Шаровой манипулятор

Шаровой манипулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах отображения информации на экране растрового монитора для перемещения курсора, управления ориентацией изображений подвижных объектов на экране растрового монитора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототип) является манипулятор шаровой, содержащий размещенные в корпусе и кинематически связанные между собой ведущий шар и два взаимно-перпендикулярных ведомых валика, на осях которых закреплены кодовые колеса и связанные с ними координатные преобразователи. В нижней части, под шаром, находится упругий прижимной элемент, обеспечивающий плотное прижатие с внутренней поверхностью отверстия корпуса (TRACK BALL DEVICE, патент US №2006/0092136 A1, МКИ G09G 5/08, авторы Kenji Nishimura, Tamotsu Yamamoto).

Недостаток известного манипулятора шарового - аналога заключается в том, что конструкция усложнена за счет применения упругого прижимного элемента и требует высококачественного изготовления сопрягаемых поверхностей шара и корпуса для обеспечения необходимой герметичности.

Известен манипулятор шаровой по патенту №2446440, содержащий размещенные в корпусе и кинематически связанные между собой ведущий шар и два взаимно-перпендикулярных ведомых валика, на осях которых закреплены кодовые колеса и связанные с ним координатные преобразователи. В нижней части шара находится нажимная планка, соединенная с подпружиненной тягой фиксатора, обеспечивающие плотное прижатие шара к внутренней поверхности отверстия с эластичным уплотняющим элементом.

Недостаток известного манипулятора шарового - аналога заключается в сложности конструкции, которая имеет кинематически связанные шар, ведомые валики, нажимную планку и подпружиненный фиксатор.

Предлагаемый манипулятор шаровой позволяет упростить конструкцию, обеспечить брызгозащищенность и снизить механическое воздействие при эксплуатационных вибрационных и ударных нагрузках на элементы конструкции, в частности, на подшипники ведомых валиков.

Целью данного изобретения является упрощение конструкции, с обеспечением брызгозащищенности и уменьшением механического воздействия на элементы конструкции.

Для этого в заявленном манипуляторе шаровом, герметично установленном в аппаратуре, в корпусе выполнено резьбовое отверстие, в котором установлена резьбовая втулка с рифленым буртиком в верхней части и коническим отверстием под ведущий шар, опирающийся (кинематически связанный) на два ведомых и один упорный валики. В зоне соприкосновения ведущего шара с конической поверхностью отверстия резьбовой втулки выполнена канавка, в которой закреплена кольцевая прокладка из эластичного материала. На резьбовой втулке под рифленым буртиком перед резьбой в канавке установлено резиновое кольцо, а в нижней части (за резьбой) выполнен ограничитель, например, в виде тонкостенного пояска, отгибаемого после установки шара.

Задача упрощения конструкции решена за счет исключения кинематически связанных прижимных и пружинных (упругих) элементов.

На фиг. 1 изображен манипулятор шаровой в брызгозащищенном (нерабочем) положении, т.е. с зафиксированным ведущим шаром.

На фиг. 2 изображен манипулятор шаровой в рабочем положении, т.е. с полностью расфиксированным ведущим шаром.

На фиг. 3 изображен манипулятор шаровой с маркировкой, указывающей на положения «ОТКРЫТ» «ЗАКРЫТ».

Манипулятор шаровой содержит корпус 1 с резьбовым отверстием в которое установлена резьбовая втулка 2 с рифленым буртиком в верхней части и коническим отверстием под ведущий шар 3, который опирается на кинематически связанные два взаимноперпендикулярных ведомых валика 4 и один упорный валик 5.

На осях ведомых валиков 4 установлены кодовые колеса 6, зубчатая часть поверхности которых находится внутри пазов координатных преобразователей 7, которые имеют соосно установленные светодиод и фотодиод.

На резьбовой втулке 2 также:

- под рифленым буртиком выполнена канавка, в которой установлено резиновое кольцо 8 для исключения проникновения воды и загрязнений через зазоры в резьбе в полость манипулятора и прибора;

- в зоне соприкосновения ведущего шара 3 с конической поверхностью отверстия выполнена канавка, в которой закреплена прокладка 9, выполненная из эластичного материала;

- в нижней части имеется ограничитель 10, выполненный, например, в виде тонкостенного пояска, разделенного вертикальными прорезами на отгибаемые после установки ведущего шара сегменты, для предотвращения больше необходимого вывертывания резьбовой втулки из корпуса.

- на наружной поверхности корпуса 1 имеется маркировка, определяющая два положения резьбовой втулки 2 с риской, при которых ведущий шар 3 полностью свободен для вращения (для перемещения курсора), и другое положение, когда втулка фиксирует шар (для обеспечения брызгозащищенности).

Манипулятор шаровой работает следующим образом.

На фиг. 1 показан манипулятор в брызгозащищенном положении (в положении «ЗАКРЫТ» фиг. 3), когда резьбовая втулка 2 ввернута в корпус 1 до упора ведущего шара 3 в прокладку 9, чем обеспечивается защита внутренней полости манипулятора от проникновения воды и загрязнений, а также плотно прижимает ведущий шар к ведомым 4 и упорному 5 валиком, что при эксплуатационных ударах и вибрациях снижает их динамическое воздействие на опоры (подшипники) валиков. Резиновое кольцо 8 защищает резьбу от воды и загрязнений.

Для перевода манипулятора в рабочее положение (в положение «ОТКРЫТ» фиг. 3) резьбовая втулка 2 с рифленым буртиком поворачивается на вывертывание до упора ограничителя 10 в корпус 1, см. фиг. 2. При этом резьбовая втулка 2 поднимается относительно корпуса 1 и ведущего шара 3, создавая зазор между ведущим шаром и конической поверхностью резьбовой втулки 2, что обеспечивает свободное вращение шара, работу манипулятора и перемещение курсора на мониторе.

При необходимости длительного удержания курсора в определенной точке на экране монитора резьбовая втулка 2 частично ввертывается в корпус 1 и незначительным прижатием ведущего шара 3 прокладкой 9 резьбовой втулки 2 происходит подтормаживание ведущего шара 1 и ведомых валиков 4 с кодовыми колесами 6, чем обеспечивается постоянное местоположение курсора.

Предложенный манипулятор шаровой промышленно реализуем, позволяет обеспечить брызгозащищенность, расширить функциональную возможность и область применения.

1. Манипулятор шаровой, содержащий размещенные в корпусе, кинематически связанные между собой ведущий шар и два взаимноперпендикулярных ведомых валика, на осях которых закреплены кодовые колеса и связанные с ним координатные преобразователи, отличающийся тем, что в корпусе выполнено резьбовое отверстие, в которое установлена резьбовая втулка с рифленым буртиком в верхней части и коническим отверстием под ведущий шар, опирающийся на кинематически связанные два ведомых и один упорный валики.

2. Манипулятор шаровой по п. 1, отличающийся тем, что в зоне соприкосновения ведущего шара с конической поверхностью отверстия резьбовой втулки выполнена канавка с установленной на внутренней поверхности прокладкой из эластичного материала.

3. Манипулятор шаровой по п. 1, отличающийся тем, что под рифленым буртиком в канавке установлено резиновое кольцо, а в нижней части имеется ограничитель, выполненный в виде тонкостенного отгибного пояска.

4. Манипулятор шаровой по п. 1, отличающийся тем, что на наружной поверхности корпуса выполнена маркировка, определяющая положение резьбовой втулки, при котором ведущий шар полностью свободен для вращения для перемещения курсора, и положение, при котором втулка фиксирует шар для обеспечения брызгозащищенности.