Schrittmotoren Getriebe und Encoder für Experimentalaufbau

[Unregistriert]

Hallo zusammen,

ich beschäftige mich momentan mit der Auslegung eines Antriebs für eine experimentelle Kinematik.
Wichtig ist dabei, dass ein Bauteil präzise in einem Winkel positioniert werden muss, eine typische Aufgabe für einen Schrittmotor.

Was diese betrifft habe ich leider relativ wenig Erfahrung und hoffe hier ein paar gute Ratschläge zu bekommen.
Vorerst noch einige Anforderungen an das System:
Die Winkelgenauigkeit sollte im Bereich von 0,03 Grad liegen, wobei ein Drehmoment von 100 Nm überwunden werden muss.
Um das Drehmoment des Motors moderat zu halten, habe ich an ein Getriebe mit einer Untersetzung von etwa 1:50 gedacht.
Leider tritt bei einem Schrittmotor häufig eine Richtungsumkehr auf, weshalb das Getriebespiel zu einem Problem werden könnte.
Da spielfreie Planeten- oder Harmonic-Drive Getriebe sehr teuer sind, denke ich aus Kostengründen, dass ein closed-loop System
mit einem Rotationsencoder das beste Kosten/Nutzen Verhältnis liefert.

Während meiner Recherchen habe ich bei Nanotech eine Konfiguration zusammengestellt, die mit Motor, Getriebe und Encoder auf 320 Euro
kam. Es wäre natürlich sehr gut, wenn mir jemand Teile empfehlen könnte die etwas günstiger wegkommen, da mein Budget sehr beschränkt ist.

Hat vielleicht jemand Erfahrungen in solchen Anwendungen und kann mir einen ganz anderen Aufbau für dieses Problem empfehlen?

Vielen Dank vorab für die Hilfe!

Viele Grüße

[Geistesblitz]

Der Encoder würde dir in dem Fall nur was bringen, wenn er am Abtrieb des Getriebes sitzt und eine Auflösung von 0,03° oder besser aufweist. Ist der Encoder nur am Motor, so bekommt er nix davon mit, wenn das Getriebe wackelt. Also entweder hochauflösenden Encoder/Winkelgeber verbauen (guck mal bei AMS, die haben interessante Magnetsensoren) oder eben spielfreies Getriebe, andere Möglichkeiten sehe ich da für dich nicht. Außerdem würde ein Encoder an der Ausgangsseite die Vorteile eines Schrittmotors nutzlos machen, da wäre ein DC-Servo besser. Encoder an Schrittmotoren werden sonst meist nur zum Erkennen und Ausregeln von Schrittverlusten genutzt.

[i_make_it]

Antriebs für eine experimentelle Kinematik.
Wichtig ist dabei, dass ein Bauteil präzise in einem Winkel positioniert werden muss
Die Winkelgenauigkeit sollte im Bereich von 0,03 Grad liegen
wobei ein Drehmoment von 100 Nm überwunden werden muss.
Um das Drehmoment des Motors moderat zu halten, habe ich an ein Getriebe mit einer Untersetzung von etwa 1:50 gedacht.
Leider tritt bei einem Schrittmotor häufig eine Richtungsumkehr auf

Wird der Abtrieb immer nur aus einer Richtung belastet?
Wenn ja braucht es keinen Encoder.

Wenn nein nützt auch der Encoder nicht wirklich, da das Umkehrspiel eintritt und dann erst die Regelung greift.
Das schaukelt sich dann schnell auf, weil das dann als elastisches Element wirkt, das sprungartig zwischen zwei Zuständen (Positionen) wechselt.

Will man das entsprechend schnell ausreglen, hauen die Zahnflanken immer schön aufeinenader bis das Getriebe Schrott ist.
Regelt man langsam, hat man die entsprechende Ungenauigkeit drin.

Bei 100Nm könnte man auch Zahnriemen nehmen, da tauscht man halt Umkehrspiel gegen generelle Elastizität der Kraftübertragung.

[Geistesblitz]

Achja, noch was: Harmonic-Drive-Getriebe sind nicht die einzigen spielfreien Getriebe mit hoher Übersetzung. Ich schmeiß dazu mal die Begriffe "Zykloidgetriebe" bzw. "cyclo gear" und "Wolfromgetriebe" in den Raum, wahrscheinlich gibt es aber noch mehr. Nur, damit du was zum Suchen hast

Edit: ganz vergessen, Schneckengetriebe gibt es auch noch, auch in spielarm, teuer sind sie allerdings alle.

[Joe23]

Was ist den der erforderliche Schwenkwinkel?

Vielleicht wäre ein elektrischer Zylinder einsetzbar? -Mit einem längeren Hebelarm lassen sich die 100 Nm reduzieren! Dann benötigt es kein Getriebe!

Funktioniert halt nur bis zu einem Schwenkwinkel von ca. 100 Grad.

Gruß

- - - Aktualisiert - - -

Noch zum Thema Nanotec!

Mit der dir vorgeschlagenen konfiguration wirst du die 0,03 Grad nicht halten!

Das benötigte Umkehrspiel von 1,8 Winkelminuten haben die angebotenen Getriebe sicherlich nicht!!! Da bist du schon im Bereich > 1000 Euro!

Kannst du uns sagen für was diese Hohe Auslösung überhaupt benötigt wird? Vielleicht ist diese ja gar nicht notwendig!

Gruß