Bitte um Hilfe bei der Ansteuerung von einem Kreuzztisch

[Brandyman]

hallo liebe Robogemeinde Mein erster Post startet schon mit meinem derzeitigen Problem..

Wir wollen einen normalen Kreuzztisch motorisieren, und diesen anschließend mit Hilfe eines Joysticks steuern.
Leider sind wir alles Maschinenbauer und sind erst dabei uns in das elektrische Ansteuerungsproblem einzuarbeiten..

Also hätte ich zunächst zwei grundsätzliche Fragen

1. Was ist die einfachste Variante die beiden Motoren mit einem Joystick, also ein Motor für y-Richtung und ein Motor für die x-Richtung anzusteuern? Brauche ich überhaupt eine Motoransteuerung/Motorcontrolling?
2. Welche Motoren sind dafür geeignet (also Stepper oder Servo oder keine Ahnung?^^) und von welchen Leistungen oder Stormstärken spreche ich wenn ich ca 500kg hin und herbewegen will?

Mir ist bewusst dass dieses Topic nicht ganz zum Bereich Roboter passt, aber da die Automatisierung ja ein Überbegriff ist, dachte ich hier werde ich geholfen

Also danke schonmal im Voraus mfg Brandy!

[ranke]

1. Was ist die einfachste Variante die beiden Motoren mit einem Joystick, also ein Motor für y-Richtung und ein Motor für die x-Richtung anzusteuern? Brauche ich überhaupt eine Motoransteuerung/Motorcontrolling?

Am einfachsten wäre für jeden Motor eine Schaltung Rechtslauf / Aus / Linkslauf. Das läßt sich mit einfacher Relaistechnik machen und genügt für einfache, visuell überwachte Positionierungen. Wenn die Geschwindigkeit der Motoren variabel sein soll, wird es komplizierter. In diesem Fall gibt es recht viele verschiedene Lösungen, auch abhängig von der Bauart des Motors.

2. Welche Motoren sind dafür geeignet (also Stepper oder Servo oder keine Ahnung?^^) und von welchen Leistungen oder Stormstärken spreche ich wenn ich ca 500kg hin und herbewegen will?

Die benötigte mechanische Leistung an der Motorwelle auszurechnen ist eindeutig Sache des Maschinenbauers. Manchmal kann man nicht rechnen, dann muß man messen. Das Losbrechmoment nach längerem Stillstand sollte eventuell noch gesondert betrachtet werden. Neben einer Leistung kommt dann eine maximale Drehzahl und ein maximal auftretendes Drehmoment vor. Mit diesen Daten kann man sich nach einem geeigneten Motor umsehen. Manchmal wird man auch ein zusätzliches Getriebe vorsehen wollen um Drehmoment und Drehzahl, die die Mechanik fordern, an die vom Motor gelieferten anzupassen.

[BurningBen]

Was ist denn für euch ein normaler Kreuztisch?
Einer mit Trapezgewindespindeln?

Damit könnte schonmal ein grober Größenbereich angegeben werden, denn nur 500kg bewegen ist etwas dürftig die Aussage.

Wie schnell soll der Kreuztisch verfahren werden, und wie genau soll er positionieren können?

[i_make_it]

Moin,

Also 500kg.
Ist das die Masse des Werkstücks oder schon die Masse mit den beiden Oberschlitten am Kreuztisch.

Ihr braucht ja erst mal die Bewegte Masse für jede Achse.
Dann die Reibung der Führung und die Reibung der Antriebsspindeln.
Dann könnt ihr Drehmomente für die Achsen ermitteln.
Je nach geforderter Vorschubsgeschwindigkeit und den Rampen um auf diese zu kommen bzw abzubremsen, ergeben sich dann die notwendigen Leistungen.

Bei 500 kg Masse, würde ich keine einfache einfache Rechts / Links / Aus nehmen.
Es gibt immer noch einen Impulserhaltungssatz, der bei einer halben Tonne (also Kleinstwagen) schon reale Auswirkungen hat.
Also eine Endabschaltung mit genug Bremsstrecke sollte in den Entlagen auf jeden Fall als Sicherheitsschaltung mit override über die normale Steuerung eingebaut werden.
Sonst kanns heftigst knirschen.

[Brandyman]

Guten morgen, danke für die antworten schonmal

Ihr hattet Recht, meine Angabe war wirklich sehr dürftig...

Also ich hab mir mal alles durchgedacht und bissl zu rechnen begonnen:

Ein "normaler" Kreuztisch mit metrischen Trapezgewinde und einer Steigung P=4mm

Masse m von Kreuztisch + Gewicht = 620kg
Verfahrgeschw. voraussichtl. = 0,02m/s
Beschleunigungszeit ta= 1sek
Beschleunigung nach berechnung = 0,02m/s²

Drehzal = 300min^-1
Winkelgeschw. = 1885 min^-1
Atriebskraft = 6094,6N
Daraus folgende Leistung = 122W
Daraus folgendes Antriebsmoment = 0,065Nm

Ich dachte mir ich pack einfach eine dicke Sicherheit von 20 rauf um Reibungen und Beschleunigungsptizen auszuschließen.

