Оптико-механический затвор Советский патент 1990 года по МПК G03B9/42 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к энергетической фотометрии оптического излучения.

Целью изобретения является повышение лучевой стойкости затвора.

На фиг. 1 приведена схема оптико-механического затвора, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, схема расположения барабанов и направляющих; на фиг. 3 - вариант выполнения затвора с дополнительной открывающей лентой.

Затвор содержит корпус 1. Внутри корпуса 1 по обе стороны от световой зоны а расположены основной 2 и дополнительный 3 барабаны, оси вращения крторых (не показаны) параллельны и кинематически связаны с корпусом 1. На барабане 2 размещена вплотную виток к витку плоская упругая лента 4, внутренний конец которой механически связан с барабаном 2, а внешний конец - с держателем 5. Ось (не показана) основного барабана 2 механически связана с приводом 6 вращения барабанов и с тормозным механизмом 7. С держателем 5 и лентой 4 оптически связан фотодатчик 8. Элементы 6,7 и 8 электрически связаны с блоком управления 9, Держатель 5 механически связан с двумя параллельными направляющими 10, каждая из которых расположена со стороны соответствующих торцов (не показан) барабанов 2 и 3 и жестко закреплена в корпусе 1. По обе стороны от торцов барабанов 2 расположены две системы электромагнитов 11, каждая из которых расположена симметрично относительно оси барабана 2, жестко связана механически с корпусом 1 и связана электрически с блоком управления 9. Вокруг оси вращения барабана 2 расположены два узла синхронизации, каждый из которых выполнен в виде опорной втулки 12, закрепленной на оси барабана 2 с возможностью вращения соосно с этой осью, фиксатора 13,закрепленного соосно с опорной втулкой 12, и вспомогательного упругого элемента 14, расположенного между опорной втулкой 12 и фиксатором 13. Фиксаторы 13 расположены в зоне притяжения электромагнитов 11 и имеют возможность перемещения на расстояние m в их сторону вдоль оси втулки 12, например вдоль шпонок 15. Кроме того, фиксаторы 13 снабжены кольцевым бортиком, либо канавкой или отверстиями (не показаны), находящимися в механическом контакте с держателем 5. Между основным барабаном 2 и узлами синхронизации расположены механизмы сопряжения 16, которые во включенном состоянии жестко связывают барабаны 2 с узлами синхронизации. Включение и выключение механизмов сопряжения 16 производится либо дистанционно, по сигналам с блока 9, либо механически, например, при выключении и включении электромагнитов

11. Ось вращения барабана 3 кинематически связана с одной или обеими опорными втулками 12 через передаточный механизм 17с передаточным отношением п (отн.ед.), при этом втулка 12 является ведущим эле0 ментом. На внешней поверхности барабана 3 расположена система захвата держателя 5, выполненная например, в виде выступающих из цилиндрической поверхности барабана 3 зубцов 18, установленных на двух

5 параллельных окружностях вблизи торцов барабана 3, с возможностью перемещения в направлении его оси на равном угловом расстоянии друг от друга. При этом основание 19 каждого из зубцов 18 заглублено

0 внутрь барабана 3 и снабжено амортизаторами 20. Каждая из направляющих 10 выполнена в виде двух участков кольцевой формы б, один из которых расположен соосно с барабаном 2, другой - с барабаном

5 3, а третий участок в направляющих соединяет первые два по касательной к ним, например по прямой.

Проточки 21 направляющих 10 находятся в механическом контакте с роликами 22,

0 расположенными на держателе 5, за пределами ленты 4.

В качестве ленты 4 может быть использована холоднокатаная лента из бронзы, латуни, титана или нержавеющей стали. В

5 качестве роликов 22 могут быть использованы подшипники качения. В качестве привода 6 может быть использован электродвигатель с редуктором или без него. В качестве тормозного механизма 7 мо0 жет быть использован дисковый тормоз с электромагнитным приводом. В качестве передаточного механизма 17 может быть использована цепная передача с зубчатыми ремнем. Механизм сопряжения 16 может

5 быть выполнен в виде управляемой фрикционной муфты, в простейшем случае - в виде фрикционной прокладки между элементами 2 и 13. В качестве фотодатчика 8 могут быть использованы оптронные пары светодиод0 фотодиод.

