Hallo liebe Gemeinde :) Ich möchte demnächst ein kleines Bastelprojekt starten ... und zwar möchte ich ein Gewicht bis maximal 3kg innerhalb eines Höhenunterschieds von 2m senkrecht hoch und runter bewegen, am besten erstmal mit einem Arduino, später eventuell auch mit einer Fernbedienung oder sogar App ... das ganze muss nicht auf den mm genau sein ... nun habe ich lange gesucht um entsprechende Ansätze zu finden und ich bin bei einem Schrittmotor mit einer entsprechend 2000 mm langen Spindel gelandet. Ich würde auf der Spindel eine Aufnahme anbringen und dann dort das zu hebende Gewicht irgendwie befestigen ... Frage 1: Gibt es sonst noch andere günstige und vor allem einfache Alternativen? Frage 2: Ich habe absolut keine Ahnung, wie man den Schrittmotor dimensioniert ... gibt es da irgendwelche Richtwerte von wegen "bei 3kg Last braucht man mindestens so und so viel nm"? Man sieht ja von 1Ncm bis mehreren Nm alles mögliche. Das meiste was ich so an Schrittmotoren finde ist oft mit dem Wort "3D Printer" verknüpft ... die werden ja aber wohl kaum reichen um ein 3kg schweres Objekt zu liften!? Als Spindel habe ich jetzt zum Beispiel mal eine Trapezgewindespindel mit Präzisionsgewinde TR8x1,5 2000mm rausgesucht und als Motor ein 23HS8430 ... laut Google hat der 1.9Nm, passt diese Kombi oder ist der Motor zu klein/groß? Muss ich auf sonst noch etwas achten? Grüße
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Die entscheidende Frage ist: wie schnell willst du heben. Erinnere dich an den Physikunterricht :-)
Also der Motor soll dann wenn es geht direkt antreiben, das habe ich vergessen zu erwähnen...wie schnell ist ne gute frage...wenn er die 2m in ner halben Minute schafft. Dann wäre das gut ... Grüße
Hugo K. schrieb: > [...]möchte ich ein Gewicht bis maximal 3kg innerhalb eines Höhenunterschieds > von 2m senkrecht hoch und runter bewegen[...] Hugo K. schrieb: > Frage 1: Gibt es sonst noch andere günstige und vor allem einfache > Alternativen? Es wäre hilfreich, wenn du nähere Angaben zum Anwendungszweck geben könntest. Flaschenzug, ggf. mit seitlicher Führung der Last.
Hugo K. schrieb: > Das meiste was ich so an Schrittmotoren finde ist oft mit dem Wort "3D > Printer" verknüpft ... die werden ja aber wohl kaum reichen um ein 3kg > schweres Objekt zu liften!? Die 0,5Nm bei den Nema 17 reichen in Verbindung mit einer Tr 8x1,5 locker aus um 3kg zu heben aber nicht Hugo Kanter schrieb: > in ner halben Minute Für die Kraft, die der Motor über die Spindel aufbringen kann gilt in etwa F = M x 2 x pi x eta / P, wobei P die Spindelsteigung ist und eta der Wirkungsgrad. Für diesen Wirkungsgrad kann man bei Trapezgewindespindeln konservativ 0,25 rechnen, so lange die Spindel einigermaßen geschmiert ist. Damit bekommst du F = 1,9Nm x 2 x pi x 0,25 / 0,0015m ~ 2000N Du kannst also mit dem Nema 23 in etwa 200kg stemmen, vorausgesetzt die Spindelmutter macht das mit. 3kg sind jedenfalls überhaupt kein Problem. Das Problem ist aber die Drehzahl: 2000mm/30s <=> 4000mm/min 4000mm/min / 1.5mm/U = 2667 U/min So schnell kannst du den Schrittmotor niemals drehen lassen. Wenn du einen Faktor 10 langsamer fahren würdest, dann wäre das immer noch sportlich aber durchaus machbar, also mit 267 U/min. Brauchst dann eben für die 2m in etwa 5min. Hugo K. schrieb: > muss nicht auf den mm genau sein Dann ist ein Schrittmotor mit Spindel eigentlich nicht der richtige Ansatz, gerade auch wegen der geforderten Geschwindigkeit.
