Hallo Miteinander, ich habe ein paar Schrittmotoren (Nema23, 200 Steps, 1Nm), welche ein Zahnrad mit Modul 1 (20 Zähne, Durchmesser ca 20mm) auf der Welle montiert haben. Wäre es z.B. möglich mit solchen Schrittmotoren und einer Zahnstange einen brauchbaren simplen Linearantrieb zu realisieren? Bei 16 Mikrosteps müsste ich den Motor doch auf einer Zahnstange mit 20mm π 16 / 200 = 0,019mm pro Schritt bewegen können, was von der Präzision für alles ausreichen sollte, oder? Die Frage welche ich mir stelle ist, ob es auch von der übertragenen Bewegungskraft ausreichen würde, um z.B. 5Kg zu bewegen. Hat hierzu einer von euch, der sich mit der Materie auskennt, für mich evtl. ein paar Tipps?
Elektro Fuzzi schrieb: > Wäre es z.B. möglich mit solchen Schrittmotoren und einer Zahnstange > einen brauchbaren simplen Linearantrieb zu realisieren? Kommt darauf an, wofür er brauchbar sein soll. > Bei 16 Mikrosteps müsste ich den Motor doch auf einer Zahnstange mit > 20mm π 16 / 200 = 0,019mm pro Schritt bewegen können, Ja, wenn du einen unendlich starken Schrittmotor und kein Spiel hast vielleicht. > was von der > Präzision für alles ausreichen sollte, oder? Nein, "für alles" sicher nicht. Vielleicht für alles, was du machen möchtest. Ab dazu müsstest du eimnal sagen, was du überhaupt vor hast! > Die Frage welche ich mir stelle ist, ob es auch von der übertragenen > Bewegungskraft ausreichen würde, um z.B. 5Kg zu bewegen. Kommt auf dein System an. Mit deinen Angaben gehst du für Auskünfte besser zur Wahrsagerin. > Hat hierzu einer von euch, der sich mit der Materie auskennt, für mich > evtl. ein paar Tipps? Bei Linearantrieben steckt schon etwas Know-How dahinter. SO einfach, wie du dir das vorstellst, ist es dann doch nicht.
Wie schon gesagt was willst Du wie linear bewegen ? 5Kg senkrecht nach oben hat andere Anforderungen als 5Kg horizontal. Die Genauigkeit läßt sich mit entsprechenden Untersetzungen noch verbessern das ist aber mechanisch alles andere als trivial, denn wie schon erwähnt gibt es immer Spiel. Von den Haltekräften mal ganz abgesehen ...
>Die Frage welche ich mir stelle ist, ob es auch von der übertragenen >Bewegungskraft ausreichen würde, um z.B. 5Kg zu bewegen. Dazu muss man erst mal sagen, dass die 1Nm bei deinem Schrittmotor die Haltekraft bei Stillstand angeben, wenn beide Motorspulen mit dem Nennstrom betrieben werden (=Vollschrittbetrieb). Die tatsächlich nutzbare Kraft bei Beschleunigung oder Bewegung ist immer geringer. Bei Halb- oder Mikroschrittbetrieb wird das verfügbare Drehmoment noch mal geringer, weil da die Spulen des Motors nicht mit dem vollen Strom arbeiten. Was jetzt deine 5 kg angeht: Das Drehmoment kannst du dir am besten veranschaulichen, wenn du von einem waagrechten Hebel ausgehst, der auf deiner Drehachse befestigt ist und an dessen äußerem Ende eine Last hängt. 1 Nm Drehmoment bei deinem Schrittmotor bedeutet, 1 Newton Kraft auf einem Hebel von 1 m Länge. "Länge" ist in diesem Fall der Abstand zwischen Hebelende und Drehmittelpunkt. Dein Zahnrad hat 20 mm Durchmesser, der Hebel ist hier also nur mehr 1cm lang, die Kraft ist deshalb auch 100 mal so groß wie bei einem Hebel mit 1m. Du hast also an deinem Zahnrad eine (Halte-)Kraft von 100 Newton zur Verfügung. 100 Newton entspricht ungefähr der Kraft, die ein Gewicht mit 10 kg ausübt. Wenn du jetzt deine Zahnstange senkrecht stellst und dein Zahnrad in der Zahnstange läuft, dann kannst du maximal 10 kg an die Zahnstange hängen, bis der Motor durchrutscht. Das maximal mögliche dynamische Drehmoment ist aber wie bereits gesagt geringer. Es kann also sein, dass du beim Anheben deiner 5 kg Last Schrittverluste hast, wenn du zu schnell anfährst oder das Gewicht mit zu großer Geschwindigkeit bewegen willst. Fazit: Mit Mikroschrittbetrieb wirds vermutlich nicht gehen. Möglicherweise gehts mit Vollschrittbetrieb, ist aber trotzdem noch knapp. Besser wäre eine Lösung mit Gewindespindel, weil man da viel größere Übersetzungen hat.