Для обеспечения плавной работы устройства п его состав может быть введен противовес 23, закрепляемый в конце ленты 4 на расстоянии от держателя 5 так, чтобы

5 держатель 5 располагался симметрично ему относительно оси барабана 2 или 3. Противовес 23 может быть идентичным держателю 5 либо может быть равным ему по массе. Для расширения диапазона экспозиций в сторону меньших их значений в затворе

может быть применена дополнительная открывающая лента 24. В исходном состоянии лента 24, по своим свойствам аналогичная ленте 4, намотана вплотную на барабане 2 поверх элементов 5, 4 и 22. При этом внешний конец (не показан) ленты 24 жестко связан с вспомогательным барабаном 25, связанным с приводом 6. Вокруг барабана

25расположен цилиндрический кожух 26, по образующей которого расположена прорезь, в зоне которой может быть расположен валик 27. Внутренний диаметр кожуха

26на 1-2 мм превышает максимальный диаметр намотки ленты 24 на барабан 25 после полного сматывания ленты 24 с барабана 2. Для предотвращения отражения излучения от поверхности лент в сторону входного окна прямолинейные участки направляющих 10 могут быть расположены под углом f к оптической оси устройства. В этом случае для поглощения отраженного лентами излучения вне световой зоны а может быть расположен поглотитель 28,

Кинематические параметры затвора связаны соотношением

D2 n(Di + 2di)где Di,D. - диаметры основного и дополнительного барабанов;

di - максимальная толщина намотки ленты на основном барабане;

п - передаточное отношение передаточного механизма.

Затвор работает следующим образом.

В исходном состоянии оба барабана 2 и 3 неподвижны, электромагниты 11 обесточены, тормозной механизм 7 отключен, механизмы сопряжения 16 включены, а фиксаторы 13 находятся на расстоянии от рабочей поверхности электромагнитов 11 (в отжатом состоянии), причем держатель 5 и противовес 23 плотно прижаты к внешнему витку ленты А, так как их концы зажаты кольцевым бортиком фиксаторов 13.

Для перекрытия световой зоны а барабан 2 вместе с элементами 4,5,12-16 приводятся во вращение. Действие центробежной силы на держатель 5 уравно- -вешивается фиксаторами 13, которые удерживают держатель 5 (и противовес 23) на барабане 2. Одновременно с барабаном 2 через механизмы 16 и 17 и узел синхронизации барабан 3 приводится во вращение. После разгона барабанов 2 и 3 устройство подготовлено к перекрытию световой зоны а в любой момент после подачи на блок управления 9 внешней команды.

Источник света 29, входящий в состав фотодатчика 8 включен постоянно, а рабочий сигнал с фотоприемника 8 в отсутствие ленты 4 в световой зоне а не вырабатывается. После подачи на блок управления 9 внешней команды происходит включение электромагнитов 11, под действием притяжения которых оба фиксатора 13 синхронно

5 перемещаются вдоль оси барабана 2, за короткое время величина которого много меньше периода вращения барабана 2. Момент включения электромагнитов синхронизирован с угловым положением

0 держателя на барабане 2 в этот момент. При срабатывании фиксаторов 13 освобождаются концы держателя 5 (и противовеса 23), который под действием силы инерции перемещается по направляющим 10 и попадает

5 в начало касательного участка в направляющих 10, увлекая за собой конец ленты 4 и противовес 23. При прохождении держателем 5 и лентой 4 световой зоны, например ее середины, происходит либо прерывание,

0 либо отражение света от источника 8. При этом приемником 8 вырабатывается синхроимпульс, поступающий на блок управления 9, а также на выходной разьем синхроимпульс блока 9. При дальнейшем перемеще5 нии держателя 5 он достигает второго кольцевого участка б направляющих 10 (в зоне барабана 3), где под действием сил инерции и воздействия системы захватов он перемещается по круговой траектории вок0 руг оси барабана 3, причем после первого оборота последующие витки ленты 4 плотно прижимают держатель 5 и противовес 23 к поверхности барабана 3. Благодаря тому, что зубцы 18 системы захвата установлены

5 с возможностью перемещения в сторону оси барабана 3, т.е. могут утапливаться, исключается возможность заклинивания держателя 5 между зубцами 18, барабаном 3 и направляющими 10.

