외부 모터-스크류 통합, 비캡티브 모터-스크류 통합 및 캡티브 모터-스크류 통합

볼 및 리드 스크류 어셈블리는 종종 커플링을 통해 스크류 샤프트와 일직선으로 연결된 모터에 의해 구동됩니다. 이러한 장착 방식은 간단하고 정비가 용이하지만, 강성이 낮은 기계 부품(커플링)을 추가하면 와인드업, 백래시, 히스테리시스가 발생할 수 있으며, 이는 모두 위치 정확도와 반복성에 영향을 미칩니다. 또한 커플링은 시스템의 길이를 늘리고 강성을 감소시키며 관성을 증가시킵니다. 이러한 잠재적 문제를 해결하는 한 가지 방법은 외부 커플링을 제거하고 스크류를 모터에 직접 통합하는 것입니다.

통합 모터 및 스크류 어셈블리는 다양한 구성과 디자인으로 제공됩니다. 모터는 서보 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 결합하는 것입니다.

외부 모터-스크류 통합

가장 널리 사용되는 통합형 설계 중 하나는 중공축 모터를 사용하고 리드 스크류를 모터에 직접 통합하는 방식입니다. 스크류는 모터의 중공 보어에 맞물리는 한쪽 끝과 가공된 쪽 끝이 용접이나 접착제를 통해 모터 보어에 영구적으로 고정되거나 패스너로 고정되도록 가공됩니다. 패스너를 통해 스크류 샤프트를 모터 보어에 연결하면 유지보수를 위해 부품을 분해할 수 있으며, 전체 어셈블리를 교체하는 대신 두 부품 중 하나만 교체할 수 있습니다. 하지만 이 방법은 시간이 지남에 따라 정렬 및 강성이 저하될 수 있습니다.

나사 축을 모터에 연결하는 데 어떤 방법을 사용하든, 이러한 모터-나사 통합 방식은 일반적으로 "외부" 설계라고 합니다. 볼 또는 리드 스크류 너트가 모터 외부에 있기 때문입니다. 기존의 나사-모터 구성과 마찬가지로, 모터의 회전으로 나사가 회전하여 너트(및 부하)가 나사 축의 길이를 따라 이동합니다.

짧은 스트로크와 가벼운 하중이 있는 적용 분야에서는 나사에 대한 추가 지지대(기본적으로 고정-자유 배열)나 선형 가이드 없이 작동할 수 있지만, 대부분의 적용 분야에서는 나사의 반대쪽 끝에 대한 지지대와 나사에 대한 방사형 하중을 방지하기 위한 선형 가이드가 필요합니다.

비고정형 모터-스크류 통합

비캡티브 방식에서는 볼 스크류 또는 리드 스크류 너트가 모터에 통합되거나 모터 표면에 장착되며 스크류를 따라 이동하지 않습니다. 대신, 스크류는 (일반적으로 부착된 부하에 의해) 회전하지 않고 모터와 너트가 회전할 때 모터-너트 조합을 "통과"하며 선형적으로 이동합니다. 이 구성에서 비캡티브 설계는 스크류가 모터 후면을 넘어 확장될 수 있는 공간을 허용한다면 더 나은 스트로크 대 전체 길이 비율을 제공합니다.

또는 나사가 움직이지 않도록 고정된 경우, 조립체는 본질적으로 구동 너트 설계가 되어 모터의 회전으로 모터-너트 조립체가 고정된 나사를 따라 앞뒤로 이동합니다. 기존의 구동 너트 조립체와 마찬가지로, 이 구성은 나사 휩(screw whip)이 거의 완전히 제거되어 더 높은 이동 속도를 제공합니다. 또한 여러 모터-너트 조합을 동일한 나사 축에 장착하여 독립적으로 구동할 수 있습니다.

캡티브 모터-스크류 통합

위의 모터-스크류 조합의 변형으로 캡티브 디자인이 있습니다. 캡티브 디자인이 아닌 경우처럼 너트는 모터에 직접 통합되어 있지만, 스플라인 샤프트가 나사에 부착되어 있어 모터가 회전할 때 나사가 회전하지 않고 선형 운동을 발생시킵니다.

이 설계에서 나사는 조립체의 한쪽 끝에서 확장 및 축소되며 지지되지 않습니다. 캡티브 설계는 기본적으로 스러스트 로드 방식 액추에이터의 더 컴팩트한 버전으로, 하중이 유도되고 나사에 반경 방향 힘이 가해지지 않는 밀기 또는 가압 작업에 가장 적합합니다.