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#Tendenze
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Sviluppi nel controllo del posizionamento
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Componenti dell'attuatore e un altro progetto di posizionamento.
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I ricercatori continuano a cercare modi per migliorare la precisione dei sistemi di posizionamento lineare, ridurre o eliminare il gioco e rendere questi dispositivi più facili da usare. Ecco uno sguardo ai recenti sviluppi
Che il movimento lineare necessario sia poco o molto, la precisione di posizionamento e l'affidabilità sono alcuni degli attributi necessari nei sistemi lineari. Due centri di ricerca che spesso sviluppano prodotti per l'uso nello spazio, Marshall Space Flight Center, Alabama e Lewis Research Center, Cleveland, hanno sviluppato dispositivi di posizionamento lineare che presentano miglioramenti in questi attributi. Uno di questi dispositivi è stato inizialmente sviluppato per l'uso nello spazio, l'altro per applicazioni più terrestri. Tuttavia, entrambi hanno dei vantaggi da offrire all'industria della trasmissione di potenza.
Gli ingegneri del Marshall Space Flight Center avevano bisogno di un attuatore lineare per veicoli spaziali. L'attuatore muoverà il gruppo di ugelli del motore principale di un veicolo spaziale. In combinazione con un altro attuatore sullo stesso piano orizzontale ma ruotato di 90 gradi, gli attuatori controlleranno i movimenti di beccheggio, rollio e imbardata del veicolo. Le tolleranze di questi movimenti sono ±0,050 in.
Dal punto di vista funzionale, l'attuatore deve fornire con precisione movimenti lineari incrementali a questi grandi oggetti, e mantenere la posizione contro carichi pesanti. La soluzione è stata un attuatore lineare elettromeccanico. Fornisce un movimento incrementale fino a un massimo di 6 pollici. La sua corsa minima è inferiore a 0,00050 pollici. Può sostenere carichi fino a 45.000 libbre.
Convertendo il movimento rotativo in lineare, questo attuatore è un dispositivo semplice e pulito che può sostituire gli attuatori idraulici in applicazioni che richiedono un movimento potente ma controllato. Questo dispositivo richiede anche poco tempo di manutenzione per la pulizia e l'ispezione, e aiuta a ridurre il tempo necessario per qualificare il sistema di volo.
Questo progetto utilizza un resolver e una caratteristica relativamente nuova, un sistema di ingranaggi anti-backlash. Il resolver misura il movimento angolare incrementale, che controlla il movimento lineare incrementale. La sua precisione è di 6 archi/min. La relazione tra rotazione e traslazione è nota dai rapporti degli ingranaggi e dal passo del filetto.
La seconda caratteristica è un sistema di ingranaggi antigioco. Assicura che i denti dell'ingranaggio siano in contatto costante nelle direzioni oraria e antioraria.
Per ottenere questo contatto, i centri degli alberi devono essere allineati con precisione. Durante la fabbricazione, gli alberi sono lavorati su ogni gruppo.
Componenti dell'attuatore
L'attuatore elettromeccanico consiste di quattro sezioni di montaggio: 1) due motori a corrente continua da 25 hp, 2) un treno di ingranaggi, 3) un pistone lineare e 4) un alloggiamento di accompagnamento. I motori a corrente continua fanno ruotare il treno di ingranaggi, trasmettendo il moto rotatorio a una vite a rulli, che traduce tale moto in movimento lineare attraverso il pistone di uscita. I motori forniscono una costante di coppia di 34.6 oz-in./A. I motori funzionano a 125 A. Alla vite, l'unità sviluppa una coppia di 31.000 oz-in, o circa 162 lb-ft.
Due motori dc senza spazzole sono fissati a una piastra di montaggio. La piastra di montaggio si interfaccia con il sistema di ingranaggi. Una piccola piastra di regolazione permette una lavorazione sul montaggio, che facilita l'allineamento preciso degli alberi. Questa disposizione aiuta anche a eliminare il gioco all'interno del sistema di ingranaggi.
