Drehtisch

[SaltyFish]

Morgen,
ich hätte ein paar Fragen zur Auslegung eines "Drehtisches". Ich habe eine Platte mit einer darauf mittig liegenden Last, die gedreht werden soll. Drehen ist hierbei aber vielleicht das falsche Wort, da keine vollen Umdrehungen gemacht werden sollen, sondern Winkel zwischen 0-90° möglichst genau angefahren werden sollen. Also die Platte soll sich nur um kleine Winkel drehen. Ich habe jetzt von schaeffler "Drehverbindungen" (Kreuzrollenlager) ( Drehverbindungen | Schaeffler Deutschland ) gefunden, die eine Außen- oder Innenverzahnung haben. Daher bräuchte ich dann noch einen Motor und ein Stirnrad, welches die Drehverbindung antreibt. Jetzt steh ich vor zwei Problemen. Zum einen muss ich die Drehverbindung und zum anderen den Motor auslegen.
1) Zur Drehverbindung: Das Lager nimmt axiale und radiale Kräfte auf sowie Kippmomente. Die axiale Kraft müsste ja einfach die Gewichtskraft der Platte mit Last sein, aber wie komme ich auf die radiale Belastung und die Kippmomentbelastung?
2) Zur Auslegung des Motors: Also einerseits muss ja das Reibmoment überwunden werden. Da es sich um ein Wälzlager handelt, würde ich jetzt einfach einen kleinen Reibkoeffizient wie 0,003 annehmen und diesen mit der Gewichtskraft und dem Lagerdurchmesser multiplizieren M = mü*m*g*r. Aber war es das schon, muss das Drehmoment des Motors unter Berücksichtigung der Übersetzung nur größer als Reibmoment sein?

 

[derschwarzepeter]

Nur wenn das Trägheitsmoment und/oder die gewünschte Winkelbeschleunigung vernachlässigbar gering ist
und kein oder nur zu vernachlässigendes Drehmoment (durch die Bearbeitung des aufgespannten Werkstückes) wirkt.
Trotzdem rate ich beim Einzelstück oder beim Prototyp die Motorleistung heftig überzudimensionieren
UND die Lager sehr gut gegen Staub/Späne abzudichten.

Abgesehen davon ist das eine sehr teure Lösung, die u.U. gar nicht nötig ist:
Tut´s nicht auch eine viel billigere Lösung,
wie eine mittige Lagerung, die NUR die seitlichen Kräfte aufnimmt
und 3 Rollen unter der Platte, wobei eine davon als Reibrad-Antrieb funktioniert?

 

[SaltyFish]

Alles klar. Und wenn ich die Massenträgheitsmomente der Platte und der Last berechnet habe, müsste ich die doch auf die Motorwelle beziehen, da die Drehachse des Tisches parallel zur Motorachse verschoben ist oder? Dann müsste an dieser Stelle das reduzierte Massenträgheitsmoment berechnet werden?
Und dann noch eine Frage zur Lagerung des Motors. Kann das Zahnrad direkt auf die Motorwelle befestigt werden oder brauche ich da wieder den Aufbau Motor-Kupplung-Lager-Zahnrad?
Danke auch für den neuen Lösungsvorschlag!

 

[Derfnam]

Morgen,
ich hätte ein paar Fragen zur Auslegung eines "Drehtisches". Ich habe eine Platte mit einer darauf mittig liegenden Last, die gedreht werden soll. Drehen ist hierbei aber vielleicht das falsche Wort, da keine vollen Umdrehungen gemacht werden sollen, sondern Winkel zwischen 0-90° möglichst genau angefahren werden sollen. Also die Platte soll sich nur um kleine Winkel drehen. Ich habe jetzt von schaeffler "Drehverbindungen" (Kreuzrollenlager) ( Drehverbindungen | Schaeffler Deutschland ) gefunden, die eine Außen- oder Innenverzahnung haben. Daher bräuchte ich dann noch einen Motor und ein Stirnrad, welches die Drehverbindung antreibt. Jetzt steh ich vor zwei Problemen. Zum einen muss ich die Drehverbindung und zum anderen den Motor auslegen.
1) Zur Drehverbindung: Das Lager nimmt axiale und radiale Kräfte auf sowie Kippmomente. Die axiale Kraft müsste ja einfach die Gewichtskraft der Platte mit Last sein, aber wie komme ich auf die radiale Belastung und die Kippmomentbelastung?
2) Zur Auslegung des Motors: Also einerseits muss ja das Reibmoment überwunden werden. Da es sich um ein Wälzlager handelt, würde ich jetzt einfach einen kleinen Reibkoeffizient wie 0,003 annehmen und diesen mit der Gewichtskraft und dem Lagerdurchmesser multiplizieren M = mü*m*g*r. Aber war es das schon, muss das Drehmoment des Motors unter Berücksichtigung der Übersetzung nur größer als Reibmoment sein?

Ohne Mindest- Daten ( Gewicht, ca.- Abmessungen usw. ) zu kennen, ist deine Frage wie die Frage: Was kostet ein Auto?

 

[SaltyFish]

@Derfnam auf dem Bild müssten die Abmessungen stehen oder welche Daten bräuchtest du noch?

