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#Tendances produits
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Développements dans le domaine du contrôle du positionnement
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Composants de l'actionneur et autre conception de positionnement.
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Les chercheurs continuent à chercher des moyens d'améliorer la précision des systèmes de positionnement linéaire, de réduire ou d'éliminer le jeu, ainsi que de rendre ces dispositifs plus faciles à utiliser. Voici un aperçu des développements récents
Que le mouvement linéaire nécessaire soit faible ou important, la précision et la fiabilité du positionnement sont quelques-uns des attributs nécessaires aux systèmes linéaires. Deux centres de recherche qui développent souvent des produits destinés à être utilisés dans l'espace, le Marshall Space Flight Center (Alabama) et le Lewis Research Center (Cleveland), ont mis au point des dispositifs de positionnement linéaire qui améliorent ces caractéristiques. L'un de ces dispositifs a été initialement développé pour être utilisé dans l'espace, l'autre pour des applications plus terrestres. Cependant, les deux ont des avantages à offrir à l'industrie de la transmission de puissance.
Les ingénieurs du Marshall Space Flight Center avaient besoin d'un actionneur linéaire pour les véhicules spatiaux. L'actionneur déplacera l'ensemble de la tuyère du moteur principal d'un véhicule spatial. En combinaison avec un autre actionneur situé dans le même plan horizontal mais tourné de 90 degrés, les actionneurs contrôleront les mouvements de tangage, de roulis et de lacet du véhicule. Les tolérances de ces mouvements sont de ±0,050 in.
D'un point de vue fonctionnel, l'actionneur doit fournir avec précision des mouvements linéaires incrémentiels à ces grands objets et maintenir sa position contre de lourdes charges. La solution a été un actionneur linéaire électromécanique. Il fournit un mouvement incrémental jusqu'à un maximum de 6 pouces. Sa course minimale est inférieure à 0,00050 pouce. Il peut supporter des charges de 45 000 lb.
En convertissant le mouvement rotatif en mouvement linéaire, cet actionneur est un dispositif simple et propre qui peut remplacer les actionneurs hydrauliques dans les applications nécessitant un mouvement puissant mais contrôlé. Ce dispositif nécessite également peu de temps de maintenance pour le nettoyage et l'inspection, et il permet de réduire le temps nécessaire à la qualification du système de vol.
Cette conception utilise un résolveur et une caractéristique relativement nouvelle, un dispositif d'engrenage anti-recul. Le résolveur mesure le mouvement angulaire incrémentiel, qui contrôle le mouvement linéaire incrémentiel. Sa précision est de 6 arcs/min. La relation entre la rotation et la translation est connue grâce aux rapports d'engrenage et au pas de vis.
La deuxième caractéristique est un dispositif d'engrenage anti-retour. Il garantit que les dents de l'engrenage sont en contact permanent dans les sens horaire et antihoraire.
Pour obtenir ce contact, les centres des arbres doivent être alignés avec précision. Lors de la fabrication, les arbres sont usinés sur chaque assemblage.
Composants de l'actionneur
L'actionneur électromécanique se compose de quatre sections d'assemblage : 1) deux moteurs à courant continu de 25 cv, 2) un train d'engrenages, 3) un piston linéaire et 4) un boîtier d'accompagnement. Les moteurs à courant continu font tourner le train d'engrenages, transmettant le mouvement de rotation à une vis à rouleaux, qui traduit ce mouvement en mouvement linéaire par le biais du piston de sortie. Les moteurs fournissent une constante de couple de 34,6 oz-in./A. Les moteurs fonctionnent à 125 A. Au niveau de la vis, l'unité développe un couple de 31 000 oz-in., soit environ 162 lb-ft.
Deux moteurs à courant continu sans balais sont fixés à une plaque de montage. La plaque de montage s'interface avec le système d'engrenage. Une petite plaque de réglage permet un usinage sur place, ce qui facilite l'alignement précis des arbres. Cette disposition permet également d'éliminer le jeu dans le système d'engrenage.
