CN214311493U - 一种多自由度的工业操控手柄结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多自由度的工业操控手柄结构，属于工业手柄领域，包括基座，基座上可转动安装有沿第一方向布置的第一转轴，摇棒通过沿第二方向布置的枢轴可转动连接在第一转轴上，且第二方向垂直于第一方向，基座上可转动安装有沿第二方向布置的第二转轴，第二转轴上安装有滑件，滑件上开设有沿第二方向布置的通槽，摇棒穿设于通槽中；第一转轴以及第二转轴的端部均安装有磁钢，基座上安装有与磁钢相对的霍尔传感器。本实用新型设计合理、结构简单，不但使摇棒能够同时在两个方向上摇动，并且摇棒每个方向上的动作都能够通过磁钢与霍尔传感器的组合，准确且递稳定的释放用于控制的电信号。

Description

一种多自由度的工业操控手柄结构

技术领域

本实用新型涉及工业手柄领域，特别涉及一种多自由度的工业操控手柄结构。

背景技术

工业设备，尤其是有人操控的工业设备，其各项功能的控制通常是借助人的手和脚的动作实现，工业操控手柄是常用的操控工具，其具有摇棒和固定在摇棒上的握把。

使用时，通过控制摇棒的摇动方向和转动角度，进而产生相应的电信号，以用于工业设备的控制。然而由于工业设备的功能复杂程度越来越高，因此需要使摇棒具有更多的转动方向，以便于为摇棒在不同方向上的转动配置不同的电信号，实现工业设备不同的功能效果。

但是，为了实现摇棒能够在多个方向上转动，现有的工业操控手柄中摇棒的转动结构较为复杂，并且使用寿命不高。

实用新型内容

针对现有技术存在的工业操控手柄中的摇棒转动结构复杂的问题，本实用新型的目的在于提供一种多自由度的工业操控手柄结构。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种多自由度的工业操控手柄结构，包括

基座；

第一转轴，所述第一转轴沿第一方向布置且可转动安装在所述基座上；

摇棒，所述摇棒通过沿第二方向布置的枢轴可转动连接在所述第一转轴上，且所述第二方向垂直于所述第一方向；

滑件，所述滑件通过沿第二方向布置的第二转轴可转动连接在所述基座上，且所述滑件上开设有通槽，所述摇棒穿设于所述通槽中，且所述通槽沿所述第二方向布置；

以及磁钢和霍尔传感器，所述第一转轴以及所述第二转轴的端部均安装有所述磁钢，且所述基座上安装有与所述磁钢相对的霍尔传感器。

优选的，所述第一转轴与所述第二转轴位于同一平面内，且所述滑件呈凹状以绕过所述第一转轴。

优选的，所述第一转轴上轴向开设有摇摆孔，所述摇棒穿设于所述摇摆孔中。

进一步的，还包括导向板，所述导向板固定安装在所述基座上，所述导向板上开设有导向槽，且所述摇棒穿设于所述导向槽中。

进一步的，还包括保护套，所述保护套密封连接在所述基座上以覆盖所述复位组件，且所述保护套上设置有摇棒孔以使所述摇棒穿。

进一步的，还包括复位组件，所述复位组件连接在所述基座与所述摇棒之间，以带动所述摇棒复位。

优选的，所述复位组件包括

弹簧，所述弹簧套设在所述摇棒的侧壁上；

弹簧盖板和滑环，所述弹簧盖板固定安装在所述摇棒的侧壁上，所述滑环可滑动的套设在所述摇棒的侧壁上，且所述弹簧盖板和所述滑环分别位于所述弹簧的两侧；

复位面，所述复位面设置在所述基座的顶面，所述基座的顶面设置有摇棒穿孔以供所述摇棒穿过，且所述复位面配置为锥形或者喇叭形，所述复位面的大端朝向所述滑环，且所述滑环抵接在所述复位面上。

