Servomotor-Kugellager – Auswahl des richtigen Aktuators
Servomotor-Kugellager wird in Anwendungen wie Werkzeugmaschinen, Robotern und Trägergeräten eingesetzt, bei denen eine präzise Bewegungssteuerung von entscheidender Bedeutung ist. Diese Art der Anwendung stellt eine große Belastung für den Motor dar, insbesondere da er unter ständigen Vibrationen stoppen, starten und reversieren muss. Dies kann zu Schäden am Kugellager durch Reibverschleiß führen und die Lebensdauer des Lagers verkürzen.
Zudem ist der Drehzahlbereich dieser Motoren sehr hoch. Dadurch erhöht sich auch die Möglichkeit von Schwingungen, was zu einem Verlust an Positionsgenauigkeit und Positioniersicherheit führen kann. Dies ist eine Hauptursache für den vorzeitigen Ausfall vieler Servomotoren.
Es ist wichtig, die Auswirkungen dieser Bedingungen auf Servomotoren zu verstehen, um den richtigen Aktuator für Ihre Anwendung auszuwählen. Von Servomotoren wird erwartet, dass sie über längere Zeiträume laufen, wodurch sie unter ständiger Belastung arbeiten müssen und einem natürlichen Verschleiß ausgesetzt sind. Faktoren wie Schmutz, Fett und Umgebungstemperaturen können die Lebensdauer eines Servomotors drastisch verkürzen. Daher ist die Auswahl des richtigen Modells für Ihre Anwendung entscheidend, um eine optimale Leistung sicherzustellen.
Es gibt verschiedene Arten von Aktuatoren, die mit einem Servomotor verwendet werden können, darunter Riemen, Zahnstange und Ritzel sowie Schrauben. Alle diese Mechanismen verfügen über bewegliche Teile, die Spiel, Steifheit und Vibration erzeugen, was mit der Zeit zu einer Verschlechterung der Leistung führt. Diese mechanischen Systeme sind in der Regel auf ein Last-zu-Motor-Trägheitsverhältnis ausgelegt. Dabei handelt es sich um die maximale Trägheit, die mit dem Motor basierend auf der Masse der Last gesteuert werden kann. Diese Trägheit wird über den Encoder des Motors gemessen, der die Position an das Steuerungssystem meldet.
Der stabilste dieser Antriebe ist der Schraubmechanismus, der aufgrund seiner hohen Eigensteifigkeit eine sehr hohe Positionsstabilität erreichen kann. Allerdings gibt es eine kritische Geschwindigkeit, bei der die Schnecke zu vibrieren und zu oszillieren beginnt. Dies wird durch eine Kombination aus der Reibung zwischen Mutter und Welle sowie der Trägheit des Servomotors selbst verursacht. Servomotoren mit höheren Beschleunigungswerten können diese Einschränkung überwinden, es wird jedoch dennoch empfohlen, dass ein Ingenieur diese Option sorgfältig prüft.
Bei der Auswahl des richtigen Aktuators müssen Tragfähigkeit, Antrieb, Montagemethode und Schmierungsanforderungen berücksichtigt werden. Schwere Lasten sollten Rollen- oder Zylinderlagern überlassen werden, während leichtere Lasten durch Schrägkugeln oder halbmetallische Lager aufgenommen werden können. Die Richtung und Größe der Antriebskraft muss ebenfalls bewertet werden, da diese Auswirkungen auf das Wellenspiel und die Lageranordnung hat. Ein Riemen- oder Zahnradabtrieb kann größere axiale Belastungen ausüben als ein Kupplungsantrieb, was möglicherweise die Berücksichtigung zusätzlicher Wellenausgleichsscheiben erfordert, um die erforderliche Ausrichtung aufrechtzuerhalten. Schließlich ist die vertikale Montage immer ein Problem und sollte bewertet werden, um sicherzustellen, dass die richtige Lageranordnung ausgewählt wird.