Konstante Zugkraft erzeugen

Bert N. schrieb:
> Gäbe es vielleicht eine einfachere möglichkeit? wie sonst könnte man die
> Zugkraft im Band messen

Wir kennen den genauen Aufbau nicht, aber möglicherweise muss man ja 
nicht am Band messen, man kann die Rolle an einem Kraftsensor 
befestigen.

Georg

Rollbandfeder, konstanter, oder so ähnlich

Bert N. schrieb:
> Zugkräfte von circa 5N bis 20N sollten möglich sein. Die Geschwindigkeit
> ist relativ klein, weniger als 9m/min bzw. ca. 160mm/sec.

Wie kommst du darauf ?

Wenn die Zugkraft konstant gehalten werden soll, kannst du die 
Geschwindigkeit nicht mehr beeinflussen, die ergibt sich durch den 
AbRollwiderstand.

Nimm deine Rolle auf der das Band ist, häng ein Gewicht ans Band dran, 
das hat im Rahmen der Erdanziehung eine konstante Zugkraft, und lass es 
mach unten rauschen.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Gewichtsausgleich

Bert N. schrieb:
> Ich dachte mir, dass ich die Rolle auf eine Spindel tue, die mit einem
> DC-Motor versehen ist. Das abzuwickelnde Band führe ich über eine Art
> Tänzer. Dieser Tänzer ist sowohl mit einer Feder, als auch mit einem
> Potentiometer ausgestattet. Die Feder ergibt mit ihrer Auslenkung die
> Zugkraft am Band; wenn der Tänzer ausgelenkt wird, weil die Kraft sich
> ändert, dann wird am Poti eine zugkraftabhängige Spannung abgegriffen.
> Ich dachte mir, man könnte diese Spannung nun mit einem Mikrocontroller
> auswerten und eine PWM ausgeben, die den DC-Motor regelt. Fast so
> ähnlich wie hier

Könnte gehen. Bei Cassetten-Laufwerken wurde so die Bandendeerkennung 
realisiert.

Georg schrieb:
> Wir kennen den genauen Aufbau nicht, aber möglicherweise muss man ja
> nicht am Band messen, man kann die Rolle an einem Kraftsensor
> befestigen.

Wenn darauf das Band aufgewickelt und sie nicht nur umschlungen (wie bei 
einem Spill https://de.wikipedia.org/wiki/Spill) wird, gibt es ein 
Problem mit dem sich änderden Durchmesser.

Hallo zusammen

J. T. schrieb:
> Man könnte natürlich zusätzlich den aktuellen Rollendurchmesser
> erfassen, und so vom Drehmoment auf die Zugkraft zurückrechnen. Wobei
> das eher nicht in Richtung noch einfacher geht.
>
> Ich wollte mal was ähnliches Basteln, bin aber nie dazu gekommen. Meine
> Ideen gingen in ne ähnliche Richtung. Ich wollte das Seil über zwei
> feste Rollen laufen lassen, dazwischen ne federbelastete lose Rolle. Ich
> glaube, das wäre dann dein Tänzer?

genau das ist mit dem Tänzer gemeint!
Deinen Ansatz finde ich schöner als meinen, danke für diese Idee.
Ich habe nur eine feste Rolle vorgesehen, die andere Rolle wäre der 
Tänzer und der würde durch die Zugkraft ausgelenkt.

> Oder meinst du, dass ein (menschlicher) Tänzer beim Tanzen (Samba,
> Polka, Rumtata) das Band abwickelt?

neee :D

MaWin schrieb:
> Wie kommst du darauf ?
>
> Wenn die Zugkraft konstant gehalten werden soll, kannst du die
> Geschwindigkeit nicht mehr beeinflussen, die ergibt sich durch den
> AbRollwiderstand.
>
> Nimm deine Rolle auf der das Band ist, häng ein Gewicht ans Band dran,
> das hat im Rahmen der Erdanziehung eine konstante Zugkraft, und lass es
> mach unten rauschen.

ich komme darauf, weil am Verbrauchsort ungefährt mit dieser 
Geschwindigkeit gezogen wird. Aber klar, die Geschwindigkeit ergibt sich 
dann im Endeffekt durch den Abrollwiderstand, darum muss man ja 
überhaupt erst einen Regler haben.