以及限位板，所述限位板固定安装在所述基座的顶面以覆盖所述复位面，所述限位板上设置有通孔以使所述摇棒穿过。

优选的，所述基座包括沿第三方向分割且可拆卸连接的上基座和下基座，所述上基座和所述下基座相结合的表面均设置有多个半轴孔以安装所述第一转轴和所述第二转轴。

进一步的，还包括电路板，每个所述霍尔传感器均通过一所述电路板固定安装在所述基座上。

优选的，所述电路板包括基板和PCB板，所述基板固定安装在所述基座上，所述PCB板固定安装在所述基板上，且所述PCB板与所述基板之间设置有磁屏蔽层。

采用上述技术方案，由于第一转轴的设置，使得摇棒具有第一个转动方向，并且安装在第一转轴上的磁钢以及与其配合使用的霍尔传感器能够准确且及时地将摇棒的转动角度转换为相应的电信号，从而用于设备控制；又由于枢轴的设置，使得摇棒具有第二转动方向，并且由于第二转轴和滑件的设置，使得摇棒在第一转动方向和第二转动方向上同时动作时，都能够通过滑件将摇棒在第二转动方向上转动角度，通过固定在第二转轴上的磁钢传递给另一个霍尔传感器，以便于准确且及时地将摇棒的转动角度转换为相应的另一路电信号，从而用于设备控制。本实用新型结构设计合理且简单，能够有效的输入至少两路电信号。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为沿图3中A-A线的剖视图；

图5为沿图3中B-B线的剖视图。

图中:1-基座、11-基座、12-下基座、2-第一转轴、21-摇摆孔、3-摇棒、4-枢轴、5-滑件、51-通槽、6-第二转轴、7-磁钢、8-导向板、81-导向槽、9-复位组件、91-限位板、92-弹簧、93-弹簧盖板、94-滑环、95-复位面、10-电路板、13-保护套。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本实用新型结构的说明，仅是为了便于描述本实用新型的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

一种多自由度的工业操控手柄结构，如图1-5所示，包括基座1、第一转轴2、摇棒3、枢轴4、滑件5、第二转轴6、磁钢7和霍尔传感器。

其中，基座1整体呈周向封闭式的结构，其中部具有一空腔，以便于安装上述的第一转轴2、滑件5和第二转轴6。

第一转轴2位于上述的空腔内，第一转轴2的轴线沿第一方向布置，并且第一转轴2的两端分别可转动连接在基座1的两个相对侧壁上。第一转轴2其中一个端部贯穿基座1的侧壁，并且该端部上固定安装有磁钢7，相应的，在该被第一转轴2所贯穿的基座1的侧壁外固定有霍尔传感器，该霍尔传感器正对着磁钢7，以便于在磁钢7随着第一转轴2转动的过程中，能够检测到第一转轴2的转动角度。

摇棒3整体呈长条形，其下端伸入至基座1的空腔中，并且摇棒3通过枢轴4可转动连接在第一转轴2上，枢轴4的轴线沿第二方向布置，其中，该第二方向垂直于上述的第一方向，另外，摇棒3垂直于枢轴4，并且摇棒3位于与第一方向和第二方向构成的平面相垂直的面内。

可见，由于枢轴4的设置，使得摇棒3能够带动枢轴4在另一个方向上转动，但是，当第一转轴2也同时转动时，枢轴4的轴线会随之摇摆，如果在枢轴4上也固定连接一个磁钢7，则与之对应的霍尔传感器不具有确定的安装位置，因此，本实施例提出滑件5和第二转轴6以解决该问题。

第二转轴6也位于基座1的空腔内，第二转轴6的轴线沿第二方向布置，第二转轴6的两端可转动连接在基座1的另外两个相对的侧壁上，同样的，第二转轴6的一个端部贯穿基座1的侧壁，该端部上也固定安装有一个磁钢7，同时，基座1的外侧壁上对应的安装有霍尔传感器，该霍尔传感器正对着固定在第二转轴6上的磁钢7。

滑件5布置在基座1的空腔内，滑件5用于在摇棒3带动枢轴4转动时，将转动角度传递给第二转轴6，并且不影响摇棒3带动第一转轴2转动。本实施例中，设置滑件5固定连接在第二转轴6上，并且在滑件5上开设一个长度方向沿着第二方向延伸的通槽51，摇棒3穿设与通槽51中，并且通槽51的宽度与摇棒3的直径相适配。