 

[derschwarzepeter]

das Trägheitsmoment und ... die gewünschte Winkelbeschleunigung ...
und ... des Drehmoment (durch die Bearbeitung des aufgespannten Werkstückes) ...

... hast du uns noch unterschlagen!

 

[SaltyFish]

Ne also bearbeitet wird da nichts. Die Last wird von einer anderen "Handlingseinrichtung" draufgelegt und soll danach einfach nur etwas ausgerichtet werden, falls Sie aufgrund von Ungenauigkeiten nicht parallel zu einer "gedachten Ebene" steht. Sorry ist etwas schwammig formuliert, aber ich hoffe es ist halbwegs klar, was gemeint ist. Die Beschleunigung ist denke ich eher weniger ausschlaggebend, aber ich würde es gerne der Vollständigkeit halber berechnen. Ich hätte jetzt gesagt, das Teil soll sich um 45°/3s mit einer Beschleunigung von 10°/s^2 drehen. Ist aber jetzt etwas willkürlich festgelegt. Die Last soll halt einfach innerhalb von max. 5 Sekunden um einen Winkel von maximal 45° gedreht bzw. ausgerichtet werden.

 

[derschwarzepeter]

Aber DANN ...

Tut´s ... auch eine viel billigere Lösung,
wie eine mittige Lagerung, die NUR die seitlichen Kräfte aufnimmt
und 3 Rollen unter der Platte, wobei eine davon als Reibrad-Antrieb funktioniert

 

[SaltyFish]

Ok ja verstehe schon, aber unabhängig davon, was ich im Endeffekt nehme, würde ich gerne wissen, wie ich meine Lösung umsetzen müsste. Daher würde ich gerne wissen, ob ich das Zahnrad direkt an der Motorwelle montieren kann oder eine zusätzliche Lagerung + Kupplung brauche? Und wie genau die radialen Kräfte zustande kommen?

 

[derschwarzepeter]

LINK
Musst du halt nachrechnen.

 

[Derfnam]

Ok ja verstehe schon, aber unabhängig davon, was ich im Endeffekt nehme, würde ich gerne wissen, wie ich meine Lösung umsetzen müsste. Daher würde ich gerne wissen, ob ich das Zahnrad direkt an der Motorwelle montieren kann oder eine zusätzliche Lagerung + Kupplung brauche? Und wie genau die radialen Kräfte zustande kommen?

Bei nur 45° Schwenkwinkel (hoffentlich stimmt diese Annahme) brauchst du gar keinen Motor mit Zahnrad sondern es reicht ein Druckluftzylinder oder eine E- Spindel an einem Hebel. Für den Drehkranz würde ich ein Fertigteil der Fa. JOST nehmen.

 

[SaltyFish]

ok alles klar danke, aber meine Frage mit der radialen Belastung ist noch nicht ganz geklärt. Mal abgesehen von der Übertragungsstelle am Zahnrad, wie kommen denn die radialen Kräfte bei so einem Drehtisch zustande. Also auch wenn ich die Platte direkt mit einem Motor ohne Zahnrad drehen würde, träten doch radiale Kräfte auf oder?

 

[Derfnam]

ok alles klar danke, aber meine Frage mit der radialen Belastung ist noch nicht ganz geklärt. Mal abgesehen von der Übertragungsstelle am Zahnrad, wie kommen denn die radialen Kräfte bei so einem Drehtisch zustande. Also auch wenn ich die Platte direkt mit einem Motor ohne Zahnrad drehen würde, träten doch radiale Kräfte auf oder?

Egal, ob du so einen Drehtisch durch ein außenliegendes Zahnrad oder einen Hebel mit einer Tangentialkraft antreibst: es tritt stets eine Radialkraft auf, denn an der Übertragungsstelle wirkt eine äußere Kraft. Nur wenn du ( z. B.über eine Welle) den Tisch direkt mit einem Drehmoment antreibst, entsteht keine Radialkraft.

 

[derschwarzepeter]

wie kommen denn die radialen Kräfte bei so einem Drehtisch zustande

Schau dir doch den Link an, den ich dir geschickt hab!

 

[SaltyFish]

@Derfnam ja mit der zweiten Aussage war ich mir nicht so sicher. Tritt wirklich keine Radialkraft auf, wenn man den Tisch direkt mit einem Motor antreibt?

 

[SaltyFish]

@derschwarzepeter hab ich, danke. Dass Radialkräfte bei nem Zahnrad auftreten ist mir bewusst.

 

[SaltyFish]

Das Problem ist nur: Für die Berechnung der Radialkraft am Zahnrad bräuchte ich das zu übertragende Moment am Zahnradgetriebe, aber gleichzeitig brauche ich die Radialkraft zur Berechnung des zu übertragenden Moments, da nach Aussagen des Herstellers die Radialkraft das Reibmoment beeinflusst, dass ich zur Bestimmung des Antriebsmoments benötige.

 

[Derfnam]

@Derfnam ja mit der zweiten Aussage war ich mir nicht so sicher. Tritt wirklich keine Radialkraft auf, wenn man den Tisch direkt mit einem Motor antreibt?