Fertiges Antriebsmoment mit S=20 = 1,3Nm!

hört sich das für euch realistisch an oder sind das vollkommen aus nem Topf gegriffene Werte? Weil 1,3Nm ja doch sehr klein sind wie ich finde?

mfg Brandy

[Brandyman]

Die Positionierung erfolgt nur visuell.

Das Schwierige bei der Steuerung ist aber dass per Knopfdruck der Tisch von selbst mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden soll.

Ich denke auch eine einfache Rechts/Mitte/Links wär zu simpel. Was ich benötige ist auch eine Geschwindigkeitsveränderung, also mit mehr Joystickdruck mehr Geschwindigkeit
Ausser man kann dass iwie mit der benötigten Autodrive Funktion verknüpfen?

[ranke]

hört sich das für euch realistisch an oder sind das vollkommen aus nem Topf gegriffene Werte?

Ob die Werte richtig sind, kann ich nicht beurteilen, die Rechnung ist eher aus dem Topf. Empfehlung: rechne mindestens die Reibungen an den relevaten Stellen (überall wo keine Roll- sondern Gleitreibung herrscht) mit hinein. Das ist vermutlich die Lastabstützung an den Führungsflächen und die Mutter am Trapezgewinde, eventuell auch die Lagerung der Spindel. Rechnung mit den üblichen Reibbeiwerten nach Tabellenbuch.
Danach Sicherheit von 20 nach 2 heruntersetzen. Dann scheint es mit eher eine sinnvolle Abschätzung zu werden.

Falls die Konstruktion schon aufgebaut ist, kann man natürlich auch mal eine Messung am lebenden Objekt machen um die Ergebnisse der Rechnung nachzuprüfen.

Wenn Du variable Geschwindigkeiten brauchst, überlege, ob Du mit zwei Stufen auskommst (also schnell - langsam in jeder Richtung, das ergibt dann mit "aus" 5 mögliche Zustände am Motor). Das wäre noch recht einfach mit Relais zu machen. Stufenlose Geschwindigkeit braucht Halbleiteransteuerung, in der erwarteten Leistungsklasse möglicherweise mit Modellbau Fahrtenreglern realisierbar.

Das Schwierige bei der Steuerung ist aber dass per Knopfdruck der Tisch von selbst mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden soll.

Das heisst, außer dem Joystick soll es noch einen Taster geben, bei dem der Tisch konstant fährt? Das sollte nicht schwierig zu realisieren sein, man sollte aber Endschalter an den Achsen vorsehen. damit der Motor nicht mit Gewalt in den Anschlag fährt, wenn gerade keiner aufpasst.

[Brandyman]

Danke ich dachte mir schon dass ich um die Reibungen nicht herumkomme also dann los ans rechnen

mmh nein ich denke da müssen wir was mit Halbleiteransteuerung machen denn nur schnell - langsam ist definitiv zu wenig...

jo Endschalter sind schon vorgesehen! und er fährt nur solange solange auch jemand draufdrückt

[i_make_it]

Berechne bei den Reibungen die Losbrechmomente, also die Kraft zum überwinden der Haftreibung, denn die Gleitreibung ist ja dann eh viel geringer.
Da du Trapezgewindespindeln hast, ist zu vermuten das die Führung Platten- oder Schwalbenschwanzführungen sind.
Am besten beim berechnen der Reibung von schlechter Schmierung, langem Stillstand und geringem Führungsspiel also großer Flächenpressung ausgehen.
Damit wird die Motordimensionierung auch nach dem Nachstellen des Führungsspiels und z.B.: einem Wochenende Stillstand ausreichend sein.

Bei Hallenkränen wird in der Regel ein zwei Geschwindigkeiten Fahren verwendet.
Da dort Drehstrommotoren zum Einsatz kommen, ergibt sich zwangsweise eine Rampung für die Geschwindigkeit zwichen Eilgang und Schleichgang. Zum Stillstand wird dann per Wicklungskurzschluß und Zwangsbremse abgebremst.

Im Maschinenbau werden für NC / CNC Achsen normalerweise Servomotoren in Vier Quadranten Ansteuerung eingesetzt, damit ist ein definiertes Rampen und sogar ein Positionshalten mit Kraft über den Motorregler möglich. Von der Steuerung kommt nur das Proportionalsignal für die Drehzahl und das digitale enable Signal.
Das heist eine Ansteuerung ist mit einem analogen Joystick und etwas diskreter Schaltung zum auswerten der Endlagen und sperren der falschen Drehrichtung möglich.