Kamerawagen

[chepro]

Lager

Gute Auswahl, günstig (weil nicht nur SKF-Lager) und wird oft noch am selben Tag verschickt.

Spricht etwas dagegen die Hülse wegzulassen, die oberste Platte dafür etwas abzusenken (ich werde für den Stepper in die oberste Platte den entsprechenden Platzbedarf wegfräsen) und dann die Feder (gerade bestelllt) direkt zwischen oberen und unteren Lager zu spannen? Also so dass dann beide Lager durch die Feder arretiert werden?

[Podi]

Dann könnte deine Welle durch die beiden Lager rutschen da nirgends die Kraft längs der welle (gewicht deiner kamera) auf die Lager übergeht.
So wie es Momenan aussieht würde ich dir vorschlagen eine Stufe an der Welle Zu machen, auf der einen Seite mit Kontakt zum Lager, auf der anderen Seite die Feder.

Auch wenn du eine Hülse hast muss die in deinem Fall mit der Welle verbunden werden. Auf deiner ersten Funktionsskizze war noch das Riemenrad zwischen den Lagern, dies hätte die Verbindung ergeben.
Du könntest dir auch die obere Platte komplett sparen und das zweite Lager unter dem Riemen einbauen, dann kannst du wie in meiner Skizze beschrieben wieder Hülsen nehmen.

Grüße
Podi

[i_make_it]

Jedes Bauteil sollte immer in Hinsicht auf formschlüssige Verbindungen konstruiert werden. So muß das Bauteil versagen damit die Konstruktion versagt.
Bei kraftschlüssigen Verbindungen reicht es das die Reibkraft überschritten wird damit die Konstruktion versagt.
Ob man den Lagerabstand verringern kann oder nicht, sagt einem normalerweise die Berechnung der Konstruktion.
Die Riemenspannung ist schon mal eine Kraft die seitlich wirkt und somit ein Drehmoment erzeugt, das die Welle aus der senkrechten drehen will.
Aus der Lage des Schwerpunktes der Kamera in Bezug zur Achse der Welle und der Masse der Kamera Sowie aller anderen Anbauteile ergibt sich ein weiteres Drehmoment. Man ermittelt den Lastfall bei dem sich beide Mömente maximal verstärken, und erhält die radialen Lagerkräfte dadurch, das die Summe aller linksdrehenden Momente gleich der Summe aller rechtsdrehenden sein muß. Das macht man für beide Lagertellen, indem man die jeweils andere als Drehpunkt betrachtet. Nach Rausrechnen des Hebelarms, kommt man auf die jeweiligen radialen Lagerkräfte.
Mit den ganzen Kräften kann man dann das Trägheitsbiegemoment der Welle berechnen und so den notwendigen Wellendurchmesser festlegen.

Du siehst also, das man nicht ohne weiteres sagen kann ob der Lagerabstand verringert werden kann.

Als Beispiel wie wichtig die Ausrichtung der Konstruktion in Bezug auf die Wirkrichtung der Schwerkraft ist (Trägheitsbiegmoment der Welle), denk dir als Welle mal ein Weinglas:
Das Glas kleben wir auf ein Brett, das genau wagerecht ist.
Darauf kleben wir ein 3Kg Gewicht (Kamera)
Die Kraftrichtung geht jetzt genau durch den Stiel des Glases.
Jetzt kippen wir das Brett langsam in die Senkrechte.
Dei Wirkrichtung der Gewichtskraft stimmt immer weniger mit der Achse des Stiels überein, der Anteil der Druckbelastung sinkt und der Anteil der Biegebelastung steigt.
Irgendwann bricht das Glas ab.
Wiederholt man das ganze mit einem Wasserglas mit großem Durchmesser, wird nichts brechen.

Bevor Du noch mehr Material zerspahnst, empfehle ich ausgehend von der Kamera erst mal die Einheit für Tilt und eventuell Roll zu bauen und dann mit dieser Gesamtmasse die Pan Einheit nachrechnen und eventuell (falls notwendig) stabiler neu bauen.

