Tutkijat etsivät jatkuvasti tapoja parantaa lineaaristen paikannusjärjestelmien tarkkuutta, vähentää tai poistaa välystä sekä helpottaa tällaisten laitteiden käyttöä. Tässä on katsaus viimeaikaiseen kehitykseen.

Tarvittavan lineaarisen liikkeen määrä on pieni tai suuri, paikannustarkkuus ja luotettavuus ovat joitakin lineaarijärjestelmien välttämättömiä ominaisuuksia. Kaksi tutkimuskeskusta, jotka usein kehittävät tuotteita avaruuskäyttöön, Marshall Space Flight Center Alabamassa ja Lewis Research Center Clevelandissa, ovat kehittäneet lineaarisia paikannuslaitteita, joissa on parannuksia näissä ominaisuuksissa. Toinen näistä laitteista kehitettiin alun perin avaruuskäyttöön, toinen maanpäällisempiin sovelluksiin. Molemmilla on kuitenkin etuja voimansiirtoteollisuudelle.

Marshallin avaruuslentokeskuksen insinöörit tarvitsivat lineaarisen toimilaitteen avaruusaluksia varten. Toimilaite liikuttaa avaruusaluksen päämoottorin suutinkokoonpanoa. Yhdessä toisen samassa vaakatasossa, mutta 90 astetta käännettynä olevan toimilaitteen kanssa toimilaitteet ohjaavat aluksen kallistus-, kallistus- ja kääntöliikkeitä. Näiden liikkeiden toleranssit ovat ±0,050 tuumaa.

Toiminnallisesti toimilaitteen on tarjottava tarkasti inkrementaalisia lineaarisia liikkeitä näille suurille kappaleille ja pidettävä se paikallaan raskaita kuormia vasten. Ratkaisuna oli sähkömekaaninen lineaaritoimilaite. Se tarjoaa inkrementaalisen liikkeen enintään 6 tuumaan asti. Sen lyhin iskunpituus on alle 0,00050 tuumaa. Se voi pitää kuormia jopa 45 000 paunaan asti.

Muuntaen pyörivän liikkeen lineaariliikkeeksi, tämä toimilaite on puhdas ja yksinkertainen laite, joka voi korvata hydrauliset toimilaitteet sovelluksissa, jotka vaativat tehokasta mutta hallittua liikettä. Laite vaatii myös vähän huoltoaikaa puhdistukseen ja tarkastuksiin, ja se auttaa lyhentämään lentojärjestelmän kelpuutukseen tarvittavaa aikaa.

Tässä rakenteessa käytetään resolveria ja suhteellisen uutta ominaisuutta, välyksenestovaihteistoa. Resolveri mittaa inkrementaalista kulmaliikettä, joka puolestaan ​​ohjaa inkrementaalista lineaarista liikettä. Sen tarkkuus on 6 kaari/min. Pyörimisen ja siirtymän välinen suhde tunnetaan välityssuhteista ja kierteen noususta.

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

Tämän kosketuksen saavuttamiseksi akselien keskipisteiden on oltava tarkasti linjassa. Valmistuksen aikana akselit koneistetaan jokaisessa kokoonpanossa.

Toimilaitteen komponentit
Sähkömekaaninen toimilaite koostuu neljästä kokoonpano-osasta: 1) kahdesta 25 hv:n tasavirtamoottorista, 2) hammaspyörästöstä, 3) lineaarimännästä ja 4) niihin kuuluvasta kotelosta. Tasavirtamoottorit pyörittävät hammaspyörästöä ja välittävät pyörimisliikkeen rullaruuville, joka muuntaa liikkeen lineaariseksi liikkeeksi lähtömännän kautta. Moottorit tuottavat vääntömomentin, joka on vakiona 34,6 oz-in./A. Moottoreita käytetään 125 A:n virralla. Ruuvissa yksikkö kehittää 31 000 oz-in. eli noin 162 lb-ft:n vääntömomentin.

Kaksi harjatonta tasavirtamoottoria on kiinnitetty asennuslevyyn. Asennuslevy on yhteydessä vaihdejärjestelmään. Pieni säätölevy mahdollistaa kokoonpanon yhteydessä tapahtuvan koneistuksen, mikä helpottaa akseleiden tarkkaa kohdistamista. Tämä järjestely auttaa myös poistamaan välyksen vaihdejärjestelmässä.

