ES2346007T3 - Torreta de orientacion de dos ejes con motorizacion piezoelectrica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de orientación del tipo denominado torreta o cabeza de orientación "de dos ejes", para orientar al menos un conjunto (4) de transmisión de al menos un haz óptico y/o electromagnético en elevación y/o en dirección, por rotación de dicho conjunto (4) de transmisión alrededor respectivamente de un eje (XX) de elevación y/o de un eje (YY) de dirección, dispositivo en el que dicho conjunto (4) de transmisión se monta de manera pivotante sobre una horquilla (2) alrededor de un primer eje, denominado eje (XX) de elevación, y adecuado para accionarse en rotación alrededor del denominado eje de elevación por un primer motor (13) soportado por dicha horquilla (2), horquilla (2) que se monta de manera pivotante sobre una base (1) alrededor de un segundo eje, denominado eje (YY) de dirección, perpendicular al eje (XX) de elevación, y adecuado para accionarse en rotación alrededor del denominado eje de dirección por un segundo motor (14) soportado por dicha base (1), caracterizado porque el primer motor (13) es un motor piezoeléctrico rotativo de onda progresiva que comprende: - un estator que comprende una corona (15) estatórica dentada de sección circular, soportada por dicha horquilla (2), - un rotor que comprende un patín (19) rotórico anular de sección circular, sensiblemente coaxial a dicha corona (15) estatórica dentada alrededor del eje (XX) de elevación, y en apoyo axial contra dicha corona bajo un esfuerzo de pretensado, siendo dicho patín (19) rotórico anular solidario en rotación con un elemento (10) conducido, siendo dicho elemento conducido un primer soporte (10) de dicho conjunto (4) de transmisión con el que es solidario y estando accionado en rotación alrededor del eje (XX) de elevación por dicho primer motor, estando montado dicho conjunto (4) de transmisión sobre muñón por dicho primer soporte (10) alrededor del eje (XX) de elevación, sobre una primera (12) de dos ramas (12, 11) de dicha horquilla (2) entre las que dicho conjunto (4) de transmisión pivota, y - al menos un anillo (17) piezoeléctrico con sectores de excitación de dicha corona (15) estatórica dentada, siendo también dicho anillo (17) sensiblemente coaxial a dicha corona (15) alrededor del eje (XX) de elevación y aplicándose contra una cara radial de dicha corona (15), con objeto de poder excitar dicha corona (15) estatórica y provocar el desplazamiento rotativo del rotor (19) cuando dichos sectores de excitación de dicho anillo (17) piezoeléctrico se alimentan con corriente eléctrica apropiada, dispositivo de orientación en el que: O BIEN el patín (19) rotórico anular del primer motor (13) está directamente integrado en dicho primer soporte (10) del conjunto (4) de transmisión, estando realizado de manera sobresaliente coaxialmente alrededor del eje (XX) de elevación sobre una cara radial de dicho primer soporte (10) que está enfrentado con la corona (15) estatórica de dicho primer motor (13), corona (15) que está soportada por dicha primera rama (12) de la horquilla (2), O BIEN el patín (19) rotórico anular del primer motor (13) está directamente integrado en un extremo axial de un árbol (25) de accionamiento en elevación, sensiblemente coaxial a dicho patín (19) rotórico alrededor del eje (XX) de elevación y solidario en rotación con dicho primer soporte (10) del conjunto (4) de transmisión alrededor del denominado eje (XX) de elevación.
Description
Torreta de orientación de dos ejes con
motorización piezoeléctrica.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de orientación del tipo denominado torreta o cabeza de
orientación "de dos ejes", y más particularmente a una torreta
de orientación con ángulos grandes que tiene capacidades de
orientación y de velocidad excepcionales que permiten su aplicación
a diversas funciones optrónicas que requieren una gran cobertura
angular, una precisión y una velocidad de puntería elevada, y de
espacio ocupado y masa pequeños.
Ya se conoce, concretamente a partir del
documento US- 3 914 029, dispositivos de orientación del tipo
denominado torreta o cabeza de orientación "de dos ejes", para
orientar al menos un conjunto de transmisión de al menos un haz
óptico y/o electromagnético en elevación y/o en dirección, por
rotación de dicho conjunto de transmisión alrededor respectivamente
de un eje de elevación y/o de un eje de dirección.
En estas torretas conocidas, el conjunto de
transmisión, por ejemplo un bloque óptico con espejos o prismas
adecuado para recibir un haz luminoso incidente que debe desviarse
para producir un haz transmitido, se monta de manera pivotante
sobre una horquilla alrededor de un primer eje denominado eje de
elevación, y adecuado para accionarse en rotación alrededor de
dicho eje de elevación por un primer motor soportado por dicha
horquilla, que se monta de manera pivotante sobre una base
alrededor de un segundo eje, denominado eje de dirección,
perpendicular al eje de elevación, y es adecuado para accionarse en
rotación alrededor de dicho eje de dirección por un segundo motor
soportado por dicha base, que se monta sobre una plataforma que
puede ser terrestre e inmóvil, o móvil y montada sobre un vehículo
terrestre, un buque o una aeronave.
Sobre los dispositivos de orientación existentes
de este tipo, los dos motores son motores rotativos eléctricos, es
decir, motores electromagnéticos clásicos, que pueden ser motores de
par o motores paso a paso.
Para proporcionar pares elevados, necesarios
para la obtención de aceleraciones angulares y/o velocidades
angulares suficientes para obtener tiempos de autoguiado de una
torreta de orientación sobre un sector dado del espacio que sean
apropiados para las diversas funciones optrónicas consideradas, las
masas y espacios ocupados por estos motores son importantes, de ahí
una gran inercia de la torreta, lo que tiene consecuencias
negativas en los resultados buscados. Por eso, para aumentar el par
proporcionado al tiempo que se mantienen los motores eléctricos en
intervalos de masa y de espacio ocupado razonables, el accionamiento
de los equipos móviles en elevación y en dirección se garantiza a
partir de los motores eléctricos por medio de transmisiones con
reductores mecánicos de velocidad. Pero la utilización de reductores
mecánicos, necesarios en las motorizaciones de las torretas de
orientación actualmente puestas en práctica, conlleva a su vez
inconvenientes en cuanto a los costes, la presencia de rozamientos
secos, los medios de reajuste de juego así como a una realimentación
para compensar los defectos, es decir, para garantizar un
posicionamiento tan preciso como sea posible de un haz, en
particular óptico, emitido por la torreta de orientación.
La utilización de motores de par permite,
evidentemente, prescindir de reductores de velocidad y del juego,
pero, en cambio, estos motores no presentan ninguna relación
par/masa interesante hasta el punto de permitir una reducción de
volumen y de masa propicia al empleo de una torreta de orientación
con motores de par sobre plataformas de pequeño tamaño (aeronave o
vehículos terrestres) por la facilidad de integración natural de una
torreta de este
tipo.
tipo.
Cuando los motores eléctricos de las torretas de
orientación existentes son motores paso a paso, su inconveniente
esencial es que el paso elemental de estos motores no es tan
pequeño, lo que tiene como resultado una falta de precisión en la
orientación de las torretas.
Así, la utilización de motorizaciones
electromagnéticas conlleva una masa, un volumen, un consumo
energético, y un coste que sería ventajoso reducir, siendo estos
parámetros cruciales en los sistemas embarcados a bordo de
aeronaves, o en los vehículos terrestres en los que el espacio es
limitado.
