BRPI0615100A2 - aparelho de atuação linear, particularmente para o acionamento remoto de componentes deslocáveis em modelos de túnel aerodinámico - Google Patents

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Abstract

APARELHO DE ATUAçãO LINEAR, PARTICULARMENTE PARA O ACIONAMENTO REMOTO DE COMPONENTES DESLOCáVEIS EM MODELOS DE TúNEL AERODINáMICO. A invenção diz respeito a um aparelho de atuação linear (1), particularmente para o acionamento remoto de componentes deslocáveis em modelos de túnel aerodinâmico. O dito aparelho compreende um alojamento (2) e um motor com engrenagem (13) para acionar um eixo rosqueado (27), o últi- mo (27) tendo uma porca rosqueada (28) que desloca uma haste de acionamento (11) . De acordo com a invenção, o eixo rosqueado (27) é conectado ao motor com engrenagem (13) por meio de um acionamento por corrente (14), o eixo rosqueado (27) e um eixo de motor com engrenagem (49) sendo antiparalelos um em relação ao outro. Como resultado do arranjo antiparalelo do eixo de motor com engrenagem (49) e do eixo rosqueado (27), o aparelho de atuação linear (1) tem uma construção compacta. O aparelho de atuação linear (1) é assim adequado para o acionamento remoto de componentes deslocáveis em modelos de túnel aerodinâmico com pequenas dimensões. Além do mais, o aparelho de atuação linear (1) permite a geração de forças mecânicas de atuação consideráveis si- multaneamente com um alto grau de precisão de posicionamento e de repetição.

Description

"APARELHO DE ATUAÇÃO LINEAR, PARTICULARMENTE PARAO ACIONAMENTO REMOTO DE COMPONENTES DESLOCÁVEIS EM MODELOSDE TÚNEL AERODINÂMICO"
A invenção diz respeito a um elemento de atuaçãolinear, particularmente para o controle remoto de componen-tes ajustáveis em modelos de túnel aerodinâmico, compreen-dendo um alojamento e um motor com engrenagem para acionarum eixo rosqueado, em que no eixo rosqueado é arranjada umaporca rosqueada para mover uma haste impulsora.
Em modelos de túnel aerodinâmico, por exemplo, a-tuadores lineares são usados para o controle remoto de com-ponentes ajustáveis, particularmente de áreas efetivas deforma aerodinâmica, válvulas ou coisa parecida. Por causa daalta velocidade do fluxo de ar no túnel aerodinâmico muitasforças de atuação consideráveis têm que ser produzidas pelosatuadores, em que é exigido ao mesmo tempo precisão muitoalta de posicionamento e de repetição dos atuadores a fim deobter resultados de medição que sejam tão precisos como pos-sível. Além disso, por causa do tamanho espacialmente Iimi-tado dos modelos de túnel aerodinâmico que são comumente u-sados, atuadores lineares devem ter um pequeno tamanho deprojeto. Além disso, os atuadores lineares usados devem tor-nar possível a execução de um grande número de tarefas deatuação sem existir qualquer mudança na precisão de posicio-namento e de repetição, por causa de as posições das áreasefetivas de -forma aerodinâmica dos modelos de túnel aerodi-nâmico ter q-ue ser continuamente reajustadas durante ativi-dades de medição.Modalidades conhecidas de atuadores lineares fre-qüentemente não satisfazem às exigências mencionadas anteri-ormente, ou satisfazem a estas exigências somente em uma ma-neira insuficiente.
Assim, o objetivo da invenção é criar um elementode atuação linear, particularmente para o controle remoto decomponentes ajustáveis em modelos de túnel aerodinâmico, cu-jo elemento de atuação linear produza forças de atuação mui-to consideráveis e produza ao mesmo tempo alta precisão deposicionamento e de repetição e, além disso, tenha um peque-no tamanho de projeto.
