Поворотная турель для смены оптических элементов

(51)4 О 02 В 7 16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под ред. М.Я,Кругера.Л., "Машиностроение", 1968, с, 367.2, Авторское свидетельство СССР У 736036, кл. С 02 В 7/16, 1980.(54)(57) 1. ПОВОРОТНАЯ ТУРЕЛЬ ДЛЯСМЕНЫ ОПТИЧЕСКИХ, ЭЛЕМЕНТОВ, преимущественно объективов в телевизионнойкамере, содержащая поворотный диск сразмещенными на нем объективами, установленный своей осью на корпусекамеры и связанный с электроприводом,узел фиксации, включающий в себяконцевой выключатель, цилиндрическийпалец, расположенный параллельнооси поворотного диска, и пружину,концы которой шарнирно закрепленына свободном конце пальца и на корпусе камеры, а также блок управленияс временным задатчиком, выход которого через концевой выключатель подключен к электроприводу, о т л и 801176284 ч а ю щ а я с я 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 ющ а я с я тем, что, с целью увеличения точности и жесткости фиксации рабочих положений поворотного диска в условиях вибрационных и ударных нагрузок, на одной иэ 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, выполненной из упругого материала, другой конец которой закреплен на корпусе, при этом на пластине размещен якорь электромагнита, а электромагнит установлен на корпусе.Изобретение относится к промышленности средств связи и может бытьиспользовано в оптических головкахтелевизионных камер, в которых необ-,ходимо дискретное изменение заданных 5углов полей зрения с помощью автоматической смены заданного количестваобъективов, в условиях ограниченныхвесов и габаритов, цри вибрационныхи ударных нагрузках, например при ус тановке их на транспортные средства,Известны турели для смены оптических элементов, трех и более 1 3 .Эти турели содержат поворотный дискс размещенным на нем набором оптических элементов, например, объективов или светофильтров, На диске соосно установленмальтийский крест, кинематически связанный с цевочным колесом. Последнее установлено на выходной вал электропривода, состоящегоиз электродвигателя, редуктора и концевого выключателя, кинематическисвязанного с положением пальца и запорной шайбы цевочного колеса. Поворот диска на рабочий угол и его фиксация в этой турели производятся элементами мальтийского механизма с помощью электропривода,Недостатком этой турели является З 0наличие ускорений (нагрузок при прохождении диском середины рабочегоугла поворота и наличие ударных нагрузок при входе пальца цевочного колеса в паз мальтийского креста, особенно, в мальтийских механизмах снетангенциальным входом, Эти ударныенагрузки обусловлены кинематикой мальтийских механизмов. Этот недостатокособенно проявляется при больших 40скоростях смены рабочих положенийдиска и ограничивает применение такой турели для оптических элементов,чувствительных к ударам и ускорениям.Наиболее близкой по технической 45сущности к предлагаемой является турель для смены двух объективов, содержащая основание, на котором установлены с возможностью поворота дискс двумя объективами, электропривод и 50фиксаторы двух рабочих положений дис"ка. В одном иэ двух заданных положений диск фиксируется с помощью одногоиз двух упоров, сопряженного с нимипальца и пружины. Упоры закреплены 55на основании турели, а палец консольно установлен на диске, при этом свободный конец г,чльца шарнирно связан с пружиной, другой конец которой шарнирно 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 Г 23.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 не ве сомо сти при одновременном уменьшении габаритов. и веса.Поставленная цель достигается тем, что в поворотной турели для смены оптических 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, цилинд." рический 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 выключатель 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 яа параллельной оси диска, на свободномконце пластины, выполненной иэ упру- гого материала, другой конец которой закреплен на корпусе, при этом на пластине размещен якорь электромагнита, а электромагнит установлен на корпусе.