Los dispositivos de orientación existentes de
este tipo, que se basan en la utilización de las tecnologías
clásicas, por tanto no permiten obtener los rendimientos buscados,
tal como se ha mencionado anteriormente, de gran cobertura angular
con una precisión y una velocidad de puntería muy elevadas, además
de espacio ocupado, masas y costes pequeños, ventajosamente
reforzados por una gran simplicidad de estructura, debido
especialmente a que las tecnologías de motorización clásicas no
permiten alcanzar una relación par/masa interesante, excepto a
costa de rendimientos de masa y de volumen que no permiten una
integración en una torreta orientable de una estructura apropiada a
las aplicaciones y utilizaciones consideradas por la presente
invención. De hecho, para torretas de orientación de este tipo, la
arquitectura optomecánica debe presentar características de
compacidad y de centrado propicias al equilibrio y a la compacidad
general de un dispositivo de orientación según la presente
invención.
Por consiguiente, un objetivo particularmente
interesante de la invención es realizar una torreta de orientación,
en particular para orientar un haz óptico láser, con un tiempo de
autoguiado sobre cualquier sector del espacio situado en al menos
un hemisferio (espacio superior a 2 \pi estereorradianes) tan
corto como sea posible, y particularmente con un tiempo de
autoguiado de 90º de una línea de visión óptica en menos de 100 ms,
y preferiblemente en menos de
50 ms.
50 ms.
Otro objetivo de la invención es realizar una
torreta de orientación del tipo presentado anteriormente, que
proporciona la orientación más precisa posible, y que permite un
desplazamiento del motor con el paso elemental más pequeño posible,
por ejemplo, del orden del microrradián.
Un objetivo suplementario de la invención es
también equipar una torreta de orientación de una motorización de
piezas de orientación del o de los haces que proporcionan un par
másico más elevado. En efecto, una motorización con fuerte par
permite no solo economizar un dispositivo de reducción de velocidad,
sino también minimizar el impacto de la masa de los propios motores
en los efectos de inercia de la torreta, para así controlar mejor
los desplazamientos y orientaciones del o de los haces, en
particular óptico(s), minimizando simultáneamente el volumen
de conjunto de la torreta.
Teniendo en cuenta lo anterior, sería
particularmente ventajoso realizar una torreta de orientación que
pudiera alcanzar los 90º de rotación de una línea de visión en
menos de 100 ms, permitiendo minimizar el volumen, la masa y el
consumo eléctrico, minimizar las partes externas al soporte sobre el
que se fija una torreta de orientación de este tipo, y por tanto de
minimizar los efectos nefastos de resistencia aerodinámica y de
reducción del radio de acción, suprimir cualquier reductor de
velocidad, aumentar la facilidad de integración en una aeronave (o
cualquier vehículo o instalación terrestre o naval), aumentar el
valor del par másico, tener un direccionamiento o cobertura
espacial igual o superior a 2nsr, y sencillo y económico de poner en
práctica y de realizar.
El documento US-5 172 023 da a
conocer un motor que comprende:
- un estator que comprende una corona estatórica
dentada de sección circular,
- un rotor que comprende un patín rotórico
anular de sección circular, sensiblemente coaxial a la corona
estatórica dentada y en apoyo axial contra la corona bajo un
esfuerzo de pretensado,
- un anillo piezoeléctrico con sectores de
excitación que sirve para excitar la corona estatórica dentada,
siendo dicho anillo sensiblemente coaxial a la corona y aplicándose
con objeto de poder excitar la corona estatórica y provocar el
desplazamiento relativo del rotor cuando los sectores de excitación
del anillo piezoeléctrico se alimentan con corriente eléctrica
apropiada.
La invención tal como se define mediante las
reivindicaciones 1 y 8 pretende mejorar la simplicidad, la
compacidad del dispositivo de orientación y reducir la energía del
equipo móvil en elevación.
Para ello, en cuanto al equipo móvil en
dirección la invención propone un dispositivo de orientación que se
distingue del documento US-3 914 029 por las
características mencionadas en la parte caracterizadora de la
reivindica-
ción 1.
ción 1.
Los motores rotativos piezoeléctricos de onda
progresiva son accionadores conocidos, concretamente por los
documentos de patente US 6,288,475, US 6,573,636, US 6,674,217 y EP
0 884 832, a los que se puede hacer referencia para más precisiones
sobre las estructuras que pueden presentar, y sus modos de control y
de funcionamiento.
En modos de realizaciones preferidos, el
dispositivo de orientación presentará ventajosamente las
características complementarias que son objeto de las
reivindicaciones dependientes 2 a 7.
Por analogía con el equipo móvil en elevación, y
por los mismos motivos de simplicidad, compacidad y reducción de
inercia del equipo móvil en dirección, la invención propone un
dispositivo de orientación que se distingue del documento
US-3 914 029 por las características mencionadas en
la parte caracterizadora de la reivindicación 8.
En modos de realizaciones preferidos, el
dispositivo de orientación presentará ventajosamente las
características complementares que son objeto de las
reivindicaciones dependientes 9 a 15.
Otras ventajas y características de la presente
invención se deducirán de un ejemplo particular de realización,
descrito a continuación, a modo no limitativo, en referencia a los
dibujos adjuntos en los que:
- la figura 1 es una vista esquemática parcial
de la torreta de orientación según la invención y que representa una
vista en corte según el eje de elevación de la torreta, y
- la figura 2 es una vista esquemática parcial
de la torreta de orientación según el ejemplo de la figura 1 y que
representa más precisamente una vista en corte según el eje de
dirección de esta torreta.
La torreta de orientación de las figuras 1 y 2
comprende esencialmente tres subconjuntos principales, que son un
subconjunto mecánico, un bloque óptico compatible láser y una
motorización con realimentación.
El subconjunto mecánico comprende una base 1
(figura 2), sobre la que se monta una horquilla 2 (figura 1) de
manera rotativa alrededor de un eje YY de dirección, y un equipo 3
móvil montado de manera rotativa sobre la horquilla 2 alrededor de
un eje XX de elevación perpendicular al eje YY de dirección.
Además, la base 1 se monta ventajosamente sobre
una plataforma de soporte por medio de un cuarto subconjunto
principal, que es un dispositivo de giroestabilización, no
representado porque puede ser de cualquier tipo conveniente
conocido, por ejemplo con un núcleo de sensor giroscópico "de tres
ejes" alojado en una caja y unido por una suspensión a la base 1,
bajo la que se fija la caja.
La base 1, la horquilla 2 y el equipo 3 móvil en
elevación están constituidos para permitir la rotación de un bloque
4 óptico, y por tanto también de una línea de visión de este último,
según los ejes XX de elevación e YY de dirección, con objeto de
cubrir un espacio de orientación de al menos un hemisferio, es decir
de al menos dos \pi estereorradianes, sin ángulo muerto, y
permitiendo la visión cenital.
El bloque 4 óptico, compatible con fuentes
láser, en particular infrarrojas, y que está integrado al equipo 3
móvil en elevación, puede comprender espejos, aunque está
constituido ventajosamente, en este ejemplo, por un biprisma fijado
por sus bases entre dos soportes 9 y 10 montados sobre muñón, entre
los dos ramas 11 y 12 de la horquilla 2, alrededor del eje XX de
elevación, que es perpendicular a las bases del biprisma 4 y pasa
por el centro geométrico de este último, mientras que el eje YY de
dirección es paralelo a las bases del biprisma 4 y pasa también por
su centro geométrico.
