Eigenbaumontierung als Communityprojekt

  • Hallo zusammen,


    ich kanns einfach nicht lassen. Geistert eine Idee lange genug in mir rum muss ich der einfach nachgehen.

    So eine Idee ist eine Eigenbaumontierung, die auch gehobenen Ansprüchen genügt, von einem halbwegs begabten Amateur zusammengebaut werden kann (allenfalls mit extern hergestellten Bauteilen), transportabel (was auch immer das heisst) ist und preislich im Bereich einer halbwegs vernünftigen kommerziellen Montierung liegt.

    Ich verfolge diese Idee schon lange, die meisten Hirnfürze sind aber ebenso schnell wieder verflogen wie ihre Kollegen vom hinteren Ende des Verdauungstrakts :P .

    Ein paar Details sind aber geblieben und daraus ist dieses Konzept für eine Montierung geworden.

    Ich weiss nicht, wie gross das Interesse ist, so etwas als Communityprojekt zu entwickeln und bauen, ich möchte hier einfach mal das Konzept vorstellen. Es wird (hoffentlich) wachsen, d.h. das beigefügte Dokument dürfte sich noch öfters ändern:


    konzept_zyklops70.pdf


    So als Ultrakurzfassung:

    • AltAz oder parallaktische Montierung
    • Gewicht <8kg
    • Tragfähigkeit ~20kg
    • motorisiert (Schrittmotoren), elektronische Steuerung
    • elektronischer Polsucher
    • ST-4 Schnittstelle
    • Steuerung über WiFi
    • Zykloidengetriebe
    • mechanische Bauteile kostengünstig fertigbar

    Würde mich freuen auf Feedback, dieses und Fragen fliessen direkt in dieses Konzeptdokument ein.




    Herzliche Grüsse Robert

  • Hallo Robert,


    sehr schöner Gedanken, mal sehen, was passiert ;)


    Was ist mit einem Reibradantrieb? Dann könnte man die Kosten der Schnecken + Welle einsparen?


    Ich hatte früher auch eine Selbstbaumontierung mit Schnecke... Nun habe ich einen Reibradantrieb und bin damit auch sehr zufrieden.


    Vielleicht auch als Option, also entweder Schnecke oder Reibrad :/


    Mit den tollen 256 Mikroschritten sollte man aufpassen. Die Unterteilung eines Vollschrittes kann man hiermit ja leicht ausrechnen - die Realität sieht oft nicht so präzise aus.

    Das hängt dann vom Treiber ab, dem Schrittmotor (wie gut ist dieser für Mikroschritte geeignet?) und von dem Lastfall am Motor ab.


    Ich denke, wenn man Mikroschritte mit 1/16 anpeilt, sollte es auch reichen und sicherer sein.


    Gruß und viel Erfolg

    Matthias

    8" -f6 Newton, Selbstschliff * im Gitterohrtubus "deep blue" platziert * mit Selbstbau-Reibradantrieb angetrieben, wohl temperiert und allzeit startklar in der Gartensternwarte montiert

    TS294CP, Canon600Dac, ASI178 und ASI120mini zum Guiden, GPU Koma Korrektor

  • Hallo Robert,


    eine interessante Sache. Erinnert mich ein bisschen an das alte Buch "Fernrohrmontierungen und ihre Schutzbauten" von Anton Staus, wo auch Loesungen praesentiert wurden, die sich in Heimarbeit erstellen liessen ... bis auf ein paar Spezialteile. Damals gab es keine erschwinglichen, guten Montierungen am Markt - das war noch vor den Japanern.


    Heute muss die Motivation wegen der Moeglichkeit, guenstig gute Montierungen aus Fernost zu beziehen, eine Andere sein: Die Montierung muss etwas Individuelles sein, was an den Sternfreund appelliert, der selbst gerne baut. Oder die Montierung muss andere Alleinstellungsmerkmale haben, die sich im Markt der ueblichen guenstigen Fertigprodukte nicht finden laesst. Auf jeden Fall wird der Erbauer Deiner Montierung viel lernen - denn kaufen kann jeder. Ein bisschen wie beim Spiegelschliff: Ein Schleifsatz plus Verspiegelung und Fangspiegel kostet schnell soviel oder mehr als ein komplett montierter Sechszollnewton aus China. Aber was beim Spiegelschliff erlernt werden kann und die Freiheit, das Teleskop individuell zu gestalten sind Dinge, die auf langer Sicht mehr wert sind.


    Es gab mal vor 20 Jahren vom Astro-Shop in Hamburg eine CCD-Kamera zu Selbstbau (die "Cookbook-Kamera"), wo auch die Komponenten, die nicht selbst hergestellt oder einfach irgendwo bestellt werden konnten, im Set erhaeltlich waren. Vielleicht waere eine solche Loesung etwas fuer Deine Montierung: Ein Set von Spezialteilen, die der Nutzer dann nach eigenem Gusto in eine Montierung verwandeln kann.


