Ich wollte nur erst einam anmerken dass ich die Teile so gut finde, dass ich sogar ein paar auf Vorrat hier liegen habe.wenn Du einen hast in 100mm*10mm*4mm Baugröße mit 40mm Hub
10mm*17mm*150mm sind welche groß, von Pollin oder vom lokalen Werkzeugshop Kustermann.
Mit 45mm Länge des Kugelkastens, haben sie einen riesigen Hub von 190mm.
Für eine kompaktere Anwendungen habe ich auch schon welche abgesägt und entsprechend mit Anschlägen versehen.
@Manf: Danke für deine Idee aber ich bräuchte eher etwas individuelles und keine fertig Lösung. Das ganze wird patentiert deshalb möchte ich möglichst alles selbst machen. Desweiteren kann ich mir eine solche schiene nicht als ideal Lösung vorstellen...
Die Form der Zugstange ist übrigens egal. Sollte nur ca den Maßen entsprechen- so klein wie möglich so groß wie nötig.
Bis 50% rel. Luftfeuchte bei über 20°C besteht kein besonders großes Risiko (sonst würde in einem normalen Wohnraum in der Zeit auch alles verrosten, passiert aber nur dort wo hygroskopische Stoffe wie z.B. Salze auf blankem Stahl das Wasser anziehen).Zitat von Unregistriert
Der genaue Zusammenhang wird über den Taupunkt geregelt.
Es ist also Druck und Temperaturabhängig ab wann die Luftfeuchte kondensiert und zum Problem wird.
Bei Anwesenheit von hygroskopische Stoffen, verschiebt sich das Ganze natürlich zum schlechteren.
Laufzeit von 5 Jahren, das sind dann bis zu 3.650.000 Arbeitszyklen, ausgehend von den schon bekannten Werten.
Da Wartungsfrei zu bleiben, heist ordentlich konstruieren und die richtigen Bauteile wählen.
Die Führung eines Tintenstrahldruckers hat was die Zyklenzahl und Wartungsfreiheit angeht ähnliche Werte.
Also ein maßhaltiges, poliertes, gehärtetes Chromstahl Teil gepaart mit "for Life" geschmierten oder PTFE Gleitlagern.
Nach DIN 33411 ist die waagerechte mittlere Armzugkraft von Männern (50% der maximalen Armkraft) 100N.
Kommt jetzt auf den Kraftwinkel an welchen Werkstoff man braucht, bzw. ob das überhaupt geht.
4mm*10mm=40mm²
100N/40mm²=2,5N/mm²
Wirkt die Kraft als Zugkraft auf den 4mm*10mm*100mm Stab, ist das kein Problem. Als Querkraft kommt es drauf an auf welche Seite sie wirkt. 4mm setzen einer Kraft halt weniger entgegen wie 10mm.
https://de.wikipedia.org/wiki/Balkentheorie
Als Kraftmesser für Zugkräfte kann man eine einfache Federwaage nehmen, gibts schon ab 5€. Da lohnt sich noch nicht mal der Selbstbau.
Eine Rundführung wäre kostengünstig, aber die Krafteinleitung könnte dann nur am Ende des Stabs erfolgen.
Eine Flachführung erlaubt bei 10mm Breite des Stabs, knapp 4mm für eine Ankopplung an den Antrieb, z.B. per Zahnstange.
Bei einer Längskraft (Zug- oder Druckkraft) von 100N muß der Motor diese Kraft
(plus einiges mehr um die Beschleunigung und Endgeschwindigkeit zu erreichen) aufbringen können.
Bei einer Querkraft, wirken die 100N wie bei ener Backenbremse mit nur einem Backen. Es ist die resultierende Reibkraft zu überwinden.
Da kommte es auf die Kontaktfläche und den Reibungsbeiwert an.
Dieser ist von der Oberflächenbeschaffenheit (Rautiefe: Spiegelglatt kontra Schleifpapier) und Härte der Teile (weicher Werkstoff kann sich elastisch oder sogar plastisch verformen so das wegen Formschluß keine Bewegung mehr möglich ist) abhängig.
Wenn die Bewegung immer exakt den gleichen Hub hat und immer einganzer Zyklus stattfindet, kann man wie bei einem Motor mit Kurbelwelle (Exzenter) und Bleulstange arbeiten.
So genannte Exzenterpressen z.B. nutzen genau dieses Prinzip.
https://de.wikipedia.org/wiki/Exzenterpresse
Soll die hin und her Bewegung zeitlich jeweils unabhängig von einander stattfinden, ist diese Lösung eher ungünstig.
Bei einer Zahnstangen - Ritzel Kombination muß man anhand der äußerne Kräfte, die kräfte die Auf die Verzahnung wirken ermitteln.
Danach dimensioniert man dann die Verzahnung (abhängig vom Werkstoff, Messing ist nicht so fest wie Stahl) so das es nicht zu einem Zahnbruch kommt.
Daraus ergeben sich dann der minimale Durchmesser des Ritzels und darüber das notwendige Drehmoment des Motors.
Ist schon ein bischen Rechnerei, aber eigentlich ist das meiste nur Hebelgesetz.
Einmal mehr vielen Dank für die ausführliche Antwort.
Ich dachte es wäre klar, dass keine Querkräfte fließen. Und das Flacheisen in den Maßen ist überhaupt keineine Pflicht. Am Ende ist das einzig entscheidende ein Winkel, der ca. 1cm breit ist. Die Stange kann also rund sein.
Ich hab hierzu folgendes gefunden: http://www.igus.de/wpck/2407/DryLin_R_Lineargleitlager
Demnach würde ich eine Welle als Zugstange benutzen.
