Дослідники продовжують шукати способи підвищити точність систем лінійного позиціонування, зменшити або усунути люфт, а також зробити такі пристрої простішими у використанні. Ось огляд останніх подій

Незалежно від того, чи є необхідний лінійний рух малим чи великим, точність позиціонування та надійність є одними з атрибутів, необхідних у лінійних системах. Два дослідницькі центри, які часто розробляють продукти для використання в космосі, Центр космічних польотів імені Маршалла, Алабама та Дослідницький центр Льюїса, Клівленд, розробили пристрої лінійного позиціонування, які мають покращені ці атрибути. Один із цих пристроїв спочатку був розроблений для використання в космосі, інший – для більш земних застосувань. Однак обидва мають переваги, які можна запропонувати галузі передачі електроенергії.

Інженерам Центру космічних польотів Маршалла потрібен був лінійний привод для космічних апаратів. Привід буде рухати сопло головного двигуна космічного корабля. У поєднанні з іншим приводом у тій самій горизонтальній площині, але повернутим на 90 градусів, приводи керуватимуть рухом транспортного засобу по куту, крену та повороту. Допуски цих рухів становлять ±0,050 дюйма.

Функціонально привід повинен точно забезпечувати поступові лінійні переміщення цих великих об’єктів і утримувати положення проти великих навантажень. Рішенням став електромеханічний лінійний привід. Він забезпечує поступове переміщення до максимуму 6 дюймів. Його мінімальний хід становить менше 0,00050 дюйма. Він може утримувати навантаження до 45 000 фунтів.

Перетворюючи обертальний рух у лінійний, цей привод є чистим і простим пристроєм, який може замінити гідравлічні приводи в програмах, які вимагають такого потужного, але контрольованого руху. Цей пристрій також вимагає мало часу на технічне обслуговування для очищення та огляду, і це допомагає скоротити час, необхідний для кваліфікації системи польоту.

Ця конструкція використовує резольвер і відносно нову функцію, систему протилюфтової передачі. Резолвер вимірює інкрементний кутовий рух, який контролює інкрементний лінійний рух. Його точність становить 6 дуг/хв. Взаємозв'язок між обертанням і трансляцією відома з передавальних чисел і кроку різьби.

Друга особливість - це антілюфтовий механізм передачі. Це забезпечує постійний контакт зубців шестерні за годинниковою стрілкою та проти годинникової стрілки.

Для досягнення цього контакту центри валів повинні бути точно вирівняні. Під час виготовлення вали обробляються на кожному вузлі.

Компоненти приводу
Електромеханічний привід складається з чотирьох монтажних секцій: 1) двох двигунів постійного струму потужністю 25 к.с., 2) зубчастої передачі, 3) лінійного поршня та 4) супровідного корпусу. Двигуни постійного струму обертають зубчасту передачу, передаючи обертовий рух роликовому гвинту, який перетворює цей рух на лінійний рух через вихідний поршень. Двигуни забезпечують постійний крутний момент 34,6 унцій-дюйм/А. Двигуни працюють на 125 А. На гвинті блок розвиває крутний момент 31 000 унцій на дюйм, або приблизно 162 фунт-фути.

Два безщіткових двигуна постійного струму закріплені на монтажній пластині. Монтажна пластина взаємодіє з системою передач. Невелика регулювальна пластина дозволяє виконувати механічну обробку при складанні, що полегшує точне центрування валів. Таке розташування також допомагає усунути люфт у системі передач.

Шестерня закріплена на валу двигуна та підтримується підшипниками всередині двигуна. Шестерня сполучається з вузлом проміжного вала, який включає дві шестерні. Простий вал знижує швидкість і передає високі крутні моменти на вихідну шестерню. Як згадувалося раніше, одна з проміжних шестерень врізана безпосередньо у вал.

Перша проміжна шестерня складається з двох частин, які дозволяють невеликі налаштування для усунення обертального люфта в системі.

При складанні нижній двигун кріпиться до монтажної пластини двигуна, сполучаючи його шестерню з регульованими проміжними шестернями на проміжних валах. Потім верхній двигун монтується за допомогою пластини регулювання двигуна. Далі інженери вручну обертають вали двигуна, переміщуючи проміжні шестерні відносно їхніх валів, щоб усунути обертальний люфт. Потім верхній двигун знімають, а нову регулювальну пластину обробляють до точного центру. Такий процес складання виключає люфт.

Підшипники підтримують кожен проміжний вал з обох кінців. Вихідна шестерня закріплена на валу різьбового роликового гвинта. Вал, гайка та вихідний поршень забезпечують лінійні рухи. Зсуву запобігає лінійний підшипник, який стабілізує вихідний поршень.

Вузли сферичних підшипників на кінці штока та в задній бабці включають монтажні пристосування для з’єднання з двигуном і структурними компонентами.

Опції
Щоб досягти одного оберту ротора резольвера на один хід поршня та усунути потребу підраховувати оберти вала, інженери NASA повідомляють, що вони можуть використовувати гармонічний привід із резольвером. Такий привід повинен мати передаточне число, яке дозволяє ротору резольвера здійснювати один оберт за повний хід поршня.

У новішій льотній версії цього приводу використовуються чотири двигуни по 15 к.с. Менші двигуни зменшують вагу, а також інерцію двигуна. Постійний крутний момент цих двигунів становить 16,8 унцій-дюйм/А, працює при 100 А та 270 В, щоб забезпечити необхідну силу для переміщення вантажу вагою 45 000 фунтів.

Інший дизайн позиціонування
Хоча цей гвинтовий позиціонер із трьома гвинтами не був розроблений для використання в космосі, він демонструє підвищення точності та надійності. Це скорочує час, необхідний для точного розміщення деталей у машинах, підйому або опускання платформ, точної прямокутної форми пакетів і гарантії, що платформи залишаються рівними для лазерного обладнання та оптичних пірометричних телескопів.

Типова система позиціонування шнека може використовувати ручне керування з центральним приводом, яке керується трьома або чотирма нерухомими стрижнями для переміщення пластини. Ця конструкція використовує потрійний вузол ходового гвинта як основний механізм позиціонування. Він приводить пластину до нерухомої пластини або від неї, зберігаючи пластини паралельними одна одній.

Вузол складається з 27 виготовлених у заводі деталей, дев’яти придбаних деталей, таких як шестерні та підшипники, а також 65 різноманітних болтів, шпонкових канавок, гайок, шайб тощо. Усі компоненти зібрані на триточковому кронштейні керування та одноточковому приводі кронштейн. Ці вузли встановлюються в точному положенні керування приводом на базовій кінцевій пластині порожнини.

Позиціонер працює або за допомогою ручної рукоятки на одному з приводних штифтів, або за допомогою дистанційного приєднання серводвигуна. Положення руху зчитується на шкалі, на стрілці або за допомогою світлодіода. Налаштування положення можна контролювати з точністю до 0,1 мм.