一种高精度二自由度遥杆装置的制作方法

本发明涉及遥杆装置领域，具体涉及一种高精度二自由度遥杆装置。

背景技术：

随着时代发展，遥杆装置广泛应用于游戏行业、飞行模拟领域，通过遥杆装置可以大大降低操作难度。现在市场上广泛应用的遥杆机构是通过底部弹簧装置进行回位动作。这种动作方式简单易执行，其精度不高，应用在游戏行业绰绰有余，但是很难应用在飞行模拟上。因为在飞行模拟上要求使用的遥杆装置体积小，且对精度要求较高。因此就需要一种体积较小的高精度遥杆装置来满足飞行模拟需求。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种高精度二自由度遥杆装置，当遥杆不在初始位置时，第一摇摆机构和第二摇摆机构可以同时运动，在第一摇摆机构和第二摇摆机构相互配合下，最终使遥杆回到初始位置；其具有两个转动自由度，节省空间，结构简单；精度高，间隙小；具有机械限位同时可以精准回位。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种高精度二自由度遥杆装置，包括固定连接的第一摇摆机构以及第二摇摆机构；所述第一摇摆机构包括第一驱动电机、第一直角减速机，所述第一驱动电机的输出轴同轴连接所述第一直角减速机的输入端，所述第一直角减速机设有两个同轴设置的输出端，所述第一直角减速机的两个所述输出端在所述第一直角减速机的外部相背离设置，所述遥杆通过连接件与所述第一直角减速机的两个所述输出端固定连接；所述第二摇摆机构包括第二驱动电机、第二直角减速机，所述第二驱动电机的输出轴同轴连接所述第二直角减速机的输入端，所述第二直角减速机的输出端与所述第一直角减速机的固定部分固定连接，且所述第二直角减速机的输出端与所述第一直角减速机的输入端、所述第一直角减速机的输出端两两垂直设置。

当遥杆不在初始位置时，本装置的第一摇摆机构和第二摇摆机构可以同时运动，在第一摇摆机构和第二摇摆机构相互配合下，最终使遥杆回到初始位置；其具有两个转动自由度，精度高，体积小，节省空间，结构简单。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述第一直角减速机的两个所述输出端上均固定设置有转动板，两个所述转动板通过连接板固定连接，所述遥杆固定安装在所述连接板上，所述遥杆可沿所述第一直角减速机输出端的周向转动。两个转动板通过连接板相互配合，使遥杆的移动更加平稳；第一直角减速机的输出转矩通过两个转动板传递到连接板，以控制遥杆复位。

进一步，所述第一直角减速机的输出端上同轴设有转动轴，所述转动轴与所述第一直角减速机的输出端键连接，所述转动轴与所述转动板通过销钉固定连接。转动轴与第一直角减速机的输出端键连接，转动轴与转动板通过销钉固定连接，减小了配合间隙，提供了装置的传动精度。

进一步，所述转动轴与所述转动板上均设有销孔，所述销钉与所述销孔过盈配合，减小了转动轴与转动板之间的配合间隙，从而间接减小了转动轴与遥杆之间的配合间隙。

进一步，所述第二直角减速机的输出端设有安装底板，所述安装底板的一面与所述第二直角减速机的输出端通过销钉固定连接，所述安装底板的侧面侧面通过刚性连接件与所述第一直角减速机固定连接。当第二直角减速机的输出端旋转时带动安装底板旋转，安装底板与第二直角减速机的输出端通过销钉固定连接，有效减小了安装底板与第二直角减速机的输出端的配合间隙，提高了本装置的运行控制精度。

进一步，所述第一直角减速机的外壳上固定安装有安装侧板，所述安装侧板设置在所述所述第一直角减速机的所述输出端所在的侧面，所述安装侧板与所述安装底板固定连接；所述安装侧板上设有通孔，所述第一直角减速机的输出端穿过所述通孔；所述安装侧板上还设有第一限位块，当所述转动板进行旋转时，所述第一限位块限制所述转动板的运动范围。通过安装底板与安装侧板之间的配合，将第二直角减速机上的转矩传递到第一摇摆机构上，使第一摇摆机构沿着第二摇摆机构的输出端的周向进行转动，以实现两个摇摆机构的自由度的配合。第一限位块可以防止由于误操作而导致第一直角减速机的输出端转动过量，从而使本装置摆动过量。

进一步，本装置还设有基座，所述第二直角减速机的外壳固定安装在基座上，所述基座上设有第二限位块，当安装底板进行旋转时，所述第二限位块与所述安装底板相配合，所述第二限位块限制所述安装底板的转动范围。从而第二限位块限定了第二直角减速机的输出端的转动范围，可以防止由于误操作而导致第二直角减速机的输出端转动过量，从而使本装置摆动过量。

