ВРАЩАЮЩЕЕСЯ КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к приборостроению и может быть использована в устройствах, где необходима передача электропитания, электрических сигналов при круговом вращении этих устройств, либо их частей, например, в опорно-поворотных устройствах, гироскопах, оптических головках самонаведения, управлении радиолокаторами, тепловизорами.
Известно контактное устройство, в котором параллельно расположены подвижные и неподвижные направляющие с установленной на них системой контактных пар в виде токопроводящих колец с пружинящими лепестками, изолированными друг от друга, и расположенными между ними токопроводящими кольцами. Устройство отличают недостаточная надежность, сложность регулирования прижима лепестков к кольцам для обеспечения уверенного электрического контакта, с одной стороны, и минимального момента трения вращения, с другой стороны. (RU №63125, H01R 39/08).
В определенной степени лишено этих недостатков вращающееся контактное устройство, содержащее коллектор с соосно расположенными контактными кольцами и упругими щетками, при этом щеткодержатели выполнены в виде колец с продольными пазами на внутренней боковой поверхности, которые установлены коаксиально снаружи соответствующих контактных колец коллектора. Щетки закреплены на внутренней боковой поверхности щеткодержателей, а свободные концы щеток вставлены в пазы щеткодержателей. Контактное устройство сложно в сборке, в собранном устройстве затруднен ремонт контактных пар (RU №2111586, H01R 39/00).
Известно контактное устройство, принятое за прототип, состоящее из коллектора, щеточного устройства, корпуса, подшипников, проводников, подключенных к щеткам щеточного устройства. Коллектор содержит множество коллекторных колец, разделенных между собой изоляционными шайбами, установленных соосно на валу. Множество щеток, закрепленных в держателе щеточного устройства, контактируют с соответствующими коллекторными кольцами. Щеточное устройство может быть снято с контактного устройства, при необходимости, что решает проблему его настойки и ремонта. Вместе с тем применение одного щеткодержателя с большим количеством щеток ведет к увеличению габаритов контактного устройства, уменьшению межщеточного расстояния в нем, затрудняет регулировку усилия прижима щеток к коллекторным кольцам, создает плотный монтаж проводников, подключенных к щеткам щеточного устройства, кроме того в контактной паре с коллекторным кольцом участвует щетка в виде упругой проволоки, что не обеспечивает надежного контакта (US №.7001184 H01R 39/24, H01R 39/36, H01R 43/12).
Целью данной полезной модели является создание компактного вращающегося контактного устройства, в котором обеспечены надежный контакт щеток щеточного устройства с коллекторными кольцами при минимальном моменте трения вращения, а также удобство монтажа, регулировки усилия прижима щеток к коллекторным кольцам, обслуживания и ремонта устройства.
Сущность полезной модели, как технического решения, выражается в совокупности существенных признаков, достаточной для достижения технического результата, обеспечиваемого полезной моделью.
Технический результат, достигаемый при использовании данной полезной модели, заключается в повышении надежности контакта в контактной паре, качества и удобства регулировки усилия прижима щеток к коллекторным кольцам, обеспечении компактности и ремонтопригодности устройства.
Технический результат достигается тем, что вращающееся контактное устройство, состоящее из коллектора, выполненного из множества коллекторных колец, собранных коаксиально на оси совместно с изоляционными шайбами, имеющими больший наружный диаметр, чем наружный диаметр коллекторных колец, установленными между коллекторными кольцами и отделяющими их друг от друга, корпуса, в котором уставлены коллектор с одним или более подшипниками на его оси, щеточное устройство, состоящее из колодки, множества щеткодержателей, закрепленных в колодке, проводники, присоединенные к коллекторным кольцам, проводники, присоединенные к щеткодержателям, новым является то, что во вращающемся контактном устройстве установлены два или более щеточных устройства.
Кроме того, в щеточном устройстве применены симметрично изогнутые в виде вилки щеткодержатели, содержащие осевой элемент крепления, а на концах щеткодержателей закреплены щетки.
Кроме того, колодки щеточного устройства имеют клиновидные продолговатые отверстия для установки щеткодержателей.
