Selbstbau passives Kugelrad

Hab mal ein wenig mit Kugelrädern experimentiert, die ich als passives Rad
verwenden will. Meine ersten Versuche mit Stahlkugeln waren - trotz Federung - auf Parkett zu laut (Gewicht/Masse des Roboters ca 500g. Kugeldurchmesser ca 10mm). Ich hab dann versucht, Hartgummikugeln dieses Durchmessers zu bekommen, war aber bisher nicht sehr erfolgreich.

Verwende jetzt die Kugel aus einer alten Maus (ca 20mm), dadurch wurden die Abmessungen leider etwas grösser. Die Kugel läuft auf einem Kugellagerring und wird seitlich durch das Gehäuse eines alten Elkos gestützt.

Der Innendurchmeser des Elkos sollte nur ca 0,5mm grösser als der Kugeldurchmesser sein. Um die Kugel am herausfallen zu hindern, wird als Deckel eine
Ringscheibe auf die Unterseite des Elkos geklebt( Achtungt: Die Kugel sollte dabei nicht festgeklebt werden. Der Innendurchmesser der Ringscheibe sollte
nur wenig kleiner als der Kugeldurchmesser sein (bei meinem Prototyp noch nicht so optimal, man kommt an Staub etc. nicht mehr gut heran.)
Ein Schraubdeckel wäre auch sinnvoll (für Inspektion, Reinigung) .

Das Rad hat mit Gehäuse eine Höhe von 25mm bei 25mm Durchmesser.

Anbei noch ein paar Fotos

Schön kontruiert, für praktische Anwendungen wird es je nach Ausführung ganz gut gehen.
Mit einer solchen Konstruktion erreicht man nur nicht wirklich ein Abrollen wie in einem Kugellager.
Leider kommt noch dazu dass die Lauffläche gleichzeitig Lagerfläche ist und damit Schmutz aufnimmt und ans Lager abgibt wie man es bei der Kugelmaus kennt,
(tut mir Leid wenn es etwas hart klingt).
Die klassichen Laufrollen sind in dieser Beziehung von Vorteil.
Bild hier  

Hallo Manf,
stimmt, die Verschmutzung dürfte ein Problem sein. Daher ist ein z.B. aufschraubbarer Deckel zur Inspektion angebracht. Die Rolleigenschaften sind zwar besser als z.B. beim leichteren Asuro (mit feststehendem (gleitendem) Tischtennisball (Hälfte)), aber deutlich schlechter als bei kugelgelagerten Laufrollen: Kommt z.T. dadurch, dass sich die relativ kleinen Kugeln des Lagers bei Belastung in die Hartgummifläche drücken und die Kügelchen gegen diese Mulde anlaufen müssen, zum anderen aber müsste man eigentlich im Randbereich des Deckels ein ähnliches Kugellager anbringen, sodass die Mauskugel nur in/auf den beiden Kugellagern läuft.
Im Gegegensatz zur klassischen Laufrolle ist die Lenkbarkeit der Rollkugel unproblematischer, da die Lauffläche nicht bei Richtungwechsel gedreht werden muss !
Das von mir testweise aufgebaute Rollrad mit 10mm Stahlkugel hatte zwar deutlich bessere Laufeigenschaften bezüglich des Rollwiderstandes und der Verschmutzung, war aber in der Wohnung auf Parkett bzw. Fliesen zu laut.
Auch ist die punktförmige Lastübertragung auf's Parkett nur bei sehr leichten Robotern vertertbar.

PS: werde vermutlich - teils wegen der Verschmutzung, teils aus Mangel an passenden Kugellagern, teils auch aus Gewichtsgründen - zu klassischen Laufrollen zurückgehen.

Hallo

Zitat:

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PS: werde vermutlich - teils wegen der Verschmutzung, teils aus Mangel an passenden Kugellagern, teils auch aus Gewichtsgründen - zu klassischen Laufrollen zurückgehen.

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Das würde ich nicht. Ich habe in meine Roboter Kugelgleiter, die es bei OBI gibt. eingebaut. Die sind auch auf Parkett und Fliesen völlig lautlos.
Die Gehäusehöhe (einschl. Kugel) beträgt 18 mm. Der Gehäusedurchmesser ebenfalls 18 mm. Wie die Kugel innen gelagert, ist weiß ich nicht. Die Kugel ist aus Stahl, das Gehäuse ist Messing. Die Kugel läuft spielen leicht. Das Gewicht des Gleiters beträgt 24 Gramm. Das Ding ist für schwere Sachen (Möbel) konzipiert.
Elu

Ich habe die gleiche Rolle wie Elu an meinem Roboter (er wiegt etwa 3kg). Bin damit recht zufrieden, sie laufen gut und sind zumindestens leiser als die Getriebemotoren... Ist sogar Markenware von Hettich, und unterstützt außerdem die heimische Wirtschaft ;) (Hettich hat den Hauptsitz hier an meinem Wohnort)

Der einzige Nachteil ist die Schraube, die nicht so recht in meine Konstruktion passte. Ich habe sie dann mit etwas Gewalt entfernt und die Rolle geklebt.

hallo uwegw,
Elo

Danke für die Information,
werde mir die Rollkugeln bei Obi besorgen und testen,
hab aber noch Zweifel wegen des "Lärms", da ich die Getriebemotoren aus meinen Rob's aus Geräuschgründen verbannt habe.