Da es um einen Prototypen geht für eine Gebrauchsmuster Anmeldung muss er ja lediglich gut funktionieren, die anderen Faktoren sind erstmal zu vernachlässigen.
Die Kraft der deutlich zu hoch angesetzt. Habe den Winkel in seiner Funktion verbessert und es sind max 8kg eher 5kg Zugkraft.
Eine Exzentrische Lösung wäre für den Prototypen möglich, später für das Endgerät eventuell nicht mehr, da vielleicht zwei verschiedenen Strecken/Hübe gebraucht werden.
Eine letzte große Frage:
Gerne auch links - sofern dann selbst studierbar finde aber zu diesem Thema auch kaum Dinge...
1) mit welcher Motor(Getriebe-Kombination) und vor allem welcher Schaltung setze ich das denn dann exzentrisch um? Macht das System ja am ende nur ein mm zuviel ist mein Startpunkt ja immer verschoben?!
Ausgangspunkt von dem aus -mittlerweile ziemlich genau besimmt - das System immer 33mm vor und zurückfährt.
Die Kraft wirkt übrigens nur als Zugkraft.
Wenn ich hier ein Ritzel - Zahnband Kombination nutze, wie realisier ich hier bei jedem Zyklus den exakten vor- und rückschub?
Die einfachere Methode genügt mir. Gerne auch mit Servotechnik aus dem Modellbau um erstmal den Prototypen zum laufen zu bringen.
Hier mal eine Prinzipskizze für einen (bedingt) variablen Hub.
Vorraussetzung: Die Verzahnung ist lang genug, das Ritzel (der Motor) sitzt weit genug rechts, der Sensor sitzt weit genug rechts und der linke Schaltnocke ist verstellbar.
Der eine Sensor reicht in Verbindung mit der Drehrichtung des Motors aus um beide Endlagen zu erkennen.
Nur wenn der Motor links dreht, kann der rechte Schaltnocke erreicht werden, was die Endlage eingefahren signalisiert.
Nur wenn der Motor rechts dreht, kann der linke Schaltnocke erreicht werden, was die Endlage ausgefahren signalisiert.
Der Sensor darf nur zwichen beiden Schaltnocken stehen (Konstruktiv bedingt)
Der Motornachlauf muß reproduzierbar sein, damit bei gleichem Schaltpunkt immer die selbe Endlage erreicht wird.
Der letzte Punkt ist auch bei einer Lösung mit Exzenter zu beachten.
Dort braucht es nur einen Schaltnocken der den OT (Oberen Totpunkt) anzeigt.
Beim Exzenter wird durch die sinusförmige Kopplung der Rotationsbewegung zur Linearen Bewegung die Einstellgenauigkeit um den OT (und UT) besser.
Bei Getriebemotoren verkleinern sich Ungenauigkeiten im Nachlauf des Motors proportional zur Getriebeuntersetzung.
Exakte Angaben sind nicht möglich, da diese erst im Rahmen des Konstruktionsprozesses für den konkreten Aufbau anfallen.
33mm / 3,14 = 10,51mm
Bei einem Ritzel mit einem Teilkreisdurchmesser von 10,5mm wäre ein Getriebemotor mit 4 Umdrehungen pro Sekunde auf jeden Fall schnell genug um in einer Sekunde Hin- und Rückhub zu schaffen.
Da man sich erst Verzahnung (modul), Ritzel und Werkstoff entsprechend der Kräfte und des Verschleißes (wegen der geforderten Lebensdauer, und Wartungsfreiheit) raussucht, kommt dann erst am Ende der passende Motor.
Dessen Drehzahl und Untersetzung ist dann abhängig vom Ritzel und der benötigten Kraft.
Geändert von i_make_it (14.04.2016 um 07:29 Uhr)
Okay, vielen dank. Das reicht auch erst mal für ein Prototyp. Gibt es Bücher zu dem Thema "Sensoren/Ritzel-Antrieb/Motor" die du empfehlen kannst?
Ich habe da leider keine Buchempfehlungen.
Durch meine Vorbildung ist keines meiner Bücher was für Einsteiger, bzw. die Bücher zum Selbstbau von Robotern enthalten im Bereich Sensoren und Getriebe keine Lösungen, die den Anforderungen an Lebensdauer und Zyklenzahl gerecht werden.
Bei den Motoren, kannst Du wohl bei DC Getriebmotoren anfangen, aber wegen dem Bürstenverschleiß wird das eher grenzwertig. Also eher in Richtung Stepper oder BLDC Motoren.
Da muß man dann aber auch die Motorkennlinien beachten und wie man die Motordrehzahl dann auf die gewünschte Drehzahl untersetzt und das notwendige Drehmoment erhält.
Z.B. geht vermutlich ein kleiner BLDC mit entsprechender Untersetzung genauso wie ein entsprechend starker Stepper.
Da muß man dann Volumen, Gewicht und Leistungsaufnahme vergleichen um zu entscheiden was man nimmt.
Beim Sensor geht von einem mechanischen Schalter (wenn er die Anzahl an Betätigungen aushält) über Reflex- und Gebellichtschranken, Hall Sensoren und Magneten bis zu Induktiven und Kapazitiven Näherungsschaltern alles.
In der Industrie ist da meist ein induktiver Näherungsschalter das Produkt der Wahl.
Aber neben der Funktion kommt es ja am Ende auch auf die Kosten an. Was bringt ein Produkt wenn es unverkäuflich ist, weil zu teuer?
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