Roboterarm Motorwahl

[i_make_it]

Oder Geld in einen ordentlichen Bohrständer investieren.
Bsp.:
http://www.amazon.de/gp/product/B003...ilpage_o01_s00

Und dann selber machen.
Später könnte man dann sogar noch einen Kreuztisch dazukaufen und einen Kress Fräsmotor und man hat eine kleine Fräsmaschine.
An die Z-Achse kann man einen digitalen Meßschieber schrauben.
Bsp.:
http://www.amazon.de/KAIKSO-IN-Elekt...r+messschieber
Oder auch an alle 3 Achsen und schon kann man ziemlich genau arbeiten.

Natürlich gehen nur kleine Zustellung und kleiner Vorschub, da es sonst wegen Vibrationen zu Rattermarken kommt.

Ich nehme einen Kressmotor zum Fräsen mit hoher Drehzahl und meine Handbohrmaschine für langsame Sachen.
Als nächste will ich mit dem Ausdrehkopf mal unterbrochenen Schnitt in Alu testen.

[max1992]

Habe mich noch ein bisschen im Internet umgeschaut und bin dabei über Gegenlager für Servos gestoßen. Diese sollen die Genauigkeit verbessern und für einen niedrigeren Verschleiß an den Servos führen. Inwieweit macht es Sinn so etwas zu nutzen?

und was wäre bei mir der Druckwinkel auf das Kugellager im ersten Gelenk? also ist ja mittig auf dem Kugellager aber der Hebel kann ja in einem sehr großen Winkel zu dem Kugellager stehen (ist teils ne Angabe bei den Lagern und Ich verstehe nicht ganz auf was genau die bezogen ist)

[i_make_it]

Ich zitiere mal frei aus meinem Roloff / Matek (Lehrbuch für Maschinenelemente)

Der Druckwinkel (Berührungswinkel) ist der Nennwinkel zwichen der Radialebene (senkrecht zur Lagerachse) und der Richtung, in der die Äußere Kraft von einem Rollbahnringüber die Wälzkörper auf den anderen Rollbahnring übertragen wird.
Danach ist den Radiallagern ein Druckwinkel 0°bis 45° und den Axiallagern ein Druckwinkel 45° bis 90° zuzuordnen.

Der Druckwinkel sagt also aus ob ein Lager mehr Radial- oder mehr Axialkräfte übertragen kann, oder bei 45° ob es für beides gleich gut geeignet ist.


Das Bild sollte die Sache verdeutlichen.
Oben links ist nur eine geringe Abweichung der Kraftrichtung von der Senkrechten möglich ohne daß das Lager beschädigt wird und seine Funktion nicht erfüllen kann. Im mittleren Bild wird es schon besser und rechts sieht es sowohl für positive als auch negative waagerechte Kräfte ganz gut aus. (so was ist in der Praxis aber nur mit einem geteilten Ring zu bauen, da man die Kugeln sonst nicht in den Spalt bekommt)
Unten links können neben den senkrechten Kräften nur wagerechte Kräfte aus einer Richtung aufgennommen werden, diese aber dafür sehr gut.

Wenn der Servo auch Lagerfunktion erfüllt, dann ist ein Gegenlager etwas auf das man nicht verzichten sollte.
Ist der Servo nur Antrieb, also auch bei abgebautem Servo ist die Lagerung vollständig gegeben, dann braucht man es nicht.
Nimmt man zwei Servos die sich gegenüberstehen (weil man die Kraft von beiden braucht), dann ist der eine Servo das Gegenlager des jeweils anderen.

[max1992]

Erst mal danke für die ausführliche Erklärung
hatte mit sowas noch nie zu tun

Bezüglich den Kugellagern habe ich allerdings noch eine Frage. Du hast ja bereits so eine Selbstbaumöglichkeit gepostet, da ich den Arm viel betreiben möchte und das Geld noch nicht "so" knapp geworden ist, würde ich vermutlich ein fertiges Lager bevorzugen (bzw ein selbstgebautes mit längerer Lebensdauer). Ich kann allerdings nur schlecht einschätzen was für Kugellager wirklich geeignet sind. so ein Kegelrollenlager ist mit Sicherheit stabil genug und das erhöhte Gewicht ist gerade am ersten Gelenk weniger das Problem.

