Antriebstechnik

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Liebe/-r Experte/-in,
Hallo,

ich habe eine Frage, ich will ein Hubzylinder mit Kugelumlaufspindel, Kugelumlaufmutter, Lager und Schrittmotor realisieren.

Meine Frage ist dazu da ich mich mit Schrittmotoren nicht so gut auskenne.

Auslegung des Schrittmotors (Berechnung)

Bedingungen: Verfahrlänge 150 mm
Verfahren um 0,1 mm
Last ca.5 kg
Spindelsteigung 5 mm
Geschwindigkeit ca. 20mm /s

Wie berechne ich jetzt mein Drehmoment für mein Schrittmotor?

Andere Frage was für ein Lager muss ich benutzen um die Axialkräfte aufzunehmen?

#2

Hallo Sui06,

wir liefern solche Antriebe und die zug. Controller und legen solche Sachen auch mit einer passenden Software aus. Wenn ich das hier mache kommt jedoch
aufgrund der geringen Last fast kein Moment heraus. Das größte Lastmoment für den Motor wird vermutlich das Losbrech- bzw. Reibmoment der Mutter auf der Spindel sein. Erfahrungsgemäß sollten Sie hier mit 0,5…1,5 Nm rechnen.

Sinnvoller wäre jedoch eine exakte Angabe vom Spindelhersteller. Wenn Sie hier eine Zahl für mich haben, suche ich Ihnen gerne einen passenden Schrittmotor aus. Wenn die Bewegung senkrecht erfolgen soll, dann kommt ggf. eine Haltebremse für den stromlosen Zustand in Betracht…

Bei den Lagern kann ich Ihnen allerdings nicht helfen.

Viele Grüsse
Klaus Kilper

#3

Sorry,

bin derzeit unter Zeitdruck, keine Zeit, das auszuarbeiten. Du brauchst auf jeden Fall auch die Reibung der Gewindespindel, sonst kannst du die Verluste und die Zusatzleistung nicht errechnen.
Der Rest geht über die Hubleistung.
Pro Umdrehung 5 mm Hub mit 50 Newton.
Rechne das mal in Arbeit um, das ist dein Drehmoment.

Der _Lemberger

#4

Hallo,

das ist ein sehr interessantes Thema. Jedoch ist dies eher ein mechanisches Thema was den Spindelantrieb betrifft. Vielleicht helfen dir dazu folgende Links:

http://www.nadella.de/fileadmin/nadella/downloads/Ku…

https://shop.maxonmotor.com/maxon/assets_external/Ka…

Für dein Lager würde ich einfach eine unverbindliche Anfrage an eine entsprechende Firma senden.

mfg

#5

Hallo sui06,

bin z.Zt. zu einer Inbetriebnahme nicht zu hause. Wie lange hat die Sache denn Zeit? Komme leider frühestens am Wochenende oder in KW 51 dazu mich da in aller Ausführlichkeit und der notwendigen Ruhe damit auseinander zu setzen.

Aber erst einmal ein paar Gegenfragen:

  1. Soll jeweils nur ein Weg von 0,1 mm oder die gesamten 150 mm gefahren werden?

  2. Welches Profil (Beschleunigungsrampe) soll gefahren werden bzw. was ist die minimale Verfahrzeit?

  3. Für Gewindespindeln wird für die Auslegung ein „Wirkungsgrad“ mit eingerechnet. Findet sich in der Doku des Herstellers der Kugelumlaufspindel ein solcher Wert (ist z.B. Reibung zwischen Mutter und Spindel berücksichtigt)?

  4. Sind die 20mm/s die maximale Geschwindigkeit oder die geforderte Durchschnittsgeschwindigkeit?

  5. Wie ist den der konstruktive Aufbau gedacht?

Falls ich weitere Angaben benötige, melde ich mich noch einmal.
Normalerweise geben die Herstelle von Spindeln etc. in Ihren Katalogen entsprechende Formeln mit an, nach denen eine Auslegung grundsätzlich möglich ist. Spezialanwendungen müssen dann natürlich gesondert betrachtet werden.

Vom Ansatz her aus der Hüfte geschossen:

F=m*a … daraus ergibt sich die für die Beschleunigung notwendige Kraft auf die Spindel.
Mit der Steigung und dem Spindelwirkungsgrad ergibt sich dann das notwendige Drehmoment für den Antrieb.
Das Gleich muss dann natürlich für den Bremsvorgang durchgeführt werden.

Gruß Fred Büttner

#6

Danke erstmal für deine Hilfe

Zu deinen Fragen:

  1. Die gesamte Verfahrlänge ist 150 mm aber es werden nur Schritte von 0,1 mm verfahren,daher der Auswahl von Schrittmotor. Genauigkeit von 1/100 mm

2)wegen der geringen Schritte von 0,1 mm ist die Geschwindigkeit nicht relevant. Ich hab aber 20mm /s ausgesucht um wieder den Hubtisch an ihren Anfangspunkt zu bekommen. Beschleunigung ist daher wohl nicht relevant?

  1. in den Datenblätter sind keine Informationen darüber enthalten

  2. Im Prinzip max. Geschwindigkeit

  3. Funktion Hubtisch ( Senkrecht)
    Aufbau : von Unten nach oben
    Schrittmotor, Kupplung, Lager, Kugelumlauf- spindel mit Kugelmutter und Spannblock

Auf die Mutter wird noch eine Erhöhung mit Verdrehsicherung konstruiert und oben noch Tischplatte drangeschraubt.

Schöne grüße

#7

Hallo,
tut mir Leid das es so lange gedauert hat! Komme nicht so oft zum Schreiben:

Ich würde raten, einen Profi mit der Berechnung zu beauftragen, da es recht komplex ist und viele weitere Parameter als die angegebenen zu beachten sind!
So z. B. die gesammten Dynamik angaben (bechleunigung (+ und -, usw)
Bei der Lager Berechnung sollte man dann auch die Laufleistung usw berücksichtigen.
In einem Wort: für eine Berechnung die wirklich ein positives Resultat abwirft, muss der jenige der sie macht die Anwendung sehr gut beschrieben kriegen (oder sie am besten direkt kennen)!

Mit freundliche Grüßen

E. Vöhringer