Einachssteuerung Schritt vs. Servo Einsteigerprobleme!

[areasound]

Hallo,

gegeben ist folgende Anforderung:
gebaut werden soll ein verfahrbares Schienensystem mit Elektromotr. Gezogen werden sollen max. 40kg auf Gleitschienen mittels Zahnstange mit, sofern möglich, 3m/s und das möglichst leise. Hier stellt sich schon die erste Frage - was ist leiser ein Servomotor oder ein Schrittmotor mit Microschrittkarte?
Das Schienensystem sollte in der Mitte beliebig erweitert werden können.
Am liebsten wäre mir daher eine fertige Einachssteuerung in der ich max. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Achslänge (Referenzfahrt/Endschalter) einbinden kann. Zur Steuerung sollte lediglich ein Fußschalter zum Einsatz kommen. Also so eine Art PC-NC einachs.

Da ich von sämtlicher Programmiererei absolut keine Ahnung habe und ich mir auch nicht auf Verdacht eine Schrittmotorsteuerung bei ebay schiessen will habe ich gehofft hier im Forum Hilfe zu finden. Soweit ich gesehen habe gibt es hier ja eine Vielzahl deutlich komplizierterer Projekte. Vielleicht hat ja sogar jmd. Lust mir bei dem Projekt bis zur Fertigstellung zu helfen. Ich freue mich aber auch über Tips wie es für einen Anfänger möglich sein dürfte so etwas umzusetzen!

Danke im Voraus!
Simon

[dussel07]

Boar -
40KG und 3m/s ist heftig!
Da braucht es schon richtige Motoren!!
Ich denke Mikroschritt kommt nicht infrage da das Drehmoment und die maximale Geschwindigkeit mit kleinerwerdenden Schritten abnimmt (keine Ahnung ob man das kompensieren kann?)

[areasound]

Die 50€ Mehrkosten für einen größeren Motor machen mir eigentlich keine Sorgen. Vielmehr dessen Ansteuerung!
Zur Erläuterung der Anforderung: Die Geschwindigkeit soll natürlich nicht fix sein - sonst könnte ich ja tatsächlich einen ebay-Foliendrücker nehmen. Nicht nur die Richtung sondern auch die Geschwindigkeit sollen sich via Fußschalter regeln lassen!

[dussel07]

Mußt Du genaue Positionen anfahren oder reicht das Verstellen der Geschwindigkeit, ändern der Verfahrrichtung (Rampen) und wissen wo das Gerät bremsen muß?
Willst Du nicht ein wenig mehr sagen was Du vorhast?
Was ist zB ein Foliendrücker?

[ManuelB]

Also der Drehmomentverlust von Schrittmotoren durch Mikroschritt bei hohen Drehzahlen lässt sich schon "kompensieren". Prinzipiell kann man bei hohen Drehzahlen auf Vollschritt übergehen, da dann z.B. die Massenträgheit genug inegrierende Wirkung hat damit die einzelnen Schritte nicht mehr "spürbar" sind.
Wenn es nicht positioniert werden muss kann man sicherlich auch was ohne Servo/Stepper machen. Bei höheren Leistungen ist sind 50€ Mehrkosten aber rasch weg ;)

MfG
Manu

[areasound]

Zum Foliendrücker:
bei ebay habe ich gesehen dass es einfache Folientastaturen gibt die ich an eine Schrittmotorsteuerung hängen kann. Über versenkte Potis kann ich die Geschwindigkeit und über die Tasten die Drherichtung steuern - aber das will ich ja nicht.

was ich eigentlich vor habe:
Das ganze soll ein motorisierter Kamerdolly geben. Die Kamera wird über einen (fertig gekauften) Remotehead ferngesteuert. Der Remotehead sitzt auf besagtem Schlittensystem und soll mittels eines Motors auf einem beliebig erweiterbaren Schlittensystem verfahren werden können. Da zur Kamera/Remoteheadbedienung beide Hände benötigt werden bietet sich eine Steuerung des Schienenmototrs per Fußschalter an. Um mit dem Fußschalter nicht unnötig Verwirrung zu stiften - funktionieren würde auch ein Poti - Mittenrastung=Stillstand / weiter nach links=schneller nach links und entsprechend für rechts. Ich benötige also flexible Geschwindigkeit und im Idealfall auf die Last anpassbare Beschleunigung - und nachdem mann das Bild auch nochansehen können sollte wäre ein ruhiger Lauf / hohe Auflösung wichtig!
Eine genaue Positionierung oder besser gesagt genaues Anfahren bestimmter Punkte ist gar nicht nötig.
Ich stell mir das so vor: Ich baue das System in beliebiger Länge auf und setze den Schlitten auf die Schienen. Über einen Knopf starte ich eine Referenzfahrt (an beiden Schienendstücken sind demnach Endschalter). Das Sytem erkennt also die Gesamtlänge selbst. Der Wagen wird dann vom Kameramann oder Assi nach Augenmass verfahren - nur hat der eben nicht immer das Schienenende sondern das Kamerabild im Blick. Demnach sollte das System auch selbst wissen wann es Zeit zum Abbremsen wird (bei 40kg kann das ja schon einiges sein).

