Внешняя интеграция двигателя и винта, нефиксированная интеграция двигателя и винта и фиксированная интеграция двигателя и винта

Шариковые и ходовые винты часто приводятся в действие двигателем, соединенным в линию с винтовым валом через муфту. Хотя эта монтажная конструкция проста и удобна в обслуживании, добавление нежесткого механического компонента (муфты) может привести к намотке, люфту и гистерезису — все это влияет на точность позиционирования и повторяемость. Муфта также увеличивает длину, снижает жесткость и увеличивает инерцию системы. Один из способов устранения этих потенциальных проблем — отказаться от внешней муфты и интегрировать винт непосредственно в двигатель.

Интегрированные узлы двигателя и винта доступны в различных конфигурациях и конструкциях. Двигатель может быть либо сервоприводного, либо шагового типа, а винт может быть шариковым или ходовым винтом, хотя наиболее распространенные конфигурации сочетают ходовой винт с шаговым двигателем или шариковый винт с серводвигателем.

Внешняя интеграция двигателя и винта

Одна из самых популярных интегрированных конструкций использует двигатель с полым валом и интегрирует ходовой винт непосредственно в двигатель. Винт обработан таким образом, что один конец, который сопрягается с полым отверстием двигателя, а обработанный конец либо постоянно закреплен в отверстии двигателя с помощью сварки или клея, либо закреплен крепежом. Соединение вала винта с отверстием двигателя с помощью крепежа позволяет разбирать компоненты для обслуживания и делает возможной замену любого компонента (вместо замены всего узла), но этот метод также может привести к потере выравнивания и жесткости с течением времени.

Независимо от того, какой метод используется для соединения вала винта с двигателем, этот метод интеграции двигателя и винта обычно называют «внешней» конструкцией, поскольку шарик или гайка ходового винта остаются внешними по отношению к двигателю. Как и в традиционной установке винт-двигатель, вращение двигателя заставляет винт поворачиваться, что продвигает гайку (и нагрузку) по длине вала винта.

Хотя приложения с коротким ходом и небольшими нагрузками иногда могут работать без дополнительной поддержки винта (по сути, фиксированно-свободная конструкция) или без линейных направляющих, в большинстве случаев потребуется поддержка противоположного конца винта и использование линейных направляющих для предотвращения радиальных нагрузок на винт.

Интеграция нефиксированного двигателя и винта

В нефиксированном методе интеграции шарик или гайка ходового винта встроены в двигатель (или установлены на лицевой стороне двигателя) и не перемещаются вдоль винта. Вместо этого винт не может вращаться (обычно из-за 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 позволяет винту выходить за пределы задней части двигателя.

В качестве альтернативы, если винт зафиксирован так, что он не перемещается, сборка по сути становится конструкцией ведомой гайки, где вращение двигателя заставляет сборку двигатель-гайка перемещаться вперед и назад вдоль неподвижного винта. Как и обычная сборка ведомой гайки, эта конфигурация позволяет достичь более высоких скоростей перемещения, поскольку биение винта практически полностью устранено. Она также позволяет устанавливать несколько комбинаций двигатель-гайка на один и тот же вал винта и приводить их в движение независимо.

Интеграция двигателя и винта

Разновидностью вышеуказанной комбинации двигатель-винт является конструкция с захватом. Как и в конструкции без захвата, гайка встроена непосредственно в двигатель, но к винту прикреплен шлицевой вал, который не дает винту вращаться и создает линейное движение при вращении двигателя.

В этой конструкции винт выдвигается и втягивается с одного конца сборки и не поддерживается. Конструкция с захватом по сути является более компактной версией привода с упорным стержнем, что делает ее наиболее подходящей для толкающих или прессующих приложений, где нагрузка направляется и на винт не действует радиальная сила.