Trennkupplung für Schrittmotor

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Lorchi

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Hallo liebe Leute,

seit längerer Zeit suche ich eine Kupplung, mit der man einen Antrieb auskuppeln kann. Und den passenden Motor.

Ich hatte was eigenes konstruiert, wo der Motor mit Ritzel von einem größeren Zahnrad axial wegbewegt werden kann, aber irgendwie sah das klobig und merkwürdig aus. Für mein neues Teleskop hätte ich irgendwie gerne eine schönere Lösung, muss auch nicht superbillig sein, aber natürlich klein und leicht und eierlegend und Wolle und Milch abgebend <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/wink.gif" alt="" />

Wichtig ist nebenbei, dass der Motor nicht allzu dick ist.

Hintergrund: ich möchte über eine M6-er Spindel einen Okularschlitten antreiben. Über einen Knopf möchte ich außerdem Handtrieb zulassen, daher die Kupplung. Über eine Übersetzung 1:5 mit Zahnriemen will ich außerdem einen Hand-Schnelltrieb anbauen. Also so ungefähr (oder den Motor an anderer Stelle):
Code:
                     | Spindel
                     |
                     |
  ____   _____       |
 /    \       ----- .|.
|      |           | ° |  kleiner Drehknopf (langsam)
 \____/  _____----- '-'
            Zahn-    |
Handrad     riemen   K Kupplung
(schnell)            M Motor

Theoretisch wäre die Frage, ob ich überhaupt eine Kupplung brauche, oder den Motor bei Handbetrieb einfach mitdrehe. Dann darf der Motor aber kein Getriebe haben, und muss das benötigte Drehmoment im Betrieb selbst aufbringen. Und er sollte dann auch im Handbetrieb keinen großen Widerstand für den Schnellgang (1:5) darstellen.

Damit da meine Digiknipse mit Barlow und Kram draufpasst, soll er vertikal 3 kg bewegen können (incl. Sicherheit).
Wie rechnet man das in ein benötigtes Drehmoment um? Wen es nicht interessiert, der überspringt bitte meinen folgenden Kram.
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Ich würde mal vermuten, in etwa so, aber ich weiß es nicht:
Gewindesteigung (Winkel a): tan(a) = (Steigung pro Umdrehung=1mm) / (Wirkdurchmesser 5mm(?) * Pi) = 0,06366
Reibkoeffizient (z.B. Stahl auf Stahl): mr = 0,25 (Maximum aus allen Reibarten, nach Wikipedia)
Gewichtskraft Fg = 30N
Kraft in Umlaufrichtung im Wirkradius, die aufgebracht wird (unbekannt): Fu

Auflagekraft durch Gewicht: Fag = Fg * cos(a)
zusätzliche Auflagekraft duch Umlaufkraft: Fau = Fu * sin(a)
Hangreibkraft: Fr = mr * (Fag + Fau)
Hangabtriebskraft: Fh = Fg * sin(a)
Umlaufkraft soll Hangabtriebskraft und Hangreibkraft aufheben: Fu * cos(a) = Fr + Fh

Ergibt nach etwas Rechnerei:
Fu = Fg * (mr + tan(a)) / (1 - mr * tan(a))

Ergibt hier: Fu = 9.5 N, multipliziert mit Radius 2,5mm: benötigtes Drehmoment D = 2,5 Ncm. Kommt das hin?
-------

Ich hab auch mal Motoren mit durchgehender Welle und Drehknopf auf der anderen Seite gesehen. Tja, aber brauche ich eine Kupplung? Und wenn ja, woher nehmen? (Nein, ich mag keine Rutschkupplungen <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/krank.gif" alt="" />)

Ich würde mich über Anregungen sehr freuen.

Grüße, Henning
 
Hallo Henning,

Deine Suche wird nicht einfach, aber ich würde mal bei den Herstellern von Mikromotoren anfangen, denn dort könnte es am ehesten eine Deinem Problem vergleichbare Aufgabenstellung geben. Das Problem wird wohl eher die Betätigung solch kleiner Kupplungen sein ...

Bei allen handelsüblichen elektrisch betätigten Kupplungen (üblicherweise Lamellenkupplungen oder Magnetkupplungen) sind die Abmessungen für Deinen Zweck jenseits von Gut und Böse ...

CS

J.
 
Tja, ich habe leider schon Stunden gegoogelt und nichts gefunden. Motoren gibt es viele, Kupplungen auch, aber keine trennbaren.