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Wenn ich jetzt noch nicht zu müde bin, ist die Berechnung einfach. Gewichtskraft in newton (also grob 30N in deinem Fall) multipliziert mit dem Durchmesser der Spindel. Sagen wir mal 3cm. Das ergibt ein minimal erforderliches Drehmoment von 90 N/cm. Das reicht logischerweise nur um grade die Schwerkraft auszugleichen. Also solltest du mal mit dem doppelten rechnen. Die sogenannte "Haltekraft" sollte die 90ncm aber nicht unterschreiten. Was geschwindigkeit angeblangt kannst du das errechnen indem du den Umfang deiner Spindel durch die 2m teilst, und das Ergebnis dann durch die Anzahl der Schritte die der Motor hat (meist 512 oder 256). Im Datenblatt solltest du dann finden wieviele Schritte der Motor unter Last schafft (oder einfacher, anhand der Umdrehungen, sofern angegeben). EDIT: Christopher's Rechenweg erscheint genauer... Da muss wirklich mit 2xPi multipliziert werden? Und weshalb denn ein Wirkungsgrad? Meine die Spindel ist in dem Falle ja nur eine Rolle auf der Achse des Schrittmotors. Oder hab ich ein falsches Bild vor Augen?
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Christopher J. schrieb: > Damit bekommst du F = 1,9Nm x 2 x pi x 0,25 / 0,0015m ~ 2000N > > Du kannst also mit dem Nema 23 in etwa 200kg stemmen, vorausgesetzt die > Spindelmutter macht das mit. 3kg sind jedenfalls überhaupt kein Problem. > Das Problem ist aber die Drehzahl: > > 2000mm/30s <=> 4000mm/min > > 4000mm/min / 1.5mm/U = 2667 U/min > > So schnell kannst du den Schrittmotor niemals drehen lassen. Vom Motor zur Spindel mit Zahnriemen 1:10 bis 1:100 übersetzen? Geht zu Lasten des Wirkungsgrads, aber wenn der Motor fast 100x soviel kann wie an vertikalem Zug erforderlich ist? Dann müsste doch 1:25 möglich sein, dann haben wir noch 110 U/min.
Bringt eine Steigung auf 4 statt 1.5 mm irgendwelche anderen probleme mit sich?
Oder noch besser TR 18 x 8 ... mit 250 Umdrehungen sollte man da ja in 30 Sekunden hinkommen...dann sind es zwar nur noch 37kg maximaltragkraft aber das sollte ja trotzdem mehr als reichen...
Hugo Kanter schrieb: > Oder noch besser TR 18 x 8 ... mit 250 Umdrehungen sollte man da ja in > 30 Sekunden hinkommen...dann sind es zwar nur noch 37kg maximaltragkraft > aber das sollte ja trotzdem mehr als reichen... Mal auf die Schnelle gegoogelt nach RPM Stepper und das hier gefunden: https://sciencing.com/determine-rpm-stepper-motors-10033323.html Die Frage ist, auf welche Drehzahl man mit einem Stepper kommen kann, das ist sicher auch sehr modellabhängig. Mal als eine Referenz: Ich glaube ein Ultimaker 3D-Drucker - da habe ich jetzt die Daten am besten im Kopf - kann 300mm/s, der Microstep ist 0,025mm, das sind 12.000 Steps pro Sekunde. Ich glaube der Stepper des UM hat 1,8 Grad / 200 Steps, bei 16 Microsteps sind das 3200 Steps pro Umdrehung. Bei 12.000 Steps pro Sekunde sind das 3,75 Umdrehungen pro Sekunde bzw. 225 RPM. Na das wäre ja in der richtigen Größenordnung. Und der Ultimaker ist jetzt nicht auf Umdrehungsgeschwindigkeit optimiert, da geht u.U. mit anderen Schrittmotoren und Ansteuerung noch mehr - zu Lasten der Genauigkeit. Aber hört sich nicht so an als käme es bei der Anwendung auf Hunderstelmillimeter an.
Hugo Kanter schrieb: > Oder noch besser TR 18 x 8 ... mit 250 Umdrehungen sollte man da ja in > 30 Sekunden hinkommen 250 Umdrehungen in 30s, also 500 U/min. So langsam ist das für einen Schrittmotor nicht und auch was die Welle angeht muss man ein bisschen aufpassen. Bei höheren Drehzahlen verhält sich eine dünne, lange Welle gerne wie ein Springseil. Ob der Motor selbst für solche Drehzahlen geeignet ist, kannst du im besten Fall im Datenblatt des Motors herauslesen. Was genau willst du denn überhaupt bezwecken?