El biprisma 4 está destinado a recibir al menos
un haz luminoso coherente incidente, emitido por ejemplo por una
fuente láser (no representada) alojada en la base 1 o por un
objetivo iluminado en el espacio y que refleja un haz hacia el
biprisma 4, que es adecuado para desviar el haz incidente para
producir un haz transmitido y para dividir el haz transmitido en
dos subhaces dirigidos respectivamente hacia un objetivo en un
sector del espacio cubierto o hacia un sistema de formación de
imágenes (no representado) alojado en la base 1, por ejemplo una
cámara térmica, estando el biprisma 4 asociado con un dispositivo de
retardo óptico adecuado para introducir una diferencia de camino
óptico entre los dos subhaces que es superior a la longitud de
coherencia del haz incidente. Con este fin, el biprisma 4 puede
comprender dos prismas de materiales diferentes, como se describe
en FR 2 882 440, de tal manera que la diferencia de índice de
refracción entre los prismas introduce dicha diferencia de camino
óptico, pero, como variante, el biprisma puede comprender una lámina
óptica montada móvil entre los dos prismas para constituir el
dispositivo de retardo óptico, tal como se describe en FR 2 882
441. En las dos realizaciones, el biprisma es compatible con una
utilización láser, y en particular compatible con las bandas
espectrales utilizadas para la puntería de la torreta en los
diferentes tipos de seguimientos posibles (pasivos, activos, a tres
bandas), sin generar interferencias, ni en la emisión ni en la
recepción.
El subconjunto de motorización está constituido
por dos motores rotativos piezoeléctricos de onda progresiva, de
los que uno 13 es un motor de elevación, que acciona el equipo 3
móvil en elevación en rotación alrededor del eje XX de elevación, y
el otro 14 es un motor de dirección, que acciona un equipo móvil en
dirección, constituido principalmente por la horquilla 2 y los
componentes soportados por esta última, en rotación alrededor del
eje YY de dirección.
Como todos los motores rotativos piezoeléctricos
de onda progresiva, cada uno de los motores 13 y 14 comprende:
- un estator, realizado en forma de una corona
estatórica dentada de sección circular, respectivamente 15 ó 16,
soportada por un soporte rígido,
- un anillo, respectivamente 17 ó 18, de
elementos de cerámica piezoeléctrica que definen sectores de
excitación de la corona 15 ó 16 estatórica correspondiente cuando
los sectores de excitación se alimentan con corrientes eléctricas
sinusoidales desfasadas que generan una onda progresiva, que deforma
axialmente la corona 15 ó 16 estatórica, que está aplicada, por su
cara radial de extremo axial girada hacia su soporte rígido, contra
el anillo 17 ó 18 piezoeléctrico correspondiente, por tanto
interpuesta entre el soporte rígido y la corona 15 ó 16 estatórica
correspondiente, con la que el anillo 17 ó 18 piezoeléctrico es
coaxial,
- un rotor realizado en forma de un patín
rotórico anular de sección circular respectivamente 19 ó 20, que
está en apoyo sensiblemente axial sobre la corona 15 ó 16 estatórica
correspondiente bajo un esfuerzo axial de pretensado, y
- medios de empuje respectivamente 21 ó 22,
apropiados para empujar axialmente la corona 15 ó 16 estatórica
dentada contra el patín 19 ó 20 rotórico anular correspondiente con
el pretensado.
Gracias a estos medios 21 ó 22 de empuje, la
deformación axial en onda progresiva de la corona 15 ó 16 estatórica
por el anillo de 17 ó 18 elementos piezoeléctricos correspondiente
provoca la rotación del patín 19 ó 20 rotórico anular
correspondiente en el sentido opuesto al sentido de desplazamiento
de la onda progresiva sobre la corona 15 ó 16 estatórica, de manera
conocida, estando garantizado el accionamiento del patín 19 ó 20
rotórico por rozamiento de los dientes de la corona 15 ó 16
estatórica contra la superficie de contacto en frente del patín 19
ó 20 rotórico, siendo la calidad del contacto determinante para la
regularidad de funcionamiento del motor y determinando en parte el
par máximo del motor. El patín 19 ó 20 rotórico está pretensado
estáticamente de manera coaxial contra la corona 15 ó 16 estatórica
correspondiente para obtener una fuerza de contacto apropiada, del
orden del 200 N para un motor que tiene de 50 a 60 mm de diámetro,
por ejemplo.
Para ello, cada uno de los motores 13 y 14 se
realiza ventajosamente utilizando las enseñanzas de la solicitud de
patente FR 06 00170, de manera que el soporte rígido de la corona 15
ó 16 estatórica correspondiente se conforma para soportar
anularmente esta corona 15 ó 16 estatórica de manera que los
esfuerzos de soporte se apliquen a esta corona 15 ó 16 de manera
sensiblemente simétrica con respecto al plano cilíndrico medio de
esta corona, y, simultáneamente, el patín 19 ó 20 rotórico anular de
contacto correspondiente es solidario con la pieza rotativa que va
a moverse, en este caso el soporte 10 del biprisma 4, en lo que se
refiere al motor 13 de elevación, y la horquilla 2 en lo que se
refiere al motor 14 de dirección.
En el modo de realización según la figura 1, el
soporte rígido para la corona 15 estatórica y el anillo 17
comprende une corona 23 anular, coaxial alrededor del eje XX de
elevación y subyacente a la corona 15 estatórica, y dispuesta
axialmente de manera sobresaliente hacia el exterior de la rama 12
de la horquilla 2, con objeto de delimitar una garganta anular de
sección cuadrangular en una brida 24 radial (con respecto al eje XX
de elevación) de cierre del extremo axial externo de un taladro
coaxial que atraviesa la rama 12, fijándose esta brida 24, por
ejemplo, por atornillado de su periferia, en la rama 12, y destinada
a soportar los componentes estáticos del motor 13 en elevación, a
saber, la corona 15 estatórica, el anillo piezoeléctrico 17 y los
medios 21 de empuje. Estos medios 21 de empuje, que proporcionan el
esfuerzo de pretensado empujando axialmente uno contra otro el
patín 19 rotórico y la corona 15 estatórica, están constituidos, en
este ejemplo, por un cuerpo anular elásticamente deformable
axialmente, alojado en la corona 23 de soporte rígido, y por tanto
interpuesto entre, por una parte, el fondo de esta corona 23, y,
por otra parte, el anillo 17 piezoeléctrico y la corona 15
estatórica dentada, que se extiende, con respecto a la brida 24, de
manera sobresaliente hacia el interior de la horquilla 2, y más
precisamente hacia el interior del taladro axial de la rama 12 de
esta horquilla 2. El cuerpo anular que constituye los medios 21 de
empuje es, en una realización sencilla y económica, un bloque
anular de un material elásticamente deformable, por ejemplo de
elastómero. El anillo 17 también puede alojarse, al menos
parcialmente, en la corona 23 o, por el contrario, de manera
sobresaliente con la corona 15 estatórica con respecto a la brida 24
y hacia el interior de la horquilla 2.
Por su cara radial (con respecto al eje XX de
elevación) que está opuesta a aquélla por la que la corona 15
estatórica está en contacto con el anillo piezoeléctrico 17, esta
corona 15 estatórica está por tanto pretensada contra una cara
radial del patín 19 rotórico anular, directamente solidario con un o
integrado en un extremo axial de un árbol 25 de accionamiento en
elevación que es tubular, coaxial a la corona 15 estatórica, al
anillo piezoeléctrico 17 y al bloque 21 anular de elastómero, y
preferiblemente del mismo diámetro medio que ellos, siendo este
árbol 25 tubular directamente solidario, por su otro extremo axial,
con el soporte 10 lateral del biprisma 4, y estando guiado en
rotación coaxial alrededor del eje XX de elevación por un rodamiento
26 de bolas o de otros cuerpos rodantes, montado radialmente en el
exterior del árbol 25, entre este último y la rama 12 de la
horquilla 2, para guiar el equipo 3 móvil en elevación en rotación
en esta rama 12 de horquilla 2.
