Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Positionierung einer Scheibe


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von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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Hallo Leute,
ich hab keine Ahnung ob ich hier richtig bin aber ich versuch td. mal 
mein Glück.
und zwar bin ich aktuell im 4. Semester eines Mechatronik Studiums und 
übern Sommer müssen wir ein kleines Projekt machen.

Und zwar muss ich eine 25kg schwere Scheibe 215 mal um je 1,674° weiter 
drehen bis EINE Umdrehung vollendet ist (Die 1,674° sind durch einen 
vorigen Arbeitsschritt vorgegeben). Das weiterdrehen der Scheibe muss 
nicht im ms-Bereich geschehen sondern hat ein paar Sekunden zeit, 
wichtig ist die Genauigkeit hier.

Meine Überlegungen gehen Richtung Schritt- oder Servomotor in 
Kombination eines Getriebes.

Was denkt ihr ist hier eine sinnvolle, genaue Lösung?
Bzw. kann jemand auch Komponenten empfehlen?

Zentrale Steuerung wird eine SPS von Siemens werden.

Ich hoffe mir kann jemand ein wenig weiterhelfen da ich aktuell ein 
wenig auf der Leitung stehe :)

Liebe Grüße
Florian

: Verschoben durch Moderator
von Haltemoment (Gast)


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Wird die Scheibe um den Schwerpunkt gedreht?

von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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Haltemoment schrieb:
> Wird die Scheibe um den Schwerpunkt gedreht?

Ja wird natürlich um den Schwerpunkt gedreht.

von Haltemoment (Gast)


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Ja natürlich, ist ja selbstverständlich, sorry dass ich frag

von Joe F. (easylife)


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Florian K. schrieb:
> 215 mal um je 1,674° weiter drehen

Florian K. schrieb:
> wichtig ist die Genauigkeit

Was für eine Genauigkeit? 1/1000°?
Welchen Durchmesser/Umfang hat die Scheibe denn?

von Daniel B. (daniel_3d)


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Hallo,

ein bisschen mehr Informationen muss du schon rauslassen.
Wie groß ist der Bauraum?
Wie sieht es mit einwirkenden Kräften aus?
Welche Steifigkeit ist gefordert?
Wie genau muss das Ganze werden?
Z.B. sind 215 x 1,674 = 359,91° und keine 360°.
Außerdem ist es technisch unmöglich "genau" 1,674° zu drehen. Eine 
Toleranz gibt es immer und sei es auch nur bei der zwanzigsten 
Nachkommastelle.


Gruß Daniel

von Wolfgang (Gast)


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Florian K. schrieb:
> Und zwar muss ich eine 25kg schwere Scheibe 215 mal um je 1,674° weiter
> drehen bis EINE Umdrehung vollendet ist (Die 1,674° sind durch einen
> vorigen Arbeitsschritt vorgegeben). Das weiterdrehen der Scheibe muss
> nicht im ms-Bereich geschehen sondern hat ein paar Sekunden zeit,
> wichtig ist die Genauigkeit hier.

Dann wirst du mit den 1.674° nicht weit kommen. Auf eine Umdrehung 
handelst du dir bei 215 Schritten schon einen Fehler von 250 ppm ein.

Muss das direkt angetrieben sein oder darf ein Getriebe dazwischen sein?

von Max M. (jens2001)


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Florian K. schrieb:
> 4. Semester eines Mechatronik Studiums

Und was lernt man so in den ersten 3 Semestern eines 
Mechatronik-Studiums?

von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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Die Scheibe hat einen Durchmesser von 330mm.

Die Drehung muss auf die ersten 3-Kommastellen genau sein. Was die 4te 
Stelle dann macht ist nicht so wichtig.

Bauraum ist genug vorhanden, um den müssen wir uns keinen Gedanken 
machen. :)

Einwirkende Kräfte wird ein Roboter sein der was auf die Scheibe 
Positioniert/ablegt. Also müsste ich die Scheibe elektrisch Bremsen 
können.

ja mit den 215 Drehungen komme ich auf 359,91° rechnerisch was in 
Ordnung ist da dann nicht mehr weitergedreht wird.

Muss nicht direkt angetrieben werden. Kann ein Getriebe dazwischen sein.

von Haltemoment (Gast)


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Wieso kommt das erst jetzt? Sind wir Hellseher oder was?

von Wolfgang (Gast)


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Florian K. schrieb:
> Die Drehung muss auf die ersten 3-Kommastellen genau sein. Was die 4te
> Stelle dann macht ist nicht so wichtig.

Also was den jetzt. Soll die Endposition auf 1 oder auf 3 
Nachkommastellen genau stimmen?

Und darf man daraus schließen, dass die 215 Schritte auch nicht genau 
gleich groß sein müssen, sondern Zwischenpositionen auch nur auf 
nominell 0.1° genau angefahren werden müssen, i.e. die mittlere 
Schrittweite auf drei Nachkommastellen genau sein muss.

von Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)


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Florian K. schrieb:

> Und zwar muss ich eine 25kg schwere Scheibe 215 mal um je 1,674° weiter
> drehen bis EINE Umdrehung vollendet ist

> Was denkt ihr ist hier eine sinnvolle, genaue Lösung?
> Bzw. kann jemand auch Komponenten empfehlen?

Ich würde mir von den Jungs aus der Zentralwerkstatt einen Teilapparat 
ausleihen und diesen dann mit einem lagegeregelten Synchronservomotor 
antreiben (wenn das Geld keine Rolle spielt).

