Schrittmotor oder BLDC-Motor?

Dieses Thema im Forum "Steuerungs- und Regelungstechnik, SPS" wurde erstellt von bildmechaniker, 12 Dez. 2012.

  1. bildmechaniker

    Guten Abend,

    ich habe ja bereits vor einiger Zeit einige Fragen zu meinem Vorhaben gepostet, ein Reprostativ zu bauen. Das Vorhaben ist gleich geblieben, doch jetzt geht es um ganz konkret um den Antrieb:

    Welcher Motorentyp ist besser geeignet? Schrittmotor oder BLDC-Motor?

    Folgende Anforderungen sind zu erfüllen:


    Eine Last von maximal 12 kg muss an einer Z-Achse nach oben und unten bewegt werden.
    Geführt wird diese mittels einer Kugelumlaufführung.
    Angetrieben werden soll der Hubmechanismus von einem Kugelgewindetrieb (Steigung 5 mm, Spindeldurchmesser 16 mm).

    Bei der Bewegung kommt es auf Folgendes an:

    Sehr feinfühliges Anfahren und Abbremsen. Wichtig ist der untere Drehzahlbereich an der Spindel von etwa 0 bis 30 U/min. Die maximale Spindelumdrehung soll bei 100 bis 150 U/min liegen. Das möchte ich mit einem Getriebe erreichen, das je nach Erfordernis durch die Drehzahl des Motors dimensioniert wird.

    Die Bedienung erfolgt mittels Joystick.

    Es ist nicht notwendig, das eine vorbestimmte Position wiederholt möglichst genau angefahren werden kann.

    Der Motor muss auch in diesem unteren Drehzahlbereich (der Spindel) ruckfrei und rund laufen. Vibrationen, die sich auf das Stativ übertragen, kann ich nicht tolerieren

    Der Motor muss möglichst geräuscharm laufen (Büro- und Wohnumgebung).

    Ein sicherer Halt der Last bei Stromausfall und möglichst auch die Beibehaltung der Position muss gewährleistet sein.

    Ich bin mit meinen bisherigen Überlegungen zu folgendem Konzept gekommen:

    Drehzahl des Motors per Steuerung beispielsweise auf etwa 1000 bis 1200 U/min bzw. etwas über dem optimalen Drehzahlbereich begrenzen -->

    -->Getriebe vorschalten (gemäß obigem Beispiel ca. 8:1) - damit erreiche ich meine Maximaldrehzahl, gewinne Drehmoment und habe bei den Drehzahlen Spielraum nach unten -->

    -->Bremse - ist eine zusätzliche Bremse erforderlich (sofern das Drehmoment stimmt)? -->

    --> Verbindung des Antriebs mit der Spindel über Kupplung oder Zahnriemen
    Was ist besser hinsichtlich Vibrationsübertragung? -->

    --> Steuerung des Antriebs über Joystick - einfache Auf- /Abbewegung an 1 Achse.


    Welche Empfehlungen könnt Ihr mir hinsichtlich Motortyp und Steuerung geben?

    Brauche ich noch weitere Komponenten oder auf was kann ich verzichten?

    Nach welchen Grundsätzen muss ich die benötigten Teile auswählen?
    (z.B. günstigste Drehzahl des Motors, Drehmomentverlust durch Mikroschritte, lieber hohe Motordrehzahl und Getriebeübersetzung oder mit den Drehzahlen eher sparsamer umgehen)



    Vielen Dank im Voraus für Eure Antworten


    Viele Grüße


    Franz, der Bildmechaniker
     
  2. Nitrozin

    AW: Schrittmotor oder BLDC-Motor?

    Hi,

    das sind aber ne Menge Fragen.
    Ein paar Dinge kann ich dazu sagen.

    BLDC-Motoren:
    + sehr gute Laufruhe
    + hohe Drehzahlen möglich +10000 Umin (Vorteil mit Getriebe)
    + günstiger Momentverlauf über das gesamte Drehzahlband
    - teuer

    Schrittmotoren:
    - mit Microschritt relative Laufruhe (allerdings muss man den Momentverlust beachten)
    - keine sehr hohen Drehzahlen
    - Moment nimmt ab bestimmter Drehzahl schnell ab
    + Preis Leistung

    Ich würde aus Erfahrung einen BLDC-Motor mit hoher Drehzahl und großer Untersetzung nehmen.
    Die Steuerungen haben meistens digitale und analoge Eingänge für die Fahrsteuerung.
    Das macht die Adaption eines analogen Joysticks einfacher.
    Möglicherweise kannst du dir in der Konfiguration auch die Bremse sparen, da die Selbsthemmung des
    Getriebes in Verbindung mit der Spindelsteigung ausreichen könnte.

    Gruß Volker
     
  3. derschwarzepeter

    Mitarbeiter

    AW: Schrittmotor oder BLDC-Motor?

    Ich denke, die gewünschten Eigenschaften sollte auch ein simpler Gleichstrom-Getriebemotor haben,
    den man über ein Labornetzteil (ev. mit PC steuerbar) von der Stange ansteuert.
    Die Sebsthemmung haben solche mit Schneckengetriebe.
     
  4. motmonti

    AW: Schrittmotor oder BLDC-Motor?

    Hallo!

    Ich gebe hier Peter recht, das der DC-Motor eine gute und preiswerte Lösung sein kann! Der BLDC wiederrum läßt sich wirklich sehr genau positionieren, hat die Bremse meist schon an Bord, benötigt aber einen Umrichter! Der Schrittmotor läßt sich gut mit einer eh erforderlichen Steuerung verbinden und ebenso feinfühligfahren.
    Eine Bremse würde ich vorsehen, da die Selbsthemmung bei Schneckenradgetrieben erst ab einer Übersetzung größer 30 voll einsetzt!
    Die Vebindung zwischen Antrieb und Spindel würde ich nicht über Riemen realisieren,da bei einem Riss des selben, rauscht das Gewicht nach unten, da die Kugelrollspindel ein sehr geriinges Widerstandsmoment hat.
     

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