Servo oder Getriebemotor?

[meischder]

Hallo,

Ich will mir einen Linearantrieb bauen, um einen Bildschirm (ca. 2kg) hochzuheben. Hierfür will ich senkrechte Gewindestangen drehen (über eine Fahrradkette und entsprechende Ritzel) und somit Muttern mit einer angeschweißten Platte nach oben befördern.
Allerdings weiß ich nicht, wieviel Kraft ich hierfür benötige. Reicht es, wenn ich einen (oder zwei) normalen Servo hacke, so dass er endlos weiterdreht, oder muss ich extra einen Getriebemotor kaufen?


mfg
meischder

[Geistesblitz]

Das kann eigentlich ganz gut funktionieren. Wenn man einen Standardservo mit meinetwegen 10 kgcm hernimmt und eine Gewindesteigung von 2mm (beispielsweise), lässt sich eine Kraft von 100 Ncm / 0,2cm = 500 N erzeugen, also etwa 50 kg. Problem ist dann allerdings, dass das ganz schön langsam sein wird. Angenommen, der Servo kann maximal eine Umdrehung in einer Sekunde, legt das ganze gerade mal 12cm in einer Minute zurück. Ich würde vielleicht lieber einen Getriebemotor nehmen, da hat man mehr Auswahl an Drehmoment-/Drehzahlkombinationen und könnte sich den dann genau so auswählen, wie man ihn braucht. Wie schnell soll der Vorgang denn vonstatten gehen und welcher Weg muss zurückgelegt werden?

[meischder]

naja der Monitor soll halt komplett versenkt werden, also so 20-30cm. Die Zeit die er braucht, um herauszufahren ist nicht so wichtig (der Rechner muss ja auch erstmal hochfahren), aber 12cm/min. sind zugegebenermaßen nicht so berauschend...
Die Übersetzung kann ich in gewissem Maße auch selbst wählen, da ich verschieden große Ritzel habe, die dann am Servo befestigt werden.
Aber so, wie ich das jetzt verstanden habe, würde er von der Kraft her problemlos ausreichen?
Der Servo hätte für mich auch den Vorteil, dass ich noch einige herumliegen habe, also nicht noch mehr Geld ausgeben müsste...


mfg
meischder

[Geistesblitz]

Dann wäre das wirklich sinnvoller. Ja, durch eine Gewindestange bekommt man schon einiges an Kraft hinzu, aber eben zum Preis der Geschwindigkeit. Solls schneller gehen, kann man nicht mehr so viel Kraft bereitstellen.
Um die richtige Geschwindigkeit einzustellen, müsste ein großes Zahnrad auf ein kleines graifen. In der Regel ist sowas relativ ungünstig, wenn die Teile vorhanden sind in diesem Fall aber wohl die beste Alternative.
Die Positionserkennung soll denk ich mal über Endlagenschalter geschehen, oder?

[ranke]

Wenn man einen Standardservo mit meinetwegen 10 kgcm hernimmt und eine Gewindesteigung von 2mm (beispielsweise), lässt sich eine Kraft von 100 Ncm / 0,2cm = 500 N erzeugen, also etwa 50 kg.

Diese Rechnung vernachlässigt die Reibung, kann also allenfalls für reibungsarme Gewinde (Trapez, Kugelumlauf) als erste Abschätzung dienen. Für Schraubengewinde gilt das nicht mehr annähernd.

[Geistesblitz]

Trotzdem sollte das, was übrig bleibt, locker für 2 kg reichen. Oder willst du mir sagen, dass bei der Reibung von normalen Gewindestangen 96% der Energie flöten gehen?

[meischder]

morgen,

ich wollte einfach ein relativ großes Ritzel mit dem Servo antreiben. Dadurch bekomme ich ja auch eine höhere Geschwindigkeit (natürlich zu Kosten der Kraft, aber zur Not könnte ich auch noch einen zweiten Servo dranhängen...).

[ranke]

Oder willst du mir sagen, dass bei der Reibung von normalen Gewindestangen 96% der Energie flöten gehen?

Wenn man (wegen der Stellgeschwindigkeit) wenigstens 2mm Steigung haben will, muss man schon mindestens M14 nehmen (es lebe der schwere Maschinenbau). Zwei Gewindestangen in verzinkter Ausführung, ungeschmiert, mit 2 kg belastet, vielleicht noch nicht eingelaufen und etwas ungünstig gelagert zusammen mit der Fahradkette - ich wäre mir da nicht so sicher ob das ein Billigservo noch durchzieht.

[meischder]

Also ich habe m10 Gewindestangen und zur Not könnte ich auch noch einen zweiten Servo dranhängen...

[ranke]

M 10 hat eine Steigung von 1,5, das wird dann entsprechend langsamer.

[Geistesblitz]

Ich würde dann vielleicht doch eher zu Getriebemotoren tendieren, bevor das zu komplex zum Funktonieren wird. Auf Ebay gibts schon welche für unter 10€, bei Pollin kannst aber auch mal gucken. Dann brauchst du da keine weiteren Getriebe einbauen, sondern hängst den Getriebemotor mit einer Kupplung an die Gewindestange und fertig. Grob überschlagen bräuchtest du etwas mit 300-400 U/min bei mindestens 10 Ncm (hab zwar schon grob aufgerundet, sicherheitshalber aber lieber mehr).

[meischder]

naja ein getriebe hab ich ja nich direkt. nur insofern, dass ich verschieden große ritzel für auf den servo hab und mit dem ich dann die kette antreibe...
wieviel würde es denn ändern, wenn ich wie bei einem aufzug ein gegengewicht anhängen würde, dass dann nach unten geht, wenn der bildschirm hoch kommt?

[ranke]

wieviel würde es denn ändern, wenn ich wie bei einem aufzug ein gegengewicht anhängen würde, dass dann nach unten geht, wenn der bildschirm hoch kommt?

Das kann man ohne weiteres nicht rechnerisch erfassen. Ein erheblicher Anteil (vermutlich der weitaus überwiegende Anteil) der elektrischen Arbeit muss in die Überwindung von Reibungskräften gesteckt werden. Diese Verluste hängen im wesentlichen von der Detailkonstruktion und der Ausführung ab. Je komplizierter die Konstruktion wird (zusätzliches Gegengewicht), desto mehr Reibung fällt an. Es kann also schlimmstenfalls sogar zu einer Erhöhung des nötigen Antriebsmoments kommen, wenn man die Sache mit dem Gegengewicht ungeschickt löst.

[meischder]

ich dachte das ich auf jeder Seite des zu hebenden Blechs eine Schnur nach oben über eine Rolle und wieder nach unten laufen lasse und dort ein Gewicht befestige. Dadurch würde sich doch auch die Reibung verringern, da ja weniger Gewicht auf das Gewinde drückt oder nicht?