    Auf jeden Fall ein sehr schoenes Projekt, und ich wuensche Dir viel Erfolg damit.


    Ich baue ja auch gerade an einer Montierung, und ich kann die Skizzen (Deine CAD-Fertigkeiten habe ich nicht) spaeter auch veroeffentlichen. Aber mein Design erfordert eine gut ausgeruestete Metallwerkstatt (Drehbank, Fraese, Schweissgeraet), was den meisten Sternfreunden nicht zur Verfuegung steht. Hier ist Dein Design, das groesstenteils auf marktueblichen Standardkomponenten aufbaut, haushoch ueberlegen und ich hoffe, dass es viele Nachahmer finden wird.

  • Hallo Matthias,


    danke für Deine Antwort.


    Mit den tollen 256 Mikroschritten sollte man aufpassen. Die Unterteilung eines Vollschrittes kann man hiermit ja leicht ausrechnen - die Realität sieht oft nicht so präzise aus.

    Das hängt dann vom Treiber ab, dem Schrittmotor (wie gut ist dieser für Mikroschritte geeignet?) und von dem Lastfall am Motor ab.


    Wir haben beide recht ;) .


    Grundsätzlich hast Du recht, dass Mikroschritte immer eine Interpolation (elektrisch und mechanisch) sind. Absolut genau sind nur die Ganzschritte. In unserem Fall würde das eine Genauigkeit von 27" (360°/(240*200) bedeuten. So weit so schlecht. Und im Fall von Open-Loop Betrieb auch das Ende der Geschichte. Umgekehrt sollte man sich im klaren sein, dass eine absolute Positioniergenauigkeit von 27" schon nicht schlecht ist, der Rest an Genauigkeit muss eh manuell oder über Platesolving nachgeregelt werden.


    Ich habe aber auch recht. Die Closed-Loop Schrittmotoren von Trinamic, die ich vorgeschlagen habe arbeiten mit einem optischen Encoder mit 4096 Impulsen als Feedback. D.h. die Regelung wird alles dran setzen, dass die gewünschte Position auch erreicht resp. gehalten wird. Bei 4096 Impulsen wären wir dann bei 20.48 Mikroschritten (oder ca.1.3" Auflösung). Der Grund für den 256 Mikroschrittbetrieb ist nicht eine höhere Positioniergenauigkeit. sondern ruhiger (weil vibrationsärmerer) Betrieb. Bei siderischer Geschwindigkeit (1U/86164s) sind das immerhin ca. 142Mikroschritte/s. Die Trägheit des Motorrotors ist da schon gross genug, dass er das recht gut ausbügelt und keine sichtbaren Vibrationen mehr zu erwarten sind.


    Ich werde diesen Umstand bei Gelegenheit noch genauer beschreiben im Konzeptdokument.


    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Ich habe von Technik und Handwerk allgemein wenig Ahnung, aber es gibt denke ich bei so einem Projekt einen entscheidenden Vorteil:


    Platesolving ist etwas, was heutzutage jeder günstig und schnell an seiner Montierung realisieren kann. Nen ASIAIR dran geschmissen oder ASTAP übern Laptop, so lange die Steuerung irgendwie mit dem allseits bekannten Meade Protokoll klar kommt, dürfte es hier keinerlei Kommunikationsschwierigkeiten geben. Also ist das Problem "Positionierungsgenauigkeit" weitgehend gelöst, da man diese Aufgabe einfach dem Platesolver überlässt.

    Das Einnorden würde ich dann auch sogleich über selbiges Protokoll dem Platesolver überlassen und gänzlich auf Dinge wie iPolar oder Polemaster verzichten, da dies eine weitere Kostenersparnis bringt. Ich hab letztens meine 10Micron mit dem NINA PA Plugin auf 34" genau eingenordet und in einer weiteren Iteration dann auf 10", dies ist sogar ohne Blick auf Polaris möglich.

    Also hier mein Vorschlag, warum iPolar oder Polemaster noch teuer zukaufen, wenn die Software die man sowieso verwendet (ASIAIR, NINA etc.) über das Meade Protokoll die Montierung entsprechend einnorden kann.

  • Hallo Jürgen,


    ja, die Motivation muss ähnlich sein wie beim Spiegelschleifen: mach es selbst und du kriegst etwas, was du kommerziell nur mit viel Gold aufwiegen kannst. Aus diesem Grund betrügt man sich selbst, wenn man sein Opus mit einem billigen Ofenrohr aus Fernost vergleicht. Wenn schon müsste das schon ein edleres Stück von Obsession als Vergleich heranziehen. Und dann ist es plötzlich nicht mehr so teuer ;) .


