Поворотная турель для смены оптических элементов Советский патент 1985 года по МПК G02B7/16 

Изобретение относится к промыш ленности средств связи и может быть использовано в оптических головках телевизионных Камер, в которых необ-. ходимо дискретное иэменение заданных 5 углов полей зрения с помощью автоматической смены заданного количества объективов, в условиях ограниченных весов и габаритов, дри вибрационных и ударных нагрузках, например при ус-О таноЬке их на транспортные средства.

Известны турели для смены оптических элементов, трех и более IJ . Эти турели содержат поворотный диск с размещенным на нем набором опти- tS ческих элементов, например, объёкти ВОВ или светофильтров. На диске соосно установлен мальтийский крест, кинематически связанный с цевочным колесом. Последнее установлено на вы- 20 ходной вал электропривода, состоящего из электродвигателя, редуктора и кон цевого выключателя, кинематически связанного с положением пальца и запорной шайбы цевочного колеса. Пово- 25 рот диска на рабочий угол и его фиксация в этой турели производятся элементами мальтийского механизма с помощью электропривода. t ..

Недостатком этой турели является

наличие ускорений (нагрузок) при прохождении диском середины рабочего угла поворота и наличие ударных нагрузок при входе пальца цевочного колеса в паз мальтийского креста, осо-35 .бенно, в мальтийских механизмах с нетангенциальным входом. Эти ударные нагрузки обусловлены кинематикой мальтийских механизмов. Этот недостаток особенно проявляется при больших 40 скоростях смены рабочих положений диска и ограничивает применение такой турели для оптических элементов, чувствительных к ударам и ускорениям.

Наиболее близкой по технической 45 сущности к предлагаемой является турель для смены двух объективов, содержащая основание, на котором установлены с возможностью поворота диск с двумя объективами, электропривод и 50 фиксаторы двух рабочих положений диска. В одном из двух заданных положений диск фиксируется с помощью одного из двух упоров, сопряженного с ними пальца и пружины. Упоры закреплены 55 на основании турели, а палец консоль- но установлен на диске, при этом свободный конец п.апьца шарнирно связан

с пружиной, другой конец которой шар- нирно закреплен на основании. Периферийная цилиндрическая поверхность диска несет зубчатый венец и находится в зацеплении с зубчатым колесом электропривода. На диске установлен постоянный магнит, сопряженный с двумя магнитоуправляемыми контактами, установленными на основании f2j.

Недостатком известной турели является наличие ударных нагрузок, которые могут иметь место при торможении диска электродвигателем на малом участке тормозного пути для его остановки вблизи конечного положения. . диска, а .также при последующем разгоне диска и соударении пальца диска с упором под действием упругой связи диска с корпусом.

Цель изобретения - уменьшение ударных нагрузок при смене двух и более рабочих положений поворотной турели, а также обеспечения работы в, глубоком вакууме и в невесомости при одновременном уменьшении габаритови веса.

Поставленная цель достигается тем .что в поворотной турели для смены оп|тических элементов, содержащей поворотный диск с размещенными на нем объективами, установленный своей осью на корпусе камеры и связанный с электроприводом, узел фиксации, включающий в себя концевой выключатель, цилиндгрический палец, расположенный параллельно оси поворотного диска, и пружину, концы которой шарнирно закреплены на свободном конце пальца и на корпусе камеры, а также блок управления с временным задатчиком, выход которого через концевой выключатель подключен к электроприводу, узел фиксации рабочих положений поворотного диска выполнен в виде вспомогательного диска, зубчатым венцом связанного с зубчатым венцом поворотного диска, при этом палец установлен эксцентрично на вспомогательном диске и имеет отражающее покрытие, а выклю чатель выполнен в виде оптронной пары

