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¿Qué opciones hay para los diseños de motores y tornillos integrados?

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Integración motor-tornillo externo, Integración motor-tornillo no cautivo e Integración motor-tornillo cautivo

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Los conjuntos de bolas y tornillos de plomo suelen ser impulsados por un motor conectado en línea con el eje del tornillo a través de un acoplamiento. Aunque esta disposición de montaje es simple y fácil de mantener, la adición de un componente mecánico no rígido (el acoplamiento) puede introducir el bobinado, el juego y la histéresis, todo lo cual afecta a la precisión de posicionamiento y la repetibilidad. El acoplamiento también añade longitud, reduce la rigidez y aumenta la inercia del sistema. Una forma de eliminar estos problemas potenciales es eliminar el acoplamiento externo e integrar el tornillo directamente en el motor.

Los conjuntos de motor y tornillo integrados están disponibles en varias configuraciones y diseños. El motor puede ser de tipo servo o escalonado, y el tornillo puede ser de bolas o de plomo, aunque las configuraciones más comunes combinan un tornillo de plomo con un motor de pasos o un tornillo de bolas con un servomotor.

Integración de motor-tornillo externo

Uno de los diseños integrados más populares utiliza un motor con un eje hueco e integra el tornillo de plomo directamente en el motor. El tornillo está mecanizado de manera que un extremo que se acopla al agujero hueco del motor, y el extremo mecanizado se fija permanentemente al agujero del motor mediante soldadura o un adhesivo, o se asegura con un sujetador. La conexión del eje del tornillo al orificio del motor mediante un sujetador permite desmontar los componentes para su mantenimiento y hace posible reemplazar cualquiera de ellos (en lugar de reemplazar todo el conjunto), pero este método también puede experimentar una pérdida de alineación y rigidez con el tiempo.

Independientemente del método que se utilice para conectar el eje del tornillo al motor, este método de integración motor-tornillo se suele denominar diseño "externo" porque la bola o la tuerca del tornillo de plomo permanece externa al motor. Como en una configuración tradicional de tornillo-motor, la rotación del motor hace que el tornillo gire, lo que hace que la tuerca avance (y la carga) a lo largo de la longitud del eje del tornillo.

Aunque las aplicaciones con carreras cortas y cargas ligeras a veces pueden funcionar sin apoyo adicional para el tornillo (esencialmente una disposición libre fija) o sin guías lineales, la mayoría de las aplicaciones requerirán apoyo para el extremo opuesto del tornillo y el uso de guías lineales para evitar cargas radiales en el tornillo.

Integración del tornillo motor no cautivo

En el método de integración no cautivo, la bola o la tuerca del tornillo de plomo se integra en el motor (o se monta en la cara del motor) y no se desplaza a lo largo del tornillo. En su lugar, se impide que el tornillo gire (típicamente por la carga adjunta), y cuando el motor y la tuerca giran, el tornillo se desplaza linealmente, de un lado a otro "a través" de la combinación motor-tuerca. En esta configuración, el diseño no cautivo proporciona una mejor relación entre la carrera y la longitud total, siempre que el diseño permita el espacio para que el tornillo se extienda más allá de la parte posterior del motor.

Alternativamente, si el tornillo se fija de manera que no se desplace, el conjunto se convierte esencialmente en un diseño de tuerca impulsada, donde la rotación del motor hace que el conjunto de tuerca-motor se desplace de un lado a otro a lo largo del tornillo estacionario. Como un conjunto de tuerca impulsada convencional, esta configuración permite mayores velocidades de desplazamiento, porque el látigo del tornillo se elimina casi por completo. También permite que múltiples combinaciones de tuerca-motor se monten en el mismo eje del tornillo y se accionen independientemente.

Integración del tornillo motor cautivo

Una variación de la combinación motor-tornillo anterior es el diseño de cautiverio. Al igual que el diseño no cautivo, la tuerca está integrada directamente en el motor, pero un eje estriado está unido al tornillo, impidiendo que el tornillo gire y creando un movimiento lineal cuando el motor gira.

En este diseño, el tornillo se extiende y se retrae de un extremo del conjunto y no se apoya. El diseño cautivo es esencialmente una versión más compacta del actuador estilo varilla de empuje, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones de empuje o presión donde la carga es guiada y no hay fuerza radial en el tornillo.