Grüßle
Volker

von Wolfgang (Gast)


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Wenn es nur darum geht, ein paar Positionen auf 0.1° genau anzufahren, 
tuts wohl auch ein Schrittmotor mit einer Schnecke und einem 
Schneckenrad, ggf. im Mikroschrittbetrieb.

von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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Wolfgang schrieb:
> Also was den jetzt. Soll die Endposition auf 1 oder auf 3
> Nachkommastellen genau stimmen?
>
> Und darf man daraus schließen, dass die 215 Schritte auch nicht genau
> gleich groß sein müssen, sondern Zwischenpositionen auch nur auf
> nominell 0.1° genau angefahren werden müssen, i.e. die mittlere
> Schrittweite auf drei Nachkommastellen genau sein muss.

jede Postion soll auf 3 Nachkommastellen genau sein, wenn es 4 
Nachkommastellen sind ist es auch in ordnung aber 3 sind ein Minimum.
die 215 sind immer gleich groß. es gibt nur diesen 1,674° Schritt



Volker B. schrieb:
> Ich würde mir von den Jungs aus der Zentralwerkstatt einen Teilapparat
> ausleihen und diesen dann mit einem lagegeregelten Synchronservomotor
> antreiben (wenn das Geld keine Rolle spielt).
>
> Grüßle
> Volker

Teilapparat mit Servomotor bzw. ein CNC-Drehtisch wäre die Perfekte 
Lösung wahrscheinlich.
aber ich hab keine Ahnung wo man dort preislich ist.

: Bearbeitet durch User
von Haltemoment (Gast)


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Warum ist die Platte eigentlich so schwer? Aus was ist die denn?

von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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Haltemoment schrieb:
> Warum ist die Platte eigentlich so schwer? Aus was ist die denn?

Stahl St52

von Wolfgang (Gast)


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Florian K. schrieb:
> jede Postion soll auf 3 Nachkommastellen genau sein, wenn es 4
> Nachkommastellen sind ist es auch in ordnung aber 3 sind ein Minimum.
> die 215 sind immer gleich groß. es gibt nur diesen 1,674° Schritt

Dann wirst du dich von der Vorstellung verabschieden müssen, dass 215 
Schritte eine volle Umdrehung ergeben.

von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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Wolfgang schrieb:
> Florian K. schrieb:
>> jede Postion soll auf 3 Nachkommastellen genau sein, wenn es 4
>> Nachkommastellen sind ist es auch in ordnung aber 3 sind ein Minimum.
>> die 215 sind immer gleich groß. es gibt nur diesen 1,674° Schritt
>
> Dann wirst du dich von der Vorstellung verabschieden müssen, dass 215
> Schritte eine volle Umdrehung ergeben.

Ja das ist mir klar das ich auf keine volle Umdrehung komme! Und ich 
muss auf keine volle umdrehung kommen!
Nur die 215 drehungen sind wichtig.

von Ich (Gast)


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Es wird ja auch keine volle Umdrehung erwartet. Dafür aber, dass wir die 
Aufgabe für ihn lösen sollen...

von Haltemoment (Gast)


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Was willst du jetzt eigentlich von uns? Du kannst Stepper oder 
Dc-Motoren nehmen und mit beliebigem Betriebe, Schnecke und oder 
Zahnräder kombinieren. Was du nimmst ist deine Entscheidung. Du bist 
doch Student, sollen wir es dir bauen oder was

von Jim Beam (Gast)


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Grosses Zahnrad an der Scheibe, Schnecke am Schrittmotor.
Natürlich in optimaler Qualität und maximaler Spielarmut.

Punkt.

Es ist auch überhaupt nicht wichtig, ob das Untersetzungsverhältnis mit 
den gewünschten Stop-Positionen und der Schrittanzahl des Motors glatt 
aufgeht.

Wenn die mechanische Auflösung (Zahnradverhältnis/Schrittanzahl) fein 
genug ist, löst man die Positionen über eine Tabelle der 
Schrittanzahlen.
Dann ist eben die Schrittanzahl zwischen den Positionen nicht 
gleichmässig, aber wen stört das?

Wenn man dann noch per Software Richtungswechsel auswertet, kann man 
durch kleine Korrektur-Schritte auch das ev. verbleibende mechanisches 
Spiel kompensieren.

von Wolfgang (Gast)


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Florian K. schrieb:
> Die 1,674° sind durch einen vorigen Arbeitsschritt vorgegeben

Frag mal den "vorigen Arbeitsschritt", ob nicht exakt (360°/215), also 
ungefähr 1.674° (genauer 1.67442°) gemeint sind und der Rest nur 
irgendwelchen Kommunikationsproblemen zum Opfer gefallen ist ;-)

Wenn jede Position auf 3 Nachkommastellen genau angefahren werden soll, 
muss deine Schrittweite auf 0.001°/215 genau sein, sonst summieren sich 
die Fehler zu mehr als 0.001° auf.

von Wolfgang (Gast)


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Jim Beam schrieb:
> Dann ist eben die Schrittanzahl zwischen den Positionen nicht
> gleichmässig, aber wen stört das?

Den TO - hast du doch gelesen:  ;-)

Florian K. schrieb:
> die 215 sind immer gleich groß. es gibt nur diesen 1,674° Schritt

von Dieter W. (dds5)


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Florian K. schrieb:
> Stahl St52

Das ist die alte Bezeichnung nach DIN, nach EN nennt sich das Zeug jetzt 
S355JR.

von A. S. (achs)


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Ein Teilappart kostet weniger als 200€ neu. Einfach den ersten Links bei 
Google folgen.

