Schrittmotoren für Lenkung

[[IN]Crusher]

Hallo zusammen!!!
Zu was für Schrittmotoren würdet ihr mir raten?
Ich habe vor meinem Robo ein neues Gehäuse zu bauen...
Ich möchte dabei realisieren, dass sich die räder einzeln drehen können.
also brauche ich Schrittmotoren, da ich die teile ja ziehmlich genau stellen können muss.

Zu was für welchen würdet ihr mir raten?

MfG

Jürgen

[[IN]Crusher]

servus!
ich will nochmal genauer beschreiben, welche funktion die Motoren übernehmen sollen, bzw. wozu das gut sein soll....

Ich möchte jedes rad unabhängig voneinander drehen können.
Dadurch kann ich dann in alle richtungen fahren.
Das sieht von oben in etwa so aus, falls ihr nich wisst, was ich mein...
(Jeder Strich ist ein rad)

Gerade aus:
|oo|
|oo|

Lenken normal:
/oo/
|oo|

auf der Stelle drehen:
/oo\
\oo/

Schräg fahren:
/oo/
/oo/

Seitlich fahren:
-oo-
-oo-

So kann ich mich wirklich in jede richtung bewegen, die man sich vorstellen kann.
Die aufgabe der Schrittmotoren soll es nun sein Eben den Radstand zu verändern. Die Drehachse wird direkt über dem Rad sein. Da ist die geringste Kraft nötig. Dennoch, da die Motor/Radaufhängungen aus Alu gefertigt sind, müssen die Motoren schon ein wenig Kraft haben.

Welche würdet ihr mir empfehlen, und würdet ihr mir überhaut schrittmotoren empfehlen?

MfG Jürgen

[jeffrey]

hi,
ich glaub ich würd starke servos nehmen.
mfg jeffrey

[[IN]Crusher]

Sind aber Schrittmotoren nicht stärker?

[[IN]Crusher]

Ich hab mal n bisschen bei conrad umhergeschaut....
ich hab da diese schrittmotoren hier gefunden:
Artikel-Nr.: 198398 - 62

Kennt die einer? und taugen die was?

MfG Jürchen

Servos sind bei gleichem Gewicht stärker als Schrittmotoren, leider auch voluminöser. Einfacher anzusteuern sind sie auch und brauchen nur ein Port-Pin ohne irgendwelche Treiber.
Die Winkelauflösung ist genauso gut, hängt aber auch von der mechanischen Ausführung Deiner Anlenkung ab.

Blackbird

[[IN]Crusher]

gut mit der Ansteuerung, das ist schon richtig. Ich werde morgen mal ein paar
CAD-Zeichnungen von den einzelnen Radanlenkungen posten, damit man dich ein besseres Bild von der sache machen kann.
Ich habe halt immer noch bedenken, dass so ein servo nich stabil genug ist.
ich meine um irgendwelche kleineren gegenstände zu drehen, ist so ein servo perfekt geeignet, aber ich habe vor eine aus alu gefräste radaufhängung zu drehen... und ich weiss einfach nicht, ob da nicht ein servo zu "gackelig" ist. insbesondere in punkto verbindung... ich muss ja meine radaufhängung mit meinem restlichen gehäuse verbinden. und dabei lastet ja die last auf dem motor, der die sache dreht... und da wirk so ein schrittmotor im moment einfach stabiler auf mich.
Aber bitte korrigiert mich, wenn ich irgendwo einen denkfehler oder mist geschrieben hab.

MfG Jürgen

[jeffrey]

Hi,
ich würde die last auch nicht direkt über die achse übertragen, sondern die radaufhängung entsprechend gut lagern, und den servo oder den schrittmotor über ein gestänge oder getriebe mit der radaufhängung verbinden.
mfg jeffrey

Mach' es genauso wie @jeffrey es beschrieben hat. Und in das Gestänge oder in einen von den Drehpunkten noch einen Servoschutz (wie im Modellbau). Dann kann das Rad auch mal mit voller Geschwindigkeit an einen Bordstein oder ähnliches ranfahren.
Ein Schrittmotor würde hierbei ungewollt Schritte ausführen, die mit einer absoluten Positionserkennung erkannt und vom µC korrigiert werden müssen. Macht ein Servo von alleine.
Ist noch ein Getriebe wegen Drehmomentvergrößerung zwischen Schrittmotor und Lenkung, mußt Du auch da eine Schutzvorrichtung, analog zum Servoschützer, einbauen.