O objetivo de acordo com a invenção é satisfeitopor um elemento de atuação linear com as características dareivindicação 1.
Por causa de o eixo rosqueado ser conectado ao mo-tor com engrenagem por meio de um acionamento por corrente,em que o eixo rosqueado e um eixo de motor com engrenagemsão arranjados a fim de ser essencialmente antiparalelos,resulta um tamanho de projeto muito pequeno do elemento deatuação linear de acordo com a invenção, em que ao mesmotempo forças de atuação muito consideráveis são alcançáveiscom alta precisão de posicionamento e de repetição. Alémdisso, o elemento de atuação linear suporta um grande númerode tarefas de atuação através do caminho de deslocamento to-tal sem qualquer redução significativa na precisão. Alémdisso, o acionamento por corrente torna possível desacoplaras forças de atuação muito consideráveis das forças produzi-das pelo motor com engrenagem.De acordo com uma modalidade vantajosa, o motorcom engrenagem é acomodado excentricamente para tensionaruma corrente do acionamento por corrente. Esta modalidadepermite fácil tensionamento da corrente do acionamento porcorrente sem existir a necessidade de componentes adicionaiscomo, por exemplo, um tensionador de corrente ou coisa parecida.
De acordo com uma modalidade vantajosa adicional,a corrente do acionamento por corrente pode ser tensionadapor meio de pelo menos um tensionador de corrente. Isto for-nece a opção adicional de tensionar a corrente do acionamen-to por corrente independentemente do arranjo de suporte ex-cêntrico do eixo de motor com engrenagem no alojamento doelemento de atuação linear.
Um aperfeiçoamento vantajoso permite a existênciade dois comutadores de limite para limitar deslocamento dahaste impulsora, em que os comutadores de limite podem seracionados por meio de um carne de controle arranjado na regi-ão da haste impulsora. Deste modo é impedido dano ao elemen-to de atuação linear quando o caminho de deslocamento pre-tendido da haste impulsora é excedido.
Uma modalidade vantajosa adicional permite que ca-da comutador de limite seja arranjado em cada haste rosquea-da, a fim de ser deslizável infinitamente pela rotação dahaste rosqueada a fim de ajustar deslocamento. Deste modo épossível um ajuste de forma construtiva particularmente sim-ples, mas apesar disso preciso, da posição final da hasteimpulsora.De acordo com uma modalidade vantajosa adicional,o alojamento compreende pelo menos um guia longitudinal noqual pelo menos uma chaveta em cunha que é arranjada na has-te impulsora é acomodada deslizavelmente. Isto impede rota-ção da haste impulsora em volta do seu eixo geométrico lon-gitudinal. Além disso, o pelo menos um guia longitudinal emconjunto com a pelo menos uma chaveta em cunha executa, pelomenos em parte, a função de um guia da haste impulsora.
Um aperfeiçoamento vantajoso da invenção permiteao eixo rosqueado ser acomodado coaxialmente na haste impul-sora. O projeto coaxial da haste impulsora e da haste ros-queada torna possivel para a haste impulsora ser guiada exa-tamente na direção longitudinal, assim como torna possiveltransmissão de força central efetiva entre a porca rosqueadaacomodada no eixo rosqueado e a haste impulsora. Além disso,o arranjo coaxial torna possivel um projeto compacto.
Modalidades vantajosas adicionais do arranjo estãodeclaradas nas reivindicações a seguir.
Está mostrado o seguinte no desenho:
A figura 1 mostra uma vista completa em perspecti-va do elemento de atuação linear de acordo com a invenção;
A figura 2 mostra uma vista em perspectiva do ele-mento de atuação linear sem um alojamento; e
A figura 3 mostra uma vista detalhada explodida doelemento de atuação linear.
Elementos de projeto iguais no desenho têm os mes-mos números de referência.
A figura 1 mostra uma vista completa em perspecti-va de um elemento de atuação linear 1 de acordo com a invenção.
