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März 2016

Entwicklung und Konstruktion mechatronisch

ausfahrbarer Arme für einen Torwart-Roboter

Yannick Schlamm 32207127

Semesterarbeit

Eidesstattliche Versicherung Hiermit versichere ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und ohne fremde Hilfe verfasst habe. Die verwendeten Hilfsmittel und Quellen sind vollständig angegeben. Wörtlich übernommene Textstellen, Bilder und Zeichnungen sind in jedem Einzelfall kenntlich gemacht worden. Kassel, den 20.02.2016 ____________________________

(Yannick Schlamm)

Aufgabenstellung zur Semesterarbeit für Yannick Schlamm, Matr.-Nr. 32207127

Entwicklung und Konstruktion mechatronisch ausfahrbarer Arme

für einen Torwart-Roboter

Aufgabenstellung:

Das Fachgebiet Maschinenelemente und Tribologie im FB 15 unterstützt das Fach-

gebiet Verteilte Systeme im FB 16 bei der Entwicklung der Roboter des Fußball-

Roboterteams „Carpe Noctem Cassel“ der Universität Kassel. Das Team tritt regel-

mäßig bei internationalen Wettkämpfen der RoboCup Research Foundation an. Das

Ziel der Foundation und damit auch von „Carpe Noctem Cassel“ ist die Förderung der Forschung und Lehre in den Bereichen Robotik und Künstliche Intelligenz. Um

bei der Teilnahme an den internationalen Wettkämpfen von Jahr zu Jahr konkurrenz-

fähig zu bleiben, unterliegen sowohl die Hardware als auch die Software des Teams

einer ständigen Weiterentwicklung. Der aktuell eingesetzte Torwart gehört noch zur

Robotergeneration 2005 und wird daher durch einen Neuentwurf auf den aktuellen

Stand der Technik gebracht. Eine Teilkomponente dieses neuen Torwarts sind seine

ausfahrbaren Arme (Extensions). Bisher wurden diese pneumatisch betrieben, je-

doch wird der neue Torwart keine Druckluftflasche mehr an Board haben. Daher

müssen die neuen Extensions elektronisch betrieben werden. Außerdem ist der Bau-

raum durch die Regeln des RoboCups eingeschränkt und bei der Integration der Ex-

tensions muss darauf geachtet werden, dass andere Sensoren in ihrer Funktion we-

nig beeinflusst werden. Darüber hinaus muss die Konstruktion leichtgewichtig sein,

um die gewünschte Agilität des Torwarts zu gewährleisten.

Folgende Arbeitsschritte sind zu bearbeiten:

Analyse des Stands der Technik

Entwicklung eines neuen Konzepts für die ausfahrbaren Arme

Erstellung von Konstruktionsdateien und technischen Zeichnungen

Zusammenstellung benötigter Sensoren und Aktoren

Zusammenschrift der Arbeit

Inhaltsverzeichnis

Symbolverzeichnis .................................................................................................................. VII

1 Einleitung ............................................................................................................................ 1

2 Motivation und Problemdarstellung .................................................................................... 2

3 Stand der Technik ............................................................................................................... 4

3.1 Alter Torwart Carpe Noctem Cassel .......................................................................... 4

3.2 Torwart TU Eindhoven .............................................................................................. 6

4 Konzeptfindung ................................................................................................................... 7

4.1 Vorauswahl verschiedener Konzeptmöglichkeiten ................................................... 7

4.1.1 Bewegungsvarianten ...................................................................................... 7

4.1.2 Armvarianten ................................................................................................. 8

4.1.3 Antriebstechniken .......................................................................................... 9

4.2 Konzept Radialbewegung ........................................................................................ 10

4.3 Konzept Zahnstange ................................................................................................ 11

4.4 Konzept Riemenantrieb ........................................................................................... 12

4.5 Konzept Riemenantrieb mit Feder ........................................................................... 13

5 Konstruktion ...................................................................................................................... 14

5.1 Funktionsweise ........................................................................................................ 14

5.2 Seitliche Extensions ................................................................................................. 14

5.2.1 Aufbau und Teilebennenung ........................................................................ 14

5.2.2 Arm Konstruktion ........................................................................................ 15

5.2.3 Antrieb ......................................................................................................... 17

5.2.4 Montage ....................................................................................................... 20

5.3 Obere Extension ....................................................................................................... 21

5.4 Zusammenbau Extensions ....................................................................................... 22

6 Ermittlung der Kosten ....................................................................................................... 23

7 Zusammenfassung und Ausblick ...................................................................................... 24

8 Literaturverzeichnis ........................................................................................................... 25

Symbolverzeichnis

Zeichen Bedeutung

� Abstand Mittelachse Zahnrad – Unterkante Zahnstange

c1 Konstante

c2 Konstante

Teilkreisdurchmesser � � Maximale erforderliche Kraft � � Minimale erforderliche Kraft �� Gewichtskraft des oberen Arms � .�. Maximal erforderliche Kraft für die obere Extension �� Maximale Federkraft ��.�. Maximal erforderliche Kraft für die seitlichen Extension �� Lineare Kraft ℎ Teilhöhe

i Übersetzungsverhältnis

M Dauerdrehmoment des Getriebes � Masse des Arms

n Nenndrehzahl

r Radius des Zahnrads

s Zurückzulegene Strecke der Extension

t Zeit die der Arm zum ausfahren benötigt

Einleitung 1

1 Einleitung

Der RoboCup ist ein jährlicher Roboterwettkampf, bei dem Roboter aus der ganzen Welt ge-

geneinander antreten. Das Team „Carpe Noctem Cassel“ von der Universität Kassel nimmt seit

2005 regelmäßig an Turnieren der Robocup Middle Size League teil. Bei dem Spiel treten je-

weils 4 Feldspieler und 1 Torwart gegeneinander an. Die Regeln orientieren sich am menschli-

chen Fußball (vgl. Abbildung 1).

Für das Team „Carpe Noctem Cassel“ soll ein neuer Torwart konstruiert werden, da der alte in

die Jahre gekommen ist. Die Konstruktion des Torwarts wurde auf verschiedene Arbeiten auf-

geteilt, diese Arbeit beschäftigt sich mit den „Extensions“. Diese sind den Armen eines mensch-

lichen Torwarts nachempfunden, mit diesen darf sich der Roboter alle vier Sekunden für eine

Sekunde vergrößern. Die Antriebstechnik der neuen Extensions, sollte aus Elektromotoren be-

stehen. Beim alten Torwart wurden die Bewegungen pneumatisch umgesetzt. Außerdem sollen

die Extensions leichter und robuster werden.

Abbildung 1: RoboCup Match

Motivation und Problemdarstellung 2

2 Motivation und Problemdarstellung

Der alte Torwart ist mit seinen 10 Jahren in die Jahre gekommen und hat das Team Carpe

Noctem Cassel oft im Stich gelassen. Durch die Verwendung von Druckluft musste stets dafür

gesorgt werden, dass Druckluft bereit stand, dies erwies sich als großer logistischer Aufwand.

Außerdem war er langsam und nicht besonders robust. Besonders die Extensions sind häufig

kaputt gegangen. Es wurde zwar notdürftig mit Wäscheleinen versucht, ihn ein wenig robuster

zu gestalten, doch mindestens einmal pro Turnier riss eine Leine. Besonders der Anblick der

Wäscheleinen hat mich motiviert, eine professionelle und robuste Lösung zu finden.

Die Extensions müssen besonders widerstandsfähig konstruiert werden, da der Roboter, inklu-

sive Extensions, Treffer mit einer Ballgeschwindigkeit von 20 – 30 m/s aushalten muss. Der

Ball wiegt 480 Gramm, wodurch große Kräfte entstehen können. Es muss drauf geachtet wer-

den, dass der Roboter keine Elemente oberhalb von 300 mm hat, mit denen er sich im Netz

verfangen könnte.

Für die RoboCup Middle Size Robot League (MSL) existiert ein ausführliches Regelwerk, in

dem unter anderem die FIFA Regeln angepasst und spezielle Regeln für die Roboter geschaffen

wurden [1]. Beim Konstruieren muss drauf geachtet werden, dass der Roboter diese Regeln

nicht verletzt. Der Torwart darf sich nach links, rechts und oben für die Dauer einer Sekunde

vergrößern, allerdings darf er dies nur in jeweils eine Richtung. Nachdem der Arm wieder ein-

gefahren ist, darf vier Sekunden lang keiner mehr ausgefahren werden. Bei diesem Vorgang

darf der Roboter von einer Grundfläche von 520 x 520 mm auf 600 x 600 mm wachsen, dies

ergibt einen Ausfahrweg von 112 mm für die Extension (vgl. Skizze 1). Die Höhe darf von 800

mm auf 900 mm ansteigen. Um eine größtmögliche Breite zu erreichen, wird der Torwart so

konstruiert, dass seine Mittelebene in der Diagonalen des Quadrats liegt. Dadurch sind Radi-

alebewegungen nur sehr schwer realisierbar.

Der Torwart darf, wie die Feldspieler, maximal 40 kg wiegen. Allerdings bedeutet jedes zu-

sätzliche Gewicht eine geringere Beschleunigung, daher sollte der Roboter so leicht wie mög-

lich konstruiert werden. Idealerweise sollte er unter 30 kg wiegen.

Motivation und Problemdarstellung 3

Für die Konstruktion der Extension wurde SolidWorks 2015 verwendet. Es ist neben PTC Creo

Parametric und CatiaV5, eine der bekanntesten CAD (Computer Aided Design) Softwares auf

dem Markt. Mit Hilfe von CAD Programmen können virtuelle Modelle von dreidimensionalen

Objekten hergestellt und Zeichnungen von diesen erstellt werden. Die Software kann auch Be-

rechnungen durchführen, mit denen das Gewicht oder die Bauteilfestigkeit ermittelt werden

kann. SolidWorks (vgl. Abbildung 2) wird vom Hersteller „Dassault Systems SolidWorks

Corp“ entwickelt, welcher 1993 gegründet wurde [2]. Es zeichnet sich vorallem durch eine

intuitive 3D-Konstruktion aus. Für die Konstruktion des Torwarts wurden sieben Lizenzen von

Solidwork kostenlos zur Verfügung gestellt.

Abbildung 2: SolidWorks [3]

Skizze 1: Begrenzung des Roboters

Stand der Technik 4

3 Stand der Technik

Das nachfolgende Kapitel beschäftigt sich mit dem Stand der Technik. Es wird zuerst auf den

alten Torwart des Teams „Carpe Noctem Cassel“ eingegangen, dabei werden besonders die

Extensions näher betrachtet. Anschließend wird kurz der Torwart des Teams „TU Eindhoven“

vorgestellt, da dieser einer der besten der Liga ist.

3.1 Alter Torwart Carpe Noctem Cassel

Der alte Torwart (vgl. Abbildung 3) wird bereits seit zehn Jahren verwendet. Er wurde zwar

des Öfteren überarbeitet, allerdings wurde, im Gegensatz zu den Feldspielern, nie ein neuer

Prototyp gebaut. Die alten Extensions wurden mit Druckluft betrieben. Druckluft ist für

schnelle und unpräzise Bewegungen zwar gut geeignet, allerding dürfen Druckluftflaschen nur

leer im Flugzeug transportiert werden. Was ein Problem darstellt, da viele Turniere im Ausland,

stattfinden und der Roboter im Flugzeug transportiert wird. Dadurch entsteht durch die Ver-

wendung von Druckluft ein hoher logistischer Aufwand, da vor Ort Druckluft beschafft werden

muss.

Bei der oberen Extension wird der Arm, der aus Vierkantrohren besteht, ausgeklappt. Dafür ist

er am unteren Ende drehbar gelagert und am oberen Ende wird er mit einem Zylinder ausgesto-

ßen und danach mit einem Gummiband wieder in die Ausgangsposition geholt (vgl. Abbildung

4).

Abbildung 3: Gesamter Torwart

Stand der Technik 5

Bei den seitlichten Extensions bestehen die Arme ebenfalls aus Vierkantrohren. Diese werden

über einen Seilzug ausgefahren. Der Seilzug wird per Druckluft nach unten gezogen, wodurch

der linke Teil des unteren Vierkantrohres nach oben gezogen wird. So klappt der ganze Arm

aus. Nachdem der Arm ausgeklappt ist, zieht das blaue Gummiband den rechten Teil des unte-

ren Vierkantrohres wieder hoch, wodurch der Arm wieder eingeklappt wird (vgl. Abbildung 5).

