Getriebespiel verringern

[FirePhoenix]

Hi alle,

Also folgendes, ich bin gerade dabei meinen Roboterarm zu bauen, als Antrieb verwende ich Schrittmotoren mit einem Getriebe (aus einem alten BMW). Nun haben dieses Getriebe aber leider ein kleinwenig Spiel, so ca 1° nun wollte ich mal nachfragen ob jemand eine Idee hätte wie man dieses Problem beheben könnte.

Danke

[sep]

Indem du die Position misst und den Fehler korrigierst?

Indem du Positionen immer aus der einen Richtung anfährst? Dann ist der Fehler immer auf derselben Seite.

[mechtec]

Häng einfach eine Feder in den Arm ein. Durch die Federkraft wird das Getriebe immer einer Flanke folgen.
Thorsten

[dundee12]

eventuell auch genauere schrittmotoren... würde aber wieder gelt kosten.. oder welche besoren( freunde etc..)

[FirePhoenix]

Das mit den Federn wird schwierig da ich bereits Federn verwenden muss um das Gewicht des Arms aufzunehmen, d.h. ich werde in der Mitte irgendwo einen Punkt haben an dem der Arm wippt. Den Fehler wegzuprogrammieren wird auch schwierig weil der Arm alle 6 Freiheitsgrade hat und Bohren und Fräsen können soll. Ich hätte mehr auf irgendeine mechanische Lösung gehofft, irgendeinen Speziallack den man auf die Zahnräder auftragen kann oder sowas in der Art, ich versuche später noch ein paar Bilder online zu stellen damit ihr eine Vorstellung vom Ganzen bekommt.

Danke

Ps: genauere Schrittmotoren sind sinnlos da das Spiel am Ende des Getriebes ist.

[sep]

Dann vergiss die Schrittmotoren und besorg dir genaue Winkelgeber.

[FirePhoenix]

Also erstmal die Photos:

[ähM_Key]

Ui, das ist ja ziemlich wild!

Eine Möglichkeit wäre ev. auf jede Seite vom Gelenk einen Motor mit Getriebe zu benutzen, und diese dann so zu regeln, dass der eine dem anderen sozusagen immer etwas entgegenarbeitet, wodurch das Spiel kompensiert werden würde.

Grüße; ähM_Key

PS: Wo sind den in nem BMW solche Getriebe drinn? Fensterheber?

[FirePhoenix]

Ehrlich gesagt habe ich keine Ahnung ich habe vermutet dass sie verwendet wurden um die Lichthöhe zu verstellen.

[Lektor]

Scheibenwischer vielleicht?

als Hobbybastler mit einer äusserst mangelhaften Werkzeugausstattung bin ich ja auf Fusch angewiesen. :) :( So spontan würde mir einfallen die Achsenparallelität zu verändern und leicht zu Schrägen. Dann würden die Zahnflanken nicht voll eingreifen, aber das Spiel wäre geringer. Aber wenn ich das auf deinem Foto richtig erkenne, wären es 6 Achsen und das ist dann wohl doch ein wenig viel.
Der mechatronische Ansatz wäre dann wohl doch der beste; den Fehler elektronisch auszugleichen.
Was anderes fällt mir dann auch nicht ein. Kommt der 1° Fehler wirklich durch das Spiel oder ist die Konstruktion mit den Kunststoffzahnrädern nicht steif genug? Naja wie die Antwort auf diese Frage auch lauten wird; mir fällt eine günstige Lösung nicht ein. Schrägverzahnte Zahnräder wären wohl nicht schlecht, aber Nachrüsten ist wohl zu teuer.

[FirePhoenix]

Naja Zahnräder austauschen wird schwer weil ich keine Ahnung habe wo ich die herbekommen soll. Jedenfalls glaube ich, dass das Spiel vor allem von den Letzten beiden Metallzahnrädern abhängt, das Spiel bei den anderne Zaahnrädern hätte auch viel weniger Auswirkung.

[Hessibaby]

Ein Versuch wäre das Billigfett aus dem Getriebe zu entfernen und ein tragfähiges Fett mit hohem Graphitanteil zu verwenden.
Gruß Hartmut

[mechtec]

Nimm es mir bitte nicht übel wenn ich Zweifel an der geplanten Einsatzfähigkeit habe, aber es scheint mir als tragen die Getriebe in keinem Fall die notwendigen Drehmomente. Sicherlich könnte die Schrittmotor/Getriebekombination, rein rechnerisch, ein Drehmoment von 25Nm aufbringen (Mmotor = 10Ncm, i = 250), nur wird keins der Zahnräder einer solchen Belastung gewachsen sein und das Getriebegehäuse wird auch nicht mitspielen. Hier dürfte bereits bei 1Nm das Ende erreicht sein. Eine Bearbeitungskraft von einer Tafel Schokolade, resultierend aus ca. 0,8m Armsegmentlänge (1,6m voll ausgeklappt nur noch 50g) ist nicht wirklich viel zum fräsen oder bohren.

Der mechanische Aufwand für die Getriebe muß zwangsläufig höher sein. Schau Dich mal bei www.maedler.de nach Schneckengetrieben um. Diese sind mechanisch robust und in der notwendigen Steifigkeit zu bekommen. Eine weitere, sehr hochwertige und spielfreie Alternative sind HarmonicDrive Getriebe www.harmonicdrive.de. Unterm Strich sind diese beiden Varianten aber sehr teuer.
Daher würde ich immer der Möglichkeit der Gewindespindelantriebe vorzug geben, sieht aus wie der Hydraulikzylinderantrieb eines Baggers. Den Motor, wenn möglich ohne Getriebe, an die Gewindespindel und schwenkbar an einem Arm angebracht. Die Mutter schwenkbar am anderen Arm angebracht, wenn gewünscht vorgespannt und fertig. Das gibt Kraft und Steifigkeit satt. Die Positionierung verlangt so etwas mehr Rechenaufwand aber es sollte sich lohnen.

Gruß, Thorsten

[FirePhoenix]

Es ist mir schon klar dass das Ganze nicht gerade viel Kraft entwickelt, jedenfalls ist es möglich alle Achsen wie gewünscht zu bewegen, und das nur mit einer einfachen Ansteuerungsschaltung ohne Spannungsregelung, die Motore laufen mit 12V und 0,25A, und werden noch durch stärkere ersetzt, die aktuellen leisten mit den Getrieben ein Drehmoment von 2500N/mm und ich habe an jeder Achse 2 Stück angebracht => 5000N/mm. Ich muss aber zugeben, dass das wirklich viel vom Getriebe abverlangt und ich habe auch keine Ahnung wieveil die Aushalten können.
Die Motore wollte ich übrigens ersetzen durch 5V, 0.85A oder 20V 4A Motore, allerdings habe ich keine Ahnung wie leistungsstark die sind.
Die Idee mit der Gewindespindel ist übrigens auch mein erster Gedanken gewesen, allerdings ergibt sich dadurch ein zimlich enormer Rechenaufwand aufgund der Nichtlinearität, und ich weiß nicht ob das mein Mikrokontroller schafft. Auserdem gibt es bei der Variante einen Totpunkt und auch die Kraft ist nicht linear.