Wie funktioniert ein Schwenkantrieb?
Schwenkantriebe sind so aufgebaut, dass das Gehäuse und der innere Ring eine feste Einheit bilden, während sich der äußere Ring dreht. Der rotierende Außenring wird mit dem zu bewegenden Bauteil verbunden, während Innenring und Gehäuse an der festen Unterkonstruktion befestigt werden. Die folgende Schnittdarstellung zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Schwenkantriebs.
Aufbau eines Schwenkantriebs
Die Schnittdarstellung zeigt den Aufbau eines ATH Schwenkantriebs am Beispiel des SA470. Drehverbindung, Schneckengetriebe und Antrieb sind in einer kompakten Einheit miteinander kombiniert. Der Außenring bildet den rotierenden Abtrieb, während Innenring und Gehäuse mit der festen Unterkonstruktion verbunden werden.
Motor treibt die Schnecke an
Ein Hydraulik-, Elektro- oder Servomotor erzeugt die Antriebsbewegung und überträgt diese auf die Schnecke.
Schnecke bewegt den Außenring
Die Schnecke greift in die Verzahnung des Drehkranzes ein. Die Motordrehzahl wird stark reduziert und in eine langsame, kraftvolle Drehbewegung umgesetzt.
Außenring schwenkt die Last
Der verzahnte Außenring bildet den Abtrieb und bewegt das daran befestigte Maschinenbauteil um die Drehachse.
Schneckengetriebe und Drehverbindung in einer Einheit
Ein Schwenkantrieb kombiniert eine tragende Drehverbindung mit einem Schneckengetriebe. Die integrierte Lagerung kann – abhängig von Baugröße und Ausführung – gleichzeitig Axialkräfte, Radialkräfte und Kippmomente aufnehmen.
Durch die hohe Übersetzung des Schneckengetriebes wird aus der vergleichsweise hohen Drehzahl des Motors eine langsame Abtriebsbewegung mit hohem Ausgangsdrehmoment. Dadurch eignen sich Schwenkantriebe insbesondere für kontrollierte Dreh- und Positionierbewegungen unter hohen Belastungen.
Selbsthemmung bei Schwenkantrieben
Schwenktriebe und Schwenkantriebe mit Schneckengetriebe können abhängig von ihrer Verzahnungsgeometrie selbsthemmend ausgeführt sein. Bei einem selbsthemmenden Getriebe kann die Bewegung über die Schnecke auf den Zahnkranz übertragen werden, während sich der Antrieb von der Abtriebsseite aus nicht oder nur sehr schwer zurückdrehen lässt.
Wie entsteht die Selbsthemmung?
Die Selbsthemmung eines Schneckengetriebes wird insbesondere durch den Steigungswinkel der Schnecke und die Reibung zwischen den Zahnflanken bestimmt. Bei einem kleinen Steigungswinkel wirken hohe Reibkräfte zwischen Schnecke und Schneckenrad.
Dadurch kann die Schnecke das Schneckenrad antreiben. Eine von der Abtriebsseite auf den Zahnkranz wirkende Kraft kann die Schnecke dagegen nicht ohne Weiteres zurückdrehen. Antriebs- und Abtriebsseite sind bei einem selbsthemmenden Schneckengetriebe somit festgelegt.
Als vereinfachtes Kriterium wird bei Schneckengetrieben häufig ein Wirkungsgrad von η ≤ 0,5 bei treibender Schnecke mit Selbsthemmung in Verbindung gebracht. Auch kleine Steigungswinkel, beispielsweise unter etwa 5°, begünstigen die Selbsthemmung.
Eingängige und zweigängige Schnecken
Neben Baugröße und Übersetzung beeinflusst auch die Anzahl der Schneckengänge das Übersetzungsverhältnis, die Abtriebsdrehzahl und die mögliche Selbsthemmung des Schwenkantriebs.
Eingängige Schnecke
Bei einer eingängigen Schnecke wird das Schneckenrad mit jeder vollständigen Schneckenumdrehung um einen Zahn weiterbewegt. Dadurch können besonders hohe Übersetzungen und sehr geringe Abtriebsdrehzahlen erreicht werden.
- hohe Übersetzung
- geringe Abtriebsdrehzahl
- häufig kleiner Steigungswinkel
- Selbsthemmung wird begünstigt
Zweigängige Schnecke
Bei einer zweigängigen Schnecke wird das Schneckenrad pro Schneckenumdrehung um zwei Zähne weiterbewegt. Bei gleicher Zahnzahl des Schneckenrades ist die Abtriebsdrehzahl dadurch ungefähr doppelt so hoch wie bei einer eingängigen Schnecke.
- geringere Übersetzung
- höhere Abtriebsdrehzahl
- größerer Steigungswinkel
- geringere Neigung zur Selbsthemmung
Passenden Schwenkantrieb auswählen
Über unseren Konfigurator können Sie Baugröße, Drehzahl, Antriebsart und weitere Optionen passend zu Ihrer Anwendung auswählen.