Blackbird

[[IN]Crusher]

So... hier hab ich erstmal ein paar kontruktionszeichnungen von der ganzen sache...

Ich bedanke mich erstma für die vielen guten antworten!

Ich hab den letzten post erst gelesen, nachdem ich die sache geplant hatte. hab bei mir hier im moment kein Autocad drauf.

ich denke ich werd das dann auf servos umstellen.
ich habe erstmal die bodenplatte weggelassen. die wird dann an stelle der 2 kugellager sein bzw. die kugellager werden in die bodenplatte eingepresst.

um eine grobe vorstellung von der größe zu haben: Das rad hat einen durchmesser von ca. 12,5 cm.

Welche Servos würdet ihr hierbei nehmen? Bin sehr auf eure meinungen gespannt.

MfG Jürgen

Die Groesse des Rades sagt noch nicht viel ueber den Leistungsbedarf aus.
Allgemein gilt:
weichere Reifen -> hoeheres Drehmoment
hoehere Geschwindigkeit -> hoeheres Halte- und Rueckstellmoment
hoehere Lenkgeschwindigkeit -> hoeheres Drehmoment

Wenn Du das fuer Dich alles dimensioniert (berechnet, geschaetzt, ermittelt, gemessen, ...) hast, kannst Du an Hand der Servodaten im Netz die passenden Servos auswaehlen. Es werden viele Servos passen, dann entscheidet der Preis, die Verfuegbarkeit oder was auch immer fuer Dich wichtiger ist.


So ohne eine Angabe zu den Kraeften kann Dir leider keiner einen Rat geben.

Blackbird

[HannoHupmann]

Was mir gar nicht gefällt an der Zeichnung ist die Tatsache, dass die Achsen nicht gefedert sind. Sprich ein schlag auf ein Rat und dir bricht womöglich das ganze auseinander oder ruiniert dir den Servo (da komm ich später noch dazu)

Außerdem find ich die Konstruktion einfach zwei Kugellager in eine Grundplatte zu pressen und das als Halterung für das Rad zu nehmen extrem gewagt (um es anders zu sagen nach 4 Semester Konstruktion dreht es mir den Magen dabei um). Es mag für eine schnelle Verbindung reichen aber längerfristig bekommst du damit Probleme.
Als Anregung z.B. wodurch wird verhindert, dass die Lenkachse einfach durch die Kugellager rutscht und wie fängst du stösse von unten auf die Lager ab.

Jetzt noch kurz ein paar Worte zu Servos. Die Zeiten als das labrige Plastikteile waren sind vorbei. Wer mehr als nur 10€ infestiert (sagen wir mal 20++€) der bekommt heute Servos mit Karbonit oder Titan Getriebe. Welche leicht, stabil und ziemlich genau sind.

Wer mehr als 50€ ausgiebt der bekommt digitale Premium Servos mit allem was man sich nur wünschen kann.

http://www.hitecrc.de/store/home.php?cat=308

sei mal als Refernez angegeben.

Jetzt wünsch ich noch viel spass beim Konstruieren, es wird bestimmt halten, aber eine Lange Lebenzeit würd ich der Konstruktion nicht bescheinigen.

(um es anders zu sagen nach 4 Semester Konstruktion dreht es mir den Magen dabei um)
Ja nu, zum Kotzen ist das ganze sicherlich nicht!
Da hab ich von anderen erhabenen Konstruktören schon übleres gesehen. Wenn man die Erwartungshaltung nur hoch genug ansetzt, gelingt es einem jede Konstruktion zu diskreditieren ;-)

Aber du hast nicht ganz Unrecht, man sollte die Lagerung in min. zwei Richtungen auslegen (ähnlich wie bei Einkaufswagenrollen).

Zwischen Anlenkung und Servo/Schrittmotor sollte man auch auf jeden Fall eine Federkupplung zum Abfangen von Stößen einplanen.

Wie viel Kg sollen in welcher Geschwindigkeit bewegt werden?
Das sollte man unbedingt zuvor erörtern, bevor man Servos kauft.
Denn ab einer gewissen Belastungsgrenze werden Servos zu Einwegservos (Ein Weg und kaputt).

Gruß,
Chris

[UlrichC]

... 8-[

[[IN]Crusher]

Servus!