Da diese Konstruktion sehr instabil ist, wurde versucht, sie mit Wäscheleinen zu verstärken.

Allerdings sind die Wäscheleinen ca. einmal pro Turnier gerissen. Wenn der Roboter sich

schnell gedreht hat ist es passiert, dass die seitlichen Extensions ausgeklappt sind, was zu einem

Regelverstoß führen kann. Außerdem können sie sich leicht im Tor verhaken. Ingsgesamt ist

aber das größte Problem, dass stets Druckluft gebraucht wird, weswegen im neuen Roboter

keine Druckluft mehr verbaut werden soll.

Abbildung 4: Obere Extension

Abbildung 5: Seitliche Extension, eingefahren (links) und ausgefahren (rechts)

Stand der Technik 6

3.2 Torwart TU Eindhoven

Einer der besten Torwarte ist der Torwart der TU Eindhoven. Die Extensions werden über einen

Seilzug linear ausgefahren und mit einem Gummiband wieder eingefahren. Der Arm wurde aus

mehreren Rohren zusammengesteckt (vgl. Abbildung 6). Der gesamte Roboter ist sehr robust

und wartungsarm.

Abbildung 6: Torwart von TU Eindhoven

Konzeptfindung 7

4 Konzeptfindung

In diesem Kapitel werden die verschiedenen entwickelten Konzepte beschrieben und deren

Vor- und Nachteile diskutiert.

4.1 Vorauswahl verschiedener Konzeptmöglichkeiten

Für eine Extension kommt entweder einer Linearbewegung oder eine Radialbewegung in

Frage. Bei einer Linearbewegung wird der Arm herausgeschoben oder herausgezogen, wohin-

gegen bei einer Radialbewegung der Arm ausgeklappt wird. Zudem braucht es eine Antriebs-

möglichkeit und eine Realisierung des Arms. Daher sind die Ideen in drei verschiedene Kate-

gorien eingeteilt. Zuerst werden die unterschiedlichen Bewegungs- und Armvarianten beschrie-

ben und anschließend die verschiedenen Antriebsmöglichkeiten vorgestellt.

4.1.1 Bewegungsvarianten

Eine Idee ist, dass ein Antrieb den Arm herausschiebt oder herauszieht. Das Herausziehen wäre

durch einen Seilzug realisierbar. Diese Variante ist allerdings störungsanfällig und findet keine

große Anwendung im Maschinenbau. Um zu gewährleisten, dass sich das Seil immer richtig

aufwickelt, muss das Seil ständig unter Spannung stehen. Dafür wären weitere Bauteile not-

wendig und es würde sich zu einer komplizierteren und störungsanfälligeren Variante entwi-

ckeln. Deswegen wurde die Idee nicht weiterverfolgt.

Dagegen wäre es einfach zu realisieren den Arm herauszuschieben, der Arm müsste dafür nur

geführt werden und es müsste ein geeigneter Antrieb vorhanden sein. Daher ist diese Variante

weiter denkbar.

Eine andere Bewegungsvariante wäre es, den Arm ausklappen zu lassen, entweder mit einem

Zugmechanismus oder mit einem Stoß. Die Stoßvariante könnte ähnlich wie bei der oberen

Extension des alten Torwarts realisiert werden und die Zugvariante wie bei der seitlichen Ex-

tension des alten Torwarts (vgl. 3.1). Für ruckartige Stoßantriebe ist vorallem eine Pneumatik

Lösung sinnvoll, da elektrische Lösungen, wie der Hubmagnet große Nachteile haben (vgl.

4.1.3). Dadurch, dass eine elektrische Lösung gewünscht ist, ist diese Variante nicht empfeh-

lenswert.

Ein anderer Ausklappmechanismus ist ebenfalls denkar, bei diesem würde sich ein Blech aus-

klappen, welches in einer Führung liegt (vgl. Skizze 2).

Konzeptfindung 8

Allerdings könnte diese Variante zu instabil sein, da die Führung zu einem Viertel offen sein

muss. Wenn der Ball den Arm trifft, müsste die Führung die ganze Kraft aufnehmen, und

dadurch, dass sie zu einem hinteren Viertel geöffnet ist, könnte dies ein Problem sein. Aller-

dings wäre diese Variante einfach zu konstruieren und ebenfalls günstig, weswegen sie weiter

in Betracht gezogen wird.

4.1.2 Armvarianten

Eine Variante ist, ein Aluminiumblech mit Querstreben zu versehen und als Arm zu verwenden

(vgl. Skizze 3 a). Durch die Querstreben wird es stabiler. Eine andere Idee ist, den Arm aus

Rohren (rund oder vierkant) zu fertigen. Dafür sind verschiedene Formen denkbar. Eine Form,

die dem Pi Zeichen sehr ähnelt (siehe Skizze 3 b), und eine andere, welche stabiler wäre, aber

auch schwerer (siehe Skizze 3 c).

Das Blech und die Rohr Form 2 (vgl. Skizze 3 c) wären zwar sehr stabil, aber doch auch zu

schwer, daher wurde sich gegen diese zwei Varianten entschieden. Stattdessen wurde die Rohr

Form 1 (vgl. Skizze 3 b) gewählt.

Skizze 2: Ausklappmechanismus, von oben

Skizze 3: (a) Blech mit Querstreben, (b) Rohr Form 1, (c) Rohr Form 2

Konzeptfindung 9

4.1.3 Antriebstechniken

Da die Antriebstechnik ein Großteil der Kosten ausmacht, wurde besonders viel Zeit in deren

Auswahl investiert. Es wurden verschiedene Techniken in Betracht gezogen. Da sowohl eine

Linearbewegung als auch eine Radialbewegung in Betracht kommen, wurden für beide Bewe-

gungen Antriebe ausgewählt.

Ein Hubmagnet (vgl. Abbildung 7 a) wäre eine einfache und günstige Lösung gewesen, um

eine Linearbewegung auszuführen, da dafür nur wenige Bauteile nötig gewesen wären. Aller-

dings haben Hubmagnete einen großen Energieverbrauch, da das Magnetfeld durchgehend mit

Strom versorgt werden muss. Außerdem sind sie nicht für derart große Strecken (112 mm)

geeignet [4].

Eine weitere Möglichkeit wären Linearmotoren (vgl. Abbildung 7 b). Sie hätten die nötige

Hublänge, Geschwindigkeit und Kraft und wären deshalb für eine Linearbewegung geeignet.

Allerdings sind sie kostspielig, so dass sie leider zu teuer für den Torwart sind [5].

Statt einer direkten Linearbewegung wäre eine weitere Möglichkeit eine Radialbewegung, wel-

che durch einen Elektromotor und ein Getriebe erzeugt wird, in eine Linearbewegung umzu-

wandeln. Dies könnte zum Beispiel mit einer Kombination aus Zahnstange und Zahnrad ge-

schehen (vgl. Abbildung 7 c). Ein Riemenantrieb oder Kettenantrieb wäre ebenfalls vorstellbar.

Dadurch könnten normale Elektromotoren verwenden werden. Die Auswahl an Elektromotoren

ist sehr vielfältig, außerdem sind sie günstig, daher wäre dies die beste Möglichkeit um eine

Linearbewegung zu realisieren.

Für eine Radialbewegung könnte ein Elektromotor mit einem Getriebe verwendet werden (vgl.

Abbildung 7 d). Dies ist mit Abstand die einfachste Antriebsmöglichkeit, da nur wenige Bau-

teile benötigt werden und es sehr kostengünstig ist. Für eine Radialbewegung wäre dies die

beste Lösung.

Die seitlichen Extensions und die obere Extension sollten möglichst identisch konstruiert wer-

den, da dies viel Zeit und Geld spart, durch die Verwendung gleicher Bauteile.

Konzeptfindung 10

4.2 Konzept Radialbewegung

Bei diesem Konzept wird eine Radialbewegung realisiert. Dadurch, dass die meisten Antriebe

auf Radialbewegungen ausgelegt sind, werden weniger Bauteile als bei einer Linearbewegung

benötigt. Dies spart wiederum Zeit, Geld und Gewicht.

Bei der Konstruktion besteht der Arm aus drei Rohren, durch die zwei parallelen Rohre ist eine

Welle geführt, welche gelagert ist (siehe Abbildung 8). Für die Lagerung wurden Flanschlager

verwendet, da sie einfach montierbar sind. Sie sind fest am Roboter befestigt. Die Konstruktion

ähnelt einer früheren Variante (vgl. Skizze 2), allerdings ist dieses Konzept wesentlich stabiler,

da die Führung geschlossen ist. Auf der Welle ist ein Zahnrad montiert, welches mit einem

anderen Zahnrad verbunden ist. Dieses Zahnrad ist mit einem Getriebe und einem Motor ver-

bunden, welches den Arm um 90° dreht. Kurz vor dem Anschlag ist ein Endschalter platziert,

welcher durch ein Langloch nachjustiert werden kann. Dieser wird durch den Arm aktiviert,

wodurch ein Signal zum Motor gegeben wird, sodass dieser ausgeht und der Arm nicht mit der

vollen Kraft gegen den Anschlag schlägt. Nach ca. 1 Sekunde würde der Motor wieder ange-

schaltet und der Arm würde sich zurück in seine Ausgangsposition drehen. Wieder einen End-

schalter aktivieren, bevor er gegen den Anschlag schlägt. Die Konstruktion kann für alle drei

Seiten verwendet werden.

a

c d

b

Abbildung 7: (a) Hubmagnet [6], (b) Linearmotor [5], (c) Motor, Getriebe, Zahnrad

und Zahnstange [7], (d) Motor und Getriebe [7]

Konzeptfindung 11

Diese Konstruktion ist zwar robust und günstig, allerdings würde sie gegen die Regeln versto-

ßen. Leider wurde erst beim Einbauen in die Gesamtbaugruppe deutlich, dass der Arm beim

rotieren die Begrenzung verlässt (vgl. 2 und vgl. Skizze 4). Die Mittelebene des Roboters liegt

auf der Diagonalen des Quadrats. Somit ist eine Radialbewegung nicht mehr realisierbar ohne

Flächenverlust.

Skizze 4: Konzept Radialbewegung

beim Ausfahren

4.3 Konzept Zahnstange

Beim zweiten Konzept wird ein Arm (vgl. Skizze 3 b) linear ausgefahren, die zwei parallelen

Stangen werden durch Linearführungen geführt. Am Ende einer Stange wäre der Antrieb, wel-

cher entweder mit einem Riemenantrieb oder Zahnrad/Zahnstange realisiert würde (vgl. Skizze

5). Dies wäre ein einfaches Konzept, welches leicht zu montieren wäre. Allerdings wäre für

jede Seite ein Antrieb nötig, wodurch hohe Kosten entstehen.

Abbildung 8: Konzept Radialbewegung

Konzeptfindung 12

4.4 Konzept Riemenantrieb

Das dritte Konzept besteht aus einem Riemenantrieb, der sowohl die rechte als auch die linke

Seite ausfährt (vgl. Skizze 6). Die beiden Arme sind jeweils mit zwei Stangen verbunden, wel-

che zur Mitte zeigen. Diese Stangen sind mit einem Riemenantrieb verbunden, welcher von

einem Motor angetrieben wird. Wenn der Motor in eine Richtung dreht, wird der eine Arm

ausgefahren und der andere Arm eingefahren. Dadurch, dass nur ein Motor benötigt wird, ist

dies eine sehr kostengünstige Lösung. Allerdings muss innerhalb des Roboters viel Platz ge-

schaffen werden, damit der eingefahrene Arm dort Platz hat. Außerdem müsste noch ein Ge-

häuse bis zu den Ecken gebaut werden, da sonst, wenn der Arm eingefahren ist, eine Lücke

entstehen würde. Diese zwei Punkte erwiesen sich als zu schwerwiegend, sodass sich gegen

das Konzept entschieden wurde.