Wenn Du nur ein paar Dutzend Messungen (Vollkreise) machen must mit 
jeweils ein paar Sekunden je Messpunnkt, dann geht das gut auch per Hand 
mit entsprechender Lochscheibe (siehe Zubehör). In weniger als 1s hast 
Du den nächsten Punkt reproduzierbar angefahren.

: Bearbeitet durch User
von Joe F. (easylife)


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Mal kurz gerechnet:
bei einem Scheibendurchmesser von 330mm enspricht 0.001° einer Strecke 
von 2.88 Mikrometern am Aussenrand.
Der genaueste Antrieb, der mir auf Anhieb einfällt, bestünde aus einem 
Zahnkranz am Aussenrand der Scheibe, und die Scheibe wird dann über eine 
Schnecke angetrieben.
Zahnkranz und Schnecke mit einer Toleranz von unter 3 Mikrometern 
herzustellen dürfte jedoch ein Ding der Unmöglichkeit sein.
Abgesehen davon wäre die Dicke des nötigen Schmierfilms schon in diesem 
Bereich.

Den Roboter der auf der Platte etwas auf 2.88 Mikrometer genau ablegen 
kann möchte ich gerne mal sehen, und bevor die Platte dann wieder 
anfährt sollte man das abgelegte Objekt auch gut festgeklebt haben.

Die Raumtemperatur solltet ihr auch im Auge behalten.
Bei 1K Erwärmung wird der Durchmesser der Platte um 3 Mikrometer größer, 
der Umfang nimmt entsprechend um 9 Mikrometer zu.

Vielleicht ist ja ein Piezo-Motor die Lösung, nur braucht dann eine 
Umdrehung vermutlich einen ganzen Tag.

Irgendwie habe ich das Gefühl, das Ganze ist noch nicht so richtig 
durchdacht... ;-)

: Bearbeitet durch User
von Viktor B. (coldlogic)


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Ist es denn eine Bedingung, dass an der Scheibe keine Encoder o.ä. sich 
befinden dürfen? Falls es erlaubt sein sollte, dann könnte man am Rand 
der Scheibe jede 4,82mm (1,674° bei ф330mm) einen kleinen Schlitz 
einarbeiten und mit einer Laserdiode / Photodiode so genau die Position 
ermitteln. Das hat den Vorteil, dass die Fehler sich nicht aufsummieren, 
weil jede Position einzeln angefahren wird. Als Antrieb würde sich ein 
DC-Motor mit einer Schnecke, die am Rand der Scheibe in ein Zahnkranz 
greift, hervorragend eignen - insbesondere weil ein hoch übersetztes 
Schneckengetriebe einen hohen Selbsthaltemoment hat.

von Daniel B. (daniel_3d)


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Florian, ich denke auch du solltest nochmal über die Anforderungen 
nachdenken.

Generell gibt es mehrere Möglichkeiten:
1. Mechanische Lösung - machbar, aber nicht billig.
2. Die Position der Scheibe auswerten und danach Motor drehen.
3. Motorumdrehungen auswerten und dann hoffen dass die Position der 
Scheibe passt.

Es gibt Getriebe mit der geforderten Genauigkeit, aber die willst du 
nicht bezahlen - z.B. Nabtesco kann dir sowas machen.

Zahnriementriebe sind relativ spielfrei/spielarm.

Bei Zahnradgetrieben kannst du das Spiel rausnehmen, indem du die 
Scheibe in einer Richtung "vorspannst". Somit liegst du immer an der 
gleichen Seite der Zahnflanke an.

Da ich davon ausgehe, dass dies nur zu Demonstrationszwecken ist und 
relativ günstig werden soll, würde ich spontan mal folgendes 
durchrechnen:

--Position der Scheibe messen. Entweder optisch, oder einen Encoder via 
Riemenuntersetzung anbinden.

--Die Scheibe in einer Richtung vorspannen.
Entweder mit einer Feder, aufgewickelter Schnur und Gewicht, magnetisch, 
schwacher Motor mit Strombegrenzung der gegen die Laufrichtung antreibt, 
oder was dir sonst noch einfällt.

--Wenn die Scheibe in der jeweiligen Position ist mit einem 
Pneumatikzylinder, oder sonstigem Stempel arretieren. Entweder in einer 
Kulisse, oder einfach auf die Scheibe drücken.

Dadurch ist die Genauigkeit des Getriebes nicht mehr so wichtig und du 
bist freier bei der Auswahl.

Gruß Daniel

von Wolfgang (Gast)


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Viktor B. schrieb:
> Falls es erlaubt sein sollte, dann könnte man am Rand der Scheibe
> jede 4,82mm (1,674° bei ф330mm) einen kleinen Schlitz einarbeiten
> und mit einer Laserdiode / Photodiode so genau die Position
> ermitteln.