Así, la corona 15 estatórica garantiza un
accionamiento directo en rotación del equipo 3 móvil en elevación
gracias a la integración directa del patín 19 rotórico anular sobre
el árbol 25 de accionamiento en elevación de este equipo 3 móvil ,
siendo este montaje posible debido al paso elemental del motor 13
piezoeléctrico, es decir, el desplazamiento más pequeño de este
motor, es de varios microrradianes para un motor 13 que tiene un
diámetro del orden de 50 a 60 mm, y pilotado con un bucle de
realimentación en posición muy precisa, gracias a un codificador 27
angular óptico, retenido en la parte de extremo externa de un
taladro coaxial de la rama 11 de la horquilla 2 por una brida 28
atornillada, mientras que el rotor del codificador 27 está unido en
rotación al biprisma 4 por medio de un disco 29 coaxial, guiado en
rotación en la rama 11 de la horquilla 2 por un segundo rodamiento
30, de bolas o de cualquier otro elemento rodante apropiado, con un
montaje axialmente deslizante de un muñón 31 cilíndrico, solidario
con el soporte 9 del biprisma 4 y ajustado axialmente de manera
deslizante en un taladro coaxial del buje del disco 29, que se
prolonga a su vez hacia el codificador 27 óptico por un elemento 32
de remate cilíndrico coaxial. Además, el disco 29 se hace solidario
en rotación con el soporte 9 y con el prisma 4 por un elemento 33 de
unión en rotación del disco 29 y del soporte 9.
Como variante, a fin de reducir más el espacio
ocupado axial del equipo 3 móvil en elevación, y por tanto reducir
la inercia de este último, puede suprimirse el árbol 25 tubular de
accionamiento en elevación y el patín 19 rotórico anular realizarse
directamente de manera sobresaliente, anular y coaxial sobre la cara
radial del soporte 10 que se gira hacia la brida 24 y la corona 15
estatórica dentada, contra la que se apoya el patín 19 rotórico
bajo pretensado. En esta variante, el guiado en rotación del equipo
3 móvil en elevación, por el lado del motor 13 de elevación, puede
garantizarse por el rodamiento 26 montado radialmente alrededor del
soporte 10 del biprisma 4 y entre este soporte 10 y la rama 12 de la
horquilla 2.
En los dos modos de realización del motor 13 de
elevación que acaba de describirse, la corona 15 estatórica y el
patín 19 rotórico anular, pretensados axialmente (según XX) uno
contra el otro, aparecen siempre de manera sobresaliente axialmente
entre la brida 24, cuya corona 23 de soporte rígido aloja al menos
en parte los medios 21 de empuje, por una parte, y por otra parte,
el soporte 10 del biprisma 4.
En cuanto al motor 14 piezoeléctrico rotativo de
dirección, su realización puede ser análoga a la descrita
anteriormente para el motor 13 de elevación. En efecto, la base 1,
que comprende una placa 5 anular y circular radial (con respecto al
eje YY de dirección) que presentan un orificio 6 circular central, y
cuya periferia está unida por una falda 7 tubular a un reborde 8
libre que presenta puntos de fijación de la base 1 sobre una
plataforma, es tal que su placa 5 anular presenta una corona 34 de
soporte rígido, análoga a la corona de soporte rígido 23 de la
brida 24, es decir anular y coaxial alrededor del eje YY, de sección
cuadrangular y de manera sobresaliente sobre la placa 5 por el lado
opuesto al patín 20 rotórico anular, para delimitar una garganta
anular que aloja les medios 22 de empuje , preferiblemente
realizados también en forma de un bloque anular de un material
elásticamente deformable tal como un elastómero, interpuesto entre
esta corona 34, por una parte, y, por otra parte, el anillo 18
piezoeléctrico y la corona 16 estatórica dentada, estando esta
última al menos en parte de manera sobresaliente por encima de la
placa 5 anular y que el bloque 22 de elastómero mantiene pretensado
contra el patín 20 rotórico anular directamente solidario con o
integrado en el extremo inferior (en la figura 2) de un árbol 35
coaxial tubular de accionamiento en rotación de la horquilla 2 y
componentes montados sobre esta última, alrededor del eje YY de
dirección, siendo el otro extremo axial del árbol 35 solidario en
rotación con la horquilla 2 alrededor del eje YY, y preferiblemente,
como se representa en la figura 1, formando una sola pieza con un
plato 36 de soporte de la horquilla 2, estando dispuesto este plato
36 en disco circular que presenta un orificio 37 central
sensiblemente en la prolongación axial (según el eje YY de
dirección) del orificio 6 central de la placa 5 anular de la base
1.
Así, el equipo móvil en dirección, esencialmente
constituido por la horquilla 2 y los componentes que soporta, y por
el árbol 35 de accionamiento en dirección, se acciona directamente
en rotación por la corona 16 estatórica dentada que acciona el
patín 20 rotórico anular formando una sola pieza con este árbol 35,
que se guía alrededor del eje YY de dirección por un rodamiento 38,
de bolas o de cualquier otro elemento rodante apropiado, retenido
por ejemplo, sobre la base 1 por un soporte tubular 39.
Como variante, el patín rotórico anular del
motor 14 puede realizarse como se representa en 20' en la figura 1,
estando realizado directamente de manera sobresaliente bajo la cara
radial inferior del disco anular 36 de soporte de las dos ramas 11
y 12 de la horquilla 2, en el caso en que se suprima el árbol 35 de
accionamiento en dirección, o se reduzca al máximo, de manera que
este patín 20' rotórico anular entra directamente en contacto con
la corona 16 estatórica dentada del motor 14 de dirección, pudiendo
por tanto garantizarse el guiado en rotación por el rodamiento 38
radialmente alrededor de la parte inferior del disco anular 36 y
entre esta parte inferior y el soporte anular 39 fijado a la base
1.
Además, en el ejemplo que comprende un árbol 35
de accionamiento en dirección (véase la figura 2), un elemento 40
tubular parcialmente troncocónico permite solidarizar en rotación el
árbol 35 con el rotor 41a de un codificador 41 angular cuyo estator
41b se retiene por la base 1, por ejemplo, por debajo de la corona
34 de soporte rígido de los componentes no giratorios del motor 14,
como se representa esquemáticamente en la figura 2. En este
montaje, un guiado en rotación alrededor del eje YY de dirección
también puede garantizarse por otro rodamiento 42 montado entre,
por una parte, el rotor 41a del codificador 41 angular, y, por otra
parte, un alojamiento anular formado sobre la base 1, alrededor del
orificio 6 central de su placa 5 anular.
En las dos realizaciones descritas anteriormente
del accionamiento en dirección de la horquilla 2 por el motor 14 de
dirección, se encuentra que la corona 16 estatórica dentada y el
patín 20 o 20' rotórico anular siempre están enfrentados y
axialmente de manera sobresaliente respectivamente con respecto a la
placa 5 circular de la base 1, que soporta las partes no giratorias
de este motor 14, y, por otro lado, con respecto al plato 36 anular
que constituye la base de la horquilla 2.
En los dos casos, el motor 14 de dirección se
realiza como un motor de eje hueco o tubular que acciona la
horquilla 2 en dirección al tiempo que define un paso central,
gracias a los orificios 6 y 37 centrales, para el o los haces
ópticos (por ejemplo de telemetría láser y de formación de imágenes)
necesarios para los usos de la torreta, concretamente en puntería
para garantizar un seguimiento pasivo o activo, incluso en barrido
para garantizar una vigilancia.