Skizze 5: Konzept Zahnstange

Skizze 6: Konzept Riemenantrieb

Konzeptfindung 13

4.5 Konzept Riemenantrieb mit Feder

Bei diesem Konzept wird ebenfalls ein Riemenantrieb verwendet, allerdings ist diesmal der

Riemenantrieb nicht mit dem Arm fest verbunden. Der Riemenantrieb ist mit einem Blech ver-

bunden, welches an Rohren befestigt ist. Diese Rohre drücken den rechten bzw. linken Arm

heraus (vgl. Skizze 7). In den Rohren befinden sich die Stangen der Arme, welche mit einer

Zugfeder verbunden sind. So drückt der Riemenantrieb einen Arm bis zum Anschlag heraus

und nach einer Sekunde fährt er wieder zurück. Da er nicht fest mit dem Arm verbunden ist,

wird der Arm nur durch die Feder bis zum Anschlag zurückgezogen. Der andere Arm bewegt

sich während dieses Vorgangs nicht, da er am Anschlag anliegt. Zwar könnte wieder ein Motor

beide Arme ausfahren und kein Arm muss in den Roboter einfahren, allerdings gibt es viele

Probleme bei diesem Konzept. Zu einem muss die Stange durch das Rohr gut gleiten und das

Rohr muss die ganze Kraft aufnehmen, die es bei einem Schuss abbekommt. Gleichzeitig muss

das Rohr noch einmal gelagert sein, damit es geführt ist und die Kraft eines Schusses sich nicht

auf den Riemenantrieb überträgt. Für diese Aufgabe wäre die Verwendung von Linearlagern

denkbar. Allerdings existieren keine so genauen Rohre, welche innen als Lager funktionieren

und außen durch ein Linearlager gleiten. Außerdem wäre die Montage extrem kompliziert, da

es sehr schwer wäre, die Feder in dem Rohr zu montieren. Die Gefahr, dass die Stange oder das

Rohr sich verkanten, wäre ebenfalls hoch. Daher wurde dieses Konzept nicht gewählt.

Skizze 7: Konzept 4 Riemenantrieb mit Feder

Konstruktion 14

5 Konstruktion

Im nachfolgenden Kapitel wird die finale Konstruktion vorgestellt. Zuerst werden die Seitli-

chen Extensions erläutert und danach die oberen.

5.1 Funktionsweise

Bei der finalen Konstruktion wurden die Konzepte 3 und 4 weiterentwickelt. Die Extensions

werden von einer Zahnstange herausgeschoben, sind aber nicht fest mit der Zahnstange ver-

bunden. So wird wieder nur ein Motor für die seitlichen Extensions benötigt. Eine Feder zieht

die Extensions wieder in ihre Ausgangsposition. Die Zahnstange wird von einem Zahnrad in

Bewegung gesetzt, welches von einem Motor angetrieben wird. Zwischen dem Motor und der

Zahnstange befinden sich eine Rutschkupplung und ein Getriebe.

5.2 Seitliche Extensions

Im folgenden Unterkapitel sind die seitlichen Extensions beschrieben. Zuerst wird der Aufbau

erläutert und danach wird auf den Antrieb und auf die Arm Konstruktion eingegangen. Danach

wird noch die Montage beschrieben.

5.2.1 Aufbau und Teilebennenung

Abbildung 9: Seitliche Extensions

Konstruktion 15

Wie aus der Abbildung 9 zu entnehmen ist, bestehen die seitlichen Extensions aus zahlreichen

Bauteilen. Die wichtigsten Bauteile sind betitelt und tragen so zum besseren Verständnis der

nachfolgenden Kapitel bei.

5.2.2 Arm Konstruktion

Nachdem sich eine Kombination aus Aluminium Vierkantrohren, Stahlstangen und Linearfüh-

rungen als zu schwer erwies, wurde überlegt, ob der Arm aus kohlenstofffaserverstärktem

Kunststoff gefertigt werden könnte. Normalerweise werden für lineare Bewegungen Stahlstan-

gen eingesetzt, da die Linearlager genaue Passungen erfordern. Diese sind mit einem Rohr nicht

realisierbar, unabhängig vom Material. Eine Aluminiumstange würde sich auf Dauer verziehen,

wodurch sie sich verkannten würde. Die Kombination aus den Linearlagern und Stahlstangen

wäre günstig und sehr präzise. Allerdings würden alle bewegten Teile einer Extension 1.3 kg

wiegen. Dies ist eindeutig zu schwer.

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, im Weiteren CFK genannt, ist ebenfalls stabil und we-

sentlich leichter als Stahl. Allerdings ist der Außendurchmesser der CFK-Rohre mit ± 0.2 mm

toleriert, daher eignen sie sich nicht als Führungstangen für Linearlager. Diese benötigen hoch-

präzise Führungstangen. Da die Extensions nicht sehr genau herausfahren müssen, aber das

Gewicht entscheidend ist, wurde von den Linearlagern abgesehen. Stattdessen sollen die CFK-

Rohre durch selbstangefertigte Buchsen geführt werden. Diese können erst nach der Vermes-

sung des Außendurchmessers der gekauften CFK-Rohre gefertigt werden. Um ein Verkanten

der Rohre zu vermeiden und weil keine präzise Bewegung nötigt ist, soll die Bohrung der

Buchse 0.1 mm größer sein, als der größte gemessene Außendurchmesser. Der Gewichtsvorteil

ist enorm, ein Arm mit Zahnstange und Schlitten (bewegte Teile) wiegt nun ca. 0.3 kg und ist

so deutlich leichter, als die Metallvariante. Das Gesamtgewicht der beiden seitlichen Extensions

zusammen beträgt nun knapp 1.5 kg.

Für die Auslegung des Antriebs ist vorallem das Trägheitmoments des Arms von Bedeutung

und die daraus resultierende Kraft � . In den nachfolgenden Berechnungen wird eine Formel

für diese hergeleitet. Dabei fällt auf, dass diese Kraft besonders davon abhängig ist, wie der

Arm beschleunigt werden soll. In der Berechnung wird angenommen, dass der Arm mit einer

maximalen Kraft � � beschleunigt wird und die Kraft � � am Ende der Bewegung gegen 0

geht (vgl. Skizze 8). Diese Annahme kommt dem realen Fall am nächsten, da der Motor am

Ende abgebremst wird (vg. 5.2.3). Außerdem wird davon ausgegangen, dass der Arm in einer

Zeit von 0.15 Sekunden ausfährt.

Konstruktion 16

� = � � − � � − � � × ∆ � = � � × ( − ∆ ) + � � × ∆

= ��

= ∫ �� = � × � � × − ∆ + � � × ∆ +

= � × � � × − ∆ + � � × ∆ + × + = = → = = ∆ = � × � � × ∆ + � � × ∆ � � = . s = . m = . kg × � � × . s

� � = . m × . kg ×. s = . N

Die resultierende Kraft beträgt 4.48 N, auf diese muss noch die maximale Federkraft �� addiert

werden, welche 3.13 N beträgt [9]. Nun kann die maximale Kraft ��.�. berechnet werden, wel-

che nötigt ist, um einen Arm der seitlichen Extensions herauszufahren. Für die maximale Kraft

Skizze 8: Angenommener F(t) Verlauf

Konstruktion 17

� .�. für die obere Extension, muss auf die resultierende Kraft die Gewichtskraft �� des Arms

addiert werden.

��.�. = � � + �� .�. = . N + . N = . N � .�. = � � + �� .�. = . N + . ms × . kg = . N

Für die seitliche Extensions beträgt die Kraft 7.61 N und für die obere 7.423 N. Da bei den

Berechnungen die Reibung vernachlässigt wurde, sollte ein großzügiger Sicherheitsfaktor ver-

wendet werden. Außerdem sollte drauf geachtet werden, dass der Arm nicht unter 0.15 Sekun-

den ausfährt, da sonst die Kraft stark ansteigt.

Die Rohre welche durch die Buchsen gleiten, und das Außenrohr werden durch einen CFK-T-

Halter miteinander verbunden. Der T-Halter verfügt über sechs Schrauben, welche eine feste

Verbindung zwischen den Rohren gewährleisten. Die äußerste Seite des Halters ist ca. 10 mm

vom Rohr entfernt, dadurch kann der Arm ca. 10 mm weniger ausfahren. Bei anderen Haltern

war dieser Abstand größer, wodurch wesentlich mehr Strecke verloren ging.

Die Rohre, welche durch die Buchsen gleiten, müssen auf der einen Seite mit einem Alumini-

umblech verbunden sein. Dafür wird eine kleine Aluminium Buchse mit einer Gewindebohrung

in das Rohr geklebt. Das Blech kann nun mit einer Schraube mit dem Rohr verbunden werden.

5.2.3 Antrieb

Für den Antrieb wurde der Motor EC 45 flat, 50 Watt, n = 5240 min− , und das Stirnradgetriebe

GS 45 A, i = 5, von Maxon Motor ausgesucht. Der Motor wird von der Steuerung ESCON 36/3

EC gesteuert. Die Steuerung bekommt das Signal, dass der Arm zu einer bestimmten Seite

ausfahren soll, dann sendet sie ein Signal an den Motor, welcher anfängt, sich zu drehen. Das

maximale Dauerdrehmoment wird durch das Getriebe auf ca. 0.4 Nm verstärkt. Über das Zahn-

rad wird das Drehmoment in eine lineare Kraft umgewandelt. Um diese Kraft �� zu berechnen,

muss das Drehmoment durch den Hebelweg, in diesem Fall der Radius des Zahnrads = mm [10], geteilt werden.

� = � = . Nm . m = . N

Konstruktion 18

Der Antrieb kann eine Kraft von 19.48 N aufbringen, die benötigte Kraft beträgt ca. 7.5 N (vgl.

5.2.2) so liegt der Sicherheitsfaktor bei ca. 2.5. Mit diesem Sicherheitsfaktor ist die Reibung

abgedeckt und die Kraft sollte ausreichen. Falls sie dennoch nicht ausreicht, darf der Motor

kurzzeitig überlastet werden.

Die Getriebewelle dreht sich mit einer Nenndrehzahl von ca. 1000 min− , wodurch der Arm in

0.051 Sekunden ausgefahren wird.

mm� ∗ mm = . U . U s− = . s

Allerdings sollte der Motor nicht mit maximaler Drehzahl drehen, da sonst die Kraft stark an-

steigt (vgl. 5.2.2). Bei den ersten Tests sollte der Arm nicht schneller als in 0.15 s ausgefahren

sein, dies entspricht einer Getriebedrehzahl von ca. 333 min− . Erst nach einigen erfolgreichen

Tests kann die Drehzahl leicht erhöht und so getestet werden, ob der Motor das Drehmoment

noch aufbringen kann. Bei einer Ausfahrzeit des Armes von 0.15 s, muss der Ball, bei einer

Ballgeschwindigkeit von 20 ms mindestens 3 m vom Torwart entfernt sein, damit der Arm noch

rechtzeitig ausfährt.

ms × . s = m

Auf der Getriebewelle ist eine Rutschkupplung montiert, welche zur Sicherheit dient. Die

Welle, welche auf der anderen Seite an der Rutschkupplung montiert ist, ist durch Stehlager

gelagert und treibt das Zahnrad an. Durch das Zahnrad bewegt sich die Zahnstange, welche auf

Schlitten einer Linearführung montiert ist. Die Linearführung gewährleistet eine saubere und

präzise Führung. Das Zahnrad und die Zahnstange bestehen jeweils aus Acrylharz, wodurch sie

günstig und leicht sind. Es wurde sich für das Modul (Maß für die Größe der Zähne) 3 entschie-

den, da es stabiler als ein kleineres Modul und nur geringfügig schwerer ist. Die Zahnstange

schiebt jeweils einen Arm aus. Damit der Kunststoff nicht jedes Mal auf das Blech schlägt, ist

ein kleines Blech fest auf jeder Seite der Zahnstange montiert. Das grüne Blech ist mit beiden

Führungsrohren verbunden. Dadurch, dass die Kraft in der Mitte des Bleches übertragen wird,

werden beide Rohre mit der gleichen Kraft ausgefahren. Dies gewährleistet ein sauberes Aus-

fahren ohne, dass die Rohre verkanten.