0. При срабатывании электромагнитов 11 механизмы сопряжения 16 выключаются, разъединяя барабан 2 и узлы синхронизации. Это необходимо для того, чтобы не произошло повреждение элементов затвора,

5 так как после перемещения держателя 5 на барабан 3 происходит уменьшение относительной угловой скорости барабана 2, из-за уменьшения толщины намотки ленты 4 на этом барабане и из-за увеличения толщины

0 намотки на барабане 3. Механизмы сопряжения 16 должны быть в выключенном состоянии до полной остановки барабанов 2 и 3. Если механизм 16 выполнен в виде фрикционной прокладки между элементами 2 и

5 13, то для его выключения достаточно удерживать фиксаторы 13 в притянутом к электромагнитам 11 состоянии, для чего можно подавать на эти электромагниты сравнительно небольшое напряжение с блока 9.

После выключе-ния механизмов 16 происходит включение тормозного механизма 7, под действием которого подвижные элементы затвора постепенно останавливаются. В процессе торможения основная частив ленты 4 перематывается с барабана 2 на барабан 3.

При торможении тормозное усилие от барабана 2 через ленту 4 непосредственно передается на барабан 3, а передаточный механизм 17 и связанный с ним узел синхронизации вращаются свободно. После остановки барабанов 2 и 3 электромагниты 11 могут быть выключены либо могут оставаться во включенном состоянии, удерживая фиксаторы 13 для последующего возврата ленгы 4 на барабан 2. На этом цикл перекрытия световой зоны а заканчивается.

При открытии световой зоны а исходное состояние элементов затвора соответствует их состоянию после закрытия световой зоны, т.е. барабаны 2 и 3 неподвижны, электромагниты VI включены, фиксаторы 13 находятся в притянутом к электромагнитам состоянии, механизмы сопряжения 16 выключены, а держатель 5 и противовес 23 вместе с большей частью ленты 4 находятся на барабане 3. Дня открытия световой зоны а барабан 2 вместе с лентой 4 приводятся с помощью привода 6 во вращение. Благодаря запасу ленты 4 на барабане 2 до открытия световой зоны а происходит разгон и стабилизация линейной скорости перемещения ленты 4, В конце процесса перемотки ленты 4 с барабана 3 на барабан 2 происходит открытие световой зоны а. Пересечение держателем 5 световой зоны а при открытии, так же как и при закрытии затвора, происходит с рав- . номерной скоростью. При открытии световой зоны а фотодатчик 8 вырабатывает синхроимпульс, поступающий на блок управления 9, и на выходной разъем синхроимпульс блока 9.

По этому сигналу происходит выключение электромагнитов 11 и включение механизма сопряжения 16. В этот момент времени угловая скорость вращения фиксатора 10 равна угловой скорости вращения барабана 2, а держатель 5 и противовес 23 совершают вращательное движение по окружности вокруг барабана 2 внутри кольцевых участков б направляющих 10. После отключения электромагнитов 11, под действием упругих элементов 14 фиксаторы 13 перемещаются в сторону торцов барабана 2, при этом фиксатор 13 входит в зацепление с держателем 5 противовесом 23 фиксируя их положение на барабане 2 в радиальном направлении. После включения

механизма сопряжения 16 производится включение тормозного механизма 7, под действием которого все подвижные части устройства постепенно останавливакцся.

На этом цикл открытия световой зоны заканчивается, а устройство подготовлено к следующему циклу закрытия.