进一步，所述基座上固定安装有顶板，所述顶板上设有开孔，所述遥杆在所述开孔内活动。顶板的开孔提供遥杆的活动空间，遥杆在摆动到一定角度后，通过第一驱动电机以及第二驱动电机的驱动，可以使其准确快速回到初始状态，确保每次运动之前该装置都是在准确的位置。

进一步，所述第一直角减速机与所述第二直角减速机均为直角行星减速机，采用直角行星减速机可以大大减少装置的安装尺寸限制，节省空间，结构简单；且行星减速机精度高，使本装置的二自由度控制精度更高。

进一步，所述第一驱动电机与所述第二驱动电机同向设置，进一步减小了所述第一驱动电机与所述第二驱动电机反向设置所占用的空间。

本发明的有益效果是：本发明具有两个转动自由度，节省空间，结构简单；精度高，间隙小；具有机械限位同时可以精准回位。具体如下：

1、两个电机带动两个直角行星减速机实现两个转动自由度的运动，采用直角行星减速机可以大大减少安装尺寸限制，节省空间，结构简单。

2、零件之间采用过盈配合，实现加工零件的零间隙；采用两个精密行星减速机，减小由换向结构带来的过大的间隙，精度高，间隙小。

3、具有机械限位装置，可以防止由于误操作而导致摆动过量。

4、遥杆在摆动到一定角度后，通过第一驱动电机以及第二驱动电机的驱动，可以使其准确快速回到初始状态，确保每次运动之前该装置都是在准确的位置。

附图说明

图1为本发明高精度二自由度遥杆装置总图；

图2为本发明第二摇摆机构结构示意图；

图3为本发明第二直角减速机结构示意图；

图4为本发明安装底板结构示意图；

图5为本发明第一摇摆机构结构示意图；

图6为本发明第一直角减速机结构示意图；

图7为本发明转动轴结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、顶板，2、遥杆，3、第二摇摆机构，301、第二驱动电机，302、第二直角减速机，303、基座，304、安装底板，305、第二限位块，4、第一摇摆机构，401、第一驱动电机，402、第一直角减速机，403、安装侧板，404、转动轴，405、转动板，406、连接板，407、第一限位块，5、销孔，6、键槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种高精度二自由度遥杆装置，如图1所示，其包括固定连接的第一摇摆机构4以及第二摇摆机构3；所述第一摇摆机构4包括第一驱动电机401、第一直角减速机402，所述第一驱动电机401的输出轴同轴连接所述第一直角减速机402的输入端，所述第一直角减速机402设有两个同轴设置的输出端，所述第一直角减速机402的两个所述输出端在所述第一直角减速机402的外部相背离设置，所述遥杆2通过连接件与所述第一直角减速机402的两个所述输出端固定连接；所述第二摇摆机构3包括第二驱动电机301、第二直角减速机302，所述第二驱动电机301的输出轴同轴连接所述第二直角减速机302的输入端，所述第二直角减速机302的输出端与所述第一直角减速机402的固定部分固定连接，且所述第二直角减速机302的输出端与所述第一直角减速机402的输入端、所述第一直角减速机402的输出端两两垂直设置。

当遥杆2不在初始位置时，本装置的第一摇摆机构4和第二摇摆机构3可以同时运动，在第一摇摆机构4和第二摇摆机构3相互配合下，最终使遥杆2回到初始位置；第一摇摆机构4和第二摇摆机构3的旋转方向相互垂直，使其具有两个转动自由度，精度高，体积小，节省空间，结构简单。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

如图5及图6所示，所述第一直角减速机402的两个所述输出端上均固定设置有转动板405，两个所述转动板405通过连接板406固定连接，所述遥杆2固定安装在所述连接板406上，所述遥杆2可沿所述第一直角减速机402输出端的周向转动。两个转动板405通过连接板406相互配合，使遥杆2的移动更加平稳；第一直角减速机402的输出转矩通过两个转动板405传递到连接板406，以控制遥杆2复位。

本实施例中，所述第一直角减速机402的输出端上同轴设有转动轴404，所述转动轴404上设有键槽6，通过所述键槽6，所述转动轴404与所述第一直角减速机402的输出端键连接，所述转动轴404与所述转动板405通过销钉固定连接。转动轴404与第一直角减速机402的输出端键连接，转动轴404与转动板405通过销钉固定连接，减小了配合间隙，提供了装置的传动精度。

如图6及图7所示，所述转动轴404与所述转动板405上均设有销孔5，所述销钉与所述销孔5过盈配合，减小了转动轴404与转动板405之间的配合间隙，从而间接减小了转动轴404与遥杆2之间的配合间隙。

