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Quelles sont les possibilités de conception intégrée des moteurs et des vis ?

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Intégration des moteurs à vis externes, intégration des moteurs à vis non captifs et intégration des moteurs à vis captifs

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Les assemblages de vis à billes et de vis-mère sont souvent entraînés par un moteur relié en ligne avec l'arbre de la vis par un accouplement. Bien que ce type de montage soit simple et facile à entretenir, l'ajout d'un composant mécanique non rigide (l'accouplement) peut introduire un enroulement, un jeu et une hystérésis - qui affectent tous la précision et la répétabilité du positionnement. L'accouplement ajoute également de la longueur, réduit la rigidité et augmente l'inertie du système. Une façon d'éliminer ces problèmes potentiels est de supprimer l'accouplement externe et d'intégrer la vis directement dans le moteur.

Des ensembles intégrés de moteurs et de vis sont disponibles dans diverses configurations et conceptions. Le moteur peut être de type servo ou pas à pas, et la vis peut être une vis à billes ou une vis-mère, bien que les configurations les plus courantes associent une vis-mère avec un moteur pas à pas ou une vis à billes avec un servomoteur.

Intégration des vis-moteurs externes

L'une des conceptions intégrées les plus populaires utilise un moteur à arbre creux et intègre la vis-mère directement dans le moteur. La vis est usinée de manière à ce qu'une extrémité s'adapte à l'alésage creux du moteur, et l'extrémité usinée est soit fixée de manière permanente à l'alésage du moteur par soudage ou par un adhésif, soit fixée par une attache. Le fait de relier l'arbre de la vis à l'alésage du moteur au moyen d'un élément de fixation permet de démonter les composants pour l'entretien et de remplacer l'un ou l'autre des composants (plutôt que de remplacer l'ensemble), mais cette méthode peut également entraîner une perte d'alignement et de rigidité avec le temps.

Quelle que soit la méthode utilisée pour relier l'arbre de la vis au moteur, cette méthode d'intégration moteur-vis est généralement appelée conception "externe" car la bille ou l'écrou de la vis-mère reste à l'extérieur du moteur. Comme dans le cas d'un moteur à vis traditionnel, la rotation du moteur fait tourner la vis, ce qui fait avancer l'écrou (et la charge) sur la longueur de l'arbre de la vis.

Bien que les applications à faible course et à faible charge puissent parfois fonctionner sans support supplémentaire pour la vis (essentiellement un arrangement libre fixe) ou sans guides linéaires, la plupart des applications nécessiteront un support pour l'extrémité opposée de la vis et l'utilisation de guides linéaires pour éviter les charges radiales sur la vis.

Intégration de vis-motrices non captives

Dans la méthode d'intégration non captive, la bille ou l'écrou de la vis-mère est intégré dans le moteur (ou monté sur la face du moteur) et ne se déplace pas le long de la vis. Au lieu de cela, la vis est empêchée de tourner (généralement par la charge attachée), et lorsque le moteur et l'écrou tournent, la vis se déplace linéairement, d'avant en arrière "à travers" la combinaison moteur-écrou. Dans cette configuration, la conception non captive offre un meilleur rapport course/longueur totale, à condition que la conception laisse de l'espace pour que la vis puisse dépasser l'arrière du moteur.

Par ailleurs, si la vis est fixée de manière à ne pas se déplacer, l'ensemble devient essentiellement un écrou entraîné, où la rotation du moteur fait que l'ensemble moteur-écrou se déplace dans un mouvement de va-et-vient le long de la vis fixe. Comme un écrou entraîné classique, cette configuration permet des vitesses de déplacement plus élevées, car le fouettement de la vis est presque entièrement éliminé. Elle permet également de monter plusieurs combinaisons moteur-écrou sur le même arbre de vis et de les entraîner indépendamment.

Intégration de la vis moteur captive

Une variante de la combinaison vis-moteur ci-dessus est la conception captive. Comme dans le cas de la conception non captive, l'écrou est intégré directement dans le moteur, mais un arbre cannelé est fixé à la vis, ce qui empêche la vis de tourner et crée un mouvement linéaire lorsque le moteur tourne.

Dans cette conception, la vis s'étend et se rétracte à partir d'une extrémité de l'ensemble et n'est pas soutenue. La conception captive est essentiellement une version plus compacte de l'actionneur de type tige de poussée, ce qui le rend mieux adapté aux applications de poussée ou de pression où la charge est guidée et où il n'y a pas de force radiale sur la vis.