Allerdings möchte ich als 4. Gelenk ein zweites Drehgelenk einbauen, für die Handdrehung (Hebel sind da ca 20 cm Belastung vorne werden ca 10kg + natürlich das Armgewicht auf dieser Strecke)
Auch dort ist ein Kugellager meines Erachtens sinnvoll, allerdings ist hier ein Kegelrollenlager aufgrund des großen Gewichts völlig Ungeeignet. Durch den kürzeren Hebel sollte es hier auch ein anderes Kugellager machen aber ich bin mir da nicht so sicher was wirklich geeignet ist, da anders als bei dem ersten Gelenk das Lager zwar die gegebenen Kräfte auch auf lange Sicht aushalten soll, allerdings aufgrund des erhöhten Gewichts bei Überproportionierung nicht zu groß sein sollte

Wäre allerdings überall auch für einen stabilen Selbstbau zu haben (bzw falls deine Selbstbau Idee eigentlich völlig ausreicht und nur normale Kugellager ewig halten auch dafür)

Achso was ist eigentlich für Kugellager ein normales Gewicht das man einrechnen muss? Kommt man bei dem Handdrehgelenk auch mit einem Kugellager aus? Und als letzte Frage wie baut man solche Kugellager ein, da die ja nicht irgendwie festschraubbar sind muss man die dann doch irgendwo einklemmen oder wie geht das?


http://www.dswaelzlager.de/Kegelroll...x9326x30162mm-

Habe Ich gerade noch gefunden. Ist so etwas geeignet? Mein Problem ist, das es da zB keinerlei Angaben darüber gibt was das ganze aushält

[i_make_it]

Bezüglich den Kugellagern habe ich allerdings noch eine Frage.

Eine? Das ist ein seeeehr weites Thema.

Ich kann allerdings nur schlecht einschätzen was für Kugellager wirklich geeignet sind.

Vermutlich ist die folgende Publikation für Dich erstmal eher verwirrend, Aber das ist das, was man sich im ersten Jahr so holt um Ideen für Konstruktionslehre zu finden.
http://www.schaeffler.com/remotemedi...00_6_de_de.pdf

Achso was ist eigentlich für Kugellager ein normales Gewicht das man einrechnen muss?

Für jedes Lager unterschiedlich. Kommt ja auf die Größe und Tragzahl des Lagers an.
Ein offenes Dünnringlager ist viel leichter als ein Kegelrollenlager für den selben Innendurchmesser.

Und als letzte Frage wie baut man solche Kugellager ein,
da die ja nicht irgendwie festschraubbar sind muss man die dann doch irgendwo einklemmen oder wie geht das?

Publikation: Montage von Wälzlagern:
http://www.schaeffler.com/remotemedi...00_3_de_de.pdf

Geklemmt ist richtig.
Lager haben Passungen.
Man hat also einen Wellensitz auf den das Lager kommt und einen Lagersitz in den der Außenring des Lagers kommt.

Üblicherweise werden die Passungen auf der Drehmaschine oder mit einem Ausdrehkopf auf der Fräsmasschine hergestellt.
Das heißt die Durchmesser, die Rundheit, die Konzentrizität, die Flucht, die Längenmaße und die Oberflächengüte müssen stimmen.
Macht man Abstriche, ist ein hochwertiges Lager irgendwann oversized für das drumherum. Dann kann man auch improvisieren und günstige Vasrianten nehmen.

Kommt man bei dem Handdrehgelenk auch mit einem Kugellager aus?

Kommt auf die genaue Konstruktion des Gelenks und das verwendete Lager an.
Also nicht pauschal zu beantworten.

so ein Kegelrollenlager ist mit Sicherheit stabil genug und das erhöhte Gewicht ist gerade am ersten Gelenk weniger das Problem.