如图2-4所示，所述第二直角减速机302的输出端设有安装底板304，所述安装底板304的一面与所述第二直角减速机302的输出端通过销钉固定连接，所述安装底板304的侧面通过连接件与所述第一直角减速机402固定连接。当第二直角减速机302的输出端旋转时带动安装底板304旋转，安装底板304的一面与所述第二直角减速机302的输出端通过销钉固定连接，有效减小了安装底板304与第二直角减速机302的输出端的配合间隙，提高了本装置的运行控制精度。

如图1及图5所示，所述第一直角减速机402的外壳上固定安装有安装侧板403，所述安装侧板403设置在所述第一直角减速机402的输出端所在的侧面，所述安装侧板403与所述安装底板304固定连接；所述安装侧板403上设有通孔，所述第一直角减速机402的输出端穿过所述通孔；所述安装侧板403上还设有第一限位块407，当所述转动板405在所述第一直角减速机402的输出端的传动作用下进行旋转运动时，所述第一限位块407与所述转动板405相配合，就会限制了所述转动板405的转动角度以及转动范围。通过安装底板304与安装侧板403之间的配合，将第二直角减速机302上的转矩传递到第一摇摆机构4上，使第一摇摆机构4沿着第二摇摆机构3的输出端的周向进行转动，以实现两个摇摆机构的自由度的配合。第一限位块407可以防止由于误操作而导致第一直角减速机402的输出端转动过量，从而使本装置摆动过量。

如图1所示，本装置还设有基座303，基座303安装在所述第二直角减速机302的外壳上，靠近所述第二直角减速机302的输出端。所述基座303上固定设有第二限位块305，当所述安装底板304在所述第二直角减速机302的输出端的作用下进行旋转运动时，所述第二限位块305与所述安装底板304相配合，所述第二限位块305限制所述安装底板304的旋转角度以及转动范围。第二限位块305可以防止由于误操作而导致第二直角减速机302的输出端转动过量，从而使本装置摆动过量。

进一步，所述基座303上固定安装有顶板1，所述顶板1对应设置在所述第一摇摆机构4以及第二摇摆机构3的上方，所述顶板1上设有开孔，所述开孔的位置对应所述遥杆2的位置，所述开孔的尺寸不小于所述遥杆2的活动范围，所述遥杆2在所述开孔内活动。遥杆2在摆动到一定角度后，通过第一驱动电机401以及第二驱动电机301的驱动，可以使其准确快速回到初始状态，确保每次运动之前该装置都是在准确的位置，而顶板的设置防止了本装置上方的其他装置对本装置的干涉，开孔的设置为遥杆提供了活动空间。

进一步，所述第一直角减速机402与所述第二直角减速机302均为直角行星减速机，采用直角行星减速机可以大大减少装置的安装尺寸限制，节省空间，结构简单；且行星减速机精度高，使本装置的二自由度控制精度更高。

如图1所示，所述第一驱动电机401与所述第二驱动电机301同向设置，进一步减小了所述第一驱动电机401与所述第二驱动电机301反向设置所占用的空间。

进一步，所述第一直角减速机402与所述第二直角减速机302均包括相互啮合的主动锥齿轮与从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述第一驱动电机401的输出轴同轴设置且固定连接，所述从动锥齿轮的轴向垂直所述主动锥齿轮的轴向设置；所述从动锥齿轮上同轴固定设置有转轴，所述转轴作为所述第一直角减速机402的输出端或所述第二直角减速机302的输出端。为了进一步达到减速的效果，转轴上还设置有行星齿轮组，通过齿轮组来调整减速机的传动比。行星齿轮的结构为现有技术，本专利中不作赘述。

更进一步，所述第一直角减速机402上的所述转轴两端贯穿所述第一直角减速机402的外壳，所述转轴两端作为所述第一直角减速机402的两个输出端，两端具有相同的传动比。

如图3及图6所示，第一直角减速机402的输出端采用键连接的方式，通过转动轴输出转矩；而第二直角减速机302的输出端设置为法兰输出，其输出端设置为法兰的形式，法兰上设置有销孔，通过销钉将法兰与安装底板304进行固定连接，从而将第二直角减速机302的转矩传递到第一摇摆机构4上。

本发明具有两个转动自由度，节省空间，结构简单；精度高，间隙小；具有机械限位同时可以精准回位。具体如下：

1、两个驱动电机驱动动两个直角行星减速机实现两个转动自由度的运动，采用直角行星减速机可以大大减少安装尺寸限制，节省空间，结构简单。

2、零件之间采用过盈配合，实现加工零件的零间隙，提高了装置运行的整体精度。采用两个精密行星减速机，减小由换向结构带来的过大的间隙，精度高，间隙小。

3、具有机械限位装置(即第一限位块407以及第二限位块305)，可以防止由于误操作而导致摆动过量。

4、遥杆2在摆动到一定角度后，通过第一驱动电机401以及第二驱动电机301的驱动，可以使其准确快速回到初始状态，确保每次运动之前该装置都是在准确的位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。