Motor für Linearachse mit Schlitten und Welle

[firewood2013]

Hallo,

ich möchte den Schlitten einer Linearachse per Welle antreiben. Der Schlitten mit ca. 5kg Last soll sich mit nur einer bestimmten Geschwindigkeit zu bestimmten Positionen bewegen und dort anhalten.
Soviel ich bisher gelesen habe nimmt man hierzu einen Schrittmotor. Da ich das Ganze aber einfacher Weise über eine Siemens Logo steuern lassen will, wäre aber ein Getriebemotor mit Untersetzung besser. Da stört mich aber der Nachlauf. Gibt es solche Getriebemotoren ohne Nachlauf, mit Bremse oder Ähnlichem?

[Geistesblitz]

Das wird trotzdem nicht besonders genau sein, ist ja nicht nur der Nachlauf, sondern auch Reibung und äußere Einflüsse wirken sich auf die Motorgeschwindigkeit aus. Selbst wenn man versucht, den Verfahrweg möglichst gut vorrauszuberechnen, wird dir die tatsächliche Position mit der Zeit wegdriften. Für sowas gibt es Inkrementalgeber und ähnliches, um die tatsächliche Strecke zu messen (entweder direkt am Schlitten oder indirekt über die Motorumdrehungen) und dann nachzuregeln. Für Schrittmotoren gibt es Steuerungen, wo an sich alles drauf ist was man braucht und das Interface ist recht einfach gehalten, da hat man meist drei Leitungen, eine für das Schrittsignal, eine für Richtung und eine fürs Einschalten der Steuerung. Sowas sollte eine SPS eigentlich hinbekommen können zu generieren. Bei 5kg wäre es auch sinnvoll, mit Start- und Stoprampen zu arbeiten, weil der Antrieb sonst Schritte verlieren könnte. Wie wird der Schlitten denn angetrieben, über Gewindespindel oder Zahnriemen?

[firewood2013]

schade....
Der Schlitten soll über eine Gewindespindel angetrieben werden. Die einzelnen Positionen sind immer an der gleichen Stelle. Ich würde die Positionen mit Sensoren versehen.

Hab auch gelesen, dass Schrittmotoren bei Stromausfall eine Referenzfahrt benötigen. Was sind Start- Stoprampen? Meinst du das elektonisch oder mechanisch?

[Ownnemesis]

Wenn du an deiner startposition einen Sensor hinmachst für die Refferenzfahrt kannst du dir die anderen schenken.
Mit rampen ist gemeint das nicht gleich mit voller drehzahl gefahren wird sondern langsamm beschleunigen und abbremsen.

[dussel07]

Was vieleicht noch zu bedenken ist -
Die Stromaufnahme.
Ein Schrittmotor steht eigentlich immer unter Strom (so wie ich - zumindest häufig).
Vorteil: Er ist gebremst
Nachteil: Ständiger Stromverbrauch
Klar kann man Ihn natürlich auch, nach erreichen einer Position stromlos schalten - dann besteht aber die Gefahr das Schritte verloren gehen.
Wenn allerdings mit Sensoren an den verschiedenen Haltestellen gearbeitet wird sollte das kein Nachteil sein.
Noch mal zur Refferenzfahrt: Wenn man den Schlitten sachte gegen einen mechanischen Stop fährt (wird so bei Movingheads gemacht), hat man auch einen Nullpunk und spart sich den Sensor.

[021aet04]

Schrittmotoren sollten immer unter Strom stehen, jedoch kann man den Strom im Stillstand absenken. Somit verliert man die Position nicht mehr, spart aber trotzdem Strom.

MfG Hannes

[firewood2013]

Gut...Danke für die vielen Infos!

Bleibt noch die Frage welcher Schrittmotor für die ca. 5 kg geignet ist. Soweit ich weiß ist die Halterung für NEMA23 Bauform. Und vor allem welcher Motortreiber, wenn ich mit ner einfachen Siemens Logo steuern würde. Oder ist es einfacher mit Arduino?