Hammaspyörä on kiilattu moottorin akselille ja laakeroitu moottorin sisällä. Hammaspyörä on kiinnitetty välipyörän akselikokoonpanoon, joka sisältää kaksi hammaspyörää. Välipyörän akseli hidastaa nopeutta ja välittää suuria vääntömomentteja toisiopyörälle. Kuten aiemmin mainittiin, toinen välipyörän hammaspyöristä on koneistettu suoraan akseliin.

Ensimmäinen välipyörä koostuu kahdesta osasta, jotka mahdollistavat pienten säätöjen tekemisen järjestelmän pyörimisvälyksen poistamiseksi.

Kokoonpanossa alempi moottori asennetaan moottorin kiinnityslevyyn ja sen hammaspyörä yhdistyy välipyörän akseleilla oleviin säädettäviin välipyörän pyöriin. Ylempi moottori asennetaan sitten moottorin säätölevyn avulla. Seuraavaksi insinöörit pyörittävät moottorin akseleita manuaalisesti siirtäen välipyörän pyörimiä akseleihinsa nähden pyörimisvälyksen poistamiseksi. Ylempi moottori irrotetaan ja uusi säätölevy koneistetaan tarkkaan keskelle. Tämä kokoonpanoprosessi poistaa välyksen.

Laakerit tukevat kumpaakin väliakselia molemmista päistä. Toisiopyörä on kiilattu kierteitettyyn rullaruuviakseliin. Akseli, mutteri ja toisiomäntäkokoonpano tuottavat lineaarisia liikkeitä. Linjausvirheet estetään lineaarilaakerilla, joka vakauttaa toisiomäntää.

Tangon päässä ja takapylkässä olevat pallomaiset laakerikokoonpanot sisältävät kiinnitysosat moottoriin ja rakenneosiin kytkemistä varten.

Asetukset
Saadakseen aikaan yhden resolveriroottorin kierroksen männän iskua kohden ja poistaakseen tarpeen laskea akselin kierroksia, NASA:n insinöörit kertovat voivansa käyttää resolverilla varustettua harmonista käyttöä. Tällaisen käyttölaitteen tulisi olla alennussuhteen mukainen, joka sallii resolveriroottorin kulkea yhden kierroksen männän täyttä iskua kohden.

Tämän toimilaitteen uudempi, lentoversio käyttää neljää 15 hv:n moottoria. Pienemmät moottorit vähentävät painoa ja moottorin inertiaa. Näiden moottoreiden vääntömomenttivakio on 16,8 oz-in./A, ja ne toimivat 100 A:n virralla ja 270 V:n jännitteellä, mikä tuottaa tarvittavan voiman 45 000 paunan kuorman liikuttamiseen.

Toinen paikannussuunnittelu
Vaikka tätä kolmiportaista johtoruuviasennoitinta ei kehitetty avaruuskäyttöön, se osoittaa parannuksia tarkkuuden ja luotettavuuden suhteen. Se lyhentää osien tarkkaan asetteluun koneisiin, alustojen nostamiseen tai laskemiseen, pakkausten tarkkaan suorakulmaistamiseen ja sen varmistamiseen, että alustat pysyvät vaakasuorassa laserlaitteita ja optisia pyrometriateleskooppeja varten.

Tyypillisessä ruuvien asemointijärjestelmässä levyn siirtämiseen voidaan käyttää keskeltä ohjattua manuaalista ohjainta, jota ohjataan kolmella tai neljällä kiinteällä sauvalla. Tässä rakenteessa pääasemointimekanismina käytetään kolmoisjohtoruuvikokoonpanoa. Se siirtää levyä kiinteää levyä kohti tai siitä poispäin pitäen levyt samalla yhdensuuntaisesti.

Kokoonpano koostuu 27 itse tehdystä osasta, yhdeksästä ostetusta osasta, kuten hammaspyöristä ja laakereista, sekä 65 erilaisesta pultista, kiilaurasta, mutterista, aluslevystä jne. Kaikki komponentit kootaan kolmipisteohjauskannattimeen ja yksipistekäyttökannattimeen. Nämä kokoonpanot asennetaan tarkkaan käyttöohjausasentoon ontelon pohjalevyyn.

Asennoitin toimii joko käsikammen avulla, joka on kiinnitetty yhteen käyttötapeista, tai kauko-ohjatulla servomoottorikäyttölaitteella. Asennon voi lukea asteikolta, osoittimesta tai LED-näytöltä. Asennon säätöä voidaan säätää 0,1 mm:n tarkkuudella.