Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Senkrechter Linearantrieb mit Trapezgewindestange


von Elektro F. (elektrofuzzi)


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Hallo,

ich würde gerne eine 14 x 4 Trapezgewindestange mit 150cm Länge und 1,35 
Kg Gewicht senkrecht als Linearantrieb verwenden. An der Rotguss-Mutter 
darauf werden dann ca 4-5 Kg Gewicht hängen, die ich nach oben bzw. 
unten bewegen will.

Das Problem, dass sich mir stellt ist, dass ich nicht genau weiss, wie 
ich so eine Trapezgewindestange befestige. Ich nehme an, ich lasse sie 
mir an beiden Enden auf 8mm oder 10mm abrehen und befestige sie dann mit 
einem Kugellager oben und unten.

Ich würde dann mit einer Kupplung einen Schrittmotor daran unten 
anbringen.

Da die Stange aber in dem Kugellager unten quasi auf ihrem ganzen 
Gewicht steht, weiss ich nicht, was für eine Art Kugellager bzw. 
Befestigung ich dafür verwenden muss, um das Gewicht vom Schrittmotor 
fernzuhalten.

Was mich interessieren würde wäre, ob die 14x4 Trapezgewindestange 
passend gewählt ist, wieviel Nm der Schrittmotor in etwa haben sollte, 
und wie ich die Trapezgewindestange in einem Kugellager, etc. befestige, 
um das Gewicht abzufangen.

Könnte mir hierzu jemand ein paar Tipps geben?

von STK500-Besitzer (Gast)


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Für die Verbindung zwischen Motor und Welle gibt es Kupplungen.
Zur Gewindespindel selbst, könnte dir dieses PDF behilflich sein:
http://smarthost.maedler.de/datenblaetter/trapezgewinde.pdf

Zu der Lagerung:
Es gibt auch Axilakugellager, die axiale Kräfte aufnehmen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Kugellager

von K. D. (deka)


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Oder hier:

http://www.mixware.de/index2.html

Interessant für dich die Trapezgewindemuttern, Rotguss ist hoffnungslos 
veraltet. Dann gibts da auch passende Schrittmotorenhalter in denen 
gleich ein Lagersitz eingearbeitet ist. Passende Kugellager gibts da 
auch. Spindeln kann man abdrehen oder man verwendet Spindelhülsen, die 
findest du auch im Shop genauso wie die Gegenlager und Wellenkupplungen.

Elektro Fuzzi schrieb:
> Was mich interessieren würde wäre, ob die 14x4 Trapezgewindestange
> passend gewählt ist, wieviel Nm der Schrittmotor in etwa haben sollte,
> und wie ich die Trapezgewindestange in einem Kugellager, etc. befestige,
> um das Gewicht abzufangen.

14x4 ist in Ordnung. Für den Dauerbetrieb sind Trapezgewindestangen 
aufgrund ihres rel. schlechten Wirkungsgrade und der damit verbundenen 
Erwärmung nicht geeignet. Für wirklichen 24-7 Dauerbetrieb sollte man 
auf Kugelumlaufspindeln zurückgreifen. Auf ebay gibt es günstige incl. 
Lagerblöcke aus China. Für das Drehmoment muss man natürlich die 
Zielbeschleunigung kennen ansonsten kann man da keine Aussage machen.

von Peter B. (ich_bins)


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Dran denken wenn du die Spannung abschaltest und keine Bremse hast, das 
dir das Gewicht nach unten sinkt.

von Arbeit, *rülps* nein Danke! (Gast)


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Elektro Fuzzi schrieb:
> 14 x 4 Trapezgewindestange

Peter Birkenstock schrieb:
> Dran denken wenn du die Spannung abschaltest und keine Bremse hast, das
> dir das Gewicht nach unten sinkt.

Wohl kaum.

von Michael S. (technicans)


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> befestige sie dann mit
> einem Kugellager oben und unten.

-Ein Kugelkegel- oder Rollenlager als Festlager dürfte am
geeignetsten sein weil es selbst zentrierend ist und hoch belastbar ist.
-Ein Wälzlager hat da seine Grenzen, das aber am anderen Ende
als Loslager (Welle oder Lagersitz radial verschieblich) dienen kann.
(Festlager und Loslager sind im Maschinenbau Standard, weil eine Welle
sich durch Erwärmung verlängern oder durch dynamische Belastung
verkürzen kann, wobei dann die Lager Schaden nehmen können).
-Damit die Last sich nicht mit der Drehung bewegt braucht man
eine Linearführung. Das kann ein Stift in einer Rillenschiene sein,
oder eine gehärtete Linearschiene mit Linearschlitten, je nach
dem was man da für Anforderungen hat.

