Integración externa de motor-tornillo, Integración no cautiva de motor-tornillo e Integración cautiva de motor-tornillo

Los conjuntos de husillos de bolas y de avance suelen estar accionados por un motor conectado en línea con el eje del husillo mediante un acoplamiento. Si bien este montaje es sencillo y de fácil mantenimiento, la adición de un componente mecánico no rígido (el acoplamiento) puede generar arrollamiento, holgura e histéresis, factores que afectan la precisión y la repetibilidad del posicionamiento. El acoplamiento también aumenta la longitud, reduce la rigidez y la inercia del sistema. Una forma de eliminar estos posibles problemas es prescindir del acoplamiento externo e integrar el husillo directamente en el motor.

Los conjuntos integrados de motor y husillo están disponibles en diversas configuraciones y diseños. El motor puede ser servomotor o paso a paso, y el husillo puede ser de bolas o de avance, aunque las configuraciones más comunes combinan un husillo con un motor paso a paso o un husillo con un servomotor.

Integración externa de motor y tornillo

Uno de los diseños integrados más populares utiliza un motor con eje hueco e integra el husillo directamente en él. El husillo se mecaniza de modo que un extremo se acopla al orificio hueco del motor, y dicho extremo mecanizado se fija permanentemente al orificio del motor mediante soldadura o adhesivo, o se fija con un sujetador. Conectar el eje del husillo al orificio del motor mediante un sujetador permite desmontar los componentes para su mantenimiento y reemplazar cualquiera de ellos (en lugar de reemplazar todo el conjunto). Sin embargo, este método también puede experimentar pérdida de alineación y rigidez con el tiempo.

Independientemente del método utilizado para conectar el eje del husillo al motor, este método de integración motor-husillo se suele denominar diseño "externo", ya que la tuerca del husillo de bolas o de avance permanece externa al motor. Al igual que en una configuración tradicional de husillo y motor, la rotación del motor hace girar el husillo, lo que hace avanzar la tuerca (y la carga) a lo largo del eje del husillo.

Aunque las aplicaciones con carreras cortas y cargas livianas a veces pueden funcionar sin soporte adicional para el tornillo (esencialmente una disposición fija-libre) o sin guías lineales, la mayoría de las aplicaciones requerirán soporte para el extremo opuesto del tornillo y el uso de guías lineales para evitar cargas radiales en el tornillo.

Integración de motor-tornillo no cautivo

En el método de integración no cautivo, la tuerca de bola o del husillo de avance se integra en el motor (o se monta en la cara frontal del motor) y no se desplaza a lo largo del husillo. En cambio, se impide que el husillo gire (normalmente debido a la carga aplicada), y cuando el motor y la tuerca giran, el husillo se desplaza linealmente, de un lado a otro, a través del conjunto motor-tuerca. En esta configuración, el diseño no cautivo proporciona una mejor relación carrera/longitud total, siempre que permita que el husillo se extienda más allá de la parte trasera del motor.

Como alternativa, si el tornillo se fija de forma que no se desplace, el conjunto se convierte esencialmente en un diseño de tuerca accionada, donde la rotación del motor hace que el conjunto motor-tuerca se desplace a lo largo del tornillo estacionario. Al igual que un conjunto de tuerca accionada convencional, esta configuración permite velocidades de desplazamiento más altas, ya que el latigazo del tornillo se elimina casi por completo. También permite montar múltiples combinaciones de motor-tuerca en el mismo eje del tornillo y accionarlas de forma independiente.

Integración de motor-tornillo cautivo

Una variante de la combinación de motor y tornillo mencionada anteriormente es el diseño cautivo. Al igual que en el diseño no cautivo, la tuerca está integrada directamente en el motor, pero un eje estriado está unido al tornillo, lo que impide que este gire y crea un movimiento lineal cuando el motor gira.

En este diseño, el tornillo se extiende y se retrae desde un extremo del conjunto sin soporte. El diseño cautivo es esencialmente una versión más compacta del actuador de varilla de empuje, lo que lo hace ideal para aplicaciones de empuje o presión donde la carga es guiada y no hay fuerza radial sobre el tornillo.