Zitat:

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Zitat von Elu

Wie die Kugel innen gelagert, ist weiß ich nicht.

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Wenn noch jemand eine gute Konstruktion kennt dann sollte er bitte darüber berichten.
Es ist ja prinzipiell nicht einfach eine Kugel so zu lagern, dass sie in mehr als einer Richtung rollen kann.
Manfred

Hallo, da die Kugel im Kugelgleiter von Hettig "sauleicht" nach allen Seiten rollt, nehme ich an, dass die Kugel auf einem kleinen Kugel-Axiallager läuft, wie es im Thread von mausi_mick auf Fotos dargestellt ist. Ich habe leider keinen Gleiter mehr zum "Schlachten" da. Wäre auch neugierig.
Außer der von mir geposteten Ausführung (Tragkraft 12 kg nach Werksangabe) gibt es bei Hettich noch eine Ausführung mit Kugeldurchmesser 30 mm und Bauhöhe 30 mm und einer Tragkraft von 17 kg.
Elu

Wenn man die Schraube entfernt hat, sieht man die Lagerung:
Bild hier  
Wie erwartet: ein Lagerkranz aus kleinen Kugeln.

Vielen Dank für das Bild, so hatte ich es auch einmal in einer Zeichnung gesehen.
Die Kugeln rollen dann nicht wie in einem üblichen Kugllager ab sondern sie gleiten auf der Großen Kugel und/oder in der Schale.

Es mag ja gut geschmiert sein, aber irgendwie finde ich es unbefriedigend wenn das Gleitmittel nach außen und der Staub nach innen kommt.

Hallo Manf,

Zitat:

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Es mag ja gut geschmiert sein, aber irgendwie finde ich es unbefriedigend wenn das Gleitmittel nach außen und der Staub nach innen kommt.

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Bei solch einer minimalen kurzzeitigen Belastung braucht kein Kugellager geschmiert werden. Schmierung ist nur erforderlich, wenn der Abrieb bzw. die Wärmeentwicklung am Kugellager reduziert werden soll. Bei der Anwendung als Stützrad (oder Möbelgleiter) ist Schmierung völlig überflüssig und vom Hersteller auch nicht gewollt. Da die Kugel frei läuft, würde das eine große Schmiererei auf der Fahrfläche verursachen. Also nochmals, ich finde den Kugelgleiter von Hettwich ideal für unser Hobby. Hole dir bei OBI solch Ding und du wirst überzeugt sein.
Elu

Soviel vorab: Ich habe nichts gegen die ganz tollen Gleiter von Hettwich!

Nur zum Verständnis: Welche Reibungssituation ergibt sich bei dieser Konstruktion. Es ist nicht ganz wie beim Kugellager bei der alle Bewegengen durch Rollreibung geführt sind.

Es gibt die große Kugel mit Bodenkontakt. Am Boden ist diese harte glatte Kugel mit unterschiedlichen Materialien in Kontakt, also z.B. auch mit Gummi. Wenn sie dort abrollt dann geleitet sie auf den Stützkugeln im Gehäuse die nicht gleichzeitig auf der großen Kugel und auf dem Gehäuse abrollen können.

Es ergibt sich damit ein Gleiten der großen Kugel auf den unbewegten Stützkugeln.

Eine mögliche Beeinträchtigung ergibt sich damit aus der Verschlechterung des Gleitens der Kugeln aufeinander durch Staub oder eher mehr durch klebrige Einträge vom Boden.

Das sollte ich nur bedacht werden. Immerhin gibt es ja auch Laufrollen die prinzipiell ganz in Kugellagern abrollen könen.
Manfred

Hallo Manf,

Zitat:

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Welche Reibungssituation ergibt sich bei dieser Konstruktion. Es ist nicht ganz wie beim Kugellager bei der alle Bewegungen durch Rollreibung geführt sind.

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Da ich mit dieser deiner Behaupthung nicht leben konnte (ich bin von Beruf Maschinenschlosser), habe ich einen Kugelgleiter geopfert (2,45 EURO) und vorsichtig aufgesägt. Dabei hat sich meine Meinung bestätigt. Die große Kugel stützt sich auf ein herkömmliches Druck- oder Axiallager ab. Wenn sich die große Kugel dreht, rollt sie sich auf 9 keinen Kugeln ab. Letztere rollen sich dann wieder in der Schale, die sie aufnimmt, frei ab. Dadurch gibt es kaum einen Reibungswiderstand sondern nur einen Rollwiderstand.

