Поворотный электрический соединитель Советский патент 1981 года по МПК H01R39/00 

(54) ПОВОРОТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам для передачи электрических сигналов от неподвижной части объекта к вращающейся.

Известен поворотный электрический соединитель, содержащий проводники, одни концы которых закреплены на поворотном, а другие - на неподвижном основаниях, с образованием петель. Неподвижное и подвижное основания расположены параллельно друг другу и на некотором расстоянии друг от друга. Проводники выполнены в виде плоских гибких многожильных токопроводящих лент, которым предварительно придается форма, близкая к кольцевой, а каждая лента имеет длину, достаточную для того, чтобы образовать U-образную петлю между основаниями 1.

Однако в случаае увеличения числа токопроводящих лент и увеличения угла поворота подвижного основания относительно неподвижного возрастает вероятность соприкосновения и взаимного трения токопроводящих лент, что соответственно является причиной их разрушения. В случае увеличения числа проводников .в каждой

токопроводящей ленте последняя принимает винтообразную форму по всей длине при повороте подвижного основания относительно неподвижного, что приводит к неравномерному натяжению проводников в ленте (проводники , расположенные ближе к краям ленты, более интенсивно подвергаются изгибам и кручению), которое усугубляется по мере увеличения щирины ленты и угла поворота подвижного основания относительно неподвижного.

