Внешняя интеграция мотор-винта, интеграция мотор-винта без фиксации и интеграция мотор-винта с фиксацией

Шарико-винтовые механизмы часто приводятся в движение двигателем, соединенным с валом винта через муфту. Хотя такая конструкция крепления проста и удобна в обслуживании, добавление нежесткого механического компонента (муфты) может привести к закручиванию, люфту и гистерезису — все это влияет на точность и повторяемость позиционирования. Муфта также увеличивает длину, снижает жесткость и повышает инерцию системы. Один из способов устранить эти потенциальные проблемы — отказаться от внешней муфты и интегрировать винт непосредственно в двигатель.

Интегрированные мотор-винтовые узлы доступны в различных конфигурациях и конструкциях. Двигатель может быть сервоприводным или шаговым, а винт — шариковым или ходовым, хотя наиболее распространенные конфигурации сочетают ходовой винт с шаговым двигателем или шариковый винт с серводвигателем.

Внешняя интеграция мотор-винта

Одна из самых популярных интегрированных конструкций использует двигатель с полым валом и интегрирует ходовой винт непосредственно в двигатель. Винт обрабатывается таким образом, что один его конец соединяется с полым отверстием двигателя, а обработанный конец либо постоянно крепится к отверстию двигателя сваркой или клеем, либо фиксируется крепежным элементом. Соединение вала винта с отверстием двигателя с помощью крепежного элемента позволяет разбирать компоненты для обслуживания и заменять любой из компонентов (вместо замены всей сборки), но этот метод также может привести к потере соосности и жесткости со временем.

Независимо от способа соединения винтового вала с двигателем, этот метод интеграции двигателя и винта обычно называют «внешней» конструкцией, поскольку шариковая или ходовая винтовая гайка остается снаружи двигателя. Как и в традиционной системе «винт-двигатель», вращение двигателя приводит к вращению винта, который перемещает гайку (и нагрузку) вдоль винтового вала.

Хотя в некоторых случаях механизмы с коротким ходом и малыми нагрузками могут работать без дополнительной опоры для винта (по сути, это конструкция с фиксированным и свободным концами) или без линейных направляющих, в большинстве случаев потребуется опора для противоположного конца винта и использование линейных направляющих для предотвращения радиальных нагрузок на винт.

Интеграция двигателя и винтового механизма без фиксации

При нефиксированном способе интеграции шариковая или ходовая винтовая гайка интегрирована в двигатель (или установлена ​​на передней панели двигателя) и не перемещается вдоль винта. Вместо этого вращение винта предотвращается (обычно за счет прикрепленной нагрузки), и когда двигатель и гайка вращаются, винт перемещается линейно, вперед и назад, «через» комбинацию двигатель-гайка. В этой конфигурации нефиксированная конструкция обеспечивает лучшее соотношение хода к общей длине, при условии, что конструкция предусматривает пространство для того, чтобы винт выступал за заднюю часть двигателя.

В качестве альтернативы, если винт зафиксирован и не перемещается, узел по сути становится конструкцией с приводной гайкой, где вращение двигателя заставляет узел «двигатель-гайка» перемещаться вперед и назад вдоль неподвижного винта. Как и в случае с обычным узлом с приводной гайкой, такая конфигурация позволяет достигать более высоких скоростей перемещения, поскольку практически полностью исключается биение винта. Она также позволяет устанавливать несколько комбинаций «двигатель-гайка» на один и тот же вал винта и приводить их в движение независимо друг от друга.

Интеграция встроенного мотор-винта

Разновидностью описанной выше комбинации двигателя и винта является конструкция с фиксатором. Как и в конструкции без фиксатора, гайка интегрирована непосредственно в двигатель, но к винту прикреплен шлицевой вал, предотвращающий вращение винта и создание линейного движения при вращении двигателя.

В этой конструкции винт выдвигается и втягивается с одного конца узла и не имеет опоры. Конструкция с фиксацией представляет собой, по сути, более компактную версию привода с упорным стержнем, что делает ее наиболее подходящей для применений, связанных с толканием или прижимом, где нагрузка направляется и на винт не действует радиальная сила.