La torreta de orientación así realizada tiene
una estructura muy simplificada y una gran velocidad en
funcionamiento, y permite conseguir rendimientos de autoguiado de
90º de la línea de visión del biprisma 4 en menos de 100 ms,
gracias a la motorización piezoeléctrica de relación grande entre
par y masa, muy superior (del orden de 3 a 4 veces) a la de los
motores electromagnéticos clásicos, y que se mejora aún más debido a
la pequeña inercia de esta torreta, en la que la pequeña masa de
los propios motores 13 y 14 debido a la simplicidad y a la
compacidad de su estructura así como al pequeño número de sus
elementos constitutivos, permite reducir aún más la inercia de la
torreta de orientación. Esto tiene como resultado que no solamente
la relación entre par y masa puede ser muy grande, sino también que
el par máximo puede obtenerse prácticamente de manera instantánea,
lo que permite conseguir aceleraciones angulares muy elevadas, del
orden de 3000 rad /s^{2}.
Además, esta estructura permite aprovecharse de
los rodamientos tales como 26 y 38 de la torreta para la integración
de los motores 13 y 14, gracias a la integración directa de los
rotores 19 y 20 en los elementos (25, 35) que van a accionarse en
rotación, de ahí una simplificación suplementaria de la concepción,
así como una mayor reducción del número de piezas mecánicas, por
tanto de la masa y del espacio ocupado por la torreta. Además, en
la o las piezas que van a accionarse en rotación alrededor del eje
YY de dirección, un volumen central puede dejarse libre, en el
árbol 35 de accionamiento en dirección y/o en el codificador 41 de
dirección, para el paso de al menos un haz óptico o la integración
de cualquier otro dispositivo que requiera una disposición axial
según el eje YY de dirección.
Como variante también, el codificador 41 angular
y el motor 14 de dirección pueden realizarse en forme de un bloque
motor-codificador en dirección, que se monta sobre
la base 1 de manera que el motor 14 y el codificador 41 están
sensiblemente a ambos lados de la placa 5 anular de la base 1,
estando el motor 14 esencialmente por el lado de esta placa 5 que
se gira hacia la horquilla 2, mientras que el codificador 41 está
por el otro lado, protegido en el interior de la falda 7
tubular.
\newpage
De manera alternativa, también es posible
accionar el plato 36 de soporte de la horquilla 2 por medio de un
conjunto motor-codificador de eje macizo, desviado
del eje de dirección Y-Y y adecuado para accionar el
plato 36 de soporte por medio de una correa o de un engranaje.
Según aún otras variantes, los medios 21 y 22 de
empuje pueden no ser cuerpos anulares de elastómero, sino
disposiciones conformes a los otros modos de realización descritos
en el documento FR 06 00170, tales como cuerpos tubulares estancos,
definidos por al menos una pared elásticamente deformable y,
preferiblemente, dos paredes laterales opuestas, sensiblemente en
forma de C o de S sencilla o múltiple, conectada(s) de manera
estanca a la corona 15 ó 16 estatórica correspondiente, y rellenas
de un gas a presión, o incluso dos conjuntos de brazos de
suspensión distribuidos regularmente e interpuestos entre la corona
15 ó 16 estatórica correspondiente y dos coronas fijas que
constituyen el soporte rígido correspondiente, dispuestas
radialmente a ambos lados de la corona 15 ó 16 estatórica, una
interior y la otra exterior, y las dos desviadas radialmente de la
corona 15 ó 16 estatórica, teniendo los brazos de suspensión una
forma general de C y/o de S para ser elásticamente deformables e
interponerse simétricamente entre la corona 15 ó 16 estatórica
correspondiente y respectivamente las dos coronas fijas.
Gracias a los codificadores 27 y 41 angulares,
los dos motores 13 y 14 piezoeléctricos se realimentan
ventajosamente según una ley de control de modelo de comportamiento
específico. Esta ley de control utiliza una tarjeta específica de
alimentación del motor y tiene en cuenta el comportamiento del
motor, así como la no linealidad de la frecuencia en función de la
velocidad para poder recorrer sin restricción el dominio de
funcionamiento del motor en el espacio frecuencia velocidad sin
arriesgar el reglaje.
La utilización de este control permite sacar el
mejor partido de cada motor 13 ó 14 en cuanto a par, velocidad y
precisión de posicionamiento para todos los desplazamientos.
La realimentación de los motores 13 y 14 se
realiza mediante bucles de velocidad y de posición que tienen
características no lineales específicas de los motores
piezoeléctricos.
El bucle de velocidad, que es el bucle de nivel
más bajo, incluye la característica velocidad/frecuencia del motor
13 ó 14. Esta característica se mide a una temperatura de
funcionamiento dada y se compensan los efectos relacionados con la
temperatura (variaciones de temperatura de funcionamiento) en el
comportamiento del motor 13 ó 14. De manera ventajosa, el control
del motor 13 y/o 14 piezoeléctrico rotativo se garantiza como se
describió en la solicitud de patente francesa FR 06 06438. Además de
este modelo destinado a linealizar el comportamiento del motor, el
bucle de velocidad está equipado con un corrector lineal.
El bucle de posición (de más alto nivel)
comprende un corrector no lineal, que tiene en cuenta las
capacidades dinámicas del motor 13 ó 14. Este bucle genera
consignas de velocidad que permiten a las piezas 4 ópticas reunir
las posiciones controladas evitando los fenómenos de reglaje
relacionados con consignas incompatibles con el dominio de
funcionamiento del motor 13 ó 14.
Los bucles de realimentación de los ejes
motorizados son equivalentes y permiten además introducir
informaciones de seguimiento o de estabilizaciones procedentes de
sensores tales como indicadores de desviación o girómetros.
Así, cada equipo móvil en rotación alrededor de
un eje (de elevación o de dirección) se realimenta en posición y/o
en velocidad, al tiempo que controla el par y/o la aceleración en
rotación del equipo móvil considerado (en elevación o en
dirección).
Aparte del Nadir, es posible realizar la
estabilización del haz únicamente con el dispositivo de orientación
de la invención. En efecto, una innovación de este tipo se permite
gracias a las elecciones de arquitectura siguientes:
- una motorización piezoeléctrica con
accionamiento directo y una ley de control evolucionada que permiten
conseguir aceleraciones de la línea de visión de 3000
rad/s^{2};
- el conjunto 4 de transmisión óptica y de
orientación de la línea de visión está centrado inercialmente con
una inercia reducida; y
- la integración de codificadores 27 y 41 de
tipos conocidos y de alta resolución.
La puesta en práctica del conjunto de estas
técnicas permite utilizar el dispositivo de orientación de la línea
de visión según la invención en puntería y en estabilización. El
ancho de banda muy alto de orientación de los equipos móviles en
elevación y en dirección permite proponer la arquitectura descrita
anteriormente y el principio de la estabilización inercial. Esto
resulta del hecho de que, en el dispositivo de orientación
propuesto por la invención, la motorización piezoeléctrica se
aprovecha plenamente para controlar la estabilización inercial de
la línea de visión, incluso en las altas frecuencias. En efecto,
mientras que los dispositivos de orientación "de dos ejes"
tradicionales se basan en la inercia de la carga optrónica o en
espejos de estabilización para tratar las altas frecuencias del
espectro de desestabilización, el dispositivo de orientación según
la invención permite compensarlas activamente.
Se conoce ampliamente que un motor
piezoeléctrico rotativo de onda progresiva se bloquea en el estado
de reposo por rozamiento seco cuando los sectores de excitación del
anillo piezoeléctrico no se alimentan) y porque presenta un freno
cuando se alimenta (rozamiento fluido). Por otro lado, presenta
características de par importantes, que permiten conseguir
aceleraciones angulares del orden de 3000 rad/s^{2}, como ya se ha
mencionado.
