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Thema: Getriebe für großen Roboterarm

  1. #1
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    Getriebe für großen Roboterarm

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    Hallo zusammen,
    ein paar Leute haben hier schon was zu großen (um 1m Radius) Roboterarmen geschrieben.
    Was für Getriebe nehmt ihr da?
    Wenn so ein Ärmchen in 1m Entfernung noch 1Kg heben soll, dann hab ich schon 10Nm Drehmoment auf der Achse. das Eigengewicht von Arm und Hand wird nochmal ein vielfaches drauflegen.
    Für sowas müßte man schon auf "richtig Dicke" Industriezahnräder zurückgreifen.
    Das weitere ist die Untersetzung. Modellbaumotoren holen Ihre Leistung aus der Drehzahl. Wenn wir mal von 12.000Upm Motordrehzahl ausgehen, mein Arm aber "nur" 180 Grad in einer sekunde machen soll, dann muß man schon 1:400 untersetzen. Das gibt ein sehr großes Getriebe.
    Die Leistung der Motoren ist dank BL-Motoren ja nicht mehr so das Problem.

    Würde mich über ein paar Stellungnahmen freuen.
    Gruss,

    Pumba

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Klingon77
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    hi,

    bei einer Drehung von 180 Grad in einer Sekunde und einer Auslegung von 1000mm kommt schon durch das Eigengewicht einiges an Kräften zusammen.

    Motoren sollten ja, wie Du geschrieben hast durch BL kein Problem sein.

    Ein Richtiges Getriebe ist aber obligat. Also stabil gebaut mit gescheiten Kugellagern. Da hört der Spass mit PU Schaum, Alu oder einfachen Gewindestangen auf.

    Evtl. würde auch ein mehrstufiges Zahnriemengetriebe gehen (könnte man evtl. noch selber bauen). In wieweit die Elsatizität eines solchen Getriebes in Bezug auf die Positioniergenauigkeit im "Wege steht", kann ich nicht abschätzen.

    Schneckenradgetriebe haben unter umständen eine große Übersetzung und lassen sich durch verschieben der Schnecke auf dem Rad auch relativ spielfrei einstellen.

    Evtl. wäre es einfacher, eine 3-Achs Mechanik mit drei verschiebbaren Achsen ähnlich einer CNC - Fräsmaschine aufzubauen. Das ist einfacher, genauer, schnell und größtenteils mit geringen Mitteln zu verwirklichen.

    Gruß, Klingon77
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  3. #3
    Benutzer Stammmitglied
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    Zitat Zitat von Klingon77
    hi,

    bei einer Drehung von 180 Grad in einer Sekunde und einer Auslegung von 1000mm kommt schon durch das Eigengewicht einiges an Kräften zusammen.

    Motoren sollten ja, wie Du geschrieben hast durch BL kein Problem sein.

    Ein Richtiges Getriebe ist aber obligat. Also stabil gebaut mit gescheiten Kugellagern. Da hört der Spass mit PU Schaum, Alu oder einfachen Gewindestangen auf.
    Was macht man denn mit PU-Schaum??? Ich meine jetzt am Roboter

    Evtl. würde auch ein mehrstufiges Zahnriemengetriebe gehen (könnte man evtl. noch selber bauen). In wieweit die Elsatizität eines solchen Getriebes in Bezug auf die Positioniergenauigkeit im "Wege steht", kann ich nicht abschätzen.
    An Zahnriemen habe ich auch schon gedacht. Sogar bei den Industrie-KUKA-Robotern werden die für zwei der drei Handachsen zur Kraftübertragung gebraucht.
    War auch mal eine Überlegung, alle Antriebsmotoren mit Getriebe in den Roboterfuß zu legen und die Leistung über Riemen bis auf die jeweilige Achse zu übertragen. Dann hat man nicht so eine Masse auf dem Arm.


    Schneckenradgetriebe haben unter umständen eine große Übersetzung und lassen sich durch verschieben der Schnecke auf dem Rad auch relativ spielfrei einstellen.
    Aber auch bei denen wird es eng mit dem Drehmoment. Oder sie werden eben sehr groß. Ein (mehrstufiges) Planetengetriebe kann mehr kraft aufnehmen. Aber die sind schnell unbezahlbar.