Erstma vielen Dank für die ganzen Antworten!


Die Groesse des Rades sagt noch nicht viel ueber den Leistungsbedarf aus.

Ich wollte das nur sagen, damit mann eine ungefähre vorstellung von der Größe hat.



Sprich ein schlag auf ein Rat und dir bricht womöglich das ganze auseinander oder ruiniert dir den Servo

Da ich vorhatte Kugellager zu verwenden, die sowohl axiale als auch radiale Kräfte auffangen zu verwenden, bin ich davon ausgegangen, dass diese also solche kräfte auffangen würden, wobei ich nicht genau weiss, wo ein "Schlag" aufs rad, oder so vorkommen kann, da der robo ja nicht irgendwo runter springen kann.

Zudem habe ich bei einer Firma Praktikum gemacht, die Drehgeber herstellen. die wellen dort wurden alle nur in lagern gelagert und ich habe auch die belastungstests gesehen, die die mit den teilen machen und die waren sehr herfig...

Aber ich überdenke das ganze nochmal mit einer Federung, falls das mit den Kugellagern nicht in Ordnung sein sollte, was ich da vorhatte.

Nun zum nächsten Punkt, der wie ich feinde auch ein kleines Problem wiederum darstellt:

Servos (ausgenommen segelbootservos) haben nur einen stellwinkel von ca. 90° ich bräuchte im Idealfall aber 180°.

wozu würdet ihr mir hierbei raten?

Nun nächsten Punkt:
Wie viel Kg sollen in welcher Geschwindigkeit bewegt werden

Die Konstruktion wiegt ca. 1 kg. und die drehgeschwindigkeit... nunja.. man soll nicht gerade bei einschlafen, es macht aber nichts, wenn sich das rad nicht in 2 sekunden gedreht hat.

MfG Jürgen

[Blackbird]

Nur 1 (in Worten EIN) Kilogramm?
Respekt, wenn Du das hinkriegst. Unmöglich ist das nicht, erfordert aber einiges an Konstruktionsarbeit und Überlegung (und Berechnung!).

Der Drehbereich ist +- 90grd. Für die Messungen beim Hersteller werden meistens +-60grd angegeben. Der Drehbereich läßt sich vergrößern, indem Du auf die Servoabtriebswelle ein größeres und auf die Radlenkachse ein kleineres Zahnrad befestigst.
Wenn dann noch eines von beiden Zahnrädern über eine vorgespannte Federkupplung mit der Welle verbunden ist, hast Du gleich einen Servoschutz. Sieh' Dir mal einen Lenkungsdämpfer oder Servoschützer aus dem Modellbau an, dann weißt Du, was ich meine.

Die maximale Drehgeschwindigkeit eines Servos kannst Du dem Angaben der Hersteller entnehmen. Die sind aber ohne Last gemessen. Aber besser als 2 sec. sind sie immer. Unter Last ca. 0,3 sec. sind normal.

Lenkgeschwindigkeit und Drehbereich können aber via Impulsbreitenvariation und Impulsänderungsgeschwindigkeit durch den µC beliebig vergrößert/verkleinert werden.

Einen Schlag auf's Rad gibt es, wenn Du irgendwo mit Schrittgeschwindigkeit anstößt. 'ne Schnecke wirst Du wohl nicht wollen, oder ;)

Die Radlenkachse kannst Du
- in einem langen Gleitlager mit Bund und 2 Anlaufscheiben oder
- mit 2 Kugellagern und 1 Axiallager oder
- mit 2 Kugellagern und einer kleinen Stahlkugel oben
lagern. Beim letzten Vorschlag ist die Anlenkung zum Lenken aber unterhalb der Lagerung zu machen.

Statt 3D-Ansichten in diesem Stadium zu machen würde ich Dir zur althergebrachten Methode der technischen Zeichnung raten, mit oder ohne PC (z.B. auf Millimeterpapier).
Ist aber nur ein Rat, kein Muß.

Blackbird

[[IN]Crusher]

hi.
nur das wir uns nicht falsch verstehen... ich meine ein so ne radanlekung wiegt ca. 1 kg. das erschien mir unheimlich viel... ich konnte noch einige aussparungen machen und bin nun so bei der halterung auf ca. 350 Gramm und bei der kompletten konstruktion auf 700 Gramm gekommen.