Известен также поворотный электрический соединитель, содержащий проводники, одни концы закреплены на поворотдом, а другие на неподвижном основаниях расположенных концентрично с образованием проводниками петель, уложенных по наружной цилиндрической поверхности подвижного основания и по внутренней цилиндрической поверхности неподвижнбго основания. Проводники выполнены в виде плоских токопроводящих гибких лент, которым предварительно придается форма, близкая к кольцевой, а каждая лента имеет длину, достаточную для того, чтобы образовать U-образную петлю между неподвижным и подвижным основаниями, а также имеет упругие свойства. Благодаря упругости лент, каждая из них имеет возможность занимать строго определенное положение между неподвжным и подвижным основаниями, в результате чего отсутствует соприкосновение и трение частей ленты между собой. Увеличение числа лент между неподвижным и подвижным основаниями позволяет соответственно увеличить число сигналов, проходящих от одного основания к другому 2. Недостатком данного устройства являет.. неидентичность условий работы лент при ;1еремещении подвижного основания относительно неподвижного по часовой стрелке и против в случае увеличения длины О-образных петель лент, которые становятся необходимыми для увеличения угла поворота одного основания относительно другого (примерно свыше 100°). Это проявляется в отклонении формы ленты от кольцевой, так как при перемещении наружной цилиндрической поверхности подвижного основания (по чвсовой стрелке) возникает сложная - -образная форма изгиба ленты в результате уменьшения ее жесткости при увеличении длины и толкающего тангенциального усилия в месте закрепления ленты на подвижном основании. При этом часть ленты, примыкающей к подвижному основанию, при движении последнего по чаасовой стрелке изгибается и соприкасается с внутренней цилиндрической поверхностью неподвижного основания и осуществляет но ней скольжение с последующим наползанием на часть ленты, закрепленной на внутренней цилиндрической поверхности неподвижного основания. При вращении подвижного основания против часовой стрелки это являение отсутствует, так как лента в этом случае затягивается на наружную цилиндрическую поверхность подвижного основания. Таким образом, в процессе работы устройства в каждом цикле возникает дополнительный сложный изгиб ленты, приводящий к соприкосновению и трению перемещающейся части ленты с внутренней цилиндрической поверхности неподвижного основания, и частью ленты, закрепленной на этом основании, и чем ниже упругие свойства ленты, тем больще .изгиб ленты --образной формы. Это приводит к интенсивному разрушению ленты и, соответственно, к снижению ресурса работы устройства. При толщине ленты 0,15 мм, изготовленной из бериллиевой бронзы, ее разру1.:,ение происходит через 200 - 220 ч работы, при толщине 0,3 мм - через 80 - 100 ч, при толщине ленты 0,5 мм через 30 - 40 ч, т. е. с увеличением жесткости ленты, при неизменном радиусе ее петли, происходит также интенсивное ее разрущение при углах поворота подвижного основания относительно неподвижного свыще 100°. Увеличение жесткости ленты приводит к больщим изгибающим усилиям в петле и возникновению значительных внутренних 8 4 напряжений в ленте (растягивающих - на наружной части петли ленты и сжимающих - на внутренней). Все рассмотренные выще факторы являются основной причиной, уменьшающей надежность и долговечность этого устройства. Цель изобретения - повышение надежности .работы и увеличение числа коммутируемых сигналов. Поставленная цель достигается тем, что соединитель снабжен дополнительным основанием, установленным соосно и поворотно по отнощению к неподвижному и подвижному основаниям, щарнирными цепями, одни концы .которых закреплены н.а подвижном, а другие на неподвижном основаниях, в звеньях цепей выполнены окна для укладки проводников, расположенные попереч-но к осям их шарниров, на наружной цилиндрической поверхности подвижного основания и внутренней цилиндрической поверхности неподвижного основания выполнены для укладки в них звеньев упомянутых цепей с образованием встречно направленных петель и цилиндрическим сепаратором, который жестко соединен с дополнительным основанием и примыкает своей внещней поверхностью к пазам неподвижного основания; рлежду основаниями в месте образования петель установлены взаимосвязанные звездочки, зубья которых входят в промежутки между звеньями цепей, а оси звездочек соединены с дополнительным основанием. Наличие дополнительного основания, установленного поворотно на подвижном основании соосно ему и неподвижному основанию а также наличие звездочек, оси которых установлены на дополнительном основании, позволяет обеспечить через них переброс упомянутых петель шарнирных цепей. Встречное расположение петель, переброшенных через звездочки, соединенные с дополнительным основанием, введение шарнирных цепей, одни концы которых закреплены на подвижном, а другие - на неподвижном основаниях, выполнение пазов на наружной цилиндрической поверхности подвижного основания и внутренней цилиндрической поверхности неподвижного основания для укладки в них звеньев упомянутых цепей, введение цилиндрического сепаратора, соединенного с дополнительным основанием и примыкающего своей внешней поверхностью к пазам неподвижного основания - обеспечивают организованную укладку звеньев цепи в пазы цилиндрической поверхности, неподвижного основания, а после чх укладки предотвращает выход шарнирных цепей из пазов. Благодаря этим же признакам, становится возможным обеспечение перемещения подвижного основания, относительно неподвижного на угол свыше. 100° без /--образных изгибов проводников, возможных в известном устройстве. Для обеспечения заилиты проводников (токопроводящих лент, жгутов и т. п.) от

трения о детали устройства в звеньях упомянутых цепей выполнены окна, поперечные к осям звеньев шарнирных цепей, в которых и размещаются эти проводники.

Рассмотренные выше признаки позволяют существенно повысить надежность и долговечность устройстваа.

На фиг. 1 схематически показано устройство, вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. .

Устройство содержит проводники, соединенные в жгуты 1, одни концы которых закреплены с помощью прижимных пластин 2 на подвижном основании 3, а другие концы - на неподвижном основании 4.

Подвижное основание расположено концентрично неподвижному основанию с помощью подщипника 5. Между наружной цилиндрической поверхностью подвижного основания и внутренней цилиндрической поверхностью неподвижного основания уложены проводники с образованием петель 6. Устройство также содержит дополнительное основание 7, которое с помощью подшипника 8 установлено поворотно на подвижном основании и соосно как с этим основанием, так и с неподвижным, шарнирные цепи 9, одни концы 10 которых закреплены на подвижном основании, а другие концы 11 - на неподвижном основании. В звеньях цепей выполнены окна 12, поперечные к осям 13 шарниров, предназначенные для укладки проводников (лент, жгутов и т. п.). На наружной цилиндрической поверхности подвижного основания выполнены пазы 14, а на внутренней цилиндрической поверхности основания - пазы 15 для укладки в них звеньев цепей с образованием цепями встречно направленных петель 16 и 17. Цилиндрический сепаратор 18 жестко соединен с дополнительным основанием с помощью винтов 19 и прилегает своей внешней поверхностью 20 к пазам неподвижного основания. Между основаниями в месте образования петель установлены взаимосвязанные звездочки 21 и 22, зубья 23 которых входят в промежутки между осями звеньев цепей, а оси 24 звездочек жестко соединены с дополнительным основанием. От осевого смещения звездочки предохранены с помощью гаек 25, навинченных на концы осей звездочек.

Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы от неподвижного основания 4 передаются на подвижное основание 3, поступают через проводники, уложенные в окнах, выполненных в звеньях цепей, которые совместно с проводниками изогнуты между основаниями U-образно, а их концы соответственно закреплены на подвижном и неподвижном основаниях. Вращение подвижного основания (по часовой стрелке или против) производится от привода (не показан). При движении подвижного основания 3 по часовой стрелке

происходит натяжение шарнирной цепи 16, которая U-образно (или петлеобразно) огибает звездочку 21, заставляя ее вращаться вокруг своей оси, а последняя через свою ось 24 передает усилия натяжения на дополнительное основание 7, заставляя его также перемещаться относительно подвижного основания по мере перехода щарнирной цепи с неподвижного основания на подвижное. Звездочка 22 в этом случае осуществляет укладку шарнирной цепи, переходящей с подвижного основания на неподвижное. При вращении подвижного основания против часовой стрелки укладка цепей происходит в обратном порядке. Таким образом, петли 16 и 17 щарнирных цепей имеют постоянное натяжение при поворотах на углы, определяемые длиной каждой цепи. Максимальный угол поворота подвижного основания определяется диаметром звездочек и диаметром подвижного основания. Чем больше отношение диаметра звездочки к диаметру подвижного основания, тем на больший угол может поворачиваться подвижное основание относительно неподвижного.

Применение предлагаемого устройства позволяет существенно повысить надежность

работы поворотных электрических соединителей, приблизив ресурс их работы к ресурсу радиотехнических изделий, в состав которого они входят (по сравнению с известным, примерно в 5 раз). При этом число коммутируемых проводников по сравнению с известным устройством увеличено в 10 раз. На предприятии разработан макет устройства, который прошел испытания на технический ресурс 2000 ч при угле поворота ± 170°, частоте циклов 5 ц/мин. В качестве гибких проводников использованы провода

монтажные, изгибоустойчивые, теплостойкие ПМИТС и ПМИТСЭ (ТУ 16-505, 703-74) сечением 0,35 и 0,5 мм.

Формула изобретения

Поворотный электрический соединитель, содержащий проводники, одни концы которых зкреплены на поворотном, а другие - на неподвижном основаниях расположенных концентрично с образованием проводниками

петель, уложенных по наружной цилиндрической поверхности подвижного основания и по внутренней цилиндрической поверхности неподвижного основания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и увеличения числа коммутируемых

сигналов, он снабжен дополнительным основанием, установленным соосно и поворотно по отношению к неподвижном и подвижному основаниям, шарнирными цепями,одни концы которых закреплены на подвижном,

а другие на неподвижном основаниях, в звеньях цепей выполнены окна для укладки проводников, расположенные поперечно к осям их шарниров, на наружной цилиндрической поверхности подвижного основания и внутренней цилиндрической поверхности неподвижного основания выполнены пазы для укладки в них звеньев упомянутых цепей с образованием встречно направленных петель и цилиндрическим сепаратором, который жестко соединен с дополнительным основанием и примыкает своей внешней поверхностью к пазам неподвижного основания, между основаниями в месте образования

Н

21

G

Фи. Ь Л А

петель установлены взаимосвязанные звездочки, зубья которых входят в промежутки между звеньями цепей, а осизвездочек жестко соединены с дополнительным основанием.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

п

т -

.l