Auf 0.001°?
Selbst bei einem Inkrementalgeber mit 25000 ppr fehlt für diese 
Auflösung noch ein Faktor 4, von Genauigkeit noch gar nicht gesprochen.

von oderso (Gast)


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Uralt aber vom Ansatz her nicht schlecht.

http://www.seattlerobotics.org/encoder/200109/dpa.html


Oder mit einem Grafikprogramm ne Folie als Schlitzscheibe bedrucken
und auf eine Glas- / Plexi- Scheibe kleben. Mit einer Gabellichtschranke 
auswerten. Entweder auf die Motoraxe oder direkt am Drehteller 
befestigen.

oderso

von Wolfgang (Gast)


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oderso schrieb:
> Oder mit einem Grafikprogramm ne Folie als Schlitzscheibe bedrucken

Mit wieviel DPI gedenkst du das denn zu drucken, um auf die 3µm zu 
kommen?

von Possetitjel (Gast)


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Wolfgang schrieb:

> oderso schrieb:
>> Oder mit einem Grafikprogramm ne Folie als Schlitzscheibe
>> bedrucken
>
> Mit wieviel DPI gedenkst du das denn zu drucken, um auf
> die 3µm zu kommen?

Nunja, wenn man "Drucken" durch "Drahterodieren" ersetzt,
sollten 3µm schon machbar sein...

von oderso (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> oderso schrieb:
>> Oder mit einem Grafikprogramm ne Folie als Schlitzscheibe bedrucken
>
> Mit wieviel DPI gedenkst du das denn zu drucken, um auf die 3µm zu
> kommen?

Habe ich jetzt nicht nachgerechnet.

Ok. Aber am Motor/Getriebe direkt nach einer Untersetzung müsste
das machbar sein. Da Teil aus dem Link hat z.B. eine 60.5:1 Übersetzung.
Mann könnte z.B. mehrere solcher Getriebe hintereinander bauen und hat
bei 2 schon eine 3660.5:1 Übersetzung und schön viel Kraft. u.s.w.

Und wenn die Scheibe groß genug ist sind es am Rand auch keine 3µm mehr 
;)


Florian K. sucht ja nach einer Idee und da werde ich geholfen.....

oderso

von Daniel B. (daniel_3d)


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oderso schrieb:
> Ok. Aber am Motor/Getriebe direkt nach einer Untersetzung müsste
> das machbar sein. Da Teil aus dem Link hat z.B. eine 60.5:1 Übersetzung.
> Mann könnte z.B. mehrere solcher Getriebe hintereinander bauen und hat
> bei 2 schon eine 3660.5:1 Übersetzung und schön viel Kraft. u.s.w.

Naja, die Genauigkeit die Florian fordert ist schon heftig.
Und bedenke, jedes Zahnrad hat einen Fehler und ein Spiel.
Jedes Zahnrad macht die Sache weicher und jede Lagerstelle hat auch 
Spiel.
Diese Fehler addieren/multiplizieren sich.
Wenn du jetzt nur die Motorposition auswertest, kannst du bei dieser 
Konstellation nur noch eine grobe Prognose abgeben in welcher Position 
sich die Scheibe befindet.

Gruß Daniel

von Ryven (Gast)


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Cool das dafür so ein Aufriss gemacht wird.
Mechanisch war sowas vor über 40 Jahren gelöst.

Runddrehtisch Deckel 2016, Auflösung auf 1" Zugestellgenaugigkeit auf 
5".
Was auf den Durchmesser 300 mm etwa 1 µ macht.

Gebaut war das relativ einfach. Schneckenrad auf der Achse und ein 
zweistufiges Pertinax Zahnradgetriebe.
Optische Ablesung am Drehtisch selbst. Damit fallen alle Getriebfehler 
raus.

Auf der Glascheibe sind "nur" 360 Striche und die Gradangabe dazu. Der 
Rest wird über zweistufigen Nonius gemacht.

Das ganze war klemmbar damit man damit auch arbeiten kann. :-)

In deinem Fall kannst du auch einen gespannten Riemenantrieb hernehmen 
und Schrittmotoren.

Häng drunter ne Inkrementalscheibe mit 400 mm Durchmesser und du wirst 
glücklich.

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ein Schneckenrad mit 43 Zähnen und eine eingängige Schnecke würden die 
215 Abstände schon mal in 5er Abschnitte aufteilen (43*5=215). Am Umfang 
der Schnecke müssen jetzt zur Positionserkennung 5 Reedkontakte 
gleichmäßig im Winkel von 72° angebracht werden (72°*5=360°). Als 
Antrieb kann jetzt ein beliebiger Getriebemotor angeflanscht werden (es 
muss kein Schrittmotor sein). Durch die Selbsthemmung des 
Schneckengetriebes ist eine sichere Fixierung gewährleistet.

Der Motor dreht von Reedkontakt zu Reedkontakt und hält jetzt 
zwangsläufig automatisch den vorgegebenen Drehwinkel von 1,6744186° ein.

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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Nachtrag:
Eine Lochscheibe mit 5 Löchern und eine Gabellichtschranke oder ein 
Induktivsensor wären sogar noch einfacher als 5 einzelne Reedkontakte 
(weniger Kabelsalat).

von Haltemoment (Gast)


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Wieso muss das denn so genau sein? Der Roboter ist doch nicht genauer 
als 1mm oder?

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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Haltemoment schrieb:
> Wieso muss das denn so genau sein? Der Roboter ist doch nicht genauer
> als 1mm oder?

Auf dem Display vom Roboter sieht man schon 3 Stellen hinter dem Komma, 
genau wie bei CNC-Zerspanungsmaschinen. Eigentlich muss es nicht so 
genau sein, wichtig ist eben nur, dass nach einer Drehung von 360° 
wieder die Ausgangsposition erreicht wird und sich so keine kleinen 
Fehler nach mehreren Umdrehungen aufsummieren.

von Joe F. (easylife)


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Jürgen von der Müllkippe schrieb:
> Auf dem Display vom Roboter sieht man schon 3 Stellen hinter dem Komma,
> genau wie bei CNC-Zerspanungsmaschinen. Eigentlich muss es nicht so
> genau sein

Ich verstehe nicht ganz, woher du diese Informationen hast.
Bist du selbst vom "Team Florian K."?
Und was heisst "nicht so genau" in mm bzw. Grad?

