Mecanismo de accionamiento constituido por un dispositivo de accionamiento lineal (1),

un sistema de múltiples juegos de palancas mecánicas o cinematismos (2), un sistema de retención y liberación (3), una estructura de soporte (4), una brida de interconexión (5) para el objeto a desplazar y un dispositivo con liberación controlada (6), en el que el sistema de la serie de juegos de palancas mecánicas o cinematismos (2) está conectado por un extremo a la guía de interconexión (5) y por el otro extremo está conectado a la estructura de soporte (4); el sistema de retención y liberación (3) está constituido por tres estructuras en forma de V invertidas, que conectan por la parte superior con la brida de interconexión (5) por medio del dispositivo con liberación controlada (6) dispuesto en tres planos a 120 grados entre ellos, estando conectadas dichas estructuras en forma de V a la estructura de soporte (4) por medio de articulaciones o uniones elásticas (7) que permiten el movimiento de alejamiento de dichas estructuras en forma de V de la brida de interconexión (4) una vez que el dispositivo de liberación controlada (6) ha sido activado

La invención se refiere a un mecanismo de accionamiento con una guía rectilínea tridimensional (denominado ZAM, Mecanismo de antena con efecto zum) particularmente adecuado, aunque no limitado, a la traslación de reflectores para las antenas de los satélites a lo largo de un eje predeterminado con el objeto de obtener un efecto zum en el diagrama de radiación de la propia antena.

La invención consiste en un sistema mecánico adecuado para realizar el movimiento lineal de un objeto y al mismo tiempo guiarlo con un elevado grado de rectitud en el espacio a lo largo de una trayectoria predeterminada que tiene una longitud significativamente mayor que las dimensiones del propio sistema.

Además, el sistema puede soportar el objeto a desplazar durante una fase denominada fase de transporte, con una rigidez y resistencia que pueden ser dimensionadas según las necesidades.

En la fase operativa posterior el sistema puede posicionar el objeto en cualquier punto de la trayectoria rectilínea con gran rigidez y precisión en los seis grados de libertad de la brida de interconexión que pueden ser determinados en base a las características físicas y geométricas del sistema.

Por tanto, la invención es adecuada, pero no está limitada, a la realización de la traslación del reflector de una antena, por ejemplo con óptica Gregorian, según una dirección determinada y para una magnitud del orden del 20 al 40% de las dimensiones del propio reflector mediante la obtención de la denominada función de “Zum” según lo descrito en la patente US 5.977.923.

TÉCNICA ACTUAL

Guías rectilíneas exactas en el espacio tridimensional pueden ser realizadas de formas diferentes:

1. Por medio de componentes mecánicos pesados tales como guías deslizantes simples o guías deslizantes con recirculación de bolas y accionadas por medio de un dispositivo de accionamiento lineal o de cremallera.

2. Por medio de mecanismos muy voluminosos y substancialmente bidimensionales con una larga inflexión, tales como el paralelogramo de Watt.

3. Por medio de sistemas multiconexión, constituidos por un cierto número de ligaduras, de manera que bloquean 5 de los 6 grados de libertad de un cuerpo rígido, garantizándole una trayectoria rectilínea aproximada.

4. Por medio del mecanismo de Peaucellier o inversor, que es una guía rectilínea exacta pero substancialmente bidimiensional.

5. Por medio del mecanismo de Sarrus que es una guía rectilínea tridimensional exacta.

VENTAJAS DE LA INVENCIÓN

A continuación se destaca el aspecto innovativo de la presente invención haciendo referencia a la guía Sarrus.

La guía rectilínea Sarrus se basa en la utilización de pares rotoidales con un grado de libertad (por ejemplo, rodamientos de bolas) y es la única mencionada en todas las publicaciones sobre robótica capaz de realizar un movimiento rectilíneo tridimensional exacto.

La ventaja del mecanismo de la presente invención, basado asimismo únicamente en la utilización de pares rotoidales con respecto a la guía Sarrus consiste en las dimensiones del mecanismo en sí, para desplazamientos iguales.

Las dimensiones son factores determinantes en los entornos espaciales, especialmente en una aplicación en la que el mecanismo debe ser colocado en el interior de la óptica de una antena (por ejemplo, un antena Gregorian) imponiendo muchas limitaciones, ya que debe ser colocado en un satélite.

Unas dimensiones menores significan también menos peso, pero asimismo una mayor rigidez de las piezas que componen el mecanismo.

Con el objeto de expresar la diferencia entre los dos mecanismos en términos cuantitativos, el cambio ZAM, con respecto a un mecanismo Sarrus que tenga las mismas dimensiones es, por lo menos, el doble.

Esta compactación del mecanismo permite la integración del mismo en el interior de una antena (por ejemplo, una antena Gregorian), y en particular debajo del reflector principal sin modificar de forma substancial el diseño mecánico (tal como se muestra en las figuras 22 y 23).

El diseño ZAM proporciona asimismo la realización del sistema de motorización constituido por un dispositivo de accionamiento lineal y por un sistema de bloqueo durante la fase de lanzamiento.

