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4.1.2.d Lineareinheit mit Gewindestange

Erstellt ab 26.05.2013

 

In dem Artikel zur X-Y-Z-Maschine hast Du sicherlich gelesen, dass dort eine Zahnstange als Antrieb für die Maschine Verwendung fand. Ich zeige hier noch einmal ein Foto, wie das im Moment gelöst ist:



Hier sehen wir also nochmal, wie der Motor zurzeit mit einem Ritzel in die Zahnstange "greift" und damit die Achse antreibt. Das geht auch ganz gut, vor allem ist es einfach aufzubauen. Der große Nachteil dieser Methode liegt aber darin, dass es einen herben Verlust der Auflösung gibt, je nachdem wie groß das Ritzel ist. Aber ein Ritzel kann man nicht beliebig klein wählen, denn es muss ja immerhin auf die Achse des Motors passen.

Im Internet findet man neben dieser Technologie auch zahlreiche Versuche, einen Gewindestangenantrieb zu bauen. Aber es ist manchmal schon recht schwierig, die Motoren so an die Gewindestange anzubauen, dass hinterher nichts "eiert". Von Versuchen mit irgendwelchen Schläuchen, die da als flexibler Übergang dienen sollen, rate ich dringend ab, denn das wird mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht klappen.

Auch gedrehte Muffen sind nicht besonders betriebssicher, es sei denn diese Muffen sind von enorm hoher, besonders hochwertiger Qualität, was man aber als Bastler kaum bezahlen kann.

Ich wählte in meinem Baublog über die Erkundung eines Linearvorschubs damals ein Kardangelenk, in den Katalogen auch "Wellenkupplung" genannt.

Das ist zwar auch noch recht teuer, aber es funktioniert einwandfrei und ist in zahlreiche Bastlerbudgets noch mit integierbar.

Bei Voelkner.de gibt es eine besonders interessante Variante dieser Wellenkupplungen zu kaufen. Diese Kupplungen bestehen aus dem eigentlichen Kupplungs-Element (Kardan-Gelenk) und frei wählbaren Einpresshülsen für verschiedene Wellen und sogar für Gewinde.

Ich wählte folgende Kombination für meinen Linearvorschub aus:



Kardan-Gelenk (Kupplung-Universal) - www.voelkner.de


Einpressbuchse 5 mm (Kupplungs-Einsatz 5mm) - www.voelkner.de


Einpressbuchse Gewinde M6 (Kuppplungs-Einsatz M6) - www.voelkner.de

Wie wir sehen, werden die Kupplungseinsätze bereits mit einer M3 Madenschraube ausgeliefert, damit man die eingeführten Achsen später auch gut verklemmen und gegen Verdrehungen sichern kann.

Nun geht es daran, diese Gelenke zu montieren. Dazu presst man die Kupplungseinsätze einfach in die Universalkupplung ein.

Hierbei muss man natürlich darauf achten, jeweils eine 5mm-Buchse und dazu eine M6-Buchse zu verpressen, sonst passt das hinterher natürlich nicht.

Ich sicherte die Buchsen mit Cyan-Acrylat-Kleber, im Volksmund auch "Sekundenkleber" genannt.
Bitte verwende nur ein einziges Tröpfchen pro Seite. Das genügt.

Achtung !
Diesen Kleber nicht an die Finger oder Augen gelangen lassen !
Er klebt in Sekunden !
Gefahr ! Schutzbrille tragen !


Diesen Cyan-Acrylat-Kleber gibt es ebenfalls bei Voelkner.

Fertig montiert sieht das Kardan-Gelenk, bzw. die Wellenkupplung schon wunderschön aus:



Bevor Du jedoch den Kleber einsetzt, solltest Du schauen, ob die 5mm-Buchse auch gut auf den Pollin-Schrittmotor passt. Sollte die Buchse ein wenig schwergängig drauf gehen, so kannst Du sie mittels eines Schraubstockes VORSICHTIG aufpressen.

Ich wählte für meinen Vorschub also eine Kombination aus Pollin-Schrittmotor und Messing Gewindestange M6 der Länge 500mm.