Das Gewicht wird bei der Massenträgheit eventuell zum Problem. Der Motor muß dann entsprechend größer dimensioniert werden um das zu beschleunigen und zu bremsen.

Allerdings möchte ich als 4. Gelenk ein zweites Drehgelenk einbauen,
für die Handdrehung (Hebel sind da ca 20 cm Belastung vorne werden ca 10kg + natürlich das Armgewicht auf dieser Strecke)

10kg plus Armgewicht?
Du bewegst Dich da in Bereichen, wo kaufbare Roboter im höherem 5 stelligen Bereich bis zum 6 stelligen Bereich (Luxusklasse) angesiedelt sind.
Peil besser mal 3kg Handlinggewicht an und freu Dich wenn es Richtung 5kg geht.

http://www.dswaelzlager.de/Kegelrollenlager-3780-3720-Codex-5080x9326x30162mm-

Habe Ich gerade noch gefunden. Ist so etwas geeignet? Mein Problem ist,
das es da zB keinerlei Angaben darüber gibt was das ganze aushält

Also das ist ein 2Zoll Lager das laut Anbieter 0,16kg wiegt.
"Kegelrollenlager 3780/3720" ist alles was man an Info braucht um alle Daten zu erhalten.
http://medias.schaeffler.de/medias/d...IES*K3780-3720

Wenn man jetzt mal die dort angegebenen 0,89kg ansieht, dann stimmt schon mal was nicht.
Entweder hat sich der Anbieter vertan, (weil die selbe Menge Stahl nun mal gleichviel wiegt egal wer das Lager in diesen Abmessungen herstellt)
oder man bekommt nicht das was man erwartet. (nach der genormten Bezeichnung erhalten müsste)

Wenn Du an 10Kg Handlinggewicht festhalten willst, Rechne ich damit das Du für die mechanische Fertigung eine Leit- und Zugspindel Drehmaschine mit Spitzenweite 500mm Plus und Spitzenhöhe 180mm Plus brauchst, dazu eine Fräsmaschine mit Verfahrwegen von mindestens X= 250mm Y=400mm Z= 300mm, eventuell noch einen Wärmebehandlungsofen und natürlich alles was an Werkzeug und Spannmittel zu den Maschinen noch dazugehört. Also mal 1500€ für die Drehmaschine, 2500€ Für die Fräsmaschine, 1500€ Für Spannmittel und Zusatzeinrichtungen wie Teilkopf etc., 1500€ für Werkzeuge und 600-900€ für Messmittel.
Als Ausbildung wäre dann Maschinenschlosser oder Werkzeugmacher die richtige Vorraussetzung.
Die neuen Berufsbezeichnungen habe ich nicht im Kopf, ich habe damals Werkzeugmacher gelernt und da alles, (Lehrenbau, Vorrichtungsbau, Schnittbau) nicht wie heute drei getrennte Berufe die nicht wissen was sie machen sollen wenn mal was aus den anderen Bereichen kommt.

Bei den Kosten bist Du mit einem gebrauchten Roboter bei Ebay schon mit dabei.
Außer Du willst lernen wie man so was macht, dann lohnt sich die Investition.

[max1992]

hm geht mir an der Stelle mehr ums lernen
werde mir mal die Sachen die du gepostet hast durchlesen das hilft auf jeden Fall ^^
melde mich dann danach nochmal

achso und bezüglich den 10kg. Das ist nicht fest, also falls es am Ende weniger wird ist das auch nicht schlimm, aber da die Servos das packen will ich halt versuchen da möglichst nahe dran zu kommen

Ich habe bei meinem Grundgelenk dann mehr axiale Kräfte oder?
und was sollte ich an Kosten pro Lager grob einschätzen?

