Fahr-Dreh-Modul - Referenz für Lenkung

[sonex3]

Hallo
Ich bin dabei für ein Projekt Fahr-Dreh-Module zu bauen und bin noch mit dem Konstruieren beschäftigt. Im Grunde genommen steht soweit alles schon bis auf einen Punkt, ich brauche noch eine Referenz für den Motor, der sich um die Lenkung kümmert. Jedoch bin ich diesbezüglich ziemlich planlos :)
Wichtig ist, dass es die Drehbewegung um die Lenkachse in keinster Weise stört, denn diese soll sich drehen können, so oft ich will. Hat da jemand eine einfache Methode, Bauteil o.ä. im Sinn, womit ich/die Steuerung eine ganz bestimmte Position der Räder erkennen kann?


Gruß, David

[shedepe]

Auch wenn ich es als ziemlich unklar empfinde was du da schreibst, vermute ich, dass du soetwas wie einen Encoder bzw. absolut Drehencoder suchst.

[Geistesblitz]

Ich glaub eher, dass er einen Mikrotaster oder eine Gabellichtschranke oder sowas gebrauchen würde, um die Drehachse zu referenzieren. Wenn ich das richtig in Erinnerung hab soll da alles mit Schrittmotoren angetrieben werden, oder? Da gäbe es wirklich einige Möglichkeiten, zB. eben Mikrotaster mit Nocke an der Drehachse, oder Gabellichtschranke mit einem Schlitz oder sowas am Drehteil. Sowas kann ziemlich genau arbeiten, solange man die Referenzmarke immer aus der richtigen Richtung anfährt. Bei meiner CNC funktioniert das mit Tastern, da wird mit einer etwas höheren Geschwindigkeit die Marke angefahren und nach dem Überfahren nochmal langsam zurück und wieder vor, um den Tastpunkt genau zu finden. Funktioniert auf weniger als 1/100mm genau.

Edit: damit keine Missverständnisse auftreten, ich mein derartige Schalter:
http://www.pollin.de/shop/dt/MjUyOTc1OTk-/Bauelemente_Bauteile/Mechanische_Bauelemente/Schalter_Taster/Miniatur_Schnappschalter_MARQUARDT_1004_0705.html

[PICture]

Hallo!

@ sonex3

Du schreibst nicht wie genau und mit welcher Kraft die Referenz funktionieren soll. Für nicht prezise und langlebige aber sehr schwache Lenkungen würde ich ein auswechselbaren Reedkontakt am Fahrgestell und kleinen Magnet auf der Lenkachse empfehlen. ;)

[sonex3]

Ok dann hier mal ein Bild des aktuellen Standes (http://www.directupload.net/file/d/4073/2r52ibtb_png.htm) meiner Planung. Der obere Kasten wird fest mit einem Rahmen verbunden und der untere Teil, an dem das Rad befestigt ist, wird über eine an ihm monierte Welle drehbar in dem oberen Kasten gelagert. Wie zu sehen, ist für den Lenkmotor ein Encoder vorgesehen, jedoch kein Absolutencoder, daher wäre ein Referenzpunkt wichtig. Da alles noch in Planung ist, ists natürlich kein Problem noch Änderungen vorzunehmen, daher muss es nicht unbedingt eine Lösung sein, die am besten in den momentanen Stand der Konstruktion hineinpasst. Zugang zu einer 2-Achs-Drehmaschine und 3-Achs-Fräsmaschine ist vorhanden.

@PICture, Inwiefern Kraft? Das einzige was ich in dieser Richtung sagen kann, ist dass die Lenkachse mit maximal 0,4-0,5Nm gedreht werden muss. Also präzise sollte es schon sein, daher fallen die Reedkontakte wohl eher weg.

@Geistesblitz, Also Mikrotaster sieht recht simpel aus (im positiven Sinne). Da könnte ich doch z.B. den Taster an den oberen Kasten auf der Unterseite anbauen und den Nocken nach oben schauend an dem "Z-förmigen" Radträger. Dürfte recht einfach umzusetzen sein. Gibt es da für die Nocke eine bestimmte empfehlenswerte Kopfform? Kuppel, spitz zulaufend, ...? Könnte da ein Gewindestift mit Druckzapfen (https://www.maedler.de/product/1643/1126/1700/gewindestifte-din-6332-mit-druckzapfen-mit-innensechskant) schon reichen?



Dann noch ne Frage, die zwar nichts mit dem eigentlichen Thema zutun hat, aber vielleicht trotzdem hier mit beantwortet werden kann. Für den Fahrmotor (unten) ist momentan noch kein Encoder vorgesehen. Würde ich ihn direkt an den Motor anbringen wollen, würde der Raum, den das Fahr-Dreh-Modul für eine Lenkumdrehung benötigt viel zu groß werden. Daher würde ich ihn eher gerne an der anderen Seite anbringen, also ganz rechts auf dem Bild. Allerdings würde sich da der Encoder andersrum drehen wie der Motor. Gibt es da Probleme oder kann man das später in der Steuerung passend einstellen?


Gruß, David

[ranke]

Ergänzend zum Verfahren, das Geistesblitz schon geschildert hat, kann man sich als Schalter noch einen induktiven Näherungsschalter vorstellen. Die sind schmutzresistenter als die meisten mechanischen Schalter und bergen nicht die Gefahr der mechanischen Abnutzung von Nocke und Stössel weil sie berührungslos arbeiten. Allerdings sind sie auch ein wenig teurer.
Zusatzfrage: Die scheinbare Encoderdrehrichtung bei einem Quadratursignal (vermutlich ist es eines) kann man z.B. durch invertieren eines Kanals ändern. Das kann in der Auswertung hard- oder softwaremäßig gemacht werden und stellt kein prinzipielles Problem dar.

[Geistesblitz]

Kommt ein wenig auf Art des Encoders und die verwendete Steuerung an, sollte aber an sich kein großes Problem sein.

Soll sich die Drehachse um mehr als 360° drehen können? Dann wäre es sinnvoll, bei einem mechanischen Schalter zum Beispiel den Knopf in Richtung Achse zu montieren und den Zapfen trapezfürmig zu machen, sodass der Schalter "im Vorbeifahren" betätigt wird. An sich sind kontaktlose Verfahren aber wirklich besser, induktiver Näherungsschalter wäre das Optimum, da wirklich Schmutzresistent und keine Abnutzung. Du könntest das auch auf die Oberseite montieren, da ist das vielleicht ein bisschen besser geschützt.

[shedepe]

Ich würde immer noch zu absolut Drehencodern raten. Man macht sich das Leben damit soviel einfacher.

[sonex3]

Also entweder hab ich nach dem falschen Schlagworten geschaut oder bin blind, aber was ich so preislich an Absolut-Drehencoder gesehen habe bringt einem ja zum heulen o.O Mehrere Hundert Euro ists die Sache dann auch nicht wert, auch wenns sicherlich ne schöne Sache wäre. Oder gibts die auch in halbwegs bezahlbar?

Ansonsten ja, die Drehachse soll sich unendlich oft drehen können. Induktive Näherungsschalter schauen schon recht vielversprechend aus. Ginge da z.B. so einer (http://cnc-plus.de/de/CNC-Elektronik/Schalter---Relais/Induktiver-End--und-Referenzschalter--HIGHLY-S17-05P-1--PNP-NO--10-30V-.html)? Den könnte man dann auf den oberen Kasten montieren und an der Drehachse ein kleines gebogenes Blech befestigen, in etwa so wie auf diesem Bild (http://www.directupload.net/file/d/4074/i3ewhlim_png.htm). Ist zwar nicht schön, aber wenns funktioniert ists egal. Die Laschenform/-Breite müsste gegebenenfalls geändert werden, hab da keine Ahnung wie das am besten wäre...

Mir stellt sich aber bei diesen induktiven Näherungsschaltern eine Frage. Vor dem Schalter entsteht ja bei anliegender Spannung ein elektromagnetisches Feld. Die Lasche oder allgemein ein metallisches Objekt würde in meinem Fall sich seitlich in dieses Feld hineindrehen. Ein solches Objekt wird doch sicherlich schon erkannt, bevor die äußerste Kante, die zuerst in das elektromagnetische Feld "eintaucht", die Mitte des Sensors erreicht. Besteht dann überhaupt die Chance im Vornherein das Metallblech so zu montieren, dass der Schalter genau dann auslöst, wenn ich es möchte oder muss das dann später noch nachjustiert werden (z.B. das Rad genau so ausrichten wie Ich es in der Referenzposition haben möchte, dieses dann irgendwie arretieren und die Metalllasche dann vorsichtig so lange drehen bis der Nähreungsschalter ein Signal ausgibt und dann die Mutter entgültig fest anziehen)?


Gruß, David

[Geistesblitz]

Eigentlich ist es völlig egal, wie du das Blech genau montierst, es darf sich nur nicht verschieben können. Wo die Ausgangslage dann letztendlich ist lässt sich dann ja immernoch in der Software mit einem entsprechenden Versatz definieren. Man kann natürlich den Aufwand betreiben, bei jeder Welle die Referenzmarke gleich zu setzen (wobei das durch Fertigungstoleranzen auch nur bdingt möglich ist). Wenn du die Wellen eh fertigen lassen musst, kannst ja für jede eine definierte Bohrung einplanen, in die ein Gewindestift oder so reinkommt. Den kannst dann so einstellen, dass er kurz vor dem Induktionsschalter vorbeibewegt wird. Natürlich löst der dann irgendwo aus, wo die Kante irgendwo vor dem Sensor sitzt, daher schrieb ich ja auch schon, dass man darauf achten sollte, immer aus derselben Richtung zu referenzieren, dann sollte das trotzdem recht genau sein.

[sonex3]

Alles klar, sofern nichts gegen den von mir verlinkten Schalter spricht, wäre das Thema vorerst erledigt und alles geklärt. Danke für die Hilfe :)