Araştırmacılar, doğrusal konumlandırma sistemlerinin doğruluğunu artırmak, boşluğu azaltmak veya ortadan kaldırmak ve bu tür cihazların kullanımını kolaylaştırmak için yollar aramaya devam ediyor. İşte son gelişmelerden bazıları:

İster az ister çok miktarda doğrusal hareket gerektirsin, konumlandırma doğruluğu ve güvenilirliği, doğrusal sistemlerde gerekli özelliklerden bazılarıdır. Uzayda kullanılmak üzere ürünler geliştiren iki araştırma merkezi, Alabama'daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi ve Cleveland'daki Lewis Araştırma Merkezi, bu özelliklerde iyileştirmeler içeren doğrusal konumlandırma cihazları geliştirmiştir. Bu cihazlardan biri başlangıçta uzayda kullanım için, diğeri ise daha çok yeryüzü uygulamaları için geliştirilmiştir. Bununla birlikte, her ikisi de güç iletim endüstrisine fayda sağlayabilir.

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

İşlevsel olarak, aktüatör bu büyük nesnelere doğru bir şekilde artımlı doğrusal hareketler sağlamalı ve ağır yüklere karşı pozisyonu korumalıdır. Çözüm, elektromekanik bir doğrusal aktüatör olmuştur. Maksimum 6 inç'e kadar artımlı hareket sağlar. Minimum stroku 0,00050 inç'ten azdır. 45.000 lb'ye kadar yük taşıyabilir.

Döner hareketi doğrusal harekete dönüştüren bu aktüatör, güçlü ancak kontrollü hareket gerektiren uygulamalarda hidrolik aktüatörlerin yerini alabilecek temiz ve basit bir cihazdır. Bu cihaz ayrıca temizlik ve inceleme için az bakım gerektirir ve uçuş sisteminin kalifikasyonu için gereken süreyi azaltmaya yardımcı olur.

Bu tasarım, bir çözücü ve nispeten yeni bir özellik olan geri tepme önleyici dişli düzenlemesi kullanmaktadır. Çözücü, artımlı açısal hareketi ölçer ve bu da artımlı doğrusal hareketi kontrol eder. Doğruluğu 6 yay saniyesi/dakikadır. Dönme ve öteleme arasındaki ilişki, dişli oranlarından ve diş adımından bilinmektedir.

İkinci özellik ise geri tepme önleyici dişli düzenlemesidir. Bu düzenleme, dişlilerin saat yönünde ve saat yönünün tersinde sürekli temas halinde olmasını sağlar.

Bu teması sağlamak için, mil merkezlerinin hassas bir şekilde hizalanması gerekir. Üretim sırasında, miller her bir montaj parçasında ayrı ayrı işlenir.

Aktüatör bileşenleri
Elektromekanik aktüatör dört montaj bölümünden oluşmaktadır: 1) iki adet 25 hp DC motor, 2) bir dişli takımı, 3) bir doğrusal piston ve 4) ona eşlik eden bir gövde. DC motorlar dişli takımını döndürerek dönme hareketini bir makaralı vidaya iletir; bu vida da bu hareketi çıkış pistonu aracılığıyla doğrusal harekete dönüştürür. Motorlar 34,6 oz-in./A tork sabiti sağlar. Motorlar 125 A akımla çalıştırılır. Vidada, ünite 31.000 oz-in. veya yaklaşık 162 lb-ft tork üretir.

İki adet fırçasız DC motor, bir montaj plakasına sabitlenmiştir. Montaj plakası, dişli sistemiyle bağlantı kurar. Küçük bir ayar plakası, montaj sırasında işleme yapılmasına olanak tanıyarak şaftların hassas bir şekilde hizalanmasını kolaylaştırır. Bu düzenleme ayrıca dişli sistemindeki boşluğu ortadan kaldırmaya da yardımcı olur.