: Bearbeitet durch User
von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Bist du selbst vom "Team Florian K."?
> Und was heisst "nicht so genau" in mm bzw. Grad?

Nein, ich bin nicht vom Team Florian K..

Da Florian selber sagt, dass ein Getriebe dazwischen sein darf, gehe ich 
davon aus, dass etwas Spiel akzeptiert wird (vielleicht 0,2°). Ist aber 
nur geraten.

von georg (Gast)


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Jürgen von der Müllkippe schrieb:
> dass nach einer Drehung von 360°
> wieder die Ausgangsposition erreicht wird und sich so keine kleinen
> Fehler nach mehreren Umdrehungen aufsummieren

Das widerspricht völlig den Angaben des TO.

Georg

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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georg schrieb:
> Das widerspricht völlig den Angaben des TO.

Stimmt, habe ich überlesen. Nach einer Umdrehung wird die Anlage 
angeblich nicht mehr weitergedreht. Von da her ist es egal wie die 
Scheibe dann zum stehen kommt.

Florian K. schrieb:
> ja mit den 215 Drehungen komme ich auf 359,91° rechnerisch was in
> Ordnung ist da dann nicht mehr weitergedreht wird.

von Der Andere (Gast)


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Jürgen von der Müllkippe schrieb:
> gehe ich
> davon aus, dass etwas Spiel akzeptiert wird (vielleicht 0,2°)

Dann lese doch seine Anforderungen:

Florian K. schrieb:
> Und zwar muss ich eine 25kg schwere Scheibe 215 mal um je 1,674° weiter
> drehen bis EINE Umdrehung vollendet ist (Die 1,674° sind durch einen
> vorigen Arbeitsschritt vorgegeben)

Florian K. schrieb:
> Die Drehung muss auf die ersten 3-Kommastellen genau sein.

Das klingt für mich nicht nach 0,2° zulässiges Spiel.

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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Der Andere schrieb:
> Das klingt für mich nicht nach 0,2° zulässiges Spiel.

Für mich schon, weil am Ende sowieso die Scheibe bei 359,91° stehen 
bleibt. Das sind schon 0,09° neben der Spur. Und da ist noch kein 
Getriebespiel dabei!

von Joe F. (easylife)


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Ich fasse mal zusammen, in der Hoffung TO klärt das mal auf.

a) die erste Frage ist, soll die Scheibe insgesamt tatsächlich um 
insgesamt 359,91° (215 mal um je 1,674°) gedreht werden
ODER handelt es sich hier um einen Rundungsfehler, und die Scheibe soll 
jedesmal möglichst genau um 360°/215 gedreht werden (das wären dann 
1,67441860465116...°)

b) Die Toleranz für das Erreichen und Halten einer Position ist unklar.
0.001° kann es vermutlich nicht sein (physikalisch wohl extrem aufwändig 
und vermutlich nicht der Anwendung entsprechend, ausser das ganze wird 
eine optische Laserbank o.Ä.)

Von dieser Toleranz hängt viel ab (Antriebsart, zulässiges 
Getriebespiel, Art des Positionssensors).

: Bearbeitet durch User
von m.n. (Gast)


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Joe F. schrieb:
> die Scheibe soll
> jedesmal möglichst genau um 360/215° gedreht werden (das wären dann
> 1,67441860465116...°)

Du hast den besseren Taschenrechner als der TO ;-)

Meine Einschätzung: Es geht allein um 215 Positionen bei einer vollen 
Drehung. Solange sich die Fehler nicht addieren, reicht eine Stelle 
hinter dem Komma als Positionsgenauigkeit voll aus.

von stift (Gast)


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Ich würde die Scheibe auf eine drehbare größere Scheibe aus einem 
nichtmagnetischem Material montieren und auf der Unterlage präzise 
Eisenteile anbringen. Vielleicht kann man ja Pulver mit einem Laser 
draufsintern, keine Ahnung, was die Uni an Möglichkeiten bietet.

Vorteil: Du baust eine Scheibe mit mechanischer "Rasterung" auf. Bei 
feinem Pulver sollte das auch recht fein auflösen.
Dazu einen Magnet und die Scheibe wird (entsprechend leichtgängige 
Lagerung vorausgesetzt) immer am Magneten "einrasten", egal wie ungenau 
der Motor arbeitet. Der Motor muss nur die Magnetkraft überwinden können 
und darf selbst kein Haltemoment haben, sonst funktioniert es mit der 
Rasterung nicht. Sollte ein 0815-Motor ohne Getriebe hinbekommen.

von Possetitjel (Gast)


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Ryven schrieb:

> Cool das dafür so ein Aufriss gemacht wird.
> Mechanisch war sowas vor über 40 Jahren gelöst.

Das geht heute immer noch.

Man montiert 72 Passstücke mit einer "dachförmigen"
Seite fest an der Scheibe und hat 43 in einer Achse
bewegliche Arretierungen mit entsprechenden
prismatischen Nuten am Gestell.

