Schwenkkopf mit Werkzeugaufnahme - welche Servoantriebe?

[DarkDragon]

Hallo,

Ich soll einen Schwenkkopf mit Werkzeugaufnahme mit Servoantrieben planen. Dazu brauche ich 1 Motor für die translatorische Z-Achse, 2 für Rotationen und einen für die Werkzeugaufnahme zum öffnen/schließen. Kann mir jemand Servomotoren und eine geeignete Steuerung dafür empfehlen? Sehr stark muss es vermutlich nicht sein, aber präzise. Ich habe schon etliche Stunden damit verbracht nach geeigneten Systemen zu suchen, aber entweder es sind sehr komplexe Absolut-Steuerungen wo ich dann nicht einmal wüsste wie ich das kalibrieren kann (ich bau es ja nicht zusammen, ich plane es nur - und danach wird der Absolutwert vermutlich nicht mehr stimmen), oder es sind Motoren, die gleich mal ein halbes Auto in die Luft werfen können und 23091289312V benötigen mit 1320193912309192A.

[WPö]

Moin, Moin!

Komme wieder einmal dazu, aus dem Nähkästchen zu plaudern.

Aaalso, zuerst Bedarfsanalyse.

Kleine Motoren mit wenig Drehmoment über Getriebe (das dann aber fast oder ganz spielfrei sein muß) über eine stromsparende PID-PWM geregelt. Die Absolutposition kannst Du entweder über Absolutenkoder gestalten oder Du nimmst normale Enkoder und speicherst die aktuelle Position jeweils in einem batteriegepufferten SRAM. Letzte Möglichkeit: Resolver verwenden. Die sind etwas günstiger in der Anschaffung (Du brauchst ja wohl keine 16 Bits Winkelauflösung), aber die Auswertung kann langzeitstabil nur mit spez. AD-Wandlern durchgeführt werden, z.B. AD2S1205.

Die PID-Steuerung mitm Klapprechner zu machen, ist Unsinn. Sowas macht man mitm ARM-M3 o.ä., der schon ein paar PWM-Ausgänge zur Verfügung stellt. dieser µC kann dann von mir aus mit Solldaten vom Klapprechner versorgt werden. USB können heute viele dieser µC. Für die Leistung am Motor sorgt dann eine Klasse-D-Brücke pro Motor, z.B. LMD18200, die die PWM vom µC erhält.

Wenn Du auf normale Enkoder setzt, mußt Du in jedem Fall Endschalter verwenden, bei Absolutenkodern oder Resolvern sind sie zumindest nicht verkehrt. Dazu nehme man Mikroschalter, die nahezu verschleißfrei arbeiten.

Für die Motoren kannste Dir welche von Maxxon, Faulhaber (beide sehr teuer), oder einem Japaner 'raussuchen (Achtung Lieferzeit!). Dazu sollte gleich ein Getriebe mit passender Untersetzung angeflanscht sein. Achte dabei auf die IP-Schutzklasse, das Enddrehmoment und max. Motorgeschwindigkeiten. Lieber einen niedrigdrehenden Motor nehmen und ein einfaches 1:4-Getriebe, als einen hochtourigen, dem Du ein 1:20-Getriebe verpassen mußt.

Versorgt wird der ganze Krempel mit z.B. 24V aus einem Schaltnetzteilmodul (fertig zu kaufen, nix Entwicklungsaufwand).

Fragen werden mit Sicherheit kommen - nur zu!

Gruß - WPö

[DarkDragon]

Danke für die Antwort!

Kleine Motoren mit wenig Drehmoment über Getriebe (das dann aber fast oder ganz spielfrei sein muß) über eine stromsparende PID-PWM geregelt. Die Absolutposition kannst Du entweder über Absolutenkoder gestalten oder Du nimmst normale Enkoder und speicherst die aktuelle Position jeweils in einem batteriegepufferten SRAM. Letzte Möglichkeit: Resolver verwenden. Die sind etwas günstiger in der Anschaffung (Du brauchst ja wohl keine 16 Bits Winkelauflösung), aber die Auswertung kann langzeitstabil nur mit spez. AD-Wandlern durchgeführt werden, z.B. AD2S1205.