Konstruktion 19

Kurz bevor das grüne Blech mit dem Anschlag zusammenstößt (vgl. Abbildung 9), löst es einen

Endschalter aus. Dieser Schalter sendet ein Signal an die Steuerung, dass der Arm nun ausge-

fahren ist. Die Steuerung versorgt nun den Motor ca. 1 Sekunde mit deutlich weniger Strom,

wodurch der Motor zwar versucht sich weiter zu drehen, allerdings dies aufgrund des Anschlags

nicht schafft. Jedoch sorgt er dafür, dass der Arm nicht wieder eingefahren wird und so 1 Se-

kunde draußen bleibt. Dies ist notwendig, da beim Abschalten des Motors die Federkraft den

Arm sofort zurückziehen würde, denn auf Grund der geringen Getriebeübersetzung (i = 5) ist

das Getriebe nicht selbsthemmend. Dies ist zwar keine professionelle Methode, um den Arm

auf einer Position zu halten, allerdings ist sie kostengünstig und sollte für den kurzen Zeitraum,

laut eines Ingenieures von Maxon Motors, kein Problem darstellen. Die professionelle Methode

wäre es, einen Positionsregler und einen Encoder zu verbauen. Dies würde den Preis pro An-

trieb um ca. 600 € erhöhen. Nach einer Sekunde schickt die Steuerung dem Motor ein weiteres

Signal, wodurch der Motor seine Richtng wechselt, nun wird die Zahnstange wieder in ihre

Ausgangsposition gefahren. In der Mitte befindet sich ein weiterer Endschalter, dieser schaltet,

sobald der Arm sich wieder in der Ausgangsposition befindet. Durch das Signal dieses Schal-

ters, schaltet die Steuerung den Motor aus und der Vorgang ist beendet.

Dadurch, dass die Zahnstange nicht fest mit dem Arm verbunden ist, zieht sie diesen nicht

zurück zur Ausgangsposition. Daher ist zwischen den Augenschrauben eine Zugfeder gespannt,

welche die Arme wieder zurück in die Ausgangsposition zieht. Die Feder sollte so schwach wie

möglich sein, da der Motor gegen sie arbeiten muss. Allerdings ist es wichtig, dass die Feder

den Arm nicht langsamer zurückzieht, als der Motor die Zahnstange, da das grüne Blech, die

Schalter in der Mitte aktiviert. Dies kann über die Drehzahl des Motors eingestellt werden. Bei

einer Fehlfunktion, d.h. die Zahnstange wäre schneller als der Arm, würde die Zahnstange den

gegenüberliegenden Arm ausfahren, was zu einem Regelverstoß würde. Zwischen den zwei

grünen Blechen wird die Feder mit Hilfe von Augenschrauben eingebaut. Sie befinden sich

ebenfalls mittig, damit ein gleichmäßiger Kräfteverlauf wieder gewährleistet ist. Im Anhang

befinden sich Datenblätter zu zwei Federn. Beim Zusammenbau muss entschieden werden,

welche besser geeignet ist.

Falls die Steuerung oder die Endschalter versagen und der Arm gegen einen Anschlag fährt,

würde der Regler mit immer mehr Spannung versuchen, den Motor schneller drehen zu lassen,

da dieser sich nicht mehr dreht. Dadurch könnte der Motor sehr warm werden, wodurch sich

die Lebensdauer des Motors extrem verkleinert würde. Um dies zuverhindern, wurde die

Rutschkupplung eingebaut. Ab einem bestimmten Drehmoment rutscht diese durch und die

Kraft des Motors wird nicht mehr übertragen.

Konstruktion 20

Es wurde sehr darauf geachtet, dass sich die Getriebewelle auf der gleichen Höhe befindet, wie

die Bohrung der Stehlager. Wäre dies nicht der Fall und wären die zwei Wellen nicht exakt

parallel, so würde die Lebenszeit des Getriebes ernorm verkürzt werden.

5.2.4 Montage

Die Linearführung ist auf einem Winkelprofil montiert, welches mit Langlöchern an das Grund-

gerüst des Roboters montiert wird. Durch die Langlöcher kann der Abstand zwischen der Zahn-

stange und dem Zahnrad eingestellt werden. Dieser Abstand ist abhängig von der Teilhöhe ℎ ,

welche 12 mm beträgt [11] und vom Teilkreisdurchmesser , welcher 36 mm beträgt [10].

Der Abstand � zwischen der Mittelachse des Zahnrads und der Unterkante der Zahnstange,

kann mit folgender Gleichung berechnet werden und beträgt 30 mm.

� = ℎ +

Die Endschalter können ebenfalls mit Langlöchern positioniert werden, wodurch variert wer-

den kann, wann sie auslösen. Die exakte Position kann erst nach einigen Tests ermittelt werden.

Die Buchsen, welche als Führung dienen, müssen ebenfalls an das Grundgerüst montiert wer-

den. Jede Buchse besitzt 4 Bohrungen für Schrauben, womit sie an dem Grundgerüst montiert

werden kann. Das Winkelprofil, worauf die Stehlager montiert sind, muss auch mit dem Gerüst

verbunden werden, es besitzt dafür noch keine Bohrungen. Es steht daher noch frei, wie es

genau befestigt werden soll, dadurch kann es an das Gerüst angepasst werden. Es sollte darauf

geachtet werden, dass es absolut parallel zur oberen Seite der Linearführung ist.

Konstruktion 21

5.3 Obere Extension

Die obere Extension ist sehr ähnlich, wie die seitlichen Extensions aufgebaut. Der größte Un-

terschied ist, dass die Zahnstange fest mit dem grünen Blech verbunden ist (vgl. Abbildung 10).

Wodurch keine Feder notwendig ist, da die Zahnstange den Arm zurückzieht. Es sind ebenfalls

Schalter eingebaut, die der Steuerung die Endposition des Arms mitteilen.

Die Zahnstange und die Linearführung sind gekürzt, da weniger Weg benötigt und so Gewicht

gespart wird. Das Gesamtgewicht der oberen Extension beträgt ca. 0.9 kg.

Für die Montage gelten die gleichen Bedingungen wie für die seitlichen Extensions.

Abbildung 10: Zusammenbau obere Extension

Konstruktion 22

5.4 Zusammenbau Extensions

Die Extensions wurden so konstruiert, dass sie nicht kollidieren. Das Außenrohr der oberen

Extension ist ein wenig kürzer als die Diagonale, da es sonst mit den seitlichen Außenrohren

kollidieren würde (vgl. Abbildung 11). Das Gesamtgewicht der Extensions beträgt 2.367 kg.

Mit den zuvor geplanten Stahlstangen und Linearführungen betrug das Gesamtgewicht fast 5

kg. Damit wurde durch die cfk-Rohre eine Gewichtersparnis von über 50 % errreicht.

Abbildung 11: Zusammenbau Extensions

Ermittlung der Kosten 23

6 Ermittlung der Kosten

Bauteil Preis Anzahl Preis Ge-samt

Bemerkung

Steuerung 145,09 € 2 290,18 €

Getriebe 124,09 € 2 248,18 €

T-Verbinder 27,90 € 8 223,20 € Nachlass erfragen!

Motor 107,00 € 2 214,00 €

Aluminium Teile Materialkosten ca. 150,00 € 1 150,00 €

Rutschkupplung 50,08 € 2 100,16 €

CFK-Rohr 1000mm 19,06 € 4 76,24 €

Lineare Führungsschiene 1000mm 36,52 € 1 36,52 €

Linearführung Schlitten 5,64 € 4 22,56 €

Schrauben und Muttern ca. 20,00 € 1 20,00 €

Zahnstange 9,98 € 2 19,96 €

Stehlager 4,30 € 4 17,20 €

Schalter 2,50 € 6 15,00 €

Gewindebuchse 100 Stück 14,20 € 1 14,20 € Mindestbestellmenge

Kleber 10,00 € 1 10,00 €

Feder 5,00 € 2 10,00 €

Zahnrad 4,98 € 2 9,96 €

Augenschraube 4,83 € 2 9,66 €

Summe 1487,02 €

Tabelle 1: Kosten

Tabelle 1 zeigt die anfallenden Materialkosten der Extensions. Die Fertigungskosten wurden-

noch nicht einbezogen. Da die Bauteile in der Universitätswerkstatt gefertigt werden, sollten

diese nicht allzu hoch sein.

Zusammenfassung und Ausblick 24

7 Zusammenfassung und Ausblick

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Konstruktion von neuen Extensions für den

Torwart-Roboter des Teams Carpe Noctem Cassel. Die Extensions sind die Arme des Torwarts

und so sehr wichtige Komponenten um ein Tor zu verhindern. Das bisherige System wurde mit

Druckluft betrieben, allerdings war es oft ein logistischer Aufwand, über Druckluft bei den

Turnieren zu verfügen. Außerdem waren die Extensions instabil und sind so oft ausgefallen.

Durch eine Neukonstruktion sollte ein zuverlässigeres System gefunden werden, welches

elektrisch betrieben wird.

Am Anfang dieser Arbeit wurden verschiedene Konzepte ausgearbeitet und die Vor- und Nach-

teile dieser erläutert. Ein Konzept von einer Radialbewegung wurde komplett konstruiert, al-

lerdings ist dann aufgefallen, dass der Arm bei Radialbewegungen die Abmaße temporär über-

schreitet. Daher wurde sich auf eine Linearbewegung konzentriert. Für diese wurden genaue

Konzepte ausgearbeitet und sich dann auf eins spezialisiert. Mit diesem Konzept kann ein An-

trieb beide seitlichen Extensions ausfahren, wodurch ein ganzer Antrieb gespart wird.

Bei diesem Konzept treibt ein Motor über ein Zahnrad eine Zahnstange an. Diese Zahnstange

ist auf Schlitten einer Linearführung montiert, und drückt über ein Blech den Arm raus. Der

Arm wird bei den seitlichen Extensions über eine Feder und bei der oberen Extension vom

Motor zurückgezogen. Der Arm besteht komplett aus cfk-Rohren und ist so extrem leicht. Bei

der gesamten Konstruktion wurde besonders auf Gewicht und Stabilität geachtet.

Der Roboter konnte aus zeitlichen Gründen nicht gefertigt werden, daher muss die Funktiona-

lität des Systems noch erporbt werden. Sobald alles zusammengebaut ist, sollte die Steuerung

programmiert und der Antrieb mehrmals getestet werden. Es sollte mit einem geringen Strom

angefangen werden, außerdem sollte die Rutschkupplung bereits eingestellt sein. Nachdem der

Antrieb funktioniert, kann eine geeignete Feder gewählt werden. Außerdem müssen die End-

schalter richtig positioniert werden. Nachdem alles richtig eingestellt ist, sollten die Extensions

zuverlässig funktionieren. Die vorgestellten Extensions sind eine große Verbesserung im Ver-

gleich zu den alten, da sie wesentlich stabiler sind und keine Druckluft benötigen.

