Дослідники продовжують шукати способи покращення точності систем лінійного позиціонування, зменшення або усунення люфту, а також спрощення використання таких пристроїв. Ось огляд останніх розробок.

Незалежно від того, чи необхідний лінійний рух, точність та надійність позиціонування є деякими з атрибутів, необхідних у лінійних системах. Два дослідницькі центри, які часто розробляють продукти для використання в космосі, Центр космічних польотів Маршалла в Алабамі та Дослідницький центр Льюїса в Клівленді, розробили пристрої лінійного позиціонування, які мають покращені характеристики. Один з цих пристроїв спочатку був розроблений для використання в космосі, інший - для більш наземних застосувань. Однак обидва мають переваги для галузі передачі енергії.

Інженерам Центру космічних польотів імені Маршалла потрібен був лінійний привід для космічних апаратів. Привід рухатиме сопловий вузол головного двигуна космічного апарата. У поєднанні з іншим приводом у тій самій горизонтальній площині, але повернутим на 90 градусів, приводи керуватимуть рухами апарата по тангажу, крену та рискуванню. Допуски цих рухів становлять ±0,050 дюйма.

Функціонально, привід повинен точно забезпечувати поступові лінійні переміщення цих великих об'єктів та утримувати їхнє положення при великих навантаженнях. Рішенням став електромеханічний лінійний привід. Він забезпечує поступове переміщення максимум на 6 дюймів (15 см). Його мінімальний хід менше 0,00050 дюйма (0,00050 дюйма). Він може витримувати вантажі до 45 000 фунтів (20 000 кг).

Цей привід, що перетворює обертальний рух на лінійний, є чистим та простим пристроєм, який може замінити гідравлічні приводи в застосуваннях, що потребують такого потужного, але контрольованого руху. Цей пристрій також потребує мало часу на обслуговування для очищення та перевірки, і допомагає скоротити час, необхідний для кваліфікації системи польоту.

У цій конструкції використовується резольвер та відносно нова функція – зубчаста передача з антилюфтовим механізмом. Резольвер вимірює інкрементальний кутовий рух, який контролює інкрементальний лінійний рух. Його точність становить 6 кутових одиниць/хв. Зв'язок між обертанням та поступовим переміщенням відомий з передавальних чисел та кроку різьби.

Другою особливістю є протизазорна шестерня. Вона забезпечує постійний контакт зубців шестерні як за годинниковою стрілкою, так і проти неї.

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

Компоненти приводу
Електромеханічний привід складається з чотирьох складальних секцій: 1) двох двигунів постійного струму потужністю 25 к.с., 2) зубчастої передачі, 3) лінійного поршня та 4) супутнього корпусу. Двигуни постійного струму обертають зубчасту передачу, передаючи обертальний рух на роликовий гвинт, 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 пристрій розвиває крутний момент 31 000 унцій-дюйм, або приблизно 162 фунт-фут.

Два безщіткові двигуни постійного струму закріплені на монтажній пластині. Монтажна пластина взаємодіє з зубчастою системою. Невелика регулювальна пластина дозволяє виконувати обробку на складі, що сприяє точному вирівнюванню валів. Таке розташування також допомагає усунути люфт у зубчастій системі.

Шестерня кріпиться до валу двигуна та підтримується підшипниками всередині двигуна. Шестерня з'єднується з вузлом вала холостого ходу, який включає дві шестерні. Вал холостого ходу знижує швидкість та передає високі крутні моменти на вихідну шестерню. Як згадувалося раніше, одна з шестерень холостого ходу виточена безпосередньо на валу.

Перша натяжна шестерня складається з двох частин, які дозволяють виконувати невеликі регулювання для усунення обертального люфту в системі.

Під час складання нижній двигун монтується на монтажну плиту двигуна, з'єднуючи свою головну шестерню з регульованими шестернями холостого ходу на валах холостого ходу. Потім верхній двигун монтується за допомогою пластини регулювання двигуна. Далі інженери вручну обертають вали двигунів, переміщуючи шестерні холостого ходу відносно їхніх валів, щоб усунути люфт обертання. Потім верхній двигун знімається, а нова регулювальна плита обробляється точно по центру. Цей процес складання усуває люфт.

Підшипники підтримують кожен вал холостого ходу з обох кінців. Вихідна шестерня з'єднана шпонкою з різьбовим роликовим валом. Вал, гайка та вузол вихідного поршня забезпечують лінійні рухи. Перекіс запобігається лінійним підшипником, який стабілізує вихідний поршень.

Сферичні підшипникові вузли, на кінці штока та в задній бабці, включають монтажні елементи для з'єднання з двигуном та конструктивними елементами.

Опції
Щоб досягти одного оберту ротора резольвера за один хід поршня та усунути необхідність підрахунку обертів вала, інженери NASA стверджують, що вони можуть використовувати гармонійний привід з резольвером. Такий привід повинен мати передавальне число, яке дозволяє ротору резольвера зробити один оберт за повний хід поршня.

У новішій, льотній версії цього приводу використовується чотири двигуни потужністю 15 к.с. Менші двигуни зменшують вагу, а також інерцію двигуна. Крутний момент цих двигунів становить 16,8 унцій-дюйм/А, вони працюють при 100 А та 270 В, забезпечуючи необхідну силу для переміщення вантажу вагою 45 000 фунтів.

Інший дизайн позиціонування
Хоча цей позиціонер з потрійним гвинтом не був розроблений для використання в космосі, він демонструє покращення точності та надійності. Він скорочує час, необхідний для точного позиціонування деталей у машинах, підняття або опускання платформ, точного вирівнювання упаковок та забезпечення рівності платформ для лазерного обладнання та оптично-пірометричних телескопів.

Типова система гвинтового позиціонування може використовувати ручний пристрій керування з центральним приводом, що керується трьома або чотирма стаціонарними стрижнями, для переміщення пластини. У цій конструкції як основний механізм позиціонування використовується потрійний гвинтовий вузол. Він приводить пластину до нерухомої пластини або від неї, утримуючи пластини паралельно одна одній.

Збірка складається з 27 деталей заводського виготовлення, дев'яти придбаних деталей, таких як шестерні та підшипники, а також 65 різноманітних болтів, шпонкових канавок, гайок, шайб тощо. Всі компоненти зібрані на кронштейні триточкового керування та кронштейні одноточкового приводу. Ці вузли монтуються в точному положенні керування приводом на основній торцевій плиті порожнини.

Позиціонер працює або за допомогою ручного приводу на одному з приводних штифтів, або за допомогою дистанційного сервоприводу. Положення ходу зчитується на шкалі, на покажчику або за допомогою світлодіодного індикатора. Налаштування положення можна контролювати з точністю до 0,1 мм.