Entre outras coisas, o elemento de atuação linear1 compreende um alojamento 2 com dois guias longitudinais 3,4, em que em cada caso uma chaveta em cunha 5, 6 é acomodadaa fim de ser deslizável na direção longitudinal. Neste ar-ranjo, o comprimento dos guias longitudinais 3, 4 correspon-de aproximadamente a um caminho de deslocamento que pode seralcançado por meio do elemento de atuação linear 1. Alémdisso, um tensionador de corrente 7 é arranjado no alojamen-to 2. Um tensionador de corrente adicional, que não tem umnúmero de referência, é colocado na região traseira do alo-jamento 2. Na região de uma traseira 8 do alojamento 2 exis-te uma montagem 9 para a fixação capaz de girar do elementode atuação linear 1 a um apoio (não mostrado) . Na região dafrente 10 do alojamento 2 existe uma haste impulsora 11 quecompreende um interior oco, com a dita haste impulsora 11compreendendo uma cabeça em forquilha 12.
A figura 2 mostra uma vista em perspectiva do ele-mento de atuação linear 1 sem o alojamento 2.
Por meio de um acionamento por corrente 14 um mo-tor elétrico com engrenagem 13 aciona um eixo rosqueado (en-coberto na vista mostrada na figura 2) para movimento linearda haste impulsora 11. Por meio do tensionador de corrente 7uma corrente 15.do acionamento por corrente 14 pode ser ten-sionada. Para maior clareza a figura 2 não mostra a cabeçaem forquilha 12 em uma região de inicio 16 da haste impulso-ra 11. Uma região de extremidade 17 da haste impulsora 11compreende uma seção alargada 18 na forma de um cilindro o-co. A seção alargada 18 é particularmente usada para acomo-dar a porca rosqueada (também encoberta na figura 2) . Na se-ção alargada 18 as chavetas em cunha 5, 6 são fixadas, asquais em interação com os guias longitudinais 3, 4 impedemparticularmente rotação da haste impulsora 11 em volta doseu eixo geométrico longitudinal durante acionamento do ele-mento de atuação linear 1, enquanto tendo ao mesmo tempo umafunção de guia.
No alojamento 2, além disso, dois comutadores delimite 19, 20 são arranjados. Os comutadores de limite 19,são arranjados deslizavelmente nas hastes rosqueadas 21,22 por meio das montagens de comutador de limite 23, 24.Quando as hastes rosqueadas 21, 22 são giradas, as montagens15 de comutador de limite 23, 24 deslizam ao longo das hastesrosqueadas 21, 22 de maneira que em cada caso as posiçõesdos comutadores de limite 19, 20 pode ser ajustadas indepen-dentemente uma da outra na direção longitudinal a fim de a-justar o caminho de deslocamento da unidade de controle 1.
Por meio do carne de controle 25, o qual é arranja-do na seção alargada 18 da haste impulsora 11, os comutado-res de limite 19, 20 são acionados em ambas as posições deextremidade da haste impulsora 11, e o deslocamento do ele-mento de atuação linear 1 é assim delimitado. Em uma monta-gem de motor 26 o motor com engrenagem 13 é acomodado excen-tricamente de maneira que a corrente 15, pelo simples giroou pequena rotação do motor com engrenagem 13 para completaro tensionador de corrente 7, pode ser tensionada.É possível, por exemplo, fornecer um codificadorde eixo de valor absoluto, por meio do qual a posição dahaste impulsora 11 na direção longitudinal pode ser obtidacom alta precisão por um dispositivo regulador e/ou de con-trole (não mostrado). Além disso, por meio do dispositivoregulador e/ou de controle ajustável preferivelmente de for-ma infinita acontece controle de velocidade de rotação e/outorque do motor com engrenagem 13, por exemplo, de acordocom diagramas de características predeterminados ou coisaparecida. Em vez da corrente 15, em uma modalidade alterna-tiva variante do elemento de atuação linear 1, por exemplo,uma correia dentada, uma correia de impulso ou coisa pareci-da também pode ser usada para transmissão de potência entreo eixo rosqueado e o motor çom engrenagem 13.