und jetzt nochmal in Kurzform - Dussel hat die Anforderung schon erkannt!

[Richard]

eOb ein Zahnstangen Antrieb leise arbeiten kann? Außerdem braucht man bei 40 kg und 3m/s schon einen Fetten Motor (der das Gewicht weiter erhöht) Dazu kommt dann noch die Energie Übertragung von xyz A...Mit viel Geduld und etwas Technischen Geschick sollte man im (jeweiligen) Schienen System eine Linear antrieb Schiene einbauen können. Ähnlich der Schwebebahn (ohne das Schweben selber) dafür kann man Hartgummi Räder nehmen.

Damit entfällt die Energie Übertragung sowie jegliche Elektronik im Bewegten System "Trolli", der braucht nur ein paar Magnete. Der Mechanisch-Elektrische Aufbau
des "Motors" verlangt allerdings etwas KnoffHoff. ist aber letztendlich nur ein "abgewickelter" Motor. :-)

Gruß Richard

[ManuelB]

Eigendlich sollten auch leise Zahnstangenantriebe möglich sein. Ist meistens eine Frage der Zahnform und des Eingtriffs. Linearantriebe sind aber auch nicht sonderlich günstig gerade wenn das Schienensystem länger wird, wobei ich persönlich nur die hochdynamischen Linearantriebe in Werkzeugmaschienen gesehen habe und die gehen richtig ab ;)
Man könnte auch Seilzugsysteme verwenden, wobei dann natürlich der Aufbau und Inbetriebnahme etwas länger dauern wird.

MfG
Manu

[Richard]

e
wobei ich persönlich nur die hochdynamischen Linearantriebe in Werkzeugmaschienen gesehen habe und die gehen richtig ab ;)
Man könnte auch Seilzugsysteme verwenden, wobei dann natürlich der Aufbau und Inbetriebnahme etwas länger dauern wird.



Natürlich ist ein Selbsbau so eines Linear Antriebs nicht ganz einfach und wird auch etwas kosten. Ist aber gerade für ein erweiterbares Schienen System ideal. Die kosten verteilen sich da auch auf die einzelnen Segmente und als Treiber kann man eine passende FU nehmen.

Beispiel so etwas..
http://www.automation.siemens.com/mcms/mc/de/motoren/direktantriebe/linearmotor/linear-motoren-1fn3/Seiten/linearmotoren-1fn3.aspx

Gruß Richard

[areasound]

Also die 3m/s sind kein Muss - es geht halt so schnell wies geht. Schön wäre es aber dennoch.

eilzug / Kette / Zahnriemen fällt alles raus da es zum einen offenliegende, bewegte Teile mit sich bringen würde und ausserdem das System nicht mehr ohne weiteres erweitert werden könnte. Letzteres gilt natürlich auch für Linearführungen / Umlaufspindeln etc.

Sämtliche Elektronik soll sogar auf dem Wagen gehalten werden, damit das Schienensystem möglichst einfach gehalten werden kann. Eine Kabelführung zum Wagen ist ohnehin nötig (Remoteheadsteuerung / Triax).

Aber die Dimensionen sind erst mal ganz egal. Wie Beschrieben mache ich mir viel Größere Sorgen um die Ansteuerung. Ich würde das Ganze gerne mal in Klein aufbauen - sagen wir mit einem 3kg Schlitten - kleine Führungsschinen, Gleitschlitten und Zahnstange liegen schon bereit. Jetzt ist für mich halt die Frage baue ich da ein Servo oder einen Schrittmotor hin. Und wie - und womit programmiere ich das Ganze. Sollte das dann soweit funktionieren kann ich die Programmierung ja auch für das große System verwenden - ich brauche eben nur eine stärkere Ansteuerung und einen größeren Motor. Nur will ich vermeiden mich beim kleinen System mit Schrittmotoren zu beschäftigen um dann beim Großen zu merken dass ich doch einen Servo brauche.

