Fettes Problem: Suche Motortreiber/-IC/-Platine, >400A, 12V, PWM>5kHz

[ranke]

falls das mit Elektromotoren nicht funktioniert, könnte ich mir hier ein pneumatische Lösung mit einem schnellen Ventil vorstellen.

... oder man nimmt ein typ. 80 kg schweres Gewicht und läßt es aus 2 bis 4 Meter Höhe ins Seil fallen.
... oder man nimmt eine Winde und kuppelt ein Schwungrad mit bekanntem Schwungmoment und Drehzahl ein (wenn man Schlappseil zum Hochbeschleunigen hat, kann man sich sogar die Kupplung sparen).
Sicherlich sind diese naheliegenden und mit viel geringerem Aufwand zu realisierenden Ideen bereits im Vorfeld verworfen worden. Um die Fragestellung besser zu verstehen, wäre es nicht schlecht zu wissen warum die einfachen Wege nicht gehen.

[oberallgeier]

Vielen Dank für die Vorschläge. Peter, Du hast natürlich Recht, ne genaue Durchrechnung muss Grundlage sein. Aber ich wollte erstmal ein paar Ratschläge ob so etwas überhaupt angegangen werden dürfte, ohne dass es von vornherein in einer Pleite endet.

... oder man nimmt ein typ. 80 kg schweres Gewicht und läßt es aus 2 bis 4 Meter Höhe ins Seil fallen ...

Die Gewichtsvariante ist eine aktuell praktizierte Möglichkeit. Viel Aufwand um z.B. das Gewicht in geordneten Bahnen hoch und per freiem Fall runter zu kriegen, ohne dass hin und wieder einer beim Bedienen erschlagen wird. Diesen Aufwand wollte ich durch eine schicke, kleine Motorlösung mit zwei Dyneemaseil(ch)en ersetzen (kleiner Autoanlasser - Schubmechanik - handelsüblicher KFZakku - und ein bisschen Elektronik ...). Aber bisher sehe ich die Lösungsmöglichkeiten keinesfalls klein und schick auch nicht wirklich.

An die Winde mit Schwungrad hatte ich auch schon gedacht, aber erst mit geringer Priorisierung.

[PICture]

Hallo!

Sicherlich sind diese naheliegenden und mit viel geringerem Aufwand zu realisierenden Ideen bereits im Vorfeld verworfen worden. Um die Fragestellung besser zu verstehen, wäre es nicht schlecht zu wissen warum die einfachen Wege nicht gehen.

Mein Erklärungsversuch:

Jedes Projekt hat zwei Enden: einfachsten und kompliziertesten und einen optimalen Punkt dazwischen, den man erreichen will. Ich sehe bisher, dass meisten Leute einfach am verkehrten Ende anfangen ._.

[witkatz]

Ich habe den Lastfall ein bißchen in Cymex durchgespielt. Die 800N Gewicht, bzw. ca. 5kN bei 5g Beschleunigung von ca. 80kg Masse (also 6g incl. Erdbeschleunigung) sind die eine Sache. Das Ausschlaggebende bei der Auslegung scheint aber die Trommel zu sein, auf die das Seil aufgewickelt wird. Ich habe mal Spaßeshalber einen Hohlkörper mit 250mm Durchmesser, 250mm Länge, 1mm Stahl Wanddicke mit zwei runden Platten und 500 x 16 Welle berechnet.
Ergebnis: ca. 300kgcm^2 Massenträgheitsmoment. Deine Last kommt nach 4m Fall auf 9m/s und die Trommel auf ca. 700UPM. Um Last mit 5g abzubremsen, muss die Trommel in 200ms zum Stehen kommen. Für diese Dynamik spukt Cymex nur Synchronservos ab ca. 6kW und 80Nm Spitzenmoment raus, also nicht gerade kleine.
Ob so eine Trommel diese Last überhaupt tragen kann, weisst ich nicht. Ich würde bei der Antriebsauslegung auf jeden Fall bei der Dimensionierung der Trommel oder Seilscheibe anfangen.

Gruß
witkatz

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Das ist jetzt natürlich die reine Dynamikbetrachtung unter der Annahme, dass die Last durch Gegengewicht wie bei einem Aufzug kompensiert ist Naja, für den Fall, dass die Last doch nicht kompensiert ist landet man mit bei >500Nm Servos und das sind schon dicke Trümmer.

[Mxt]

Ergebnis: ca. 300kgcm^2 Massenträgheitsmoment.
...
Für diese Dynamik spukt Cymex nur Synchronservos ab ca. 6kW und 80Nm Spitzenmoment raus, also nicht gerade kleine.

Vom Trägheitsmoment und dem Drehmoment her deckt sich das ganz gut mit dem Datenblatt meiner japanischen Servos. Typen mit 7 kW oder 9 kW liegen beim erlaubten Trägheitsmoment der Last in diesem Bereich.

[witkatz]

Typen mit 7 kW oder 9 kW liegen beim erlaubten Trägheitsmoment der Last in diesem Bereich.

Das reicht wie gesagt nur um eine kleine Trommel abzubremsen.
Um eine nach unten fallende Last von 80kg Masse mit 50m/s^2 zu verzögern braucht man eine Kraft von ca. 5kN. Bei knapp 10m/s nach 4m freien Fall braucht man eine Spitzenleistung von knapp 50kW, also ein Servoantrieb der höheren Leistungsklasse. Mit 12V und auch mit 50V DC Motörchen ist da nicht viel zu reißen.

[Mxt]

Das reicht wie gesagt nur um eine kleine Trommel abzubremsen.

Das habe ich schon verstanden. Ein "Motörchen" ist aber auch der 9 kW Servo nicht, der wiegt schon 36 kg.

[witkatz]

Ein "Motörchen" ist aber auch der 9 kW Servo nicht, der wiegt schon 36 kg.

Ja nee ...
"Motörchen" bezog sich auf Oberallgeiers 12V Motoren.
Klar sind 9kW Servos wuchtig, aber immer noch Leichtgewicht im Vergleich zum 50kW Servo (und dem dazugehörigen Umrichter).
Deswegen wäre mein Vorschlag, elektrisch nur auf und abzuwickeln und das 5g Bremsen durch eine mechanische Bremse zu kompensieren. Vielleicht mit einer zweiten mechanisch gebremsten Seilscheibe um die das Seil ein mal umgewickelt wird. Dazwischen kann man einen Tänzer anbringen der die Bremse betätigt und so die Kraftregelung mechanisch realisieren, oder die Kraft messen und Bremse elektronisch von einem Kraftregler betätigen, wie auch immer... Dann würde der Servo nur die Bewegungsprofile für verschiedene Beschleunigungen abfahren und die Bremse übernimt die Schwerstarbeit.

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Ich gebe noch zu bedenken, dass die 80kg mehr als 3kJ kinetischer (Zerstörungs-)Energie haben wenn sie unten ankommen, falls die Bremse versagt... Das ist etwa so viel wie die größte Magnumkugel. (Mit Magnum meine ich nicht Speiseeis )