Peter Birkenstock schrieb:
> Dran denken wenn du die Spannung abschaltest und keine Bremse hast, das
> dir das Gewicht nach unten sinkt.

-Solange die Gewindesteigung nicht größer als 45° ist, dürfte die
Reibung zwischen Gewindestange und Mutter ausreichend groß sein.

> Ich würde dann mit einer Kupplung einen Schrittmotor daran unten
> anbringen.
-Wenn man viel Kraft, aber wenig Drehzahl benötigt und an die
Positioniergenauigkeit keine großen Ansprüche gestellt werden,
kann man auch einen Gleichstrommotor mit Schneckengetriebe 
(Scheibenwischermotor) verwenden der auch selbstsprerrend ist.

-An den Wegenden baut man dann Endschalter an, die den Weg begrenzen.

von amateur (Gast)


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Ich würde unten ein Schrägkugellager und oben ein 08/15er verwenden. 
Wichtig an beiden Enden ist im Grunde genommen nur die "Spielfreiheit". 
Das gilt sowohl für die Kugellageraufnahmen als auch für die 
Gewindestange. Auch sollte am unteren Ende ein möglichst gerader Absatz 
für die Auflage der Gewindestange, auf dem unteren Kugellager, vorhanden 
sein.

Achte wenn irgend möglich auch darauf, dass sich eine 
Trapezgewindestange nachträglich fast nicht bearbeiten lässt. Die mit 
guter Qualität sind nämlich Oberflächenbehandelt - wegen des 
Verschleißes. D.h. die Stange sollte bereits passende Anschlüsse an 
beiden Enden haben. Die die nicht Oberflächenbehandelt sind haben das 
Problem: Zum nachträglichen Bearbeiten musst Du sie in eine Drehbank 
einspannen. Das Du Dir dabei das Gewinde versaust ist fast sicher.

Verschwende auch ordentlich Grips an eine eventuelle Führung. Deine 
Trapezgewindestangenmutter hat‘s nicht so mit schräger Belastung. 
Natürlich kannst Du mit zwei Spindeln arbeiten, aber dann ist das 
Synchronisationsproblem nicht ganz ohne. Nicht die synchrone Bewegung, 
sondern die Ersteinstellung.

Und noch was: Eine solche Konstruktion hat eine chronische Allergie 
gegen Staub, Schmutz und Wasser. Das klingt zwar recht Trivial, ist aber 
nachträglich kaum herzustellen. Rostfrei ist ein Sonderwunsch.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Fragt sich gerade, was der Unterschied zwischen einem Wälz- und einem 
Kugelkegel- bzw. Rollenlager ist. Es gibt doch eigentlich nur den 
Unterschied zwischen Wälzlagern und Gleitlagern.

von Walleby (Gast)


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Der Unterschied liegt bei den Kugelkegel...
Wälzlager ist nur der Überbegriff. Kugellager bestehen aus Kugeln mit 
einem Käfig und Kegelrollenlager eben aus Kegeln. Die können dann auch 
axiale und radiale Kräfte besser ab.
Und bei Gleitlagern gleitet die Welle eben:)

von Matthias L. (Gast)


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>einem Kugellager oben und unten.

Wie schon gesagte wurde. Du brauchst ein Kegelrollenlager oder ein 
Schrägrollenlager:

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4lzlager#W.C3.A4lzlager-Bauformen

von amateur (Gast)


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>Fragt sich gerade

Die Bezeichnungen kann man fast wörtlich nehmen.

In einem Kugellager sind Kugeln und in einem Wälzlager Walzen. 
Zylindrische Rollen für hohe Last, manchmal auch dünne Nadeln für'n 'nen 
Quicky oder schlanke Zylinderstümpfe bei Lasten unter bestimmten 
Winkeln. Ihre Existenz verdanken die Wälzlager der Tatsache, dass Kugeln 
nur eine sehr geringe Auflagefläche (Linie) haben, dadurch zwar sehr gut 
rollen, aber auch extrem hoch belastet werden.

von _Gast aus HL_ (Gast)


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Matthias Lipinsky schrieb:
> Wie schon gesagte wurde. Du brauchst ein Kegelrollenlager oder ein
> Schrägrollenlager:

Ein Rollenlager ist nur erforderlich, falls die Belastungen so groß 
sind, dass ein Kugellager nicht mehr ausreicht.
Hier reicht mit Sicherheit ein Schrägkugellager. Die können Axial meist 
mit bis zu 30% ihrer zulässigen Radiallast belastet werden.
Wir reden hier über ca. 10 kg Last. Bei einer 14er Trapezgewinde wird 
wohl ein Kugellager mit ca. 8 mm ID zum Einsatz kommen. Kugellager in 
den Abmessungen haben eine erlaubte Last im kN Bereich.
Rollenlager sind also vollkommen überflüssig.

von _Gast aus HL_ (Gast)


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amateur schrieb:
> Die Bezeichnungen kann man fast wörtlich nehmen.
>
> In einem Kugellager sind Kugeln und in einem Wälzlager Walzen.