Conny G. schrieb: > Mal als eine Referenz: Ich glaube ein Ultimaker 3D-Drucker - Schlechtes Beispiel. Der hat einen Zahnriemenantrieb. Es ist ungünstig, Spindeltriebe und Zahnriementriebe im selben Atemzug zu vergleichen. > da habe ich jetzt die Daten am besten im Kopf - kann 300mm/s, > der Microstep ist 0,025mm, das sind 12.000 Steps pro Sekunde. Nein. Das sind 12'000 MIKROSCHRITTE je Sekunde. > Ich glaube der Stepper des UM hat 1,8 Grad / 200 Steps, Unschöne Schreibweise. Der Schrittmotor hat schätzungsweise 1.8° Schrittwinkel, d.h. 200 (Voll-)Schritte je Umdrehung. > bei 16 Microsteps sind das 3200 Steps pro Umdrehung. Nein. Das sind 3200 MIKROSCHRITTE je Umdrehung. > Bei 12.000 Steps pro Sekunde Nein. 12'000 Mikroschritte je Sekunde. > sind das 3,75 Umdrehungen pro Sekunde bzw. 225 RPM. Stimmt. Oder umgekehrt: Der 3D-Druckkopf bewegt sich um 80mm je Umdrehung. Das geht problemlos mit einem Zahnriemenantrieb, aber schwerlich mit einem Spindeltrieb.
Christopher J. schrieb: > 250 Umdrehungen in 30s, also 500 U/min. So langsam ist > das für einen Schrittmotor nicht [...] Och, reichlich 8U/s... das geht schon. 1600 Schritte pro Sekunde, das sollte noch gut machbar sein.
Hugo K. schrieb: > Muss ich auf sonst noch etwas achten? Von der Frage nach der Leistung mal ganz abgesehen, wie willst du denn die Position feststellen? Wenn du deine Anlage einschaltest, weiss deine Steuerung nicht, wo sich die Last befindet. Das kannst du nur feststellen, indem du als erstes nach oben oder unten bis zum Anschlag fährst und dann von da aus rechnest. Wozu du natürlich den Anschlag erkennen musst, aber das muss sowieso sein aus Sicherheitsgründen. Das ist vielleicht unpraktisch (es weiss ja niemand, was du eigentlich vorhast), wenn du das nicht willst, musst du irgendwie die Stellung der Last messen. Dann brauchst du aber auch keinen Schrittmotor, du kannst einen normalen Gleichstrommotor solange drehen lassen bis das Ziel erreicht ist. Oder auch einen Drehstrommotor der ganze LKWs hebt. Georg
Possetitjel schrieb: > Stimmt. > > Oder umgekehrt: Der 3D-Druckkopf bewegt sich um 80mm je > Umdrehung. Das geht problemlos mit einem Zahnriemenantrieb, > aber schwerlich mit einem Spindeltrieb. Oh, da hat aber jemand einen Oberlehrer verschluckt. Danke für die Korrektur, aber am Ende war entscheidend wieviele RPMs der Motor macht. Es ging hier nicht darum Zahnriemen und Spindel zu vergleichen, sondern die RPMs des Motors zu erreichnen. Der Rest ist eine ganz andere Geschichte, Herr Oberlehrer.
Ich bin zwar kein: Oberlehrer Aber, würde mal sagen, dass ein Schrittmotor, seine Stärken, mit den Schritten ausspielt. Also die genaue Positionierung(ohne Messmittel zur Rückkopplung), und die die recht hohe Haltekraft im vollen Schritt. Aus Leistungssicht, oder Drehzahl, sind die Dinger eher unterirdisch. Eigentlich kann man sich in solchen Fällen auch gerne in der Industrie umschauen. Dort gibt es reichlich Erfahrung. Ich würde, ohne den Sinn und Zweck genügend verstanden zu haben, eher zu einem Servo raten. Allerdings nicht so ein Modellbauspielzeug.
