Spielfreie Gelenke

[FirePhoenix]

Hallo, ich Suche seit einiger Zeit nach der besten und billigsten Lösung um die Glenke meines Roboterarms zu bewegen.
Nun wie gesagt, der Arm an sich funktioniert schon mal, bzw er kann sich bewegen. Nun habe ich aber das Problem dass die Scharniergelenke zu viel Spiel haben. Derzeit wird alles über Schrittmotoren mit Getriebe angesteuert, mit einer Untersetzung von 300:1. Leider sind diese Getriebe weder für die auftretenden Kräfte ausgelegt noch präziese genug. Nun Suche ich eine neue spielfreie Lösung.
Die Genauigkeit die ich erreichen möchte wäre so um die 0.3-0.4mm auf voller Ausfahrlänge (1000 mm).

Also die Lösungen die ich gleich zu beginn verworfen habe waren Bessere Schrittmotoren und Harmonic Drive Getriebe, weil ich mir keins von beiden leisten kann

Das Ganze sollte möglichst mit Schrittmotoren mit 100 oder 24 Vollschritten funktionieren.

Also nun zu den Lösungen die ich mir so ausgedacht habe:

1. Eine Untersetzung mit nur einem Zahnrad, wobei ich dieses Zahnrad selbst herstellen müsste. Womit auch schon das Problem dieser Lösung genannt wäre. Dieses Zahnrad könnte ich dann mit mehreren Schrittmotoren antreiben was für die Kräfte natürlich sehr günstig wäre. Bleibt die Frage wie genau ich das Zahnrad fertigen könnte.

2. Den gesamten Arm über Gewindestangen antreiben. Die Idee ist an und für sich ganz gut, um die Übersetzung leichter zu erreichen könnte ich Feingewinde verwenden. Das große Problem ist aber die Nichtlinearität. Oder wenn ich versuche das ganze Linear zu machen (Überrollen zb eines Spannseiles über eine Rolle) dass ich den Arm dann nur jeweils in eine Richtung bewegen kann, ich würde dann pro Gelenk mindestens 3 Motoren benötigen, und die benötigen zu viel Platz.

Ich wäre euch sehr dankbar wenn ihr mir ein paar Tipps geben könntet.
Danke

[Blackbird]

0,3mm auf einem Meter?
Das muß aber schon ein ziemlich stabiler Arm sein und der ist auch nicht besonders leicht, oder? Also mit Bastel-Schneckengetriebe ist das nicht mehr zu machen. Auch weil die Kraftübertragung nur max. ca. 30% ist.
Soll der Arm auch noch was heben?
Wenn ja, wieviel?
Ein Stirnradgetrieb kann man schon spielfrei hinbekommen. An jedem (alten) UKW-Drehko ist so was dran.

Statt einer Gewindestange nimmt man üblicherweise eine Spindel mit Trapezgewinde. Sowas gibt es auch für CNC-(Hobby-)Maschinen.

Wenn der Arm nicht kopfüber betrieben wird, kann man ja auch die Gewichtskraft als Spielausgleich verwenden. Dann reicht ein Stirnradgetriebe aus. Am Schrittmotor Modul 0,5 und die weiteren Stufen Modul 1. Alles schön mit Kugellagern und die Zahnradbreite nicht zu klein.

Die "beste" und "billigste" Lösung? Die wirst Du nie finden. Entweder Beste ODER Billigste

Blackbird

[user529]

die beste lösung präsentiert der 6-achser an unserer schule:
hd-getriebe (hast du leider schon ausgeschlossen)und kugelgewindespindeln
Bild hier  
leider für den privaten nutzer (fast) unbezahlbar interessant ist nur die anordnung der motoren nahe der hauptdrehachse, für möglichst wenig trägheitsmoment, das beim beschleunigen stört. auch das moment das zum halten des armes nötig ist kann so vermindert werden=> kleinere motoren und getriebe. (klingt nach wenig, bringt aber enorme gewichtseinsparungen) dein spiel kannst du außerdem noch vermindern indem du deine kugellager mit tellerfedern oder geigneten vorrichtungen vorspannst (bringt aber auch nachteile wie kürzere lebensdauer):
Bild hier  

aja, bevor ichs vergess, verabschiede dich von den 0,3mm, die erreicht unsrer glaube ich auch nicht(nichts für ungut)
weitere gute ideen die du an diesem roboter sehen kannst sind pneumatische kraftausgleichszylinder, welche fast die gesammte eigenmasse der auskragenden teile aufnehmen, damit die leistung der motoren nahezu vollständig in beschleunigung umgesetzt werden kann.

spielfreie Kraftübertragung ermöglichen auch flankenzentrierte zahnriemen
Bild hier  

will dich damit nicht verschrecken, habe auch so ein ding zusammengebastelt, wenn auch nur aus interesse an der bahnsteuerung, die leider noch ein wenig hakt, zuckt und ruckelt(liegt an der mechanik), aber die parabel (fast) exakt trifft.

hth clemens

[FirePhoenix]

Also heben soll er nicht besonders viel, ich wollte ihn eigentlich mehr verwenden um ansteuerübungen zu machen, ich wollte eigentlich 3d modelle Fräsen, aus Stirodur oder sowas, ne genaue Bestimmung was der Arm machen soll gibts nicht.
Ich hab hier im Forum schon mal ein Bild reingestellt, für alle dies intressiert

https://www.roboternetz.de/phpBB2/download.php?id=3946

Trapezgewinde sind insofern schlechter da die ja meist größere Steigungen haben und erst mit größeren Durchmessern zu haben sind. Zumindest habe ich keine gefunden.

[Blackbird]

Nicht schlecht die Konstruktion.
Die Durchbiegung durch das Eigengewicht und das Nachwippen beim schnellen Halten werden aber 3 mm oder mehr betragen.
Die Arme könnte man noch mit Gitterfachwerk aussteifen. Die Federn sollten durch eine andere Lösung ersetzt werden (z.B. wie @user529 beschrieben hat). Das Drehgelenk unten sollte absolut spielfrei sein.
Das Drehgelenk zwischen den beiden Knickgelenken auch.

Blackbird

[FirePhoenix]

Also die Drehgelenke sind sehr gut, die hat ein Arbeitskollege meiner Tante gefertigt, die bestehen aus jeweils 2 kugelgelagerten Teilen, echt gute arbeit. Brobleme macht wie gesagt mehr das spiel der Getriebe. Wegen dem Nachwippen wegen der Trägheit mache ich mir nicht große sorgen, da sich der Arm nur langsam bewegen soll.

[user529]

(Überrollen zb eines Spannseiles über eine Rolle) dass ich den Arm dann nur jeweils in eine Richtung bewegen kann, ich würde dann pro Gelenk mindestens 3 Motoren benötigen, und die benötigen zu viel Platz.

brauchst du die drei motoren aus kräftetechnischer sicht?
beim abrollen eines seiles über eine große rolle im drehpunkt der achse bist du alle sorgen, bis auf die seilspannung los. dieses seil könntest du mit einer gewindestange ziehen.

(glaube kaum dass sich das wer so vorstellen kann wie ich das beschrieben habe, werde morgen? ein bild reinstellen).

[FirePhoenix]

Passt schon, ist genau das was ich auch gemeint habe, hat mich wohl auch keiner verstanden. Das Problem is genau wie du gesagt hast die Seilspannung, weil ich die nicht nur durch die Gewichtskraft aufbauen kann.
2 Motoren würde ich brauchem um den Arm zu bewegen und den 3. um die Spannung des Seils zu halten (zumindest bei einigen Gelenken).