ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области точной механики, а именно к механическим системам наведения и может использоваться для установления на ней регистрирующих, сканирующих и т.п. приборов для определения, например, координат объекта, находящегося преимущественно в труднодоступных или недоступных для человека местах, в том числе и на объектах атомной техники.
В силовых зубчатых приводах всегда имеются зазоры между зубьями зубчатых колес, находящихся в зацеплении друг с другом, что препятствует точности настройки исполнительного прибора и его работе.
Известна полезная модель «Механизм поворота башенного крана» (патент РФ №33943, кл. В66С 23\84, публ. 2003 г.) Данный механизм содержит расположенные на одной продольной оси редуктор, электродвигатель и тормоз с тормозным шкивом, рычагами, пружиной, при этом внутри редуктора расположены входной, промежуточный и выходной валы с зубчатыми колесами, при этом опоры валов и маслонасос расположены на съемной диафрагме, установленной между корпусом и крышкой редуктора. Известное устройство не обеспечивает исключение люфтов во всех имеющихся зубчатых передачах.
Известно изобретение «Механизм поворота» (а.с. СССР №398499, кл. В66С 23\84, публ. 1973 г.) Данный механизм поворота содержит основание с поворотной платформой, плиту, на которой смонтированы электродвигатель, тормоз и редуктор с ведущей шестерней, входящей в зацепление с неподвижным зубчатым венцом, причем плита одной стороной шарнирно опирается на поворотную платформу, а другой - соединена с натяжным механизмом. Известный механизм при использовании обеспечивает частичное исключение люфта за счет натяжного устройства,
обуславливающее прижим выходного зубчатого колеса редуктора к зубчатому колесу поворотной платформы. Такой постоянный прижим вызывает повышенное трение в зубчатой передаче.
По совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату изобретение по а.с. №398499, выбрано в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение точности фиксации требуемого положения, путем исключения люфтов во всех зубчатых передачах поворотного устройства.
Предлагаемое поворотное устройство при использовании обеспечивает надежную фиксацию требуемого положения за счет исключения люфтов.
Этот результат достигается размещением на поворотной платформе двух одинаковых по конструкции приводов, но выполняющих противоположные функции. Для определения более точного положения поворотной платформы, на ней устанавливается датчик положения, на валу которого закреплены два зубчатых колеса, обеспечивающих также безлюфтововое соединение. При размещении исполнительного устройства (прибора регистрации и\или сканирования) на поворотной платформе с вертикальной осью вращения или с любым углом наклона оси вращения, вплоть до горизонтального положения, обеспечивается точность фиксации положения, а следовательно, нет искажения результатов при работе исполнительного устройства, например, при сканировании или регистрации координат. При этом смещение центра тяжести в предлагаемом устройстве за счет установления на нем приборов не влияет на точность работы.
Предлагаемая полезная модель позволяет уменьшить потери на трение, и проста в изготовлении.
Указанный технический результат достигается тем, что поворотное устройство, включающее основание с поворотной платформой, привод, содержащий электродвигатель, тормоз и редуктор с шестерней, входящей в зацепление с зубчатым колесом, установленном на основании, отличающееся тем, что поворотное устройство снабжено таким же вторым приводом, содержащим электродвигатель, тормоз и редуктор с шестерней, входящей в зацепление с зубчатым колесом, установленным на основании,
оба привода смонтированы на поворотной платформе, выполненной с возможностью крепежа на ней исполнительных устройств.
Поворотное устройство дополнительно снабжено датчиком положения, размещенным на поворотной платформе, на валу которого соосно закреплены два зубчатых колеса, которые входят в зацепление с зубчатым колесом, установленном на основание, и выполнены с возможностью вращения относительно друг друга.
Для обеспечения возможности работы исполнительного устройства одновременно по двум координатам на поворотном устройстве в качестве исполнительного устройства может быть установлено второе поворотное устройство жестко закрепленное на поверхности поворотной платформы под углом относительно поверхности платформы первого поворотного устройства.
При необходимости в качестве исполнительного устройства может быть установлен регистрирующий или сканирующий прибор, жестко закрепленный на поворотной платформе.