Die PID-Steuerung mitm Klapprechner zu machen, ist Unsinn. Sowas macht man mitm ARM-M3 o.ä., der schon ein paar PWM-Ausgänge zur Verfügung stellt. dieser µC kann dann von mir aus mit Solldaten vom Klapprechner versorgt werden. USB können heute viele dieser µC. Für die Leistung am Motor sorgt dann eine Klasse-D-Brücke pro Motor, z.B. LMD18200, die die PWM vom µC erhält.

Nein, nein, die Steuerung soll eine fertige sein, die man nur noch an den Motor und an den PC (über USB, PCI, ...) anschließt. Nur welche?! Welcher PC hat denn bitteschön so eine CANopen Schnittstelle, die überall auf den Informationsseiten zu den Steuerungsmodulen steht? Das ist für Motoren mit jeweils 2-3 Variablen die ich zu setzen hab doch mehr als übertrieben.

Wenn Du auf normale Enkoder setzt, mußt Du in jedem Fall Endschalter verwenden, bei Absolutenkodern oder Resolvern sind sie zumindest nicht verkehrt. Dazu nehme man Mikroschalter, die nahezu verschleißfrei arbeiten.

Absolutenkoder kann ich schlecht verwenden, wenn das jemand anders zusammenbaut. Dann richtet derjenige das womöglich so ein, dass 0 am Anschlag ist und 1 dann schon drüber hinaus, d.h. das Gestell wird sofort vernichtet . Außerdem steht die Auflösung, d.h. wie viele Umdrehungen der Absolutenkoder auffassen kann nie bei den Motoren.

Für die Motoren kannste Dir welche von Maxxon, Faulhaber (beide sehr teuer), oder einem Japaner 'raussuchen (Achtung Lieferzeit!). Dazu sollte gleich ein Getriebe mit passender Untersetzung angeflanscht sein. Achte dabei auf die IP-Schutzklasse, das Enddrehmoment und max. Motorgeschwindigkeiten. Lieber einen niedrigdrehenden Motor nehmen und ein einfaches 1:4-Getriebe, als einen hochtourigen, dem Du ein 1:20-Getriebe verpassen mußt.

Das war hilfreich, aber da wüsste ich gern noch mehr. Muss man Herstellerspezifische Ansteuerungsmodule verwenden?

Versorgt wird der ganze Krempel mit z.B. 24V aus einem Schaltnetzteilmodul (fertig zu kaufen, nix Entwicklungsaufwand).

Ich dachte das wäre unterschiedlich von Motor zu Motor? Manchmal sinds ja sogar Wechselstrom-Motoren statt Gleichstrom.

Ohje ... ich muss mir erstmal ein CAD Programm schreiben so wie das aussieht. Google SketchUp versagt da ja völlig wenn ich jetzt noch Getriebe reinpacken soll .

[EDIT]
Btw.: Meintest du Maxonmotor ( http://www.maxonmotor.de/ )? Maxon ist die Firma, die Cinema4D herstellt und unter Maxxon finde ich erstmal nichts.

[WPö]

Btw.: Meintest du Maxonmotor ( http://www.maxonmotor.de/ )? Maxon ist die Firma, die Cinema4D herstellt und unter Maxxon finde ich erstmal nichts.

Hast recht, war ein Versehen. Irgendein Motorenhersteller hatte einen ungewöhnlichen Doppelbuchstaben - und den habe ich da irrtümlich angebracht.

Es gibt fertige Motorenmodule, denen Du nur noch eine Position mitteilen mußt. Schau Dir mal Trinamic.com an, die Teile sind u.a. auch bei Reichelt zu haben. Leider ist das Zeug recht teuer und die Übertragung funktioniert (in meiner Erinnerung) hauptsächlich mit SPI. Damit brauchste auch erstmal einen Übersetzer-µC für USB, der aber kaum einen Aufwand darstellt.

Gruß - WPö

Edit by NicTheQuick: Link bereinigt

[WPö]

Danke nic, ich habe wohl gerade einen Aussetzer.

[WPö]

Nein, nein, die Steuerung soll eine fertige sein, die man nur noch an den Motor und an den PC (über USB, PCI, ...) anschließt. Nur welche?! Welcher PC hat denn bitteschön so eine CANopen Schnittstelle, die überall auf den Informationsseiten zu den Steuerungsmodulen steht? Das ist für Motoren mit jeweils 2-3 Variablen die ich zu setzen hab doch mehr als übertrieben.

