Tutkijat etsivät edelleen tapoja parantaa lineaaristen paikannusjärjestelmien tarkkuutta, vähentää tai poistaa välystä sekä helpottaa tällaisten laitteiden käyttöä. Tässä on katsaus viimeaikaisiin tapahtumiin

Olipa tarvittava lineaarinen liike vähän tai paljon, paikannustarkkuus ja luotettavuus ovat joitain lineaarisissa järjestelmissä välttämättömiä ominaisuuksia. Kaksi tutkimuskeskusta, jotka usein kehittävät tuotteita avaruudessa käytettäviksi, Marshall Space Flight Center, Alabama ja Lewis Research Center, Cleveland, ovat kehittäneet lineaarisia paikannuslaitteita, joissa on parannuksia näihin ominaisuuksiin. Toinen näistä laitteista kehitettiin alun perin käytettäväksi avaruudessa, toinen maapallolla sidottuja sovelluksia varten. Molemmilla on kuitenkin etuja tarjota voimansiirtoteollisuudelle.

Marshallin avaruuslentokeskuksen insinöörit tarvitsivat lineaarisen toimilaitteen avaruusajoneuvoihin. Toimilaite liikuttaa avaruusajoneuvon päämoottorin suutinkokoonpanoa. Yhdessä toisen toimilaitteen kanssa, joka on samassa vaakatasossa mutta käännetty 90 astetta, toimilaitteet ohjaavat ajoneuvon kallistus-, kallistus- ja kiertoliikkeet. Näiden liikkeiden toleranssit ovat ±0,050 tuumaa.

Toiminnallisesti toimilaitteen on tarjottava tarkasti portaallisia lineaarisia liikkeitä näille suurille esineille ja pysyttävä asennossa raskaita kuormia vastaan. Ratkaisu oli sähkömekaaninen lineaarinen toimilaite. Se mahdollistaa asteittaisen liikkeen enintään 6 tuumaan asti. Sen minimiisku on alle 0,00050 tuumaa. Se kestää 45 000 lb:n kuormia.

Pyörivän lineaarisen liikkeen muuntava toimilaite on puhdas, yksinkertainen laite, joka voi korvata hydrauliset toimilaitteet sovelluksissa, jotka vaativat niin voimakasta mutta hallittua liikettä. Tämä laite vaatii myös vähän huoltoa puhdistukseen ja tarkastukseen, ja se auttaa vähentämään lentojärjestelmän hyväksymiseen tarvittavaa aikaa.

Tässä mallissa käytetään resolveria ja suhteellisen uutta ominaisuutta, välyksenestovaihteistoa. Ratkaisulaite mittaa inkrementaalista kulmaliikettä, joka ohjaa inkrementaalista lineaariliikettä. Sen tarkkuus on 6 kaaria/min. Pyörimisen ja siirtymän välinen suhde tunnetaan välityssuhteista ja kierteen noususta.

Toinen ominaisuus on välyksen estävä vaihteisto. Se varmistaa, että hammaspyörän hampaat ovat jatkuvassa kosketuksessa myötä- ja vastapäivään.

Tämän kosketuksen saavuttamiseksi akselin keskipisteet on kohdistettava tarkasti. Valmistuksen aikana akselit koneistetaan jokaisessa kokoonpanossa.

Toimilaitteen komponentit
Sähkömekaaninen toimilaite koostuu neljästä kokoonpanoosasta: 1) kahdesta 25 hv:n tasavirtamoottorista, 2) vaihteistosta, 3) lineaarisesta männästä ja 4) mukana tulevasta kotelosta. Tasavirtamoottorit pyörittävät vaihteistoa siirtäen pyörimisliikkeen rullaruuville, mikä muuttaa tämän liikkeen lineaariseksi liikkeeksi lähtömännän läpi. Moottorit tarjoavat vääntömomenttivakion 34,6 oz-in./A. Moottorit toimivat 125 A:lla. Ruuvissa yksikkö kehittää vääntömomentin 31 000 oz-in. eli noin 162 lb-ft.

Kaksi harjatonta tasavirtamoottoria on kiinnitetty asennuslevyyn. Asennuslevy on yhteydessä vaihteistoon. Pieni säätölevy mahdollistaa koneistuksen asennuksen yhteydessä, mikä helpottaa akseleiden tarkkaa kohdistusta. Tämä järjestely auttaa myös poistamaan välykset vaihdejärjestelmästä.

