Внешняя интеграция двигателя и винта, Незахваченная интеграция двигателя и винта и Захваченная интеграция двигателя и винта

Шарико-винтовые передачи часто приводятся в движение двигателем, соединённым с ходовым винтом через муфту. Хотя такое крепление простое и удобное в обслуживании, добавление нежёсткого механического компонента (муфты) может привести к закручиванию, люфту и гистерезису, что влияет на точность позиционирования и повторяемость. Муфта также увеличивает длину, снижает жёсткость и увеличивает инерционность системы. Один из способов устранения этих потенциальных проблем — отказаться от внешней муфты и интегрировать винт непосредственно в двигатель.

Интегрированные двигательно-винтовые узлы доступны в различных конфигурациях и конструкциях. Двигатель может быть серво- или шаговым, а винт — шарико-винтовым или ходовым, хотя наиболее распространённые конфигурации представляют собой комбинацию ходового винта с шаговым двигателем или шарико-винтового и серводвигателя.

Внешняя интеграция двигателя и винта

Одна из самых популярных интегрированных конструкций использует двигатель с полым валом, в который непосредственно интегрирован ходовой винт. Винт обработан таким образом, что один его конец сопрягается с полым отверстием двигателя, а обработанный конец либо прочно закреплен в отверстии двигателя сваркой или клеем, либо закреплен крепежом. Соединение вала винта с отверстием двигателя посредством крепежа позволяет разбирать компоненты для обслуживания и заменять любой из компонентов (а не весь узел), однако со временем этот метод может привести к потере соосности и жесткости.

Независимо от способа соединения вала винта с двигателем, такой способ интеграции двигателя и винта обычно называют «внешней» конструкцией, поскольку шариковая или ходовая гайка винта остаются снаружи двигателя. Как и в традиционной системе «винт-двигатель», вращение двигателя приводит к вращению винта, который перемещает гайку (и груз) вдоль вала винта.

Хотя приложения с короткими ходами и небольшими нагрузками иногда могут работать без дополнительной поддержки винта (по сути, это фиксированно-свободная конструкция) или без линейных направляющих, для большинства приложений потребуется поддержка противоположного конца винта и использование линейных направляющих для предотвращения радиальных нагрузок на винт.

Незамкнутая интеграция двигателя и винта

При нефиксированном методе интеграции шариковая или ходовая гайка интегрирована в двигатель (или установлена на лицевой стороне двигателя) и не перемещается вдоль винта. Вместо этого винт удерживается от вращения (обычно за счёт прикреплённой нагрузки), и при вращении двигателя и гайки винт перемещается линейно, вперёд и назад, «сквозь» соединение двигатель-гайка. В этой конфигурации нефиксированная конструкция обеспечивает лучшее соотношение хода к общей длине, при условии, что конструкция позволяет винту выступать за заднюю часть двигателя.

В качестве альтернативы, если винт закреплён так, что он не перемещается, узел, по сути, превращается в конструкцию с ведомой гайкой, где вращение двигателя заставляет узел «двигатель-гайка» совершать возвратно-поступательное движение вдоль неподвижного винта. Как и в случае с обычным ведомым узлом, такая конфигурация обеспечивает более высокие скорости перемещения, поскольку биение винта практически полностью исключается. Она также позволяет устанавливать несколько комбинаций «двигатель-гайка» на одном валу винта и приводить их в движение независимо.

Интеграция двигателя и винта

Разновидностью описанной выше комбинации двигателя и винта является конструкция с защемлением. Как и в конструкции без защемления, гайка встроена непосредственно в двигатель, но к винту прикреплён шлицевой вал, который предотвращает вращение винта и создаёт линейное движение при вращении двигателя.

В этой конструкции винт выдвигается и втягивается с одного конца узла и не имеет опоры. Конструкция с защемлённым винтом, по сути, представляет собой более компактную версию привода с толкающим штоком, что делает её оптимально подходящей для толкающих или нажимных операций, где нагрузка направляется, а на винт не воздействует радиальная сила.