Кроме того, на одной из торцовых поверхностей поворотного диска выполнены конусные гнезда, а на корпусе размещен дополнительный электромеханический фиксатор диска, выполненный в виде цилиндрического штыря с конусной головкой, закрепленного на параллельно оси диска, на свободном 3И конце пластины, выполненной из упрутого материала, другой конец которой закреплен на корпусе, при этом на гшастине размещен якорь электромагни та, а электромагнит установлен на корпусе. На чертеже изображена поворотная турель для смены оптических элементов, например объективов, общий вид. Турель для смены оптических элементов, например объективов, содержи поворотный диск 1, выполненный из легкого материала, например алюминие вого или магниевого сплава. Диск 1 имеет свободу вращения относительно корпуса (на чертеже показано условно. На цилиндрической поверхности диска имеется зубчатый венец 2, а на торцовой поверхности 3 диска конусные гнезда 4, выполненные из твердого материала, например, нержавеющей стали. На диске 1 установлены объективы 5, 5а и 56 так, что оптические оси их параллельны оси вращения диска 1. На корпусе крепится электродвигатель 6, например, типа ДПМ или ДПР, выходной вал 7 которого с помощью шестерни 8, выполненной из самосмазывающегося материала, например, сополимера, связан с зуб-тчатым венцом 2 диска 1. На корпусе также установлен вспомогательный диск 9, например, на подшипниках качения закрытого типа. Диск 9 выполнен также из самосмазывающегося материала. На цилиндрической поверхности диска 9 имеется зубчатый венец 10,связанный с зубчатым венцом 2 диска 1. Диск 9 имеет свободу вращения относительно корпуса. На диске 9 установлен цилиндрический палец 11,выполненный, например, из нержавеющей стали. Свободный конец 12 пальца 11 шарнирно связан с винтовой цилиндрической пружиной 13, другой конец 13а которой шарнирно свя-зан с корпусом На корпусе также закреплен электромагнит 14 с П-образны магнитопроводом 15, сопряженный с якорем 16, выполненным из магнито- мягкой стали и закрепленным на пружине 17, выполненной из листовой бронзы. Якорь 16 отстоит от магнито- провода электромагнита 14 на расстоя нии его рабочего хода . Один конец 18 пружины 17 крепится к корпусу, а на другом, свободном конце 17а пру жины 1 7 закреплен конусный штырь 19, 84 конусная часть которого помещена в одно из конусных гнезд 4. Кйнусный штырь 19 выполнен из твердого самосмазывающегося материала, например, вакуумной металлокерамики (ВАМК). На корпусе также закреплена оптронная пара 20, сопряженная оптически с цилиндрической поверхностью 21 пальца 1 1 в положении пальца, диаметрально противоположном его исходному положению. Рабочая цилиндрическая поверхность 21 пальца 11 имеет полированную отражательную поверхность с заданным классом чистоты. Смена объективов в телевизионной камере осуществляется поворотом диска турели на заданный угол. Турель работает следующим образом. Блок управления подает напряжение на обмотку электромагнита 14, который возбуждает и создает магнитодвижущую силу притяжения якоря 16. Якорь 16 под действием этой силы начинает движение к магнитопроводу 15 электромагнита 14, увлекая за собой свободный конец 17а пружины 17 и закрепленный на нем штырь 19. Конусная часть штыря 19 выходит из ответного конусного гнезда 4, освобождая диск 1 для вращения. Якорь 16 упирается в П-образный магнитопровод 15 электромагнита 14 и останавливается в этом положении. Расфиксация диска 1 производится за время порядка 0,02-0,05 с. Электромагнит 14 остается под током и удерживает якорь 16, свободный конец 19, пружину 17 и штырь 19 в оттянутом от диска 1 положении. Далее блок управления с временной задержкой порядка 0,05- 0,1 с по отношению к времени подачи напряжения на электромагнит 14 подает напряжение заданной полярности на реверсивный электродвигатель 6. Электродвигатель 6 с помощью шестерни 8, закрепленной на валу 7 электродвигателя 6, производит в заданном направлении поворот диска 1 и связанного с ним диска 9. При этом, кроме инерционных и статических сопротивлений на заданном участке движения, электродвигатель 6 преодолевает момент, вызванный сопротивлением винтовой цилиндрической пружины 13. После прохождения дисками 1 и 9 положения, соотве.тствующего нулевому значению величины момента, вызванного усилием винтовой цилиндрической пру- жины 13, т.е. при повороте диска на половину рабочего угла и достижении пальцем 11 зоны срабатывания откры-того оптрона 20 ( угол /)) , происходит подача сигнала от оптрона 20 на блок управления. Последний выдает на электродвигатель 6 тормозной импульс йапряжения, создавая на валу 7 тормозной момент, под действием ко- торого диск 1 уменьшает скорость своего поворота,проходит заданный тормозной путь и останавливается.Величину и длительность тормозного момента должна быть не меньше величины и длительности рабочего момента электродвигателя 6, обеспечивающего поворот дисков 1 и 9 на половину рабочего угла. При выполнении этого условия палец 11 диска 9 будет останавливаться в зоне захвата диска 9 пружиной 13 (в угле с6) , т.е. не доходя до зоны нулевого момента вра щения диска 9, создаваемого усилием пружины 13, при этом палец 11 не попадает повторно в зону срабатывания оптрона 20 (угол /3 ). В этом случае в угле oi пружина 13 создает знакопеременный .момент вращения диска 9 относительно его исходного положения производя его поворот в исходное устойчивое положение, соответствующее также нулевому значению момента, вызванного сопротивлением пружины 13 При больщих инерционных массах подвижной турели диски 1 и 9 будут совершать совместно колебательные движения около исходного положения пальца 11 диска 9, соответствующего заданному рабочему положению диска до тех пор, пока энергия колеблющихся масс дисков 1 и 9 не затухнет за счет перехода ее в тепловую энергию при преодолении трения в опорах и сопротивления пружины 13. Диск I даж без электромеханического фиксатора всегда находится в одном, из рабочих положений - в положении, соответствующем устойчивому положению вспомогательного диска 9, зафиксированного усилием пружины 13, При этом оптичес кие -оси объективов 5, 5а, 56 будут занимать столько устойчивых положений, во сколько раз диаметр зубчатого венца 2 диска 1 больше зубчатого венца 10 диска 9. Время поворота диска Г на рабочий угол У и время его успокоения невелико и будет составлять не более 0,20,3 с. Точность установления диска в рабочее положение фиксатором с гибкой связью (диском 9 с пальцем 11 и пружиной 13) будет составлять порядка 1-3 мм, измеренных на радиусе расположения конусного гнезда 4. Далее, когда конусное гнездо 4 диска 1 установилось под действием усилий пружины 13 напротив конусной части штыря 19, реле времени блока управления выключает электромагнит 14, освобождая якорь 16 и свободный конец 17а пружины 17.Под действием изгибающих усилий пружины 17 начинается движение ее свободного конца со штырем 19 в сторону подведенного гнезда 4. Конуса ная часть штыря 19 входит в контакт с ответной поверхностью гнезда 4 и доворачивает диск 1 усилием пружины 17 в рабочее положение до совмещения осей гнезда 4 и штыря 19 и до сопряжения их конусных поверхностей. Точность фиксации оптических осей сменных объективов может быть не хуже 0,005-0,01 мм. Время отпускания электромеханического фиксатора невелико и может быть порядка 0,02-0,05 с. Следующая смена объективов осуществляется в том же порядке. При этом время смены объективов может быть уменьшено до 0,25-0,5 с при безудар- ном подходе диска к его рабочему положению. Применение предлагаемой турели позволит повысить качество телевизионного изображения в телевизионных камерах-визирах за счет безударной автоматической установки заданного объектива с требуемой точностью. Время выбора заданного объектива из их набора, например, двух и более, будет уменьшено до 0,25-0,5 с с сохранением безударной смены. lit Упит Tf