Hammaspyörä on kiilattu moottorin akseliin ja tuettu moottorin sisällä olevilla laakereilla. Hammaspyörä yhdistyy väliakselikokoonpanoon, joka sisältää kaksi vaihdetta. Tyhjäpyörän akseli vähentää nopeutta ja siirtää suuret vääntömomentit lähtövaihteeseen. Kuten aiemmin mainittiin, yksi välivaihteista koneistetaan suoraan akseliin.

Ensimmäinen välivaihde koostuu kahdesta osasta, jotka mahdollistavat pieniä säätöjä järjestelmän pyörimisvälysten poistamiseksi.

Kokoonpanossa alempi moottori kiinnittyy moottorin asennuslevyyn ja liittää sen hammaspyörän väliakselien säädettäviin välihammaspyöriin. Ylempi moottori asennetaan sitten moottorin säätölevyllä. Seuraavaksi insinöörit pyörittävät moottorin akseleita manuaalisesti ja siirtävät välihammaspyöriä suhteessa akseleihinsa pyörimisvälyksen poistamiseksi. Tämän jälkeen ylempi moottori poistetaan ja uusi säätölevy koneistetaan tarkasti keskelle. Tämä kokoonpanoprosessi eliminoi välyksen.

Laakerit tukevat jokaista väliakselia molemmista päistä. Lähtövaihde on kiilattu kierteitettyyn rullaruuvin akseliin. Akseli, mutteri ja ulostulomäntäyhdistelmä tarjoavat lineaariset liikkeet. Virheet estetään lineaarilaakerilla, joka stabiloi lähtömäntä.

Pallomaiset laakerikokoonpanot tangon päässä ja takapuomissa sisältävät kiinnitysosat moottoriin ja rakenneosiin liittämistä varten.

Vaihtoehdot
NASA:n insinöörit kertovat voivansa käyttää harmonista käyttöä resolverin kanssa, jotta saavutetaan yksi resolver-roottorin kierros männän iskua kohden ja eliminoidaan tarve laskea akselin kierroksia. Tällaisella käytöllä tulisi olla alennussuhde, joka sallii resolver-roottorin kulkea yhden kierroksen männän täyttä iskua kohden.

Tämän toimilaitteen uudempi lentoversio käyttää neljää 15 hv:n moottoria. Pienemmät moottorit vähentävät painoa ja moottorin hitautta. Näiden moottoreiden vääntömomenttivakio on 16,8 oz-in./A, jotka toimivat 100 A:lla ja 270 V:lla, jotta saadaan tarvittava voima 45 000 lb:n kuorman siirtämiseen.

Toinen paikannussuunnittelu
Vaikka tätä kolminkertaista johtoruuvia ei ole kehitetty käytettäväksi avaruudessa, se osoittaa tarkkuuden ja luotettavuuden parannuksia. Se vähentää aikaa, joka kuluu osien tarkkaan sijoittamiseen koneisiin, tasojen nostamiseen tai laskemiseen, tarkalleen neliömäisiin pakkauksiin ja varmistaa, että alustat pysyvät vaakasuorassa laserlaitteiden ja optisten pyrometristen teleskooppien kohdalla.

Tyypillinen ruuvin paikannusjärjestelmä saattaa käyttää keskelle ohjattua manuaalista ohjausta, jota ohjataan kolmella tai neljällä paikallaan olevalla tangolla, siirtämään levyä. Tämä rakenne käyttää kolminkertaista lyijyruuvikokoonpanoa pääasemointimekanismina. Se ajaa levyn kiinteälle levylle tai pois siitä pitäen levyt yhdensuuntaisina toistensa kanssa.

Kokoonpano koostuu 27 konepajaosasta, yhdeksästä ostetusta osasta, kuten hammaspyörät ja laakerit, sekä 65 erilaisesta pultista, kiilaurasta, mutterista, aluslevystä jne. Kaikki komponentit on koottu kolmipisteohjauskannattimeen ja yksipistekäyttöön kiinnike. Nämä kokoonpanot kiinnitetään tarkkaan ohjausasentoon ontelon pohjapäätylevyyn.

Asennoitin toimii joko manuaalisella käsikammella yhdessä käyttötapeista tai etäkäyttöisellä servomoottorikäyttöisellä lisälaitteella. Ajoasento luetaan asteikosta, osoitinkiinnikkeestä tai LED-näytöstä. Asennon viritystä voidaan säätää 0,1 mm:iin asti.