Wenn die Position ungefähr stimmt, wird die jeweilige
bewegliche Arretierung aktiviert und fixiert die
Scheibe.
Geht natürlich auch umgekehrt mit Kerben an der Scheibe
und keilförmigen Passstücken an den Arretierungsbolzen.

von Frank B. (frank501)


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Max M. schrieb:
> Florian K. schrieb:
>> 4. Semester eines Mechatronik Studiums
>
> Und was lernt man so in den ersten 3 Semestern eines
> Mechatronik-Studiums?

Daß ein Mechatroniker genau so gut ist, wie ein Elektroniker und ein 
Mechaniker, die zusammen genommen die doppelte Ausbildungsdauer haben?

Wie man andere seine Arbeit machen lässt?

Wiederholung des Physikunterrichtes von der fünften bis zur neunten 
Klasse?

von STK500-Besitzer (Gast)


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Frank B. schrieb:
> Daß ein Mechatroniker genau so gut ist, wie ein Elektroniker und ein
> Mechaniker, die zusammen genommen die doppelte Ausbildungsdauer haben?

Akademiker != "Handwerker"

> Wie man andere seine Arbeit machen lässt?

Dafür geht man doch studieren, oder?

Mechatronik-Ingenieure haben von Maschinenbau, Elektrotechnik und 
Informatik "ein Wenig" Ahnung, so dass sie sich mit einem Werker 
unterhalten können.

Viele von ihnen landen im Projektmanagement, weil ihr Wissen i.d.R. eben 
nicht derart in die Tiefe geht, wie bei Ingenieuren, die nur ein Fach 
studiert haben.

von georg (Gast)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Viele von ihnen landen im Projektmanagement, weil ihr Wissen i.d.R. eben
> nicht derart in die Tiefe geh

Nach dem Motto, je weniger Ahnung, desto höher der Posten? Da könnte was 
dran sein.

Georg

von Sebastian S. (amateur)


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Wegen des echt dummen Schrittwinkels wird das auf einen linearen Antrieb 
hinauslaufen oder ein eigenes, speziell dafür konstruiertes, Getriebe.

Hoffentlich hast Du die dynamischen Probleme nicht unter dem Tisch 
abgelegt.
Wenn ich mal unterstelle, geht es ja nicht darum eine nackte, einen 
halben Zentner schwere Scheibe, zum Selbstzweck, sehr genau zu drehen, 
sondern ein komplettes Dingsbums. Das soll beschleunigt werden, und sehr 
genau abgebremst werden.

Drehgeber in Deinem gewünschten Genauigkeitsbereich sind auch nicht an 
jeder Straßenecke zu haben.

Prinzipiell sollte es aber mit Deiner SPS, einem hochauflösenden 
Drehgeber plus einem gut programmierbaren Frequenzumrichter, zur 
Motorreglung, gehen.
Die SPS'e von Siemens stellen auch relativ komfortable Regler zur 
Verfügung.
Gruß aus Carinthia

von Cheeco (Gast)


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Eine der besten Lösungen für solche Probleme ist ein 
Wanderwellengetriebe, auch besser bekannt als Harmonic Drive. Vorteile 
sind die hohe Untersetzung (1:100 - 1:160) kombiniert mit Spielfreiheit, 
hervorragender Steifigkeit und sehr guter Widerholgenauikeit. Kombiniert 
mit einem Schrittmotor mit 200 Schritten kann man damit schon extrem 
fein auflösen, aber 1/1000 Grad ist unrealistisch, eher Faktor 10-20 
drüber. Wird wegen der vielen guten Eigenschaften gerne in der Luft- und 
Raumfahrt einsesetzt.

Falls es noch genauer werden soll, dann gibts auch sowas:

https://www.physikinstrumente.nl/en/products/rotation-stages/upr-120-ultraprecision-rotation-stage-1205700/#description

Erfüllt bestimmt deine Angorderungen, aber ich bin sicher dass du das 
nicht bezahlen willst...

Falls das mit den 1/1000 Grad wirklich notwendig ist, dann würde ich das 
Problem nochmal überarbeiten oder eine andere Lösung suchen.

Grüße,

Stefan

von Ryven (Gast)


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Nenn es lieber wenig Spiel...
Und by the Way Grad werden immer noch in Minuten und Sekunden 
unterteilt.
Nur weil euer Taschenrechner das immernoch nicht kann

von Der Andere (Gast)


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Ryven schrieb:
> Und by the Way Grad werden immer noch in Minuten und Sekunden
> unterteilt.

Nö, Profis messen den Winkel in rad.

Duck und weg

von Frank B. (frank501)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Akademiker != "Handwerker"
Ingenieure, Industriearbeiter oder Handwerker, solange man auf der 
selben "Ebene" bleibt, gibt sich das nichts.
Das studierte sich für was besseres halten, ist ja mal keine Neuheit.

>> Wie man andere seine Arbeit machen lässt?
>
> Dafür geht man doch studieren, oder?
Ich dachte, auch die sind zumindest zu irgend etwas nutze und müssen 
irgend was für ihr Geld tun.
Wenn man da gar nichts machen muss, dann sollte ich vielleicht über ein 
Studium nachdenken...

von Wolfgang (Gast)


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Ryven schrieb:
> Und by the Way Grad werden immer noch in Minuten und Sekunden
> unterteilt.

Dann frag mal die Profis, die damit z.B. um die Welt fahren.
Die verwenden Grad und Dezimalminuten.

Oder das Vermessungswesen mit Gon und Centigon bzw. Milligon

von X4U (Gast)


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Viktor B. schrieb:
> einen kleinen Schlitz einarbeiten und mit einer Laserdiode / Photodiode
> so genau die Position ermitteln.