RC-Cars haben wohl Fliehkraftkupplungen, ich schätze dass das meinen armen Okularantrieb überfordert <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" />

Ich habe mal folgende Variante durchgespielt: Den Schrittmotor mit einem eigenen Zahnriemenrad versehen und mit einem Milimeter Abstand zum Zahnriemen plazieren, dann einen Hebel mit einer Andrückrolle, um den Zahnriemen an das Motorritzel zu drücken. Aber da steckt der Teufel wieder im Detail, der Zahnriemen muss in beiden Hebelstellungen gespannt sein, der Hebel muss einrasten und selber irgendwie gelagert sein, und der Motor sitzt an einer für mich ungünstigen Position (da ist bei mir der Hutring im Weg). Das ist ganz schön aufwändig selberzumachen.

Grüßle,
Henning
 
Hallo Henning,

eine andere Möglichkeit wäre eine Rutschkupplung, die
bei manueller Betätigung verhindert, daß der Motor
gewürgt wird. Dann braucht man den Motor nicht einmal
auszuschalten. Das machte man früher auch beim Stunden-
antrieb mit Synchronmotoren so; bei laufender Nachführung
mit dem Handrad verstellen.

Solche Kupplungen müßte es im Modellbau (Autos?) geben,
oder bei Herstellern von Schritt- und anderen Motoren.


Gruß Coyote
 
Hallo Henning,

deine Rechnung habe ich jetzt nicht im Detail nachvollzogen...

Im reibungsfreien Fall ist das Drehmoment an einer Spindel

M = F * p /(2pi)
( F ist die lastseitige Kraft, p die Spindelsteigung 1mm).

Also M = 30N * 0.1cm / 6.28 = 0.48Ncm

Mit Reibung am Spindelgewinde würde ich über den Daumen einen Faktor 2 zuschlagen.


Jetzt kommt aber was Entscheidendes hinzu (ich sehe aus deiner Rechnung nicht ob du das berücksichtigt hast):

Das OAZ-Rohr reibt in seiner Führung, und die Kraft zwischen
OAZ-Rohr und Führungsrohr erhöht sich durch die Spindelkraft. Je waagrechter der OAZ steht, um so größer wird die Reibung am OAZ-Rohr. Je kürzer die Führungslänge, um so größer die Kräfte und damit die Reibung.

Müsste man sich also genauer ansehen!



Fehlt nur noch der unausrottbare Begriff "Zentrifugalkraft"... eine willkommene Gegelgenheit für mich mal wieder auf die physikalische Unsinnigkeit dieser Schulbuch-Kraftbegriffe hinzuweisen... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" />


Allgemein zur Kupplungsfrage:

Bei einem direkt gekoppelten Schrittmotor müsste es ohne Kupplung gehen, sofern der Motor stromlos ist. Bei einem DC-Motor mit nicht zu langer Übersetzung eigentlich auch (die lange Übersetzung wirst du aber wohl brauchen).

Eine Rutschkupplung kann man sich bauen aus 2 Scheiben, die von einer Feder axial aneinandergedrückt werden. Ach so, lese gerade du magst keine RK... dann brauchst du eine geschaltete Kupplung... ob das den Aufwand Wert ist? Und was ist mit der Ergonomie?

Edit: ach, es geht ja um einen Schlitten... trotzdem, bei Gleitführungen hängt die Reibungskraft vom Führungsabstand und dem Abstand des Lastschwerpunkts vom Schlitten ab. Ich würde eher testen als rechnen.

cs
Martin
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Danke für Eure Kommentare!!

Nein, die OAZ-Reibung habe ich nicht berücksichtigt. Ich halte sie mit Kugelumlaufbüchsen auf polierten Führungswellen klein, und hoffe dass meine Sicherheit in den 30N dafür reicht.

Ich freue mich über Deine Formel, wenn ich in meinem Ergebnis den Reibkoeff=0 setze, komme ich mit der Umlaufkraft (wie heißt die wirklich, Tangentialkraft?) mal Radius auf das formal gleiche. Mit Reibung habe ich hier dann etwa den Faktor 5.

Fehlt nur noch der unausrottbare Begriff "Zentrifugalkraft"... eine willkommene Gegelgenheit für mich mal wieder auf die physikalische Unsinnigkeit dieser Schulbuch-Kraftbegriffe hinzuweisen...
Bin Elektrotechniker und mache eher mit Bildsignalen rum, sorry,
<img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/tongue.gif" alt="" /> In meiner Not waren das Begriffe in meiner Zeichnung. Ich hätte da noch einen: Zentripetalkraft <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" />
Btw, Hangabtriebskraft finde ich gar nicht so unsinnig weil klar verständlich..., oder gibts da einen besseren Begriff?