Joachim B. schrieb:
> machts doch wie Revox, war das die A77 oder die A700 die den Bandzg
> konstant hielt mit einem Bandzughebel der in einen LC Schwingkreis
> eintauchte und die Kopplung veränderte.
> Somit bedeutete weniger Eintauchen zu viel Motorzug und mehr Eintauchen
> zu wenig Motorzug!

dies klingt in der Tat sehr hübsch. Eine Art wie ein LVDT

https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_variable_differential_transformer

aber scheint mir elektronisch wesentlich anspruchsvoller als das 
Potentiometer. Nur weiss man beim Potentiometer nicht, ob man am Schaft 
überhaupt eine seitliche Kraft haben darf. Gibt es Potentiometer mit 
kugelgelagertem Schaft? ich habe keine gefunden, und wenn dann >>200€, 
das geht nicht. Habe jetzt mal ein Bourns 6639 vorgesehen. Wobei ich 
nicht sicher bin ob das genau genug ist. Im Endeffekt muss meine Kraft 
nicht furchtbar genau sein, +/-10% genügen längstens, aber das Problem 
beim Poti könnte sein, dass die Bewegung des Tänzers relativ klein 
ausfällt und damit auch der Drehwinkel am Poti gering ist.

Macht man üblicherweise mit einer dieser Methoden (Die auch schon 
vorgeschlagen wurden):
1. Tänzer. Funktioniert tadellos,  habe ich schon mehrfach für sehr 
große Trommeln (500m Wickellänge, 60mm Leitungstrosse, Leitungsgewicht 
ca 5kg/m). Wichtig ist es, dem Tänzer dämpfende Endanschläge zu geben.
Geht sehr oldschool auch ohne Poti sondern als Zwei- oder 
Vierpunktregelung über Schalter, die abhängig von der Tänzerposition 
Vorwiderstände (oder Läuferwideestände, ich hatte 
Schleifringläufermasvhinen) zuxchaltet.
2. Drehmomenregelung des Abtriebs, wobei ein Poti an der Trommel die 
Lagenzahl erfaßt und den Drehmomentsollwert beeinflusst. Wenn Du einen 
Gleichstrommotor hast, gilt ungefähr I proportional M, Du brauchst also 
nur eine Konstantstromquelle, deren Stromsollwert über das Poti 
beeinfkußt wird.

Im stationären Zustand ist das ziemlich genau und Lösung 2 mechanisch 
einfach zu lösen. Spannend sind große Beschleunigungen und noch 
schwieriger Ruck. Da hat es die Lösung 1 einfacher, da der Tänzer 
einiges wegdämpft.

Jörg

Hallo zusammen

vielen Dank für die wertvollen Inputs.
Mein "Seil" was abzuwickeln ist, ist sehr leicht. Es ist ein 
Kunststoffband, auf der Rolle sind ca. 2km Band drauf, zu Beginn hat die 
Rolle ca. 20cm Durchmesser, und wenn sie leer ist (nur der Wickelkörper) 
ist der Durchmesser noch ca. 8cm.

Das Gewicht des Bands kann man komplett vernachlässigen, es ist völlig 
irrelevant, da das Band so dünn ist.

Joergk schrieb:
> Wichtig ist es, dem Tänzer dämpfende Endanschläge zu geben.
> Geht sehr oldschool auch ohne Poti sondern als Zwei- oder
> Vierpunktregelung über Schalter, die abhängig von der Tänzerposition
> Vorwiderstände (oder Läuferwideestände, ich hatte
> Schleifringläufermasvhinen) zuxchaltet.

das mit der Vierpunktregelung klingt interessant: man könnte den Arm des 
Tänzers aus Metall machen und mit 2 induktiven Näherungsschaltern den 
Regler so konstruieren, dass der Tänzer sich immer zwischen den beiden 
befindet. Weiss nicht, ob das geht, aber damit könnte man das Poti 
einsparen und genau genug wäre das für meine Zwecke wohl auch! meinst du 
das geht? 4Punkt-Regelung kenne ich nicht.

Clemens S. schrieb:
> Wir setzen lagerlose Kem sensoren ein, haben 0,25N Drahtspannung und
> wickeln mit 500mm/s ab. Das funktioniert bei deinen großzügigen
> Anforderungen sicher gut.

was sind Kem-Sensoren?