Hier noch das geplante Material für den Arm
http://product.item24.de/produkte/pr...profile-5.html
geplant sind 4 Säulen 20x20 an den Ecken jedes Armabschnitts
denkst du das geht so?

habe mir auch mal ein Lager rausgepickt
http://www.igus.de/wpck/3344/iglidur_PRT_Bauform_01
Als Vorteil sehe ich, dass es nicht irgendwie eingepasst werden muss, sondern direkt aufgeschraubt werden kann.

[i_make_it]

habe mir auch mal ein Lager rausgepickt
http://www.igus.de/wpck/3344/iglidur_PRT_Bauform_01
Als Vorteil sehe ich, dass es nicht irgendwie eingepasst werden muss, sondern direkt aufgeschraubt werden kann.

Das ist nicht ein Lager, sondern eine Bauform.
Konkret sind da 8 Lager, mit größenabhängigen Stückpreisen von 105,50 bis 1242€ zuzüglich Versandkosten.
(die auf der Seite aufgeführten Listenpreise sind laut AGB ohne MwSt)

und was sollte ich an Kosten pro Lager grob einschätzen?

Das Beispiel der von Dir verlinkten Lager zeigt wohl deutlich, das Dir niemand die Frage pauschal beantworten kann.
Außer du willst pro Lager mal die 1242€ vom teuersten dieser Baureihe ansetzen.
Normalerweise kommen die Kostenbetrachtungen bei bei der technisch-wirtschaftlichen Bewertung oder der Nachkonstruktion zum tragen (Sofern es nicht schon vorher Lieferanten oder Bauteilvorgaben gibt).
Da nimmt man die ursprüngliche, (aus technischen Gesichtspunkten) rein bedarfsgerechte Konstruktion und schaut ob es für die eingesetzten Kaufteile nicht auch günstigere Anbieter gibt oder Alternativteile. z.B. Wälzlager durch Gleitlager ersetzen oder Gußteile durch Schweißkonstruktionen.

Hier noch das geplante Material für den Arm
http://product.item24.de/produkte/pr...profile-5.html
geplant sind 4 Säulen 20x20 an den Ecken jedes Armabschnitts
denkst du das geht so?

Noch was das nicht pauschal zu beantworten ist.
Bei einem Roboterarm sind die Armsegmente Biege- bzw. Biegetorsionsträger. Da kommt es sehr stark auf die Bauteilgeometrie an ob was hällt oder nicht.
Nur bei einem reinen Zugstab reicht das Wissen über den Materialquerschnitt und die Zugfestigkeit des Werkstoffs aus um eine Aussage machen zu können.
Schon bei einem Druckstab is die Geometrie wichtig, da bei einem Durchmesser zu Länge Verhältniss von mehr als 1:10 auf Knickung zu berechnen ist und darunter eine einfache Berechung auf Druck reicht.

Da du anscheinend einen Fachwerkträger bauen willst, empfehle ich erst mal Cremonaplan.
https://de.wikipedia.org/wiki/Cremonaplan

Oder Cremonaplan nach Maxwell.
https://books.google.de/books?id=UpD...page&q&f=false

Ich habe bei meinem Grundgelenk dann mehr axiale Kräfte oder?

Der Kraftanteil ist Positionsabhängig.
die Basis kann im Extremfall 100% Axialkräfte in der einen Roboterpose haben und und einer anderen 95% Radialkräfte.

Deshalb besteht Konstruieren hauptsächlich aus Mathe. Ohne Berechnung kann das niemand genau sagen.
Also entweder lernen und selbst machen oder zu einem Konstruktionsbüro gehen und viel Geld hinlegen.

Ich empfehle, das Du erst mal damit anfängst einen Greifer mit einer Greifkraft von 3 bis 5kg und einer Steifigkeit für 5 bis 10kg konstruierst.
Vermutlich wirst Du dann feststellen, daß das Greifergewicht da schon so groß wird, daß mit den Servos nichts mehr zu holen ist.

Das Beispiel dürfte eher in der Klasse bis 1kg liegen, aber zeigt was mit einfachsten Mitteln möglich ist.