    Evtl. wäre es einfacher, eine 3-Achs Mechanik mit drei verschiebbaren Achsen ähnlich einer CNC - Fräsmaschine aufzubauen. Das ist einfacher, genauer, schnell und größtenteils mit geringen Mitteln zu verwirklichen.
    ja....aber dann ist es ja kein Roboterarm mehr!

    Gruß, Klingon77
    Gruss,

    Pumba

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Klingon77
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    hi Pumba,

    habe hier schon gesehen, daß Kugellager in geschäumten Kunststoff gelagert wurden. Funzte auch ganz gut, weil die Belastung durch Eigengewicht und auftretende Kräfte dementsprechend gering war.
    Ich finde, die Mitglieder hier legen einiges an Kreativität an den Tag, um ein Problem, mit den Ihnen zur Verfügung stehenden Mitteln, zu lösen.

    Das finde ich ausgezeichnet, wird aber in Deinem Fall nicht so "einfach" sein.

    In den anderen Punkten, die Du anführst hast Du natürlich recht.
    * Mehrstufiges Planetengetriebe, ist sehr teuer,
    * Schneckenradgetriebe und Drehmoment,
    * Antriebsverlegung in den Robby-Fuß

    Natürlich ist eine Mechanik aus drei Achsen in X, Y und Z kein Roboter mit Armausleger...

    Wie wäre es denn, wenn Du für den Antrieb der Drehachse und den des Arm-Grundgelenkes auf einen Hydraulischen Antrieb zurückgreifst?

    Hohe Kräfte und akzeptable Geschwindigkeiten sind möglich.

    Belastbar bis zum Stillstand (Sicherheitsventil)

    Elektrisch zu steuern (Elektrohydraulische Ventile)

    Komponenten evtl. in der großen Bucht (EBAY) günstig zu beziehen

    In Kombination mit einem Meßsystem und einem entsprechend feinfühligem/geringem Medium-Fluß auch passabel zu positionieren.

    Spielarm, da Öl nur sehr wenig kompressibel ist.

    Soll das Projekt einem bestimmten Zweck dienen?

    Habe zwar schon mal mit Hydraulischen Komponenten gearbeitet, bin aber nicht der "Freak". Ist schon mehr als 25 Jahre her...

    Gruß, Klingon77
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  5. #5
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    Hi, für meinen Robot möchte ich auf ganz lange Sicht auch einen Arm, der eine Bierflasche aus dem Kühlschrank heben kann (die Mutter aller Roboter-Anwendungen ).

    Bei den ersten Träumereien zu dem Thema sind mir folgende Gedanken gekommen:

    A) Ein (mehrstufiges) Planetengetriebe mit platzsparend integriertem BL-Motor, am besten gleich in der LRK-Ausführung, also hohes Drehmoment und geringe Drehzahl. Das schwierigste und teuerste an einem Planetengetriebe ist ja immer das Hohlrad. Da müßte man vielleicht tief in die Tasche greifen und sich eines aus GF-verstärkten Kunststoff spritzen lassen. WIE tief man dazu in die Tasche greifen muß, ist mir noch nicht klar. Man müßte halt an dieses Hohlrad gleich noch weitere Funktionsteile wie einen Kegelrad-Zahnkranz, einen Zahnriemen-Kranz und Befestigungsmöglichkeiten außendran hinintegrieren, so daß man es möglichst universell an verschiedenen Stellen des Roboterarms verwenden kann und möglichst noch an andere verkaufen kann. So ungefähr wie diese neu aufgekommenen Servos für kleine Humanoide, nur eben viel größer, stärker, aber langsamer. Ich gebe zu, das ist eine ziemliche Träumerei.