    Es gab mal vor 20 Jahren vom Astro-Shop in Hamburg eine CCD-Kamera zu Selbstbau (die "Cookbook-Kamera")

    8o . Ich hab seit etwas 30 Jahren das Cookbook Buch. Für die damalige Zeit war das eine Wucht. Viele der Ideen könnte man auch heute noch verwenden (wenn auch nicht als TTL-Grab und mit Druckerschnittstelle sondern mit FPGA und USB-C). Leider gibt es kaum mehr zahlbare CCD Chips. Diese Technologie hat sich in eine Nische zurückgezogen wo es nicht um Geld sondern um Machbarkeit geht. Der damals kommerzielle Markt, den Kodak mit seinen Sensoren abgedeckt hat wird heute mit CMOS Sensoren bedient: billig, Komplettlösung (Licht rein, Daten raus), aber mit für Langzeitbelichtung ungünstigen Nebenwirkungen. Sicher, die Technologie hat eine gewaltige Entwicklung durchgemacht, aber an den Dynamikumfang von CCD Sensoren kommen sie aber nicht ran.


    Dein Montierungsprojekt verfolge ich interessiert. Es ist ein gutes Beispiel für die Möglichkeiten, die ein entsprechender Maschinenpark bietet. Hat man diesen nicht muss, wie Du richtig schreibst, auch externe Mittel zurückgegriffen werden.


    Zu meinen CAD Fertigkeiten: naja, ein Konstrukteur würde milde lächeln. Ich hab mir das selber beigebracht und masse mir nicht an, das aus maschinenbautechnischer Sicht korrekt berechnen zu können.

    Eher so im Stil von Brückenbauern: die letzte Brücke hat gehalten, die neue muss doppelte Last bewältigen. Also Faktor 3, dann passt es schon ^^


    So, schaun wir mal, wie gross das Interesse ist. Ich werde es auf kleiner Flamme weiter verfolgen. Erst müssen noch ein paar andere Dinge fertig werden. Das ist eher eine langfristige Geschichte.



    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo Drehn,


    danke für Dein Feedback. Das ist ein sehr interessanter Punkt: wenn Platesolving zur Verfügung steht, braucht es weder Polsucher noch iPolar und Co.

    Werd ich im Hinterkopf behalten.


    Was ich definitiv verwenden möchte sind 3 Achsen G-Sensoren für jede Achse, um nach dem Einschalten eine ungefähre Position (so +/-1°) der Wellen zu haben. Diese Information kann z.B. helfen, Kollisionen des Teleskops mit der Säule/Stativ zu verhindern.


    Herzliche Grüsse


    Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Moin Robert,


    ein interessantes Projekt.

    Die Toleranzen sind sicher sehr eng. Allein die Lagersitze, die vermutlich noch vergleichsweise einfach herzustellenden sind, wären nach Datenblatt in einer Genauigkeit auszuführen, die sich mit einfachen Hobby-Maschinen wohl kaum ereichen lässt. Schon meine Messmittel mit 1/100mm Auflösung wären deutlich zu ungenau. Von den Spielzeug-Maschinchen ganz zu schweigen. Damit liefe es imho bei den Lager- und Getriebeeinheiten auf 100% Fremdfertigung hinaus.

    Sind diese Anforderungen bei der online Preisanfrage irgendwie berücksichtigt oder werden da nur Dreh-/Frästeile nach Allgemeintoleranzen kalkuliert?
    Mir scheint der vermutete Preis (zu) günstig. Wenn er passt, ist das Projekt ggf. nicht nur interressant sondern durchaus attraktiv.

    Ich bin gespannt, wie es weiter geht ...


    CS

    Harold

  • Weiteres untechnisches / kreatives Zeug von meiner Seite aus:


    - In der Montierung gleich einen Verteiler für 12V Ausgänge unterbringen. 2-4 Stück, als einfacher Verteiler durchgeschleift. Das ist nämlich ein ganz ganz großer Quality Of Life Vorteil des ASIAIR, den man oft unterschätzt. Man hat ausreichend 12V Ausgänge für alles direkt schon drauf und dies trägt enorm zur Beseitigung des Kabelwust bei. Wer also keinen ASIAIR verwenden will, wird damit glücklich. Tauheizung, gekühlte Kamera, Fokusmotor oder Lüfter für die Optik brauchen alle durch die Bank weg bis auf wenige Ausnahmen 12V Gleichstrom. Somit muss dann nur noch ein Kabel mit 12V vom Powerpack zur Montierung, das wars.

    - die Bedienung der Polhöhenschrauben und AZ Schrauben so komfortabel und gewichtsentkoppelt wie möglich gestalten. Ich erinnere hier nur an die ersten Modelle der Rainbow Astro RST135, wo die Schraube für die Polhöhe sowas von ekelhaft und klein war, dass sie mit etwas Beladung der Montierung schon nicht mehr gescheit bedient werden konnte (und RA da nachbessern musste). Sah halt schick aus, aber hat nix getaugt. Hier geht meiner Meinung nach Funktion vor Schönheit.

    - die Steuerung der Montierung in einem kleinen Extrakasten verbauen, der neben dem Handcontroller an der Montierung aufgehängt wird, gerne an direkt an der Montierung befindlichen Haken. Vorteil: Wenn ich die Montierung doch mal 2-3 Nächte abgedeckt draußen im Garten stehen lassen will, kann ich die gesamte Elektronik abnehmen und vor Feuchtigkeit schützen.