На чертеже представлено поворотное устройство: на фиг.1 изображено устройство в разрезе, на фиг.2 - разрез по А-А, а на фиг.3 - вид сверху.
Поворотное устройство включает основание (1) с установленной на нем поворотной платформой (2), вращающейся вокруг основания (1). На платформе (2) размещен привод (4) и такой же привод (11). Каждый привод (4 и 11) содержит по двигателю (5 и 12), по редуктору (6 и 13), включающему несколько зубчатых передач (на рисунке не показано), тормоз (7 и 14) и шестерню (8 и 15), установленную на выходном валу (10 и 16) и соединенную с зубчатым колесом (9 и 16), установленным на основание (1).
Также на платформе (2) может быть размещен датчик положения (17), снабженный двумя зубчатыми колесами (18 и 19), установленными соосно через торсионную пружину с возможностью вращения колес (18 и 19) друг относительно друга. Вращение ограничено пружинистым элементом, например, торсионной пружиной (20), при этом колеса (18 и 19), входят в зацепление с зубчатым колесом (9), установленном на основании (1).
На поворотной платформе предлагаемого устройства может быть закреплено любое исполнительное устройство - прибор, например для
регистрации и\или сканирования по одной координате (в точке). Причем дополнительные устройства (датчики, исполнительные приборы и т.п.) могут быть размещены в любом месте на поверхности поворотной платформы, так как смещение центра тяжести не влияет на работу предлагаемого устройства.
Для обеспечения регистрации и\или сканирования исполнительным прибором (3) по двум координатам (по линии) предлагаемое поворотное устройство совмещают с другим таким же устройством. На поворотной платформе (2) в месте, предназначенном для крепления исполнительного устройства (3), например, с помощью кронштейна, устанавливают второе такое же поворотное устройство. Причем плоскости поворотных платформ (2) могут быть развернуты относительно друг друга под любым углом. Наиболее предпочтительный угол для снятия показаний исполнительным прибором (3) является угол 90° (на рисунке не показано).
На поворотной платформе (2) с основанием (1) закрепляют датчик положения (17) и исполнительное устройство прибор (3), позволяющий определять необходимые показатели.
Предлагаемое поворотное устройство устанавливают на объекте, например, где требуется произвести сканирование по определению координат.
При вращении поворотной платформы (2) с помощью прибора (3) сначала определяют точку отсчета, а затем относительно нее необходимые координаты.
Отсутствие люфтов в механизмах ротации и механизмах наклона поворотного устройства обеспечивает точность настройки и сканирования при работе исполнительного прибора (3).
Предлагаемое устройство работает следующим образом:
Для перемещения исполнительного прибора (3) в каждом из требуемых направлений перемещения устанавливается по два привода: привод (4), содержащий двигатель (5), редуктор (6), тормоз (7) и шестерню (8), соединенную с колесом зубчатым (9), и привод (11), содержащий двигатель (12), редуктор (13) и тормоз (14) и шестерню (15), соединенную с колесом зубчатым (9). Приводы (4 и 11) одинаковые по конструкции, но работают по разным программам.
При движении по часовой стрелке привод (4) является ведущим, а привод (11) - ведомым. Для обеспечения движения в указанном направлении сначала отключается тормоз (14) ведомого привода (11) для обеспечения растормаживания привода (11), затем отключается тормоз (7) ведущего привода (4) для обеспечения растормаживания привода (4), затем на оба двигателя ведущий (5) и ведомый (12) подаются необходимые импульсы напряжения.
Импульсы напряжения, подаваемые на двигатель (12) ведомого привода (11) меньше по сравнению с импульсами напряжения, подаваемыми на двигатель (5) ведущего привода (4). При этом основную нагрузку воспринимает ведущий привод (4), а ведомый привод (11) работает практически на холостом ходу, вращая лишь собственный редуктор (13).
Во время торможения длина импульсов сокращается, но соотношение длин импульсов, подаваемых на двигатель (12) ведомого привода (11), и подаваемых на двигатель (5) ведущего привода (4) сохраняется. После остановки ведущего привода (4) срабатывает тормоз (7) ведущего привода (4), а на двигатель (12) ведомого привода (11) дается серия импульсов противоположного направления. При этом производится выборка люфтов во всех звеньях обоих приводов - ведущего (4) и ведомого (11). Далее производится остановка ведомого привода (11) и срабатывает тормоз (14) ведомого привода (11).