Ich glaube mittlerweile, ich lasse eine Kupplung ganz weg... fokussiert sich dann halt nicht so weich <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/frown.gif" alt="" />

Gruß, Henning
 
hi!

ich ba grad mal ne skizze mit paint geschmiert: Link zur Grafik: http://www.astrotreff-siegerland.de/forpic/kupplung.JPG

dafür musst du allerding möglichkeiten zur herstellung feinmechanischer bauteile haben. wenn nicht, dann les einen beitrag weiter weiter.... weiter <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/totlach.gif" alt="" />

naja wie auch immer, ich hab mir das folgenderweise gedacht:

also die kupplung besteht aus einem zylinder, ca 15mm hoch, ca 10/15mm im durchmesser. am oberen ende ist eine zahnriemenscheibe befestigt, bzw, aus einem stück gefertigt. darin sitzt eine bohrung, so 7mm d. darunter ist eine geteilte buchse, dessen eine hälfte eine bohrung 6mm hat, und die andere hälfte ein halbes m6 gewinde hat. diese beiden hälten sind mit einem scharnier verbunden, und werden durch eine feder zusammengehalten. (hab darauf in der "zeichnung" verzichtet). das mit der feder stell ich mir so vor, das wenn man die hälte aufklappt, und ein gewisser punkt überschritten ist, bleibt sie offen, wenn du weist was ich meine.

das sollte eigentlich funktionieren, bzw käme es auf einen versuch an. wenn einer was besseres weis, soll ers sagen! <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/blush.gif" alt="" />

und wenn ich jetzt blödsinn geschrieben hab, dann =>duckundwech... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/schwitz.gif" alt="" />
 
Hi Julian,

schöne Skizze, so klein... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" />

Äähhmm - wie jetzt? Ich befürchte ich habs nicht verstanden. Meinst Du, das Scharnier wäre die Betätigung der Kupplung? Dann drückt sich aber der Motor, wenn er gegen den Uhrzeigersinn dreht, ein wenig mit dem Gewinde nach außen... also ich glaube das wird so nicht, trotzdem danke!

Btw., gibt es irgendwo Zahnwellen und Ritzel, die auf solch einer Welle verschoben werden können? Am besten mit einer kugelgelagerten Positionierung?

Gruß, Henning
 
Btw., gibt es irgendwo Zahnwellen und Ritzel, die auf solch einer Welle verschoben werden können?

hmmm, genau auf der überlegung beruht meine "konstruktion". naja, war ja auch nur ein spontaner gedanke.....

ich hoffe es findet sich noch irgendwas. kann man vielleicht mal ein foto von deinem projekt sehen? würde mich interessieren wie weit du mittlerweile gekommen bist, ich hab da immer noch was von "mit laser geschnitten blechen" irgendwas mit 14" und eq6 und soweiter im hinterkopf... richtig?
 
Hi Henning,

Kugelumlaufbuchsen ist schon mal sehr gut, dann sollten deine 30N wirklich reichen.

Faktor 5 mit Reibung... kommt mir spontan etwas viel vor, mit my=0,25 erhalte ich das aber auch, allerdings auf anderem Weg als du:

- Normalkraft an der Gewindeflanke (bei dir Fag): Fn = Fg / cos(a)

- Reibkraft (tangential an Gewinde, bei dir Umlaufkraft??): Fr = Fn * my

- Reibmoment: Mr = Fr * Deff/2

mit den Werten: my=0,25, Fg=30N, Deff=5,5mm (für M6) ergibt das 2,38Ncm.




Bin Elektrotechniker und mache eher mit Bildsignalen rum, sorry,

... bin ich auch... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/huhu.gif" alt="" />


Diese ganzen verschiedenen Begriffe für die gleiche physikalische Wechselwirkung bringen m.E. eher Verwirrung als Nutzen. Wenn ein Körper auf einer schiefen Ebene liegt, gehen natürlich die wirkenden Kräfte auf die physikalische Wechselwirkung "Gravitation" zurück.

Wenn man die Gravitationskräfte in Komponenten normal und tangential zur Ebene aufspaltet, bleibt es trotzdem die gleiche Kraft. Der eigene Name für die Tangentialkomponente ("Hangabtriebskraft") legt nahe dass dieses eine besondere Kraft ist, die im Fall "Körper auf der schiefen Ebene" von vornherein "anzusetzen" ist. Zu Genüge erlebt bei den Übungsstunden an der Uni...

Genauso wie der Unsinn, dass sich bei der Satelliten- oder Planetenbewegung die Gravitationskraft und die "Fliehkraft" (oder "Zentrifugalkraft") das "Gleichgewicht" halten....

Der Begriff Zentripetalkraft oder Zentralkraft ist dagegen durchaus sinnvoll. Er beschreibt die für eine Kreisbewegung prinzipiell erforderliche real wirkende Kraft zum Zentrum. Zentralkraft kann z.B. die Gravitationskraft sein, oder eine elektrische Kraft, oder die Kraft eines gespannten Fadens.


