УЗЕЛ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
POSITIONING UNIT

Изобретение относится к сборно-разборным устройствам, предназначенным для позиционирования изделия различного назначения (рефлектора космического аппарата и других изделий) в пространстве. Изобретение может быть успешно применено в любой области техники с учетом конструктивных особенностей позиционируемого изделия.
Известна стойка для просмотра дисплея компьютера (патент RU №2393751), состоящая из подставки для размещения дисплея, которая установлена на вертикальной конструкции с возможностью перемещения по ней в вертикальной плоскости от крайнего верхнего до крайнего нижнего положения, причем вертикальная конструкция заканчивается горизонтальным основанием. Поворотное устройство подставки, опирающееся на вертикальную конструкцию, позволяет поворачивать подставку дисплея от закрытого положения до открытого положения из ряда различных положений поворота.
Недостатком известной стойки для просмотра дисплея компьютера является отсутствие возможности регулировки положения подставки для размещения дисплея в горизонтальной плоскости и по азимуту. Также необходим, по меньшей мере, один электродвигатель для приведения в движение регулирующего устройства положения подставки и его источник питания, что влечет за собой усложнение конструкции и увеличение стоимости ее изготовления.
Наиболее близким устройством (прототипом) к изобретению по технической сути является платформа Гью-Стюарта (http://machinepedia.org/index.php/Платформа_Гью_-_Стюарта), содержащая подвижную и неподвижную рамы, шарнирно соединенные между собой шестью независимыми ногами, вкупе обеспечивающими шесть степеней свободы подвижной рамы (три поступательных и три вращательных) посредством приводного механизма.
Недостатками прототипа являются следующее:
- необходимость в дополнительном оборудовании (приводные механизмы) для приведения в движение независимых ног и программном обеспечении для управления движением независимых ног, что влечет за собой усложнение конструкции и увеличение стоимости изготовления конструкции;
- необходимость в источнике питания для конструкции в целом, что влечет за собой увеличение стоимости изготовления конструкции.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и расширение эксплуатационных возможностей.
Поставленная задача достигается за счет применения узла позиционирования, содержащего основание, позиционер и узлы крепления. Узел позиционирования выполнен с возможностью изменять положение закрепленного на нем изделия в горизонтальной плоскости по двум взаимно перпендикулярным осям, в вертикальной плоскости, по азимуту и по углу наклона. Позиционер состоит из диска, верхней каретки, нижней каретки, упорных винтов, кронштейна, платы, причем конструкция нижней каретки аналогична конструкции верхней каретки. Верхняя каретка закреплена на нижней каретке таким образом, что пересечение их осей вращения в горизонтальной плоскости на виде сверху образует прямой угол с вершиной, проходящей через вертикальную координатную ось вращения диска. В диске выполнены пазы, равномерно расположенные по окружности, центр которой совпадает с центром вращения диска. Каждый паз диска равноудален относительно ближнего к нему паза на угол, образованный между их геометрическими центрами с вершиной угла в центре диска. Узел крепления состоит из шпильки и соосно расположенных на ней гаек, сферических и конических шайб. В диске позиционера выполнена выемка. В конструкции винта позиционера предусмотрена рукоятка. На каждой шпильке узла крепления выполнены как минимум две грани «под ключ».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - конструктивное исполнение узла позиционирования и его основные элементы (3d вид);
на фиг. 2 - конструктивное исполнение узла позиционирования и его основные элементы (вид сверху);
на фиг. 3 - конструктивное исполнение позиционера и его основные элементы (3d вид);
на фиг. 4 - конструктивное исполнение узла крепления и его основные элементы (вид сбоку).
Узел позиционирования состоит из трех элементов - основания 1, позиционера 2 и узлов крепления 3.
Основание 1 является силовым элементом конструкции и может быть выполнено в различном конструктивном исполнении (стационарным или передвижным). Основание 1 предназначено для закрепления на его верхней части, выполненной в виде, например, квадратной пластины с обработанными углами для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, позиционера 2 посредством узлов крепления 3.
Позиционер 2 представляет собой конструкцию, которая может быть выполнена в различном конструктивном исполнении, предназначенную для крепления на ней изделия и регулировки его положения в горизонтальной плоскости по двум взаимно перпендикулярным осям и по азимуту. Крепление изделия к позиционеру 2 осуществляется посредством предусмотренных посадочных мест на диске 4. Изобретение не определяет способ крепления изделия к позиционеру 2, в связи с этим посадочные места на диске 4 не показаны. Регулировка положения изделия по азимуту (вокруг координатной оси Z, фиг. 1) осуществляется поворотом диска 4, выполненного, например, по форме круга, посредством предусмотренных на нем пазов, длина которых и их удаленностью от центра вращения диска 4 (координатная ось Z) обеспечивает требуемый угол поворота. Пазы диска 4 равномерно расположены по окружности, центр которой совпадает с центром вращения диска 4, и каждый паз равноудален относительно ближнего к нему паза на угол, образованный между их геометрическими центрами с вершиной угла в центре диска 4. Поворот диска 4 после ослабления его крепления к верхней каретке 5 в нужном направлении осуществляется усилием при вращении одного из упорных винтов 6, установленных в резьбовых отверстиях кронштейна 7, прикладываемым к соответствующему выступу, выполненному на диске 4. Количество выступов на диске 4 соответствует количеству упорных винтов 6, расположенных относительно друг друга на расстоянии, обеспечивающем контакт концевой части каждого упорного винта 6 при его вращении с соответствующим выступом на диске 4 для возможности поворота диска 4 в том или ином направлении (против или по часовой стрелке). В случае необходимости высокой точности при повороте изделия по азимуту в конструкции могут использоваться микрометрические винты. Для минимизации соприкасаемости поверхностей при выполнении поворота диска 4 в его конструкции выполнена выемка со стороны, прилегающей к верхней каретке 5, а для обеспечения плавности поворота диска 4 на его поверхность, соприкасающуюся с поверхностью верхней каретки 5, наносится тонкий слой смазки, например, ЦИАТИМ 205 ГОСТ8551-74. Кронштейн 7 может быть выполнен в различном конструктивном исполнении (прямоугольной, квадратной или иной формы), причем в нем выполнено углубление, повторяющее форму диска 4, для обеспечения направленности поворота диска 4. Кронштейн 7 закреплен на верхней каретке 5 с помощью крепежных деталей. Фиксирование требуемого положения изделия осуществляется с помощью затягивания крепежных деталей на диске 4. Для более четкого понимания конструкции позиционера 2 на фиг. 2 представлен вид сверху узла позиционирования, диск 4 которого выполнен с шестью идентичными пазами, равномерно расположенными по окружности, центр которой совпадает с центром вращения диска 4, причем каждый паз равноудален относительно ближнего паза на угол 60°, образованный между их геометрическими центрами с вершиной угла в центре диска 4. Рассмотренный вариант конструктивного исполнения позиционера 2 не ограничивает иного конструктивного исполнения.