Zitat:

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Das sollte ich nur bedacht werden. Immerhin gibt es ja auch Laufrollen die prinzipiell ganz in Kugellagern abrollen könen.

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Du siehst also, dass es es hier um ein normales Kugellager handelt, das für den speziellen Anwendungsfall (Möbelgleiter, Stützrad an Roboter) wegen der äußerst geringen Belastung nicht geschmiert werden muss. Ich denke, dass auch Staub und ähnliche Dinge bei unserer Anwendung keine Rolle spielen.
Hier noch ein Foto vom Innenleben des "geschlachteten" Kugelgleiters.
Elu

Vielen Dank für den Einsatz, einen Kugelgleiter dafür zu opfern.

Einen Punkt kann ich bei der Darstellung aber immer noch nicht nachvollziehen:

Zitat:

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Zitat von Elu

Wenn sich die große Kugel dreht, rollt sie sich auf 9 keinen Kugeln ab. Letztere rollen sich dann wieder in der Schale, die sie aufnimmt, frei ab.

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Wenn die kleinen Kugeln auf der Schale rollen, dann ergäbe sich dort der gewünschte geringe Rollwiderstand.
Die Schale steht aber fest und wenn die kleinen Kugeln darauf rollen dann erreichen sie einen Rand der Schale und ihr Rollweg endet. Der Rollweg kann nicht in der Art wie bei einem Radialkugellager kreisförmig um die Drehachse der großen Kugel fortgesetzt werden.
Die kleinen Kugeln werden sich damit gar nicht gegenüber der Schale bewegen.

Einen ähnlichen Fall gibt es ja bei der Kugelumlaufspindel bei der aber dann der Rollweg an den Enden der Spindelmutter durch einen Kugelrückführungskanal geschlossen wird.
Ich habe schon ab und zu nach Hinweisen gesucht, ob es Kugelgleiter mit Kugelrücklaufkanal gibt die dann tatsächlich mit abrollenden kleinen Kugeln arbeiten.
Ich habe bisher keine gefunden.

http://www.cnc-tech.de/unterseiten/k...aufspindel.htm

Na ja, ob man für einen Roboter der 3kg-Klasse so einen konstruktiven Aufwand treiben muss, ist fraglich...

Hallo Manf, als ich soeben dein letztes Posting lesen wollte fiel mir auf, dass bei deinem Alter gestern hinter der 5 noch eine 4 stand. Heute steht an zweiter Stelle eine 5. Ich habe auf deiner Profil-Seite nachgeschaut und gesehen, dass du heute Geburtstag hast. Also meinen herzlichsten Glückwunsch und noch viel Freude an deinem (unserem) Hobby, Ich werde mich in den nächsten Tagen nochmal zu unserem Diskussionsthema melden.
Elu

Tatsächlich, gestern stand da noch eine 4. Auch von mir herzlichen Glückwunsch :)

Vielen Dank für die Glückwünsche. Bild hier   Bild hier   Bild hier  
(Dass die Änderung in der Altersangabe so auffällt.)

Ich wollte nur diskutieren, wie Kugelgleiter funktionieren und wenn man weiß was sich darin abspielt, dann kann man das Verhalten auch gut abschätzen, speziell auch für einen Selbstbau.

Die genannten Gleiter sind sicher sehr gut geeignet.
Manfred

Hallo Elu,
hab mal den Kugelgleiter von Hettage getestet. Die Laufeigenschaften sind recht gut, aber auf Parkett und Fliesen - trotz Gummipuffer zwischen Roboter und Gugelgleiter - relativ laut. Meiner Ansicht nach nur bei sonst recht lautem Roboter und bei Paterrewohnung zu empfehlen, wo man keinen Ärger mit "Untermietern" bekommen kann.

PS: Im Bild erkennt man, dass die Kugel-Lagerung an der Öffnung auch nicht so sauber gearbeitet ist, aber zu dem Preis kann man auch keine präzise Fräsarbeit erwarten . An der Berandung wird wohl auch die höchste Reibung entstehen.

ebenfalls Glückwunsch an Manfred zur "Schnapszahl". Die gleiche steht mir in einem Jahr bevor

Möbelgleiter: Ich muß aus leidvoller Erfahrung berichten, daß Manf absolut recht hat. Bei kleinen Robotern und kurzzeitigem test reicht der OBI-Roller. Aber irgendwann rächen sich solche Primitivlösungen doch. Da ich nur große Robos baue, hat mir einer durch einen schwer gängigen Roller den Fußboden total zerkratzt. Ich hatte vergessen, die Steuerung abzuschalten. Durch einen Programmabsturz hat sich der Prozessor (CCII) aufgehangen und den Robo permanent rechtsrum drehen lassen. Die Stützroller haben dann einen feinen Kreis ins Linoleum geschnitzt.

Ich will damit sagen, daß man gut und gern eine einfache Lösung verwenden kann. Aber man sollte immer die Einsatzgrenzen im Hinterkopf haben, genau wie Manfred angedeutet hat.