    - die Montierung von Anfang an mit gängigen Adapterplatten kompatibel machen, um sie auf Säule oder beliebigen Stativen montieren zu können (iOptron System, Skywatcher System, xxx System...) Der geläufigste Hersteller wäre wohl Skywatcher.

    - Sofern möglich kleine Wartungsabdeckungen verbauen, die den schnellen Zugang zum Schmieren erlauben



    Und vielleicht so mal drauf los gesagt: Wenn ich die Gewissheit hätte, dass am Ende was Ordentliches bei raus kommt, wäre ich durchaus bereit dazu, um die 3000€ für eine solche Montierung auszugeben. Für den Spaß, den ich beim Bauen hätte, was lernen kann und sogar dann noch eine Montierung habe, die funktioniert und wo ich genau weiß, wo was ist. Das wäre doch super. Und mach dir über die Genauigkeit der Nachführung keine so großen Sorgen. Die ganzen Chinakracher sind auch alle ungenau... da hilft auch die Werbung mit PPEC nichts.

    So lange die Fehler der Getriebe langsam kommen und langsam gehen, kann man das alles mit dem heutigen Standard Guiding weg regeln. Überleg dir, selbst die enorm steil ansteigenden Fehler der harmonischen Mounts können durch Guiding gelöst werden, man braucht nur mehr Aggro und muss die Steps etwas erhöhen.


    Ich hoffe was ich schreibe bringt wenigstens irgendwas, ich finds total interessant und das wäre wirklich absolut super, wenn das was wird.

  • es gibt schon das OpenAstroMount Projekt bei https://openastrotech.com/ mit ähnlichen Parametern. Technisch gesehen ist die Trident Montierung von JTWschön frugal realisiert und eine noch transportable kleinere Version davon wäre interessant. Alle Fragen des Antriebs sind mit zB dem OnstepX Projekt zum Stand der Technik als OS HW und SW schon gelöst. Das kannst Du nicht verbessern/verbilligen. Ebenso funktionieren Sternmustererkennung und Nachführung mit Gerätschaften im 200€ Bereich hinreichend gut. Die Mechanik muss folglich nicht mehr auf höchstmögliche absolute Positioniergenauigkeit ausgelegt werden. Es reicht wenn die Position möglichst hysterese und spielfrei eingestellt bzw nachgestellt werden kann. Reibradgetriebe sind da ein Ansatz, HD Getriebe aufgrund der hohen Kosten eher nicht. Die wurden auf die Bedürfnisse von Handhabungsautomaten (vulgo Roboter) hin entwickelt, also unbalacierte Lasten möglichst schnell und mit akzepatabler Genauigkeit bewegen zu können. Das ist nicht der Anwendungsfall in der normalen Astronomie.


    CS, Markus

  • Hallo Harold,


    die Drahtringlager sind der Punktus Knackus. Die geforderte Toleranz ist definitiv eine Herausforderung. PCBWay schreibt, dass sie bis zu 1/1000" (25.4um) anbieten. Das kommt noch nicht an die 7um ran, die bei Franke angegeben sind.

    Anderseits: die Montierung von Matthias Muttersbach (Alpha-Leonis) zeigt, dass es möglich ist.

    Ich hab das vorerst so geplant, dass die drei Lagerschalen (1x Welle + 2x Halbschale aussen) so genau als möglich gedreht werden müssen. Der Lagerring ist mit 0.1mm Übermass definiert. Dies ermöglicht ein Feintuning, in dem die Auflagefläche abgedreht wird. Ich werde mich da mit dem Vertreter von Franke mal noch unterhalten. Laut seiner Aussage sind sie da gerne Bereit, beratend in die Seite zu treten ;) .


    Die restlichen Masse sind nicht so kritisch. Die anderen Wälzlager müssen nicht in Passbohrungen gepresst werden, die Bohrungen können also auf Nennmass gedreht werden.


    Die erste Preisschätzung war nur eine automatische Quotation, allerdings mit einem grosszügigen Angstfaktor, das wird sicher noch etwas in die Höhe schiessen bei engeren Toleranzen und Gewindebohrungen.

    Ich würde trotzdem mal sagen, dass Stückkosten von <2k€ für eine komplette Montierung drin liegen sollten. Wir werden sehen.



    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo Markus,


    ich kenne beide Projekte. Keines der zweien würde ich aber als transportabel bezeichnen.


    Das Problem von Reibradantrieben ist, dass Du sie nicht beliebig klein machen kannst. Das sieht man ja schon an der Konstruktion der Tridentmontierung. Als Strenwartenmontierung ist das sicher eine interessante (und kostengünstige) Lösung.


    Die Openastromontierung ist auch interessant, insbesondere, da sie auf 3D Druckteile zurückgreift. Aber auch dieses Trum würde ich nicht unbedingt rumschleppen wollen.