[chepro]

Danke für deine ausführliche Beschreibung der Dinge.
Aber ich bin mir absolut sicher, dass 2 (oder vielleicht sogar 3 Lager wenn ich ganz unten noch eines hineinsetze, was ich vorhabe) mit einem Innendurchmesser von 15mm und einer gehärteten Stahlwelle von 15mm und 110mm Länge für diese Konstruktion absolut ausreichend ist. Da muss ich nichts berechnen und zudem habe ich nicht Ingenieurswissenschaft studiert sondern Chemie
Und woher weiß ich das, dass das so ausreichend ist? Es werden schwerer Kameras von professionellen Kauf-Stativen von DEUTLICH geringerer Dimension betrieben. Mehr muss ich da in diesem Fall nicht wissen und daher auch nicht berechnen. Ich glaube der Durchmesser der Welle einer Handelsüblichen 1000W Bohrmaschine hat 8mm und nicht wie bei mir 15mm. Meine Skater haben auch nur einen Wellendurchmesser von 8mm. Auch wenn es davon 4 pro Schuh gibt, welche aber immerhin mein Gewicht von 85 kg tragen müssen und das bei Kräften die aus allen Richtungen kommen.
Ich habe auch nur einen derart großen Wellendurchmesser gewählt, weil die kleinsten Kegelwellenlager 15mm haben.
Und die Kräfte, welche auf die Weller einer Bohrmaschine - z.B. auch beim Verkanten in Beton auftreten sind den auftretenden Kräften bei meiner Konstruktion "ein wenig" überlegen. Ganz zu schweigen von der Drehzahl von 1000U/min zu vielleicht 60U/min.

Das Gewinde der Kameraufnahme ist übrigens 1/4" also ca. 6mm und dieses muss bereits min 1,5kg tragen.
Andere Teleobjektive die vorne ein 3/8" (~9,5 mm) besitzen, müssen ihr eigenes plus das Kameragewicht tragen. Das sind min 4kg und das über alle Lagen und Raumachsen.

Also ich meine es durchaus nett - aber die Berechnung spare ich mir in diesem Fall

[Geistesblitz]

Ich denk auch mal, dass das alles ausreichend überdimensioniert ist, sodass auf eine Berechnung verzichtet werden kann. Allerdings noch ein paar Anmerkungen: Du solltest wirklich mit einer abgesetzten Welle arbeiten, die Lager einfach nur aufzuklemmen wird dir auf Dauer keine Freude bringen. Auf ein drittes Lager würde ich auch verzichten, denn dann kann es passieren, dass deine Welle verklemmt, da die Lager eventuell nicht richtig fluchten. Selbst minimale Abweichungen können da schon Probleme machen, daher werden Wellen in der Regel mit zwei Lagern gelagert. Davon sollte man wirklich nur abweichen, wenn man weiß, was man tut. Die Welle würde ich innen also dick genug machen, damit die Lager einen schönen Absatz haben, um sich dagegen zu stützen, dann die Stellen, auf denen die Lager sitzen und diese dann vielleicht einen mm kürzer machen als das Lager. Dann kannst du nämlich davor ein Gewinde mit M14 oder M12 setzen und damit das Lager mit einer (Flach-)Mutter gegen den Absatz schrauben, dann sitzt es wirklich fest. Wenn der Abstand zwischen den Absätzen passt, sollte alles fest zwischen den Lagerplatten sitzen, wenn dir das aber zu unsicher ist musst du das mit der Feder probieren.

[chepro]

Hallo "Helferlein" (so heißt dein Avatar doch glaube ich?)

