Schrittmotor für Kameradolly

Hallo,

ich bin zur Zeit dabei, mir ein motorisiertes Dolly für Zeitrafferaufnahmen zu bauen. Ein Dolly ist eine Art Schienenführung, auf der man die Kamera führt um eine glatte Bewegung in den Film zu bekommen. Am besten schaut Ihr Euch kurz ein paar Bilder an, das sagt mehr als 1000 Worte ;)

Mein Dolly wird nicht so groß wie einige auf den Bildern, sondern nur etwa 1,20m lang und die Führungsschiene hat nur eine Breite von 4cm. Auf dieser wird ein Schlitten mit den Maßen 7,4x10cm geführt.

Das funktioniert auch so weit. Nun geht es aber an die Motorisierung. Ich möchte an beide Enden der Schiene ein Zahnriehmenrad befestigen, und einen Zahnriemen so spannen, dass dieser auf einer Seite mit dem Schlitten verbunden werden kann und sich somit der Schlitten durch Drehung eines der Zahnriemenräder fortbewegt.

Habe eine Freihandskizze angehängt.

Ein paar Randbedingungen:
- Die Steuerung muss per PC erfolgen können
- Die 1,20m Schienenlänge muss der Schlitten in bis zu 20 Stunden zurücklegen können. Dabei gilt die Regel: Foto machen, Kamera weiterbewegen, Foto machen. Es werden in diesen 20 Stunden minimal 1600 Fotos geschossen. Das bedeutet in diesem Beispiel, das der Schlitten alle 45 Sekunden (20h*60 / 1600) um 0,75mm weiterbewegt werden muss.
- Die Zahnriemenräder haben einen Durchmesser von 3-10cm (kann noch gewählt werden)
- Der Schlitten wiegt mit Kamera maximal 4kg. Es handelt sich um Schienen und Schlitten von Igus.com (WW-10-40-10 und WS-10-40).

Was würdet Ihr mir empfehlen, um eines der Zahnriemenräder anzutreiben?
Ich würde gerne einen Schrittmotor mit Planetengetriebe als Untersetzung verwenden. Leider ist mir noch nicht klar, wie ich berechne, welchen Drehmoment der Motor mindestens haben muss um den Schlitten zu bewegen.

Weiterhin muss die Ansteuerung noch geklärt werden. Ich würde gerne eine fertige Steuerung verwenden und den Schrittmotor keinesfalls "von Hand" ansteuern.
Was könnt Ihr mier hierzu empfehlen? Am besten wäre eine Steuerung mit direkter RS232/USB Schnittstelle, was ich bisher in dieser Art gesehen habe ist aber wohl nicht so geeignet, da über die Schnittstelle immer nur interne Betriebsmodi eingestellt werden können. Ich muss aber den Motor vom Rechner aus "on the fly" steuern können und nicht über vorprogrammierte Modi..
Die andere Variante bei den Steuerungen ist ja, das es einen Takteingang gibt. Gehe ich richtig in der Annahme, dass ich hier direkt einen Mikrocontroller anschließen könnte welcher durch den Takt die Drehzahl des Motors bestimmt?
Wenn ja, wäre das vermutlich die einfacshte Lösugn für mein Vorhaben..

Zusammengefasst:
- Welches Drehmoment / welchen Motor brauche ich (gerne konkrete Empfehlungen)?
- Wie steuere ich den Motor am besten an?

Ich würde mich sehr freuen, wenn Ihr mir ein paar Ratschläge geben könntet.

Vielen Dank und viele Grüße,
Pascal

Du hast dein Kammeragewicht von 4Kg was einer Gewichtskraft von ca. 40N entspricht.
Dann kommt noch das Eigengewicht des Schlittens dazu und die Haftreibung an der Führung, Da du ja immer vom Anfahren ausgehen mußt.
Der Reibungsbeiwert (Reibzahl) der Führung sollte in einem Datenblatt angegeben sein oder es ist ein Losbrechmoment angegeben.
Dann kommt die maximale Beschleunigung und damit dann das Drehmoment was deine Riemenscheibe aufbringen muß.
Die Reibungswiderstände der Riemenscheibe noch drauf (nicht vergessen das duch die Vorspannung des Riemens auch noch die zweite Scheibe mit berücksichtigt werden muß) und das notwendige maximale Drehmoment am Wellenzapfen ist bekannt.
Jetzt muß man nur Motokennlinien vergleichen und den Motor wählen.

Die detailierte Vorgehensweise inklusive aller Formeln steht in jedem guten Konstruktionshandbuch (Bsp.: Roloff Matek - Maschinenelemente).

Alternativ eine komplette Lineareinheit kaufen und aus dem Datenblat,t Einbaulage und Traglast, in der Graphik das notwendige Drehmoment ablesen. Das kostet mehr spaart aber das Rechnen.

Ach so, Schlepplasten wie Signal und Energieführungsketten bzw. Kabel nicht vergessen. Das sind auch zu bewegende Lasten.