    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo Drehn,


    Weiteres untechnisches / kreatives Zeug von meiner Seite aus:


    Sehr gut :thumbup: . Je mehr Feedback, desto besser :)


    In der Montierung gleich einen Verteiler für 12V Ausgänge unterbringen


    Psst ;) . (Flüsternde Stimme): ist vorgesehen. Das ist aber für eine spätere Phase des Projekts vorgesehen. Klar ist bisher nur eine Energie-/Datenübertragung über Schleifringe. Das hat einen direkten Impact auf die Konstruktion.


    Die Idee ist, an der Seite der Teleskopschiene ein Anschlussfeld mit USB und 12V Anschlüssen anzubringen. Schlauerweise müsste dann dort auch die ST-4 und USB Schnittstelle für die Autoguiderkamera sein und ein kleiner Rechner (Raspy?) für das Autoguiding. Die Bandbreite der Datenkommunikation (115kBd) wäre dafür zu knapp.


    die Bedienung der Polhöhenschrauben und AZ Schrauben so komfortabel und gewichtsentkoppelt wie möglich gestalten

    Offen. Kommt in einer weiteren Phase, wenn klar ist, dass das Achsenkreuz passt. Aber ja, das ist ein wichtiges Detail, das bei den meisten Montierungen ungünstig gelöst ist. Ein Gutes Beispiel (soweit ich das aus den Bildern erkennen kann) ist die Pegasus Nyx.



    die Steuerung der Montierung in einem kleinen Extrakasten verbauen


    Ja, so ist es gedacht:


    Steuerung -- Stundenachse -- Dekl.Achse -- Kopf. Verbunden über Schleifringe, die 24VDC und Daten übertragen. In jeder Stufe gibt es einen kleinen Microcontroller, der die lokalen Aufgaben (Motorsteuerung z.B.) abwickelt und mit dem Steuerungscontroller kommuniziert. Wie schon geschrieben könnte das Autoguiding schon ganz vorne erschlagen werden, so dass von dort nur Korrekturwünsche runtergeschickt werden.

    die Montierung von Anfang an mit gängigen Adapterplatten kompatibel machen

    Nöö, keine Lust ^^ . Doch, natürlich, es sollte so sein, dass man mit wenig Aufwand eine Grundplatte für seine Säule/Stativ verwenden kann. Auch hier: dbd (to be detailed).


    Sofern möglich kleine Wartungsabdeckungen verbauen, die den schnellen Zugang zum Schmieren erlauben

    Meine Idee war eher, dass die ganze Schmiererei in einem geschlossenen Raum ist, den man allenfalls nach ein paar Jahren öffnen, reinigen und neu schmieren muss. Es gibt ausser für die Lager und das Getriebe keine Teile, die geschmiert werden müssen und die sind alle in der gleichen Kavität verörtert. Der Achsblock wird durch 12 M4 Schrauben zusammengehalten, werden die gelöst, lässt sich alles zerlegen.


    Ich weiss nicht, wohin die Reise geht, das ganze ist erst mal eine Diskussionsgrundlage. Was ich ähnlich sehe wie Du: es braucht keine hohe Präzision, die Regelung geschieht über Autoguiding.

    Was einfach sichergestellt werden muss, dass das Getriebe kein Spiel hat (inhärent bei Zykloidgetrieben, da immer >25% der Zähne kraftschlüssig und nochmals 25% formschlüssig greifen) und keine Sprünge macht. Wenn der (a)periodische Fehler 30" beträgt? Ja dann eben. Wir leben zum Glück in Zeiten, in denen Autoguiding so billig geworden ist, dass man nicht lange überlegen muss, es einzusetzen. Die gleiche Überlegung gilt für mich übrigens für schweineteure Encoder. Eine absolute Auflösung von 30" reicht vollends, den Rest erledigt das Platesolving. Eine grobe Lageerkennung halte ich hingegen für sinnvoll. Ich sehe das bei unserer AOK Herkules im Verein. Der Justierprozess beim Einschalten ist jeweils ein Haupt- und Staatsakt, der bei den (leider gelegentlichen) Abstürzen wiederholt werden muss. Toll, wenn Du 20 ungeduldige Besucher im Rücken hast :rolleyes:


    Ich hoffe was ich schreibe bringt wenigstens irgendwas, ich finds total interessant und das wäre wirklich absolut super, wenn das was wird.

    Das bringt viel. Ich hoffe, das ermuntert andere, auch ihren Senf dazu zu geben. Auch fachliche Kritik oder Warnungen, dass (und weshalb) eine bestimmte Lösung keine gute Idee ist, sind sehr willkommen.

    Ich seh mein Konzept als Initialzündung für eine Diskussion/Entwicklung, die hoffentlich in einer Montierung endet, die vielen Freude bereiten kann.

    Zur Zeit sammle ich erst mal euren Input und lade dann immer mal wieder eine neue Version des Konzepts hoch.

