Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Wie Hebel an Schrittmotor befestigen?


von Manuel W. (multisync)


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Guten Abend,

ich bin im Modellbau komplett unerfahren, und möchte mir zum Einstieg 
einen Delta-Roboter bauen. (http://en.wikipedia.org/wiki/Delta_robot)

Diesen will ich jedoch nicht mit Servos, sondern mit Schrittmotoren 
realisieren. An jedem dieser Schrittmotoren müsste dann ein Hebel 
befestigt werden. Könnt ihr mir Tipps geben, welche Möglichkeiten sich 
hierfür anbieten würden? Wie mache ich das am besten?

Der Schrittmotor hätte einen Wellendurchmesser von etwa 4-6mm.


Ich habe schon etwas recherchiert; folgende Möglichkeiten erscheinen mir 
geeignet:

1.) Befestigung mit einer Propellernabe, wie zB dieser hier: 
http://www.conrad.de/ce/de/product/225878/Reely-10586-Propeller-Nabe-5-mm
Gibt es Propellernaben mit deren Bohrungen den üblichen 
Schrittmotorwellendurchmessern entsprechen?

2.) Befestigung mit einer Spannbuchse wie etwa dieser hier:
https://www.maedler.de/product/1643/1621/mini-spannbuchsen-msm-bohrung-6-bis-14-mm
Nachteil: Leider sehr teuer.


Was sagt ihr zu diesen Vorschlägen? Denke ich zu kompliziert, geht das 
was ich machen will auch einfacher?


Danke!

von MaWin (Gast)


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Manuel W. schrieb:
> Wie mache ich das am besten?

Weder Propellernabe noch Spannbuchse, sondern Madenschraube.

http://www.pegnitz-schrauben.de/DIN-705-Stellring-mit-Gewindestift

Der Stellring ist bei dir dann der ganze Arm, der neben dem Loch für die 
Motorachse noch das Loch mit reingeschnittenem Gewinde für die 
Madenschraube hat, oder eingelassen in den Arm.

Allerdings wird das wohl ohne Getriebe nichts, 1.6 Grad sind bei 
längerem Hebelarm so grosse Schritte, daß du damit nichts sinnvoll 
pick&placen kannst.

von Amateur (Gast)


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Beachte bitte:

Grundsätzlich ist ein Schrittmotor größer (schwerer) als ein 
gleichwertiger Standartmotor.

Darüber hinaus solltest Du Dir Gedanken machen, wie Du, nach dem 
Einschalten, die aktuelle Position feststellst.

Diese Probleme hast Du normalerweise bei einem Servo nicht, da ein 
Positionsgeber ein integraler Bestandteil ist.

von Manuel W. (multisync)


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@MaWin:

Wenn ich dich richtig verstehe, erfordert deine Lösung den Entwurf eines 
Arms aus Metall. Metall deswegen, da eine Madenschraube wohl ein Gewinde 
im Material erfordert. Bei Gewinde in Holz bin ich skeptisch.

Eine Konstruktion aus Metall traue ich mir aktuell nicht zu. Ich möchte 
den Arm erstmal aus Holz bauen. Das lässt sich schön einfach mit den mir 
zur Verfügung stehenden Mitteln bearbeiten.

Weiters hatte ich gehofft, durch Microstepping für's Erste auf ein 
Getriebe verzichten zu können.

: Bearbeitet durch User
von Manuel W. (multisync)


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Amateur schrieb:
> Beachte bitte:
>
> Grundsätzlich ist ein Schrittmotor größer (schwerer) als ein
> gleichwertiger Standartmotor.
>
> Darüber hinaus solltest Du Dir Gedanken machen, wie Du, nach dem
> Einschalten, die aktuelle Position feststellst.
>
> Diese Probleme hast Du normalerweise bei einem Servo nicht, da ein
> Positionsgeber ein integraler Bestandteil ist.

Das ist ein sehr guter Einwand, vielen Dank!

Ich werde mir hierzu was überlegen müssen. Prinzipiell scheine ich wohl 
nur zwei Möglichkeiten zu haben: 1.) Nach dem Einschalten Endschalter 
anzufahren. 2.) Einsatz von Schrittmotoren mit eingebauten 
Positionsgeber. Letzteres wird wohl meinen finanziellen Rahmen sprengen, 
befürchte ich mal.