Es gibt prinzipiell immer die Möglichkeit, CANopen über USB anzuschließen, aber diese Übersetzer sind teuer und schecht erhältlich. Außerdem ist das CANopen-Protokoll - selbst, wenn das meiste intern geregelt ist - noch ziemlich komplex.

Das war hilfreich, aber da wüsste ich gern noch mehr. Muss man Herstellerspezifische Ansteuerungsmodule verwenden?

Normalerweise nicht, aber für eine PID-Regelung mußt Du die K-Werte definieren, wonach Geschwindigkeiten, Beschleunigungen usw. berechnet werden. Das kann zum Geduldsspiel werden. Dann nimmt man ungefährliche Werte und nähert sich langsam dem Optimum.

Gruß - WPö

[DarkDragon]

Btw.: Meintest du Maxonmotor ( http://www.maxonmotor.de/ )? Maxon ist die Firma, die Cinema4D herstellt und unter Maxxon finde ich erstmal nichts.

Hast recht, war ein Versehen. Irgendein Motorenhersteller hatte einen ungewöhnlichen Doppelbuchstaben - und den habe ich da irrtümlich angebracht.

Es gibt fertige Motorenmodule, denen Du nur noch eine Position mitteilen mußt. Schau Dir mal Trinamic.com an, die Teile sind u.a. auch bei Reichelt zu haben. Leider ist das Zeug recht teuer und die Übertragung funktioniert (in meiner Erinnerung) hauptsächlich mit SPI. Damit brauchste auch erstmal einen Übersetzer-µC für USB, der aber kaum einen Aufwand darstellt.

Ja, das krieg ich notfalls auch per Parallelport hin, ich hätte aber lieber was mit fertigem Gehäuse und Anschlüssen. Praktisch eine idiotensichere Blackbox, denn es geht u.U. um meinen Abschluss.

[WPö]

Bedaure, da muß ich Dich wohl enttäuschen. Es gibt zwar sicherlich fertige Lösungen; die sind aber so teuer, daß es das Budget eines Studenten sprengen dürfte. Was willst Du denn ausgeben?

[DarkDragon]

Bedaure, da muß ich Dich wohl enttäuschen. Es gibt zwar sicherlich fertige Lösungen; die sind aber so teuer, daß es das Budget eines Studenten sprengen dürfte. Was willst Du denn ausgeben?

Keine Ahnung, denn es ist nicht mein Geld und ich hab auch erstmal keine Limits bekommen. Das ganze ist ja kein Privatprojekt von mir. Ich hab mich schon gewundert als es hieß "Servomotoren werden bevorzugt" und ich mir die Preise für gängige Industrie-Servomotoren angeschaut hab mit 200€ und aufwärts pro Stück.

[WPö]

und ich mir die Preise für gängige Industrie-Servomotoren angeschaut hab mit 200€ und aufwärts pro Stück.

Jaja, Daniel. Das ist leider die in Deutschland übliche Preislage.

Suche mal in Google nach "Servomotor USB". Da gibts ein "Pololu", das als Referenz oder Anfang dienen könnte. Leider ist es zumindest vom Hersteller nicht lieferbar. Wenn Du soweit bist und eine mehrkanalige USB-zu-DC-Motor-Steuerung hast, kannst Du umso besser die Motoren aussuchen. Zum Getriebe und den Endschaltern habe ich ja schon 'was geschrieben.

Parameter: USB-Anschluß, denn 'was andres ist heutzutage ein Anachronismus. Minimum 6 PWM-Ausgänge, vorzugsweise gleich mit Belastbarkeit für Motoren. Nach Möglichkeit dann auch per Schraubklemmen, denn einfache Stiftleisten sollten nicht mit Ampère belastet werden. Einige digitale IOs sollten für die Enkoder und Endschalter auch noch sein. Die K-Werte für die PID-Regler müssen für jeden Kanal separat einstellbar sein!

Übrigens: Willkommen im Alptraum Elektronik! Seit Mitte 2008 oder etwas später, da erst Lagerbestand abverkauft wurde, sind die Lieferzeiten für beliebige Artikel (sogar popelige Widerstände!) extrem angewachsen. Da sind 30 Wochen Lieferzeit überhaupt nichts Ungewöhnliches mehr! Eine maßgeschneiderte Sonderanfertigung für Dich fällt demnach höchstwahrscheinlich flach. Da bleibt dann nur noch, 'was Fertiges zu nehmen - und das suchen wir ja gerade.

Gruß - WPö