    B) Industrieroboter arbeiten oft mit Hypozykloid-Getrieben. Leider hab' ich auf die Schnelle keinen Link gefunden, der das Prinzip mit Bildern untermalt erklärt, ich versuchs mal selbst: Ein Kettenrad wird durch einen Exzenter in Taumelbewegung versetzt. Um das Kettenrad herum ist ein Ring aus Bolzen (oder eine kreisförmig fixierte Kette), die gerade soviel größer ist, daß das taumelnde Kettenrad auf der einen Seite im Eingriff ist und auf der anderen Seite soviel Platz hat, daß seine Zahnspitzen um die Bolzen herumkommen. Beim Taumeln dreht sich das Kettenrad jetzt ganz langsam. Und es gibt noch einen Trick, wie man die langsame Drehbewegung vom Kettenrad ohne die Taumelei abnimmt, der ist aber ohne Skizze schwierig zu erklären. Das interessante an dem Getriebe ist, daß es im Prinzip aus lauter Platten, Bolzen und Lagern aufgebaut ist, keine komplizierten dreidimensionalen Gebilde wie Hohlräder usw. Man kann ein Veranschaulichungsmodell aus Sperrholz aufbauen (das werd ich auch bald mal machen), und funktionierende, belastbare Exemplare vielleicht aus Alu-Platten, die kompliziertesten Formen evtl. wasserstrahlgeschnitten, oder man zweckentfremdet Fahrrad-Kettenblätter und auch Fahrradketten? Also hier ist Platz für Phantasie.

    Gruß
    Tom.

  6. #6
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  7. #7
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    Zitat Zitat von Manf
    Die Idee gefällt mit sehr. Habe mal in den Maedler-Katalog geschaut. Mit dem Drehmoment könnte es dann auch klappen. Jetzt muß das taumelnde Zahnrad nur noch ausgewuchtet werden. Wenn ich das mit 10.000upm losjagen lasse steht mein Arm in China.
    Habe noch keine Ahnung, wie ich das anstellen soll.
    Gruss,

    Pumba

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Klingon77
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    hi,

    je nach den mech. Möglichkeiten, die du hast könntest Du Dir ein Auswuchtgerät selber bauen.

    Die Leute im Modellsport wuchten Ihre Propeller damit aus. Die drehen auch mit einigen 1000 U/min.

    Das Auswuchten selber könntest Du durch seitliches Anbohren (eine oder mehrere dünne Sackbohrungen mit z.B: 2mm oder 3mm) des Zahnrades (an einer nicht kritischen Stelle) bewerkstelligen.

    Wenn das Zahnrad z.B: eine "H7" Aufnahmebohrung hat, könntest Du es recht genau und günstig, mit einer Silberstahlwelle vom Big "C" aufnehmen.

    Ist zwar kein Auswuchtgerät (ich habe den Rundlauf geprüft), aber es ist ein Beispiel, wie man sowas mit einfachen Mitteln lagern könnte:









    Eine 25er Stahlwelle auf Kugellager aufgelegt.

    Die Halter sind aus meinem/Schwiegervater´s Märklin-Metallbaukasten.

    Zum Auswuchten sollte der Durchmesser allerdings sehr viel größer sein, als der Durchmesser der Kugellager. Die Auflagefläche zwischen Auflage und der Welle, welches das Zahnrad aufnimmt sollte auch sehr schmal sein.

    Gruß, Klingon77
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  9. #9
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    Das Zentrieren und Auswuchten wird bei der Ausführung mit einem inneren Zahnrad nicht helfen, da das innere Zahnrad sich mit seiner Achse auf einer Kreisbahn bewegen muss.

    In dem Thread gibt es auch das Bild eines solchen Getriebes mit symmetrisch angeordneten Zahnrädern die dann gemeinsam ausgewuchtet werden können.
    http://www.roboternetz.de/phpBB2/zei...ag.php?t=24712

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Auch bei der erreichbaren hohen Untersetzung in einer Stufe, hatte ich nicht daran gedacht, direkt mit der hohen Drehzahl eines BL-Motors darauf zu gehen. Eine Planetenstufe vornedran wird schon noch sein müssen. Gefühlsmäßig könnten Akkuschraubergetriebe samt Motor ganz gut sein (0-600 U/min), aber ich glaube, die haben gewaltiges Spiel.
    Beim Motor dachte ich auf jeden Fall an das LRK-Prinzip, wo für eine Umdrehung des magnetischen/elektrischen Feldes nur ein Bruchteil einer mechanischen Umdrehung stattfindet, je nach Polzal der verwendeten Statorbleche.
    Auswuchten: Das taumelnde Zahnrad läuft ja zusätzlich langsam um, da wirds mit dem Auswuchten in der Tat schwierig, aber es müßte gehen, wenn man den antreibenden Exzenter so auswuchtet, daß das Gewicht des taumelnden Zahnrads mit berücksichtigt ist.
    Gruß
    Tom.

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