Aber nochmal: Gibt es denn wirklich keine fertige Steuerung mit der ich Richtung/Geschwindigkeit/Beschleunigung einstellen und eine Referenzfahrt machen kann (und das als Einachs)?

[dussel07]

Ich meine mal gelesen zu haben das Thorsten Ostermann da mal was Vorgeschlagen hat - allerdings war das eine Schrittmotorendstufe (vieleicht täusche ich mich aber auch).
Das Hauptproblem was ich sehe ist die Geräuschentwicklung -
Da sind Servomotoren sicher leiser!

[areasound]

Ok - mal abgesehen von der Frage Servo oder Schritt (welche für die ansteuerung womöglich unerheblich ist) was benötige ich um folgendes zu erreichen:

- Ein system das ohne PC läuft (für seltene Einstellungen wie Beschleunigung ist PC ok)
- Auf Knopfdruck soll eine Referenzfahrt durchgeführt werden durch die das system die Länge der Achse weiss.
- Ein Notaus wäre wohl sinnvoll
- über EIN Poti o.ä. (von mir aus auch erst mal ein Joystick) soll die Geschwindigkeit und Richtung des Motors gesteuert werden.

Also ich würd mal sagen
den anfang macht ein netzteil
dann gehen wir von einem schrittmotor aus
der schrittmotor braucht eine verstärkerkarte
und die ansteuerung für die Verstärkerkarte??

Ich hab wohl Parallelboards zum Anschluss an PC gesehen aber zum einen will ich ja schon keinen PC mitschleppen müssen und zum anderen bräuchte ich ja auch selbst bei der Steuerung via PC ein Programm. Und mit PCNC aufm Laptop will ich nicht anfangen - das muss irgendwie einfacher und schicker gehen.

[Richard]

Aber nochmal: Gibt es denn wirklich keine fertige Steuerung mit der ich Richtung/Geschwindigkeit/Beschleunigung einstellen und eine Referenzfahrt machen kann (und das als Einachs)?

Gibt es für Motore bis 2 A bei http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/product_info.php?cPath=65&products_id=208&osCsid=e39edb800602ed7d069f0a788acb9b05 passende Motore haben die dort auch und die Ansteuerung ist sehr einfach. Schalter für rechts/links und Tackteingang den man mit einen simplen ne 555 http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0206115.htm betreiben kann. Für eine kleine Testschaltung sollte das reichen. aber 3m/s wirst Du vergessen müssen. :-(

Gruß Richard

[dussel07]

Was Du vorhast sollte auch mit Nocken und passenden Schaltern, Lichtschranken ..... und einer PWM Steuerung klappen. Wie schon erwähnt: Warum Schrittmotor wenn Du keine bestimmten Positionen anfahren willst?

[Richard]

Ich würde erst einmal anhand er Zahnstange und eines dazu passenden Zahnrades ausrechnen wie die Drehzahl für 3m/s sein muss. Dann damit das nötige Drehmoment (in etwa) berechnen. Kräftige schnelle Motore werden dann wahrscheinlich Drehstrom oder BLDC Typen sein. Die haben von Null an ein maximales Drehmoment und können trotzdem sehr schnell sein ( siehe E-Autos). http://www.alliedmotion.com/Products/Series.aspx?s=66 die gibt es zur Not auch im kW Bereich.:-) Angesteuert über einen passenden Treiber, können die auch alles gewünschte.

Gruß Richard

[Geistesblitz]

Je nachdem könnte man vielleicht auch die Zahnstange weglassen und mit Gummifreifen an der Führung arbeiten. Ich weiß ja auch nicht, wie die Bahn aussehen soll, auf der der Schlitten gefahren werden soll. Aber wenn sowieso keine genauen Positionen angefahren werden brauchen, benötigt man auch garnicht die Vorteile des formschlüssigen Antriebs. Und Endschalter könnte man eventuell so machen, dass man kurz vor dem Ende der Bahn einen Schalter hat, der bei Betätigung den Schlitten irgendwie bremst und nur noch eine Ansteuerung in die Gegenrichtung möglich ist. Ganz ehrlich, ich sehe Schrittmotoren und eigentlich auch Servomotoren dafür unnötig.