Nachdem ich das also montiert hatte, sah das So aus:



Hier habe ich den Motor einmal absichtlich etwas schief hingelegt, um zu zeigen, dass das Kardan-Gelenk eine etwas ungenaue Montage später wunderbar ausgleichen wird. Auch wird es Schwinungen der Welle gut abfedern und die Wellen-Enden werden sich nicht lösen, wie das etwa bei einer ungenau gefertigten Drehbuchse der Fall wäre.

Das andere Ende der Welle wird von einem IGUS-Stehlager aufgenommen:



Ich habe das Lager einmal näher an den Motor herangeschoben, damit man sich das schon einmal vorstellen kann, wie das dereinst aussehen soll.  Diese IGUS-Lager haben eine Kugel eingebaut, die eine etwas schiefe Montage ebenfalls hervorragend ausgleicht. Dazu habe ich einmal dieses Foto parat:



Hier habe ich einmal übertrieben dargestellt, wie die Kugel (IGUBAL-Stehlager) eine schiefe Montage ausgleichen kann. Das gilt natürlich nur für die x-y-Ebene. In Z-Richtung, also senkrecht zur Montagefläche müsste ich mir eine andere Technologie überlegen, mit der man die Gewindestange genau fluchtend montieren kann. Aber dazu später mehr, wenn es an die Fertigstellung der Komponente "Fräsplotter-Z-Achse" geht.

"Aber Strippenstrolch, warum nimmst Du die teuren Messing-Gewindestangen ?"

Nun, Messing hat die Eigenschaft, dass daraus erstellte Gleitlager selbstschmierend sind. Die Oxidschicht einer Messingoberfläche ist zäh und glatt und gilt daher in gewissen Grenzen als selbstschmierend. Außerdem lässt sich eine M6 Messing-Gewindestange mit ein wenig handwerklichem Geschick wunderbar gerade ausrichten, falls mal ein kleiner Bogen drin sein sollte. Solche Bögen kommen in den Baumärkten leider öfters mal vor, weil jeder daran herumfummelt. Aber die bei Voelkner gekauften Gewindestangen wiesen ebenfalls leichte Bögen auf.

Das Material Messing lässt sich jedoch hervorragend so lange ausrichten, bis es auf einer Tischplatte völlig rund abrollt.

Achtung !
Hierbei muss man trotzdem vorsichtig und bedächtig vorgehen, sonst kann
die schönste Gewindestange "vergeigt" werden.

Man rollt die Gewindestange dabei über eine gerade Tischplatte und findet so heraus, wo noch ein Bogen ist. Dann biegt man sehr vorsichtig gegen diesen Bogen und wiederholt diesen Vorgang so lange, bis die Gewindestange völlig rund auf dem Tisch abrollt. Dies kann zwar zu einer Geduldsprobe werden, aber schließlich wird es klappen. Mit M6 geht das noch ganz hervorragend.
 
Hieraus kann ich jetzt die erste Komponente "Linearantrieb" erstellen.

Dazu mache ich mir erstmal eine Skizze, wie das dann aussehen soll:



Da ich die passenden Holzleisten noch nicht besorgen konnte, beginne ich mit dem Motor. Dort sollen vier Stück M3 Stehbolzen entstehen. Wie wir auf dem folgenden Foto sehen, kann man die Original-Schrauben aus dem Pollin-Schrittmotor herausdrehen:



Diese Schrauben werden nun NACHEINANDER gegen ein Stückchen Gewindestange ausgetauscht und mit M3-Muttern und jeweils einer kleinen Karosserie-Scheibe gesichert.

Achtung !

Schraube nicht alle Schrauben gleichzeitig aus dem Motor !!
Immer eine Schraube nach der anderen bearbeiten und
dabei über Kreuz vorgehen !!!

Mein Ergebnis sah hinterher so aus:

Schließlich war die Gewindestangen-Einheit fertig:



Abschließend lötete ich eine der Einpressbuchsen auf ein Stückchen Messing-Flachmaterial, um die
Verbindung zu dem Schlitten zu bekommen:



Schließlich ist die Komponente "Linearantrieb" fertig gestellt:

Viel Erfolg beim Nachbau,



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