Oder (ein paar) Laserpointer montieren und auf eine Wand projizieren. 
Von da mit Schlitzmaske und Photodiode empfangen.

> 330mm.

Bei 3,3 m ist die Auflösung des Umfangs dann 10 x so hoch

Wenn es noch genauer werden soll schlage ich einen Polygonspiegel aus 
einem Laserdrucker vor. Die rotieren sehr genau und man kann durch 
messen des Zeitversatzes zwischen einer Referenzdiode (PIN Diode) auf 
der Scheibe und einer externen praktisch beliebige Auflösungen fahren.

von Michael W. (Gast)


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Merkste was? Der TO hat sich offenbar schon längst 'ausgeklunken'...

von X4U (Gast)


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Michael W. schrieb:
> Merkste was? Der TO hat sich offenbar schon längst 'ausgeklunken'...

Seine Sache, mir geht es um das Thema.

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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X4U schrieb:
> mir geht es um das Thema.

Mir auch. Vielleicht meldet sich der TO in ein paar Tagen mal mit seiner 
Lösung?

von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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Jürgen von der Müllkippe schrieb:
> X4U schrieb:
>> mir geht es um das Thema.
>
> Mir auch. Vielleicht meldet sich der TO in ein paar Tagen mal mit seiner
> Lösung?

hab mich ehrlich gesagt ein wenig jetzt raus gehalten weil da Themen 
andiskutiert worden sind was mit meiner Frage gar nichts mehr zu tun 
haben!

Aber wir werden jetzt folgende Dinge in Betracht ziehen.
Einen Teilapparat (Übersetzung 90:1) mit Servomotor, also in Richtung 
CNC-
 - Drehtisch.
 - Schrittmotor mit Getriebe / Zahnriemenantrieb
 - mittels Steuerscheibe und einem Zylinder zum arretieren.

bzw. hätte ich da eine Frage an Jürgen:
>Ein Schneckenrad mit 43 Zähnen und eine eingängige Schnecke würden die
>215 Abstände schon mal in 5er Abschnitte aufteilen (43*5=215). Am >Umfang
>der Schnecke müssen jetzt zur Positionserkennung 5 Reedkontakte
>gleichmäßig im Winkel von 72° angebracht werden (72°*5=360°). Als
>Antrieb kann jetzt ein beliebiger Getriebemotor angeflanscht werden (es
>muss kein Schrittmotor sein). Durch die Selbsthemmung des
>Schneckengetriebes ist eine sichere Fixierung gewährleistet.

>Der Motor dreht von Reedkontakt zu Reedkontakt und hält jetzt
>zwangsläufig automatisch den vorgegebenen Drehwinkel von 1,6744186° ein

Das heißt ich geb das Schneckenrad an mein Werkstück, mit einem 
Schrittmotor / Getriebemotor wird dann eine Schnecke angetrieben, am 
ende der Schnecke befindet sich dann eine Lochscheibe mit 5 Löchern 
wodurch wo ein induktiver sensor wartet bis ein Loch kommt, und wenn das 
loch da ist schaltet er den motor aus. hab ich das richtig verstanden?

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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Florian K. schrieb:
> Das heißt ich geb das Schneckenrad an mein Werkstück, mit einem
> Schrittmotor / Getriebemotor wird dann eine Schnecke angetrieben, am
> ende der Schnecke befindet sich dann eine Lochscheibe mit 5 Löchern
> wodurch wo ein induktiver sensor wartet bis ein Loch kommt, und wenn das
> loch da ist schaltet er den motor aus. hab ich das richtig verstanden?

Genau so ist es.

Florian K. schrieb:
> am
> ende der Schnecke befindet sich dann eine Lochscheibe mit 5 Löchern

Die Lochscheibe muss nicht am Ende der Welle montiert werden, sie kann 
auch in Motornähe sein. Dadurch kann die Schneckenwelle etwas kürzer 
ausfallen und man spart Bauraum und verringert das Biegemoment der Welle 
und die Kabel für Motor und Sensor liegen auf nur einer Seite in 
Klemmbrettnähe.

von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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Jürgen von der Müllkippe schrieb:
> Florian K. schrieb:
>> Das heißt ich geb das Schneckenrad an mein Werkstück, mit einem
>> Schrittmotor / Getriebemotor wird dann eine Schnecke angetrieben, am
>> ende der Schnecke befindet sich dann eine Lochscheibe mit 5 Löchern
>> wodurch wo ein induktiver sensor wartet bis ein Loch kommt, und wenn das
>> loch da ist schaltet er den motor aus. hab ich das richtig verstanden?
>
> Genau so ist es.
>
> Florian K. schrieb:
>> am
>> ende der Schnecke befindet sich dann eine Lochscheibe mit 5 Löchern
>
> Die Lochscheibe muss nicht am Ende der Welle montiert werden, sie kann
> auch in Motornähe sein. Dadurch kann die Schneckenwelle etwas kürzer
> ausfallen und man spart Bauraum und verringert das Biegemoment der Welle
> und die Kabel für Motor und Sensor liegen auf nur einer Seite in
> Klemmbrettnähe.

ja das klingt gar nicht so doof, und ist auch leicht umsetzbar.
aber damit bist halt komplett auf eine Teilung fixiert.
weil wir heute besprochen haben das evlt. eine 150er und eine 170er 
Teilung dazu kommen würden... :/

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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Florian K. schrieb:
> weil wir heute besprochen haben das evlt. eine 150er und eine 170er
> Teilung dazu kommen würden... :/

Dann lohnt sich die Herstellung eines Schneckenrades mit 43 Zähne nicht. 
Die Möglichkeit das kleinste gemeinsame Vielfache von 215, 170 und 150 
zu ermitteln und daraus eine Lochscheibe mit 109650 Löchern zu machen 
erscheint mir zu aufwändig.

von Amateur (Gast)


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Habe mal explizit nachgesehen.
Es gibt Absolut Drehgeber mit 16 Bit Auflösung.
Das reicht für knapp 0,005° Auflösung.
Die sind meist SPS-Kompatibel.