El dispositivo de orientación según la invención
pone en práctica al menos un, y preferiblemente dos motores
rotativos piezoeléctricos, aprovechando sus características de par
para paliar el estado bloqueado o freno. Cada uno de los dos
motores piezoeléctricos puede utilizarse en su ancho de banda
completo, no limitado por la realimentación, para compensar las
altas frecuencias de desestabilización, sin utilizar el aspecto
inercial de la carga optrónica o de los espejos o del biprisma 4.
Una consecuencia de esta elección, adecuada para la invención, es
poder realizar una torreta de orientación muy compacta. Su
disposición mecánica se realiza con objeto de minimizar las
inercias de las piezas en movimiento, así como el volumen y la masa
total de la torreta de orientación. Los equipos móviles en
elevación y en dirección están equilibrados, es decir, que su
centro de gravedad se encuentra sobre el eje de dirección, para el
equipo móvil en dirección, y muy sensiblemente sobre la
intersección del eje de elevación y del eje de dirección para el
equipo móvil en elevación, con objeto de evitar movimientos de
rotación de la línea de visión inducidos por las aceleraciones
lineales sobre las masas desequilibradas.
Por último, el bucle de realimentación en
velocidad y/o posición puede integrar de manera ventajosa, como ya
se ha mencionado anteriormente, un girómetro para la estabilización
inercial de la línea de visión, así como un dispositivo de
estabilización fina para evitar el inconveniente conocido de la
estabilización de las torretas "de dos ejes" en el Nadir y
compensar los movimientos residuales de la línea de visión al salir
de la torreta de orientación.
Además de las ventajas mencionadas
anteriormente, la torreta de orientación según la invención permite
una compensación de las vibraciones, por un procedimiento activo,
únicamente gracias al ancho de banda más grande de la
realimentación en las altas frecuencias, debido al aprovechamiento
completo de los rendimientos de los motores piezoeléctricos que se
hace posible por la arquitectura optomecánica original en cuanto a
realimentación inercial de la línea de visión en las altas
frecuencias, proporcionada por la torreta de orientación según la
invención.
Por tanto se obtiene de manera ventajosa una
torreta de orientación simplificada y veloz de haz óptico, que
presenta de tres a cuatro veces más de par por unidad de masa con
respecto a los motores de par electromagnéticos equivalentes
conocidos de la técnica anterior, que permiten por ello minimizar el
impacto de la masa de los propios motores sobre las inercias de la
plataforma optrónica, economizar un dispositivo de reducción de
velocidad/aumento de par necesario en los dispositivos según la
técnica anterior, y con un pilotaje rápido y preciso del haz
óptico, estimándose el desplazamiento más pequeño de cada motor 13 ó
14 en varios microrradianes para un motor de 50 mm de diámetro
aproximadamente.
Conviene además señalar que la torreta de
orientación/estabilización de haz según la invención no está
solamente bien adaptada a todos los sistemas de puntería de haz
para las aplicaciones terrestres, navales y aerotransportadas, sino
también a los sistemas de vigilancia optrónica panorámica, cuando la
torreta según la invención se utiliza como torreta de barrido
panorámico, utilizando el principio denominado de "Step and
Stare" sin dispositivo de contrarrotación particular
adicional.
En efecto, con un dispositivo optomecánico según
la invención, puede realizarse un sistema de "Step and Stare"
sin lámina de contrarrotación y sin bloque de estabilización, en el
que todas las funciones las cumple el único dispositivo
optomecánico de orientación-estabilización y
contrarrotación de la línea de visión, conforme a la presente
invención.
En el marco de la seguridad aérea, la creación
de sistemas de detección y de evitación automáticos requiere el
desarrollo de torretas optomecánicas que pueden orientar una línea
de visión óptica (formación de imágenes y láser) en un espacio
panorámico que cubre 360º en dirección y al menos una treintena de
grados en elevación. En un sistema de detección y de evitación
automático de este tipo, el dispositivo de vigilancia, que permite
detectar las aeronaves en las proximidades de la plataforma de
transporte y seguirlas en el espacio aéreo de proximidad, está
principalmente constituido de una torreta optomecánica de barrido
panorámica, asociada a una optrónica de seguimiento pasivo, dotada
de la función de telemetría, de un láser así como de una caja
electrónica de control. La torreta optomecánica de un dispositivo de
vigilancia debe responder a las especificaciones en cuanto a:
- cobertura espacial: la arquitectura
optomecánica del dispositivo de vigilancia puede estar basada en un
biprisma, una cabeza con dos espejos o una cabeza con cuatro
espejos, pilotado(a) en elevación y en dirección, que
confiere a la torreta una cobertura espacial superior a 2 \pi
\betasr. lo que permite cubrir al menos un campo de 30º en
elevación centrada sobre el horizonte y que puede compensarse en al
menos \pm45º en elevación (para proteger el plano de vigilancia
horizontal), y en 360º en dirección; y
- velocidad de direccionamiento espacial (20º de
línea de visión en dirección en un tiempo inferior a 50 ms): el
desplazamiento de una toma de imagen a otra es lo que contribuye
principalmente al tiempo de barrido panorámico, puesto que el
tiempo medio de integración óptica para la captura de imágenes es
del orden de 1 ms mientras que el tiempo de autoguiado de una
posición de imagen a esta consecutiva para cubrir los 360º
panorámicos se cuenta en decenas de milisegundos, y, por otro lado,
el ritmo de actualización panorámica pretendido es del orden de 1 a
2 Hz.
La obtención de un rendimiento de velocidad de
este tipo puede garantizarse con ayuda de una torreta de orientación
según la invención, que se beneficia simultáneamente de una pequeña
inercia de las piezas optomecánicas y de una motorización
piezoeléctrica de onda progresiva que proporciona un par másico muy
elevado, como ya se ha mencionado anteriormente. Además, un
dispositivo de vigilancia según el estado de la técnica cumple la
función de "Step and Stare" de la línea de visión con ayuda de
una torreta de orientación que gira a velocidad constante, cuyo
movimiento inducido de la línea de visión se compensa por un
dispositivo de contrarrotación (lámina o espejo con movimiento
alternativo) que gira en sentido inverso y a la misma velocidad
equivalente óptica que la torreta de orientación, con objeto de
obtener la estabilidad inercial de la línea de visión durante el
tiempo de integración de la imagen.
La ventaja de la torreta de orientación según la
presente invención es que puede pasarse de este dispositivo de
contrarrotación, gracias a la utilización de la motorización
piezoeléctrica en accionamiento directo sobre la orientación de la
línea de visión del bloque 4 óptico, en combinación con las grandes
capacidades de par de este tipo de motorización.
Por último, en relación con las otras
especificaciones, en cuanto a la estabilización inercial y la
compatibilidad con las bandas espectrales de la optrónica, son
comunes a las aplicaciones de vigilancia panorámica por barrido y
de seguimiento, pasivo o activo, por puntería, y por tanto también
son satisfechas por la torreta orientable según la invención, por
los motivos ya presentados anteriormente.
En la aplicación a la vigilancia panorámica por
barrido, el equipo móvil en elevación del dispositivo de orientación
según la invención se realimenta en posición o en velocidad en el
sistema de referencia inercial y permite pasar un campo del orden
de 30º al menos y centrarlo sobre el horizonte con movimientos de la
plataforma del orden de \pm30º al menos, y el equipo móvil en
dirección permite la puesta en movimiento de rotación de la
horquilla de 360º alrededor del eje YY de dirección.
