Hallo alle zusammen, Ich möchte hier jetzt mit hilfe eines Schrittmotors, über ein Zahnriemen, zwei Kugelumlaufstangen (Kugelgewindestange) ~ 300mm lang synchron drehen. Zwischen diesen Stangen befindet sich eine 13kg schwere Platte (um auch auf tatsächlich ALLES vorbereitet zu sein nehme ich 20kg an) Zunächst wäre meine erste Frage, kann ich zB mit hilfe eines http://www.advantech.de/products/PCI-1265/mod_B9541D36-CEBE-466A-A6B6-59815FFB8B70.aspx statt einem Motor 2 Motoren verwenden? Mit hilfe eines Encoders müsste ich ja sicherstellen können, dass beide immer gleich viele Schritte machen und somit nie zeitversetzt laufen, womit sich nichts verkeilen kann. Als zweites würde ich euch bitten hier nachzusehen ob mein Ansatz zur Berechnung der Motorstärke so stimmen sollte. Nema 23 Schrittmotor - Extrem kräftiger Motor - Hersteller Nanotec - Typ 5918L3008-A - 1.8 Grad, 200 Schritt/Umdrehung - Haltemoment: ~1.4Nm - annahme: 500 RPM Gehobenes Gewicht: 20kg (~13kg tatsächlich) Gewindestange - Steigung 5mm v = Geschwindigkeit[m/s], n = Umdrehungen[1/s], Steigung[m], m = Masse[kg] g = Erdanziehung 9,81 m/s², w = omega = 2*pi*n v = n * Steigung = 500 *(1/60s) * 0,005m = 0,0416 m/s a = v * t = v * 1s = 0,0416 m/s² F = m * (g+a) = 20kg * (9,81 + 0,0416) * m/s² = 197,032N P = F * v = 192,032N * 0,0416 m/s = 8,197W (verdammt hoch) M = P / w = 8,197W / (2 pi 500/(60s)) = 0,391Nm als Toleranz habe ich in einem Forum gelesen Msoll = 3*M -> ~1Nm Der Nema 23 hatt ganze 1,4Nm Haltemoment und dürfte doch somit mehr als ausreichen und ich habe ja sogar 7kg spielraum mit reingenommen. Wenn ich über ein Motor 2 Stangen betreibe müsste ja das Gewicht sich zwischen beiden aufteilen -> die Benötigte Kraft ändert sich nicht Bin für jegliche Kritik willkommen und Danke im vorraus edit: kleinere Korrekturen
>Mit hilfe eines Encoders müsste >ich ja sicherstellen können, dass beide immer gleich viele Schritte >machen und somit nie zeitversetzt laufen, womit sich nichts verkeilen >kann. Eigentlich... Andernfalls treten doch ganz schön große Kräfte durch die Verkantung auf. Schon allein dadurch, dass die zwei Antriebseinheiten unterschiedliche Reibungen haben werden die Regelungen nur am Ende die gleiche Position erreichen. Ich würde eine Kette oder einen Zahnriemen verwenden.
Das dachte ich mir schon :-/ Habe mir deswegen auch den Ansatz mit den Zahnriemen überlegt. Ich bin mir halt nur unsicher wie ich diese mit in die Rechnung einbeziehen kann und ob meine Rechnung so überhaupt richtig ist oder erst ergänzt werden muss (da Zahnriemen + 2Stangen und nicht nur 1 Stange direkt am Schrittmotor) Als E-Tech Student haben wir eher wenig Mechanik bisher gelernt und mit meinen Physik-Kenntnissen und Google bin ich nur so weit gekommen
Tufan A. schrieb: > Zunächst wäre meine erste Frage, kann ich zB mit hilfe eines > http://www.advantech.de/products/PCI-1265/mod_B9541D36-CEBE-466A-A6B6-59815FFB8B70.aspx > statt einem Motor 2 Motoren verwenden? Zitat: Supports E-Gear Das musst du verwenden und dabei als Übersetzung 1:1 einstellen. Dann musst du selbst nichts überwachen, das macht dann der Controller, ein elektronisches Getriebe arbeitet dann genauso wie Zahnriemen. Zumindest verstehe ich das unter "Supports". Du solltest dir aber dazu das Manual durchlesen, nicht dass das so gemeint ist, dass du die Software für das E-Gear erst noch selbst schreiben musst. Gruss Reinhard
> statt einem Motor 2 Motoren verwenden?
Ein Zahnriemen ist tausendmal billiger als diese
Hyper-Duper-DSP-6-Achsen-Spezial-Encodersynchrone-Luxussteppermotorkarte
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und deine Rechnung sagt doch, daß ein Motor reicht.