На чертеже изображена поворотная турель для смены оптических элементов, например объективов, общий вид.10Турель для смены оптических элементов, например объективов, содержит поворотный диск 1, выполненный из легкого материала, например алюминиеного или магниевого сплава. Диск 1315 имеет свободу вращения относительно корпуса 1,на чертеже показано условно). На цилиндрической поверхности диска 1 имеется зубчатый венец 2, а на торцовой поверхности 3 дискаконусные гнезда 4, выполненные иэ20 твердого материала, например, нержавеющей стали. На диске 1 установлены объективы 5,.5 а и 5 б так, что оптические оси их параллельны оси вращения диска 1, На корпусе крепит 25 ся электродвигатель 6, например, типа ДПИ или ДПР, выходной вал 7 которого с помощью шестерни 8, выполненной из самосмазывающегося материала, например, сополимера, связан с зуб- З 0 чатым венцом 2 диска 1. На корпусе также установлен вспомогательный диск 9, например, на подшипниках качения закрытого типа. Диск 9 выполнен также иэ самосмазывающегося З 5 материала, На цилиндрической поверхности диска 9 имеется зубчатый венец 1 О, связанный с зубчатым венцом 2 диска 1. Диск 9 имеет свободу вращения относительно корпуса, На диске 40 9 установлен цилиндрический палец 11, выполненный, например, из нержа. веющей стали. Свободный конец 12 пальца 11 шарнирно связан с винтовой цилиндрической пружиной 13, дру гой конец 1 За которой шарнирно связан с корпусом. На корпусе также закреплен электромагнит 14 с П-образным магнитопроводом 15, сопряженный с якорем 16, выполненным из магнито мягкой стали и закрепленным на пружине 17, выполненной из листовой бронзы. Якорь 16 отстоит от магнитопровода электромагнита 14 на расстоянии его рабочего хода д. Один конец 55 18 пружины 17 крепится к корпусу, а на другом, свободном конце 17 а пружины 17 закреплен конусный штырь 19,конусная часть которого помещена н одно из конусных гнезд 4. Конусный штырь 19 выполнен иэ твердого самосмазывающегося материала, например, вакуумной металлокерамики (ВАМК ), На корпусе также закреплена оптронная пара 20, сопряженная оптически с цилиндрической поверхностью 21 пальца 11 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 17 а 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, соответствующего нулевому значению величины момента, вызванного усилием винтовой цилиндрической пру 1176284жины 13, т.е. при повороте диска на половину рабочего угла и достижении пальцем 11 зоны срабатывания открытого оптрона 20 ( угол /3, 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.Величина 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 1,в угле с), т.е. не доходя до зоны нулевого момента вра -.щения диска 9, создаваемого усилием пружины 13, при этом палец 11 не по 25 падает повторно в зону срабатывания оптрона 20 (угол р). В этом случае в угле о пружина 13 создает знакопеременный .момент вращения диска 9 относительно его исходного положения, ЗО производя его поворот в исходное устойчивое положение, соответствующее также нулевому значению момента, вызванного сопротивлением пружины 13.При больших 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 1 до тех пор, пока энергия колеблющихся масс дисков 1 и 9 не затухнет за счет перехода ее в тепловую энергию при преодолении трения в огорах и сопротивления пружины 1 3 Диск 1 даже 45 без электромеханического фиксатора всегда находится в одном из рабочих положений - в положении, соответствующем устойчивому положению вспомогательного диска 9, зафиксированного усилием пружины 13. При этом оптические оси объективов 5, 5 а, 5 б будут занимать столько устойчивых положений, во сколько раз диаметр зубчатого венца 2 диска 1 больше зубчатого венца 10 диска 9.Время поворота диска 1 на рабочий угол У и время его успокоения невелико и будет составлять не более 0,2- 0,3 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 пружи. - ны 13 напротив конусной части штыря 19, реле времени блока управления выключает электромагнит 14, освобождая якорь 16 и свободный конец 17 а пружины 17. Под действием изгибающих усилий пружины 17 начинается движение ее свободного конца со штырем 19 в сторону подведенного гнезда 4. Конус-, ная часть штыря 19 входит в контакт с ответной поверхйостью гнезда 4 идоворачивает 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 неве- лико 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 изоЕражения 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.1176284 Составитель ОПетровВолошук Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Максимишин кт акаэ 535 нская наб., д ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 или 46 ВНИИПИ по 113035