Сканирующее устройство
Предлагаемое техническое решение относится к оптико-механическому приборостроению и может быть использована при создании узлов оптических приборов для высокоточных угловых перемещений оптических элементов. Сканирующее устройство, содержащее отклоняющий элемент в виде рамки замкнутой формы с катушками управления на боковой поверхности и постоянный магнит, расположенный между двумя частями магнитопровода, первая из которых размещена внутри ротора, а вторая - выполнена в виде основания с полюсами для охвата катушек управления ротора, дополнительно первая часть магнитопровода выполнена в виде диска, а ротор - в виде кольцевого элемента, при этом боковые поверхности кольцевого элемента, диска и поверхности полюсов основания для охвата катушек управления ротора выполнены по концентрично расположенным сферам. Предложенное сканирующее устройство при использовании дает технический результат, заключающийся в увеличении быстродействия устройства и упрощение конструкции с уменьшением его габаритов.
Предполагаемая полезная модель относится к оптико-механическому приборостроению и может быть использована при создании узлов оптических приборов для высокоточных угловых перемещений оптических элементов.
Известно оптико-механическое сканирующее устройство, содержащее привод, редуцирующую передачу, вращающийся в корпусе цилиндр с канавкой, вращение которого задает направление сканирования (Авторское свидетельство СССР №1154633, МПК G 02 B 26/08, 1983 г.).
Недостатком известного устройства является недостаточно высокое быстродействие, обусловленное конструкцией двигателя и наличием механической передачи, вносящей дополнительную инерционную нагрузку, люфты и упругие деформации.
Известен сканер, содержащий поворачивающееся коромысло с закрепленными на нем зеркалом и катушками, находящимися в зазорах постоянных магнитов (В.Г.Выскуб, Б.С.Розов, В.И.Савельев «Прецизионные цифровые системы автоматического управления», Москва, «Машиностроение», 1984 г., стр.24, рис.16).
Недостатком такого сканера является ограниченное быстродействие, вызванное большой инерционной массой вращающихся частей и невысокой магнитной индукцией в зазорах магнитов, свойственной для данной конфигурации магнитных систем.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предполагаемой полезной моделе является устройство для отклонения светового пучка, содержащее неподвижное основание, подвижную рамку с токовой обмоткой, установленную на двух полуосях в опорах, магнитную систему в виде двух пар магнитов, с магнитами, установленными разнонаправлено и навстречу друг другу, внутренние магнитопроводы, размещенные между магнитами каждой пары, первый наружный магнитопровод с магнитопроводящим выступом, размещенным внутри подвижной рамки, закрепленный на неподвижном основании, отклоняющий элемент, жестко связанный с подвижной рамкой и второй наружный магнитопровод, при этом магнитопроводный выступ первого наружного магнитопровода размещен симметрично относительно внутренних поверхностей токов обмотки рамки, пары магнитов магнитных пар установлены по разные стороны противоположных наружных боковых поверхностей токовой обмотки рамки, первый и второй магнитопроводы установлены напротив друг друга с возможностью контакта с разноименными полюсами магнитов магнитных пар, при чем отклоняющий элемент консольно закреплен на подвижной рамке, а полуоси закреплены внутри рамки.
Недостатками прототипа являются ограниченное быстродействие, обусловленное наличием громоздкой конструкции двух магнитных систем, и сравнительно невысокая индукция в рабочих зазорах из-за большого рассеянного магнитного потока в магнитопроводах подобной конструкции.
Технический результат, достигаемый использованием предлагаемого технического решения, заключается в увеличении быстродействия устройства и упрощении его конструкции.
Указанный технический результат осуществляется за счет того, что в сканирующем устройстве, содержащем отклоняющий элемент в виде рамки замкнутой формы с катушками управления на боковой поверхности и постоянный магнит, расположенный между двумя частями магнитопровода, первая из которых размещена внутри ротора, а вторая - выполнена в виде основания с полюсами для охвата катушек управления ротора, дополнительно первая часть магнитопровода выполнена в виде диска, а ротор - в виде кольцевого элемента, при этом боковые поверхности кольцевого элемента, диска и поверхности полюсов основания для охвата катушек управления ротора выполнены по концентрично расположенным сферам.
На фигуре представлено предлагаемое сканирующее устройство.
Устройство содержит рамку, выполненную в виде оправы 1 с закрепленным на ней отклоняющим элементом 2, представляющую собой ротор 3, на боковой поверхности которого установлены катушки управления 4. Магнитопровод 5 выполнен из двух частей, одна из которых выполнена в виде основания со взаимно-перпендикулярными магнитными полюсами 6 со сферическими боковыми рабочими поверхностями и установлена на немагнитном основании 7, а другая часть - в виде шарового диска и размещена внутри ротора 3 над магнитом 8. Магнит 8 установлен между двумя частями магнитопровода 5. Боковые поверхности верхней части магнитопровода 5, ротора 3 с катушками управления 4 и магнитных полюсов 6 выполнены по концентрично расположенным сферам.
Сканирующее устройство работает следующим образом. При подаче тока в катушки управления 4, расположенные в зазорах магнитной системы между верхней частью магнитопровода 5 и магнитными полюсами 6,
возникает пара сил, приложенных к сторонам оправы 1 с отклоняющим элементом 2. Так как направление магнитного потока в обоих зазорах одинаково, а направление тока в сторонах обмотки противоположное, то возникающие силы имеют противоположное направление и, следовательно, создается вращающий момент, поворачивающий оправу 1 с отклоняющим элементом 2. Величина вращающего момента и быстродействие зависят от величины магнитной индукции в рабочих зазорах, которая в данной конструкции значительно выше, чем у прототипа из-за высокой концентрации магнитного поля и малому его рассеянию, что обусловлено выполнением по концентрично расположенным сферам боковым поверхностям верхней части магнитопровода 5, ротора 3 с катушками управления 4 и магнитных полюсов 6. Увеличению быстродействия способствует значительное уменьшение по сравнению с прототипом момента инерции вращающихся частей.
Следовательно, предложенное сканирующее устройство при использовании дает технический результат, заключающийся в увеличении быстродействия устройства и упрощение конструкции с уменьшением его габаритов.
Сканирующее устройство, содержащее отклоняющий элемент в виде рамки замкнутой формы с катушками управления на боковой поверхности и постоянный магнит, расположенный между двумя частями магнитопровода, первая из которых размещена внутри ротора, а вторая выполнена в виде основания с полюсами для охвата катушек управления ротора, отличающееся тем, что первая часть магнитопровода выполнена в виде диска, а ротор - в виде кольцевого элемента, при этом боковые поверхности кольцевого элемента, диска и поверхности полюсов основания для охвата катушек управления ротора выполнены по концентрично расположенным сферам.
