Motorempfehlung für Armkonstruktion zum Bewegen eines Monitors (9kg)

[DonChoe]

Hallo Zusammen,
ich wollte folgende Konstruktion bauen. Bin mir aber nicht sicher welche Motoren ich nehmen soll. Es soll mit einer Pan/Tilt-Konstruktion umgesetzt werden.

Nach meiner Berechnung müsste es ein Motor mit einem Haltemoment von 6000 Ncm sein. Kann das stimmen?

Vielen Dank schon einmal für Eure Hilfe.

Beste Grüße

Don

[hbquax]

Das kann stimmen. Da deine Zeichnung keine Maße enthält, man nicht weiß wo oben und unten ist und auch nicht klar ist, an welcher der Stelle der Motor sitzt, kann jedenfalls keiner das Gegenteil feststellen...

[Arkon]

Ob oben oder unten ist ja egal, die Länge der Stangen ist im Bild gegeben (30cm), Gewicht des Monitors (9kg, Ist das ne Röhre? XD ).

Das maximale Moment wird der Antrieb des Gelenkes an der Wand ab bekommen, und zwar wenn der Arm horizontal komplett gestreckt ist.

Damit hätten wir l=60cm, m=9kg, g=9,81m/s² (runden wir auf 10, um Reibungsverluste abzufangen). Ergibt ein, maximal auf das Gelenk wirkendes, Drehmoment von 54Nm.

Ein Direktantrieb wird das im bezahlbaren Rahmen kaum aufbringen. Um das benötigte Haltemoment zu reduzieren würde ein selbst hemmendes System sinnvoll sein. Ein Schneckenantrieb wäre hier die einfachste Variante. Kostengünstig, konstruktiv geringer Aufwand, Teile fertig kaufbar.

Um die Wahl der Motoren einschränken zu können müsste als nächstes die gewünschte Stellgeschwindigkeit festgelegt werden. Stellgeschwindigkeit und Gesamtübersetzung ergeben die benötigte Motordrehzahl. Gesamtübersetzung bekommst du aus Haltemoment die das System benötigt (siehe oben) und Haltemoment das der Motor leistet. Anhand dieser Werte kannst du dann die Auswahl der Motoren deutlich einschränken.

[Geistesblitz]

Soweit ich mich erinnere, hast du dein Anliegen schonmal gepostet, nur in einem anderen Bereich. Wieso schreibst du denn da nicht weiter?

Ansonsten ist die Hauptursache für das hohe benötigte Drehmoment ja eine Masse an einem Hebel, also die übliche Problematik bei Roboterarmen. Da lässt sich schonmal ein ganzer Teil durch einen geeigneten Gewichtsausgleich reduzieren, zB. durch ein Gegengewicht oder durch ein Federsystem. Sowas gibt es auch manchmal in Schreibtischlampen, wenn alles gut berechnet wird, hält sich der Arm im Stillstand völlig selbst, sodass die Motoren nurnoch die Massenträgheit und Reibung überwinden müssen. Bei solchen Mehrfachhebeln wie in deinem angedachten Projekt braucht es dann aber auch noch ein bisschen Hebelkonstruktionen, damit das machbar ist.

Andererseits kann man sich aber auch noch überlegen, ob die Anordnung der Mechanik so überhaupt sinnvoll ist. Ließe sich ein Teil, zB. die Höhenverstellung, nicht vielleicht durch eine Linearachse erledigen? Wenn sowas durch die Aufgabenstellung ausgeschlossen sein sollte, musst du sowas eben auch angeben.

[hbquax]

Ganz gerne kommt dann auch immer ein Besucher, der nicht erkennt, daß die Verstellung elektrisch ist, und versucht den Monitor mit der Hand zu bewegen. Je nach Elan ein interessanter Lastfall...

[DonChoe]

Hallo Zusammen,
sorry für meine Abwesenheit. War leider die letzten Tage im Ausland und hatte kein Internet.
Zuerst einmal vielen Dank für Eure konstruktiven Beiträge.
@Arkon: Vielen Dank für Deine Berechnung. Dann lag ich mit meinen 6000 Ncm ja gar nicht so falsch. Ich hatte mit 10Kg gerechnet, weil ich mal Puffer für das Gestell eingerechnet hatte. Habe leider keine Schrittmotoren gefunden, die eine solche Leistung aufbringen könnten. Vielen Dank für den Tipp mit dem Schneckenantrieb. Ich schaue mal, was ich dazu finden kann.