Pinyon dişlisi motor miline kama ile tutturulmuş olup motor içindeki yataklar tarafından desteklenmektedir. Pinyon, iki dişli içeren avara mil tertibatıyla eşleşir. Avara mil hızı düşürür ve yüksek torkları çıkış dişlisine iletir. Daha önce de belirtildiği gibi, avara dişlilerinden biri doğrudan mile işlenmiştir.

Birinci avara dişlisi, sistemdeki dönme boşluğunu gidermek için küçük ayarlamalar yapmayı sağlayan iki parçadan oluşur.

Montaj sırasında, alt motor motor montaj plakasına monte edilir ve pinyon dişlisi, avara millerindeki ayarlanabilir avara dişlilerine bağlanır. Daha sonra üst motor, motor ayar plakası kullanılarak monte edilir. Ardından, mühendisler motor millerini elle döndürerek, avara dişlilerini millerine göre hareket ettirerek dönme boşluğunu ortadan kaldırırlar. Daha sonra üst motor çıkarılır ve yeni bir ayar plakası tam olarak merkeze gelecek şekilde işlenir. Bu montaj işlemi, boşluğu ortadan kaldırır.

Her bir avara mili, her iki ucunda da rulmanlarla desteklenir. Çıkış dişlisi, dişli makaralı bir mil ile kama bağlantısına sahiptir. Mil, somun ve çıkış pistonu tertibatı doğrusal hareketler sağlar. Çıkış pistonunu sabitleyen doğrusal bir rulman ile hizalama hatası önlenir.

Milin ucunda ve punta kısmında bulunan küresel yatak tertibatları, motora ve yapısal bileşenlere bağlanmak için montaj bağlantı elemanları içerir.

Seçenekler
Piston stroku başına çözücü rotorunun bir devir dönmesini sağlamak ve şaftın dönüş sayısını sayma ihtiyacını ortadan kaldırmak için NASA mühendisleri, çözücü ile birlikte harmonik bir tahrik sistemi kullanabileceklerini belirtiyorlar. Bu tür bir tahrik sisteminin, çözücü rotorunun pistonun tam stroku başına bir devir dönmesini sağlayacak bir indirgeme oranına sahip olması gerekir.

Bu aktüatörün daha yeni, uçuşa uygun versiyonunda dört adet 15 beygir gücünde motor kullanılıyor. Daha küçük motorlar hem ağırlığı hem de motor ataletini azaltıyor. Bu motorların tork sabiti 16,8 oz-in./A olup, 45.000 lb'lik bir yükü hareket ettirmek için gereken kuvveti sağlamak üzere 100 A ve 270 V'ta çalışıyor.

Başka bir konumlandırma tasarımı
Bu üçlü vidalı konumlandırıcı uzayda kullanılmak üzere geliştirilmemiş olsa da, doğruluk ve güvenilirlik açısından iyileştirmeler göstermektedir. Makinelerde parçaların doğru konumlandırılması, platformların yükseltilmesi veya alçaltılması, paketlerin hassas bir şekilde kareleştirilmesi ve lazer ekipmanları ile optik pirometri teleskopları için platformların düz kalmasının sağlanması için gereken süreyi azaltır.

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

Montaj, 27 adet atölyede üretilmiş parça, dişli ve rulman gibi dokuz adet satın alınmış parça ve 65 adet çeşitli cıvata, kama, somun, rondela vb. parçadan oluşmaktadır. Tüm bileşenler üç noktalı kontrol braketi ve tek noktalı tahrik braketi üzerine monte edilmiştir. Bu düzenekler, boşluğun taban uç plakasında hassas bir tahrik kontrol pozisyonunda monte edilir.

Pozisyonlandırıcı, tahrik pimlerinden birindeki manuel el krankı veya uzaktan kumandalı servo motor tahrik aparatı ile çalıştırılır. Hareket pozisyonu bir ölçek üzerinde, bir işaretçi aparatı üzerinde veya bir LED göstergesi ile okunur. Pozisyon ayarı 0,1 mm'ye kadar kontrol edilebilir.