[Geistesblitz]

Mit einem Arduino sollte das auch gehen, in meiner CNC-Fräse ist ein Arduino Uno drin mit der grbl-Firmware, der koordiniert drei Schrittmotoren mit Anfahr- und Abbremsrampen sowie Linien- und Kreisinterpolation usw. Da sollte der auch einen einzelnen Schrittmotor schaffen
Brauchst dann aber eben auch einen Schrittmotortreiber, die Besseren haben auch im Stillstand eine Stromabsenkung. Soll dein Projekt mobil sein oder warum ist geringer Stromverbrauch so wichtig? In meiner CNC sind die Motoren die ganze Zeit einfach voll an, einfach weil ich recht günstige Treiber verwende, nämlich diese. Kosten nix und können schon ein bisschen was und sollte doch mal einer kaputt gehen wird der einfach getauscht. Bisher funktioniert es aber problemlos. Können mit entsprechender Kühlung 2A Phasenstrom treiben bei einer Betriebsspannung von maximal 35V, dazu noch Microstepping (die Einzelschritte werden elektronisch weiter unterteilt), das ist schon was.

[firewood2013]

Die Infos erschlagen mich fast.....
Ich muss dazu sagen, dass ich noch nie einen Schrittmotor in den Händen hatte. Um die Zeit, die ich benötige um so einen Schlitten mit einigen festen Haltepositionen von Links nach Rechts und zurück zu bewegen möglichts gering zu halten, soll das Ganze sehr einfach und auch nicht zu teuer sein. Der Schlitten soll waagerecht in der Vertikalen auf einer Hubmechanik installiert werden. Darauf wird eine Bohrmaschine installiert. Ob die Löcher nun mal 10 cm, 9,5 cm oder 10,5 cm auseinander liegen ist völlig egal. Die Geschwindigkeit beim Anfahren der Positionen soll gerade so hoch sein, dass Nichts beschädigt wird, aber immer gleich.
Wenn ich das mal grob überschlage lande ich für eine Achse schon bei ca. 300 €. Da wäre ich ja mit Pneumatik billiger.

[Geistesblitz]

Ja, aber versuch mal Pneumatik genau zu positionieren. Wie gesagt, ich hab sowas in meiner CNC-Fräse drin, da kann ich im Submillimeterbereich positionieren. Wie dein Aufbau aussieht erschließt sich mir aus deiner Beschreibung nicht wirklich. Wenn du den Linearantrieb aus einzelnen Komponenten zusammenbaust, ist es zwar günstiger aber erfordert auch einiges mehr an Arbeit. Es bräuchte dann solche Führungen wie schon in deinem anderen Thread verlinkt wurde, die Gewindespindel und Lager. Für deine Anwendung könnten sogar schon Trapezgewindespindeln reichen, allerdings müssten die für den Lagersitz entsprechend abgedreht werden. Bei Kugelumlaufspindeln sind diese meist gleich ab Werk drin, häufig werden die auch schon mit passenden Lagern geliefert, dafür kosten die aber auch deutlich mehr. Ansonsten bräuchtest du eben noch Verbindungselemente und eine Kupplung, mit der der Motor an die Spindel angeschlossen wird. Ist das eigentlich ein Hobbyprojekt? Kannst ja mal nach Bildern zu Hobby-CNC-Fräsen suchen, da findest du viele Anregungen wie andere sowas schonmal gelöst haben. Ach ja, wie groß ist bei dir eigentlich der Verfahrweg? Je nachdem müsste das ganze stabiler konstruiert sein. Wird das ganze vielleicht sogar eine Koordinatenmechanik, also mit drei Achsen? Da könntest du das wieklich schon wie eine CNC-Fräse aufbauen, ist ja nix was nicht schonmal gelöst wurde.