[max1992]

bezüglich den Lagern meine Ich das oberste auf der Seite habe Ich vergessen zu sagen

[i_make_it]

Das "PRT-01-20" wird allerdings nicht funktionieren, da das maximal zulässige Kippmoment 100Nm beträgt.
Bei 0,6m Hebelarm, einem Handlinggewicht von 10kg und dem Eigengewicht des Arms wird das mit Sicherheit überschritten.

Nochmal, fang bei dem Greifer an und konstruiere von da aus Stück für Stück bis zur Basis durch.
Auch wenn Du es anscheinend nicht verstehen willst, es gibt keine Abkürzung.
Die Physik lässt es einfach nicht zu.
Mal eben schnell aus der hohlen Hand kann nur jemand der das schon zig mal gemacht hat und auswendig weis was geht und was nicht.
Ich mache heute auch bestimmte konstruktionen einfach nach Augenmaß und beim Nachrechnen kommt dann raus das es passt und (meistens) nichts überdimensioniert ist.
Wenn man etwas 20 Jahre immer wieder macht, kann man es halt auch schon ohne vorher zu rechnen, richtig.
Ich werde mich aber hüten etwas, für das ich keine mehrfach verifizierten Daten habe einfach mal so schnell zu machen.
Das kostet im besten Fall einfach nur viel Geld. Im schlimmsten Fall Menschenleben.
Wenn der Arm bei voller Beschleunigung ein Teil von 1 bis 10 Kg verliert weil ein Pfennigbauteil versagt, dann kann das einen zu Brei zertümmerten Schädel zur Folge haben.

Also Vergiss welches Lager Du für die Basis haben willst, nimm die Physik und die Mathe aus der Schule sowie sie geposteten Links um die zusammenhänge nachzulesen, und fang mit dem Greifer an.
Handlinggewicht, maximale Greifweite, Greiftiefe, maximale Armlänge von der Basis bis zum TCP, maximalgeschwindigkeit und maximale Beschleunigung mußt Du am Anfang festlegen um die Fliehkraft und andere dynamische Faktoren berechnen zu können.

Wenn Du da dann eine konkrete Konstruktion hast, Poste die und man kann über Schwachstellen und Verbesserungspotentiale reden.
Dann nimm die Maße, Massen und Kräfte und geh an das Handgelenk.

Wenn Du schnell einen Roboterarm bauen willst, dann beschränke dich auf die Klasse bis 1kg.
Da kann man einfach alles etwas größer auslegen und am Ende noch mal die Motoren größer wählen ohne das man gleich alles neu konstruieren muß.

Da mit der Mechanik alleine ja nur eine Disziplin der Robotik erfüllt ist, ist das unter Umständen auch von Vorteil.
An einem kleinen Modell kann man die Elektonik, Mess und Regelungstechnik, Kinematik/inverse Kinematik, Bahnsteuerung etc. alles schon entwickeln und erproben wärend man langsam die finale Mechanik konstruiert und baut.
Mein erster Selbstabauarm bestand aus Popnieten als Gleitlager und verleimten Sperrholz als Tragwerk. (halt vom RC Modellbau so gewohnt) Die Mechanik stand in 30 Stunden (ich hatte noch keine Dekupiersäge und habe alles von Hand gesägt) und da Modellbauservos nicht wirklich die Antriebe der ersten Wahl sind wenn es um Bahnsteuerung geht, folgten in den nächsten Monaten die Totalumbauten zu Getriebemotoren. Drehgeber waren Metallschicht Potis, weil ich das an einem Rob3i so gesehen hatte und die Steuerung war mein reaktivierter C64.

[max1992]

Hallo ganz kurz noch was zu dem Lager bei mir wäre es das mit 5 cm Innendurchmesser (da ist maximaler Kippmoment 600Nm)
Aber will auch mit dem Greifer beginnen
Ich muss nur davor grob wissen wie viel ich danach für die einzelnen Komponenten ausgeben muss, weil ich bei mir von der Schule für sowas Fördergelder beantragen kann, wofür ich denen dann aber natürlich vorher ne grobe Kostenanalyse geben muss.