Werde ich mal ausprobieren. Ich bekomme kommende Woche ein Messing Rund zum Drehen und eine Präzession-Stahlwelle von 15mm, wo ich natürlich nichts drehen kann und die ich mit Stellringe festmachen werde. Mal schauen, was da besser ist.
Wegen der dritten Welle: Hast du da vielleicht recht. Gutes Argument. Allerdings habe ich auch dieses Lager nun bereits bestellt, so dass ich es trotzdem ausprobieren werde
Es ist alles symmetrisch gefräst, so dass ich die Etagen drehen, wenden und untereinander tauschen kann um verschiedene Situationen auszuprobieren. Ganz unten ist nämlich (in weiser Voraussicht...) eine Passung für ein Kugelrillenlager gefräst während die mittlere Etage eine Passung für das Kegelrollenlager hat.

[i_make_it]

Nun ich schreibe Dir nicht vor wie Du was zu machen hast, ich habe nur auf Deine Frage:

Spricht etwas dagegen die Hülse wegzulassen, die oberste Platte dafür etwas abzusenken (ich werde für den Stepper in die oberste Platte den entsprechenden Platzbedarf wegfräsen) und dann die Feder (gerade bestelllt) direkt zwischen oberen und unteren Lager zu spannen? Also so dass dann beide Lager durch die Feder arretiert werden?

geantwortet, daß Dir das niemand ohne Berechnung sicher sagen kann. Man kann einfach schätzen und hat dann entweder ein Problem wenn man zu niedrig geschätzt hat oder man erhöht in Deinem Fall die bewegte Masse mehr als notwendig wenn man zu hoch schätzt. Da Du schon mehrfach erwähnt hast, das Du Chemie studiert hast, somit also mindestens Fachhochschulreife hast, solltest du in der siebten Klasse in Physik das Hebelgesetzt kennen gelernt haben, von daher hast Du das mathematische Rüstzeug.

Übrigens sind die Befestigungen von Kameras Befestigungsgewinde. Die werden nur auf Zug beansprucht nicht auf Druck, Biegung oder Knickung. Das muß die Adapterplatte und die untendrunter liegenden Komponenten des Staivs übernehmen. Bei der 8mm Welle einer Bohrmaschine ist es halt so das es eine Bohrmaschine und keine Oberfräse ist, die Welle wird hauptsächlich auf Druck und nicht wie bei einer Oberfräse hauptsächlich auf Biegung belastet. Bei Inlinerern ist der geringe Abstand zwichen den Kraftangriffspunkten die Ursache das so dünne Achsen (keine Wellen) möglich sind.

Du hast eine Frage gestellt, Du hast eine Antwort bekommen.
Du hast kund getan das Dir die Antwort nicht gefällt und das Du so weitermachst, sich die Frage also erledigt hat.
Ich gebe nur Ratschläge und Hinweise. Ich mache nicht die Arbeit von anderen (zumindest nicht ohne Bezahlung).
In Deinem Fall habe ich sehr vereinfacht und nur auszugsweise angerissen wie man nach VDI 2221 ein technisches System entwickelt.
Jeder ist natürlich frei seine Erfahrungen selbst zu sammeln.

[chepro]

Wirklich kein Grund, sich angegriffen zu fühlen!!!
Trotzdem sollte ein Ingenieur auch ohne alles immer zu berechnen grob abschätzen können, ob - was die Stabilität angeht - es am unteren Limit oder Überdimensioniert ist. Und bei meiner Konstruktion ist es sicherlich letzteres.
Meine Bohrmaschine wird übrigens auch mit Rührwerk benutzt um alte Farben aufzumischen und die Fotoschrauben münden unter der Adapterplatte in eine Welle (wenn man das so bezsichnen kann) welche in den Kugelkopf übergeht, die 6 mm hat. Und trotzdem wird das Gewicht gehalten auch wenn die Welle parallel zur Erde steht und das bei 2,5kg.
125mm Schleifteller für Bohrmaschinen haben auch nur eine recht dünne Welle und trotzdem fliegen die nicht ständig durch die Gegend.
Den Wellendurchmesser meiner Frässpindel kenne ich nicht, aber der Schaft für Profilfräser die man daran montieren kann ist 12 mm und sie halten trotzdem, wenn sie sich mit nem Affentempo durch Holz und POM fräsen.
Und nur die Hebelgesetze zu kennen ist sicherlich nicht ausreichend, denn man muss das ja in Verbindung bringen mit den Eigenschaften der Materialen, die man verwendet. Und diese Tabellen zu wälzen ist mir für dieses kleine Projekt sicherlich zu aufwendig. Es ist sicher sinnvoll, nach VDI 2221 zu arbeiten, wenn es in den Verkauf geht oder der Sicherheit dient. Beides ist hier aber nicht erforderlich und der Aufwand für mich nicht wert.