A figura 3 mostra uma vista detalhada explodida doprojeto interno do elemento de atuação linear 1.
A parte inferior do diagrama mostra o alojamento 2do elemento de atuação linear 1 com os guias longitudinais3, 4, o tensionador de corrente 7, assim como as hastes ros-queadas 21, 22 com as montagens de comutador de limite 23,24, assim como os comutadores de limite 19, 20. Por meio dotensionador de corrente 7 a corrente 15 pode ser tensionadaalém da opção de seu tensionamento por meio de giro do motorcom engrenagem 13 que é acomodado excentricamente na monta-gem de motor 26. Como resultado do carne de controle 25, asrespectivas posições de extremidade preestabelecidas dos co-mutadores de limite 19, 20 são disparadas pela haste impul-sora 11, e deste modo o deslocamento da haste impulsora 11 élimitado em uma maneira definida.
Um eixo rosqueado 27 é girado por meio do motorcom engrenagem 13 assim como o acionamento por corrente 14.Conseqüentemente uma porca rosqueada 28 se desloca paralelaao eixo geométrico χ 29. A haste impulsora oca 11 é arranja-da concentricamente no eixo rosqueado 27. A fim de alcançarpequena execução mecânica e assim alta precisão de posicio-namento e de repetição do elemento de atuação linear 1, aporca rosqueada 28 em conjunto com o eixo rosqueado 27 éprojetada como um assim chamado acionamento de parafuso derolo rosqueado. Neste arranjo, com o uso de duas porcas quesão ligeiramente apertadas uma em relação à outra e com ouso de rolos rosqueados acomodados nas mesmas, é alcançadoposicionamento muito preciso e quase livre de execução daporca rosqueada 28 em relação ao eixo rosqueado 27, de ma-neira que o elemento de atuação linear 1 torna possível paraa haste impulsora 11 se deslocar paralela ao eixo geométricoχ 29 com precisão mecânica muito alta. Além disso, o arranjocoaxial do eixo rosqueado 27 na haste impulsora 11 permitetransmissão de potência efetiva e essencialmente central en-tre a porca rosqueada 28 acomodada no eixo rosqueado 27 e ahaste impulsora 11. Além disso, o arranjo coaxial torna pos-sível um projeto muito compacto do arranjo total do elementode atuação linear 1.
A porca rosqueada 28 é acomodada na seção alargada18 da haste impulsora 11 e é fixada na mesma por meio de umatampa rosqueada 30. As duas chavetas em cunha 5, 6 impedemrotação da haste impulsora 11 em volta do eixo geométrico χ29 por causa da rotação do eixo rosqueado 27 e ao mesmo tem-po contribuem para guiar a haste impulsora 11.
Na região da frente 10 do alojamento 2 do elementode atuação linear 1 existe um arranjo de suporte dianteiro31 para guiar ou suportar o motor com engrenagem 13 assimcomo a haste impulsora 11 com a cabeça em forquilha 12. Oarranjo de suporte dianteiro 31 é formado essencialmente comos anéis de pressão 32, 33, os quais podem ser inseridos emuma maneira de travamento positivo nas ranhuras correspon-dentes 34, 35 na região de duas aberturas, arranjadas uma emcima da outra, na frente 10 do alojamento 2. Como resultadodos flanges 36 a 39 que podem ser aparafusados conjuntamen-te, acontece a conexão para os anéis de pressão 32, 33 inse-ridos no alojamento 2. A orientação axial da haste impulsora11 acontece por meio de um mancai 40, por exemplo, de ummancai de esferas linear ou algum outro mancai linear.