Por tanto, la torreta de orientación según la
invención está particularmente bien adaptada para funcionar como
torreta de barrido panorámica de haz para un dispositivo de
vigilancia, en aplicación terrestre, naval o aerotransportada. En
esta aplicación también, permite la realimentación inercial de la
línea de visión en las altas frecuencias, gracias al
aprovechamiento completo de los rendimientos de los motores 13 y 14
piezoeléctricos. En esta aplicación, las ventajas de la torreta de
orientación según la invención en cuanto a minimización del
volumen, de la masa y del consumo eléctrico así como a los efectos
nefastos de resistencia aerodinámica y de reducción del radio de
acción, y de la compensación de las vibraciones por un procedimiento
activo, únicamente gracias al ancho de banda más grande de la
realimentación en las altas frecuencias, se conservan y se añaden a
las ventajas específicas de esta aplicación de vigilancia por
barrido, a saber, la simplificación de la función de barrido en
modo "Step and Stare" por supresión del dispositivo de
contrarrotación, gracias a los rendimientos de par de la
motorización piezoeléctrica asociados a las leyes de control
específicas mencionadas anteriormente de los motores 13 y 14 de la
torreta según la invención, así como una gran velocidad de
orientación, para conseguir 20º de rotación de la línea de visión
en menos de 50 ms, lo que permite por tanto conseguir ritmos de
actualización de barrido panorámico del orden de 1 a 2 Hz para 360º
de campo en dirección, y un direccionamiento espacial de al menos
\pm45º en elevación con un campo de al menos 30º en elevación.
Evidentemente, el principio de la invención se
aplica también cuando uno solo de los dos motores 13 y 14 es un
motor piezoeléctrico de onda progresiva.
De manera ventajosa, los motores 13 y 14
piezoeléctricos de onda progresiva utilizados en la torreta de
orientación según la invención también pueden ser del tipo descrito
e ilustrado en la solicitud de patente FR 06 06439, en la que el
estator de un motor se excita mediante dos anillos coaxiales de
elementos piezoeléctricos aplicados cada uno contra una
respectivamente de dos caras radiales opuestas del estator anular, y
a la que se hará referencia para más precisiones sobre este
asunto.
Claims (15)
1. Dispositivo de orientación del tipo
denominado torreta o cabeza de orientación "de dos ejes", para
orientar al menos un conjunto (4) de transmisión de al menos un haz
óptico y/o electromagnético en elevación y/o en dirección, por
rotación de dicho conjunto (4) de transmisión alrededor
respectivamente de un eje (XX) de elevación y/o de un eje (YY) de
dirección, dispositivo en el que dicho conjunto (4) de transmisión
se monta de manera pivotante sobre una horquilla (2) alrededor de
un primer eje, denominado eje (XX) de elevación, y adecuado para
accionarse en rotación alrededor del denominado eje de elevación por
un primer motor (13) soportado por dicha horquilla (2), horquilla
(2) que se monta de manera pivotante sobre una base (1) alrededor de
un segundo eje, denominado eje (YY) de dirección, perpendicular al
eje (XX) de elevación, y adecuado para accionarse en rotación
alrededor del denominado eje de dirección por un segundo motor (14)
soportado por dicha base (1),
caracterizado porque el primer motor (13)
es un motor piezoeléctrico rotativo de onda progresiva que
comprende:
- -
- un estator que comprende una corona (15) estatórica dentada de sección circular, soportada por dicha horquilla (2),
- -
- un rotor que comprende un patín (19) rotórico anular de sección circular, sensiblemente coaxial a dicha corona (15) estatórica dentada alrededor del eje (XX) de elevación, y en apoyo axial contra dicha corona bajo un esfuerzo de pretensado, siendo dicho patín (19) rotórico anular solidario en rotación con un elemento (10) conducido, siendo dicho elemento conducido un primer soporte (10) de dicho conjunto (4) de transmisión con el que es solidario y estando accionado en rotación alrededor del eje (XX) de elevación por dicho primer motor, estando montado dicho conjunto (4) de transmisión sobre muñón por dicho primer soporte (10) alrededor del eje (XX) de elevación, sobre una primera (12) de dos ramas (12, 11) de dicha horquilla (2) entre las que dicho conjunto (4) de transmisión pivota, y
- -
- al menos un anillo (17) piezoeléctrico con sectores de excitación de dicha corona (15) estatórica dentada, siendo también dicho anillo (17) sensiblemente coaxial a dicha corona (15) alrededor del eje (XX) de elevación y aplicándose contra una cara radial de dicha corona (15), con objeto de poder excitar dicha corona (15) estatórica y provocar el desplazamiento rotativo del rotor (19) cuando dichos sectores de excitación de dicho anillo (17) piezoeléctrico se alimentan con corriente eléctrica apropiada,
dispositivo de orientación en el que:
- O BIEN el patín (19) rotórico anular del primer motor (13) está directamente integrado en dicho primer soporte (10) del conjunto (4) de transmisión, estando realizado de manera sobresaliente coaxialmente alrededor del eje (XX) de elevación sobre una cara radial de dicho primer soporte (10) que está enfrentado con la corona (15) estatórica de dicho primer motor (13), corona (15) que está soportada por dicha primera rama (12) de la horquilla (2),
- O BIEN el patín (19) rotórico anular del primer motor (13) está directamente integrado en un extremo axial de un árbol (25) de accionamiento en elevación, sensiblemente coaxial a dicho patín (19) rotórico alrededor del eje (XX) de elevación y solidario en rotación con dicho primer soporte (10) del conjunto (4) de transmisión alrededor del denominado eje (XX) de elevación.
2. Dispositivo de orientación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el segundo motor (14)
también es un motor piezoeléctrico rotativo de onda progresiva.
3. Dispositivo de orientación según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado
porque dicho conjunto (4) de transmisión está fijado entre dicho
primer soporte (10) y un segundo soporte (9), que está montado
sobre muñón alrededor del eje (XX) de elevación en la segunda rama
(11) de dicha horquilla (2), por medio de un montaje deslizante
axialmente que acopla el conjunto (4) de transmisión a un conjunto
(27) codificador en elevación, adecuado para medir la rotación del
conjunto (4) de transmisión alrededor del eje (XX) de elevación.
4. Dispositivo de orientación según la
reivindicación 3, caracterizado porque dicho segundo soporte
(9) del conjunto (4) de transmisión se prolonga, según el eje (XX)
de elevación, por un muñón (31) cilíndrico montado de manera
rotativa alrededor del eje (XX) de elevación y axialmente deslizante
en un taladro coaxial dispuesto en el buje de un disco (29) de
sección circular guiado en rotación alrededor del eje (XX) de
elevación en la segunda rama (11) de dicha horquilla (2) por al
menos un rodamiento (30), prolongándose también dicho buje,
coaxialmente alrededor del eje (XX) de elevación, por un elemento
(32) de remate cilíndrico ajustado coaxialmente en el conjunto (27)
codificador en elevación, que comprende preferiblemente un
codificador óptico montado en la segunda rama (11) de dicha
horquilla (2), estando unido dicho disco (29) en rotación a dicho
segundo soporte (9) por medios (33) de bloqueo en rotación alrededor
del denominado eje (XX) de elevación.
5. Dispositivo de orientación según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque dicha corona (15) estatórica dentada del estator y,
eventualmente, dicho al menos un anillo (17) piezoeléctrico del
primer motor (13) se soportan, coaxialmente alrededor del eje (XX)
de elevación, de manera sobresaliente sobre una cara radial, girada
hacia dicho conjunto (4) de transmisión, de una brida (24) fijada a
dicha primera rama (12) de la horquilla (2), para soportar dicho
primer motor (13).
6. Dispositivo de orientación según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque dicho patín (20) rotórico anular del primer motor (13) así
como el o los elementos (25) solidarios en rotación con dicho patín
atraviesan mecanismos (26) de rodamiento soportados por dicha
horquilla (2).
7. Dispositivo de orientación según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el conjunto de transmisión es un bloque óptico compatible
con láser, que comprende un biprisma (4) o un conjunto de al menos
dos espejos.