Im Prinzip möchte ich für einen Bekannten sowas in der Art wie eine Industrie-Paletten-Stretchfolien-Wickelmaschinen nachbauen ... da diese ja mehrere 1000 EUR Kosten (offensichtlich nicht grundlos), dachte ich kann man ja mal einen kostengünstigen Eigenversuch starten, der vielleicht nicht so doll finanziell weh tut, wenn er nichts wird ... ich möchte dazu erstmal mit dem komplizierteren Part, der Folienabrolleinheit, anfangen und später einen sich selbst drehenden Drehteller nachrüsten, bevor ich alles auf einmal kaufe ... in diesem Atemzug fällt mir doch glatt ein, dass es sowieso nichts mit so einer dünnen Gewindespindel wird, da ja beim Abrollen der Folie eine hoizontale Belastung dazukommt und die Stange einfach verbiegt, oder wäre hier eine parallel dahinter verlaufende Führung eventuell hilfreich?... ich überlege gerade auch, ob ich irgendwelche Kompromisse zwecks der Zeit zum hoch und runterfahren machen kann, aber 5 Minuten für einmal hoch ist doch etwas zu lang ... einfachheitshalber würde ich eine Erkennung des Anschlags vermeiden wollen und lieber das hoch und runterfahren selber steuern und lieber einen großzügigen Puffer auf dem Gewinde übrig lassen ... Ach herrje ... da sah so einfach aus am Anfang xD
Hugo K. schrieb: > Im Prinzip möchte ich für einen Bekannten sowas in der Art wie eine > Industrie-Paletten-Stretchfolien-Wickelmaschinen nachbauen ... da diese > ja mehrere 1000 EUR Kosten (offensichtlich nicht grundlos), dachte ich > kann man ja mal einen kostengünstigen Eigenversuch starten, der > vielleicht nicht so doll finanziell weh tut, wenn er nichts wird ... ich > möchte dazu erstmal mit dem komplizierteren Part, der > Folienabrolleinheit, anfangen und später einen sich selbst drehenden > Drehteller nachrüsten, bevor ich alles auf einmal kaufe ... > > in diesem Atemzug fällt mir doch glatt ein, dass es sowieso nichts mit > so einer dünnen Gewindespindel wird, da ja beim Abrollen der Folie eine > hoizontale Belastung dazukommt und die Stange einfach verbiegt, oder > wäre hier eine parallel dahinter verlaufende Führung eventuell > hilfreich?... ich überlege gerade auch, ob ich irgendwelche Kompromisse > zwecks der Zeit zum hoch und runterfahren machen kann, aber 5 Minuten > für einmal hoch ist doch etwas zu lang ... einfachheitshalber würde ich > eine Erkennung des Anschlags vermeiden wollen und lieber das hoch und > runterfahren selber steuern und lieber einen großzügigen Puffer auf dem > Gewinde übrig lassen ... > > > Ach herrje ... da sah so einfach aus am Anfang xD Für so eine Aufgabe geht's ja überhaupt nicht um Positionierungsgenauigkeit, da kannst einen x-beliebigen Motor nehmen, der die Power hat einen Schlitten auf 2 Rohren hochzuziehen. Und das könnte mir Seilzug, Trapezspindel etc. geschehen. Aber gelagert müsste das wohl auf 2 Rohren o.ä. die die Kraft der Folie herhalten. Und Du bräuchtest irgendeine Art von Encoder, der Dir eine Idee gibt, wo sich das Ding befindet. Dazu würde aber ein Endschalter unten und oben und irgendein Seilzug/Drehschreibe/etc. reichen, die per Lichtschranke Impulse gibt über die Drehungen. Dann weisst Du: Dunz, Entschalter, Null. X Drehungen der Schreibe = Y cm in der Höhe. Fertig. Eine Dimension der Lösung wäre dann noch Notschalter und eine Erkennung, wann versehentlich ein Mitarbeiter mit eingewickelt wurde.
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Hugo K. schrieb: > in diesem Atemzug fällt mir doch glatt ein, dass es > sowieso nichts mit so einer dünnen Gewindespindel wird, > da ja beim Abrollen der Folie eine hoizontale Belastung > dazukommt und die Stange einfach verbiegt, oder wäre > hier eine parallel dahinter verlaufende Führung eventuell > hilfreich?... Nicht "eventuell", sondern "unbedingt"! Spindel quer belasten geht gar nicht. Natürlich braucht man eine Führung. > ich überlege gerade auch, ob ich irgendwelche Kompromisse > zwecks der Zeit zum hoch und runterfahren machen kann, > aber 5 Minuten für einmal hoch ist doch etwas zu lang ... Seilzug verwenden. Trommel mit 30cm Durchmesser gibt Hub von 1m je Umdrehung. Geschlossene Seilschleife nehmen; mit Feder spannen. > einfachheitshalber würde ich eine Erkennung des Anschlags > vermeiden wollen Keinesfalls machen. Unbedingt Endschalter vorsehen. Das ist mein Ernst! Basteln ist schön -- aber Gesundheit ist nicht so einfach käuflich... Ach so: Not-Aus nicht vergessen. Klingt albern, ist aber wichtig. Als Antrieb könnte ein modifizierter Staubsaugermotor gehen; 50W verträgt er sicherlich im Kurzzeitbetrieb. Untersetzung ist aber notwendig.