Um arranjo de suporte traseiro 41 na região datraseira 8 do alojamento 2 do elemento de atuação linear 1 éprojetado analogamente ao arranjo de suporte dianteiro 31.
Os anéis de pressão 42, 43 são de novo inseridos em uma ma-neira de travamento positivo nas correspondentes ranhurascircunferenciais (não mostradas) na região de duas aberturasna traseira 8 do alojamento 2. Por meio dos flanges 44 a 47que podem ser aparafusados conjuntamente, acontece a conexãomecânica para os anéis de pressão 42, 43 e assim para o alo-jamento 2.
Além disso, na região de arranjo de suporte dafrente e da traseira 31, 41, vedações planas que não estãodesignadas com mais detalhes são arranjadas a fim de vedarpara fora o alojamento 2. As forças axiais na direção do ei-xo geométrico χ 29 são essencialmente acomodadas por um man-cai de roletes axial 48, posicionado na região do arranjo desuporte traseiro 41, na forma de um mancai de encosto.
Um eixo de motor com engrenagem 4 9 se estende es-sencialmente antiparalelo ao eixo rosqueado 27, de maneiraque o elemento de atuação linear 11 total tem um projetomuito compacto, particularmente um pequeno comprimento es-trutural. Neste contexto o termo "antiparalelo" significaque o fluxo de força emanando do motor com engrenagem 13 égirado em torno de uma direção antiparalela oposta. Apesardisso o eixo de motor com engrenagem 49 e o eixo rosqueado27 no sentido geométrico são arranjados paralelos um em re-lação ao outro. Como resultado disto o fluxo de força ema-nando do motor com engrenagem 13 é transmitido para o eixorosqueado 27 em um ângulo de 180°.
Neste projeto, um arranjo de engrenagens integradono motor com engrenagem 13 produz, por exemplo, uma reduçãode 1:10, com o acionamento por corrente 14 fornecendo umaredução adicional de, por exemplo, 1:2, enquanto que entre oeixo rosqueado 27 e a porca rosqueada 28 existe, por exem-plo, uma redução de 1:5, de maneira que a razão de reduçãomecânica total é 1:100. Por causa da redução muito conside-rável, é possível alcançar forças muito substanciais com oelemento de atuação linear 1 de acordo com a invenção. Porcausa do uso de um acionamento de eixo rosqueado, compreen-dendo o eixo rosqueado 27 e a porca rosqueada 28, é alcança-da ao mesmo tempo precisão de posicionamento extremamenteboa, isto é, precisão particularmente alta de posicionamentoe de repetição do movimento linear da haste impulsora 11 pa-ralela ao eixo geométrico χ 29. Além disso, se o motor comengrenagem falhar, o elemento de atuação linear 1 é de auto-travamento de maneira que neste caso a força agindo na hasteimpulsora 11 não pode causar qualquer reajuste não definido.
Por meio do elemento de atuação linear 1 de acordocom a invenção, pode ser alcançada precisão de posicionamen-to absoluta da haste impulsora 11 paralela ao eixo geométri-co χ 29 de menos de 0,01 mm em uma distância de deslocamentode 50 mm a 100 mm. Neste arranjo, forças de posicionamentomecânico de até 10.000 Newton podem ser exercidas. Com umprojeto correspondente do eixo rosqueado 27 e da porca ros-queada 28, podem ser alcançadas velocidades de deslocamentode 1 cm a 10 cm por minuto.
