Исследователи продолжают искать способы повысить точность систем линейного позиционирования, уменьшить или устранить люфт, а также сделать такие устройства более простыми в использовании.Вот взгляд на последние события

Независимо от того, является ли необходимое линейное перемещение небольшим или большим, точность и надежность позиционирования являются одними из атрибутов, необходимых в линейных системах.Два исследовательских центра, которые часто разрабатывают продукты для использования в космосе, Центр космических полетов Маршалла в Алабаме и Исследовательский центр Льюиса в Кливленде, разработали устройства линейного позиционирования, которые имеют улучшенные характеристики.Одно из этих устройств изначально было разработано для использования в космосе, другое — для более наземных применений.Однако у обоих есть преимущества, которые они могут предложить отрасли передачи электроэнергии.

Инженерам Центра космических полетов Маршалла требовался линейный привод для космических аппаратов.Привод будет перемещать сопло главного двигателя космического корабля.В сочетании с другим приводом, расположенным в той же горизонтальной плоскости, но повернутым на 90 градусов, приводы будут управлять движениями по тангажу, крену и рысканью транспортного средства.Допуски этих перемещений составляют ±0,050 дюйма.

Функционально привод должен точно обеспечивать поэтапное линейное перемещение этих крупных объектов и удерживать положение при тяжелых нагрузках.Решением стал электромеханический линейный привод.Он обеспечивает постепенное перемещение максимум до 6 дюймов. Его минимальный ход составляет менее 0,00050 дюйма. Он может выдерживать нагрузку до 45 000 фунтов.

Этот привод, преобразующий вращательное движение в линейное, представляет собой чистое и простое устройство, которое может заменить гидравлические приводы в приложениях, требующих такого мощного, но контролируемого движения.Это устройство также требует мало времени на техническое обслуживание для очистки и проверки, а также помогает сократить время, необходимое для проверки полетной системы.

В этой конструкции используется резольвер и относительно новая функция — зубчатая передача с защитой от люфта.Резольвер измеряет приращение углового движения, которое управляет приращением линейного движения.Его точность составляет 6 дуг/мин.Взаимосвязь между вращением и перемещением известна из передаточных чисел и шага резьбы.

Вторая особенность – наличие безлюфтового зацепления.Это гарантирует, что зубья шестерни находятся в постоянном контакте по часовой стрелке и против часовой стрелки.

Для достижения такого контакта центры валов должны быть точно выровнены.В процессе изготовления валы подвергаются механической обработке на каждом узле.

Компоненты привода
Электромеханический привод состоит из четырех сборочных секций: 1) двух двигателей постоянного тока мощностью 25 л.с., 2) зубчатой ​​передачи, 3) линейного поршня и 4) сопутствующего корпуса.Двигатели постоянного тока вращают зубчатую передачу, передавая вращательное движение роликовому винту, который преобразует это движение в линейное движение через выходной поршень.Двигатели обеспечивают постоянный крутящий момент 34,6 унций-дюйм/А.Двигатели работают при токе 125 А. На винте агрегат развивает крутящий момент 31 000 унций на дюйм, или примерно 162 фунт-фута.

Два бесщеточных двигателя постоянного тока закреплены на монтажной пластине.Монтажная пластина взаимодействует с системой зубчатых передач.Небольшая регулировочная пластина позволяет производить обработку при сборке, что облегчает точное выравнивание валов.Такое расположение также помогает устранить люфт в системе зубчатых передач.

Шестерня закреплена на валу двигателя и поддерживается подшипниками внутри двигателя.Шестерня сопрягается с узлом промежуточного вала, который включает в себя две шестерни.Промежуточный вал снижает скорость и передает высокие крутящие моменты на выходную шестерню.Как упоминалось ранее, одна из промежуточных шестерен втачивается непосредственно в вал.

Первая промежуточная шестерня состоит из двух частей, которые позволяют небольшими корректировками устранить вращательный люфт в системе.

При сборке нижний двигатель крепится к монтажной пластине двигателя, сопрягая его ведущую шестерню с регулируемыми промежуточными шестернями на промежуточных валах.Затем верхний двигатель монтируется с помощью регулировочной пластины двигателя.Затем инженеры вручную вращают валы двигателей, перемещая промежуточные шестерни относительно своих валов, чтобы устранить вращательный люфт.Затем верхний двигатель снимается и новая регулировочная пластина обрабатывается точно по центру.Такой процесс сборки исключает люфт.

Подшипники поддерживают каждый промежуточный вал с обоих концов.Выходная шестерня прикреплена к валу ролико-винтовой передачи с резьбой.Вал, гайка и узел выходного поршня обеспечивают линейные перемещения.Несоосность предотвращается с помощью линейного подшипника, который стабилизирует выходной поршень.

Сферические подшипниковые узлы на конце штока и в задней бабке включают в себя монтажные приспособления для соединения с двигателем и конструктивными элементами.

Параметры
Чтобы добиться одного оборота ротора резольвера за ход поршня и исключить необходимость подсчета оборотов вала, инженеры НАСА рассказывают, что они могут использовать гармонический привод с резольвером.Такой привод должен иметь передаточное число, позволяющее ротору резольвера совершать один оборот за полный ход поршня.

В более новой, летной версии этого привода используются четыре двигателя мощностью по 15 л.с.Меньшие двигатели уменьшают вес, а также инерцию двигателя.Постоянный крутящий момент этих двигателей составляет 16,8 унций-дюйм/А, они работают при токе 100 А и 270 В, что обеспечивает необходимую силу для перемещения груза массой 45 000 фунтов.

Еще один дизайн позиционирования
Хотя этот позиционер с тройным ходовым винтом не был разработан для использования в космосе, он демонстрирует повышение точности и надежности.Это сокращает время, необходимое для точного позиционирования деталей в машинах, подъема или опускания платформ, создания точно квадратных упаковок и обеспечения ровности платформ для лазерного оборудования и оптических пирометрических телескопов.

Типичная система позиционирования винтов может использовать ручное управление с центральным приводом, управляемое тремя или четырьмя неподвижными стержнями для перемещения пластины.В этой конструкции в качестве основного механизма позиционирования используется тройной ходовой винт.Он перемещает пластину к неподвижной пластине или от нее, сохраняя при этом пластины параллельными друг другу.

Сборка состоит из 27 деталей заводского изготовления, девяти покупных деталей, таких как шестерни и подшипники, а также 65 различных болтов, шпоночных канавок, гаек, шайб и т. д. Все компоненты собираются на трехточечном кронштейне управления и одноточечном приводе. скобка.Эти узлы устанавливаются в точном положении управления приводом на торцевой пластине основания полости.

Позиционер работает либо с помощью ручного рычага на одном из приводных штифтов, либо с помощью удаленного сервопривода.Положение перемещения считывается по шкале, указателю или с помощью светодиодного индикатора.Позиционную настройку можно регулировать с точностью до 0,1 мм.