Lösung für XY-Tische und kleine Bearbeitungszentren wie 3D-Drucker.

Linearantriebe gibt es in vielen verschiedenen Größen, doch in den letzten Jahren haben die Hersteller immer mehr Wert auf kompaktere Stellflächen gelegt. Unabhängig davon, wie klein der Aktuator ist, kann die Hinzufügung eines Motors dazu führen, dass die Gesamtgröße des Gesamtsystems für platzbeschränkte Anwendungen zu groß wird. Einige Hersteller gehen dieses Problem an, indem sie einen Motor und eine Leitspindel (oder Kugelumlaufspindel) in einer Baugruppe integrieren, was allgemein als Hybridaktuatoren bezeichnet wird.

Die häufigste Variante des Hybrid-Designs ist ein Schrittmotor mit integrierter Leitspindel, da die beiden Komponenten ähnliche Spezifikationen für Last, Geschwindigkeit und Schubkraft haben. Und hier bietet das integrierte Layout wohl den größten Vorteil, da die bei Leitspindelanwendungen erforderlichen Lasten und Kräfte typischerweise geringer sind und sich besser für eine Konstruktion ohne externe Führung (dh keine linearen Wellen oder Schienen zur Aufnahme der Last) eignen. Führungen können jedoch in Hybridaktuatoren integriert werden, was ihnen eine größere Vielseitigkeit für den Einsatz in Anwendungen wie Präzisionspositionierungssystemen verleiht, bei denen eine Last beim Bewegen gestützt werden muss.

Die Basis eines Hybridaktors ist ein Hohlwellenmotor. Anstelle der üblichen Motorkonstruktion, bei der eine einfache Antriebswelle durch die Mitte des Rotors verläuft, ist die Schraubenwelle oder die Schraubenmutter im Inneren des Rotors montiert. Wenn die Schraubenwelle im Rotor montiert ist, wird die Konfiguration manchmal als angetriebene Schraubenbaugruppe bezeichnet, und wenn die Schraubenmutter im Rotor montiert ist, wird die Konfiguration üblicherweise als angetriebene Mutterbaugruppe bezeichnet.

Die angetriebene Schneckenkonfiguration ähnelt am ehesten einer herkömmlichen Schneckenbaugruppe in Bezug auf die Endfixierung, bei der ein Ende der Schnecke durch ein oder zwei Axiallager gestützt und mit dem Motor gekoppelt wird, während das gegenüberliegende Ende entweder „frei“ (nicht gestützt) ist ) oder durch ein oder zwei Axiallager gelagert. Der Unterschied bei einem angetriebenen Schrauben-Hybridantrieb besteht darin, dass das angetriebene Ende der Schraube direkt im Rotor des Motors montiert ist und durch Lager im Rotor getragen wird. Es sind keine externen Lager oder Schrauben-Motor-Kupplungen erforderlich. Wie bei einer herkömmlichen Schraubenbaugruppe wird die Mutter außerhalb des Motors montiert und durch die Drehung der Schraube wird die Mutter entlang der Schraubenwelle bewegt.

In der Konfiguration mit angetriebener Mutter kann die Bewegung auf zwei Arten erfolgen: Die Mutter/Motor-Kombination kann so eingeschränkt werden, dass sich die Schraubenwelle hin und her bewegt, während der Motor die Mutter dreht; Alternativ kann die Spindelwelle so eingeschränkt werden, dass sich die Motor-Mutter-Baugruppe entlang der stationären Spindel bewegt. Wenn die Schraubenwelle eingeschränkt ist und nicht rotieren darf, können in der Regel höhere Geschwindigkeiten erreicht werden, da ein „Auspeitschen“ (der Springseil-Effekt, der auftritt, wenn eine Schraube sehr schnell gedreht wird) vermieden wird. Typischerweise wird am Außenumfang der Spindelmutter (innerhalb des Motorrotors) ein Axiallager angebracht, um Schubkräfte aufzunehmen.

Neben dem Vorteil der kompakten Größe können weniger mechanische Verbindungen die Compliance des Gesamtsystems im Vergleich zu ähnlichen Systemen verringern, bei denen ein Motor extern an eine Schraube gekoppelt ist. In Systemen ohne Linearführung liegen die Hauptanwendungsgebiete von Hybridaktoren im Schieben oder Ziehen relativ geringer Lasten oder in der präzisen Positionierung, beispielsweise bei Fokussierungs- und Scananwendungen.