@Geisteblitz: Ja genau. Da ging es darum, ob es überhaupt realisierbar ist und wie. Aufgrund der Beiträge dort habe ich mich eigentlich für das Pan/Tilt-Prinzip entschieden und bin jetzt auf der Suche nach geeigneten Motoren, die das überhaupt leisten können. Die Frage habe ich dort auch gestellt, aber leider keine Antworten bekommen. Also dachte ich, ich müsste es mal in dem Forum posten, in das solche Fragen eigentlich gehören....
An Deine Idee mit einer linearen Lösung habe ich auch schon gedacht, aber zum Kippen des Monitors bleibt mit leider keine andere Wahl als ein (Dreh)Motor, oder?

@hbquax: Ja solche Leute kenne ich, aber da hoffe ich auch den Menschenverstand! Ansonsten gibt es haue... :)

@all: Könnt Ihr einen Verkäufer empfehlen, bei dem ich solche Motoren herbekäme? Und vielen Dank für Eure bisherige Unterstützung! Ihr seid echt top!

Beste Grüße

Don

[Peter(TOO)]

Hallo,


Ganz gerne kommt dann auch immer ein Besucher, der nicht erkennt, daß die Verstellung elektrisch ist, und versucht den Monitor mit der Hand zu bewegen. Je nach Elan ein interessanter Lastfall...

Für solche Fälle gibt es Rutschkupplungen.

Diese stellt man auf das maximal für die Konstruktion zulässige Drehmoment ein, welches natürlich grösser sein muss als die im normalen Betrieb auftretenden.

Und da bekanntlich der Klügere nachgibt, ist diese Lösung intelligenter als der Benutzer ;-)

MfG Peter(TOO)

[Geistesblitz]

Ich meinte ja auch nur einen Linearantrieb für die Höhenverstellung, den Pan-Tilt-Kopf sollte man eher mit Drehgelenken ausstatten. Wenn die gesamte Konstruktion nur vom Motor gehalten werden soll, ist das ganz schön ungünstig. Ich stell mir gerade vor, wieviel Leistung der Motor aufnehmen muss, um alleine den Arm in einer Stellung zu halten. Da wäre eigentlich ein System besser, was die Stellung von alleine hält (Selbsthemmung, zB. Schneckenantrieb oder Gewindespindel) oder zumindest weniger Strom verbraucht (Gewichtsausgleich). Ein Getriebe ist dafür sowieso ziemlich sinnvoll, allein schon, weil der Arm nicht direkt auf der Motorwelle sitzen sollte.

[hbquax]

Vermutlich soll dein Monitor bei Stromausfall nicht einfach runterfallen, also brauchst du auf jeden Fall ein selbsthemmendes Getriebe, also ein Schneckengetriebe oder ein sehr stark untersetztes Stirnradgetriebe. Such also am besten erstmal ein Getriebe mit dem passenden Ausgangsmoment und dann dafür den passenden Antriebsmotor, der muss dann auch nicht mehr so viel können.

Frohes Werkeln!

[Arkon]

Schrittmotoren würde ich für nicht nötig erachten. Ich würde auf normale DC-Motoren mit passendem Encoder gehen.
Da du recht hohe Übersetzungen haben wirst, wirkt sich eine Ungenauigkeit des Antriebes entsprechend geringer in der Positionierung aus. Zudem braucht der Monitor auch nicht auf das 1/10 Grad oder den Millimeter genau positioniert werden.

Ein gut aufgestellter Hersteller ist Bühler der nicht der billigste ist aber eine gute Auswahl und gute Qualität bietet.

Einen konkreten Motor zu empfehlen ist für uns nicht möglich. Wie du die benötigten Leistungswerte ermittelst ist oben aufgeführt. Diese kombiniert mit deiner Konstruktion/Bauraum begrenzt die Auswahl sehr schnell. Und der Rest ist abhängig von persönlichem Können, verfügbarem Werkzeug und individuellem Bauchgefühl.

[DonChoe]

Hallo Zusammen,
ich habe mal geschaut und recherchiert. Ein Motor mit einer "direkten" Umsetzung von 54Nm ist ja gigantisch...und teuer :(
Ich muss mir jetzt wirklich mal Gedanken machen, ob ein iPad es nicht vielleicht doch auch tut.

Aber vielen Dank für Eure hilfreichen Tipps. Ich merke immer mehr, wie sehr ich das ganze doch unterschätzt habe. Ich dachte:"10kg ist ja nicht soooo viel...und ein paar Gelenke...".
Dann werde ich mich doch mal um einen Fachmann bemühen, der mir unter die Arme greift. Denn alleine werde ich es wohl nicht schaffen.

Vielen Dank bis hierher.

Beste Grüße

Don