如此设置，使得摇棒3带动枢轴4转动时，摇棒3会同时拨动滑件5，进而带动第二转轴6发生同样幅度的转动，从而通过布置在第二转轴6上的磁钢7，使基座1上对应的霍尔传感器产生电信号；同时，由于通槽51的设置，使得摇棒3在带动第一转轴2发生转动时，摇棒3能够自由的在通槽51内摆动，故而从而通过布置在第一转轴2上的磁钢7，使基座1上对应的霍尔传感器产生另一路电信号。

在一个实施例中，为了降低结构体积，设置第一转轴2与第二转轴6位于同一平面内，同时，设置滑件5呈凹状，从而绕过第一转轴2，例如呈弧形或者半圆形，并且可以理解的是，此时第二转轴6被分割为两段，且分别连接在滑件5的两端，另外，设置滑件5与第二转轴6被分割的两段呈一体成型构造。

在一个实施例中，设置第一转轴2包括直径较大的轴体以及设置在轴体的两端且直径较小的轴颈，两个轴颈分别可转动连接在基座1的两个相对侧壁上，而轴体上则沿轴向开设有摇摆孔21，上述的摇棒3穿设于该摇摆孔21中。另外，轴体的侧壁上开设有与摇摆孔21连通的枢轴孔，枢轴4安装在该枢轴孔内，从而使枢轴4的一端伸入到摇摆孔21中，并与摇棒3相连接。进一步的，枢轴4固定在一安装板上，该安装板通过螺钉固定在轴体的侧壁上，即，枢轴4相对第一转轴2不动，摇棒3围绕枢轴4转动；另外，枢轴4对称地布置有两个。

可以理解的是，为了便于拆卸和安装上述的第一转轴2、第二转轴6，在一个实施例中，设置基座1包括沿第三方向分割且可拆卸连接（例如通过螺钉或者螺栓连接）的上基座11和下基座12，其中，第三方向同时垂直于上述的第一方向和第二方向，并且可以理解的是，条状的摇棒3整体上即沿着第三方向设置。上基座11和下基座12相结合的表面均设置有多个半轴孔，半轴孔包括有与第一转轴2适配的第一半轴孔，以及与第二转轴6适配的第二半轴孔，上基座11上的第一半轴孔与下基座12上的第一半轴孔对接后构成用于安装第一转轴2的第一轴孔，而上基座11上的第二半轴孔与下基座12上的第二半轴孔对接后构成用于安装第二转轴6的第二轴孔。

在一个实施例中，还包括导向板8，该导向板8固定安装在基座1上，例如安装在基座1的下部位置，还可以是固定安装在上述的下基座12上，导向板8上开设有导向槽81，且摇棒3穿设于导向槽81中。可以理解的是，通过限制导向槽81的形状，即可限制摇棒3的运动路径和范围，例如，导向槽81呈长条型、十字型或者圆形，在方位布置上，优选长条型的导向槽81平行于第一方向或者第二方向，十字型的导向槽81分别平行于第一方向和第二方向，圆形的导向槽81的中心与第一转轴2和第二转轴6的交错点重合。

在一个实施例中，还包括复位组件9，复位组件9连接在基座1与摇棒3之间，复位组件9用以带动摇棒3复位。该实施例中，复位组件9设置在基座1的上方，并具体设置复位组件9包括限位板91、弹簧92、弹簧盖板93、滑环94以及复位面95。

其中，弹簧92套设在摇棒3的侧壁上，弹簧盖板93则固定安装在摇棒3的侧壁上，滑环94则可滑动的套设在摇棒3的侧壁上，且弹簧盖板93和滑环94分别位于弹簧92的两侧。

上述的复位面95设置在基座1的顶面，例如上述上基座11的顶面，复位面95配置为锥形或者喇叭形，并且其大端朝向滑环94（即第三方向上远离基座1的一侧），并且滑环94的底面抵接在复位面95上。而限位板91固定安装在基座1的顶面，限位板91用于覆盖复位面95，并且限位板91上设置有通孔以使摇棒3穿过。

由于复位面95呈中心凹陷状，因此摇棒3不使用时，在弹簧92的弹力作用下，滑环94被压在复位面95的中心凹陷处，摇棒3的轴线此时经过第一转轴2和第二转轴6的交错点；当摇棒3使用时，无论摇棒3向哪个方向摆动，滑环94都克服弹簧92的弹力而在复位面95上运动，从而使弹簧92存储的弹力增加，故而在摇棒93不操作时，弹簧92迫使滑环94向复位面95的中心凹陷处滑落，实现复位。其中，限位板91用于限制滑环94能够运动的最远举例，避免滑出。