Deinen Hinweis, den Schrittmotor mit dem Zahnrad nach unten zu setzen, habe ich doch befolgt. Danke dafür,

[i_make_it]

Ich fühle mich nicht angegriffen. Wieso auch?

Ich sehe nur:
1 Fragestellung
2 Antwort wie eine Lösung zu finden ist.
3 Ablehnung der Antwort unter Verweis daß das bisherige Vorgehen, von vor der Fragestellung, so ausreichend ist.
4 Damit hat sich die Fage dann nach meinem Verständniss erledigt. Du hast Dir Deine Antwort selbst gegeben.

Nun mit dem Hebelgesetz alleine wird einem aber auch schon klar, das ein 12mm Fräserschaft der 30mm vom Futter bis zur Schneidkante hat und einer der 300mm bis zur Schneidkante hat, bei gleichem Werkstoff, gleicher Zustellung und gleichem Vorschub ganz anders belastet wird. Und wenn Du die Bohrmaschine mal wirklich starr einspannst und mit einem Rührer von 500 oder 600mm verkantest, hatte das Futter mal Rundlauf. Die Konstruktion ist höchst warscheinlich gut überdimensioniert, Da der Titel des Thread aber "Kamerawagen" ist und im laufe der Posts z.B. noch die Info hinzukam das vor der Pan Einheit noch eine Tilt und/oder Roll Einheit kommt, vermute ich mal das bei einem "Wagen" auch noch was hintendran kommt was die funktion eines Wagen, nämlich das Fahren, auch erfüllt. Und bei der Konstruktion nach VDI2221 geht es nicht um Verkaufsprodukte oder Sicherheit. Man fängt immer von der Last an zu konstruieren und nicht in der Mitte und arbeitet dann in beide Richtungen. Da würde man dann X Anläufe brauchen bis man zufällig hinkommt. Deshalb würde ich mir erst ein Pflichtenheft erstellen.
1 Maximale Masse der Kamera und Abmessungen/Schwerpunkt, Befestigung etc.
2 Roll Achse notwendig Ja/Nein, ggf. Konstruieren und zusätzliche Masse/Hebelarm berücksichtigen
3 Tilt Achse notwendig Ja/Nein, ggf. Konstruieren und zusätzliche Masse/Hebelarm berücksichtigen
4 Pan Achse konstruieren
5 ....
Ob und wo man da dann detailierte Berechnungen anstellt ist steht auf einem anderen Blatt.
Man spart sich durch systematisches und logisches Vorgehen halt Fehlversuche, Enttäuschungen und ggf. unnütze/doppelte Ausgaben.

Das mit dem Pflichtenheft mache ich übrigens bei allen Projekten die ich erstmalig angehe (Auch Hobbie). Was muß sein, Was ist nice to have, Was darf auf keinen Fall sein. Die Überlegungen im Vorfeld und dann die Zerlegung in Teilaufgaben und die Feststellung der Abhängigkeiten, spart mir immer viel Ärger, Zeit und Geld. Da ich auch beruflich viel im Projektgeschäft unterwegs bin, bestätigt sich das für mich auch fast täglich von neuem. Wenn andere Teams bei gleichartigen Projekten regelmäsig ihre Bugets überschreiten und in der Umsetztungsphase in Schieflage geraten.