В затворе с дополнительной открываю0 щей лентой 24 обеспечивается равномерность экспозиции по всей площади световой зоны, а также возможность уменьшения величины экспозиции. В этом варианте по команде Пуск с помощью привода

5 6 барабаны 2 и 25 приводятся во вращение независимо друг от друга, а барабан 3 приводится во вращение через механизм 17 от барабана 2. Происходит разгон и стабилиза- v ция скорости барабанов 2,3 и 25, в процессе

0 вращения которых лента 24 перематывается с барабана 2 на барабан 25 внутрь кожуха 26, при этом в конце перемотки свободный конец ленты 24 пересекает световую зону а, открывая ее. В этот момент вырабаты5 вается первый синхроимпульс, относительно которого задается время экспозиции и вырабатывается команда на закрытие световой зоны а с помощью ленты 4. Формула изобретения

0 1. Оптико-механический затвор, содержащий расположенные на противоположных сторонах световой зоны основной и дополнительный барабаны, оси вращения которых параллельны, элемент перекрытия

5 световой зоны, выполненный в виде плоской упругой ленты, один конец которой механически связан с основным барабаном,а другой - с дополнительным, две параллельные направляющие каждая из которых рас0 положена со стороны соответствующего торца барабана, систему электромагнитов, электрически связанную с блоком управления, отличающийся тем, что, с целью повышения лучевой стойкости, он снабжен

5 двумя узлами синхронизации и кинематически связанным с ними и с осью дополнительного барабана передаточным механизмом, при этом лента связана с дополнительным барабаном через введенный держатель, за0 крепленный на одном из ее концов, и введенную систему захвата, расположенную на внешней стороне дополнительного барабана, каждый из узлов синхронизации выполнен в виде опорной втулки, закрепленной на

5 оси основного барабана с возможностью вращения соосно с этой осью, и фиксатора, закрепленного соосно с опорной втулкой с возможностью перемещения вдоль ее оси и кинематически связанного с одним из кон- цов держателя, при этом каждый из узлов

синхронизации связан с основным барабаном через введенный механизм сопряжения, а каждая направляющая выполнена в виде двух участков кольцевой формы, один из которых расположен соосно с основным, а другой - соосно с дополнительным барабаном и третьим участком, соединяющим первые два по касательной к ним.

2. Затвор по п. 1,отличающийся тем, что механизм сопряжения выполнен в

Л

виде фрикционной муфты, а передаточный механизм - в виде цепной передачи.

3. Затвор по п. 1,отличающийся тем, что система захвата выполнена в виде снабженных амортизаторами зубцов, установленных с возможностью перемещения в направлении оси дополнительного барабана на двух окружностях, расположенных по обе стороны от центра этого барабана на равном угловом расстоянии друг от друга.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптико-механическим затворам, и позволяет повысить лучевую стойкость затвора. Затвор содержит основной 2 и дополнительный 3 барабаны, оси вращения которых параллельны, и плоскую упругую ленту, один конец которой связан с основным барабаном 2, а второй - с держателем 5, кинематически связанным с двумя направляющими 10, с основным барабаном 2 связаны два узла синхронизации, две системы электромагнитов 11, передаточный механизм 17, связанный с дополнительным барабаном 3 и узлом синхронизации, и механизм сопряжения 16. Каждый узел синхронизации состоит из опорной втулки 12, закрепленного соосно с ней с возможностью перемещения вдоль оси основного барабана 2 фиксатора 13, кинематически связанного с одним из концов держателя 5, и упругого элемента 14. С помощью привода 6 барабаны 2 и 3 разгоняются. Для открытия световой зоны "а" упругая лента перематывается с дополнительного барабана 3 на основной барабан 2, а для перекрытия световой зоны держатель 5 вместе с упругой лентой перемещается с основного барабана 2 на дополнительный барабан 3. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Редактор Н.Швыдкая

фугз

Составитель В.Панфилова Техред М Моргентал

Ю

10 6 1 Фуг Z

19 20

18 J

Корректор И.Ревская