maxon Katalog Programm 2017/18 Deutsch

Spindelantrieb Grundlagen
maxon spindle drive
Auslegung Technische Daten Erklärungen
1 Spindel, direkt ins Getriebe implementiert
2 Radiallager
3 Axiallager
4 Planetengetriebe 0- bis 4-stufig
5 Motor
6 Encoder
4000
3500
maxon spindle drive
3000
2500
356
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:
−−
hoher Wirkungsgrad
−−
nicht selbsthemmend
−−
hohe Tragfähigkeit
Metrische Spindel:
−−
selbsthemmend
−−
geringe Kosten
Trapezspindel:
−−
analog zu metrischer Spindel
−−
höhere Tragfähigkeit als metrische Spindel
Die Vorschubkraft
Zur Berechnung der Vorschubkraft sind Beschleunigungs-,
Reib- sowie Gravitationskräfte
zu berücksichtigen. 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.
Max. Axialkraft [N]
Das Drehmoment
Das benötigte Drehmoment der Spindel M a
[mNm] berechnet sich aus der Vorschubkraft
F L [N], der Gewindesteigung p [mm] und dem
Wirkungsgrad der Spindel η 1 .
L
In Kombination mit dem Getriebe ergibt sich ein
benötigtes Motorendrehmoment M mot [mNm].
Dabei 5000ist i die Getriebeuntersetzung und η der
Wirkungsgrad 4500 des gesamten Spindelantriebes.
pindeldrehzahl [min -1 ]
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
150 250 350
2000
Limitierung bei Kugelumlaufspindeln
GP 22 S nicht abgestützt
GP 22 S abgestützt
GP 32 S nicht abgestützt
GP 32 S abgestützt
450 550 650
Spindellänge [mm]
Max. Spindeldrehzahlen bei Kugelumlaufspindeln
GP 22 S nicht abgestützt
GP 22 S abgestützt
GP 32 S nicht abgestützt
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 Standardlängen
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»
angegeben.
Mutter
Als Standard werden die Spindelantriebe mit
einer Einschraubmutter geliefert. Optional
stehen eine Flanschmutter oder eine Zylindermutter
zur Verfügung. Details mit Bestellreferenz
auf Seite 369.
Lagerung
Die Abgangsstufe und die Spindel sind axial
vorgespannt gelagert. Dadurch können die
hohen axialen Kräfte ohne zusätzliche Abstützung
direkt über das Getriebe abgefangen
werden.
Drehzahl 4000 und Vorschubgeschwindigkeit
GP 22 S nicht abgestützt GP 32 S nicht abgestützt
Die
3500
Vorschubgeschwindigkeit v L [mm/s] ist mit
GP 22 S abgestützt
der Spindeldrehzahl n [min -1 GP 32 S abgestützt
3000
] über die Steigung
2500
p [mm] verknüpft:
2000
1500 p · n
v L
= 1000 60
500
In Kombination 0 mit dem Getriebe ergibt sich
eine Motorendrehzahl 150 250 350 n mot [min 450 -1 ]. 550 650
Spindellänge [mm]
v L
· 60 · i
n mot
=
p
Max. Axialkraft [N]
Limitierung bei Kugelumlaufspindeln
Dabei ist i die Getriebeuntersetzung und p die
Steigung der Spindel.
Die Spindeldrehzahl ist durch die Eigenfrequenz
der Spindel und bei Kugelumlaufspindeln durch
die Kugelrückführung begrenzt.
Zudem ist die max. Getriebedrehzahl zu berücksichtigen.
Max. Spindeldrehzahl [min -1 ]
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Max. Spindeldrehzahlen bei Kugelumlaufspindeln
0
150 250 350
GP 22 S nicht abgestützt
GP 22 S abgestützt
GP 32 S nicht abgestützt
GP 32 S abgestützt
450 550 650
Spindellänge [mm]
X
7 Max. Wirkungsgrad
Der angegebene Wirkungsgrad ist ein Maximalwert,
der bei Belastung mit maximaler Vorschubkraft
gilt. Bei sehr kleinen Belastungen
nimmt der Wirkungsgrad 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 Positionier genauigkeit
In der mechanischen Positioniergenauigkeit
sind folgende Faktoren berücksichtigt:
− Getriebespiel
− Spindelgenauigkeit
− Axialspiel der Spindelmutter
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. SPIN02)
Montage- und Sicherheitshinweise
Es ist zu beachten, dass bei der Verwendung
einer Kugelumlaufspindel mit Flanschmutter die
Montage 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 Zusammenbauen nicht wieder möglich
ist.
Es ist sicherzustellen, dass die Spindel im
Betrieb nie blockiert, da dies zu einer Zerstörung
der Spindelmutter oder der Getriebeeinheit
führen kann.
Die Einbaugenauigkeit von Getriebe zur Spindelmutter
ist massgeblich für die Lebensdauer.
Exzentrizitäten und Winkelfehler führen teilweise
zu massiven radialen Belastungen, welche auf
keinen Fall den angegebenen Maximalwert
übersteigen dürfen.
Weitere Informationen finden Sie im maxon
Online-Shop, beim Artikel unter Downloads.
Ausgabe April 2017 / Änderungen vorbehalten