외부 모터-스크류 통합, 비고정식 모터-스크류 통합 및 고정식 모터-스크류 통합

볼 스크류 및 리드 스크류 어셈블리는 일반적으로 커플링을 통해 스크류 샤프트에 직렬로 연결된 모터에 의해 구동됩니다. 이러한 장착 방식은 간단하고 유지보수가 용이하지만, 비강성 기계 부품(커플링)이 추가됨으로써 와인드업, 백래시 및 히스테리시스가 발생할 수 있으며, 이는 모두 위치 정밀도와 반복성에 영향을 미칩니다. 또한 커플링은 시스템의 길이를 늘리고 강성을 감소시키며 관성을 증가시킵니다. 이러한 잠재적인 문제를 해결하는 한 가지 방법은 외부 커플링을 제거하고 스크류를 모터에 직접 통합하는 것입니다.

모터와 스크류가 통합된 어셈블리는 다양한 구성과 디자인으로 제공됩니다. 모터는 서보 모터 또는 스테퍼 모터일 수 있으며, 스크류는 볼 스크류 또는 리드 스크류일 수 있습니다. 하지만 가장 일반적인 구성은 리드 스크류와 스테퍼 모터 또는 볼 스크류와 서보 모터를 조합하는 것입니다.

외부 모터-스크류 통합

가장 널리 사용되는 일체형 설계 방식 중 하나는 중공축 모터를 사용하고 리드 스크류를 모터에 직접 통합하는 것입니다. 스크류는 한쪽 끝이 모터의 중공 내벽에 맞물리도록 가공되며, 가공된 다른 쪽 끝은 용접이나 접착제를 통해 모터 내벽에 영구적으로 고정되거나 패스너로 고정됩니다. 스크류 축을 패스너로 모터 내벽에 연결하면 유지 보수를 위해 구성 요소를 분해할 수 있고 전체 어셈블리를 교체하는 대신 각 구성 요소만 교체할 수 있다는 장점이 있지만, 이 방식은 시간이 지남에 따라 정렬 및 강성이 저하될 수 있다는 단점도 있습니다.

스크류 샤프트와 모터를 연결하는 방식에 관계없이, 이러한 모터-스크류 통합 방식은 볼 스크류 또는 리드 스크류 너트가 모터 외부에 위치하기 때문에 일반적으로 "외부형" 설계라고 합니다. 기존의 스크류-모터 방식과 마찬가지로, 모터의 회전으로 스크류가 회전하고, 이로 인해 너트(및 부하)가 스크류 샤프트를 따라 이동합니다.

스트로크가 짧고 하중이 가벼운 경우에는 나사에 추가적인 지지대(기본적으로 고정-자유 배열)나 선형 가이드 없이도 작동할 수 있지만, 대부분의 경우에는 나사의 반대쪽 끝을 지지하고 선형 가이드를 사용하여 나사에 가해지는 방사형 하중을 방지해야 합니다.

비고정식 모터-스크류 통합

비고정식 통합 방식에서는 볼 스크류 또는 리드 스크류 너트가 모터에 통합되거나 모터 표면에 장착되며 스크류를 따라 이동하지 않습니다. 대신 스크류는 회전이 방지되고(일반적으로 연결된 부하에 의해), 모터와 너트가 회전할 때 스크류는 모터-너트 결합체를 통과하여 직선으로 앞뒤로 이동합니다. 이러한 구성에서 비고정식 설계는 스크류가 모터 후면을 넘어 돌출될 수 있는 공간을 확보한다면 스트로크 대 전체 길이 비율이 더 우수합니다.

또는 나사가 움직이지 않도록 고정되어 있으면, 모터의 회전으로 모터-너트 어셈블리가 고정된 나사를 따라 앞뒤로 움직이는 구동 너트 방식이 됩니다. 기존의 구동 너트 방식과 마찬가지로, 이 구성은 나사의 흔들림이 거의 완전히 제거되므로 더 빠른 이동 속도를 가능하게 합니다. 또한 동일한 나사축에 여러 개의 모터-너트 조합을 장착하고 각각 독립적으로 구동할 수 있습니다.

모터-스크류 통합

위의 모터-나사 조합의 변형으로 고정형 설계가 있습니다. 비고정형 설계와 마찬가지로 너트가 모터에 직접 통합되지만, 나사에 스플라인 샤프트가 부착되어 나사의 회전을 방지하고 모터 회전 시 직선 운동을 생성합니다.

이 설계에서는 나사가 조립체의 한쪽 끝에서 돌출 및 수축되며 지지되지 않습니다. 고정식 설계는 기본적으로 스러스트 로드 방식 액추에이터의 소형화된 버전으로, 하중이 안내되고 나사에 방사형 힘이 작용하지 않는 밀거나 누르는 용도에 가장 적합합니다.