Spindelantrieb Grundlagen Auslegung
Technische Daten
Erklärungen
7 Max. Wirkungsgrad Der angegebene Wirkungsgrad ist ein Maximalwert, der bei Belastung mit maximaler Vorschubkraft gilt. Bei sehr kleinen Belastungen nimmt der Wirkungs- grad stark ab. Der angegebene Wert bezieht sich auf den gesamten Spindelantrieb (Getriebe inkl. Spindel). 20 Max. Vorschubgeschwindigkeit Gibt die max. zulässige Vorschubgeschwindigkeit an. 21 Max. Vorschubkraft dauernd Gibt die max. zulässige Vorschubkraft an, die dauernd anliegen darf. Bei Überschreitung nimmt die Lebensdauer stark ab. 22 Max. Vorschubkraft kurzzeitig Gibt die max. zulässige Vorschubkraft an, die kurzzeitig anliegen darf. «Kurzzeitig» ist wie folgt definiert: − während max. 1 Sekunde − während max. 10% der Betriebsdauer Werden diese Werte überschritten, muss mit einer reduzierten Lebensdauer gerechnet werden. 23 Mechanische Positioniergenauigkeit In der mechanischen Positioniergenauigkeit sind folgende Faktoren berücksichtigt: − Getriebespiel − Spindelgenauigkeit − Axialspiel der Spindelmutter
Im Block «Technische Daten» sind allgemein gültige Daten über Spindel, Mutter und Getriebe zu finden. Diese sind unabhängig von der Untersetzung. Länge Die Spindelantriebe werden mit den Standardlän- gen abgebildet. Andere Längen sind optional im Raster von 5 mm bis zu einer maximalen Länge erhältlich. Für Sonderlängen bitte die gewünschte Länge angeben. Max. Wirkungsgrad/Massenträgheitsmoment Die angegebenen Werte beziehen sich nur auf die Spindel (ohne Getriebe). Die Werte inkl. Getriebe sind im Hauptdatenfeld «Getriebedaten» angege- ben. Mutter Als Standard werden die Spindelantriebe mit einer Einschraubmutter geliefert. Optional stehen eine Flanschmutter oder eine Zylindermutter zur Verfü- gung. Details mit Bestellreferenz auf Seite 487. Lagerung Die Abgangsstufe und die Spindel sind axial vorge- spannt gelagert. Dadurch können die hohen axialen Kräfte ohne zusätzliche Abstützung direkt über das Getriebe abgefangen werden.
1 Spindel, direkt ins Getriebe implementiert 2 Radiallager 3 Axiallager 4 Planetengetriebe 0- bis 4-stufig 5 Motor 6 Encoder
1 23 2
4 5 6
Zur Auslegung des Spindelantriebes muss zuerst die gewünschte Spindelart festgelegt werden. Jeder Spindeltyp weist unterschiedliche Eigenschaften und spezifische Limiten auf. Diese Limiten sind in den technischen Daten bereits berücksichtigt. Kugelumlaufspindel: Metrische Spindel: − selbsthemmend − geringe Kosten Trapezspindel: − analog zu metrischer Spindel − höhere Tragfähigkeit als metrische Spindel Die Vorschubkraft Zur Berechnung der Vorschubkraft sind Beschleuni- gungs-, Reib- sowie Gravitationskräfte zu berücksich- tigen. Um die Spindel nicht zu beschädigen, darf die maximal zulässige Kraft nicht überschritten werden. Für die Standardspindeln wird die maximal zulässige Vorschubkraft ausgewiesen. Bei längeren Spindeln kann die zulässige Vorschubkraft durch die Knickkraft reduziert sein. In diesem Fall kann das Abstützen der Spindelmutter notwendig sein. − hoher Wirkungsgrad − nicht selbsthemmend − hohe Tragfähigkeit
Limitierung bei Kugelumlaufspindeln
Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit Die Vorschubgeschwindigkeit v L [mm/s] ist mit der Spindeldrehzahl n [min -1 ] über die Steigung p [mm] verknüpft: p · n 60 In Kombination mit dem Getriebe ergibt sich eine Motorendrehzahl n mot [min -1 ]. v L = n mot = p v L · 60 · i Dabei ist i die Getriebeuntersetzung und p die Stei- gung der Spindel. Die Spindeldrehzahl ist durch die Eigenfrequenz der Spindel und bei Kugelumlaufspindeln durch die Ku- gelrückführung begrenzt. Zudem ist die max. Getriebedrehzahl zu berücksich- tigen. 2500 500 1000 1500 2000 3000 3500 4000 Spindellänge [mm] 150 250 350 450 550 650 0 GP 22 S abgestützt GP 32 S abgestützt GP 22 S nicht abgestützt GP 32 S nicht abgestützt
Maximaler Hub Der maximal mögliche Hub ist abhängig von der Spindellänge L [mm]. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Länge der Mutter L N [mm] sowie die Dicke der Montageplatte X [mm] einen Einfluss auf den Hub haben. Hub = L − (L N + X + Hubreserve + Opt. FLEX-GEAR- SPIN06)
Limitierung bei Kugelumlaufspindeln
2500 500 1000 1500 2000 3000 3500 4000
GP 22 S nicht abgestützt
GP 32 S nicht abgestützt
GP 22 S abgestützt
GP 32 S abgestützt
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450 550 650
150 250 350
Spindellänge [mm]
Montage- und Sicherheitshinweise Es ist zu beachten, dass bei der Verwendung einer Kugelumlaufspindel mit Flanschmutter die Monta- ge durch eine Bohrung nur unter Verwendung eines optional erhältlichen Montageflansches möglich ist. Die Mutter einer Kugelumlaufspindel darf niemals entfernt werden, da durch die Vorspannung ein Zu- sammenbauen nicht wieder möglich ist. Es ist sicherzustellen, dass die Spindel im Betrieb nie blockiert, da dies zu einer Zerstörung der Spindel- mutter oder der Getriebeeinheit führen kann. Die Einbaugenauigkeit von Getriebe zur Spindel- mutter ist massgeblich für die Lebensdauer. Exzen- trizitäten und Winkelfehler führen teilweise zu massi- ven radialen Belastungen, welche auf keinen Fall den angegebenen Maximalwert übersteigen dürfen. Weitere Informationen finden Sie im maxon Online- Shop, beim Artikel unter Downloads.
4500 3000 3500 4000 5000 F a · p 2 · · i · η Dabei ist i die Getriebeuntersetzung und η der Wir- kungsgrad des gesamten Spindelantriebes. Max. Spindeldrehzahlen bei Kugelumlaufspindeln F L · p 2 · · η 1 In Kombination mit dem Getriebe ergibt sich ein be- nötigtes Motorendrehmoment M mot [mNm]. M a = GP 22 S nicht abgestützt Das Drehmoment Das benötigte Drehmoment der Spindel M a [mNm] berechnet sich aus der Vorschubkraft F L [N], der Ge- windesteigung p [mm] und dem Wirkungsgrad der Spindel η 1 . M mot =
Max. Spindeldrehzahlen bei Kugelumlaufspindeln
2500 500 1000 1500 2000 4500 3000 3500 4000 5000
GP 22 S nicht abgestützt
GP 22 S abgestützt
GP 32 S nicht abgestützt
GP 32 S abgestützt
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150 250 350
Spindellänge [mm]
GP 22 S abgestützt
2500 500 1000 1500 2000
GP 32 S nicht abgestützt
GP 32 S abgestützt
468 maxon screw drive
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