Otra característica importante del ZAM es la isostaticidad de la cinemática y la forma con que ésta está conectada al sistema del dispositivo de accionamiento lineal, estando esta característica vinculada principalmente a la estructura triangular del cinematismo que permite una solución secuencial de las tolerancias dimensionales entre los tres tipos de mecanismo y de las conexiones en cascada entre ellos. No es posible una comparación con la guía Sarrus dado que esta aplicación utiliza dispositivos de accionamiento rotativos.

El sistema de bloqueo es útil para no sobrecargar los juegos de palancas mecánicas del propio mecanismo y para proporcionar una rigidez muy elevada de la brida que soporta la pieza a desplazar, es decir, el reflector.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Es un objetivo de la invención un sistema de accionamiento que consigue una guía rectilínea tridimensional con elevadas características de rectitud y que proporciona estabilidad y rigidez al objeto desplazado mediante su soporte en una base inicial no operativa particularmente adecuada, pero no limitada, a la traslación de reflectores para antenas de satélite a lo largo de un eje predeterminado, con el objeto de obtener el efecto de zum de la misma en el diagrama de radiación de la propia antena.

El mecanismo de accionamiento se caracteriza por un sistema cinemático constituido por un sistema en cascada de tres TIPOS diferentes (1 a 3) de cinematismos que operan en tres planos dispuestos a 120 grados entre sí y son accionados mediante un dispositivo de accionamiento lineal situado a lo largo del eje de simetría de dicho cinematismo.

Preferentemente, el cinematismo del TIPO 1 de la figura 17 está constituido por las Conexiones -1-, -2-, -3-y -4-de la figura 16 y aparece igual en tres planos -π1-, pertenecientes al haz que tiene el eje -z0-como soporte y con una rotación de 120º entre ellos. Las Conexiones -3-y -4-de la figura 16 están limitadas a una posición fija mutua y están articuladas entre sí en un punto fijo en el espacio.

Preferentemente, el cinematismo del TIPO 2 de la figura 18 está constituido por tres pares de Conexiones -5-que están situadas en tres planos -π2-con una rotación de 30º con respecto al -π1-respectivo. Dichos planos forman las caras laterales de un prisma con base triangular equilátera, los vértices inferiores del cual son los extremos de las tres Conexiones -4-de la figura 13, ligadas a las Conexiones -5-por medio de una unión articulada adecuada. Dicha unión articulada, mostrada en la figura 19, permite que cada Conexión -4-accione un par de Conexiones -5pertenecientes a dos crucetas diferentes. La propiedad cinemática de las uniones articuladas radica en el hecho de estar conectadas a las Conexiones -4-por medio de una unión de bola y a las Conexiones -5-por medio de uniones cilíndricas, los ejes de las cuales, ortogonales a los planos respectivos que pertenecen a las Conexiones, se cruzan en el centro de la unión de bola impidiendo la formación de pares no equilibrados. Una unión tridimensional articulada igual está sujeta a los extremos superiores de las Conexiones -5-donde convergen las Conexiones -6-.

Preferentemente, el cinematismo del TIPO 3 de la figura 20 es un juego de palancas mecánicas que transmite el movimiento a la plataforma superior y la acción de las tres Conexiones -6-al mismo tiempo en los planos -π1respectivos obliga a la plataforma a trasladarse a lo largo del eje -z0-.

En una realización particular, el accionamiento se realiza por medio de un dispositivo de accionamiento lineal de tipo electromecánico, constituido preferentemente por un motor, un husillo de accionamiento y una tuerca de husillo.

En una realización particular alternativa, el accionamiento se realiza por medio de un dispositivo de accionamiento lineal de tipo hidráulico o neumático.

El mecanismo de la invención puede soportar el objeto a desplazar durante una fase denominada fase de transporte, cuya rigidez y resistencia pueden ser dimensionadas de acuerdo con las necesidades mediante un sistema de retención equipado con un dispositivo de liberación controlada.... [Seguir leyendo]

1. Mecanismo de accionamiento constituido por un dispositivo de accionamiento lineal (1), un sistema de múltiples juegos de palancas mecánicas o cinematismos (2), un sistema de retención y liberación (3), una estructura de soporte (4), una brida de interconexión (5) para el objeto a desplazar y un dispositivo con liberación controlada (6), en el que el sistema de la serie de juegos de palancas mecánicas o cinematismos (2) está conectado por un extremo a la guía de interconexión (5) y por el otro extremo está conectado a la estructura de soporte (4); el sistema de retención y liberación (3) está constituido por tres estructuras en forma de V invertidas, que conectan por la parte superior con la brida de interconexión (5) por medio del dispositivo con liberación controlada (6) dispuesto en tres planos a 120 grados entre ellos, estando conectadas dichas estructuras en forma de V a la estructura de soporte (4) por medio de articulaciones o uniones elásticas (7) que permiten el movimiento de alejamiento de dichas estructuras en forma de V de la brida de interconexión (4) una vez que el dispositivo de liberación controlada (6) ha sido activado.