Os valores característicos men-cionados anteriormente permanecem seguramente reproduzíveisao longo do caminho de deslocamento total até um número to-tal de aproximadamente um milhão de procedimentos de passa-gem, de maneira que o elemento de atuação linear 1 de acordocom a invenção é particularmente apropriado como um elementode controle final para componentes controláveis remotamentede modelos de túnel aerodinâmico ou coisa parecida.LISTA DE NÚMEROS DE REFERENCIA
1 Elemento de atuação linear
2 Alojamento
3 Guia longitudinal
4 Guia longitudinal
5 Chaveta em cunha
6 Chaveta em cunha
7 Tensionador de corrente
8 Traseira
9 Montagem (alojamento de elemento de atuaçãolinear)
10 Frente
11 Haste impulsora
12 Cabeça em forquilha
13 Motor com engrenagem
14 Acionamento por corrente
15 Corrente
16 Região de inicio (haste impulsora)
17 Região de extremidade (haste impulsora)
18 Seção alargada
19 Comutador de limite
20 Comutador de limite
21 Haste rosqueada
22 Haste rosqueada
23 Montagem de comutador de limite
24 Montagem de comutador de limite
25 Came de controle
26 Montagem de motor (motor com engrenagem)27 Eixo rosqueado28 Porca rosqueada29 Eixo geométrico X30 Tampa rosqueada31 Arranjo de suporte dianteiro32 Anel de pressão33 Anel de pressão34 Ranhura35 Ranhura36 Flange37 Flange38 Flange39 Flange40 Mancai41 Arranjo de suporte traseiro42 Anel de pressão43 Anel de pressão44 Flange45 Flange ;46 Flange47 Flange48 Mancai de roletes axial49 Eixo de motor com engrenagem50 Caminho de deslocamento

Claims (10)

1. Elemento de atuação linear (1), particularmentepara o controle remoto de componentes ajustáveis em modelosde túnel aerodinâmico, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende um alojamento (2) e um motor com engrenagem (13) pa-ra acionar um eixo rosqueado (27), em que no eixo rosqueado(27) é arranjada uma porca rosqueada (28) para mover umahaste impulsora (11), em que o eixo rosqueado (27) é conec-tado ao motor com engrenagem (13) por meio de um acionamentopor corrente (14), em que o eixo rosqueado (27) e um eixo demotor com engrenagem (49) são arranjados a fim de ser essen-cialmente antiparalelos.
2. Elemento de atuação linear, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor comengrenagem (13) é acomodado excentricamente para tensionaruma corrente (15) do acionamento por corrente (14).
3. Elemento de atuação linear, de acordo com areivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a cor-rente (15) do acionamento por corrente (14) pode ser tensio-nada por meio de pelo menos um tensionador de corrente (7).
4. Elemento de atuação linear, de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fatode que existem dois comutadores de limite (19, 20) para li-mitar caminho de deslocamento (50) da haste impulsora (11),em que os comutadores de limite (19, 20) podem ser acionadospor meio de um carne de controle (-25) arranjado na região dahaste impulsora (11).
5. Elemento de atuação linear, de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fatode que cada comutador de limite (19, 20) é arranjado em cadahaste rosqueada (21, 22), a fim de ser deslizável infinita-mente pela rotação da haste rosqueada (21, 22) a fim de a-justar caminho de deslocamento (50).
6. Elemento de atuação linear, de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fatode que o alojamento (2) compreende pelo menos um guia longi-tudinal (3, 4) no qual pelo menos uma chaveta em cunha (5,-6) que é arranjada na haste impulsora (11) é acomodada des-lizavelmente.
7. Elemento de atuação linear, de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fatode que o eixo rosqueado (27) é acomodado coaxialmente nahaste impulsora (11).
8. Elemento de atuação linear, de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fatode que o alojamento (2) compreende um arranjo de suporte di-anteiro (31) e um arranjo de suporte traseiro (41).
9. Elemento de atuação linear, de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fatode que a haste impulsora (11) e o eixo rosqueado (27) na re-gião do arranjo de suporte dianteiro (31) são acomodados emum mancai (40), particularmente em um mancai linear.
10. Elemento de atuação linear, de acordo comqualquer uma das reivindicações Ia 9, CARACTERIZADO pelofato de que o motor com engrenagem (13) pode ser controladopor meio de um dispositivo regulador e/ou de controle.
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