Los investigadores continúan buscando formas de mejorar la precisión de los sistemas de posicionamiento lineal, reducir o eliminar el juego y hacer que dichos dispositivos sean más fáciles de usar. He aquí un vistazo a los acontecimientos recientes.

Ya sea que el movimiento lineal necesario sea poco o mucho, la precisión y confiabilidad del posicionamiento son algunos de los atributos necesarios en los sistemas lineales. Dos centros de investigación que a menudo desarrollan productos para uso en el espacio, el Centro Marshall de Vuelos Espaciales, Alabama y el Centro de Investigación Lewis, Cleveland, han desarrollado dispositivos de posicionamiento lineal que presentan mejoras en estos atributos. Uno de estos dispositivos se desarrolló inicialmente para su uso en el espacio y el otro para aplicaciones más terrestres. Sin embargo, ambos tienen beneficios que ofrecer a la industria de la transmisión de energía.

Los ingenieros del Centro Marshall de Vuelos Espaciales necesitaban un actuador lineal para vehículos espaciales. El actuador moverá el conjunto de boquilla del motor principal de un vehículo espacial. En combinación con otro actuador en el mismo plano horizontal pero girado 90 grados, los actuadores controlarán los movimientos de cabeceo, balanceo y guiñada del vehículo. Las tolerancias de estos movimientos son ±0,050 pulg.

Funcionalmente, el actuador debe proporcionar con precisión movimientos lineales incrementales a estos objetos grandes y mantener la posición frente a cargas pesadas. La solución fue un actuador lineal electromecánico. Proporciona movimiento incremental hasta un máximo de 6 pulgadas. Su carrera mínima es inferior a 0,00050 pulgadas. Puede soportar cargas de hasta 45 000 lb.

Al convertir el movimiento giratorio en lineal, este actuador es un dispositivo limpio y simple que puede reemplazar a los actuadores hidráulicos en aplicaciones que requieren un movimiento tan potente pero controlado. Este dispositivo también requiere poco tiempo de mantenimiento para limpieza e inspección y ayuda a reducir el tiempo necesario para calificar el sistema de vuelo.

Este diseño utiliza un resolver y una característica relativamente nueva, una disposición de engranajes anti-contragolpe. El resolutor mide el movimiento angular incremental, que controla el movimiento lineal incremental. Su precisión es de 6 arco/min. La relación entre rotación y traslación se conoce por las relaciones de transmisión y el paso de rosca.

La segunda característica es una disposición de engranajes anti-contragolpe. Garantiza que los dientes del engranaje estén en contacto constante en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Para lograr este contacto, los centros de los ejes deben estar alineados con precisión. Durante la fabricación, los ejes se mecanizan en cada conjunto.

Componentes del actuador
El actuador electromecánico consta de cuatro secciones de ensamblaje: 1) dos motores de CC de 25 hp, 2) un tren de engranajes, 3) un pistón lineal y 4) una carcasa adjunta. Los motores de CC hacen girar el tren de engranajes, transmitiendo el movimiento de rotación a un tornillo de rodillo, que traduce ese movimiento en movimiento lineal a través del pistón de salida. Los motores proporcionan un par constante de 34,6 oz-in./A. Los motores funcionan a 125 A. En el tornillo, la unidad desarrolla un torque de 31,000 oz-in, o aproximadamente 162 lb-ft.

Dos motores de corriente continua sin escobillas están fijados a una placa de montaje. La placa de montaje interactúa con el sistema de engranajes. Una pequeña placa de ajuste permite el mecanizado durante el montaje, lo que facilita la alineación precisa de los ejes. Esta disposición también ayuda a eliminar el juego dentro del sistema de engranajes.

El piñón está encajado en el eje del motor y sostenido por cojinetes dentro del motor. El piñón se acopla con el conjunto del eje loco, que incluye dos engranajes. El eje loco reduce la velocidad y transmite pares elevados al engranaje de salida. Como se mencionó anteriormente, uno de los engranajes locos está mecanizado directamente en el eje.

El primer engranaje loco consta de dos piezas que permiten pequeños ajustes para eliminar el juego rotacional en el sistema.

En el ensamblaje, el motor inferior se monta en la placa de montaje del motor, acoplando su piñón a los engranajes locos ajustables en los ejes locos. Luego se monta el motor superior utilizando la placa de ajuste del motor. A continuación, los ingenieros giran manualmente los ejes del motor, moviendo los engranajes locos con respecto a sus ejes para eliminar el juego rotacional. Luego se retira el motor superior y se mecaniza una nueva placa de ajuste hasta un centro exacto. Este proceso de montaje elimina el juego.

Los cojinetes sostienen cada eje loco en ambos extremos. El engranaje de salida está acoplado a un eje de tornillo de rodillo roscado. El eje, la tuerca y el conjunto del pistón de salida generan movimientos lineales. La desalineación se evita con un cojinete lineal que estabiliza el pistón de salida.

Los conjuntos de cojinetes esféricos, en el extremo de la varilla y en el contrapunto, incluyen accesorios de montaje para conectarse al motor y a los componentes estructurales.

Opciones
Para lograr una revolución del rotor del resolutor por carrera del pistón y eliminar la necesidad de contar vueltas del eje, los ingenieros de la NASA relatan que pueden usar un accionamiento armónico con un resolutor. Tal accionamiento debe tener una relación de reducción que permita que el rotor del resolver recorra una revolución por cada carrera completa del pistón.

Una versión de vuelo más nueva de este actuador utiliza cuatro motores de 15 hp. Los motores más pequeños reducen el peso y la inercia del motor. La constante de par de estos motores es de 16,8 oz-pulg/A, funcionando a 100 A y 270 V para proporcionar la fuerza necesaria para mover una carga de 45 000 lb.

Otro diseño de posicionamiento
Aunque este posicionador de tornillo de avance de triple grupo no fue desarrollado para su uso en el espacio, demuestra mejoras en precisión y confiabilidad. Reduce el tiempo que lleva colocar piezas con precisión en las máquinas, subir o bajar plataformas, escuadrar paquetes con precisión y garantizar que las plataformas permanezcan niveladas para equipos láser y telescopios de pirometría óptica.

Un sistema típico de posicionamiento de tornillos podría utilizar un control manual impulsado por el centro, guiado por tres o cuatro varillas estacionarias, para mover una placa. Este diseño utiliza un conjunto de tornillo de avance triple como mecanismo de posicionamiento principal. Impulsa una placa hacia o desde una placa fija mientras mantiene las placas paralelas entre sí.

El conjunto consta de 27 piezas fabricadas en el taller, nueve piezas compradas, como engranajes y cojinetes, y 65 pernos, chaveteros, tuercas, arandelas, etc. variados. Todos los componentes están ensamblados en el soporte de control de tres puntos y en la transmisión de un punto. soporte. Estos conjuntos se montan en una posición precisa de control de accionamiento en la placa terminal de la base de la cavidad.

El posicionador funciona mediante una manivela manual en uno de los pasadores de accionamiento o mediante un accesorio de accionamiento remoto por servomotor. La posición de viaje se lee en una escala, en un puntero o con una lectura LED. El ajuste de posición se puede controlar a 0,1 mm.