Il pignone è calettato sull'albero del motore e supportato da cuscinetti all'interno del motore. Il pignone si accoppia con il gruppo dell'albero folle, che comprende due ingranaggi. L'albero folle riduce la velocità e trasmette coppie elevate all'ingranaggio di uscita. Come menzionato prima, uno degli ingranaggi della ruota folle è lavorato direttamente nell'albero.
Il primo ingranaggio folle è composto da due pezzi che permettono piccole regolazioni per rimuovere il gioco rotazionale nel sistema.
Nel montaggio, il motore inferiore si monta sulla piastra di montaggio del motore, accoppiando il suo pignone agli ingranaggi regolabili sugli alberi di rinvio. Il motore superiore viene poi montato usando la piastra di regolazione del motore. Successivamente, i tecnici ruotano manualmente gli alberi del motore, spostando gli ingranaggi di rinvio rispetto ai loro alberi per rimuovere il gioco di rotazione. Il motore superiore viene quindi rimosso e una nuova piastra di regolazione viene lavorata ad un centro esatto. Questo processo di assemblaggio elimina il gioco.
I cuscinetti supportano ogni albero folle ad entrambe le estremità. L'ingranaggio d'uscita è calettato su un albero filettato a vite a rulli. L'albero, il dado e il gruppo del pistone di uscita forniscono movimenti lineari. Il disallineamento è impedito da un cuscinetto lineare che stabilizza il pistone di uscita.
I gruppi di cuscinetti sferici, all'estremità dell'asta e nella contropunta, includono attacchi di montaggio per il collegamento al motore e ai componenti strutturali.
Opzioni
Per ottenere un giro del rotore del resolver per ogni corsa del pistone, ed eliminare la necessità di contare i giri dell'albero, gli ingegneri della NASA riferiscono che possono usare un azionamento armonico con un resolver. Tale azionamento dovrebbe avere un rapporto di riduzione che permette al rotore del resolver di compiere un giro per ogni corsa completa del pistone.
Una versione di volo più recente di questo attuatore utilizza quattro motori da 15 hp. I motori più piccoli riducono il peso e l'inerzia del motore. La costante di coppia di questi motori è di 16,8 oz-in./A, funzionando a 100 A e 270 V per fornire la forza necessaria per spostare un carico di 45.000 lb.
Un altro design di posizionamento
Anche se questo posizionatore a vite a tripla ghiera non è stato sviluppato per l'uso nello spazio, dimostra miglioramenti nella precisione e nell'affidabilità. Riduce il tempo necessario per posizionare accuratamente i pezzi nelle macchine, sollevare o abbassare le piattaforme, squadrare con precisione i pacchetti e garantire che le piattaforme rimangano a livello per le apparecchiature laser e i telescopi a pirometria ottica.
Un tipico sistema di posizionamento a vite potrebbe usare un controllo manuale azionato dal centro, guidato su tre o quattro aste stazionarie, per spostare una piastra. Questo design usa un gruppo di viti a tre piombi come meccanismo di posizionamento principale. Guida una piastra verso o lontano da una piastra fissa, mantenendo le piastre parallele tra loro.
L'assemblaggio consiste di 27 parti fatte in officina, nove parti acquistate, come ingranaggi e cuscinetti, e 65 bulloni assortiti, chiavette, dadi, rondelle, ecc. Tutti i componenti sono assemblati sulla staffa di controllo a tre punti e sulla staffa di azionamento a un punto. Questi gruppi si montano in una precisa posizione di controllo dell'azionamento sulla piastra terminale di base della cavità.
Il posizionatore funziona sia con una manovella manuale su uno dei perni di azionamento o con un attacco remoto di servo-motore. La posizione della corsa viene letta su una scala, su un accessorio a lancetta o con una lettura a LED. La regolazione della posizione può essere controllata fino a 0,1 mm.