Wälzlager ist der Oberbegriff, der alle Arten von Kugel-, Kegel- und 
Rollenlager zusammenfasst.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Nur so zur Info: Kugellager sind auch Wälzlager...
Wälzlager ist der Oberbegriff.
Zumindest habe ich das mal im Studium so gelernt.

Ich habe wohl mal wieder die Ironie-Tags mit unsichtbarer Tinte 
geschrieben...

_Gast aus HL_ schrieb:
> Wir reden hier über ca. 10 kg Last. Bei einer 14er Trapezgewinde wird
> wohl ein Kugellager mit ca. 8 mm ID zum Einsatz kommen. Kugellager in
> den Abmessungen haben eine erlaubte Last im kN Bereich.
> Rollenlager sind also vollkommen überflüssig.

Manchmal hat man ja ein Lenkkopflager vom Motorrad rumliegen...

von STK500-Besitzer (Gast)


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da war ich etwas langsamer...

von Gerhard W. (gerhard_w)


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wenn´s was hilft, so sieht das professionell aus:
http://maedler.de/Category/1643/1331/1980/1414.aspx

von Geert H. (geerth)


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Elektro Fuzzi schrieb:
> Hallo,
>
> ich würde gerne eine 14 x 4 Trapezgewindestange mit 150cm Länge und 1,35
> Kg Gewicht senkrecht als Linearantrieb verwenden. An der Rotguss-Mutter
> darauf werden dann ca 4-5 Kg Gewicht hängen, die ich nach oben bzw.
> unten bewegen will.

Also:
 Last L = 5kg,
 Steigung tg(alpha)=4/(pi*14)=0.0714 >>> alpha=4.1 grad
 Reibungscoeffizient = (etwa) 0.25 = tg(phi) >>> phi=14 grad

Umzugskraft an der Aussendiameter: F=L*tg(alpha+phi);
(Alpha positiv zu nehmen wenn es hoch geht und negativ wenn es tief 
geht:)
Mhoch =FxR=5kg*tg(4.1+14) x 1.4/2 cm = 1.14 kgcm = 11.4Ncm =0,114Nm
Mtief =FxR=5kg*tg(-4.1+14) x 1.4/2 cm = 0.61 kgcm = 6.1Ncm =0,061Nm

> Das Problem, dass sich mir stellt ist, dass ich nicht genau weiss, wie
> ich so eine Trapezgewindestange befestige. Ich nehme an, ich lasse sie
> mir an beiden Enden auf 8mm oder 10mm abrehen und befestige sie dann mit
> einem Kugellager oben und unten.

Wenn es möglich ist mach die Stange fest. Es ist ziemlich einfach ein 
auf der Aussenseite klammendes (kleben geht auch) Teil zu drehen. Dass 
lange Gewindeteil brauchst Du dann nur auf die gewunste Länge 
sagen/schleifen: es braucht weiterhin nicht bearbeit werden.
Diese Kostruktion habe Ich sebslt auf ein Werkzeugfräse realisiert, ohne 
Genaugkeitsprobleme und funktioniert wunderbar.

Das bewegliche Teil sollte dann Mutter und Motor (eventuell mit 
reduzierantrieb) sein. Kugellager, Mutter, Motor, usw hast Du dann in 
ein Kompaktes Teil was alles einfacher machbar ist.

(Entschuldige bitte mein Deutschschreibung, bin nachbar auslander...)

von Geert H. (geerth)


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Es geht auch um das gesamte Gewinde rotierend zu machen. Aber versuch 
besser nicht die Enden zu bearbeiten. Klamme oder klebe eine bearbeitete 
Hülse auf ein Ende und darauf das Kugellager. Es gibt es Rohren mit 
H9/h9 passung worauf mann Kugellager mit ein Bischen Loctite klebt.
Oft ist die Aussendiameter einige zehnte milimeter kleiner als der 
Nominalwert (14mm in dein Fall). Mann sollte "klug" kleben oder auf 
Drehbank ein genaues Loch bohren.

von Michael S. (technicans)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Fragt sich gerade, was der Unterschied zwischen einem Wälz-

Stimmt, ich meinte ein Rillenkugellager.

amateur schrieb:
> Ich würde unten ein Schrägkugellager und oben ein 08/15er verwenden.

Bei näherer Betrachtung ist das sogar besser konstruiert.

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