Araştırmacılar, doğrusal konumlandırma sistemlerinin doğruluğunu artırmanın, geri tepmeyi azaltmanın veya ortadan kaldırmanın yanı sıra bu tür cihazların kullanımını kolaylaştırmanın yollarını aramaya devam ediyor. İşte son gelişmelere bir bakış

İhtiyaç duyulan doğrusal hareket az ya da çok olsun, konumlandırma doğruluğu ve güvenilirliği, doğrusal sistemlerde gerekli olan özelliklerden bazılarıdır. Genellikle uzayda kullanıma yönelik ürünler geliştiren iki araştırma merkezi, Alabama'daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi ve Cleveland'daki Lewis Araştırma Merkezi, bu niteliklerde iyileştirmeler sağlayan doğrusal konumlandırma cihazları geliştirdi. Bu cihazlardan biri başlangıçta uzayda kullanılmak üzere geliştirildi, diğeri ise daha çok dünyaya bağlı uygulamalar için geliştirildi. Ancak her ikisinin de güç iletim endüstrisine sunabileceği faydalar var.

Marshall Uzay Uçuş Merkezi'ndeki mühendislerin uzay araçları için doğrusal bir aktüatöre ihtiyacı vardı. Aktüatör, bir uzay aracının ana motorunun nozül düzeneğini hareket ettirecektir. Aynı yatay düzlemde fakat 90 derece döndürülmüş başka bir aktüatörle kombinasyon halinde aktüatörler, aracın eğim, yuvarlanma ve sapma hareketlerini kontrol edecektir. Bu hareketlerin toleransları ±0,050 inçtir.

İşlevsel olarak aktüatörün bu büyük nesnelere doğru şekilde artan doğrusal hareketler sağlaması ve ağır yüklere karşı konumunu koruması gerekir. Çözüm, elektromekanik bir doğrusal aktüatördü. Maksimum 6 inç'e kadar artımlı hareket sağlar. Minimum stroku 0,00050 inç'ten azdır. 45.000 lb'ye kadar yük tutabilir.

Döner hareketi doğrusal harekete dönüştüren bu aktüatör, bu kadar güçlü ancak kontrollü hareket gerektiren uygulamalarda hidrolik aktüatörlerin yerini alabilecek temiz, basit bir cihazdır. Bu cihaz ayrıca temizlik ve inceleme için çok az bakım süresi gerektirir ve uçuş sisteminin uygun hale getirilmesi için gereken sürenin azaltılmasına yardımcı olur.

Bu tasarımda bir çözümleyici ve nispeten yeni bir özellik olan boşluk önleyici dişli düzeni kullanılıyor. Çözümleyici, artımlı doğrusal hareketi kontrol eden artımlı açısal hareketi ölçer. Doğruluğu 6 ark/dakikadır. Dönme ve öteleme arasındaki ilişki dişli oranlarından ve diş adımından bilinmektedir.

İkinci özellik ise boşluksuz dişli düzenidir. Dişli dişlerinin saat yönünde ve saat yönünün tersine sürekli temas halinde olmasını sağlar.

Bu teması sağlamak için şaft merkezlerinin hassas bir şekilde hizalanması gerekir. İmalat sırasında miller her bir düzenekte işlenir.

Aktüatör bileşenleri
Elektromekanik aktüatör dört montaj bölümünden oluşur: 1) iki adet 25 hp DC motor, 2) bir dişli takımı, 3) bir doğrusal piston ve 4) buna eşlik eden bir mahfaza. DC motorlar dişli takımını döndürerek dönme hareketini bir silindir vidaya iletir, bu hareket bu hareketi çıkış pistonu aracılığıyla doğrusal harekete dönüştürür. Motorlar 34,6 oz-inç/A'lık bir tork sabiti sağlar. Motorlar 125 A'da çalıştırılır. Vidada ünite 31.000 oz-inç veya yaklaşık 162 lb-ft'lik bir tork geliştirir.

İki fırçasız DC motor bir montaj plakasına sabitlenmiştir. Montaj plakası dişli sistemi ile arayüz oluşturur. Küçük bir ayar plakası, millerin hassas şekilde hizalanmasını kolaylaştıran montaj sırasında işlemeye olanak tanır. Bu düzenleme aynı zamanda dişli sistemi içindeki boşluğun ortadan kaldırılmasına da yardımcı olur.