Le pignon est claveté sur l'arbre du moteur et supporté par des roulements à l'intérieur du moteur. Le pignon s'accouple avec l'ensemble de l'arbre de renvoi, qui comprend deux engrenages. L'arbre de renvoi réduit la vitesse et transmet des couples élevés à l'engrenage de sortie. Comme nous l'avons mentionné précédemment, l'un des engrenages de l'arbre de renvoi est usiné directement dans l'arbre.
Le premier pignon de renvoi est composé de deux pièces qui permettent d'effectuer de petits ajustements pour supprimer le jeu de rotation dans le système.
Lors de l'assemblage, le moteur inférieur se monte sur la plaque de montage du moteur, en accouplant son pignon aux engrenages de renvoi réglables sur les arbres de renvoi. Le moteur supérieur est ensuite monté à l'aide de la plaque de réglage du moteur. Ensuite, les ingénieurs font tourner manuellement les arbres du moteur, en déplaçant les pignons fous par rapport à leurs arbres pour supprimer le jeu de rotation. Le moteur supérieur est alors retiré et une nouvelle plaque de réglage est usinée au centre exact. Ce processus d'assemblage permet d'éliminer le jeu.
Des roulements supportent chaque arbre de pignon fou à ses deux extrémités. L'engrenage de sortie est claveté sur un arbre fileté à vis à rouleaux. L'arbre et l'écrou, ainsi que l'ensemble du piston de sortie fournissent des mouvements linéaires. Le désalignement est évité grâce à un roulement linéaire qui stabilise le piston de sortie.
Les ensembles de roulements sphériques, à l'extrémité de la tige et dans la contre-pointe, comprennent des fixations pour le raccordement au moteur et aux composants structurels.
Options
Pour obtenir un tour du rotor du résolveur par course du piston et éliminer la nécessité de compter les tours de l'arbre, les ingénieurs de la NASA indiquent qu'ils peuvent utiliser un entraînement harmonique avec un résolveur. Un tel entraînement devrait avoir un rapport de réduction qui permet au rotor du résolveur de faire un tour par course complète du piston.
Une version de vol plus récente de cet actionneur utilise quatre moteurs de 15 chevaux. Les moteurs plus petits réduisent le poids ainsi que l'inertie du moteur. La constante de couple de ces moteurs est de 16,8 oz-in./A, fonctionnant à 100 A et 270 V afin de fournir la force nécessaire pour déplacer une charge de 45 000 lb.
Une autre conception de positionnement
Bien que ce positionneur à vis à triple filetage n'ait pas été conçu pour être utilisé dans l'espace, il présente des améliorations en termes de précision et de fiabilité. Il réduit le temps nécessaire pour positionner avec précision les pièces dans les machines, lever ou abaisser les plates-formes, équarrir avec précision les colis et s'assurer que les plates-formes restent à niveau pour les équipements laser et les télescopes à pyrométrie optique.
Un système de positionnement par vis typique peut utiliser une commande manuelle à entraînement central, guidée sur trois ou quatre tiges fixes, pour déplacer une plaque. Cette conception utilise un assemblage à trois vis sans fin comme mécanisme de positionnement principal. Il rapproche ou éloigne une plaque d'une plaque fixe tout en maintenant les plaques parallèles l'une à l'autre.
L'assemblage comprend 27 pièces fabriquées en atelier, neuf pièces achetées, telles que des engrenages et des roulements, et 65 boulons, clavettes, écrous, rondelles, etc. assortis. Tous les composants sont assemblés sur le support de commande à trois points et le support d'entraînement à un point. Tous les composants sont assemblés sur le support de commande à trois points et le support d'entraînement à un point. Ces ensembles sont montés dans une position précise de commande d'entraînement sur la plaque d'extrémité de base de la cavité.
Le positionneur fonctionne soit à l'aide d'une manivelle manuelle sur l'un des axes d'entraînement, soit à l'aide d'un servomoteur à distance. La position de la course est lue sur une échelle, sur un dispositif à aiguille ou avec un affichage à DEL. Le réglage de la position peut être contrôlé à 0,1 mm près.