研究者は、線形位置決めシステムの精度を改善し、バックラッシュを削減または排除する方法を探し続け、そのようなデバイスを使いやすくします。最近の開発をご覧ください

必要な線形運動が少しでもたくさんあるかどうかにかかわらず、位置決めの精度と信頼性は、線形システムで必要な属性の一部です。宇宙で使用する製品を開発することが多い2つの研究センター、アラバマ州マーシャルスペースフライトセンター、クリーブランドのルイスリサーチセンターは、これらの属性の改善を特徴とする線形位置決めデバイスを開発しました。これらのデバイスの1つは当初、スペースで使用するために開発され、もう1つはより地球に縛られたアプリケーション用に開発されました。ただし、どちらにも送電産業を提供する利点があります。

マーシャル宇宙飛行センターのエンジニアは、宇宙車両の線形アクチュエーターを必要としていました。アクチュエーターは、宇宙車両のメインエンジンのノズルアセンブリを移動します。同じ水平面の別のアクチュエータと組み合わせて、90度になったが、アクチュエーターは車両のピッチ、ロール、およびヨーの動きを制御します。これらの動きの公差は±0.050インチです。

機能的には、アクチュエーターはこれらの大きなオブジェクトに漸進的な線形動作を正確に提供し、重い負荷に対して位置を保持する必要があります。解決策は、電気機械的線形アクチュエーターでした。最大6インチまでの増分移動を提供します。最小ストロークは0.00050インチ未満です。負荷を45,000ポンドに保持できます。

ロータリーを線形運動に変換するこのアクチュエータは、このような強力でありながら制御された動きを必要とするアプリケーションで油圧アクチュエーターを置き換えることができる、クリーンでシンプルなデバイスです。また、このデバイスには、清掃と検査のためのメンテナンス時間はほとんど必要ありません。また、飛行システムの資格を取得するのに必要な時間を短縮するのに役立ちます。

このデザインは、リゾルバーと比較的新しい機能、バックラッシュアンチギアリングアレンジメントを使用しています。リゾルバーは、増分線形運動を制御する増分角運動を測定します。その精度は6 arc/minです。回転と翻訳の関係は、ギア比とスレッドピッチから知られています。

2番目の機能は、バックラッシュアンチバックギアリングの配置です。ギアの歯が時計回りと反時計回りの方向に絶えず接触していることを保証します。

この接触を実現するには、シャフトセンターを正確に整列する必要があります。製造中、シャフトは各アセンブリで機械加工されます。

アクチュエータコンポーネント
電気メカニカルアクチュエータは、4つのアセンブリセクションで構成されています。1）2つの25 hp DCモーター、2）ギアトレイン、3）線形ピストン、4）付随する住宅。 DCモーターはギアトレインを回転させ、回転運動をローラーネジに送信します。これにより、その動きは出力ピストンを通る線形動きに変換します。モーターは、34.6オンス/aのトルク定数を提供します。モーターは125 Aで動作します。ネジでは、ユニットは31,000オンスのトルク、つまり約162 lb-ftを開発します。

2つのブラシレスDCモーターが取り付けプレートに固定されています。取り付けプレートは、ギアシステムとインターフェイスを挿入します。小さなアジャスタープレートは、組み立ての機械加工を可能にします。これにより、シャフトの正確なアラインメントが容易になります。この配置は、ギアシステム内のバックラッシュを排除するのにも役立ちます。

ピニオンギアはモーターシャフトにキーを入れ、モーター内のベアリングで支えられています。ピニオンは、2つのギアを含むアイドラーシャフトアセンブリと交尾します。アイドラーシャフトは速度を低下させ、高トルクを出力ギアに送信します。前述のように、アイドラーギアの1つがシャフトに直接機械加工されます。

最初のアイドラーギアは、システム内の回転プレイを削除するための小さな調整を可能にする2つのピースで構成されています。

アセンブリでは、下のモーターがモーターマウントプレートにマウントされ、ピニオンギアをアイドラーシャフトの調整可能なアイドラーギアと交配します。次に、モーターアジャスタープレートを使用して上部モーターを取り付けます。次に、エンジニアはモーターシャフトを手動で回転させ、シャフトに対してアイドラーギアを移動して回転プレイを除去します。次に、上部モーターが取り外され、新しいアジャスタープレートが正確な中心に機械加工されます。このアセンブリプロセスは、バックラッシュを排除します。

ベアリングは、両端の各アイドラーシャフトをサポートします。出力ギアは、ねじ付きローラースクリューシャフトにキーを入れています。シャフトとナット、および出力ピストンアセンブリは線形動きを提供します。出力ピストンを安定させる線形ベアリングでは、ミスアライメントが防止されます。

球状のベアリングアセンブリは、ロッドの端とテールストックに、エンジンと構造コンポーネントに接続するための取り付けアタッチメントが含まれています。

オプション
ピストンストロークごとにリゾルバーローターの1つの革命を達成し、シャフトのターンをカウントする必要性を排除するために、NASAエンジニアは、リゾルバーでハーモニックドライブを使用できると述べています。このようなドライブには、リゾルバーローターがピストンの完全なストロークごとに1回の革命を移動できるようにする削減比が必要です。

このアクチュエーターの新しいフライトバージョンは、4つの15馬力モーターを使用しています。より小さなモーターは、運動慣性だけでなく重量を減らします。これらのモーターのトルク定数は16.8オンス/a/aで、45,000 lb荷重を動かすために必要な力を提供するために100 aおよび270 Vで走ります。

別のポジショニングデザイン
このトリプルギャンジードネジポジショナーは、宇宙で使用するために開発されていませんが、精度と信頼性の改善を示しています。マシンに部品を正確に配置し、プラットフォームを上下させるか、正確に四角いパッケージに正確に配置し、レーザー機器と光蒸着望遠鏡のプラットフォームがレベルを維持するのにかかる時間を短縮します。

典型的なネジの位置決めシステムは、3つまたは4つの静止したロッドを誘導した中心駆動型の手動制御を使用して、プレートを移動する場合があります。この設計では、トリプルリードスクリューアセンブリを主要な位置決めメカニズムとして使用しています。プレートを互いに平行に保ちながら、固定プレートからプレートを駆動します。

アセンブリは、27のショップメイドの部品、ギアやベアリングなどの9つの購入部品、65のアソートボルト、キーウェイ、ナット、洗濯機などで構成されています。すべてのコンポーネントは、3ポイントコントロールブラケットとワンポイントドライブブラケットに組み立てられています。これらのアセンブリは、キャビティのベースエンドプレートに正確なドライブコントロール位置にマウントされます。

ポジショナーは、ドライブピンの1つで手動ハンドクランクによって操作するか、リモートサーボモータードライブアタッチメントによって操作します。旅行位置は、スケール、ポインターアタッチメント、またはLED読み取りで読み取られます。位置調整は0.1 mmに制御できます。