Schrittmotor und Wägezelle

[Andre G. (andgst01)]

Schönen Freitag Vormittag,

ich möchte eine Vorrichtung mit einem Schrittmotor bewegen (drehen).
Dabei sollte das aktuelle Gewicht gemessen werden (nicht während der 
Drehbewegung).

Die Vorrichtung muss sich nicht komplett drehen lassen, +-90° sind 
ausreichend.

Das Gewicht der Drehvorrichtung beträgt unbelastet ungefähr 1 kg, zu 
messen sind Gewichtsänderungen von einigen Gramm.
Das maximale Gewicht beträgt nicht mehr als 2 kg.


Ich brauche also einen Schrittmotor und eine Wägezelle.
Aber wie soll ich die beiden Elemente anordnen?

Schrittmotor fest verbaut und dann an der Achse des Motors die 
Wägezelle?
Oder Schrittmotor hängt an der Wägezelle und die Welle des Motors geht 
direkt zur drehbaren Vorrichtung?

Der Schrittmotor und die Wägezelle soll in einem zylindrischen Gehäuse 
montiert werden das unten eine kleine Öffnung für die Welle hat an der 
die zu bewegende Vorrichtung befestigt wird.
Die Größe dieses Gehäuses steht noch nicht fest.

Überschätze ich da die Fähigkeiten von solchen Wägezellen oder ist das 
potentiell machbar?
Und was ist mit dem Kabeln die vom Motor weggehen (wenn der Motor unter 
der Wägezelle montiert wird)?
Die bilden einen "Kraft-Kurzschluss" und verfälschen das gemessene 
Gewicht, auch wenn sie einfach nur loose in der Luft hängen.
Bei größeren Kräften ist das natürlich vernachlässigbar aber wenn es um 
Gewichtsänderungen von einigen Gramm geht ...

Ich habe ein wenig geschaut was es da so gibt.
Mechanisch wäre sowas ideal: 
https://www.sensortransducer.com/sale-13496143-cylindrical-load-cell-2kn-1kn-500n-200n-100n-50n-flange-mounted-force-transducer.html
Man kann auf beiden Seiten etwas anflanschen, das wäre perfekt.
Aber +-0,5% zu ungebau für meine Anwendung.
Zylindrische Wägezellen sind leider meist für sehr große Kräfte bzw. 
Gewichte ausgelegt (mehrere Tonnen).

Ich möchte nicht hunderte Euro für eine "gute" Wägezelle ausgeben und 
dann erst draufkommen dass das so gar nicht geht weil der grundsätzliche 
Ansatz falsch ist.
Deshalb frage ich hier mal ob jemand Ideen oder Vorschläge für mich hat.

Ich hoffe dass ich keine wichtigen Infos vergessen habe.

[Walter T. (nicolas)]

Andre G. schrieb:
> Deshalb frage ich hier mal ob jemand Ideen oder Vorschläge für mich hat.

Nimm Dir einen leeren Block mit kariertem Papier (oder besser 
Punktraster), einen Kugelschreiber (keinen Bleistift!) und eine Stunde 
Zeit. Und dann mindestens zwei Stunden Pause. Und dann wieder eine 
Stunde.

Und dann solltest Du ungefähr 50 Entwürfe haben, von denen Dir zwei 
irgendwie sinnvoll vorkommen.

[Sebastian R. (sebastian_r569)]

Andre G. schrieb:
> Deshalb frage ich hier mal ob jemand Ideen oder Vorschläge für mich hat.
>
> Ich hoffe dass ich keine wichtigen Infos vergessen habe.

Ich kenne mich zwar mit Wägetechnik aus, muss aber gestehen, dass ich 
dein Problem nicht wirklich verstanden habe. Vielleicht hilft da auch 
eine Skizze deiner Optionen

[pegelwendler (Gast)]

Hier ein Vorschlag.
Drei Wägezellen deshalb, weil du dann auch schief aufgelegte Objekte 
vernünftig wiegen kannst.

[Andre G. (andgst01)]

Natürlich habe ich etwas vergessen:

Dass das Ganze "hängend" montiert werden soll / muss.

[pegelwendler (Gast)]

Kannst du aus dem Arm einen Haken machen? Dann wirkt die Kraft entlang 
der Achse und somit gerade auf deine Wägezelle.

Besser wäre damit natürlich Wägezelle an Motor montiert.

[Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)]

Andre G. schrieb:
> Natürlich habe ich etwas vergessen:
>
> Dass das Ganze "hängend" montiert werden soll / muss.

Autsch, trage dir da mal die ganze Kräftepfeile ein. Bei so einer 
Hebelkonstruktion wird das eine lustige Rechnerei.

pegelwendler schrieb:
> Kannst du aus dem Arm einen Haken machen? Dann wirkt die Kraft entlang
> der Achse und somit gerade auf deine Wägezelle.