Ohne böse Hintergedanken möchte ich noch auf folgendes Hinweisen: 
Standard schreibt man mit D. Das ist ein sehr häufiger Fehler in der 
deutschen Sprache den ich selbst schon oft gemacht habe. Als kleine 
Eselsbrücke: Standart = Stand-Art = Die Art und Weise zu stehen. Auf 
einem Bein, auf den Zehenspitzen, usw. So hab ich's mir schlussendlich 
gemerkt. :-)

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Manuel W. schrieb:

> Ohne böse Hintergedanken möchte ich noch auf folgendes Hinweisen:
> Standard schreibt man mit D. Das ist ein sehr häufiger Fehler in der
> deutschen Sprache den ich selbst schon oft gemacht habe. Als kleine
> Eselsbrücke: Standart = Stand-Art = Die Art und Weise zu stehen. Auf
> einem Bein, auf den Zehenspitzen, usw. So hab ich's mir schlussendlich
> gemerkt. :-)

Aha. Dies ist einer der längsten Threads hier im Forum:
Beitrag "Wiederstand und Standart zensieren"

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Im Hebel ein Langloch, auf die Motorachse Gewinde drauf, dann auf zwei 
Seiten flachfeilen, mit zwei Muttern den Hebel festschrauben.  Wenn der 
Motor kräftig genug ist, kann er aber das Langloch rund drehen.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> Im Hebel ein Langloch, auf die Motorachse Gewinde drauf

Klingt realistisch. Auf eine Schrittmotorwelle ein Gewinde schneiden.

Wie stellst Du Dir die praktische Umsetzung vor?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ist das Metall so hart, oder kann man nur die Achse nicht festhalten? 
Ich hatte so eine Verbindung an einem Abstellhahn mit Alu-Handrad. 
Dürfte M6 Gewinde sein. Aber das war vermutlich nur eine Messing-Achse.

Die Radachsen am Fahrrad haben ähnliche Abflachungen, dazu gibts 
passende Unterlegscheiben mit seitlicher Haltenase. Die waren bei mir 
schon mal innen rund aufgeweitet, mittlerweile sind sie etwas dicker.

von Christian M. (Gast)


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Beides!

Aber ohne Metall kriegst Du das nie kraftschlüssig hin. Ich habe sogar 
vorsichtig eine Fläche auf die Welle geflext, damit die Madenschraube 
aufliegen kann. Ohne Fläche ist es mit Schraube sowieso Murks. Aber 
nicht zu heiss werden lassen, dass sich die Magnete nicht 
demagnetisieren!

Gruss Chregu

von Ulli B. (ulli-b)


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Manuel W. schrieb:
> 2.) Befestigung mit einer Spannbuchse wie etwa dieser hier:
> 
https://www.maedler.de/product/1643/1621/mini-spannbuchsen-msm-bohrung-6-bis-14-mm
> Nachteil: Leider sehr teuer.

Wenn Du bei Holz bleiben möchtest, dann ist das genau das Richtige. 
Damit kannst Du mit den drei Spannschrauben gleichzeitig die Holzleiste 
befestigen. Die Spannbuchsen gibt es bestimmt auch anderswo günstiger.

ABER: Direkt mit der Schrittmotorachse verbunden wirst du keine Freude 
damit haben! Die Schritte, auch Mikroschritte, sind viel zu gross. 
Ausser du hast sehr, sehr kurze Hebel dran.
Wenn du in Holzbearbeitung fit bist, dann probier es einfach mal kurz 
aus. Ist ja schnell gemacht.
Für den Probeaufbau baust du aus Holz einen Stellring nach. Und zwar so: 
Querbohrung mit 2,5mm -> dann die Bohrung gut mit sehr dünnflüssigem 
Sekundenkleber tränken -> warten -> Gewinde 3mm schneiden -> Schraube 
rein und mit dieser den Hebel auf die (vorher abgeflachte) Motorachse 
klemmen.
Hält nicht viel aus, ist aber ein praktisch kostenloser Versuchsaufbau. 
Damit kannst du dann mal probieren, wie das mit den Mikroschritten am 
Ende aussieht.

Noch ein Hinweis zu Modellbauservos: Diese sind auch nicht ganz so genau 
wie man es sich wünscht. Also bei einfachen Servos und Hebellängen ab 
20cm ist die Positioniergenauigkeit dann schlechter als 1mm. Ich weiss 
nicht, ob es überhaupt Servos mit einer solchen Positioniergenauigkeit 
gibt wie wir gerne hätten.
Um wirklich genau positionieren zu können ist ein externer 
Positionsaufnehmer unerlässlich.