Кроме того, на колодке выполнен паз.
Кроме того, в щеточном устройстве установлены одна или более колодок.
Кроме того, корпус выполнен в виде цилиндра с одним или более подшипниковыми гнездами внутри него, а на наружной боковой поверхности корпуса выполнены, по крайней мере, два сквозных паза.
Кроме того, на боковой поверхности корпуса выполнены, по крайней мере, две лыски, совмещенные со сквозными пазами.
Кроме того, концы хотя бы одного из щеткодержателей щеточного устройства с прикрепленными к его концам щетками, вставленного в один из пазов корпуса, охватывали расположенное напротив этого щеткодержателя коллекторное кольцо, а концы хотя бы одного из щеткодержателей щеточного устройства с прикрепленными к его концам щетками, вставленного в другой, рядом расположенный, паз корпуса, охватывали соседнее расположенное напротив такого щеткодержателя коллекторное кольцо, создавая при этом скользящую контактную пару коллекторное кольцо - щетка.
Кроме того, ось коллектора выполнена в виде полого стержня с одним или более продольными пазами, расположенными на его наружной боковой поверхности, главным образом равномерно по его окружности, а в полости стержня установлен и закреплен вал.
Кроме того стержень выполнен из изоляционного материала.
Кроме того в коллекторе один или несколько подшипников, или все из них установлены на стержне.
Кроме того в коллекторе один или несколько подшипников, или все из них установлены на валу.
Кроме того, проводники, присоединенные к коллекторным кольцам, размещены в пазах стержня.
Кроме того, проводники, присоединенные к щеткодержателям, размещены в пазу колодки.
Кроме того, на коллекторные кольца нанесена электроконтактная смазка.
Кроме того, поверх вращающегося контактного устройства установлен защитный кожух.
Применение двух или более щеточных устройств во вращающемся контактном устройстве позволяет создать более компактное вращающееся контактное устройство, расширить расстояние между щеткодержателями в щеточном устройстве, что, в свою очередь, позволяет уменьшить плотность монтажа проводников, соединенных со щеткодержателями щеточного устройства, обеспечивает благоприятные условия для регулирования усилия прижима щеток к коллекторным кольцам, обслуживания и ремонта контактного устройства. Применение щеток, прикрепленных к концам щеткодержателей, создающих контактную пару совместно с коллекторными кольцами, обеспечивает требуемые условия контакта, что повышает надежность вращающегося контактного устройства. Применение клиновидных продолговатых отверстий в колодке щеточных устройств обеспечивает возможность точной установки и надежного крепления щеткодержателей, вставленных в эти отверстия и закрепленных, например, клеем. Установка всех подшипников или некоторых из них непосредственно на стержень дает возможность вывести проводники, присоединенные к коллекторным кольцам, за пределы вращающегося контактного устройства через пазы стержня. Применение электроконтактной смазки коллекторных колец, наряду с регулировкой усилия прижима щеток к коллекторным кольцам, ведет к обеспечению минимального момента трения вращения устройства и сохранению контакта в контактной паре.
Ниже приведен предпочтительный вариант реализации полезной модели.
Конструкция вращающегося контактного устройства поясняется следующими фигурами:
на фиг. 1 представлена конструкция вращающегося контактного устройства в разрезе;
на фиг. 2 показано увеличенное изображение сечения А-А вращающегося контактного устройства, отмеченного на фиг. 1;
на фиг. 3 показана конструкция корпуса;
на фиг. 4 показана колодка щеточного устройства в разрезе.