Clemens S. schrieb:
> https://kem.industrie.de/steuerungstechnik/variantenreich-und-wirtschaftlich/
>
> Der Kostet aber ca 70-120€ und ist eher suboptimal geeignet für deinen
> Anwendungsfall.
>
> Angefangen hatten wir auch mit BLDC Motoren von maxxon, sind dann aber
> davon wieder weg und hin zu einfachen Schrittmotoren. Da kannst du dir
> das Getriebe sparen und im Stillstand sind die einfacher.
>
> Gibt etwas Dynamik auf, aber ist total OK für unseren Anwendungsfall

Danke für den Tip mit diesen Drehgebern.
Eigentlich wäre mir ein inkrementeller Geber schon auch am liebsten, 
viel besser als ein Poti. Aber das Poti hat halt den Vorteil, dass es 
ein absoluter Geber ist, damit ist die Position des Tänzers schon beim 
Einschalten des Mikrocontrollers bekannt. Mit dem inkrementellen Geber 
müsste man bei jedem Einschalten zuerst auf eine Referenzposition 
fahren.

Andererseits habe ich den Eindruck, dass die inkrementellen Geber 
robuster sind. Beim Poti findet man in den üblichen Datenblättern 
normalerweise keine Angabe, ob seitliche Kräfte auf die Achse zulässig 
sind - aber genau das wäre in meiner Anwendung ja eigentlich der Fall. 
Daher habe ich auch ein extra robustes Poti von Bourns ausgesucht. Aber 
Potis mit Kugellager habe ich bisher nicht gefunden, das wäre natürlich 
das allerbeste.

Ich stelle mir das so vor, dass man für die Inbetriebnahme den Tänzer in 
die Ruhelage bringt, und dann das Poti auf 0V abgleicht und dann 
fixiert. Ab jetzt sind Poti und Tänzer fest miteinander verbunden und 
die Auslenkung des Tänzers kann direkt an der vom Poti abgegriffenen 
Spannung abgelesen werden. Wäre das nicht gut?

J. T. schrieb:
> Gut gefallen hat mir:
>
> "Elektromagnetischer Tänzer EDR-10
> Für alle Zugkraftanwendungen von 2mN bis 1000mN...
> ...
> Auch für Spinnenseide geeignet!"

ja, das ist ziemlich verrückt! so einen guten Regler brauche ich 
natürlich längstens nicht. Wenngleich es mich interessieren würde, wie 
dieser Regler im Link funktioniert, das untere Rad muss ja offenbar mit 
einer Art Linearmotor verbunden sein.

Joachim B. schrieb:
> ich denke davon sprach unser Professor in Regelungstechnik (ist zu lange
> her), er war vorher in einer Papierfabrik wo zu viel Zug auch nicht
> gebraucht worde, da sonst das Papier reißt statt aufgewickelt zu werden!

genau von da habe ich den Ausdruck auch. Ich habe vor Jahren mal in 
einer Druckerfirma gearbeitet. Wenn man Zeitungen oder Bücher druckt, 
kommt das Papier (manchmal) von einer riesen Rolle und wird abgewickelt 
und durch die Maschine eingefädelt. So ein Tänzer regelt dann den 
Antrieb fürs Abrollen, damit das Papier straff ist.

Das Drehmoment eines DC-Motors ist weitgehend proportional zum 
Motorstrom.
Dann sollte eine Konstantstromquelle genügen.
(Test mit Labornetzteil möglich)
Wie genau muss die Zugkraftregelung sein?

Ich hatte mal eine rein mechanische Lösung an einer 
Uralt-Trafo-Wickelmaschine (in einer Lehrwerkstatt) gesehen:

Eine (nahezu 180 Grad-) Umlenkrolle an einem feder-vorgespannten Hebel 
(wohl eine Art Tänzer) bediente eine Band-Bremse, die wiederrum die 
Draht-Spule abbremste. Zumindest fing aber der Hebel die schlimmsten 
Rucke ab.

Ist schon 'ne ganze Weile her (die Wickelmashine war damals schon 
komplett outdated) und funktionierte mehr schlecht als recht. Vermutlich 
konnte auch keiner das Ding richtig einstellen.