Aber jetzt bau das mit dem Schrittmotor und direktem Hebel mal auf und 
starte deine Versuche. Du wirst dabei viel lernen!

Ulli-B

von Ulli B. (ulli-b)


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Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> Ist das Metall so hart, oder kann man nur die Achse nicht festhalten?

Beides.
Bei Zugang zu einer Drehbank ist es jedoch ein Leichtes, einfach einen 
passenden Adapter her zu stellen. Dieser kann dann Gewinde und 
Abflachungen haben so viel man möchte. Am Ende wird er auf die 
Motorachse geklemmt/gespannt und gut ist.

Ulli-B

von W.S. (Gast)


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Manuel W. schrieb:
> Der Schrittmotor hätte einen Wellendurchmesser von etwa 4-6mm.

Also wohl NEMA-8 oder 11

Ich sehe da als einzige Lösung tatsächlich die Spannbuchse - notfalls 
auch selbergemacht. Aber dafür bräuchtest du ne passende Reibahle:
- untermaßiges loch bohren
- auf Nenndmr. aufreiben
- Querbohrung mit Gewinde ab halber Materialstärke kurz vor dem Ende
- vorsichtig quer durch die Querbohrung mit Dremel und ganz dünner 
Scheibe aufschneiden
- Aufstecken und Querschraube anziehen.

Läßt sich basteln, ist aber deutlich schlechter als die kommerzielle 
Buchse. Wenn die Achse rein zufällig den Durchmesser üblicher Drehknöpfe 
hat, dann geht vielleicht auch ein umfunktionierter Drehknopf mit 
Spannbuchse aus dem Sediment der Bastelkiste.

W.S.

von Manuel W. (multisync)


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Vielen Dank für eure Antworten!

Nachdem das hier schon einige Male als gute Lösung bewertet worden ist, 
werde ich wohl tatsächlich eine Spannbuchse benutzen um den Hebel zu 
befestigen.

Ich habe zwar inzwischen auch herausgefunden, dass es bei 
robotikhardware.de auch mittels Madenschraube zu befestigende Flansche 
gibt ( 
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/product_info.php?cPath=72&products_id=235 
), allerdings wirkt mir das System Spannbuchse professioneller. 
Kraftübertragung mittels Madenschraube erscheint mir konstruktiv 
unschön.


Eine Frage hätte ich jedoch noch:

Der Schrittmotor den ich wohl verwenden würde
( 
http://www.pollin.de/shop/dt/NTQ1OTg2OTk-/Motoren/Schrittmotoren/Schrittmotor_PSM57BYGHM201_0_9_.html 
) hat einen Wellendurchmesser von 6,35mm. Die Spannbuchse ( 
http://www.conrad.at/ce/de/product/1000865/?insert=U3&WT.srch=1&WT.mc_id=sea_9_Shopping&gclid=CI_H6Ii95cUCFezKtAodB2wATg 
hat einen Innendurchmesser von 6mm.

Wird die Spannbuchse auf die Welle passen?

(Vielleicht ist die Antwort eh sonnenklar, aber ich hatte so ein Teil 
halt noch nie in der Hand. Keine Ahnung wie weit man sie aufzwingen kann 
wenn die Befestigungsschrauben gelöst sind.)

Danke!

: Bearbeitet durch User
von Jonas G. (jstjst)


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Geht nicht ohne weiteres.

von rmu (Gast)


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Festkleben einer passenden gut sitzenden Buchse auf die Welle mit 
Schraubensicherung (unlösbar) könnte auch funktionieren. Geht halt ohne 
anwärmen (auf >200°, schlecht wegen der Magnete) wirklich nicht mehr 
runter.

von Udo S. (urschmitt)


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Das wird nichts werden, zu unpräzise, zu geringes Drehmoment.
In dem ersten Link des TOs (Wikipedia) sieht man, wie man es einfach 
machen kann.
3 einfache Servos.
Knifflig wird es die so anzusteuern, dass sie nicht gegeneinander 
arbeiten.

von Manuel W. (multisync)


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Udo Schmitt schrieb:
> Das wird nichts werden, zu unpräzise, zu geringes Drehmoment.
> In dem ersten Link des TOs (Wikipedia) sieht man, wie man es einfach
> machen kann.
> 3 einfache Servos.
> Knifflig wird es die so anzusteuern, dass sie nicht gegeneinander
> arbeiten.

Ich bevorzuge Schrittmotoren gegenüber Servos.