    Da ich die Wellen und Lager als kritischstes Teil ansehe (da kam ja schon einiges an Feedback) denke ich, es macht Sinn, da als erstes mal ein Funktionsmuster zu bauen und zu schauen, ob das was wird.

    Der Rest ist zwar auch Konstruktionsarbeit, aber nicht mit so vielen Fragezeichen.


    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo Robert,


    wenn das Getriebe für spätere Wartungsarbeiten zerlegt werden sollte, dann sollte der Zusammenbau wieder möglichst einfach und ausgerichtet erfolgen. Du könntest das Ausrichten durch das Verwenden von eingepressten Zylinderstifte und entsprechenden Bohrungen im anderen Teil sicherstellen....

    Gruß Matthias

    8" -f6 Newton, Selbstschliff * im Gitterohrtubus "deep blue" platziert * mit Selbstbau-Reibradantrieb angetrieben, wohl temperiert und allzeit startklar in der Gartensternwarte montiert

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  • Hallo Matthias,


    gute Idee. Drei Passstifte reichen. Allerdings müssen diese und die Lagerschalen dann entsprechend genau passen.

    Aber das ist ein Punkt, den ich mit dem Franke-Vertreter besprechen werde.



    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hui, da hast du Dir ja was vorgenommen. Von der Herangehensweise sieht das schon mal sehr fundiert aus. Allerdings werfe ich spontan ein, dass die Einschränkung "6Kg" für das System aus meiner Sicht Kompromisse aufwerfen könnte, die den Invest infragestellt. Wenn es, wie ich beim Überfliegen der Beiträge mitgenommen habe, an die 3k€ kosten könnte, muss da etwas sehr Wertiges und Stabiles bei rumkommen - etwas, was man für den Preis nicht kaufen kann. Genau genommen, muss etwas bei rauskommen, was man unter Berücksichtigung der eigenen Bauzeit + Material nicht kaufen kann.

    Ich traue mich da nicht ran, ausgerechnet käufliche Mechanik zu toppen, würde aber mit meinem Wissen mal bei den Vorbauten und Tretlagern von Rennsporträdern geschaut haben, wenn es um hochstabile Lager mit einstellbarem Spiel geht. Da gibt es fertige Patronenlager zum Einschrauben in Rahmen, die leicht zu warten und einzustellen sind, gewaltige Querkräfte verarbeiten und sich kein bischen verbiegen. Soetwas mit einem Tellerauflager (reibend (?) kombiniert vielleicht.

    Wie ich an anderer Stelle schon sagte, ist mechanische Konstruktion bei mir nur ein Nebenthema, kann aber eventuell in einem Punkt helfen: Oben wurde die Präzision von Schrittmotortechnik und Winkelmessung angesprochen. Auf beiden Gebieten habe ich schon gearbeitet: Einerseits im Bereich optische Präzisionswinkelmessung mit hochgenauen geätzten Scheiben und andererseits Präzisionssteuerung mit Hybridschrittmotoren - Microstepbetrieb auf besser 1% mit Rastmomentelimination und Erkennung von Schrittverlusten unter Strom (vom Kunden patentiert und von mir inzwischen weiterentwickelt).

  • Hallo Jürgen,


    besten Dank für Deinen Input.


    ja, das ist eine grössere Geschichte und ob sie je aus der Konzeptphase kommt muss sich erst zeigen. Zur Herangehensweise: nun, irgendwie färben bald 30 Jahre Inscheniörsarbeit eben schon etwas ab :P .


    Zu den Lagern: wirklich heikel sind die Drahtringlager. Sie erfordern präzis gefertigte Lagerschalen und eine dem Lagertyp angepasste Vorspannungseinrichtung. Da werde ich den Hersteller (Vertreter) um Unterstützung bitten. Vorteil dieser Art Lager ist, dass diese für grosse Kräfte und Hebel geeignet sind und eine extrem kompakte Bauweise ermöglichen.

    Die anderen Lager sind relativ unkritisch, die dort auftretenden Kräfte sind verhältnismässig klein. Der Untersetzungsfaktor des Getriebes hilft hier auch, die Kräfte klein zu halten. Kritisch ist allenfalls die Konzentrität der Lager, das muss noch genauer angeschaut werden, ob 25um reichen.


    Zu den Schrittmotoren: ich kann mich erinnern, dass Du dazu in einem anderen Thread schon etwas geschrieben hattest (dort war die Frage Schrittmotor / Servomotor). Ich hatte das von Dir erwähnte Patent gelesen, der Ansatz ist durchaus interessant und das erreichbare Resultat beeindruckend, um ohne Closed-Loop auszukommen. Dafür gibt es sicherlich valable Gründe.

    Ich hatte dort argumentiert, dass sich Servomotoren nicht rechnen und deren Genauigkeit gegenüber Closed-Loop Schrittmotoren auch nicht besser ist (für diese Anwendung).