При движении против часовой стрелки приводы (4 и 11) меняются ролями - ведомый привод (11) становится ведущим, а ведущий привод (4) становится ведомым.
При установке на поворотной платформе (2) датчика положения (17), (например, абсолютного датчика углового положения) обеспечивается возможность определения точного положения исполнительного прибора (3) в пространстве и, как следствие, определения точных координат расположения в пространстве искомого объекта, например, радиоактивных фрагментов (частиц радиоактивных материалов).
При этом пружинящий элемент (20) обеспечивает постоянный прижим двух зубчатых колес (18 и 19) к двум соседним зубьям зубчатого колеса (9), исключая при этом люфт в этом зубчатом сцеплении, что обеспечивает необходимую точность работы поворотного устройства.
При проведении испытаний изготовлено предлагаемое поворотное устройство, с вертикальной осью для привода ротации, а также с горизонтальной осью вращения для привода наклона.
На поворотной платформе предлагаемого устройства были смонтированы абсолютный датчик углового положения ЛИР-ДА 136 Л (СКБ ИС), а в качестве исполнительного устройства - спектрометрический блок детектирования. Испытания опытного образца под названием «Гамма-локатор ГЛ-4» проводились на испытательном полигоне Московского филиала ФГУП «Аварийно-технический центр Минатома» (Санкт-Петербург)- Инженерно-технического и учебного центра робототехники (ИТУЦР).
Радиационная разведка производилась «Гамма-локатором» путем сканирования исследуемой зоны поворотом интегрального датчика, размещенного на поворотном устройстве, на заданный угол в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
«Гамма-локатор» предоставлял оператору возможность визуального осмотра исследуемой зоны по видеоизображению от телевизионной камеры, транслируемому на пост управления.
По окончанию сканирования оператор получил распечатанное на цветном принтере изображение исследуемой зоны с наложенными на него маркерами точек замера, цвет которых соответствует определенному уровню активности в данной точке.
На с.8 представлена фотография реального объекта - участок трубопровода, где использование предлагаемого поворотного устройства обеспечило возможность точной фиксации положения спектрометрического блока детектирования при определении координат расположения зон с повышенной активностью и их изотопный состав. Замеры производились на безопасном для людей расстоянии. Результаты последующей проверки состояния трубопровода подтвердили точность координат расположения загрязненных зон, полученных дистанционно.
С помощью блока детектирования определяли координаты точек повышенной радиоактивности. Размещение исполнительного устройства (блока детектирования) на предлагаемой полезной модели обеспечило большую точность в определении координат объектов, имеющих
повышенную радиоактивность, и позволило провести эту работу на расстоянии, безопасном для людей. Высокая точность работы предлагаемого устройства, а также размещенных на ней исполнительных устройств, обусловлена отсутствием люфтов в зубчатых передачах поворотного устройства.
Также проведены испытания поворотного устройства, где в качестве исполнительного устройства использовали камеру инфракрасного излучения Thermopro™ TP8, соответствующей действующей европейской директиве по электромагнитной совместимости и безопасности (ЕМС directive 89\336\EEC; Low voltage directive 73\23\ EEC), с помощью которой определяли координаты точек - объектов с повышенной температурой.
При проведении испытаний центр тяжести предлагаемого устройства был значительно смещен за счет размещения на платформе различных исполнительных приборов, но это не оказывало влияния на работу предлагаемого устройства и исполнительных устройств. Это было обусловлено точной фиксацией требуемого положении исполнительных устройств, размещенных на поворотной платформе предлагаемой полезной модели
Испытания подтвердили надежную фиксацию любого положения платформы и расположенных на ней датчиков и исполнительных устройств, большую точность работы которых, обеспечивает отсутствие люфтов во всех зубчатых передачах предлагаемого поворотного устройства. Полученные результаты испытаний подтвердили, что предлагаемое поворотное устройство направлено на решение поставленной задачи и соответствует всем критериям охраноспособности по действующему законодательству.