Tufan A. schrieb: > (da Zahnriemen + 2Stangen und nicht nur 1 > Stange direkt am Schrittmotor) Wenn du das ganze symmetrisch aufbaust (was dringend zu empfehlen ist) hängt an jeder Stange das Gleiche und mithin das halbe Gesamtgewicht, also ändert sich in der Summe garnichts. Das bisschen mehr Reibung durch 2 Achsen und den Zahnriemen ändert nichts wesentliches. Zumindest eine der Achsen muss gegen das Zahnrad verstellbar sein, damit man das Ganze auf optimalen Leichtlauf einstellen kann (= exakt rechtwinkliche Ausrichtung). Gruss Reinhard
Hallo Tufan! > Als zweites würde ich euch bitten hier nachzusehen ob mein Ansatz zur > Berechnung der Motorstärke so stimmen sollte. > > Nema 23 Schrittmotor > - Extrem kräftiger Motor > - Hersteller Nanotec > - Typ 5918L3008-A > - 1.8 Grad, 200 Schritt/Umdrehung > - Haltemoment: ~1.4Nm Haha. Das nennst du extrem kräftig? Das ist ein normaler Wert für einen Motor in der Größe. 2-3Nm wären für einen Motor mit 56-60mm Kantenmaß viel, aber nicht die Hälfte davon ;) Was nicht heißen soll, dass der Motor für deine Anwendung nicht geeignet ist. Die meisten Anfänger dimensonieren ihre Motoren viel zu groß, weil sie statt zu rechnen schauen was andere Anfänger verbaut haben und dabei zur Sicherheit nochmal eine Schippe drauflegen. > - annahme: 500 RPM Also 8,3U/s. Da liegst du schon in einem Bereich, wo der Motor deutlich weniger als das Haltemoment liefert. Sieh dir mal die Kennlinie(n) an und achte darauf, welchen Einfluss die Versorgungsspannung im oberen Drehzahlbereich hat. > P = F * v = 192,032N * 0,0416 m/s = 8,197W (verdammt hoch) Nein, finde ich nicht. Vor allem bitte drann denken dass das nur die mechanisch abgegebene Leistung ist. Ein Netzteil muss auch die elektrischen Verluste aufbringen. > M = P / w = 8,197W / (2 pi 500/(60s)) = 0,391Nm Ich komme hier auf 0,157Nm?! Interessanter Ansatz übrigens, aus der Leistung auf das Drehmoment zurück zu rechnen. Man kann auch direkt das Drehmoment bestimmen: M = F*h / (2*pi*eta) mit h=Spindelsteigung und eta=Wirkungsgrad der Spindel. Der ist bei der Rechnung nicht zu unterschätzen, vor allem, wenn du keine Kugelrollspindel einsetzen willst (eta~=0,3 bei Trapezgeinde!) > als Toleranz habe ich in einem Forum gelesen Msoll = 3*M -> ~1Nm Ich kenne Faktor 2 bei Schrittmotoren, aber du hast in deiner Rechnung auch die Reibung noch nicht mit drinn, und dann ist der Faktor 3 sicherlich nicht verkehrt. > Der Nema 23 hatt ganze 1,4Nm Haltemoment und dürfte doch somit mehr als > ausreichen und ich habe ja sogar 7kg spielraum mit reingenommen. S. oben. Schau mal was der Motor bei der gewünschten Drehzahl mit deiner Steuerung wirklich noch an Drehmoment liefert. Ich würde zwei Spindeln und einen Motor nehmen und das Ganze über einen Zahnriemen koppeln. Das hat dazu noch den Vorteil, dass die Mechanik schwingungstechnisch etwas vom Motor entkoppelt wird. Der Riemen muss allerdings gut vorgespannt werden, gleichzeitig darf die Lagerbelastung am Motor nicht zu groß werden. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Zünachst möchte ich euch allen für die hilfreichen Beiträge danken. Hallo Thorsten, Die Nema 23 Angaben waren 1 zu 1 übernommen und da stand nun mal "extrem starker Motor" mit drin ^^ Und als ich einige Spannungswandler wie den lm7805 mal längere Zeit laufen lassen hatte fand ich die Leistung die der da freisetzt schon viel, da er doch verdammt warm wurde, aber Motoren spielen da wohl in einer ganz anderen Liga o.O Mann lernt jeden Tag dazu. So, ich rechne jetzt erst mal alles neu aus. Laut Datnblatt kriege ich ein Drehmoment von ~1.4 Nm bei ~100RPM und als Gewindestange wollte ich, wie du vorgeschlagen hast, eine Kugelgewindespindel verwenden. Laut einem anderen mikrocontroller.net Beitrag ist der Spindelwirkungsgrad: ca 0.4-0.5 für Trapezspindeln ca 0.8 für Kugelrollspindel v = n * Steigung = 100 *(1/60s) * 0,005m = 0,00833 m/s a = v * t = v * 1s = 0,00833 m/s² F = m * (g+a) = 20kg * (9,81 + 0,00833) * m/s² = 196,367N M = (F * h) / (2 pi eta)=(196,367 * 0,005m) / (2 pi 0,8)=0,1953Nm -> Msoll = M * 3 = ~0,6Nm Das ist ja jetzt schon fast halb so viel wie zuvor. So müsste die Rechnung jetzt aber hoffentlich stimmen Ist es eigentlich von Nachteil, wenn man den Motor überdimensionieren würde? Ich könnte ja jetzt sogar mit einem kleineren/schwächeren Motor auskommen aber würde wegen des kleinen Preisunterschiedes dennoch den Nema23 anschaffen (20€ mehr oder weniger machen da nicht allzu viel aus imho) Nun mache ich mir erst mal Gedanken über den genauen Aufbau meiner Vorrichtung
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