    Der Vorteil von Closed-Loop ist, dass man damit Nichtlinearitäten ausbügeln kann, die ohne diese Technik kaum in den Griff zu bekommen sind. Dieses Thema findet man in vielen Bereichen: Verfügbarkeit von (digitaler) Regelungstechnik hat zu kostengünstigen Lösungen geführt, die ohne diese undenkbar war. Dazu kommt noch: kann man Dein Verfahren frei nutzen, ist es mit verfügbaren Standardkomponenten umsetzbar? Wenn nicht, dann ist es für den "Hausgebrauch" nicht zugänglich, was meinem Ansatz widerspricht: selber machen können oder auf dem freien Markt verfügbar (und bezahlbar). Trinamic (und auch andere Hersteller) bieten hier schlüsselfertige Lösungen an.


    Ich gestehe jetzt z.B. Trinamic zu, dass deren Closed-Loop Antriebssysteme mit einem optischen 12bit Encoder (sie haben auch noch eine kleinere Version mit magnetischem 10bit Encoder) die 12bit auch erreichen. Das entspricht 20.48 Mikroschritte, bei 256 interpolierten Mikroschritten also ein Interpolationsfaktor von 12.5.

    Ich habe das in einer anderen Antwort weiter oben schon geschrieben; bei 200Schritten/U ist eine absolute Genauigkeit von 27" erreichbar. Ich behaupte jetzt mal, dass das bei allen Montierungen, die Schrittmotoren einsetzen in etwa gleich sein dürfte, selbst wenn Encoder eingesetzt werden (ausser vielleicht sauteure Reninshaw Encoder). Wenn bestromt und bei einer Regelgenauigkeit von 12bit (4096 Schritten/U) sind es 1.3", was vermutlich schon genauer ist, als der Rest der Mechanik hergibt. Die Motoren werden versuchen, die vorgegebene Position zu halten, solange das Drehmoment ausreicht.

    Weshalb also 256 Mikroschritte? Um einen vibrationsarmen Betrieb zu ermöglichen. Bei siderischer Geschwindigkeit (1/86164s) haben wir damit ca 143Mikroschritte/s. Allfällige Vibrationen durch Schritte werden durch die Trägheit des Gesamtsystems zuverlässig unterdrückt. Genauer als einige Bogensekunden wird es damit nicht, aber ruhiger.


    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • die Trinamic's arbeiten nach meinem Verständnis immer mit 256 Schrittinterpolation, versuchen also einen guten Sinus zu liefern, egal was man einstellt. Mit den realistischen 16-32 Mikroschritten hat man dann noch eine erträglichere Schrittfrequenz und muss die MCU nicht so quälen. Die Restwelligkeiten bzw. Nichtlinearitäten verschwinden in unserem Anwendungsfall eh hinter dem Getriebe. Es gab ja zB von Escap die PP Serie die speziell auf Linearität konstruiert war. Ebenso gibt es schon lange Steuerungen mit Umsetzungstabellen um Restwelligkeiten auszugleichen.


    Die potentiellen "Kunden" deiner Montierung wollen die günstigste und einfachste Montierung die die Aufgabe erledigt bekommt. Im Sinne des Minimax Prinzips solltest Du also Anforderungen aus deinem ersten Beitrag genauer fassen und von konkreten technischen Umsetzungen trennen. Tragfähigkeit ist zB kein sinnvolles Anforderungskriterium. Sinnvoll wären messbare Größen wie Systemeigenfrequenz, Steifigkeiten, Eigengewicht, Dämpfung, Impulsantwort etc. Dann die kostengünstigste Lösung finden oder die einfachst zu realisierende (glücklicherweise ist das meist stark korreliert)


    CS, Markus

  • Hallo Markus,


    Danke für Deine Kommentare.


    Kann durchaus sein, dass intern immer 256 Mikroschritte verwendet werde. Trinamic wirbt ja dafür, sehr leisen Betrieb zu bieten. Entscheidend ist, dass gar nicht erst Vibrationen entstehen.


    Zur MCU Last: der von mir vorgeschlagene Antrieb erledigt die ganze Arbeit. Der kriegt den Auftrag, eine bestimmte Position mit einem bestimmten Profil anzufahren. Fertig. Das braucht keine Rechenleistung. Das ist eine andere Liga, als einen SM-Treiber über einen Arduino anzusteuern.

    So ein Antrieb kostet etwas mehr, die Vorteile (wie der Closed-Loop Betrieb) wiegen das aber mMn. auf.


    Damit zum Thema „Kunden“. Wie du dem Titel entnehmen kannst verstehe ich das als Community Projekt. An Kunden bin ich nicht interessiert, die haben nämlich Ansprüche, die ich nicht erfüllen kann und will. Die sind bei einem kommerziellen Anbieter besser aufgehoben. Ich hab hier eine Idee zu PDF gebracht und freue mich auf Feedback und Ideen anderer hier im Forum. Ob daraus ein Projekt wird, das so umsetzbar ist, dass es (nach)baubar und finanziell und technisch interessant genug ist, um gegen kommerzielle Produkte zu bestehen? Ich weiss es noch nicht. Aber kommerzielle Überlegungen kommen erst weit hinten.