Beitrag #5280365 wurde von einem Moderator gelöscht.
Seilzug klingt auch nach ner Alternative! Gibt es irgendwo ne Anleitung dazu? Wie baut man das am geschicktesten? Gibt es dafür vielleicht schon fertige System? Wenn ich nach Flaschenzug google, dann kommen nur die riesen Klopper, die manch einer in der Garage hängen hat um seinen Motor aus dem Auto zu heben ... Ich meine schonmal irgendwo gesehen zu haben, dass man das ganze geschickt innerhalb eines Rohres platzieren kann und dann durch einen längs-Schlitz im (Vierkant)Rohr nur die Aufnahme rausschaut, die sich dann nach oben/unten bewegen soll ... Grüße :)
Wenn das meine Aufgabe wäre, würde ich wahrscheinlich eine Linearachse mit Zahnriemenantrieb nehmen. Wahrscheinlich lohnt es sich bei einem Einzelstück finanziell kaum, das selbst zu bauen. Ich würde es bei Igus kaufen. https://www.igus.de/wpck/2370/drylin_zlw Falls das zu teuer ist, und meine Zeit nichts wert bzw. es mir Spass machen würde, würde ich nur die Linearlager dort kaufen, und den Rest selbst konstruieren. Deine Fragen zeigen aber, dass du dafür nicht genug Ahnung hast. Den Motor auszulegen ist daran wohl das einfachste...
Hallo Alex G., > Wenn ich jetzt noch nicht zu müde bin, ist die Berechnung einfach. > Gewichtskraft in newton (also grob 30N in deinem Fall) multipliziert mit > dem Durchmesser der Spindel. > Sagen wir mal 3cm. Das ergibt ein minimal erforderliches Drehmoment von > 90 N/cm. > Das reicht logischerweise nur um grade die Schwerkraft auszugleichen. > Also solltest du mal mit dem doppelten rechnen. > Die sogenannte "Haltekraft" sollte die 90ncm aber nicht unterschreiten. Die Einheit von Drehmoment ist Newton-Meter (Nm), nicht Newton pro Meter. Eine Haltekraft mit Einheit Ncm macht auch keinen Sinn, du meinst ein Haltemoment mit Einheit Ncm. > Was geschwindigkeit angeblangt kannst du das errechnen indem du den > Umfang deiner Spindel durch die 2m teilst, und das Ergebnis dann durch > die Anzahl der Schritte die der Motor hat (meist 512 oder 256). Den Schrittmotor mit 512 oder 256 Schritten musst du mir zeigen... > EDIT: Christopher's Rechenweg erscheint genauer... > Da muss wirklich mit 2xPi multipliziert werden? > Und weshalb denn ein Wirkungsgrad? Meine die Spindel ist in dem Falle ja > nur eine Rolle auf der Achse des Schrittmotors. Oder hab ich ein > falsches Bild vor Augen? Offensichtlich. Zwischen Spindelmutter und Spindel gibt es Reibung, die Verluste erzeugt. Bei Trapezgewindespindeln liegt der Wirkungsgrad je nach Schmierung nur bei 30%-40%, bei Kugelrollspindeln erreicht man dagegen 90-95%. Die Ersparnis bei der Spindel gibt man also nachher schnell für einen größeren Antrieb aus. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Ich glaube, so etwas könnte man doch auch benutzen oder? http://openbuildspartstore.com/v-slot-nema-17-linear-actuator-bundle-belt-driven/ Leider ist es "nur" 1500mm lang, dafür aber fix und fertig! ... weiss jemand, ob man diese openrail systeme irgendwie kaskadieren kann? ... da kann mna ja zwei 1000er schienen aneinanderwerfen ... oder wo ist hier der haken? Kostet mit Motor, Riemen, Schlitten usw um die 100 EUR, da bekommt man woanders nicht mal die halbe Schiene dafür ...
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Hmmm vermutlich kann das Ding wieder keine Querbelastung ab ... also doch selber bauen :/ wie ist es eigentlich, wenn der Motor nicht "zieht" ... fällt dann alles nach unten?
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