外部モータースクリュー統合、非拘束モータースクリュー統合、拘束モータースクリュー統合

ボールねじとリードスクリューのアセンブリは、多くの場合、カップリングを介してスクリューシャフトに直列に接続されたモーターによって駆動されます。この取り付け方法はシンプルでメンテナンスも容易ですが、非剛性の機械部品（カップリング）を追加すると、ワインドアップ、バックラッシュ、ヒステリシスが生じる可能性があり、これらはすべて位置決め精度と再現性に影響を与えます。また、カップリングはシステムの長さを増加させ、剛性を低下させ、慣性を増加させます。これらの潜在的な問題を排除する1つの方法は、外部カップリングを廃止し、スクリューをモーターに直接組み込むことです。

モーターとスクリューを一体化したアセンブリは、様々な構成と設計で提供されています。モーターはサーボモーターまたはステッピングモーター、スクリューはボールスクリューまたはリードスクリューのいずれかを選択できますが、最も一般的な構成は、リードスクリューとステッピングモーター、またはボールスクリューとサーボモーターの組み合わせです。

外部モータースクリュー統合

最も一般的な一体型設計の一つは、中空シャフトを備えたモーターを使用し、リードスクリューをモーターに直接組み込むものです。リードスクリューは、モーターの中空穴に嵌合する一端が機械加工され、機械加工されたもう一端は、溶接または接着剤によってモーターの穴に恒久的に固定されるか、ファスナーで固定されます。ファスナーを介してスクリューシャフトをモーターの穴に接続することで、メンテナンス時にコンポーネントを分解でき、アセンブリ全体を交換するのではなく、どちらか一方のコンポーネントのみを交換できますが、この方法では経年劣化によりアライメントと剛性が低下する可能性があります。

スクリューシャフトをモーターに接続する方法に関わらず、このモーターとスクリューの統合方法は、ボールスクリューナットまたはリードスクリューナットがモーターの外側にあるため、一般的に「外付け」設計と呼ばれます。従来のスクリューモーター構成と同様に、モーターの回転によってスクリューが回転し、ナット（および負荷）がスクリューシャフトの長さに沿って前進します。

ストロークが短く負荷が軽いアプリケーションでは、ネジの追加サポート（基本的に固定フリー配置）やリニア ガイドなしで動作できる場合もありますが、ほとんどのアプリケーションでは、ネジの反対側のサポートと、ネジへのラジアル負荷を防ぐためにリニア ガイドの使用が必要になります。

非拘束型モータースクリュー統合

非キャプティブ方式では、ボールねじまたはリードスクリューナットはモーターに一体化（またはモーターの表面に取り付け）されており、スクリューに沿って移動しません。その代わりに、スクリューは（通常は取り付けられた負荷によって）回転が阻止され、モーターとナットが回転すると、スクリューはモーターとナットの組み合わせを「通過」して直線的に往復移動します。この構成では、スクリューがモーターの背面を超えて延長できるスペースが設計に確保されていれば、非キャプティブ設計の方がストロークと全長の比率が向上します。

一方、ネジが固定され移動しない場合、アセンブリは基本的に従動ナット設計となり、モーターの回転によりモーターナットアセンブリが固定ネジに沿って前後に移動します。従来の従動ナットアセンブリと同様に、この構成ではネジのホイップがほぼ完全に排除されるため、より高い移動速度が可能になります。また、複数のモーターナットの組み合わせを同じネジ軸に取り付け、個別に駆動することも可能です。

モーターとスクリューの一体化

上記のモーターとネジの組み合わせのバリエーションとして、キャプティブ設計があります。非キャプティブ設計と同様に、ナットはモーターに直接組み込まれていますが、ネジにはスプラインシャフトが取り付けられているため、ネジの回転を防ぎ、モーターの回転時に直線運動を生み出します。

この設計では、ネジはアセンブリの一端から伸縮し、支持されていません。キャプティブ設計は、基本的にスラストロッド型アクチュエータのよりコンパクトなバージョンであり、負荷がガイドされ、ネジにラジアル力がかからない押し込みまたは押し込みアプリケーションに最適です。