Funktionsweise von Gewindespindeln in Mikrolinearantrieben | Actuonix

Was ist eine Leitspindel?

Eine Gewindespindel wandelt Drehbewegung in lineare Bewegung um. Während sich die Spindel dreht, wandert eine darauf aufgeschraubte Mutter entlang der Spindel und fährt je nach Drehrichtung aus oder ein. Dieser Mechanismus treibt die Stange in jedem Actuonix-Aktor ein und aus.

Der Durchmesser und die Gewindesteigung der Schraube bestimmen direkt zwei wichtige Leistungsmerkmale. Eine dickere Schraube mit feinerer Steigung erzeugt mehr Kraft, bewegt sich aber langsamer. Eine dünnere Schraube mit gröberer Steigung bewegt sich schneller, erzeugt aber weniger Kraft. Dieser Kompromiss ist in die Konstruktion jedes Aktuators integriert, und deshalb bietet Actuonix … Bandbreite an Übersetzungsverhältnissen und Leitspindelkonfigurationen für alle seine Produkte.

Welchen Gewindetyp verwendet eine Leitspindel?

Actuonix-Aktuatoren verwenden einen metrisches Trapezgewinde für LeitspindelnDie zugrundeliegende Geometrie ähnelt zwar einem Trapezprofil, das die Last über die Gewindefläche aufnimmt und einen inhärenten Rücklaufwiderstand bietet, die metrische Form ist jedoch für die kompakten Abmessungen und Kraftanforderungen von Mikroaktoren optimiert. Das Ergebnis ist der gleiche praktische Nutzen, auf den Ingenieure vertrauen: zuverlässige Linearbewegung, Positionshaltung ohne Energiezufuhr und lange Lebensdauer in einem kleinen Gehäuse.

Wie funktioniert eine Leitspindel im Inneren eines Mikrolinearaktuators?

In einem Mikro-Linearantrieb befindet sich die Gewindespindel entlang der Mittelachse. Unabhängig davon, ob der Antrieb von einem Gleichstrommotor oder einem Schrittmotor stammt, ist der grundlegende Mechanismus derselbe. Die Drehbewegung des Motors treibt die Gewindespindel an, entweder direkt oder über ein Getriebe. Eine an der Abtriebsstange befestigte Mutter bewegt sich entlang der rotierenden Spindel und wandelt diese Drehung in den linearen Schub- oder Zughub um, der am Stangenende sichtbar ist.

Die Mutter in Actuonix-Stellantrieben besteht typischerweise aus Delrin oder ein ähnliches reibungsarmes PolymerDer Gleitkontakt zwischen Mutter und Schraube erzeugt Reibung, und diese Reibung verleiht dem Aktuator seinen natürlichen Rückstellwiderstand, wodurch die Stange in Position gehalten wird, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird, ohne dass ein separater Bremsmechanismus erforderlich ist.

Können Leitschrauben rückwärts drehen?

Rückwärtsdrehen tritt im Allgemeinen auf, wenn eine äußere Last die Stange drückt und die Schraube ohne Motoreinwirkung rückwärts dreht. Ob dies geschieht, hängt vom Verhältnis zwischen dem Steigungswinkel des Gewindes und der Reibung zwischen Schraube und Mutter ab. Ist die Reibung im Verhältnis zum Steigungswinkel hoch, blockiert die Schraube und bleibt in Position. Das in Actuonix-Aktuatoren verwendete metrische Trapezgewinde ist genau für diese Bedingung ausgelegt. Daher halten diese Aktuatoren ihre Position auch bei Stromausfall ohne Bremse.

Aus welchen Materialien bestehen Actuonix-Gewindespindeln?

Die Schraubenwelle in Actuonix-Stellantrieben besteht typischerweise aus Edelstahl (Güteklasse 302/304) oder Messing, Je nach Modell. Edelstahl ist bei den Actuonix-Produktlinien L12, L16 und P16 aufgrund seiner optimalen Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Langlebigkeit und mechanischer Festigkeit eine gängige Wahl. Sowohl der Edelstahl 302 als auch der Edelstahl 304 gewährleisten zuverlässige Leistung unter den Umgebungsbedingungen, für die diese Aktuatoren ausgelegt sind. Actuonix-Messing ist RoHS-konform und wird in bestimmten Modellen eingesetzt, bei denen andere mechanische Eigenschaften erforderlich sind.

Die Mutter, die auf die Schraube geschraubt wird und die Stange antreibt, besteht üblicherweise aus Delrin oder einem ähnlichen reibungsarmen Polymer. Delrin ist ein Acetalharz, das sich in diesem Fall gut eignet, da es von Natur aus selbstschmierend, formstabil und verschleißfest ist. Es benötigt keine externe Schmierung, weshalb Actuonix-Aktuatoren werkseitig geschmiert sind und im Normalbetrieb keine Nachschmierung erfordern.

Können Gewindespindelantriebe in rauen Umgebungen eingesetzt werden?

Gewindespindeln bieten in staubigen oder verschmutzten Umgebungen gegenüber Kugelgewindetrieben einen strukturellen Vorteil. Kugelgewindetriebe basieren auf Umlauflagern mit kleinen Wälzkörpern, die anfällig für Verunreinigungen durch Partikel sind. Gelangt Staub oder Schmutz in die Mutterbaugruppe, sinkt die Leistung rapide. Gewindespindeln hingegen besitzen keine Wälzkörper. Der Gleitkontakt der Mutter ist deutlich unempfindlicher gegenüber Umwelteinflüssen.

Für Anwendungen, bei denen auch das Eindringen von Flüssigkeiten ein Problem darstellt, sind Actuonix-Stellantriebe mit IP-Schutzarten von IP44 oder IP54 erhältlich, je nach gewähltem Modell, und bieten somit zertifizierten Schutz gegen Staub und Spritzwasser. Hier erfahren Sie mehr über die Bedeutung der IP-Schutzart.Für einen höheren IP-Schutz können die Aktuatoren in einem wasserdichten Gehäuse untergebracht werden.

Kann sich eine Leitspindel verbiegen?

Ja, unter Druckbelastung kann eine Gewindespindel ähnlich wie eine schlanke Säule unter axialer Belastung ausknicken. Die Wahrscheinlichkeit des Ausknickens steigt mit der Spindellänge und sinkt mit dem Spindeldurchmesser.

Bei Actuonix-Mikrolinearantrieben ist dies aufgrund der zusätzliche Unterstützung durch das Verlängerungsrohr und die Führung, und weil die Schraubenlängen relativ kurz sind. Dennoch ist es wichtig, die vom Hersteller angegebenen Belastungsgrenzen einzuhalten.