Die gewählten Schrittmotoren haben ein Haltemoment von 0,9Nm. Das 
entspricht einem Lastgewicht von 0,9kg an einem Hebelarm von 10cm. Ich 
kann mir nicht vorstellen, dass das für die gewählte Anwendung zu wenig 
ist. Weshalb bist du dieser Meinung?

Zum Thema Spannsätze: Ich habe nun Spannsätze mit 6,35mm 
Wellendurchmesser bei Mädler gefunden: 
http://www.maedler.de/article/61540635

Die Dinger kosten mich jedoch 15€, da ist jedoch noch kein Versand und 
wohl auch keine MwSt. dabei. Kennt jemand einen Anbieter für 
Kleinstmengen an Spannsätzen im Raum Wien?

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Manuel W. schrieb:
> Ich bevorzuge Schrittmotoren gegenüber Servos.

Begründung?

Schrittmotor: kein Getriebe -> wenig Drehmoment
Servo: Getriebe -> hohes Drehmoment

Schrittmotor: 1 Schritt 1,6° -> auch 10cm Hebelarm 2mm
Servo: 135° bei einer realistischen Auflösung von 1024 -> 0,15°

Servo: Rückmeldung eingebaut

Servo: preiswert, klein, überall zu bekommen

Ich bevorzuge das was mein Problem am Besten löst, aber jeder nach 
seiner Fasson.

: Bearbeitet durch User
von Martin S. (led_martin)


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Manuel W. schrieb:
> Eine Konstruktion aus Metall traue ich mir aktuell nicht zu.

Das ist, bei so einem Teil, nicht so schlimm: ein Bisschen Flachstahl / 
Messing, eine Bügelsäge, eine Bohrmaschine mit Bohrständer 
(Maschinenschraubstock ist bei so kleinen Teilen von Vorteil), ein paar 
passende, gute (die ein sauberes, runders Loch machen) Bohrer, und ein 
Gewindebohrer(-Satz) für das Madenschrauben-Loch reichen, um dieses Teil 
in der Bastlerwerkstatt anzufertigen. Sonst Stellring kaufen, mit 
Epoxy-Kleber in das Holzteil einkleben. Das Problem mit der Genauigkeit 
bleibt aber bestehen. Bei dem Schrittmotor sollte man auch beachten, das 
die erreichte Endposition um + / - 5% Vollschrittwinkel variiert, da 
ändert auch die Mikroschritt-Ansteuerung nichts dran. Besser (aber auch 
aufwendiger) wäre es, mit dem Schrittmotor eine Spindel anzutreiben, und 
diese Linearbewegung zu nutzen. Soetwas gibt es auch als 
Schrittmotor-Linearantrieb fertig zu kaufen, da ist meist die 
Spindelmutter Teil des Schrittmotor-Rotors, und an der Spindel wird die 
Bewegung abgegriffen.

z.B.:

http://www.ebay.de/itm/Linear-stepper-motor-16HSL3404-12V-0-4A-0-01mm-stepper-length-100mm-Stroke-CNC/131492485821?_trksid=p2047675.c100005.m1851&_trkparms=aid%3D222007%26algo%3DSIC.MBE%26ao%3D1%26asc%3D31044%26meid%3D7acdf003ba8540e091876d915b0cb7b3%26pid%3D100005%26rk%3D1%26rkt%3D6%26sd%3D151354230881&rt=nc

oder:

http://www.ebay.de/itm/Linear-Schrittmotor-linear-actuators-/151354230881?pt=LH_DefaultDomain_77&hash=item233d6a4861

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Dietrich L. (dietrichl)


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Manuel W. schrieb:
> Zum Thema Spannsätze: Ich habe nun Spannsätze mit 6,35mm
> Wellendurchmesser bei Mädler gefunden:
> http://www.maedler.de/article/61540635

Den gibt es aber auch für 6mm:
http://www.maedler.de/Article/61540600
... und für 5mm:
http://www.maedler.de/Article/61540500

Vielleicht geht es auch einfacher. Da gibt es z.B. noch Klemmringe, 
z.B.:
http://www.maedler.de/product/1643/1625/geschlitzte-klemmringe-aus-stahl

Der 62310600 kostet bei Boie 1,96€/Stck.: 
https://shop.boie.de/index.php?P=pro&OLD_P=lst&AID=1705261&NR=58090615&RestoreSearch=4231290645&MSI=18&DSID=unknown.150420.162821_29323_001

Gruß Dietrich

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