8. Dispositivo de orientación del tipo
denominado torreta o cabeza de orientación "de dos ejes", para
orientar al menos un conjunto (4) de transmisión de al menos un haz
óptico y/o electromagnético en elevación y/o en dirección, por
rotación de dicho conjunto (4) de transmisión alrededor
respectivamente de un eje (XX) de elevación y/o de un eje (YY) de
dirección, dispositivo en el que dicho conjunto (4) de transmisión
se monta de manera pivotante sobre una horquilla (2) alrededor de
un primer eje, denominado eje (XX) de elevación, y adecuado para
accionarse en rotación alrededor del denominado eje de elevación por
un primer motor (13) soportado por dicha horquilla (2), horquilla
(2) que se monta de manera pivotante sobre una base (1) alrededor de
un segundo eje, denominado eje (YY) de dirección, perpendicular al
eje de elevación (XX), y adecuado para accionarse en rotación
alrededor del denominado eje de dirección por un segundo motor (14)
soportado por dicha base (1),
caracterizado porque el segundo (14)
motor es un motor piezoeléctrico rotativo de onda progresiva que
comprende:
- -
- un estator que comprende una corona (16) estatórica dentada de sección circular, soportada por dicha base (1),
- -
- un rotor que comprende un patín (20) rotórico anular de sección circular, sensiblemente coaxial a dicha corona (16) estatórica dentada alrededor del eje (YY) de dirección, y en apoyo axial contra dicha corona bajo un esfuerzo de pretensado, siendo dicho patín (20) rotórico anular solidario en rotación con un elemento (36) conducido, siendo dicho elemento (36) conducido un plato (36) de soporte de la horquilla (2) con el que es solidario y estando accionado en rotación alrededor del eje (YY) de dirección por dicho segundo motor (14), el elemento (36) conducido solidario de la horquilla (2) se dispone en disco anular por lo que la horquilla (2) se monta sobre muñón alrededor del eje (YY) de dirección sobre una placa (5) anular de la base (1), el disco (36) anular de la horquilla (2) y la placa (5) anular de la base (1) presentan cada uno un orificio (37, 6) central, permitiendo dichos orificios (37, 6) centrales el paso de al menos un haz y/o de medios de emisión y/o de recepción de al menos un haz hacia dicho conjunto (4) de transmisión y/o procedente de este último, y
- -
- al menos un anillo (18) piezoeléctrico con sectores de excitación de dicha corona (16) estatórica dentada, siendo dicho anillo (18) también sensiblemente coaxial a dicha corona (16) alrededor del eje (YY) de dirección correspondiente y aplicándose contra una cara radial de dicha corona (16), con objeto de poder excitar dicha corona (16) estatórica y provocar el desplazamiento rotativo del rotor (20) cuando dichos sectores de excitación de dicho anillo (18) piezoeléctrico se alimentan con corriente eléctrica apropiada,
dispositivo de orientación en el que:
- O BIEN dicho patín (20') rotórico anular del segundo motor (14) está directamente integrado en dicho disco (36) anular de la horquilla (2) estando realizado de manera sobresaliente sobre la cara radial de dicho disco (36) anular que se gira por el lado de la base (1),
- O BIEN el patín (20) rotórico anular del segundo motor (14) está directamente integrado en un extremo axial de un árbol (35) de accionamiento en dirección que es tubular, solidario con dicho disco (36) anular de la horquilla (2), y desemboca, según el eje (YY) de dirección, en frente de dicho conjunto (4) de transmisión, a través del orificio (37) central de dicho disco (36) anular, para el paso de al menos un haz y/o de medios de emisión y/o de recepción de al menos un haz hacia el conjunto (4) de transmisión, y/o procedente de este último.
9. Dispositivo de orientación según la
reivindicación 8, caracterizado porque dicha corona (16)
estatórica dentada del estator y, eventualmente, dicho al menos un
anillo (18) piezoeléctrico del segundo motor (14) se soportan de
manera sobresaliente, coaxialmente alrededor del eje (YY) de
dirección, sobre una cara radial de dicha placa (5) anular de la
base (1) que se gira hacia dicha horquilla (2).
10. Dispositivo de orientación según una
cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado
porque el segundo motor (14) se acopla sobre la base (1) a un
conjunto codificador (41) en dirección, adecuado para medir la
rotación angular de dicha horquilla (2) alrededor del eje (YY) de
dirección.
11. Dispositivo de orientación según la
reivindicación 10, caracterizado porque el segundo motor (14)
y el conjunto codificador (41) en dirección se asocian en un
conjunto motor-codificador montado sobre la base (1)
de manera que el segundo motor (14) y el codificador (41) en
dirección están situados sensiblemente a un lado y a otro de dicha
placa (5) anular de la base (1).
12. Dispositivo de orientación según una
cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado
porque dicho patín (20) rotórico anular del segundo motor (14) así
como el o los elementos (35) solidarios en rotación con dicho patín
atraviesan mecanismos (38) de rodamiento soportados por dicha base
(1).
13. Dispositivo de orientación según una
cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado
porque el conjunto de transmisión es un bloque óptico compatible
con láser, que comprende un biprisma (4) o un conjunto de al menos
dos espejos.
14. Dispositivo de orientación según una
cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado
porque el primer motor (13) es también un motor piezoeléctrico
rotativo de onda progresiva.
15. Dispositivo de orientación según la
reivindicación 14, caracterizado porque el primer motor (13)
comprende:
- -
- un estator que comprende una corona (15) estatórica dentada de sección circular, soportada por dicha horquilla (2),
- -
- un rotor que comprende un patín (19) rotórico anular de sección circular, sensiblemente coaxial a dicha corona (15) estatórica dentada alrededor del eje (XX) de elevación, y en apoyo axial contra dicha corona bajo un esfuerzo de pretensado, siendo dicho patín (19) rotórico anular solidario en rotación con un elemento (10) conducido, siendo dicho elemento conducido un primer soporte (10) de dicho conjunto (4) de transmisión con el que es solidario y estando accionado en rotación alrededor del eje (XX) de elevación por dicho primer motor, estando montado dicho conjunto (4) de transmisión sobre muñón por dicho primer soporte (10) alrededor del eje (XX) de elevación, sobre una primera (12) de dos ramas (12, 11) de dicha horquilla (2) entre las que dicho conjunto (4) de transmisión pivota, y
- -
- al menos un anillo (17) piezoeléctrico con sectores de excitación de dicha corona (15) estatórica dentada, siendo dicho anillo (17) también sensiblemente coaxial a dicha corona (15) alrededor del eje (XX) de elevación y aplicándose contra una cara radial de dicha corona (15), con objeto de poder excitar dicha corona (15) estatórica y provocar el desplazamiento rotativo del rotor (19) cuando dichos sectores de excitación de dicho anillo (17) piezoeléctrico se alimentan con corriente eléctrica apropiada,
en el que dispositivo de orientación:
- O BIEN el patín (19) rotórico anular del primer motor (13) está directamente integrado en dicho primer soporte (10) del conjunto (4) de transmisión, estando realizado de manera sobresaliente coaxialmente alrededor del eje (XX) de elevación sobre una cara radial de dicho primer soporte (10) que está enfrentada con la corona (15) estatórica de dicho primer motor (13), corona (15) que está soportada por dicha primera rama (12) de la horquilla (2),
- O BIEN el patín (19) rotórico anular del primer motor (13) está directamente integrado en un extremo axial de un árbol (25) de accionamiento en elevación, sensiblemente coaxial a dicho patín (19) rotórico alrededor del eje (XX) de elevación y solidario en rotación con dicho primer soporte (10) del conjunto (4) de transmisión alrededor del denominado eje (XX) de elevación.
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