Jo, würde ich auch so sehen. Mit deiner derzeitigen Hebelkonstruktion 
langt schon eine geringfügige Verschiebung von dem Objekt für etliche 
Gramm Unterschied.

[Andre G. (andgst01)]

Irgend W. schrieb:
> Andre G. schrieb:
>> Natürlich habe ich etwas vergessen:
>>
>> Dass das Ganze "hängend" montiert werden soll / muss.
>
> Autsch, trage dir da mal die ganze Kräftepfeile ein. Bei so einer
> Hebelkonstruktion wird das eine lustige Rechnerei.
>
> pegelwendler schrieb:
>> Kannst du aus dem Arm einen Haken machen? Dann wirkt die Kraft entlang
>> der Achse und somit gerade auf deine Wägezelle.
>
> Jo, würde ich auch so sehen. Mit deiner derzeitigen Hebelkonstruktion
> langt schon eine geringfügige Verschiebung von dem Objekt für etliche
> Gramm Unterschied.

Danke!
Genau solche Antworten die mir zeigen dass mein grundsätzlicher Ansatz 
"falsch" ist habe ich mir gewünscht!

Gut, ich werde die Sache nochmal überdenken ...

[Horst V. (hoschti)]

Beschreibe die Aufgabe doch ein wenig allgemeiner, ohne schon eine halbe 
Lösungsidee reinzuwurschteln. Was ist das eigentliche Problem? Was ist 
das für ein geheimnisvoller Klapperatismus?

Wenn du die eigentliche Aufgabe beschreibst, kommen hier sicher einige 
schlaue Köpfe auf einen brauchbaren Ansatz.

[Andre G. (andgst01)]

Also ich bin zu folgender Erkentniss gekommen:

Es ist besser durch andere Sensoren zu erkennen was bzw. ob oder wie 
viel gerade die Drehvorrichtung "belastet".

Somit hat sich dieses Thema hier erledigt.

Danke für alle Antworten!

[mIstA (Gast)]

Andre G. schrieb:
> Natürlich habe ich etwas vergessen:
>
> Dass das Ganze "hängend" montiert werden soll / muss.

Hattest Du zwar nicht explizit geschrieben, aber Du erwähntest, daß das 
Motorgehäuse unten ein kleines Loch für die Welle haben wird; 
demzufolge war dann hängend doch ziemlich naheliegend.

Warum platzierst Du die Wägezelle nicht auf dem Dreharm, genau dort wo 
die Last aufgelegt wird? Dadurch umgehst Du das Problem den Hebel aus 
der Wägung rausrechnen zu müssen, wofür Du die exakte Länge (vom 
Drehpunkt des Arms bis zum Fußpunkt des Lasten-Schwerpunktes auf dem 
Dreharm) brauchst, damit das ausreichend genau möglich ist.


Andre G. schrieb:
> Es ist besser durch andere Sensoren zu erkennen was bzw. ob
> oder wie viel gerade die Drehvorrichtung "belastet".

Okay, jetzt wirds interessant - an welche Sensoren hättest Du dabei 
gedacht, um Deine Genauigkeits-Anforderung zu erfüllen?

Andre G. schrieb:
> zu messen sind Gewichtsänderungen von einigen Gramm.


Was mir gerade noch eingefallen wäre: Du könntest mit 
Dehnungs-Messstreifen die durch die Last verursachte Durchbiegung des 
Dreharms messen; bei fix vorgegebener Auflagestelle für die Last sollte 
sich diese vermutlich proportional zur Masse der Last verhalten.

[Rudi Ratlos (Gast)]

mIstA schrieb:
> Du könntest mit
> Dehnungs-Messstreifen die durch die Last verursachte Durchbiegung des
> Dreharms messen;

Das ist ja eine 'Wägezelle': ein Dehnungsstreifen.
Also eine Wägezelle irgendwie an der Bohrmaschine anflanschen, obenauf 
den Hebelarm und geht schon ...
dummerweise sollte die Zelle senkrecht und nicht irgendwie 
hebelarmförmig belastet werden, wenn sie genau messen soll. Für 
'Unterschiede' reichte es.

Ich glaube das Ganze ist zu vergessen, weil allein durch die Hebel-und 
Drehunwucht kein vernünftiges Gewicht gemessen werden kann. 2kg-Zellen 
wiegen 'sonst' schon sehr genau.
Man könnte das auf einer mittengelagerten Scheibe montieren und diese 
Scheibe mit dem Bohrmaschinenfutter am Rand drehen, was alle Nachteile 
vermeidet.

[Karl (Gast)]

Würde mir einer Biegebalken Wägzelle gehen.