Das geht jetzt wirklich nicht gegen dich oder dein Posting, ich bin nur gerade so schön in Fahrt zum dozieren... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/wink.gif" alt="" />


Viele Grüße
Martin
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hi zusammen,

bei den verschiedenen Kupplungs-Möglichkeiten sollte man auch beachten, ob das Einkuppeln jederzeit möglich ist, oder ob dazu erst die Kupplungspartner in bestimmte Stellungen zueinander gebracht werden müssen.

Kennt man ja mitunter vom Rückwärtsgang beim Auto...

d.h. das Einkuppeln funktioniert evtl. nur "stufenweise". Die "halbe Mutter" ist so ein Fall.

cs
Martin
 
Hallo Henning

Ich habe an meinem Newton einen Schrittmotor am 1:6 untersetzten Moonlite. Als Kupplung verwende ich eine im Schritttmotorbereich übliche Flexkupplung. Ich habe mir das Handrad an der untersetzten Seite bei Lutz Liebers aus Alu drehen lassen, dort ist die Kupplung zum Motor versteckt.

Ja und des ist so, der Steppermotor lässt sich, wenn die Steuerung ausgeschaltet ist an der Untersetzungsseite drehen, allerdings nur noch Schrittweise, da bei jedem Vollschritt rastet.

An dem nicht untersetzten Knopf ist drehen nur mit Gewalt möglich. Über Deine Drehmomentgeschichte möcht ich mich lieber nicht äußern, bei mit hat der Motor mehr Kraft als der Moonlite Schupf, will sagen, bei eingeschaltetem Motor dreht sich nix, auch wenn der Auszug schon wegen Überlastung durchrutscht.

Bei welchem Gewicht er das tut weiß nich nicht, für meine Coolpix 4500 nebst Televue Plössl 32mm und dranhängenden Kabeln reicht es offensichtlich.

Will sagen drehen kannst Du einen ausgeschalteten kleinen Schrittmotor ohne Getriebe und verschieben kannst Du einen Crayford auch, er hat keine Zahnstange.
 
Hi Julian,

leider gibts noch keine Fotos. Ich musste die letzten fast 1,5 Jahre beruflich und privat das alles an die Seite legen. Jetzt habe ich mich aufgerafft, und die Sachen wieder rausgekramt. Der Fokusantrieb ist vorerst das letzte, das ich noch planen muss, dann gehts ans Teile besorgen und basteln.

Nee, nich Laser - Wasserstrahl! *blubber* <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/laugh.gif" alt="" /> Ich habe auch nach wie vor vor (vor vor vor), Alu zu löten, davor habe ich aber jetzt wieder etwas Angst...

Grüßle, Henning
 
Das geht jetzt wirklich nicht gegen dich oder dein Posting, ich bin nur gerade so schön in Fahrt zum dozieren...

Dann mach mal und frisch meine Kräfte auf <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" />

<img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/huhu.gif" alt="" />
 
Hi Norbert,

danke auch Dir. Jetzt habe ich übrigens den perfekten Motor gefunden, von Nanotec.de mit herausragender 6mm-Trapezgewindespindel, 28mm Kantenlänge und 60N Hubkraft (LS2818 im Katalog). Mich schaudert nur noch der Preis incl. custom-Spindel <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/mauer.gif" alt="" /> den ich gar nicht nennen mag. <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/mauer.gif" alt="" />
<img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/mauer.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/mauer.gif" alt="" />

Da ich die Übersetzung mit nem Zahnriemen machen will und einem Handrad das genauso groß ist wie das Zahnriemenrad hoffe ich, dass es noch leicht genug geht (ohne Kupplung).
Gruß, Henning
 
hi!

wasser.... blubb-blubb... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/grin.gif" alt="" />

ja, wie gesagt, da dämmerte nur was im hinterkopf, warst ja auch schon länger nicht mehr aktiv hier....

nichts desto trotz, dann warte ich einfach mal bis die sache fertig ist, und dann bestaune ich das in seiner gänze!


ps: alu löten, ist wirklich keine hexerei! hab ich in der ausbildung gelernt, musst nur aufpassen, das das alu nicht auch blubb-blubb macht, dann ist nämlich zu spät <img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/appl.gif" alt="" />
 
Ho!

Alu löten habe ich nur einmal ausprobiert, das Zeug hieß Al370 oder so, mit einem Rothenberger Maxigas400-Brenner. Es hat prima funktioniert, aber die Teile waren relativ klein. Die die ich haben werde sind größer und leiten die Wärme schneller ab. Naja, ich werde vorher nochmal an Resten üben.

Grüße!
 
Kennt jemand ne Bezugsquelle für TR6 Spindeln? Ich dachte bisher, sowas gibts nicht, aber die Jungs von Nanotec verwenden sie...
 
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