还包括保护套13，保护套13由弹性材料制造，例如橡胶或者硅胶，保护套13整体呈锥形或者宝塔型，保护套13的大端一侧密封连接在基座1上，并将复位组件9包覆与其内，同时在保护套13的顶部小端一侧设置有摇棒孔，以便于摇棒3穿过。例如，保护套13的下端一周被一个环形的压板压覆在基座1上，并且压板通过螺钉固定在基座1上。

在一个实施例中，还包括电路板10，电路板10固定安装在基座1上，并且每个霍尔传感器均配置有一个电路板10，霍尔传感器通过电路板10固定安装在基座1上。

该实施例中，优选电路板10包括基板和PCB板，PCB板设置在基板的侧壁上，并且PCB板与基板之间设置有磁屏蔽层，基座则通过螺钉固定在基座1上，并且PCB板朝向基座1的一侧。

如此设置，一方面由于电路板10的设置，使得霍尔传感器便于安装和固定，同时还便于电信号的传输；另一方面由于PCB板与基板之间磁屏蔽层的设置，使得磁钢7的磁性在一定程度上被阻挡，不会向外释放并影响到其他部件。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：包括

基座；

第一转轴，所述第一转轴沿第一方向布置且可转动安装在所述基座上；

摇棒，所述摇棒通过沿第二方向布置的枢轴可转动连接在所述第一转轴上，且所述第二方向垂直于所述第一方向；

滑件，所述滑件通过沿第二方向布置的第二转轴可转动连接在所述基座上，且所述滑件上开设有通槽，所述摇棒穿设于所述通槽中，且所述通槽沿所述第二方向布置；

以及磁钢和霍尔传感器，所述第一转轴以及所述第二转轴的端部均安装有所述磁钢，且所述基座上安装有与所述磁钢相对的霍尔传感器。

2.根据权利要求1所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：所述第一转轴与所述第二转轴位于同一平面内，且所述滑件呈凹状以绕过所述第一转轴。

3.根据权利要求1所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：所述第一转轴上轴向开设有摇摆孔，所述摇棒穿设于所述摇摆孔中。

4.根据权利要求1所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：还包括导向板，所述导向板固定安装在所述基座上，所述导向板上开设有导向槽，且所述摇棒穿设于所述导向槽中。

5.根据权利要求1所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：还包括复位组件，所述复位组件连接在所述基座与所述摇棒之间，以带动所述摇棒复位。

6.根据权利要求5所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：所述复位组件包括

弹簧，所述弹簧套设在所述摇棒的侧壁上；

弹簧盖板和滑环，所述弹簧盖板固定安装在所述摇棒的侧壁上，所述滑环可滑动的套设在所述摇棒的侧壁上，且所述弹簧盖板和所述滑环分别位于所述弹簧的两侧；

复位面，所述复位面设置在所述基座的顶面，所述基座的顶面设置有摇棒穿孔以供所述摇棒穿过，且所述复位面配置为锥形或者喇叭形，所述复位面的大端朝向所述滑环，且所述滑环抵接在所述复位面上；

以及限位板，所述限位板固定安装在所述基座的顶面以覆盖所述复位面，所述限位板上设置有通孔以使所述摇棒穿过。

7.根据权利要求6所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：还包括保护套，所述保护套密封连接在所述基座上以覆盖所述复位组件，且所述保护套上设置有摇棒孔以使所述摇棒穿过。

8.根据权利要求1所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：所述基座包括沿第三方向分割且可拆卸连接的上基座和下基座，所述上基座和所述下基座相结合的表面均设置有多个半轴孔以安装所述第一转轴和所述第二转轴。

9.根据权利要求1所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：还包括电路板，每个所述霍尔传感器均通过一所述电路板固定安装在所述基座上。

10.根据权利要求9所述的多自由度的工业操控手柄结构，其特征在于：所述电路板包括基板和PCB板，所述基板固定安装在所述基座上，所述PCB板固定安装在所述基板上，且所述PCB板与所述基板之间设置有磁屏蔽层。

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