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Maxon Motor AG: Spindelgetriebe für vielfältige Anwendungsbereiche

Redakteur: Hermann Jörg

>> Die Transformation von drehender zu linearer Bewegung ist in der Praxis oft mit erheblichem Aufwand verbunden, denn dazu muss eine Anzahl von verschiedenartigen Einzelkomponenten zu einem funktionierenden Ganzen arrangiert werden. Zu diesem Zweck gibt es eine einbaufertige Lösung – die Spindelgetriebe von Maxon Motor.

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Spindelantrieb im Detail: 1) Spindel, direkt ins Getriebe implementiert, 2) Radiallagerung zweifach, 3) Axiallagerung vorgespannt, 4) Planetengetriebe 0…4-stufig, 5) Motor, 6) Encoder. (Bild: Maxon)
Spindelantrieb im Detail: 1) Spindel, direkt ins Getriebe implementiert, 2) Radiallagerung zweifach, 3) Axiallagerung vorgespannt, 4) Planetengetriebe 0…4-stufig, 5) Motor, 6) Encoder. (Bild: Maxon)

Linearbewegungen sind in vielen Anwendungen Kernstück und Knackpunkt zugleich. Einerseits müssen für deren Umsetzung eine Vielzahl von Faktoren berücksichtigt werden, andererseits braucht es dazu unterschiedliche Bauteile und Komponenten, welche in der Regel erst angepasst und aufeinander abgestimmt werden müssen. In der Realität ist es oft so, dass sich der Anwender vorerst vertieft mit der Materie auseinandersetzen muss, um für jede neue Situation und jede einzelne Axialbewegung die optimale Lösung zu finden. Der damit verbundene Aufwand ist beträchtlich und kann bei immer kürzeren Produktlebenszyklen und stark verkürzten Entwicklungszeiten zur problembehafteten Realität werden.

Aus diesem Grunde setzt Maxon einen Fokus auf einbau- und gebrauchsfertige Komplettlösungen aus einer Hand.

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Hohe Dynamik und Steifigkeit bei minimalem Bauraum

Mit der Lancierung der Maxon-Spindelgetriebe steht nun eine neue Generation von Standardantrieben zur Verfügung, welche ein breites Spektrum von linearen Bewegungen abdeckt. In der Umsetzung hat sich Maxon mit grosser Sorgfalt darauf konzentriert, eine möglichst anwenderfreundliche Lösung anzubieten. Dabei sind kompakte, modularisierte Baugruppen entstanden, welche spezifische Eigenschaften aus Planetengetrieben und Spindelantrieben in perfekter Art vereinen. Als Plattform dienten die beiden Getriebereihen GP 22 und GP 32, welche einen Aussendurchmesser von 22 respektive 32 mm aufweisen. Sie wurden jeweils mit einer von Grund auf neu entwickelten Axial-/Radiallagerung ausgestattet, welche sich durch hohe Belastbarkeit bei hohen Drehzahlen auszeichnet. In Kombination mit verschiedenen Spindeltypen zeichnen sich die Spindelgetriebe über hohe Dynamik, grosse Festigkeit und hohe Steifigkeit bei minimalem Bauraum aus.

Spindeltypen

Ganz auf die verschiedenen Applikationen ausgerichtet, bietet Maxon standardmässig für die GP-22 S-Baureihe metrische Gewinde- sowie Kugelumlaufspindeln an. Für die GP-32 S-Baureihe ist zusätzlich eine Ausführung mit Trapezspindel erhältlich. Je nach Bedarf lassen sich die unterschiedlichen Eigenschaften für die jeweilige Anwendung optimal nutzen. So können Kugelumlaufspindeln speziell dort eingesetzt werden, wo hohe Tragfähigkeit und hoher Wirkungsgrad gefordert sind. Metrische Spindeln hingegen sind selbsthemmend und sehr kostengünstig, Trapezspindeln verfügen zusätzlich über eine hohe Tragfähigkeit.

Grundsätzlich lässt sich die Auslegung von Kugelumlaufspindeln auf zwei massgebliche Parameter beschränken; die maximale Spindeldrehzahl – welche wiederum proportional zur Steigung die maximale Vorschubgeschwindigkeit wiedergibt – sowie die maximale Axialkraft (auch Vorschubkraft genannt). Beide Parameter stehen in funktionellem Zusammenhang mit der Spindellänge. Mittels Abstützung am freien Spindelende ist ein praktisch konstant gleichbleibendes Verhalten des Antriebssystems am Drehzahl- und Lastlimit möglich.

In der Praxis bedeutet dies, dass das Spindelgetriebe GP 22 S mit Kugelumlaufspindel für Spindeldrehzahlen bis zu 4500 min–1 ausgelegt ist. Die maximale Axialkraft beträgt 500 N (bei v = 0,6 mm/s), die maximale Vorschubgeschwindigkeit liegt bei 150 mm/s (bei F=77 N). Für das Spindelgetriebe GP 32 S liegen die Spindeldrehzahl bei 4000 min–1, die maximale Axialkraft bei 2700 N und die maximale Vorschubgeschwindigkeit bei 133 mm/s.

Ausführungen und Kombinationsmöglichkeiten

Aus der neuen Getriebebaureihe lassen sich im Baukastensystem massgeschneiderte Lösungen zusammenstellen. So sind beispielsweise bei der Spindellänge Abstufungen in 5-mm-Inkrementen bis zur jeweilig verfügbaren Maximallänge möglich. Anstelle einer Einschraubmutter kann eine Zylindermutter, eine Flanschmutter oder auch eine Kugelumlaufmutter mit hoher Güteklasse eingebaut werden. Der optional erhältliche rechteckige Montageflansch ermöglicht eine weitere Art der Befestigung. Ebenso sind die Spindeln für eine zusätzliche Abstützung an ihrem freien Ende auch mit entsprechend vorbereitetem Lagersitz erhältlich.

Durch die Kombination mit den Präzisionsmotoren von Maxon ergibt sich ein extrem vielfältiger Anwendungsbereich. Und in Kombination mit dem intelligenten Kompaktantrieb MCD Epos P60 W, welcher über eine betriebsbereit konfigurierte Kombination von Motor, Getriebe und Steuerung verfügt, ergibt sich nochmals eine weitere Vereinfachung. Damit verfügt der Anwender quasi über ein komplettes, einsatzbereites mechatronisches System – alles drin und dran; vom Anschlusskabel bis hin zur Befestigungsmöglichkeit für die zu bewegende Last. <<

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