Зовнішня інтеграція мотор-гвинта, інтеграція незчепленого мотор-гвинта та інтеграція зчепленого мотор-гвинта

Кулькові гвинтові вузли часто приводяться в рух двигуном, з'єднаним з валом гвинта за допомогою муфти. Хоча така монтажна схема проста та зручна в обслуговуванні, додавання нежорсткого механічного компонента (муфти) може призвести до намотування, люфту та гістерезису — все це впливає на точність позиціонування та повторюваність. Муфта також збільшує довжину, зменшує жорсткість та збільшує інерцію системи. Один зі способів усунення цих потенційних проблем — відмовитися від зовнішньої муфти та інтегрувати гвинт безпосередньо в двигун.

Інтегровані вузли двигуна та гвинта доступні в різних конфігураціях та конструкціях. Двигун може бути серво- або кроковим, а гвинт може бути кульковим гвинтом або ходовим гвинтом, хоча найпоширеніші конфігурації поєднують ходовий гвинт із кроковим двигуном або кульковим гвинтом із серводвигуном.

Зовнішня інтеграція мотор-гвинта

В одній з найпопулярніших інтегрованих конструкцій використовується двигун з порожнистим валом, а ходовий гвинт інтегровано безпосередньо в двигун. Гвинт оброблений таким чином, що один його кінець з'єднується з порожнистим отвором двигуна, а оброблений кінець або постійно закріплений до отвору двигуна за допомогою зварювання або клею, або закріплений кріпленням. З'єднання вала гвинта з отвором двигуна за допомогою кріплення дозволяє розбирати компоненти для обслуговування та замінювати будь-який з них (замість заміни всього вузла), але цей метод також може призвести до втрати вирівнювання та жорсткості з часом.

Незалежно від того, який метод використовується для з'єднання гвинтового вала з двигуном, цей метод інтеграції двигуна та гвинта зазвичай називають «зовнішньою» конструкцією, оскільки кулькова або ходова гвинтова гайка залишається зовні двигуна. Як і в традиційній конструкції гвинтового двигуна, обертання двигуна змушує гвинт обертатися, що переміщує гайку (і навантаження) вздовж довжини гвинтового вала.

Хоча застосування з короткими ходами та невеликими навантаженнями іноді може працювати без додаткової опори для гвинта (по суті, фіксована вільна конструкція) або без лінійних напрямних, більшість застосувань вимагатимуть опори для протилежного кінця гвинта та використання лінійних напрямних для запобігання радіальним навантаженням на гвинт.

Інтеграція двигуна та гвинта без фіксації

У методі інтеграції без зчеплення кулькова або ходова гвинтова гайка інтегрована в двигун (або встановлена ​​на лицьовій стороні двигуна) і не рухається вздовж гвинта. Натомість, обертання гвинта запобігається (зазвичай через прикріплене навантаження), і коли двигун і гайка обертаються, гвинт рухається лінійно, вперед і назад «крізь» комбінацію двигун-гайка. У цій конфігурації конструкція без зчеплення забезпечує краще співвідношення ходу до загальної довжини, за умови, що конструкція дозволяє гвинту виступати за межі задньої частини двигуна.

Або ж, якщо гвинт закріплений так, що він не рухається, вузол по суті стає конструкцією приводної гайки, де обертання двигуна змушує вузол двигун-гайка рухатися вперед і назад вздовж нерухомого гвинта. Як і звичайний вузол приводної гайки, ця конфігурація дозволяє вищі швидкості руху, оскільки майже повністю виключається шквал гвинта. Вона також дозволяє монтувати кілька комбінацій двигун-гайка на один вал гвинта та приводити їх у рух незалежно.

Інтеграція незалежних двигунів та гвинтів

Варіацією вищезгаданої комбінації двигуна та гвинта є конструкція з фіксованим кріпленням. Як і в конструкції без фіксації, гайка інтегрована безпосередньо в двигун, але до гвинта прикріплений шліцевий вал, що запобігає обертанню гвинта та створює лінійний рух під час обертання двигуна.

У цій конструкції гвинт висувається та втягується з одного кінця вузла та не має опори. Нерозбірна конструкція є, по суті, компактнішою версією приводу типу тяги, що робить його найкращим варіантом для застосувань штовхання або натискання, де навантаження спрямовується, і на гвинт немає радіальної сили.