[Schrittmotor] - °/step viiiel zu gering?

[Bernhard1987]

Hallo in die Runde,

ich weis nciht wie das bei euch hier so üblich ist, aber ich stell mich mal kurz vor, bevor ich zum eigentlichen Thema komme.
Wie ihr meinem User Name entnehmen könnt heiße ich Bernhard und bin 18 Jahre alt. Ich besuche eine HTL (Höhere technische Lehranstalt) in Österreich, und arbeite mit 2 Schulkollegen bereits an unserem Diplomprojekt.

Nun zur eigentlichen Frage:
Wir haben eine Schlitten, der über eine Kugelumlaufspindel mit einer Steigung von 2mm über einen Schrittmotor angetrieben werden soll. Unser Problem ist nun, dass wir mit einem handelsüblichen Schrittmotor 1,8°/step nicht auskommen, da unsere Positioniergenauigkeit bei 100nm (Nanometer) liegen muss. Die Spindel ist bereits vorgegeben, da kann man also nciht ändern, ebenso wäre eine Übersetzung äußerst aufwändig und würden wir daher wenn möglich gerne vermeiden.
Kleine Rechnerei:
180° --> 1mm
1.8° --> 0,01mm = 10um (Mikrometer)
Wir benötigen allerdings 0,0001mm = 100nm

Das heißt uns fehlt immer noch Faktor 100 um auf unserer gewünschtes Ergebnis zu kommen.

Ich habe bereits einiges über Schrittmotoren gelesen, allerdings kommt mir da teilweise einiges "spanisch" vor.
Habe im Netz zb diesen Motor hier gefunden:
http://www.micos-online.com/Con_5018.html
Wenn ich die Daten hier so verstehe wie sie gemeint sind, wäre bei diesen bei diesem Motor 300 000 steps pro Umdrehung.

Kann das wirklich sein?
Wo liegt hier der "Hund begraben", dass solch enorm kleine Winkel "ausgegeben" werden können?
Gibt es vielleicht noch andere Möglichkeiten mehr steps pro Umdrehung zu bekommen?
Und warum sind da so enorm große Sprünge zwischen 200steps/Umdrehung und 300 000 ?

Ihr seht schon ich habe ziemlich viele Fragen, und hoffe dass ich hier bei euch richtig gelandet bin. Ich (unsere Team) würde mich wirklich sehr freuen, wenn ihr uns hier weiterhelfen könntet.

Schöne Grüße
Bernhard

[Andree-HB]

Hallo Bernhard....es gibt Schrittmotoren mit vorgesetzten Getrieben, die sind extrem exakt zu positionieren. Vielleicht einfach auch mal in dem Bereich googlen...

[Robotronix]

Habe kürzlich für ein Projekt Mikrostelltische der Fa. PI ( www.pi.de) eingesetzt und schätze daher eure Vorstellungen hinsichtlich geplanter Positioniergenauigkeit mit Stepperantrieb und Spindel als illusorisch ein.
Dafür braucht es schon einiges an Aufwand und der kostet !
Z.B. 50mm Stellweg, 0,1µm unidirektionale Wiederholgenauigkeit ->ca. 3000 €

[Bernhard1987]

Das Gerät an dem wir arbeiten gib es bereits seit 20 Jahren, wurde jedoch sehr lange nicht verwendet. Unsere Aufgabe ist es nun dieses Gerät wieder zum Laufen zu bringen, neue Software etc.
Vielleicht noch zur Erklärung, der Schlitten ist luftgelagert, somit sollten die Toleranzen von vor 20 Jahren doch iengehalten werden können.

[Manf]

Am besten schaust Du Dir mal das Thema "Microstepping" an.
http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/micro.html
Man kann damit beispielsweise die Auflösung um den Faktor 100 erhöhen, also Teilschritte von 1% eines Schrittes, aber es bleibt bei normalen Schrittmotoren nur bis auf 5-10% eines Schrittes linear.

Man kann damit grundsätzlich etwas feiner ansteuern, oder sehr fein wenn die Positionskontrolle von einer Messeinheit übernommen wird.

Sonst kann man Getriebe einsetzen die natürlich bei den hohen Anforderungen alles haben müssen was es Spielfreiheit gibt.
Manfred

Hi
Habe zwar keine grosse Ahnung von dem Zeugs, aber ist eine Genauichkeit von 100nm überhaupt möglich? Schliesslich ist ja ein winzigkleiner Spielraum zwischen Schlitten und Spindel. Ist es möglich dieser Spielraum kleiner als 100nm zu halten? Wenn der Spielraum grösser ist, bringt ja sonst die grosse Anzahl Schritte des Motores nichts.
Gruss Dani

[Manf]

Hier gibt es ein paar Daten zu Kugelumlaufspindeln. Die Daten des eingesetzten Produktes sollte man sich sicher ansehen.
Manfred

http://www.faulhaber-group.com/servl...54/i94217.html

[Bernhard1987]

Danke für euer Fachwissen.
Ich bin nun bereits mit einigen Firmen, die Microstepping anbieten in Kontakt und ich bin ehrlich gesagt schon sehr gespannt auf die ersten Datenblätter.

Zur Kugelumlaufspindel kann ich leider nicht wirklich viel dazu sagen. Aber mit genau dieser Kugelumlaufspindel hat das Gerät diese Toleranzen schon eingehalten, einzig die Motoren und die Software sind extrem veraltert bzw wollen von der Firma ausgetauscht werden.
Aber vielleicht noch zur Erklärung: Der Schlitten ist nicht "nur lugtgelagert" - sondern drückt den Schlitten auch in eine Richtung. Sprich wenn man keinen Motor anschließt und die Vakuumpumpe einschaltet fährt der Schlitten automatisch in eine Richtung bis er "anschlägt".
Ich nehme mal sehr stark an, dass dadurch das axiale Spiel enorm verringert wird.

Vielleicht noch eine Frage am Rande: Wäre es theoretisch bzw auch praktisch möglich keine Schrittmotoren zu verwenden, sondern irgendwelche andere Motoren (bitte keine Stelltische oder wie die heißen)?

Schönes Wochenende
Bernhard

EDIT: Warum lese ich so oft "Schrittmotore" und nicht Schrittmotoren?

[Manf]

EDIT: Warum lese ich so oft "Schrittmotore" und nicht Schrittmotoren?

http://de.wiktionary.org/wiki/Motor

http://www.googlefight.com/index.php...schrittmotoren

[user529]

ein regelkreis mit servomotor und spielfreiem getriebe (zb HD)
diese kombi ermöglicht dynamischere verfahrspiele als ein Schrittmotor da diese über einen regelkreis angesteuert wird und so höhere beschleunigungen und drehzahlen ermöglicht. 2000s/U*übersetzung(min30)