40.其中，请参见图8-图9，本发明的横轴8为分离式设计，横轴由横轴本体81以及滑动键82构成，横轴本体81通过一端插入球体，滑动键82从球体相对的另一端插入，通过横轴本体81一端的内凹槽83与滑动键82上的凸起84相配合固定，并进一步通过连接螺栓85限制滑动键82脱离横轴本体81。并且滑动键82与横轴本体81之间留有间隙。
41.另外，在滑动键82与横轴本体81之间还设置有轴承套86，轴承套86与滑动键81之间还设有密封胶圈(图未示)。通过连接螺栓连接，受力时可向内相对移动，挤压轴承套的间隙，从而实现阻尼调节。
42.其中，在一种具体实现方式中，方形定位销通过外壳上对应位置的螺旋机构带动以实现进退，具体请参见图10，本发明的螺旋机构包括轴套181、销轴182、带环槽的衬套183以及螺旋钮184，轴套181上有供销轴182穿过的横槽186，轴套181套接在方形定位销10上，且销轴182两端分别穿过方形定位销10、横槽186以及衬套上的环槽185，两端与螺旋钮184内侧连接，以通过螺旋钮184转动带动销轴182沿着环槽185移动以进退，进而带动方形定位销10进退。
43.更进一步的，为了产品外观美观，在轴套181的外端上还设置有轴套盖187。
44.而在一种可能的实现方式中，外包围壳3相对于方形定位销10的另一侧设有第一螺杆旋钮12，通过第一螺杆旋钮12，压迫横轴8的端部，使得横轴的两端向内移动，压迫轴承环，增加转动阻力，实现绕横轴运动阻尼的调节。
45.在一种可能的实现方式中，本发明的转动维度可切换的球形云台还包括球体衬套11，外包围壳3包裹球体衬套11，球体衬套11包裹球体2。
46.球体衬套的设置，用于减少球体与外包围壳之间直接摩擦损耗，增加球体转动灵活度，以及在转动过程中起到自润滑和缓冲效果。更进一步地，球体衬套优选柔性耐磨球体衬套，当方形定位销退出时，对球体不形成约束时，球体可以在三个维度上自由转动，柔性衬套有效避免球体与外包围壳之间的碰撞摩擦，起到转动缓冲效果，在对球体进行限制约束过程中，柔性衬套极大的减少对球体的损伤。
47.在该种实施方式中，锥形环设置于球体衬套下锥面下方，通过螺杆配合内螺纹，实现对收缩缝的内收或恢复，当收缩缝内收时，斜面效应推动衬套向上运动，压迫球体，从而限制球体运动，实现球体的快速定位。这种情况下，球体限制在外包围壳内，只能整体基于阻尼旋转底座转动。
48.在其中一种可能的实现方式中，外包围壳上设有u型槽口17。通过u型槽口，球形云台在俯仰角度上转动时，可以使得转动幅度达到
±
90度。
49.在一种可能的实施方式中，横轴的中部设有偏心曲轴13，偏心曲轴13上承托有活塞14，活塞14上套设有压簧15，活塞14置于与球体2纵轴同轴的中心孔16内。
50.当球体围绕横轴转动时，偏心曲轴相对于球体随之产生了转动，推动活塞沿中心孔向上移动，从而压缩压簧，产生反向力矩，从而形成球形云台的动态平衡效应，提高球形云台转动过程的动态平衡性能。
51.其中，需要说明的是，现有技术中常规的阻尼旋转结构都可以应用于本发明，只要能提供阻尼旋转效果即可。为了更清楚的表达本发明的设计思想，本发明进一步提供了一种具体的阻尼旋转底盘结构，以此为例阐述本发明阻尼旋转底盘作用原理，但是并不以此为限。
52.在其中一种可能的实施方式中，阻尼旋转底盘4包括固定座41以及旋转中轴42，在固定座41与旋转中轴42之间设有阻尼油槽，阻尼油槽内充满阻尼油。通过阻尼油的方式，为阻尼旋转底盘提供流体阻尼，当球形云台基于阻尼旋转底盘做围绕纵轴转动过程中，阻尼油提供阻力，有效起到缓冲作用，达到缓慢稳定的转动效果。
53.更进一步地，阻尼旋转底座还包括阻尼滑块43以及第二螺杆旋钮44，第二螺杆旋钮44穿过固定座41与阻尼滑块43连接，以通过第二螺杆旋钮44调整阻尼滑块43与旋转中轴42之间的间隙，实现旋转阻尼大小的调节和阻尼旋转底座的固定。
54.当第二螺杆旋钮向内推动阻尼滑块，使得阻尼滑块与旋转中轴之间的间隙变小，阻力增大，从而增加旋转过程中的阻尼效果。必要时，将阻尼滑块顶紧旋转中轴，从而彻底阻止旋转中轴的转动，锁紧球形云台基于阻尼旋转底座围绕纵轴的水平转动。这种状态下，球形云台切换到只依附球体相对于外包围壳的各个维度上的自由转动。
55.其中，在一种可能的实现方式中，旋转中轴42与固定座41之间还设有垫片45。通过垫片的设置，可以提高旋转中轴与固定座之间的结合紧密度，而且也进一步避免了固定座与旋转中轴之间的摩擦损耗，延长阻尼旋转底盘的使用寿命。
56.另外，需要说明的是，本发明中快装板座主要用于连接照相机、摄像机等摄录设备。本发明对于快装板座的具体结构形式不做进一步限定。现有常规的快装板座结构，只要能够跟球体联接，都不影响本发明具体效果的实现。但是为了进一步阐述本发明的设计构思，以下提供一种具体的快装板座的结构，以此为例阐述本发明快装板座的作用原理，但是并不以此为限。
57.在一种可能的实现方式中，请结合图2-图3所示，快装板座包括基座101、夹紧块102、弹力销103以及第三螺杆旋钮104，基座101带有燕尾槽105，基座101一侧通过第三螺杆旋钮104活动安装有夹紧块102，基座101内设有弹力销103，弹力销103的推锁头抵接夹紧块102内侧以施加弹力，第三螺杆旋钮104穿过夹紧块102与带燕尾槽的基座101内螺纹配合锁紧。
58.夹紧块通过第三螺杆旋钮安装在基座一侧，通过第三螺杆旋钮旋出从而释放夹紧块，将快装板放入基座燕尾槽内，进一步旋紧第三螺杆旋钮，从而锁紧快装板。而弹力销的设计，可以对夹紧块施加弹力，以在第三螺杆旋钮旋出时自动释放夹紧块。
59.在以上结合说明书附图对本发明的转动维度可切换的球形云台的详细说明，可以理解，该转动维度可切换的球形云台，包括快装板座、球体、外包围壳以及阻尼旋转底盘，外包围壳固定在阻尼旋转底盘上，且包裹带偏心横轴的球体，并配合对应在外壳上的可进退的方形定位销，以形成万向球关节或一维度球关节，通过方形定位销的切换，配合水平阻尼旋转底盘，从而整体可以达到二维和三维相互自由切换，以适应不同拍摄场景需求，而且通过球形云台可以实现对云台稳定的空间角度定位，提高动态平衡性能。
60.另外，针对球体内部也设置有横轴，通过方形定位销与定位孔的配合限制球体围绕纵轴的转动。还有，通过锥形环的设置，还能通过收缩缝的回收对球体进行快速定位。因此，基于本发明的球关节结构，既能满足球形云台三个维度上的自由转动，又能适应不同场景选择性的限制球体某个维度上的转动。
61.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
62.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。