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

Gerekli doğrusal hareket az veya çok olsun, konumlandırma doğruluğu ve güvenilirlik doğrusal sistemlerde gerekli olan özelliklerden bazılarıdır. Genellikle uzayda kullanım için ürünler geliştiren iki araştırma merkezi, Alabama'daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi ve Cleveland'daki Lewis Araştırma Merkezi, bu özelliklerde iyileştirmeler sunan doğrusal konumlandırma cihazları geliştirdiler. Bu cihazlardan biri başlangıçta uzayda kullanım için, diğeri ise daha çok dünyaya bağlı uygulamalar için geliştirildi. Ancak her ikisinin de güç iletimi sektörüne sunacağı avantajlar var.

Marshall Uzay Uçuş Merkezi'ndeki mühendisler uzay araçları için doğrusal bir aktüatöre ihtiyaç duyuyordu. Aktüatör, bir uzay aracının ana motorunun nozul tertibatını hareket ettirecek. Aynı yatay düzlemde ancak 90 derece döndürülmüş başka bir aktüatörle birlikte, aktüatörler aracın pitch, roll ve yaw hareketlerini kontrol edecek. Bu hareketlerin toleransları ±0,050 inçtir.

İşlevsel olarak, aktüatör bu büyük nesnelere doğru bir şekilde artımlı doğrusal hareketler sağlamalı ve ağır yükler karşısında pozisyonunu korumalıdır. Çözüm, elektromekanik doğrusal bir aktüatördü. Maksimum 6 inç'e kadar artımlı hareket sağlar. Minimum stroku 0,00050 inç'ten azdır. 45.000 lb'ye kadar yükleri 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 sistemini nitelendirmek için gereken süreyi azaltmaya yardımcı olur.

Bu tasarım bir çözücü ve nispeten yeni bir özellik olan geri tepme önleyici dişli düzenlemesi kullanır. Çözücü, artımlı doğrusal hareketi kontrol eden artımlı açısal hareketi ölçer. Doğruluğu 6 ark/dakikadır. Dönme ve çeviri arasındaki ilişki dişli oranlarından ve diş adımından bilinir.

İkinci özellik ise geri tepme önleyici dişli düzenlemesidir. Dişli dişlerinin saat yönünde ve saat yönünün tersine sürekli temas halinde olmasını sağlar.

Bu teması sağlamak için, şaft merkezlerinin hassas bir şekilde hizalanması gerekir. Üretim sırasında, şaftlar her bir montajda 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) eşlik eden bir gövde. DC motorlar dişli takımını döndürerek dönme hareketini bir silindir vidaya iletir ve bu vida da bu hareketi çıkış pistonu aracılığıyla doğrusal harekete dönüştürür. Motorlar 34,6 oz-in./A tork sabiti sağlar. Motorlar 125 A'da çalıştırılır. Vidada ünite 31.000 oz-in. veya yaklaşık 162 lb-ft tork üretir.

İki fırçasız DC motor bir montaj plakasına sabitlenmiştir. Montaj plakası dişli sistemiyle arayüz oluşturur. Küçük bir ayar plakası, şaftların hassas hizalanmasını kolaylaştıran montaj sırasında işlemeyi mümkün kılar. Bu düzenleme ayrıca dişli sistemindeki boşluğu ortadan kaldırmaya yardımcı olur.

Pinyon dişlisi motor şaftına kama ile bağlanmıştır ve motorun içindeki yataklarla desteklenmiştir. Pinyon, iki dişli içeren gergi mili tertibatıyla eşleşir. Gergi mili hızı düşürür ve çıkış dişlisine yüksek torklar iletir. Daha önce belirtildiği gibi, gergi dişlilerinden biri doğrudan şafta işlenmiştir.

İlk gergi dişlisi, sistemdeki dönme boşluğunu gidermek için küçük ayarlamalar yapılmasına olanak tanıyan iki parçadan oluşuyor.

Montajda, alt motor motor montaj plakasına monte edilir ve pinyon dişlisini gergi millerindeki ayarlanabilir gergi dişlilerine bağlar. Daha sonra üst motor motor ayar plakası kullanılarak monte edilir. Daha sonra, mühendisler motor millerini manuel olarak döndürerek gergi dişlilerini millerine göre hareket ettirerek dönme boşluğunu giderir. Daha sonra üst motor çıkarılır ve yeni bir ayar plakası tam merkeze işlenir. Bu montaj süreci boşluğu ortadan kaldırır.

Rulmanlar her iki uçtaki her bir boş mili destekler. Çıkış dişlisi dişli bir makaralı vidalı mile kamalanmıştır. Mil ve somun ve çıkış piston tertibatı doğrusal hareketler sağlar. Çıkış pistonunu sabitleyen doğrusal bir rulman ile yanlış hizalama önlenir.

Çubuğun ucunda ve kuyrukta bulunan küresel yatak tertibatları, motora ve yapısal bileşenlere bağlanmak için montaj aparatlarını içerir.

Seçenekler
Çözücü rotorunun piston vuruşu başına bir devrini elde etmek ve şaftın dönüşlerini sayma ihtiyacını ortadan kaldırmak için NASA mühendisleri, bir çözücüyle harmonik bir tahrik kullanabileceklerini belirtiyorlar. Böyle bir tahrik, çözücü rotorunun pistonun tam vuruşu başına bir devir yapmasına izin veren bir indirgeme oranına sahip olmalıdır.

Bu aktüatörün daha yeni, uçuş versiyonu dört adet 15 beygir gücünde motor kullanır. Daha küçük motorlar ağırlığı ve motor ataletini azaltır. Bu motorların tork sabiti 16,8 oz-in./A'dır ve 45.000 lb'lik bir yükü hareket ettirmek için gereken kuvveti sağlamak üzere 100 A ve 270 V'ta çalışır.

Başka bir konumlandırma tasarımı
Bu üçlü-gruplu-kurşun vida konumlandırıcı uzayda kullanım için geliştirilmemiş olsa da, doğruluk ve güvenilirlikte iyileştirmeler göstermektedir. Makinelerde parçaları doğru bir şekilde konumlandırmak, platformları kaldırmak veya indirmek, paketleri tam olarak karelemek ve platformların lazer ekipmanı ve optik-pirometre teleskopları için düz kalmasını sağlamak için gereken süreyi azaltır.

Tipik bir vida konumlandırma sistemi, bir plakayı hareket ettirmek için üç veya dört sabit çubuk üzerinde yönlendirilen merkezden tahrikli bir manuel kontrol kullanabilir. Bu tasarım, ana konumlandırma mekanizması olarak üçlü bir kurşun vida tertibatı kullanır. Plakaları birbirine paralel tutarken bir plakayı sabit bir plakaya doğru veya ondan uzağa doğru hareket ettirir.

Montaj, 27 adet atölyede üretilmiş parça, dişliler ve yataklar gibi dokuz adet satın alınmış parça ve 65 adet çeşitli cıvata, kama yuvası, somun, rondela vb. içerir. Tüm bileşenler üç noktalı kontrol braketi ve tek noktalı tahrik braketi üzerine monte edilir. Bu montajlar, boşluğun taban uç plakasına hassas bir tahrik kontrol pozisyonunda monte edilir.

Pozisyoner, tahrik pimlerinden birindeki manuel el krankıyla veya uzaktan servo motor tahrikli bir ek parçayla çalışır. Seyahat konumu bir ölçekte, bir işaretçi ek parçasında veya bir LED okuma ile okunur. Konum ayarı 0,1 mm'ye kadar kontrol edilebilir.