Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Idealer Antrieb für Mikro-Positionierungs-Aufgabe?


von Hans H. (hahi)


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Hallo an alle,

Ich plane eine Applikation, die folgendes können muss:

Ein 0,5kg schweres Gewicht soll in 0,02 Sek. Um ca. 1mm umpositioniert 
werden, und zwar mit einer wiederholgenauigkeit von 1/100mmm. Der 1mm 
ist auch gleichzeitig der gesamte verfahrweg, der zur Verfügung stehen 
muss. Ich dacht zuerst an einen Piezo-linearantrieb, d wurde aber 
aufgrund fehlender Dynamik abgewunken.

Die Geschwindigkeit an sich ist wahrscheinlich nicht so das Problem, 
vielmehr, die Beschleunigung innerhalb kürzester zeit. Wie kann man so 
etwas realisieren? Vielleicht über einen Exzenter, der an einem Servo 
montiert ist?

von Schreiber (Gast)


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Hans Hinterseer schrieb:
>0,5kg in 0,02 Sek. Um ca. 1mm umpositioniert

autsch. Schon mal die erforderliche Beschleunigung und die Kräfte 
berechnet?!

von Berechner (Gast)


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Schreiber schrieb:
> autsch. Schon mal die erforderliche Beschleunigung und die Kräfte
> berechnet?!

Naja, Beschleunigung: 10 m/s². Das sollte machbar sein. Blos wird's ein 
bisschen mehr als Zwo-Euro-Fufzich kosten.

von Hahi (Gast)


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Ok, mir st klar, dass es nicht trivial ist und auch nicht gerade billig 
sen wird in der umswtzung. Trotzdem würde mich der theoretisch machbare 
zugang interessieren- we man so etwas mechanisch am besten löst? Kennt 
jemand motoren, wo auch die beschleunigung in den spezifikationen steht? 
Das wäre hilfreich, um mir da mal en bild machen zu können, wovon ich 
hier auszugehen hab...

von Udo S. (urschmitt)


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Hahi schrieb:
> Kennt
> jemand motoren, wo auch die beschleunigung in den spezifikationen steht?

a = F/m. Daraus ergibt sich deine Beschleunigung. Wie soll das im 
Datenblatt stehen.
Im Datenblatt steht das Drehmoment und aus dem ergibt sich F = M/r mit r 
= Abstand Wellenmittelpunkt zur tangential angreifenden Kraft.

Ein bischen Trigonometrie hilft :-)

von Peter II (Gast)


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kann man keine normalen "großen" Linearantrieb verwenden und dann über 
einen Hebel auf "kleinen weg" umsetzen? Dann hat man auch das Kraft 
Problem gleich gelöst. Oder muss das ganze auch sehr klein sein?

von Henrik V. (henrik_v)


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APA 1000XL piezo actuator ??

20ms periode sinus?
El.dyn. Schaker schaffen das leicht.

Aber deine Positionierung sollte etwas besser definiert sein.

: Bearbeitet durch User
von Dominik R. (vision)


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Soll es nur 2 Positionen geben? 1mm weiter Links oder 1mm weiter Rechts?
Dann könnte man das auch mit einem Hubmagneten machen. Bei ausreichend 
stabil dimensionierten Anschlägen sollte auch die Wiederholgenauigkein 
kein Thema sein.

von Meister E. (edson)


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Wie viel Platz (Baugröße) steht denn überhaupt zur Verfügung?

von Hans H. (hahi)


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@ Peter II: Ja, das ginge, ich habe auch an einen Hebel gedacht. Aber 
dann muss man wieder schneller beschleunigen. Was stellt euerer Meinung 
nach das größere Problem dar?
Zu den Größenverhältnissen: es stehen etwa 25x20x20cm zur Verfügung. Da 
ist aber schon ein lineraktuator vorhanden, der ein 0,5kg-Gewicht in 
x-richtung hin-und herbewegt. Nun soll zusätzlich das Gewicht entlang 
der z-Achse mit der beschriebenen Dynamik gehoben und gesenkt werden. 
Die x-Bewegung ist zyklisch und gleichmässig, entlang der Z-Richtung 
gibt es unterschiedliche bewegungsabfolgen, wobei die maximalen Sprünge 
der beschriebenen Dynamik entsprechen. Die meiste zeit sind es 
allerdings weit abgeflachtere Bewegungen.

: Bearbeitet durch User
von Hans H. (hahi)


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Ich habe mir bisher die Ultraschall-Piezo-Aktoren von PI angesehen. Die 
sind zwar schnell, haben aber nicht die entsprechende Dynamik, wie mir 
erklärt wurde. Denkst du, der APA schafft diese Beschleunigung? Ich habe 
mir das Datenblatt angesehen, bin aber ehrlich gesagt etwas unschlüssig. 
Könntest du das für mich einschätzen, ob das passt? Vom Platzbedarf und 
der Bauart/Befestigung wäre dieser Aktuator perfekt...