Der Drehbereich ist +- 90grd. Für die Messungen beim Hersteller werden meistens +-60grd angegeben. Der Drehbereich läßt sich vergrößern, indem Du auf die Servoabtriebswelle ein größeres und auf die Radlenkachse ein kleineres Zahnrad befestigst.


Ich hab mich mal umgeschaut... ich bin zu dem entschluss gekommen, dass ich wahrscheinlich solche (klick) (http://www.hitecrc.de/store/product.php?productid=21206&cat=0&page=1) Servos nehme, wie sie eben in segelbooten verbaut werden, da ich mir damit die fertigung eines 2. getreibes erspare und ich wahrscheinlich die sache nie so genau bauen kann, wie es die firma macht...

(Das seh ich doch richtig, dass dieses Servo 180 Grad drehen kann, oder?!)

Ich hab die lagerung jetzt verbessert. ich bin von dem eingestanzen lagern weggekommen. ich werde davon gegen freitag auch nochmal Bilder posten...


Statt 3D-Ansichten in diesem Stadium zu machen würde ich Dir zur althergebrachten Methode der technischen Zeichnung raten, mit oder ohne PC (z.B. auf Millimeterpapier).

Ich hab die 3d modelle nur gepostet, damit man sich ein besseres bild machen kann.
Ich konstruiere ja alles mit AutoCAD. Und ob ich da nun mir mehrere Pläne anfertige, oder alles in einem 3d-modell konstruiere und mir dann die einzelnen ansichten ausplotte ist ja egal...

ich hab bei meinem dad an der arbeit die möglichkeit bis zu a0 auszuplotten und daher kann ich es mir dann auch im massstab 1:1 ausplotten. und ich kann, wie ich finde genauer arbeiten bzw. mir auch ne menge arbeit ersparen, wenn ich mehrere Teile der gleichen art brauche.

aber wie gesagt... ist ja egal. jeder hat seine vorlieben... ;-)

MfG Jürgen

[Blackbird]

Der Werdegang so einer Hobbykonstruktion ist doch geprägt von einer "main loop" wie Entwerfen-Bauen-Ausprobieren-Neuentwerfen-Bauen-Ausprobieren-Neu...
Da wäre mir persönlich der Weg über AutoCad und Ausdrucken-LASSEN zu lange. Ist aber total egal, wie man das macht, das Ergebnis zählt.

Das Servo HS-587HB ist eine Segelwinde mit 3,5 Umdrehungen (also 1260grd.).
Die angegebenen Drehbereiche sind sonst alle 140grd.

Das HSR-8498HB hat 180grd und ist eventuell geeignet, aber etwas teuer und anders anzusteueren (http://www.hitecrc.de/store/product.php?productid=21377&cat=312&page=1).

Da die Lenkachse ein eigenes Lager hat, muß sowieso eine Kraftübertragung vom Servoabtrieb zur Lenkachse vorhanden sein. Das ist doch das entscheidende Konstruktionsmerkmal, was die Wahl des Servos (oder Schrittmotors) beeinflußt.

Als Studenten haben wir immer wieder Aufgaben folgender Art bekommen: "Konstruieren Sie alle denkbaren und herstellbaren Verbindungsmöglichkeiten einer Scheibe auf einer Welle" und so ähnlich.

Du solltest Dir alle denkbaren Anlenkungen skizzieren, meinetwegen mit AutoCad.

Sonst weiß ich nicht, wovon Du genau sprichst, weil da immer noch was Entscheidendes fehlt.

Blackbird

[HannoHupmann]

Nochmal ein Punkt zur Lagerung und Kraftübertragung.

Ich erinnere mich waage, da ein paar Leute mal zwischen Achse und em Rad und Achse Servo ein Stück Gartenschlauch gebaut haten. Vorteil, es werden stösse in y Richtung abgefedert und Schläge in x Richtung ausgeglichen. So ein kurzes Stück kann durchaus recht fest sein und es kostet wenig, wenn man noch Gartenschlauch übrig hat oder aber im Baumarkt sich ein kleines Stück besorgt.

[Manf]

Hier ist auch ein Beispiel für eine (sehr kleine) Ausgleichskupplung aus Silikonschlauch
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=10419


https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=584

Oder eine Wellenkupplung mit Spiralfeder aus dem Schiffsmodellbau nehmen.

Blackbird