Externe Motor-Schrauben-Integration, unverlierbare Motor-Schrauben-Integration und unverlierbare Motor-Schrauben-Integration

Kugel- und Leitspindelbaugruppen werden häufig von einem Motor angetrieben, der über eine Kupplung in Reihe mit der Spindelwelle verbunden ist. Während diese Montageanordnung einfach und leicht zu warten ist, kann das Hinzufügen einer nicht starren mechanischen Komponente (der Kupplung) zu Windup, Spiel und Hysterese führen – allesamt Auswirkungen auf die Positionierungsgenauigkeit und Wiederholbarkeit. Die Kupplung erhöht außerdem die Länge, verringert die Steifigkeit und erhöht die Trägheit des Systems. Eine Möglichkeit, diese potenziellen Probleme zu beseitigen, besteht darin, auf die externe Kopplung zu verzichten und die Schraube direkt in den Motor zu integrieren.

Integrierte Motor- und Schneckenbaugruppen sind in verschiedenen Konfigurationen und Designs erhältlich. Der Motor kann entweder ein Servo- oder ein Schrittmotor sein, und die Spindel kann eine Kugelumlaufspindel oder eine Leitspindel sein, obwohl die gängigsten Konfigurationen eine Leitspindel mit einem Schrittmotor oder eine Kugelumlaufspindel mit einem Servomotor kombinieren.

Externe Motor-Spindel-Integration

Eines der beliebtesten integrierten Designs verwendet einen Motor mit Hohlwelle und integriert die Leitspindel direkt in den Motor. Die Schraube wird so bearbeitet, dass ein Ende in die Hohlbohrung des Motors passt und das bearbeitete Ende entweder durch Schweißen oder Kleben dauerhaft an der Motorbohrung befestigt oder mit einem Befestigungselement gesichert wird. Durch die Verbindung der Schraubenwelle mit der Motorbohrung über ein Befestigungselement können die Komponenten zu Wartungszwecken zerlegt werden und es ist möglich, eine der Komponenten auszutauschen (anstatt die gesamte Baugruppe auszutauschen). Allerdings kann es bei dieser Methode mit der Zeit auch zu einem Verlust der Ausrichtung und Steifigkeit kommen.

Unabhängig davon, welche Methode zur Verbindung der Spindelwelle mit dem Motor verwendet wird, wird diese Methode der Motor-Spindel-Integration typischerweise als „externe“ Konstruktion bezeichnet, da die Kugel- oder Leitspindelmutter außerhalb des Motors verbleibt. Wie bei einem herkömmlichen Schraubenmotor-Aufbau bewirkt die Drehung des Motors, dass sich die Schraube dreht, wodurch die Mutter (und die Last) entlang der Länge der Schraubenwelle vorgeschoben wird.

Obwohl Anwendungen mit kurzen Hüben und leichten Lasten manchmal ohne zusätzliche Unterstützung der Schraube (im Wesentlichen eine feststehende Anordnung) oder ohne Linearführungen funktionieren können, erfordern die meisten Anwendungen eine Unterstützung des gegenüberliegenden Endes der Schraube und die Verwendung von Linearführungen, um dies zu verhindern Radiale Belastungen auf die Schraube.

Nicht verliersichere Motor-Schrauben-Integration

Bei der unverlierbaren Integrationsmethode ist die Kugel- oder Leitspindelmutter in den Motor integriert (oder an der Vorderseite des Motors montiert) und bewegt sich nicht entlang der Spindel. Stattdessen wird die Drehung der Schraube verhindert (normalerweise durch die angebrachte Last), und wenn sich Motor und Mutter drehen, bewegt sich die Schraube linear hin und her „durch“ die Motor-Mutter-Kombination. In dieser Konfiguration bietet die nicht verliersichere Konstruktion ein besseres Verhältnis von Hub zu Gesamtlänge, vorausgesetzt, die Konstruktion lässt Platz für die Schraube, die über die Rückseite des Motors hinausragt.

Wenn alternativ die Schraube so fixiert ist, dass sie sich nicht bewegt, wird die Baugruppe im Wesentlichen zu einer angetriebenen Mutterkonstruktion, bei der die Motordrehung dazu führt, dass sich die Motor-Mutter-Baugruppe entlang der stationären Schraube hin und her bewegt. Wie eine herkömmliche angetriebene Mutternbaugruppe ermöglicht diese Konfiguration höhere Verfahrgeschwindigkeiten, da das Peitschen der Schraube fast vollständig eliminiert wird. Es ermöglicht außerdem die Montage mehrerer Motor-Mutter-Kombinationen auf derselben Spindelwelle und den unabhängigen Antrieb.

Unverlierbare Motor-Schrauben-Integration

Eine Variation der oben genannten Motor-Schrauben-Kombination ist die unverlierbare Ausführung. Wie beim unverlierbaren Design ist die Mutter direkt in den Motor integriert, an der Schraube ist jedoch eine Keilwelle befestigt, die verhindert, dass sich die Schraube dreht und beim Drehen des Motors eine lineare Bewegung erzeugt.

Bei dieser Konstruktion wird die Schraube an einem Ende der Baugruppe aus- und eingefahren und ist nicht abgestützt. Bei der Captive-Konstruktion handelt es sich im Wesentlichen um eine kompaktere Version des Schubstangenantriebs, wodurch er sich am besten für Schub- oder Pressanwendungen eignet, bei denen die Last geführt wird und keine radiale Kraft auf die Schraube wirkt.