In Summe
- Ein möglichst spielarmes Getriebe, vorzugsweise mit Schnecke.
  Oder eins mit Bremse.
- Ein Drehstrom- bzw. Brushless Motor.
- Ein Frequenzumrichter zur Motorsteuerung (Fertig SPS-Kompatibel).
- Ein Drehgeber (Fertig SPS-Kompatibel)
- Eine stabile und spielarme Aufnahme bzw. Lagerung. (Maschinenbauer
  sollten so etwas hinbekommen)
- Eine einfache SPS.
Also nix exotisches.

von X4U (Gast)


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Amateur schrieb:
> Also nix exotisches.

Mit Standardkomponenten aus der Automatisierung wird das wohl jeder 
hinbekommen. Deine Stückliste klingt aber nach 4 stelligen Euro 
Beträgen.

Da würde ich einen Magnetbandsensor nehmen (die lösen bis 1µm auf) und 
das Magnetband auf den Scheibenumfang kleben.

Florian K. schrieb:
> - mittels Steuerscheibe und einem Zylinder zum arretieren.

Evtl. ein starker Elektromagnet

von Florian K. (Firma: FH-Kärnten) (florian1995)


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X4U schrieb:
> Amateur schrieb:
>> Also nix exotisches.
>
> Mit Standardkomponenten aus der Automatisierung wird das wohl jeder
> hinbekommen. Deine Stückliste klingt aber nach 4 stelligen Euro
> Beträgen.
>
> Da würde ich einen Magnetbandsensor nehmen (die lösen bis 1µm auf) und
> das Magnetband auf den Scheibenumfang kleben.
>
> Florian K. schrieb:
>> - mittels Steuerscheibe und einem Zylinder zum arretieren.
>
> Evtl. ein starker Elektromagnet

magnetbandsenor hört sich gut an.
wie wertet man solchen aus? hab noch nix verwendbares im Internet 
darüber gefunden noch

vlt kannst du mir das noch grob erklären.

von X4U (Gast)


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Der Sensor ist ein Standardbauteil in der Automatisierung.
Gibt ein Magnetband und den Sensorkopf mit i.d.R 24V Versorgung und ein 
zwei Äusgängen. Google mal  Magnetband sensor prinzip.

Die Dinger sind simple sehr zuverlässig und genau.

Vom Prinzip her halte ich die Messung auf dem Umfang eh für das beste.
Sei es nun Nonius oder Magnetband etc.

Eine direkte Winkelmessung wird vermutlich sehr schwer da die Lagerung 
aller Teile sehr präzise sein muss.

Das Magnetband kann man m.E. auch besser eichen. Indem man die Trägheit 
der Scheibe ausnutzt und eine Zeitmessung macht. Das wird durch 
mehrfache Messung (in der Uni dann oversampling and averaging) sehr 
genau.

von Wolfgang (Gast)


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Florian K. schrieb:
> magnetbandsenor hört sich gut an.
> wie wertet man solchen aus?

Was soll ein magnetbandsenor sein?

Es gibt Magnetbänder und es gibt Sensoren, die Magnetfelder detektieren 
können.
https://www.rls.si/de/produkte/winkelmesssysteme

von X4U (Gast)


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Florian K. schrieb:
> wie wertet man solchen aus?

Indem du mit deiner SPS die Impulse zählst. Einfach auf einen Eingang 
legen und fertig.

von ths (Gast)


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Wozu das Gedöns?

Alles schon erfunden

https://www.owis.eu/produkte/motorisierte-positioniersysteme/

von Hirnschaden, H. (Firma: Happy Computing MDK Inc.) (hirnschaden)


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Ainen gudden!

Max M. schrieb:
> Florian K. schrieb:
>> 4. Semester eines Mechatronik Studiums
>
> Und was lernt man so in den ersten 3 Semestern eines
> Mechatronik-Studiums?

Laß mich raten...

Florian K. schrieb:
> 1,674°

...er ist ein Kind der Taschenrechnergeneration...

Florian K. schrieb:
> wichtig ist die Genauigkeit hier.

...weswegen dieses Feature zu einem Problem wird.

Dwianea
hirnschaden

von Wolfgang (Gast)


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Hirnschaden, H. schrieb:
> Florian K. schrieb:
>> 1,674°
> ...er ist ein Kind der Taschenrechnergeneration...

Leicht zu erkennen, wenn für die Division durch 1000 nach einem 
Taschenrechner gerufen wird ...

Auch bei der Taschenrechnergeneration sollte im vierten Semester das 
Verständniss für Zahlensysteme so weit gereift sein, dass ihnen klar 
ist, dass 1,674° nicht der Winkel von 1/215 Vollkreis ist.

von X4U (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> dass 1,674° nicht der Winkel von 1/215 Vollkreis ist.

Könnte auch daran liegen das in der Mechatronik Einheiten wie Altgrad, 
Neugrad, Gon, Pi- oder Vollkreis / irgendwas eher unüblich sind ;-).

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