ОПОРА ДЛЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЗЕРКАЛА

Заявляемая полезная модель относится к точному машиностроению, приборостроению и электротехнике, в частности к опорам, обеспечивающим неограниченный угол поворота зеркала, которые могут быть использованы при построении прецизионных следящих систем.
Известны конструктивные решения опор, обеспечивающие крепление моментного двигателя, изложенные в книге «Гироскопические системы» под общей редакцией Д.С.Пельпора, издательство «Высшая школа», М.- 1972 г, стр.403-405. В состав таких устройств входят ротор, соединенный с втулкой, установленной на валу прибора, неподвижная втулка для крепления статора, соединенная с корпусом прибора, и подшипник, взаимосвязывающий подвижную и неподвижную втулки.
К недостатку указанных опор следует отнести невысокую точность вращения сканирующего зеркала, связанную с погрешностью исполнения геометрических размеров и форм поверхностей качения деталей.
Также известен магнитный подшипник с функциями опоры (см. описание изобретения к патенту РФ №2237201, F16C 32/04 опубл. 27.09.2004), содержащий ротор из магнитного материала, присоединенный к валу, статор из магнитного материала, расположенный напротив ротора, и подвижный элемент, установленный между ними. Подвижный элемент подшипника выполнен в виде шариков, свободно расположенных в коаксиальных каналах с демпфирующей жидкостью, выполненных в неподвижном герметичном корпусе.
Однако, с учетом работы прецизионных следящих систем применение вышеописанной опоры (вместо шарикоподшипниковых) нецелесообразно в отношении осевой и радиальной жесткости.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является изобретение, описанное в патенте US №5 831 363, H02K 5/16, опубликованное 03.11.1998 г. «Опорное устройство вращающейся части сканирующего двигателя, состоящее из двух частей вращающейся и неподвижной». Вращающаяся часть построена таким образом, что ротор двигателя соединен с подвижным компонентом (втулкой) на котором закреплена рама сканирующего зеркала. Вторая часть - неподвижная деталь (втулка) закреплена на корпусе (базе) и соединена со статором. В опоре между подвижным компонентом и неподвижной деталью, выполненными в виде втулок (оправ), установлен подшипник, например, качения.
Недостатком данного устройства является низкая точность ориентации вращающегося компонента (детали) относительно опор качения за счет перекосов и несоосностей, а также отсутствие стандартных типоразмеров подшипников, требуемых для установки вращающейся детали, выполняющей вышеуказанные функции. Специально изготовленные подшипники приведут к превышению допустимых габаритомассовых параметров приборов и значительному удорожанию опоры.
Задачей полезной модели является создание компактной опоры качения для сканирующего зеркала с повышенной точностью сборки, оцениваемой по углам перекоса и несоосности.
Достигаемый технический результат выражается в повышении точности ориентации вращающегося объекта относительно опоры, имеющей допустимые габаритные и весовые характеристики, с учетом опыта эксплуатации.
Поставленная задача решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что в известной опоре для вращающегося зеркала, как и в заявляемом объекте, содержатся подвижный компонент, на котором закреплена рама зеркала и ротор двигателя, неподвижная деталь, жестко связанная со статором и корпусом, а также тело качения, расположенное между подвижным компонентом и неподвижной деталью, но при этом в ней подвижный компонент, представляет собой жесткий узел, состоящий из двух деталей, образующих незамкнутую полость, одна из деталей узла выполнена из износостойкого материала и снабжена дорожками для размещения тел качения, а вторая деталь, соединенная с ротором, выполнена из немагнитного материла, при этом ротор и статор двигателя установлены в незамкнутой полости.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым результатом заключается в том, что конструкция подвижного компонента, представляющая собой жесткий узел из двух деталей разного материала с образованием незамкнутой полости, в которой установлены ротор и статор двигателя, удовлетворяет одновременно следующим условиям:
- условию твердости материала в части формирования поверхности качения;
- условию немагнитности либо малой магнитности для крепления ротора;
- условию малогабаритности за счет размещения двигателя в полом объеме;
- условию высокой точности вращения зеркала и повышенной плавности хода опоры благодаря отсутствию промежуточных деталей (колец).
Для пояснения сущности полезной модели предлагается поперечный разрез опоры для вращающегося зеркала, изображенный на представленной фигуре, где использованы следующие обозначения:
1
подвижный компонент опоры, представляющий собой жесткий узел, состоящий из двух деталей
1' - выполненной из износостойкого материла и
1” - выполненный из немагнитного материла;
2
ротор двигателя, жестко установленный на подвижной детали 1;
3
рама вращающегося зеркала 3', закрепленная на подвижном компоненте опоры 1 (на втулке);
4
тело качения, выполненное в виде шариков, размещенных в дорожках качения, которыми снабжена деталь 1' подвижного компонента 1;
5
статор;
6
неподвижная деталь (втулка), на которой закреплен статор 5;
7
корпус, жестко взаимосвязанный с неподвижной деталью 6;
8
упор для установки ротора;
9
крепежный элемент упора 8 к детали 1”.
Опора работает следующим образом.
При подаче напряжения питания на двигатель (2, 5) постоянного тока ротор двигателя 2 вращается без ограничения угла поворота корпуса ротора 2 относительно неподвижного корпуса 7. В связи с тем, что ротор 2 жестко связан через подвижный компонент 1 с рамой вращающегося зеркала 3, происходит пространственное перемещение зеркала, за счет скольжения компонента 1 по поверхности шариков 4, перекатывающихся по дорожкам качения детали 1', в результате чего осуществляется круговой просмотр зоны пространства.
При реализации устройства в качестве двигателя может быть использовании моментный двигатель марки МД 160-1. Одна из деталей 1' компонента 1 может быть установлена из материала - сталь 95×18-Ш, а другая - из немагнитной стали 07×17Н16.
Таким образом, заявляемая опора для вращения (сканирования) зеркала, выполненная в виде совмещенной опоры, - компактна, отвечает требованиям осевой и радиальной жесткости, имеет повышенную плавность хода, прецизионна и долговечна, что способствует повышению точности работы прибора.