Georg schrieb: > Das maximal mögliche dynamische Drehmoment ist aber wie bereits gesagt > geringer. Es kann also sein, dass du beim Anheben deiner 5 kg Last > Schrittverluste hast, wenn du zu schnell anfährst oder das Gewicht mit > zu großer Geschwindigkeit bewegen willst. Vielen Dank, das hat mir das ganze sehr anschaulich erklärt und mir sehr weitergeholfen. > Fazit: > Mit Mikroschrittbetrieb wirds vermutlich nicht gehen. Möglicherweise > gehts mit Vollschrittbetrieb, ist aber trotzdem noch knapp. Besser wäre > eine Lösung mit Gewindespindel, weil man da viel größere Übersetzungen > hat. Ich möchte ein 5Kg Objekt ca. 2m in der Vertikalen bewegen. Ich glaube ich bekomme da mit einer Trapezgewindespindel Probleme, da die ganze Konstruktion so leicht wie möglich sein muss, und eine Trapezgewindespindel die dick genug ist, um Schwingungen zu vermeiden recht schwer wird. Dazu kommt noch, dass ich nach einiges an Recherche nicht wirklich Ahnung habe, wie ich so ein Teil in einer Halterung (insbesondere Senkrecht) befestigen kann ohne gleich mit Riesensummen aufzuwarten. Daher dachte ich, dass eine Zahnstange eine günstige Alternative sein könnte. Falls du allerdings ein paar Tips zu dem Linearantrieb mit Gewindespindel hast, wäre ich sehr interessiert. Vor allem, die Befestigung der Spindel an der Welle und in Kugellagern, ohne die Spindel abdrehen zu müssen, und wo ich die Komponenten bekommen kann, interessiert mich sehr. Ich machte dazu mal einen Thread auf, und wurde an http://www.mixware.de/ws38.html verwiesen, aber wie das ganze dort funktioniert, und ob es aufgrund der Belastung für eine vertikale Montage/Verwendung geeignet ist, erschliesst sich mir nicht wirklich. Ich gebe zu das ganze ist ein wenig Neuland für mich aber ich möchte nicht x Teile sehr teuer bestellen, bis ich so etwas zusammenfrickeln kann und sich dann evtl. doch nicht als das Richtige heraustellt.
Ich muss hier widersprechen! Ob du den Motor mit oder ohne Microstepping betreibst hat überhaupt nichts mit dem Drehmoment zu tun. Je höher die Last, desto höher die Abweichung von der Soll-Stellung der Achse. Man erreicht also nicht die Genauigkeit, die man ohne Last erreichen könnte, an der Kraft ändert sich aber nichts.
Als Beispiel: Ein CNC-Router mit Zahnstangenantrieb: http://rushdesign.tumblr.com/page/2 Muss man ein bisschen runterscrollen.
>Ob du den Motor mit oder ohne Microstepping betreibst hat überhaupt >nichts mit dem Drehmoment zu tun. Na dann kuck mal hier: http://de.nanotec.com/faq_98_schrittmotor_halbschritt.htm >>Ähnlich wie im Halbschrittbetrieb ist der vektorielle Phasenstrom im >>Viertelschritt noch etwas kleiner und das resultierende Drehmoment liegt >>näherungsweise bei 55%, bei 1/8 Schritt bei 45% gegenüber dem >>Vollschrittbetrieb.
Tja, anscheinend funktioniert der direkte Link nicht: http://de.nanotec.com/nanotec_support.html Hier links auf "FAQ" klicken, dann das Kapitel "Schrittmotoren" auswählen, dann den Eintrag "Hat der Schrittmotor im Halbschrittbetrieb weniger Drehmoment als im Vollschrittbetrieb?" anklicken.
Ein einfacher Antrieb über Zahnräder ist niemals spielfrei.Man müßte zwei Zahnräder verspannen.Ein Zahnstangentrieb hat auch nicht die Halte und Antriebskräfte einer Spindel.Für schwingungsfreien Betrieb sind hauptsächlich die Führungen Verantwortlich.Ich würde sagen,da ist sogar jede metrische Gewindestange besser und einfacher über Verspannte Muttern zu betreiben als eine Zahnstange.
>>Ob du den Motor mit oder ohne Microstepping betreibst hat überhaupt >>nichts mit dem Drehmoment zu tun. >Na dann kuck mal hier: >http://de.nanotec.com/faq_98_schrittmotor_halbschritt.htm Jein... Wie auch aus der zitierten Quelle eindeutig hervorgeht ist das Drehmoment weitgehend von der Art der Ansteuerung (^= mit oder ohne Microstepping) unabhängig, soweit der Strom durch beide Motorspulen insgesamt gleich bleibt, was technisch sowohl möglich als auch erlaubt ist. Das Problem ist eher, dass die meisten Treiber das Potential eines Schrittmotors nicht ausreizen.
herbert schrieb: > Ein einfacher Antrieb über Zahnräder ist niemals spielfrei. Naja, wenn Du 5 kg dranhängst, schon. :-) Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Naja, wenn Du 5 kg dranhängst, schon. :-) yep,sofern du nicht die Richtung wechselst...;-)
Elektro Fuzzi schrieb: > Ich glaube ich bekomme da mit einer Trapezgewindespindel Probleme, da > die ganze Konstruktion so leicht wie möglich sein muss, und eine > Trapezgewindespindel die dick genug ist, um Schwingungen zu vermeiden > recht schwer wird. Dazu kommt noch, dass ich nach einiges an Recherche > nicht wirklich Ahnung habe, wie ich so ein Teil in einer Halterung > (insbesondere Senkrecht) befestigen kann ohne gleich mit Riesensummen > aufzuwarten. > > Daher dachte ich, dass eine Zahnstange eine günstige Alternative sein > könnte. Eine Zahnstange wirkt aber auch nicht selbst sperrend. Fällt der Strom aus würde die Last in den freien Fall übergehen. Bei einer Spindel passiert das dann gewöhnlich nicht. > Falls du allerdings ein paar Tips zu dem Linearantrieb mit > Gewindespindel hast, wäre ich sehr interessiert. Vor allem, die > Befestigung der Spindel an der Welle und in Kugellagern, ohne die > Spindel abdrehen zu müssen, und wo ich die Komponenten bekommen kann, > interessiert mich sehr. Ohne eine Möglichkeit Teile für dieses Projekt drehen zu lassen dürfte es schwierig sein. Insgesamt müsste das Vorhaben viel ausführlicher beschrieben sein um da sinnvolle Vorschläge machen zu können. Geht keine Seilwinde aus dem Baumarkt?
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