Henrik V. schrieb:
> APA 1000XL piezo actuator ??
>
> 20ms periode sinus?
> El.dyn. Schaker schaffen das leicht.
>
> Aber deine Positionierung sollte etwas besser definiert sein.

von deathfun (Gast)


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Hallo,

eventuell könntest du auch zwei Magnete und einen Kurzen Hebel nehmen.
Theoretisch sollte das sehr schnell gehen



     500g
--------------
       |               Magnet v
       |
       +-----O------ ---=====

                       Magnet ^

von Hahi (Gast)


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Wie meinst du das genau? Zwei elektromagnete? Ich benötige eine 
dynamische positionsveränderung, nicht bloß ein hin-her bzw. Hoch-tief 
schalten...

deathfun schrieb:

> eventuell könntest du auch zwei Magnete und einen Kurzen Hebel nehmen.

von Hans H. (hahi)


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Also der APA Piezo-Aktuator sieht ja interessant aus. Ich habe bei PI 
folgenden Aktuator empfohlen bekommen:
http://www.physikinstrumente.de/de/produkte/prdetail.php?sortnr=202700

für mich problematisch der Preis, aber v.a. Die stoßempfindlichkeit.
Wie sieht es da bei dem APA-Teil aus?

Also ich habe mir jetzt folgendes überlegt: eine lineare x-Bewegung über 
eine Rampe, z.b. Mit 10% Steigung in die z-hebebewegung umsetzen. 
außerdem habe ich nochmal über meine Anforderungen nachgedacht. Es wäre 
möglich,auf folgende Werte zu reduzieren: Gewicht 0.5kg bleibt gleich, 
aber nur 0.4mm innerhalb von 0.08 Sek. anheben. Das wären dann 5mm/s. 
Wenn ich eine Rampe mit 10% Steigung habe, wäre ein 
verfahrgeschwindigkeit von 50mm/s notwendig. Stimmt das so? Wenn die 
Rampe gut gelagert ist, sollte die Reibung nicht so eine große Rolle 
spielen, und das ganze sollte doch z.b. Mit einem Spindel-linearmotor zu 
schaffen sein, oder? Wie sieht es denn bei solchen Motoren mit der 
Belastbarkeit aus? Sind das, was ich da vor habe, Extremwerte, oder kann 
ich das z.b. 500 000 mal machen, ohne dass der Motor eingeht? Falls euch 
diese Methode als vernünftig erscheint, kann mir jemand bitte nochmal 
genau erklären, wie ich die vernünftigste Dimensionierung berechnen 
kann? Es gibt so viele Parameter, dass mir als nicht Physiker/ Techniker 
ein wenig der Kopf raucht: Schrittweite, A-Aufnahme pro Spule, 
Spindel-Steigung, und dann meine Parameter Gewicht-steigungswinkel de 
Rampe-Geschwindigkeit/Beschleunigung,...

von Schreiber (Gast)


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Hans Hinterseer schrieb:
> außerdem habe ich nochmal über meine Anforderungen nachgedacht. Es wäre
> möglich,auf folgende Werte zu reduzieren: Gewicht 0.5kg bleibt gleich,
> aber nur 0.4mm innerhalb von 0.08 Sek. anheben. Das wären dann 5mm/s.

Sag doch einfach worum es geht. Meist findet sich dann ein einfacherer 
und schnellerer weg

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Schau dich mal nach Tauchspulen-Antrieben (Voice-Coil Acutuators) um. 
Das sind im Prinzip 1-phasige Linearmotoren, Funktionsprinzip wie beim 
Lautsprecher.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Henrik V. (henrik_v)


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Hans Hinterseer schrieb:
> Also der APA Piezo-Aktuator sieht ja interessant aus. Ich habe bei PI
> folgenden Aktuator empfohlen bekommen:
> http://www.physikinstrumente.de/de/produkte/prdetail.php?sortnr=202700
>
> für mich problematisch der Preis, aber v.a. Die stoßempfindlichkeit.
> Wie sieht es da bei dem APA-Teil aus?

Hersteller fragen....
Kenne die auch nur von einem HMI Besuch.

von Hans H. (hahi)


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Werde ich machen, danke...

Henrik V. schrieb:


> Hersteller fragen....
> Kenne die auch nur von einem HMI Besuch.

von Hans H. (hahi)


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Das klingt sehr vielversprechend, danke!


Thorsten Ostermann schrieb:
> Schau dich mal nach Tauchspulen-Antrieben (Voice-Coil Acutuators)
> um.
> Das sind im Prinzip 1-phasige Linearmotoren, Funktionsprinzip wie beim
> Lautsprecher.
>
> Mit freundlichen Grüßen
> Thorsten Ostermann

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