МАНИПУЛЯТОР ШАРОВОЙ
TRACKBALL

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для перемещения курсора, управления ориентацией изображений подвижных объектов на экране монитора в морских, корабельных системах отображения информации.
Известны шаровые манипуляторы, содержащие размещенные в корпусе и кинематически связанные между собой ведущий шар и два взаимно перпендикулярных ведомых валика, на осях которых установлены кодовые колеса и связанные с ними координатные преобразователи и элементы подвески ведущего шара, закрепленные на корпусе (графический шаровой манипулятор, авторское свидетельство СССР №1674187, МКИ 5 G06K 11/06, G06F 3/033, Бюллетень №32; и шаровой манипулятор, патент РФ №2006963, МКИ 5 G09G 5/08, Бюллетень №2).
Недостаток известных шаровых манипуляторов-аналогов заключается в том, что ведущий шар установлен в корпусе с зазором, что делает манипулятор негерметичным для проникновения воды во внутреннюю полость манипулятора и соответственно прибора, и тем самым не обеспечивается требование по брызгозащищенности приборов, используемых в морских условиях.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому предлагаемому изобретению (прототипу) является шаровой манипулятор, содержащий размещенные в корпусе и кинематически связанные между собой ведущий шар и два взаимно перпендикулярных ведомых валика, на осях которых установлены кодовые колеса и связанные с ними координатные преобразователи и элементы подвески ведущего шара, закрепленные на корпусе (шаровой манипулятор, патент РФ №2257607).
Недостаток шарового манипулятора-прототипа заключается в том, что для обеспечения работоспособности и компенсации температурных изменений размеров ведущий шар устанавливается в корпусе с зазором, через который вода, попадающая на наружную поверхность манипулятора (при аварийных и других нештатных ситуациях в морских условиях), имеет возможность проникать во внутреннюю полость манипулятора и прибора.
Предлагаемый шаровой манипулятор позволяет предотвратить попадание воды в манипулятор и соответственно в прибор, тем самым повысить защищенность приборов от воды и обеспечить требование по брызгозащищенности.
Целью данного изобретения является предотвратить возможность проникновения воды во внутреннюю полость манипулятора и прибора при аварийных и нештатных ситуациях в отсеках корабля.
На фиг.1 изображен механизм шарового манипулятора во включенном, рабочем состоянии.
На фиг.2 показан вид А - снизу, со стороны нажимной планки.
На фиг.3 показан механизм шарового манипулятора в выключенном, нерабочем состоянии.
Шаровой манипулятор содержит корпус 1 с коническим отверстием под размещение с зазором ведущего шара 2, опирающегося (кинематически связанного) на два ведомых взаимно перпендикулярных валика 3, 4 и боковой элемент 5, выполненный в виде подшипника качения. На осях ведомых валиков 3, 4 установлены кодовые колеса 6, зубчатая часть поверхности которых находится внутри пазов координатных преобразователей 7, которые имеют соосно установленные светодиод 8 и фотодиод 9. Под ведущим шаром 2 с зазором установлена нажимная планка 10, один конец которой закреплен на корпусе, а противоположный соединен с подпружиненной тягой кулачкового фиксатора 11 на лицевой поверхности корпуса.
Шаровой манипулятор работает следующим образом. Для начала работы оператор устанавливает кулачковый фиксатор 11 в горизонтальное положение, при этом под действием подпружиненной тяги фиксатора нажимная планка 10 перемещается вниз и ведущий шар 2 (под действием силы тяжести) выходит из конического отверстия корпуса 1 и устанавливается (опирается) на ведомые валики 3, 4 и боковой элемент 5.
Оператор, вращая ведущий шар 2, который, постоянно опираясь на два взаимно перпендикулярных ведомых валика 3, 4 и боковой элемент 5, за счет сил трения передает им вращение. При этом вектор скорости вращения ведущего шара 2 раскладывается на два взаимно перпендикулярных вектора скорости ведомых валиков 3 и 4.
На осях ведомых валиков 3 и 4 установлены кодовые колеса 6, представляющие собой тонкий диск, по краям которого выполнены вырезы - зубья. Зубья закрывают поочередно световой поток между соосными парами светодиод 8 и фотодиод 9 в каждом координатном преобразователе 7. Импульсные сигналы с фотодиодов 9 имеют длительность и фазу, зависящие от скорости и направления вращения, которые преобразуются в сигналы перемещения курсора на мониторе.
После завершения работы оператор переводит кулачковый фиксатор в вертикальное положение, при этом подпружиненная тяга перемещает нажимную планку вверх, она приподнимает ведущий шар до плотного упора в поверхность конического отверстия корпуса. Герметичность стыка от проникновения воды обеспечивается высококачественными поверхностями ведущего шара и отверстия.
Для повышения герметичности на конической поверхности отверстия корпуса по линии контакта с ведущим шаром нанесен эластичный упругий материал, например наклеена резиновая полоса или нанесен тонкий слой эластичного водостойкого герметика.
Предложенный шаровой манипулятор промышленно реализуем, позволяет повысить защищенность от попадания воды и жидкостных средств пожаротушения в приборы, эксплуатируемые в морских условиях на кораблях и подводных лодках при аварийных и нештатных ситуациях.