    Ich bin mit dir einverstanden, dass Anforderungen und technische Umsetzung zwei paar Schuhe sind. Es macht durchaus Sinn, das noch besser zu trennen.

    Die Anforderung, dass das möglichst günstig sein muss, habe ich aber nicht gestellt. Für mich hat das eine niedrigere Priorität, als funktionale Anforderungen. Ich kann nämlich meine Arbeitszeit rausstreichen, da Hobby. Für das Geld einer z.B. EQ8 kann ich daher einiges herstellen lassen oder zukaufen. Technisch behaupte ich mal, dass der Eigenbau besser sein wird.

    Zu Deinen Aussage zur Tragfähigkeit: selbstverständlich ist das eine sinnvolle Anforderung, aber nicht die einzige (steht übrigens in meinem Dokument). Wenn z.B. ein Lager zu schwach dimensioniert ist, weil die statische Belastung nicht berücksichtigt worden ist, dann wirst du bald einen Lagerschaden haben.

    Gegen Schwingungen, etc. helfen, das hat z.B. die schon erwähnte Montierung von Matthias Mutterbach gezeigt, kurze Hebel und Wellen mit grossen Querschnitten. Das kannst Du jetzt aufwändig simulieren und berechnen (damit du deinen Kunden garantieren kannst, dass du bestimmte Anforderungen erfüllst) oder du dimensioniert erst mal grosszügig wie ein Brückenbauer und baust ein Funktionmuster, das du dann quälst. Aus den Messungen kannst du dann sehen, ob du auf dem richtigen Weg bist.


    Ich werde mal am Wochenende die vielen guten Ideen und Kommentare ins Konzept einpflegen und dann nochmals hochladen. Dieses Projekt steht erst ganz am Anfang und muss erst Form annehmen.



    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo zusammen,


    es gibt Neuigkeiten: das Zykloidgetriebe, so wie ich es mir erst mal gedacht habe, funktioniert so nicht :P . Ende der Geschichte? Ihr ahnt es schon, natürlich nicht.


    Ich wurde per PM nach den CAD Daten gefragt, um das ganze zu animieren und so ein Verständnis für die Funktionsweise zu bekommen. Das ist natürlich kein Problem und folgt auch. Das ganze Projekt soll Open Source sein.


    Es gibt aber eine einfachere Methode, die Funktionsweise über eine Animation zu verstehen.

    Auf

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    hat sich jemand die Mühe gemacht, das mit Python Scripts zu visualisieren. Dort findet man einen Link zu den Scripts auf Github:


    GitHub - Tomato1107/Cycloidal-Drive-Animation: Based on matplotlib
    Based on matplotlib. Contribute to Tomato1107/Cycloidal-Drive-Animation development by creating an account on GitHub.
    github.com


    Also runtersaugen und starten. Erst mal mein Geniestreich. Eine Scheibe mit 15 Nocken, 16 Pins an Ein-und Ausgang:


    1616.mp4


    Schaut man sich das ganze von oben an, ist auch klar, weshalb da wenig Genie drin ist. Ein Zykloidgetriebe funktioniert so, dass Ein- und Ausgangsbewegung gegenläufig sind. Hängt man nun zwei Stufen zusammen (die Zykloidscheiben sind starr gekoppelt), dann heben sich diese Drehbewegungen natürlich auf. Man kann sich dass auch ohne grossen mathematischen Zapzerapp visuell vorstellen:

    die Zykloidscheibe(n) drehen, die Pins nicht. Hmm, nicht ganz, was ich wollte.


    Nun gibts aber Leute, die das erfolgreich umgesetzt haben:


    http://www.zincland.com/hypocycloid/ (Webseite)

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    (Youtube Video)


    Was ist anders? Die Nockenzahl der Ein- und Ausgangsstufe muss unterschiedlich sein!


    Und dann tanzt der Bär:


    1617.mp4


    Bei n Umdrehungen der Eingangswelle haben sich die starr gekoppelten Scheiben einmal gegenläufig zur Eingangwelle gedreht. Da die zweite Scheibe aber m Nocken hat und n != m dreht sich der Ausgang etwas schneller (m>n) oder etwas langsamer (m<n) gegenläufig zur Scheibe. Und damit ist das

    Untersetzungsverhältnis u = n*(m-1), n != m. In diesem Fall n= 16, m = 17 und damit u = 256.


    Technisch lässt sich das unterschiedlich lösen:

    • Zwei Zykloidscheiben und eine Zwischenscheibe. Alles satt verschraubt.
    • Das selbe wie oben, aber aus einem Stück gefräst.

    Die 1. Variante ist sicher einfacher herstellbar, allerdings besteht immer die Gefahr, dass sich trotz Loctite eine Schraube lösen kann. