Motor für Linearachse mit Schlitten und Welle

[firewood2013]

Hallo,

ich möchte den Schlitten einer Linearachse per Welle antreiben. Der Schlitten mit ca. 5kg Last soll sich mit nur einer bestimmten Geschwindigkeit zu bestimmten Positionen bewegen und dort anhalten.
Soviel ich bisher gelesen habe nimmt man hierzu einen Schrittmotor. Da ich das Ganze aber einfacher Weise über eine Siemens Logo steuern lassen will, wäre aber ein Getriebemotor mit Untersetzung besser. Da stört mich aber der Nachlauf. Gibt es solche Getriebemotoren ohne Nachlauf, mit Bremse oder Ähnlichem?

[Geistesblitz]

Das wird trotzdem nicht besonders genau sein, ist ja nicht nur der Nachlauf, sondern auch Reibung und äußere Einflüsse wirken sich auf die Motorgeschwindigkeit aus. Selbst wenn man versucht, den Verfahrweg möglichst gut vorrauszuberechnen, wird dir die tatsächliche Position mit der Zeit wegdriften. Für sowas gibt es Inkrementalgeber und ähnliches, um die tatsächliche Strecke zu messen (entweder direkt am Schlitten oder indirekt über die Motorumdrehungen) und dann nachzuregeln. Für Schrittmotoren gibt es Steuerungen, wo an sich alles drauf ist was man braucht und das Interface ist recht einfach gehalten, da hat man meist drei Leitungen, eine für das Schrittsignal, eine für Richtung und eine fürs Einschalten der Steuerung. Sowas sollte eine SPS eigentlich hinbekommen können zu generieren. Bei 5kg wäre es auch sinnvoll, mit Start- und Stoprampen zu arbeiten, weil der Antrieb sonst Schritte verlieren könnte. Wie wird der Schlitten denn angetrieben, über Gewindespindel oder Zahnriemen?

[firewood2013]

schade....
Der Schlitten soll über eine Gewindespindel angetrieben werden. Die einzelnen Positionen sind immer an der gleichen Stelle. Ich würde die Positionen mit Sensoren versehen.

Hab auch gelesen, dass Schrittmotoren bei Stromausfall eine Referenzfahrt benötigen. Was sind Start- Stoprampen? Meinst du das elektonisch oder mechanisch?

[Ownnemesis]

Wenn du an deiner startposition einen Sensor hinmachst für die Refferenzfahrt kannst du dir die anderen schenken.
Mit rampen ist gemeint das nicht gleich mit voller drehzahl gefahren wird sondern langsamm beschleunigen und abbremsen.

[dussel07]

Was vieleicht noch zu bedenken ist -
Die Stromaufnahme.
Ein Schrittmotor steht eigentlich immer unter Strom (so wie ich - zumindest häufig).
Vorteil: Er ist gebremst
Nachteil: Ständiger Stromverbrauch
Klar kann man Ihn natürlich auch, nach erreichen einer Position stromlos schalten - dann besteht aber die Gefahr das Schritte verloren gehen.
Wenn allerdings mit Sensoren an den verschiedenen Haltestellen gearbeitet wird sollte das kein Nachteil sein.
Noch mal zur Refferenzfahrt: Wenn man den Schlitten sachte gegen einen mechanischen Stop fährt (wird so bei Movingheads gemacht), hat man auch einen Nullpunk und spart sich den Sensor.

[021aet04]

Schrittmotoren sollten immer unter Strom stehen, jedoch kann man den Strom im Stillstand absenken. Somit verliert man die Position nicht mehr, spart aber trotzdem Strom.

MfG Hannes

[firewood2013]

Gut...Danke für die vielen Infos!

Bleibt noch die Frage welcher Schrittmotor für die ca. 5 kg geignet ist. Soweit ich weiß ist die Halterung für NEMA23 Bauform. Und vor allem welcher Motortreiber, wenn ich mit ner einfachen Siemens Logo steuern würde. Oder ist es einfacher mit Arduino?

[Geistesblitz]

Mit einem Arduino sollte das auch gehen, in meiner CNC-Fräse ist ein Arduino Uno drin mit der grbl-Firmware, der koordiniert drei Schrittmotoren mit Anfahr- und Abbremsrampen sowie Linien- und Kreisinterpolation usw. Da sollte der auch einen einzelnen Schrittmotor schaffen ;)
Brauchst dann aber eben auch einen Schrittmotortreiber, die Besseren haben auch im Stillstand eine Stromabsenkung. Soll dein Projekt mobil sein oder warum ist geringer Stromverbrauch so wichtig? In meiner CNC sind die Motoren die ganze Zeit einfach voll an, einfach weil ich recht günstige Treiber verwende, nämlich diese (http://www.ebay.de/itm/1-2-3-5-10-Stuck-A4988-A4983-3D-Drucker-Schrittmotor-Treiber-Modul-Antriebsmodul-/111542361664?var=&hash=item19f8715e40:m:mJZzqIv5v_pFlJDydKmPEfQ). Kosten nix und können schon ein bisschen was und sollte doch mal einer kaputt gehen wird der einfach getauscht. Bisher funktioniert es aber problemlos. Können mit entsprechender Kühlung 2A Phasenstrom treiben bei einer Betriebsspannung von maximal 35V, dazu noch Microstepping (die Einzelschritte werden elektronisch weiter unterteilt), das ist schon was.

[firewood2013]

Die Infos erschlagen mich fast.....
Ich muss dazu sagen, dass ich noch nie einen Schrittmotor in den Händen hatte. Um die Zeit, die ich benötige um so einen Schlitten mit einigen festen Haltepositionen von Links nach Rechts und zurück zu bewegen möglichts gering zu halten, soll das Ganze sehr einfach und auch nicht zu teuer sein. Der Schlitten soll waagerecht in der Vertikalen auf einer Hubmechanik installiert werden. Darauf wird eine Bohrmaschine installiert. Ob die Löcher nun mal 10 cm, 9,5 cm oder 10,5 cm auseinander liegen ist völlig egal. Die Geschwindigkeit beim Anfahren der Positionen soll gerade so hoch sein, dass Nichts beschädigt wird, aber immer gleich.
Wenn ich das mal grob überschlage lande ich für eine Achse schon bei ca. 300 €. Da wäre ich ja mit Pneumatik billiger.

[Geistesblitz]

Ja, aber versuch mal Pneumatik genau zu positionieren. Wie gesagt, ich hab sowas in meiner CNC-Fräse drin, da kann ich im Submillimeterbereich positionieren. Wie dein Aufbau aussieht erschließt sich mir aus deiner Beschreibung nicht wirklich. Wenn du den Linearantrieb aus einzelnen Komponenten zusammenbaust, ist es zwar günstiger aber erfordert auch einiges mehr an Arbeit. Es bräuchte dann solche Führungen wie schon in deinem anderen Thread verlinkt wurde, die Gewindespindel und Lager. Für deine Anwendung könnten sogar schon Trapezgewindespindeln reichen, allerdings müssten die für den Lagersitz entsprechend abgedreht werden. Bei Kugelumlaufspindeln sind diese meist gleich ab Werk drin, häufig werden die auch schon mit passenden Lagern geliefert, dafür kosten die aber auch deutlich mehr. Ansonsten bräuchtest du eben noch Verbindungselemente und eine Kupplung, mit der der Motor an die Spindel angeschlossen wird. Ist das eigentlich ein Hobbyprojekt? Kannst ja mal nach Bildern zu Hobby-CNC-Fräsen suchen, da findest du viele Anregungen wie andere sowas schonmal gelöst haben. Ach ja, wie groß ist bei dir eigentlich der Verfahrweg? Je nachdem müsste das ganze stabiler konstruiert sein. Wird das ganze vielleicht sogar eine Koordinatenmechanik, also mit drei Achsen? Da könntest du das wieklich schon wie eine CNC-Fräse aufbauen, ist ja nix was nicht schonmal gelöst wurde.

[firewood2013]

also warum das Ganze: Ich möchte eine Maschine bauen, die auf einer Breite von ca. 50cm alle 10cm ein Loch von 15cm Tiefe und 20 mm Durchmesser mit einem gängigen SDS-Plus Bohrhammer in den Boden bohrt und dann stoppt. Sie fährt dann 10 cm nach vorn und beginnt von vorn. Die Maschine fährt mittig über eine Schiene, die die Richtung vorgibt. Soweit der Plan.
Später möchte ich noch irgendwann,dass die Löcher automatisch mit Sand verfüllt werden...Es soll sozusagen ein "Aerifizierroboter" für den Rasen werden. Da solche handelsüblichen, motorbetriebenen Geräte, sehr viel Geld kosten und keinen Automatismus haben, will ich es selbst bauen.
Für den Bohrvorgang (ohne fahrenden Unterbau) benötige ich also:
1. Verschiebung des Bohrhammers von Links nach Rechts und jeweils Halt bei fixen Punkten von 10cm.
2. Absenken des Bohrhammers am Bohrpunkt (am Besten durch Eigengewicht)
3. Anheben des Bohrhammers nach Bohrung


Habe auch schon überlegt einfach 6 günstige Bohrhämmer aneinanderzureihen, aber das ist zu teuer und hat zuviel Gewicht.

Für bessere Vorschläge bin ich aber jederzeit offen.

[dussel07]

Wie kommst Du auf 300,-?
Das teuerste ist der Schrittmotor mit ca. 30,-

[firewood2013]

ja ich weiß. Ich rechne aber was ich benötige um von Links nach Rechts zu verfahren.
1. Mechanik 200 €
2. Anschlußfertiger Motortreiber ca. 50 - 60 €
3. Motor ca. 40 €

Selber bauen geht nicht, weil ich dafür nicht die notwendigen Werkzeuge (Schweißgerät, Fräsmaschine etc.) habe.

Aber egal...ich möchte es grundsätzlich schon ohne Zusatzmedium (Luft, Hydraulik) haben. Aber ne Genauigkeit auf Millimeter brauche ich nicht.

[Geistesblitz]

Danke für die Einblicke in dein Vorhaben, oft ist das sehr wichtig, um auch passende Tipps zu geben. In welches Material soll denn gebohrt werden? Beton? Weil du was von Bohrhammer schreibst, wenn der nicht nur bohren sondern auch hämmern soll bräuchtest du definitiv etwas, was die Stöße abfängt. Ansonsten hört es sich aber nach einer Aufgabe an, die keine große Genauigkeit erfordert, da sollten es also auch günstige Führungen tun. Sollten eben nur stabil genug sein, die Masse zu tragen ohne sich dabei großartig zu verbiegen. Da könnte man sich seine Linearführung fast schon selber bauen mittels Kugellagern, die auf allen Seiten auf einem Kastenprofil laufen und als Spindel würde auch eine normale Gewindespindel gehen (die aus Edelstahl sind da von der Oberfläche meist besser als die Verzinkten). Oder guck mal bei Igus, die haben Gleitführungen im Angebot, sowas dürfte ja auch gehen.

[firewood2013]

nein nein nein......der soll nicht Beton stemmen. Das Problem ist nur, dass eine normale Bohrmaschine nicht in den harten Boden kommt, wenn auch Steine drin sind. Es soll ja in den Rasen gebohrt werden um Verdichtungen zu beseitigen. Ich würde den Bohrhammer evtl. mit einer Hebelmechanik und Motor, sofort bei Bohrbeginn, um sozusagen -15 cm von der Erdoberfläche gemessen absenken. die Vibrationen sollten dann eigentlich durch Bewegungsfreiheit nach oben abgedämpft werden. Wenn der Bohrer dann diese Tiefe erreicht hat, setzt er wieder auf der Hebelmechanik auf und kann nach oben gezogen werden. Das ist so meine Vorstellung. Die Mechanik ist dann sozusagen auch gleich der Tiefenanschlag.

Wie gesagt...ich habe nur normale Heimwerkermaschinen und bin auf Normteile angewiesen. Eine solche Schiene selbst fertigen kann ich mangels Werkzeug leider nicht.

Nebenbei würde mich interessieren was für ein Controllerboard dafür geeignet ist. Sollte ne einfache Programmiersprache sein. Arduino hab ich mir angesehen. Die Sprache sieht für mich auf den ersten Blick verständlich aus. Weiß aber nicht ob es noch was Besseres gibt. Da wären auch Vorschläge gut. Sollte aber betonend einfach zu programmieren sein.

[dussel07]

Einfacher als Bascom wird schwer zu finden sein. Dazu dann ein Arduino auf den dann das .hex File (Programm) mit XLoader drauf gespielt wird.
Imenser Vorteil vom Arduino: Saubillig - es gibt diverse günstige Shields (Zusatzplatinen) so das man nicht viel selber basteln muss - kein Programmer erforderlich.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Das Problem ist nur, dass eine normale Bohrmaschine nicht in den harten Boden kommt, wenn auch Steine drin sind. Es soll ja in den Rasen gebohrt werden um Verdichtungen zu beseitigen. Ich würde den Bohrhammer evtl. mit einer Hebelmechanik und Motor, sofort bei Bohrbeginn, um sozusagen -15 cm von der Erdoberfläche gemessen absenken. die Vibrationen sollten dann eigentlich durch Bewegungsfreiheit nach oben abgedämpft werden.

Da die Präzision eigentlich relativ egal ist, könnten man die Bohrmaschine einfach auf einen Waagen setzen, also beliebiger Roboter als Basis.
Der bohrt dann das Loch, fährt 10cm weiter und bohrt dort das nächste Loch. Am Ende der Bahn muss er wenden und 10cm versetzt zurückfahren.

Je nach Präzision reicht Differenzial GPS oder man baut einen Linienfolger und markiert die Bahn mit einem Laserpointer.

Sand einfüllen sollte eigentlich auch kein Problem sein, zumindest wenn der Sand trocken ist.
Einfach mit einem langen Bohrer durch einen Trichter bohren.
Der Trichter ist beim bohren angehoben. Wenn das Loch fertig ist zieht man zuerst die Bohrmaschine, noch drehend, aus dem Loch um es frei zu bekommen.
Dann senkt man den Bohrer wieder ab und dann auch noch den Trichter. Trichter mit Sand füllen und Bohrmaschine rückwärts drehend herausziehen. Der Sand wird dann mit dem Bohrer ins Loch geschoben.

MfG Peter(TOO)

[firewood2013]

wie bekomme ich nun heraus wie stark der Motor sein muss? Der Online Rechner ist ja für einen Fahrroboter gedacht. Weiterhin würde mich interessieren wie ich mehrere starke Schrittmotoren (Nema23 Bauform) über Arduino ansteuere. Direkt anschließen oder welche Endstufe brauche ich da? Ist das RN-Control Board besser geeignet?

[Geistesblitz]

Ich hatte doch schon Schrittmotortreiber verlinkt gehabt. Direkt am Arduino anschließen ist Unsinn, damit brätst du dir nur die Elektronik. Such mal nach Schrittmotorsteuerungen, da gibts eigentlich eine recht vielfältige Auswahl. RN-Control hilft dir da nicht so viel weiter, da da kein Schrittmotortreiber integriert ist und du die Schrittsequenzen selber programmieren müsstest.

Wie kräftig der Motor sein muss hängt von vielen Faktoren ab, in deinem Fall werden wohl die Gewindereibung und die Beschleunigung am ausschlaggebendsten sein.

[ranke]

Soviel ich bisher gelesen habe nimmt man hierzu einen Schrittmotor (http://www.rn-wissen.de/index.php/Schrittmotoren). Da ich das Ganze aber einfacher Weise über eine Siemens Logo steuern lassen will, wäre aber ein Getriebemotor (http://www.rn-wissen.de/index.php/Getriebemotoren_Ansteuerung)mit Untersetzung besser. Da stört mich aber der Nachlauf. Gibt es solche Getriebemotoren ohne Nachlauf, mit Bremse oder Ähnlichem?


...eine Maschine bauen, die auf einer Breite von ca. 50cm alle 10cm ein Loch von 15cm Tiefe und 20 mm Durchmesser mit einem gängigen SDS-Plus Bohrhammer in den Boden bohrt und dann stoppt. Sie fährt dann 10 cm nach vorn und beginnt von vorn. Die Maschine fährt mittig über eine Schiene, die die Richtung vorgibt. Soweit der Plan.
Später möchte ich noch irgendwann,dass die Löcher automatisch mit Sand verfüllt werden...Es soll sozusagen ein "Aerifizierroboter" für den Rasen werden.

Die Anwendung erfordert keine besondere Präzision. Ich würde das mit einem Getriebemotor versuchen. Der Nachlauf lässt sich begrenzen indem man:
1. Die Verfahrgeschwindigkeit nicht zu hoch wählt. Das will man auch aus anderen Gründen nicht (der Verfahrmotor wird mit einer niedrigen Spannung betrieben, die aus dem Netzanschluss bereitgestellt werden wird, dazu braucht man ein Netzgerät dessen Kosten mit der benötigten Motorleistung steigt).
2. Zum Stoppen den Motor kurzschliesst, was den Nachlauf deutlich verringert.
Zum Anfahren der Punkte fixe Schaltpunkte wählen (bewegte Nocken streichen an einem Mikroschalter oder besser an einem induktiven Näherungsschalter vorbei). Wenn man die Schaltbreite der Nocken etwa der doppelten Auslaufstrecke wählt, kommt der Motor von rechts wie von links etwa an der selben Stelle zum Halten. Man wird die Nockenbreite in der gewählte Konfiguration probieren müssen, rechnen kann man das nicht sinnvoll.
Auch die Motorleistung ist nicht einfach zu berechnen weil die zu überwindenden Kräfte hauptsächlich Reibungskräfte sind. Wenn man den Aufbau nicht kennt, kann man die aber kaum Abschätzen. Zum probieren würde sich anbieten: RB35 oder ähnlicher Allerweltsgetriebemotor oder Fensterhebermotor aus dem Automotivebereich.