Erfahren Sie, wie die Steigung der Spindel (auch als „Gewindespindel“ bezeichnet) mit dem Wirkungsgrad und der Selbstsperrfähigkeit eines Linearantriebs zusammenhängt und warum ein Linearantrieb unabhängig von der zu bewegenden Last stets dieselbe Ausgangsleistung liefert. Unser Experte Hunter Stephenson erklärt die Grundlagen in diesem Video.
Welchen Einfluss hat die Spindel auf die Effizienz von Linearantrieben?
Die Effizienz eines Linearantriebs hängt direkt mit dem Motor, dem Getriebe und der Spindel sowie dem Zusammenspiel dieser Komponenten zusammen.
Wegen der Spindel und ihrer Form erbringt ein elektrischer Linearantrieb stets die gleiche Ausgangsleistung, unabhängig von der aufgebrachten Last, während ein hydraulisches oder pneumatisches System auf Druck und auf Zug eine unterschiedliche Effizienz liefert. Obwohl in solchen Systemen der Druck gleich bleibt, ist das innere Volumen, durch das das Öl oder die Luft strömt, beim Einfahren auf Zug kleiner, und die Effizienz somit relativ niedriger als im Betrieb auf Druck.
Ein elektrischer Linearantrieb hingegen kann unabhängig von der Last sowohl auf Druck als auch auf Zug mit derselben Geschwindigkeit verfahren werden.
Mit der vom Linearantrieb zur Verfügung gestellten Ausgangsleistung kann eine große Last mit niedriger Geschwindigkeit bewegt werden oder umgekehrt. Multipliziert man die Last mit der Geschwindigkeit, erhält man die für die jeweilige Bewegung erforderliche Ausgangsleistung – das liefert Ihnen einen guten Hinweis darauf, welches Linearantriebsmodell Sie benötigen. Bei einem LINAK® Linearantrieb können Sie zwischen verschiedenen Getrieben und Spindelsteigungen wählen, um die ideale Lösung zu erhalten.
Es gibt viele verschiedene Arten von Spindeln und Spindelmuttern für elektrische Linearaktuatoren, die stets auf der Grundlage der geforderten Belastbarkeit und Leistung eines Linearantriebs ausgewählt werden. Zum Beispiel muss beim Heben schwererer Lasten die Schraubenmutter länger sein, um die Last besser auf die Gewindegänge in der Mutter zu verteilen.
Die Spindelgeometrie muss berücksichtigt werden, um die optimale Spindeleffizienz zu erzielen. Trapez-, Hochprofil- und Flachprofilgewinde sind Beispiele für Spindelgeometrien, die für Industrie-Linearantriebe von LINAK verwendet werden.
Was ist die Spindelsteigung?
Die Spindelsteigung ist die Entfernung, die eine Mutter zurücklegt, wenn sie sich vollständig (360°) um die Spindel dreht. Wenn also die Spindelsteigung 12 mm beträgt, bedeutet dies, dass die Mutter sich bei einer Spindelumdrehung 12 mm bewegt.
Je größer die Spindelsteigung, desto effizienter ist der Linearantrieb, da zwischen Mutter und Spindel weniger Reibung auftritt.
Gleichzeitig bedeutet eine hohe Spindelsteigung aber auch eine geringe Selbstsperrkraft. Durch die Selbstsperrfunktion bewegt sich der Linearantrieb nicht zurück, wenn er an seiner Zielposition angehalten wird, auch nicht, wenn er hohen Lasten oder Vibrationen ausgesetzt ist; außer natürlich, er soll sich bewegen.
Im Allgemeinen ist der Linearantrieb selbstsperrend, wenn die Spindel eine geringe Effizienz hat.
Wenn der Linearantrieb nicht selbstsperrend ist, wird der Linearantrieb mit einer Bremse in einer bestimmten Position gehalten.
Was ist die Hublänge?
Die Hublänge eines Linearantriebs bezieht sich auf den maximalen Weg, den der Linearantrieb zurücklegt oder ausfährt. Dies ist der Bereich der Linearbewegung von der vollständig eingefahrenen bis in seine vollständig ausgefahrene Position. Im Wesentlichen ist sie ein Maß dafür, wie weit sich die Stange oder der Kolben des Linearantriebs in einer einzigen Bewegung bewegen kann.
Die Hublänge eines Linearantriebs hängt von der Länge der Spindel ab. LINAK® Linearantriebe sind im Allgemeinen sehr vielseitig und je nach Kundenwunsch können Hublängen von bis zu 1,20 Metern spezifiziert werden. Für Linearantriebe mit langen Hublängen gelten jedoch einige Einschränkungen. Beim Fahren mit langen Hüben auf Druck reduzieren wir die maximale Last. Der Grund dafür ist, dass die Beanspruchung des Linearantriebs umso größer ist, je höher die Last ist und je weiter die Mutter sich von der inneren Position auf der Spindel entfernt.
Warum sollte man bei einem Linearantrieb eine Sicherheitsmutter hinzufügen?
Bei Maschinen, bei denen Sicherheit eine hohe Priorität hat, kann der Linearantrieb mit einer Sicherheitsmutter ausgestattet werden. Wenn sich z. B. das Gewinde in der Mutter auf der Spindel durch Verschleiß abgenutzt hat, trägt die Mutter sofort die volle Last und der Antrieb fährt sich ein. In diesem Fall kann der Aktuator nicht mehr ausgefahren werden und ist zu ersetzen.
Eine hochwertige Spindel ist die Grundvoraussetzung für eine optimale Linearantriebsleistung. Die für LINAK® Spindeln verwendeten runden Stahlstangen werden sorgfältig ausgewählt, bevor die Spindelgewinde gerollt werden.
Die Auswahl von Spindeltyp und Spindelmutter hängt von den Last- und Leistungsanforderungen des Linearantriebs ab. Eine lange Spindelmutter ist beispielsweise besser geeignet, um schwere Lasten zu heben. Um bei Linearantrieben mit hohen Spindelsteigungen eine lange Lebensdauer und zuverlässige Funktion zu erreichen, werden zusätzliche Gewindegänge ausgeführt, um die Kräfte aus der industriellen Anwendung effizient auf die Spindel und die Mutter zu verteilen.
Der Kerndurchmesser der Linearantriebsspindel (ohne die Gewindegänge) bestimmt die Tragfähigkeit der Spindel und somit des Linearantriebs.