Literaturverzeichnis 25

8 Literaturverzeichnis

[1] Middle Size Robot League Rules and Regulations for 2016, http://wiki.robocup.org/im-ages/0/0f/Robocup-msl-rules-2016.pdf (abgerufen am 03.03.2016)

[2] SolidWorks, http://www.solidworks.de/ (abgerufen am 03.03.2016)

[3] SolidWorks, http://blogs.solidworks.com/teacher/wp-content/uploads/si-tes/3/6a00d83451706569e20168ec196f89970c.jpg (abgerufen am 03.03.2016)

[4] Tremba GmbH, http://www.tremba.de/hubmagnete/hubmagnete.php (abgerufen am 03.03.2016)

[5] Festo AG & Co. KG, https://www.festo.com/wiki/de/Linearmotoren (abgerufen am 03.03.2016)

[6] Conrad Electronic SE, https://www.conrad.de/medias/glo-bal/ce/5000_5999/5000/5030/5037/503743_BB_00_FB.EPS_1000.jpgO. Föllinger: Regelungstechnik I. Braunschweig: Vieweg, 1982. (abgerufen am 03.03.2016)

[7] Direct Industry, http://img.directindustry.de/images_di/photo-m2/8191-5112265.jpg (abgerufen am 03.03.2016)

[8] KeNext, http://www.ke-next.de/files/up-load/post/keg/2015/03/6057/post_image_96828_1.jpg (abgerufen am 03.03.2016)

[9] Anhang, Datenblatt-Feder2, F2

[10] Mädler GmbH, Artikelnummer 28801200, https://www.maedler.de/pro-duct/1643/1618/1034/1042/stirnzahnraeder-aus-azetalharz-modul-3 (abgerufen am 03.03.2016)

[11] Mädler GmbH, Artikelnummer 28860100 https://www.maedler.de/pro-duct/1643/1618/2130/zahnstangen-kunststoff-azetalharz-gespritzt-modul-05-bis-3 (ab-gerufen am 03.03.2016)

http://wiki.robocup.org/images/0/0f/Robocup-msl-rules-2016.pdf

http://wiki.robocup.org/images/0/0f/Robocup-msl-rules-2016.pdf

http://www.tremba.de/hubmagnete/hubmagnete.php

https://www.festo.com/wiki/de/Linearmotoren

http://img.directindustry.de/images_di/photo-m2/8191-5112265.jpg

http://www.ke-next.de/files/upload/post/keg/2015/03/6057/post_image_96828_1.jpg

http://www.ke-next.de/files/upload/post/keg/2015/03/6057/post_image_96828_1.jpg

https://www.maedler.de/product/1643/1618/1034/1042/stirnzahnraeder-aus-azetalharz-modul-3

https://www.maedler.de/product/1643/1618/1034/1042/stirnzahnraeder-aus-azetalharz-modul-3

https://www.maedler.de/product/1643/1618/2130/zahnstangen-kunststoff-azetalharz-gespritzt-modul-05-bis-3

https://www.maedler.de/product/1643/1618/2130/zahnstangen-kunststoff-azetalharz-gespritzt-modul-05-bis-3

Literaturverzeichnis 26

Anhang

410

15

17,

50

208

1

4

377

7,50 6

A

A

4

B

C

SCHNITT A-A

5,

30

2,35 9

0°

DETAIL BMAßSTAB 1 : 1

3,0

8

2,15

7,4

2

DETAIL CMAßSTAB 1 : 1

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Blech3

21

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 65.12 g

A4

BLATT 1 VON 1MASSSTAB: 1:5

ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:

ÄNDERUNGZEICHNUNG NICHT SKALIEREN

WERKSTOFF:

AlMg3

DATUMSIGNATURNAME

ENTGRATENUND SCHARFEKANTENBRECHEN

HalbzeugShop: www.aluminium-online-shop.deEN-485

WENN NICHT ANDERS DEFINIERT:BEMASSUNGEN SIND IN MILLIMETEROBERFLÄCHENBESCHAFFENHEIT:TOLERANZEN: DIN iso 2768/mk LINEAR: WINKEL:

QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET

SOLIDWORKS Student Edition - Nur für akademische Zwecke.

40

40

100

15

10 20

8

25

5

3,2

0

10

78,

50

14

A

A 3

B

C

SCHNITT A-A

90°

1,85

4,

30


90°

3,

20

1,40


C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Blech4

25

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 19.49 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMg3

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


34

13

M3

4

A

A BB

Erst nach der Montage bohren

Ans Zahnrad anpassen

SCHNITT A-A

1 15°

6

E10

SCHNITT B-B

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Buchse

19

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 4.81 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

POM

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugShop: http://aluminium-online-shop.deDIN-EN 755


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


http://aluminium-online-shop.de din-en

28 C

C

SCHNITT C-C

R1

R1

7

31

7 31 16

,25

45

45

E

E

Bohrung an CFK-Rohr anpassen, 0.1 mm Spiel

60 8

5,

30

10

3,90

SCHNITT E-E

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Buchse-mit-Flansch

4

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 100.99 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugDIN-EN 755


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


M2 2,2

0 4

28

25 C

C

6

4

SCHNITT C-C

R1

R1

7 38

31

7

45

45

16

,25

D

D

Bohrung an CFK-Rohr anpassen,0.1 mm Spiel

8

3,90 4,10

5,

30

10

SCHNITT D-D

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Buchse-mit-Flansch1

11

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 100.93 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugDIN-EN 755


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


2,2

0 4

M2

28

20 D

D

6

1

1

4 SCHNITT D-D

7

31

31 7

16

,25

45

45

F

F

Bohrung an CFK-Rohr anpassen,0.1 mm Spiel

8

3,90

5,

30

10

SCHNITT F-F

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Buchse-mit-Flansch2

16

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 100.93 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugDIN-EN 755


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


8

40

20 10

25

25

40

B

B

90°

1,85

4,30

3

90°

1,40

3,

20

SCHNITT B-BMAßSTAB 1 : 1

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Flachprofil

8

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 12.35 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMg3

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugShop: http://aluminium-online-shop.deArt.-Nr.: EN-485


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


http://aluminium-online-shop.de art.-nr.:

290

27

40

93

2

1

2

POS-NR. BENENNUNG BESCHREIBUNG MENGE1 15.2.Linearfuehrung+S

chlittenRS Best.-Nr.375-2439

Herst. Teile-Nr.NS-01-27-300 1

2 15.2.Linearfuehrung+Schlitten_1

RS Best.-Nr.375-2445 Herst. Teile-Nr.NW-02-27 2

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Linearfuehrung+Schlitten2

24

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 96.36 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


DATUMSIGNATURNAME


KaufteilShop: http://de.rs-online.com/


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


http://de.rs-online.com/

145

145

27

520

1

2

2

POS-NR. BENENNUNG BESCHREIBUNG MENGE1 Lineare

FührungsschieneRS Best.-Nr.375-2439

Herst. Teile-Nr.NS-01-27-300 1

2 Linearführung Schlitten

RS Best.-Nr.375-2445 Herst. Teile-Nr.NW-02-27 2

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Linearfuehrung+Schlitten

11

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 159.18g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


DATUMSIGNATURNAME

KaufteilShop: http://de.rs-online.com/


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


http://de.rs-online.com/

20

5,50 9,50

3

M2

10

D

D

5 10 2

,50

M3

C

C

15

4,50 6

SCHNITT C-C

4 6

SCHNITT D-D

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Platte

28

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 7.81g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


200

16

14

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Rohr-Führung

3

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 16.5 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugShop: http://shop1.r-g.de/Art.-Nr.: 741614-TW-1


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


http://shop1.r-g.de/ art.-nr.:

6

8 H8 A

A

26

SCHNITT A-A

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Rutschkupplung

27

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 61 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


DATUMSIGNATURNAME


KaufteilShop: http://maedler.de/Art.-Nr.: 61042800


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


http://maedler.de/ art.-nr.:

25

25

20 2

3,20

4,30

7

13,50

5,50

2,2

0

9,8

0 2

,10

15

5,10

9,50

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.U-Profil

14

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 4.91 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugShop: aluminium-online-shop.deDIN-EN 755


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


6

h6 -0 0,

008

81,80

A

9 + 0,100

0,80 H13 0,80 H13

5

11

8

5,

70 h1

0 DETAIL AMAßSTAB 2 : 1

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Welle3

18

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 17.81g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

Cf53

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugWENN NICHT ANDERS DEFINIERT:BEMASSUNGEN SIND IN MILLIMETEROBERFLÄCHENBESCHAFFENHEIT:TOLERANZEN: DIN iso 2768/mk LINEAR: WINKEL:

QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


520

5

2

7,75

7x6

0

280

A

4,50

5,50

DETAIL AMAßSTAB 2 : 5

11,50

M3

3,50

140

4,50

20

8x6

0

240

25

25

3

3

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Winkelprofil

9

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 193.66 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET



50

30

8 14

13

A

A

5 8

14 2

20

4,

30

B

SCHNITT A-AMAßSTAB 1 : 1

90°

3,20

1,4

0 DETAIL B

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Winkelprofil3

26

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 10.69g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET



2,2

0

2

10

15

4

7,80

2,2

0

3,60 6

,50

9,5

0

25

15

2

2

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Winkelprofil4

13

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 2.78 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


2 4

10

15 2,2

0

2,2

0 7,80

6,5

0 9

,50

3,60

25

2

2

15

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Winkelprofil5

1

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 2.81 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0.5

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


4,50

3,2

0 2

,50

19 10

R3 45,50

30

3,50

5,2

5

17,26

34,

50

45

19 +

0,020

22,500

3,40 13,51

45°

4x90°=360°

A

A

80

30,

50

3,50

10

+ -0,01

0,01

4

3,5

0 SCHNITT A-A

0,05 A0,05

0,05

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Winkelprofil6

15

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 30.12 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET



25

52

3x6

0

7,65

B

280

25 3

20

4x6

0 11,50

5,3

0 4,70


C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Winkelprofil7

32

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 104.38 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0.5

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET



M3

A

A

Erst nach Montage bohren

13

+ -0,0

10,0

1

SCHNITT A-A

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Zahnrad

12

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 30.31 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

Azetalharz

DATUMSIGNATURNAME

HalbzeugShop: http://maedler.deArt.-Nr.: 28801200


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


http://maedler.de art.-nr.:

250

20

20

170

2

0

19,40 A

A M3 8

6

3,50

B


6,

31

6

6

C


0,30

45°


C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Zahnstange

7

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 78.31 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

Azetalharz

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET



173

19,40

40

20

73

20

9,70

A

A

B

SCHNITT A-A

6,46

6,3

1

6

C


0,30

45°


C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Zahnstange-gekürtzt23

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 54.35 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

Azetalharz

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET



14

M5

A

A

An das Rohr anpassen, 0.1 mm Klebestreifen

15

SCHNITT A-A

Die Buchse wird in das CFK-Rohr mit uhu 300 endfest verklebt

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Alubuchse

30

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 2.07 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMgSi0,5

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugShop: aluminium-online-shop.deDIN-EN-755


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


674

16

14

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Außenrohr-oben1

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 50.55 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:


DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET



750

16

14

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Außenrohr-seite2

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 56.25 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:


DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET



20

15 9

,50

A

A

1,55 3,

20

4

90°

SCHNITT A-A

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Blech

6

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 3.1g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMg3

DATUMSIGNATURNAME


HalbzeugShop:https://www.aluminium-online-shop.deEN-485


QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


9

15

M5

4 13,

50

310

3

46

151

A

A

4

C


5,

30

90°

2,35


C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Blech1

5

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 50.1 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMg3

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


346

14 13,

50

310

151

4

M5

5

A

A

4

B


90°

2,35

5,

30


C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

15.2.Blech2

22

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 51.35 g

A4


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

AlMg3

DATUMSIGNATURNAME




QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


16 1 27 28 7 2 22 17 24 14

10

25

39

20

37

26

36

5982333018334112

21

354

38

31

11

44

43

Beide Arme sind eingefahren

POS-NR. BENENNUNG BESCHREIBUNG MENGE1 15.2.Zahnstange 1

2 15.2.Zahnrad 13 15.2.Rohr-Führung 4

4 15.2.Blech 25 15.2.Linearfuehrung+Schlitten 1

6 15.2.Gewindebuchse kvt Trisert 145M4 47 15.2.Buchse 18 15.2.Flachprofil 2

9 15.2.Winkelprofil 1

10 15.2.Kunststoff-Stehlager maedler Art.-Nr. 62055006 211 15.2.Welle2 112 15.2.Senkschraubem5x15 DIN7991 413 15.2.Senkschraubem3x8 DIN7991 614 15.2.Rutschkupplung maedler Art.-Nr. 61042800 1

15 15.2.Madenschraubem4x6 DIN 913 116 15.2.Augenschraubem5x50 DIN 444 Form B 217 15.2.Winkelprofil6 118 15.2.Blech2 1

22 15.2.Blech1 1

20 15.2.Außenrohr-seite 2

21 15.2.T-Verbinder http://shop.composite-point.de/ 16mm 4

22 15.2.Alubuchse 423 15.2.Buchse-mit-Flansch 224 15.2.Motor maxon Art.-Nr. 251601 125 15.2.Getriebe maxon Art.-Nr. 301177 1

26 15.2.Schalter reichelt Artikel-Nr.: MAR 1050.7202 4

27 15.2.Winkelprofil4 1

28 15.2.Buchse-mit-Flansch1 129 15.2.Schraubem2x6 DIN 912 430 15.2.Madenschraubem3x8 DIN 913 231 15.2.U-Profil 232 15.2.Mutter_m4 DIN 934 11

33 15.2.Schraubem4x12 DIN912 9

34 15.2.Schraubem3x5 DIN912 335 15.2.Schraubem2x10 DIN912 836 15.2.Winkelprofil5 1

37 15.2.Buchse-mit-Flansch2 138 15.2.Schraubem4x16 DIN912 439 15.2.Schraubem3x8 DIN912 440 15.2.Mutter_m2 DIN 934 841 15.2.m4senkschraube8 442 15.2.Mutter_mit_Klemmteil_m4 243 15.2.Sicherungsring6 DIN471, 6mm 244 15.2.Feder Datenblatt im Anhang 1

8 7

A

B

23456 1

578 246 13

E

D

C

F F

D

B

A

E

C

15_2_Armseite02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 1458.49 g

A3

BLATT 1 VON 3MASSSTAB 1:5

ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

DATUMSIGNATURNAME


OBERFLÄCHENGÜTE:WENN NICHT ANDERS DEFINIERT:BEMASSUNGEN SIND IN MILLIMETEROBERFLÄCHENBESCHAFFENHEIT:TOLERANZEN: LINEAR: WINKEL:

QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET

30SOLIDWORKS Student Edition - Nur für akademische Zwecke.

22

3440

40

29

32

32

8 7

A

B

23456 1

578 246 13

E

D

C

F F

D

B

A

E

C


GEWICHT: 1458.49 g

A3


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

DATUMSIGNATURNAME



QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


172

129 129

750

728

AA

30

113

,72


22 Buchse wird mit CFK-Rohr verklebt

8 7

A

B

23456 1

578 246 13

E

D

C

F F

D

B

A

E

C


GEWICHT: 1458.49 g

A3


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

DATUMSIGNATURNAME



QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


10

34 19

28

29 31 39 9 7 2 5

1

13

?

17

12

3182540222136

33

26

32

27

Arm ist eingefahren

POS-NR. BENENNUNG BESCHREIBUNG MENGE1 15.2.Zahnstangegekürtzt 1

2 15.2.Zahnrad 13 15.2.carbohnrohr.führung 2

4 15.2.Gewindebuchse kvt Trisert 145M4 4

5 15.2.Buchse 16 15.2.Winkelprofil7 1

7 15.2.Kunststoff-Stehlager6mm maedler Art.-Nr. 62055006 2

8 15.2.Madenschraubem3x8 DIN 913 29 15.2.Sicherungsring6 DIN 471, d1=6 2

10 15.2.Blech3 1

11 15.2.Senkschraubem5x15 DIN7991 212 15.2.Linearfuehrung+Schlitten2 1

13 15.2.m4senkschraube8 DIN7991 4

14 15.2.m3senkschraube8 DIN7991 4

15 15.2.Rutschkupplung maedler Art.-Nr. 61042800 1

17 15.2.Flachstahl3 1

18 15.2.Blech4 119 15.2.Winkelprofil3 1

20 15.2.Mutter_m4 DIN 934 6

21 15.2.senkschraubem4x16 DIN7991 2

22 15.2.Senkschraubem3x8 DIN7991 2

23 15.3.mutterm3 DIN 934 2

24 15.2.Alubuchse 2

25 15.2.AlubuchsemitFlansch 1

26 15.2.T-Verbinder http://shop.composite-point.de/ 16mm 2

27 15.2.carbohnrohr.aussen.oben 1

28 15.2.Motor maxon Art.-Nr. 251601 1

29 15.2.Getriebe maxon Art.-Nr. 301177 1

30 15.2.schraubem4x16 DIN912 4

31 15.2.schraubem3_8_din912 DIN912 4

32 15.2.Buchse-mit-Flansch1 133 15.2.Winkelprofil4 1

34 15.2.Schalter reichelt Artikel-Nr.: MAR 1050.7202 2



37 15.2.Platte 1

38 15.2.schraubem3_8din912 DIN912 239 15.2.Winkelprofil6 1

40 15.2.Welle3 1

41 15.2.Mutter_m2 DIN 934 2

8 7

A

B

23456 1

578 246 13

E

D

C

F F

D

B

A

E

C

15_2_Armseiteoben202.02.2016Schlamm

GEWICHT: 905.64 g

A3


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:

ZEICHNUNG NICHT SKALIEREN

WERKSTOFF:

DATUMSIGNATURNAME



QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET


23

11

35

?

?

38

23

37

8 7

A

B

23456 1

578 246 13

E

D

C

F F

D

B

A

E

C

29

02.02.2016Schlamm

GEWICHT: 905.64

A3

BLATT 2 VON 3MASSSTAB:1:5

ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

DATUMSIGNATURNAME



QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET 15_2_Armseiteoben2SOLIDWORKS Student Edition - Nur für akademische Zwecke.

129

418

674

AA

30

114

,22

SCHNITT A-A

24 Buchse wird mit cfk Rohr verklebt

15_2_Armseiteoben2

298 7

A

B

23456 1

578 246 13

E

D

C

F F

D

B

A

E

C

Schlamm

GEWICHT: 905.64 g

A3


ZEICHNUNGSNR.

BENENNUNG:


WERKSTOFF:

DATUMSIGNATURNAME



QUALITÄT

PRODUKTION

GENEHMIGT

GEPRÜFT

GEZEICHNET 02.02.2016


BAUREIHE 1050

Ausführung mit Zusatzbetätiger5 A 250 V~ 10E3

5 A 125 - 250 V AC 1/10 HP

Schaltleistung 5 A 250 V~ 10E3

Schaltleistung (UL) & (CSA) 5 A 125 - 250 V AC 1/10 HP

Schaltbetätigungskraft 0,5 N

Wechsler

1050.5202

1050.7202

Differenzweg max. 1,0 mm

Vorlaufweg max. 5,4 mm

Nachlaufweg min. 2,2 mm

BAUREIHE 1050 - Technische Daten

Ausführung mit Zusatzbetätiger5 A 250 V~ 10E3

5 A 125 - 250 V AC 1/10 HP

Schaltleistung

5 A 250 V~ 10E3

Schaltleistung (UL) & (CSA)

5 A 125 - 250 V AC 1/10 HP

Bauform

DIN 41635 B

Schaltbetätigungskraft

0,5 N

Mechanische Lebensdauer

10E6 ohne Zusatzbetätiger

1E6 mit Zusatzbetätiger

Elektrische Lebensdauer

schaltleistungsabhängig

Durchgangswiderstand (Neuzustand)

< 100

Isolationswiderstand (Neuzustand)

> 100 (500 V DC zwischen den

geöffneten Kontakten)

Hochspannungsfestigkeit (Neuzustand)

750 V eff. (zwischen den geöffneten

Kontakten

1250 V (Grundisolierung)

Prellzeit

< 5 ms

Schutzart

IP 40

Kriechstromfestigkeit

PTI 175

Kontaktöffnungsweite

< 3 mm (µ)

Umgebungstemperatur

- 40 °C ... +100 °C ohne Betauung

Lagertemperatur

-40 °C ... +100 °C

Entflammbarkeit

UL 94 V-2

Wärme- und Feuerbeständigkeit

850 °C (Kategorie D )

Material

Betätiger PA

Gehäuse PBTP

Zusatzbetätiger Chrom-Nickel-Stahl

Kontakte

AgNi/AgNi

Anschlüsse

Lötanschlüsse verzinnt versilbert

Leiterplattenanschlüsse verzinnt und zum Schalter abgedichtet

Lötbarkeit der Anschlüsse

max. 350 °C, 2-3 sec.

(bei Handlötung ohne

Druck auf die

Anschlüsse!)

Prüfzeichen

1 4 2

5.7

7.5

7.4

11.1 ±1.5

-15

9.5

12.3

3.4

6.4

Ruhestellung

Schaltpunkt

zul. Endstellung

maxo

n g

ear

317

EC 45 flat, 30 W 261 40.0 40.0 43.4 46.9 50.3EC 45 flat, 30 W 261 MILE 342 43.0 43.0 46.4 49.9 53.3EC 45 flat, 50 W 262 44.9 44.9 48.3 51.8 55.2EC 45 flat, 50 W 262 MILE 342 46.2 46.2 49.6 53.1 56.5EC 45 flat, 70 W 263 50.3 50.3 53.7 57.2 60.6EC 45 flat, 70 W 263 MILE 342 52.0 52.0 55.4 58.9 62.3EC 45 flat, IE, IP 00 264 59.2 59.2 62.6 66.1 69.5EC 45 flat, IE, IP 40 264 61.4 61.4 64.8 68.3 71.7EC 45 flat, IE, IP 00 265 64.2 64.2 67.6 71.1 74.5EC 45 flat, IE, IP 40 265 66.4 66.4 69.8 73.3 76.7

301177 301175 301181 301186 301191

5 : 1 18 : 1 61 : 1 212 : 1 732 : 151⁄10

459⁄2620655⁄338

125862 ⁄595492790⁄673

3.7 1.6 1.0 0.8 0.83 3 3 3 3

301178 301173 301182 301187 3011927 : 1 26 : 1 89 : 1 310 : 1 1072 : 1

209⁄289405⁄364

66632 ⁄ 745183281⁄592

307572 ⁄287

3.1 1.4 1.0 0.8 0.83 3 3 3 3

301179 266595 301184 301188 3011939 : 1 32 : 1 111 : 1 385 : 1 1334 : 1

2295⁄2478523⁄265

334⁄3 173808⁄451198769⁄149

2.1 1.4 0.6 0.5 0.43 3 3 3 3

301180 301171 301185 301189 30119414 : 1 47 : 1 163 : 1 564 : 1 1952 : 1

2475⁄1826221⁄132

141157⁄861161880⁄287

1929023⁄988

2.2 0.9 0.5 0.5 0.43 3 3 3 32 3 4 5 6

0.5 2.0 2.0 2.0 2.00.75 2.5 2.5 2.5 2.5

= ≠ = ≠ =87 76 66 59 53

224 224 255 287 3131.6 2.0 2.4 2.8 3.2

23.5 23.5 26.9 30.4 33.8

M 1:2

LagerprogrammStandardprogrammSonderprogramm (auf Anfrage)

Ausgabe März 2015 / Änderungen vorbehalten maxon gear

Gesamtlänge Gesamtlänge

maxon Baukastensystem

+ Motor Seite + Sensor/Bremse Seite Gesamtlänge [mm] = Motorlänge + Getriebelänge + (Sensor/Bremse) + Montageteile

Technische Daten

Stirnradgetriebe geradeverzahntAbtriebswelle rostfreier Stahl, gehärtetAbtriebswellenlagerung KugellagerRadialspiel, 10 mm ab Flansch max. 0.15 mmAxialspiel 0.02–0.2 mmMax. axiale Belastung (dynamisch) 60 NMax. axiale Aufpresskraft 60 NMax. Eingangsdrehzahl dauernd 6000 min-1

Empfohlener Temperaturbereich -15…+80°CStufenzahl 2 3 4 5 6Max. radiale Belastung, 10 mm ab Flansch 120 N 180 N 190 N 190 N 190 N

Stirnradgetriebe GS 45 A ∅45 mm, 0.5–2.0 Nm

Artikelnummern

Getriebedaten

1 Untersetzung 2 Untersetzung absolut 10 Massenträgheitsmoment gcm2

3 Max. Motorwellendurchmesser mmArtikelnummern






3 Max. Motorwellendurchmesser mm 4 Stufenzahl 5 Max. Dauerdrehmoment Nm 6 Kurzzeitig zulässiges Drehmoment Nm 12 Drehsinn, Antrieb zu Abtrieb 7 Max. Wirkungsgrad % 8 Gewicht g 9 Mittleres Getriebespiel unbelastet ° 11 Getriebelänge L1* mm

* für EC 45 flat, IE, ist L1 max. + 4.0 mm

maxo

n E

C m

oto

r

262

maxo

n fl

at

mo

tor

18 24 24 366720 6710 4730 3360247 185 106 42.3

5190 5240 3480 236097.1 83.4 69.6 90.53.52 2.33 1.41 0.828975 780 402 48438.8 23.3 8.47 4.8185 83 79 82

0.464 1.03 2.83 7.480.322 0.572 1.15 5.1525.1 33.5 47.5 101380 285 201 957.02 8.77 12 7.079.92 12.4 17 10135 135 135 135

M 1:2

339285 251601 339286 339287

4.53 K/W 4.75 K/W 17.7 s 227 s -40…+100°C +125°C

< 4.0 N 0 mm > 4.0 N 0.14 mm

3.8 N 53 N

1000 N 20 N

8 3 110 g

ESCON Module 24/2 378ESCON 36/3 EC 379 ESCON Mod. 50/4 EC-S 379ESCON Module 50/5 379ESCON 50/5 380DEC Module 24/2 382 DEC Module 50/5 382EPOS2 24/2 386EPOS2 Module 36/2 386EPOS2 24/5, 50/5 387EPOS2 P 24/5 390EPOS3 70/10 EtherCAT 393MAXPOS 50/5 396

maxon EC motor Ausgabe März 2015 / Änderungen vorbehalten

LagerprogrammStandardprogrammSonderprogramm (auf Anfrage)

Artikelnummern

Spezifikationen Betriebsbereiche Legende

n [min-1] Dauerbetriebsbereich

Unter Berücksichtigung der angegebenen thermi-schen Widerstände (Ziffer 17 und 18) und einer Um-gebungstemperatur von 25°C wird bei dauernder Belastung die maximal zulässige Rotortemperatur erreicht = thermische Grenze.

Kurzzeitbetrieb

Der Motor darf kurzzeitig und wiederkehrend über-lastet werden.

Typenleistung

maxon Baukastensystem Übersicht Seite 20–25

EC 45 flat ∅42.8 mm, bürstenlos, 50 Watt

Motordaten

Werte bei Nennspannung

1 Nennspannung V2 Leerlaufdrehzahl min-1

3 Leerlaufstrom mA4 Nenndrehzahl min-1

5 Nennmoment (max. Dauerdrehmoment) mNm6 Nennstrom (max. Dauerbelastungsstrom) A7 Anhaltemoment mNm8 Anlaufstrom A9 Max. Wirkungsgrad %

Kenndaten

10 Anschlusswiderstand Phase-Phase W11 Anschlussinduktivität Phase-Phase mH12 Drehmomentkonstante mNm/A13 Drehzahlkonstante min-1/V14 Kennliniensteigung min-1/mNm15 Mechanische Anlaufzeitkonstante ms16 Rotorträgheitsmoment gcm2

Thermische Daten17 Therm. Widerstand Gehäuse-Luft 18 Therm. Widerstand Wicklung-Gehäuse 19 Therm. Zeitkonstante der Wicklung 20 Therm. Zeitkonstante des Motors 21 Umgebungstemperatur 22 Max. Wicklungstemperatur

Mechanische Daten (vorgespannte Kugellager)23 Grenzdrehzahl 10 000 min-1

24 Axialspiel bei Axiallast

25 Radialspiel vorgespannt26 Max. axiale Belastung (dynamisch) 27 Max. axiale Aufpresskraft (statisch)

(statisch, Welle abgestützt) 28 Max. radiale Belastung, 5 mm ab Flansch

Weitere Spezifikationen29 Polpaarzahl 30 Anzahl Phasen 31 Motorgewicht

Motordaten gemäss Tabelle sind Nenndaten.

Anschlüsse Pin 1 Hall-Sensor 1* Pin 2 Hall-Sensor 2* Pin 3 VHall 4.5…18 VDC Pin 4 Motorwicklung 3 Pin 5 Hall-Sensor 3* Pin 6 GND Pin 7 Motorwicklung 1 Pin 8 Motorwicklung 2 *interner Pull-up (7…13 kW) auf Pin 3 Schaltbild für Hall-Sensoren siehe S. 35

Kabel Anschlusskabel Universal, L = 500 mm 339380 Anschlusskabel zu EPOS, L = 500 mm 354045

Empfohlene Elektronik:Hinweise Seite 24

mit Hall-Sensoren

Planetengetriebe∅42 mm3 - 15 NmSeite 316Stirnradgetriebe∅45 mm0.5 - 2.0 NmSeite 317

Steckertyp: 39-28-1083 Molex

OptionMit Kabel und Stecker (Umgebungstemperatur -20…+100°C)

Encoder MILE256 - 2048 Imp.,2 KanalSeite 342

394 ®

610 403 00 A 2 26,4 - 25,8 6 M 3x3, 37 - -610 404 00 A 2 26,4 - 25,8 8 2x90º 37 - -610 408 00 A 6 32,4 - 25,8 6 48 - -610 409 00 A 6 32,4 - 25,8 8 48 - -610 423 00 B 2 36 25 9 25,8 6 M 3x3, 2x90º 50 - -610 424 00 B 2 36 25 9 25,8 8 50 - -610 428 00 B 6 42,5 31 9 25,8 6 M 4x4, 2x90º 61 - -610 429 00 B 6 42,5 31 9 25,8 8 61 - -610 443 00 C 2 46,5 25 8,6 25,8 6 M 3x3, 2x90º 57 601 244 00 2,7610 444 00 C 2 46,5 25 8,6 25,8 8 57 601 244 00 2,7610 448 00 C 6 53,4 31 8,6 25,8 6 M 4x4, 2x90º 83 601 244 00 2,7610 449 00 C 6 53,4 31 8,6 25,8 8 83 601 244 00 2,7

Werkstoff: Gehäuse aus Alu-Legierung mit Aluchrom-Oberflächenbehandlung. Max. Rutsch-Drehzahl 1.000 min-1. Verdrehspiel der Kupplungen kleiner als 2º.

Rutschkupplungen R2 und R6

Bestellangaben: z.B.: Art.-Nr. 610 403 00, Rutschkupplung, Typ A, 6 mm Bohrung

Typ A - konzentrische Anordnung Typ B - axiale Anordnung Typ C - axiale Anordnung

Artikel-Nr. Typ Anzahl Bohrung Stellschrauben- Gewicht Artikel-Nr. Gewicht Reiblamellen L L1 L2 D1 B+0,03 größe und Ersatzteil Stck. mm mm mm mm mm Anordnung g Kreuzscheibe g

als Rutschnabe für ein Antriebsrad

zur Verbindungzweier Wellen

zur Verbindung zweier Wellen bei Wellen-versatz

Drehmomentbereich mit 2 Reiblamellen 2,4 Ncm bis 53,8 Ncm. Verlustleistung bei 20ºC Umgebungstemperatur bis zu 7 Watt. Drehmomentbereich mit 6 Reiblamellen 7,8 Ncm bis 132,4 Ncm. Verlustleistung bei 20ºC Umgebungstemperatur bis zu 8,6 Watt. Maximale zulässige Temperatur an der Oberfläche aller Größen während des Betriebes 80ºC.

Zur Einstellung des Drehmomentes dient ein mit dem Außenkörper verschraubter Einstellring, der über eine Scheibenfeder auf die Kupplungs- bzw. Reibscheiben wirkt. Als Lagerung Außenkörper zu Innenteil sind 2 Sinterlagerbuchsen eingesetzt. Ein O-Ring dichtet die Kupplung gegen Eindringen von Schmutz u. ä. ab und soll gleich-zeitig durch seine Reibkraft vermeiden, daß der Einstellring durch unbeabsichtigte Berührung verdreht werden kann. Der Antrieb kann sowohl über das Nabenteil als auch über den Außenkörper erfolgen.

Je nach Anwendungsfall kann die Rutschkupplung als Drehmomentbegrenzung, als Überholkupplung oder als Bremse eingesetzt werden. Da die Wärmeentwicklung im wesentlichen eine Funktion aus Schlupfdrehzal und dem aufgewendeten Drehmoment ist, wurde folgende Formel abgeleitet:

Schlupf (min-1) x Drehmoment (Ncm) 955Da durch angeschlossene Bauelemente (Wellen, Zahnräder, usw.) die Wärmeableitung begünstigt wird, sollte in Grenzfällen nach Möglichkeit die effektive Oberflächen-temperatur bei ungünstigen Betriebsbedingungen ermittelt werden. Die zugelassenen Temperaturen sind oben angegeben.

Sonderausführungen: Durch das Baukastenprinzig der Rutschkupplungen sind viele Ausführungen bzw. Anschlussmöglichkeiten gegeben. Z. B. Spezialflansche und andere Teile nach Zeichnung.

nur1 Seite

an Seite 1

an Seite 2

an Seite 1

an Seite 2

= Wärmeverlustleistung in Watt

Schnitt einer Rutschkupplung mit 6 Kupplungsscheiben

ACHTUNG: Wenn die Stellschrauben zu weit herausgedreht werden, können sie den Einstellring beschädigen. Zum Lösen sind nur ca. 3/4 - 1 Umdrehung nötig.

Axiale Anordnung, beide Wellen außerhalb gelagert (Typ C) Axiale Anordnung, eine Wellen außerhalb gelagert (Typ B)

1) Einbau einer Zahnscheibe (Verklebung empfohlen), Welle gleichzeitig als Lagerung.2) An Gehäusewand als Permanent-Bremse und Wellenlagerung montiert.3) Verbindung Elektromotor mit Getriebe bei montagebedingtem Wellenversatz.

4) Welle eines mehrgängigen Feinpotentiometers durch eine Rutschkupplung getrennt. Überdrehen wird verhindert.5) Sicherung eines Kippschalters gegen Beschädigung durch Einbau einer Rutschkupplung.

Konzentrischer Einbau (Typ A)

durchg.durchg.durchg.durchg.

O- Dichtring als Stellring- Sicherung

Einstellring mit Zugangsbohrungen

Nabenteil mit Durchgangsbohrung

StellschraubeM3 ISO

Tellerfeder

Druckplatte

6 Kupplungsscheiben mit 7 Reibscheiben

Axialsicherung mit Scheibe und Seegering

Sinterlager-buchsen

Aussenkörper

376

maxo

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ESCON Module 50/5

438725

ESCON 50/5

409510

ESCON 70/10

422969

NEW ESCON Module 24/2

466023

ESCON 36/2 DC

403112

ESCON 36/3 EC

414533

ESCON Module 50/4 EC-S

446925

ESCON

maxon motor control Ausgabe März 2015 / Änderungen vorbehalten

ESCON Übersicht

Die ESCON Servokontroller sind kompakte, leis-tungsstarke 4-Quadranten-PWM-Servokontroller zur effizienten Ansteuerung von permanent-magnet erregten Gleichstrommotoren.

Die verfügbaren Betriebsmodi – Drehzahlregler, Drehzahlsteller und Stromregler – genügen höchsten Anforderungen. Die ESCON Servokon-troller sind ausgelegt, um über einen analogen Sollwert kommandiert zu werden. Sie verfügen

über umfangreiche Funktionalitäten mit digitalen und analogen Ein- und Ausgängen und werden über die USB-Schnittstelle mittels der grafischen Benutzeroberfläche «ESCON Studio» für Win-dows PCs konfiguriert.

Folgende Motortypen können je nach ESCON-Variante betrieben werden:

− DC-Motor: Permanenterregter Gleichstrom-motor (DC)

− EC-Motor: Bürstenloser, elektronisch kommu-tierter, permanenterregter Gleichstrommotor (BLDC) mit und ohne Hall-Sensoren.

Verschiedene Betriebsarten ermöglichen den flexiblen Einsatz in diversen Antriebssystemen.

− Stromregler: Der Stromregler vergleicht den Ist-Motorstrom (Drehmoment) mit dem ange-legten Sollwert. Bei einer Abweichung wird der Motorstrom dynamisch nachgeregelt.

− Drehzahlregler: Der Drehzahlregler vergleicht die Ist-Drehzahl mit dem angelegten Sollwert. Bei einer Abweichung wird die Drehzahl dyna-misch nachgeregelt.

− Drehzahlsteller: Der Drehzahlsteller führt dem Motor eine Spannung zu, welche dem angelegten Drehzahlsollwert entspricht. Laständerungen werden mittels IxR-Verfahren kompensiert.

Drehzahlerfassung mittels − Digitaler Inkremental-Encoder: Die Encoder liefern einfache Rechtecksignale, deren Impulse zur Bestimmung der Drehzahl gezählt werden. Kanal A und B sind phasenverscho-bene Signale, die zur Erkennung der Drehrich-tung miteinander verglichen werden.

− DC-Tacho: Der DC-Tacho liefert eine zur Drehzahl proportionale analoge Spannung.

− Vorhandene Hall-Sensoren: Die Hall-Senso-ren liefern pro elektrische Umdrehung sechs verschiedene Kombinationen von Schaltimpul-sen, die zur Bestimmung der Drehzahl gezählt werden. Ebenso liefern sie phasenverschobe-ne Signale, die zur Erkennung der Drehrich-tung miteinander verglichen werden.

− Sensorlos EC: Die Drehzahl wird über den Verlauf der induzierten Spannung erschlos-sen. Die Elektronik wertet den Nulldurchgang der induzierten Spannung (EMK) aus.

Den zahlreichen Eingängen und Ausgän-

gen können verschiedene Funktionalitäten zugewiesen werden.

Der Sollwert (Drehzahl oder Strom), die Strom-

begrenzung sowie der Offset können wahlwei-se wie folgt vorgegeben werden:

− Analoger Wert: Der Wert wird mittels einer externen analogen Spannung, mittels exter-nen oder internen Potentiometern vorgegeben.

− PWM-Wert: Der Wert wird mittels einer fixen Frequenz und Amplitude vorgegeben. Die gewünschte Änderung wird durch das Variieren des Tastverhältnisses im Bereich von 10…90% erreicht.

− RC Servo Wert: Der Wert wird mit einem Pulssignal von 1.0…2.0 ms Länge vorgege-ben.

− Fixer Wert: Die Vorgabe ist fix auf den einge-stellten Wert vorgegeben.

− 2 fixierte Werte: Die Vorgabe 1 ist fix auf den eingestellten Wert 1 vorgegeben. Die Vorgabe 2 ist fix auf den eingestellten Wert 2 vorgege-ben. Mittels digitalem Eingang kann zwischen den beiden Vorgaben umgeschaltet werden.

Diverse Funktionalitäten zur Freigabe der End-stufe stehen zur Verfügung:

− Freigabe: Freigeben (Enable) oder Sperren (Disable) der Endstufe.

− Freigabe und Drehrichtung: Freigeben (En-able) oder Sperren (Disable) der Endstufe sowie Bestimmen der Drehrichtung der Motorwelle.

− Freigabe CW: Drehrichtungsabhängiges Freigeben (Enable) oder Sperren (Disable) der Endstufe. Die Motorwelle kann nur im Uhrzei-gersinn (CW) drehen.

− Freigabe CCW: Drehrichtungsabhängiges Freigeben (Enable) oder Sperren (Disable) der Endstufe. Die Motorwelle kann nur im Gegen-uhrzeigersinn (CCW) drehen.

− Freigabe CW + CCW: Drehrichtungsabhän-giges Freigeben (Enable) oder Sperren (Dis-able) der Endstufe. Die Motorwelle kann nur in die gesetzte Richtung drehen. Die Signale sind gegeneinander verriegelt.

Die Rampenfunktion erlaubt im Drehzahl steller- oder Drehzahlregler-Modus ein kontrolliertes Beschleunigen und Abbremsen der Motorwelle.

ESCON Studio (Kontroller-Überwachung)

377

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M 24/2 36/2 DC 36/3 EC M 50/4 EC-S M 50/5 50/5 70/10

404404 ESCON 36/2 DC Connector Set — — — — — —

425255 ESCON 36/3 EC Connector Set — — — — — —

403962 DC Motor Cable — — — — — —

403964 I/O Cable 7core — — — — —

403965 I/O Cable 6core — — — — —

275934 Encoder Cable — — — —

403957 Power Cable — — — — —

403968 USB Type A - micro B Cable

418719 Adapter BLACK FPC11poles — — — — — —

418723 Adapter BLUE FPC8poles — — — — — —

418721 Adapter GREEN FPC8poles — — — — — —

486400 ESCON Module 24/2 Motherboard — — — — — —

438779 ESCON Module Motherboard — — — — — —

450237 ESCON Module Motherboard Sensorless — — — — — —

409286 ESCON USB Stick

Ausgabe März 2015 / Änderungen vorbehalten maxon motor control

Einfache Inbetriebnahme

Die Inbetriebnahme und Parametrierung wird über die intuitive grafische Benutzeroberfläche «ESCON Studio» mithilfe einfach zu handhabender, menügeführter Assistenzprogramme (so-genannte Wizards) durchgeführt. Es stehen folgende Wizards zur Verfügung: Startup-Assistent, Regler-Tuning, Firmware-Update, Kontroller-Überwachung, Parameter, Datenaufzeichnung und Diagnose.

Schutzeinrichtungen

Der Servokontroller verfügt über Schutzbeschaltungen gegen Überstrom, Übertemperatur, Unter- und Überspannung, gegen Spannungstransienten und Kurzschluss der Motorleitung. Ebenso ver-fügt er über geschützte digitale Ein- und Ausgänge und eine einstellbare Strombegrenzung zum Schutz von Motor und Last. Motorstrom und Ist-Drehzahl der Motorwelle können mittels analoger Ausgangsspannung überwacht werden.

Umfassende Dokumentation

Anhand der «Funktionalitätstabelle» kann zielgerichtet der passende ESCON Servokontroller be-stimmt werden. In der «Geräte-Referenz» ist die komplette Hardware detailliert spezifiziert. In den Dokumenten «Firmware-Version» und «Release Notes» werden die Änderungen und Verbes-serungen der Firmware und Software dokumentiert. Die grafische Benutzeroberfläche «ESCON Studio» verfügt zusätzlich über eine umfangreiche Online-Hilfe.

− Analoge Rampe: Die Rampe wird mittels eines analogen Wertes vorgegeben.

− Fixe Rampe: Die Rampe wird fix auf den eingestellten Wert vorgegeben.

Stopp: Die Motorwelle wird mit der eingestellten Drehzahlrampe bis zum Stillstand abgebremst.

Bereit: Mit dem Bereit-Signal kann die Betriebs-bereitschaft (beziehungsweise ein Fehler-zustand) an eine übergeordnete Steuerung gemeldet werden.

Drehzahl- und Strom-Komparator: Der digitale Ausgang wird abhängig von dem aktuellen Wert gesetzt.

− Limit: Der digitale Ausgang wird gesetzt, sobald der eingestellte Wert erreicht wird. Er bleibt gesetzt, solange der Wert überschritten bleibt.

− Bereich: Der digitale Ausgang wird gesetzt, sobald der eingestellte Wertebereich erreicht wird. Er bleibt gesetzt, solange der Bereich eingehalten bleibt.

− Abweichung: Der digitale Ausgang wird ge-setzt, sobald die eingestellte Wertabweichung (basierend auf dem Sollwert) eingehalten wird.

Mit den eingebauten Potentiometern können zusätzlich folgende Funktionen justiert werden:

− Verstärkung Stromregler: Anpassung der Stromregler-Verstärkung.

− Verstärkung Drehzahlregler: Anpassung der Drehzahlregler-Verstärkung.

− IxR-Faktor: Der Spannungsabfall, hervorge-rufen durch den Anschlusswiderstand, wird kompensiert.

Die Analogausgänge erlauben die Überwa-chung von:

− Ist-Motorstrom: Aktuell gemessener Motor-strom.

− Ist-Motorstrom gemittelt: Aktuell gemesse-ner Motorstrom gefiltert mittels einem digitalen Tiefpassfilter erster Ordnung mit einer Grenz-frequenz von 5 Hz.

− Ist-Drehzahl: Aktuell gemessene Motordreh-zahl.

− Ist-Drehzahl gemittelt: Aktuell gemessene Motordrehzahl gefiltert mittels einem digitalen Tiefpassfilter erster Ordnung mit einer Grenz-frequenz von 5 Hz.

− Soll-Motorstrom: Geforderter Motorstrom. − Soll-Drehzahl: Geforderte Motordrehzahl. − Endstufen-Temperatur: Aktuell gemessene Temperatur der Endstufe.

− Fixer Wert: Die Ausgangsspannung wird fix auf den eingestellten Wert ausgegeben.

Software

Installationsprogramm: ESCON Setup

Grafische Benutzeroberfläche: ESCON Studio

Startup-Assistent

Regler-Tuning

Diagnose

Firmware-Update

Kontroller-Überwachung

Parameter

Datenaufzeichnung

Online-Hilfe

Sprache: Deutsch, Englisch, Französisch, Italienisch, Spanisch, Japanisch, Chinesisch

Betriebssystem: Windows 8, Windows 7, Windows XP SP3

Kommunikationsschnittstelle: USB 2.0/3.0 (Full Speed)

ESCON-Zubehör*

(analoge I/O’s)

(digitale I/O’s)

*nicht im Lieferumfang enthalten

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Ausgabe März 2015 / Änderungen vorbehalten maxon motor control

ESCON Funktionalitätstabelle

ESCON Module 50/4 EC-S

–

200 W

–

–

Kein Sensor (EC-Motoren)

–

Drehzahl regler, Drehzahlsteller

10 - 50 VDC

0.96 x VCC

12 A (<30 s)

4 A

53.6 kHz

–

5.36 kHz

97%

–

120 000 min-1

–

–

–

–

1

2

2

2 12-bit, -10…+10 V, differenziell

2 12-bit, -4…+4 V

+5 VDC (IL ≤110 mA)

–

–Betrieb: grüne LED / Fehler: rote LED

-30…+45°C

+45…+65°C; Derating -0.200 A/°C

-40…+85°C

20…80%

ca. 11 g

43.2 x 31.8 x 12.7 mm

steckbar (Buchsenleisten RM 2.54 mm)

446925 ESCON Module 50/4 EC-SZubehör separat bestellen, ab Seite 398

ESCON Module 50/5

250 W

250 W

Digitaler Inkremental-Encoder (2 Kanal mit oder ohne Line Driver)

DC-Tacho

Kein Sensor (DC-Motoren)

Digitale Hall-Sensoren (EC-Motoren)

Stromregler (Drehmomentregler), Drehzahl regler, Drehzahlsteller

10 - 50 VDC

0.98 x VCC

15 A (<20 s)

5 A

53.6 kHz

53.6 kHz

5.36 kHz

98%

begrenzt durch die max. erlaubte Drehzahl (Mo-tor) und die max. Ausgangsspannung (Kontroller)

150 000 min-1

–

H1, H2, H3

A, A\, B, B\

1 MHz (100 kHz)

1

2

2


2 12-bit, -4…+4 V

+5 VDC (IL ≤10 mA)

+5 VDC (IL ≤30 mA)

+5 VDC (IL ≤70 mA)Betrieb: grüne LED / Fehler: rote LED

-30…+45°C

+45…+75°C; Derating: -0.167 A/°C

-40…+85°C

20…80%

ca. 12 g

43.2 x 31.8 x 12.7 mm

steckbar (Buchsenleisten RM 2.54 mm)

438725 ESCON Module 50/5Zubehör separat bestellen, ab Seite 398

ESCON 36/3 EC

–

97 W

–

–

–

Digitale Hall-Sensoren (EC-Motoren)

Stromregler (Drehmomentregler), Drehzahl regler, Drehzahlsteller

10 - 36 VDC

0.98 x VCC

9 A (<4 s)

2.7 A

53.6 kHz

53.6 kHz

5.36 kHz

95%

–

150 000 min-1

3 x 47 mH / 2.7 A

H1, H2, H3

–

–

1

22


2 12-bit, -4…+4 V

+5 VDC (IL ≤10 mA)

+5 VDC (IL ≤30 mA)

–

Betrieb: grüne LED / Fehler: rote LED

-30…+45°C

+45…+78°C; Derating: -0.082 A/°C

-40…+85°C

20…80%

ca. 36 g

55.0 x 40.0 x 19.8 mm

für Schrauben M2.5

414533 ESCON 36/3 ECZubehör separat bestellen, ab Seite 398

Documents

Entwicklung und Konstruktion mechatronisch ausfahrbarer ...das-lab.vs.eecs.uni-kassel.de/publications/Schlamm2016-Project-Goalie... · Für ruckartige Stoßantriebe ist vorallem eine