1. ПОВОРОТНАЯ ТУРЕЛЬ ДЛЯ СМЕНЫ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, преимущественно объективов в телевизионной камере, содержащая поворотный диск с размещенными на нем объективами, установленный своей осью на корпусе камеры и связанный с электроприводом, узел фиксации, включающий в себя концевой выключатель, цилиндрический палец, расположенный параллельно оси поворотного диска, и пружину, концы которой щарнирно закреплены на свободном конце пальца и на корпусе камеры, а также блок управления с временным задатчиком, выход которого через концевой выключатель подключен к электроприводу, отличающая ся тем, что, с целью уменьшения ударных нагрузок при смене рабочих положений, узел фиксации рабочих положений поворотного диска выполнен в виде вспомогательного диска, зубчатым венцом связанного с зубчатым венцом поворотного диска, а при этом палец установлен эксцентрично на вспомогательном диске и имеет отражающее покрытие, а выключатель выполнен в виде оптронной пары. 2. Турель по п, 1, о т л и ч а кгщ а я с я тем, что, с целью увеличения точности и жесткости фиксации рабочих положений поворотного диска Q в условиях вибрационных и ударных (Л нагрузок, на одной из его торцовых поверхностей выполнены конусные гнезда, а на корпусе размещен дополнительный электромеханический фиксатор диска, выполненный в виде цилиндрического штыря с конусной головкой, закрепленного параллельно оси диска на свободном конце пластины, выполО) ненной из упругого материала, друto гой конец которой закреплен на кор00 пусе, при этом на пластине размещен 4; якорь электромагнита, а электромагнит установлен на корпусе. .