Pinyon dişlisi motor miline kamalanmıştır ve motorun içindeki yataklarla desteklenir. Pinyon, iki dişli içeren avara mili tertibatıyla eşleşir. Avara mili hızı azaltır ve yüksek torkları çıkış dişlisine iletir. Daha önce de belirtildiği gibi, avara dişlilerinden biri doğrudan mile işlenir.

İlk avara dişlisi, sistemdeki dönme boşluğunu ortadan kaldırmak için küçük ayarlamalar yapılmasını sağlayan iki parçadan oluşur.

Montaj sırasında alt motor, pinyon dişlisini avara milleri üzerindeki ayarlanabilir avara dişlileriyle eşleştirerek motor montaj plakasına monte edilir. Daha sonra üst motor, motor ayar plakası kullanılarak monte edilir. Daha sonra mühendisler motor şaftlarını manuel olarak döndürüyor ve dönme boşluğunu ortadan kaldırmak için rölanti dişlilerini şaftlarına göre hareket ettiriyor. Daha sonra üst motor çıkarılır ve yeni bir ayar plakası tam merkeze işlenir. Bu montaj işlemi geri tepmeyi ortadan kaldırır.

Rulmanlar her bir avara milini her iki uçtan destekler. Çıkış dişlisi dişli makaralı vida miline kamalanmıştır. Mil, somun ve çıkış pistonu düzeneği doğrusal hareketler sağlar. Çıkış pistonunu stabilize eden doğrusal bir yatakla yanlış hizalama önlenir.

Çubuğun ucundaki ve puntadaki küresel yatak düzenekleri, motora ve yapısal bileşenlere bağlanmak için montaj ekleri içerir.

Seçenekler
Piston stroku başına çözümleyici rotorunun bir devrini elde etmek ve şaftın dönüşlerini sayma ihtiyacını ortadan kaldırmak için NASA mühendisleri, çözümleyiciyle birlikte harmonik bir tahrik kullanabileceklerini söylüyor. Böyle bir tahrik, çözücü rotorunun, pistonun tam stroku başına bir devir hareket etmesine izin veren bir redüksiyon oranına sahip olmalıdır.

Bu aktüatörün daha yeni uçuş versiyonunda dört adet 15 hp motor kullanılıyor. Daha küçük motorlar, motor ataletinin yanı sıra ağırlığı da azaltır. Bu motorların tork sabiti 16,8 oz-inç/A'dır ve 45.000 lb'lik bir yükü hareket ettirmek için gereken kuvveti sağlamak üzere 100 A ve 270 V'de çalışır.

Başka bir konumlandırma tasarımı
Bu üç dişli uçlu vida konumlayıcı uzayda kullanılmak üzere geliştirilmemiş olmasına rağmen doğruluk ve güvenilirlik açısından gelişmeler göstermektedir. Parçaların makinelere doğru şekilde konumlandırılması, platformların yükseltilmesi veya indirilmesi, tam kare paketler için gereken süreyi azaltır ve platformların lazer ekipmanı ve optik pirometri teleskopları için düz kalmasını sağlar.

Tipik bir vida konumlandırma sistemi, bir plakayı hareket ettirmek için üç veya dört sabit çubuk üzerinde yönlendirilen merkezden tahrikli bir manuel kontrol kullanabilir. Bu tasarımda ana konumlandırma mekanizması olarak üçlü kurşun vida düzeneği kullanılır. Plakaları birbirine paralel tutarken bir plakayı sabit bir plakaya doğru veya sabit bir plakadan uzaklaştırır.

Montaj, atölyede üretilen 27 parça, dişliler ve rulmanlar gibi satın alınan dokuz parça ve 65 çeşitli cıvata, kama yuvası, somun, pul vb.'den oluşur. Tüm bileşenler, üç noktalı kontrol braketi ve tek noktalı tahrik üzerine monte edilmiştir. braket. Bu düzenekler boşluğun taban uç plakası üzerinde hassas bir tahrik kontrol pozisyonuna monte edilir.

Pozisyoner, tahrik pimlerinden birindeki manüel bir el krankı veya uzak bir servo motor tahrik ataşmanı ile çalıştırılır. Seyahat konumu bir ölçekte, bir işaretçi eklentisiyle veya bir LED okumayla okunur. Konum ayarı 0,1 mm'ye kadar kontrol edilebilir.