Вращающееся контактное устройство содержит (см. фиг. 1-4) корпус 1, коллектор, включающий коллекторные кольца 2, коллекторные кольца 3, имеющие большую ширину, чем коллекторные кольца 2, изоляционные шайбы 4, ось, состоящую из стержня 5 с продольными пазами и вала 6, установленного и закрепленного внутри стержня 5, щеточное устройство. На стержне 5 установлены группа коллекторных колец 2, группа коллекторных колец 3, изоляционные шайбы 4, при этом изоляционные шайбы 4, выполненные большего диаметра, чем коллекторные кольца 2, 3, установлены между коллекторными кольцами и отделяют их друг от друга. На концах оси коллектора установлены подшипники, при этом один из них установлен на валу 6, а второй - на стержне 5. Щеточное устройство состоит из колодки 7 и щеткодержателей 8, согнутых симметрично в виде вилки из упругой проволоки с осевым элементом крепления и с прикрепленными на ее концах щетками в виде круглых стержней, а также из колодки 9 и щеткодержателей 10, согнутых симметрично в виде вилки из полосы с осевым элементом крепления и с прикрепленными на ее концах щетками в виде пластин. Колодки 7 и 9 имеют паз и клиновидные продолговатые отверстия, в которые установлены щеткодержатели 8 и 10, соответственно, и закреплены в них, например, клеем. Корпус 1 выполнен в виде цилиндра с двумя лысками по наружному диаметру и двумя стержнями прямоугольного сечения, одна из сторон которых описывает радиус цилиндра, установленных на торце цилиндра в диаметрально противоположных местах. В цилиндрической части корпуса выполнено гнездо для подшипника. К торцу стержней прикреплена крышка 11 с гнездом для подшипника и отверстием для выхода стержня 5 из корпуса, образуя при этом пазы на корпусе с противоположных его боковых сторон. В корпус 1 установлены коллектор с подшипниками, вставленными в соответствующие гнезда, и щеточные устройства, вставленные в пазы корпуса 1. Щеточные устройства закреплены в пазах корпуса, например, винтами таким образом, чтобы концы каждого из щеткодержателей 8 или 10 с прикрепленными к ним щетками щеточного устройства, вставленного с одной стороны корпуса, охватывали соответствующее, расположенное напротив каждого из щеткодержателей, коллекторное кольцо 2 или 3, а концы щеткодержателей 8 или 10 с прикрепленными к ним щетками щеточного устройства, вставленного с другой стороны корпуса, охватывали, соответствующее соседнее, расположенное напротив щеткодержателей, коллекторное кольцо 2 или 3, создавая при этом скользящую контактную пару коллекторное кольцо - щетка. На коллекторные кольца 2, 3 нанесена электроконтактная смазка. Проводники, подходящие к коллекторным кольцам 2, 3, прикреплены к ним с внутренней боковой стороны, например, с помощью пайки, уложены в пазы стержня 5 и выведены за пределы корпуса. Проводники, подходящие к щеточным устройствам, прикреплены к щеткодержателям с наружной стороны колодок, например, с помощью пайки, уложены в паз колодки, закреплены, например, клеем, и выведены по лыскам корпуса за его пределы. Поверх вращающегося контактного устройства установлен защитный кожух 12, например, из пластика.
Работа вращающегося контактного устройства может быть описана на примере его использования в опорно-поворотном устройстве (ОПУ), где необходима передача электропитания, электрических сигналов на установленный на нем прибор, передача сигналов с прибора при круговом вращении ОПУ относительно основания, на котором оно закреплено. Корпус вращающегося контактного устройства прикреплен к корпусу ОПУ внутри него в месте прохождения условной оси вращения. При вращении ОПУ и, соответственно, корпуса вращающегося контактного устройства, щетки щеточного устройства перемещаются по кольцам коллектора, удерживаемого неподвижно относительно основания, на котором закреплено ОПУ. При этом обеспечивается передача электропитания через скользящую контактную пару коллекторное кольцо - щетка в виде пластины, передача электрических сигналов к прибору, установленному на ОПУ, и с этого прибора, через скользящую контактную пару коллекторное кольцо - щетка в виде круглого стержня.
Реализация совокупности существенных признаков полезной модели в конструкции вращающегося контактного устройства, показанного в качестве предпочтительного варианта, обеспечила компактность конструкции устройства, удобство монтажа, обслуживания и ремонта устройства, точность регулировки усилия прижима щеток к коллекторным кольцам, надежный контакт щеток щеточного устройства с коллекторными кольцами при минимальном моменте трения вращения (не более 130 гс см), чем достигнут длительный ресурс работы вращающегося контактного устройства.