Регулировка положения изделия в горизонтальной плоскости по двум взаимно перпендикулярным осям осуществляется с помощью прямолинейного движения нижней каретки 8 вдоль своей оси вращения (координатная ось Y, фиг. 1) и закрепленной на ней с помощью крепежных деталей верхней каретки 5 вдоль своей оси вращения (координатная ось X, фиг. 1), причем пересечение их осей вращения на виде сверху образует прямой угол с вершиной, проходящей через вертикальную координатную ось Z (фиг. 2). Нижняя каретка 8 состоит из подвижной и неподвижной частей. Подвижная часть представляет собой непосредственно корпус нижней каретки 8 и заделанного в нее винта 9 с возможностью его вращения через резьбовое отверстие кронштейна 10, представляющего неподвижную часть, что вкупе обеспечивает прямолинейное движение корпуса нижней каретки 8 вдоль своей оси вращения. Для удобства вращения винта 9 в его конструкции предусмотрена рукоятка 11. Конструкция верхней каретки 5 аналогична нижней каретке 8. Нижняя каретка 8 крепится с помощью крепежных деталей к плате 12, выполненной в виде, например, восьмиугольной пластины.
Узлы крепления 3 предназначены для регулировки положения изделия в вертикальной плоскости и по углу наклона, а также являются соединительным звеном между основанием 1 и позиционером 2. Узлом позиционирования предусмотрены как минимум четыре узла крепления 3, которые на виде сверху равноудалены как от геометрического центра платы 12, так и от геометрического центра пластины основания 1 и установлены через выполненные отверстия в пластине основания 1 и плате 12. Каждый узел крепления 3 представляет собой сборно-разборную конструкцию, состоящую из шпильки 13 и соосно расположенных на ней гаек 14, 15, 16, сферических шайб 17 и конических шайб 18. Каждая шпилька 13, например, ввинчена в резьбовое отверстие пластины основания 1 и поджата гайкой 14 для исключения ее самопроизвольного ввинчивания/отвинчивания в процессе эксплуатации. Регулировка положения изделия по углу наклона осуществляется в нужном направлении с помощью наклона платы 12, которая через предусмотренные в ней отверстия установлена на шпильки 13, причем диаметр отверстий в плате 12 выбран таким образом, что позволяет выполнить ее наклон под требуемым углом. Требуемый диапазон угла наклона платы 12, а также исключение заеданий и заклиниваний в процессе выполнения регулировок обеспечивается конструктивным исполнением сферических шайб 17 и конических шайб 18, установленных на каждой шпильке 13 по одной с каждой стороны платы 12 и поджатых гайками 15, 16. Регулировка положения изделия по высоте осуществляется с помощью вертикального перемещения платы 12 по шпилькам 13, длина которых обеспечивает требуемый диапазон регулировки положения изделия по высоте. На каждой шпильке 13 выполнены как минимум две грани «под ключ». Фиксирование требуемого положения изделия осуществляется с помощью гаек 15, 16.
Рассмотренный узел позиционирования работает следующим образом.
На месте проведения работ изделие устанавливают и закрепляют на диске 4 узла позиционирования, находящегося в исходном состоянии (фиг. 1), посредством предусмотренных посадочных местах. Далее выполняют требуемое позиционирование изделия в пространстве посредством узла позиционирования. В зависимости от требуемых задач конструкцией узла позиционирования предусмотрен следующий спектр регулировок положения изделия в пространстве:
- в горизонтальной плоскости по двум взаимно перпендикулярным осям, обеспечивающимся прямолинейным движением кареток 5, 8 в требуемом направлении посредством винтовой передачи;
- по высоте, обеспечивающимся вертикальным перемещением платы 12 по шпилькам 13 в требуемом направлении посредством ослабления затяжки гаек 15, 16;
- по азимуту, обеспечивающимся поворотом диска 4 в требуемом направлении по предусмотренным в нем пазам посредством усилия при вращении одного из упорных винтов 6 после ослабления крепления диска 4 к верхней каретке 5;
- по углу наклона, обеспечивающимися наклонами платы 12 в требуемом направлении посредством перемещения гаек 15, 16.
Завершающим этапом является фиксирование изделия в требуемом положении с помощью затягивания ослабленных крепежных деталей.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции в целом и технологичность за счет сборно-разборной конструкции.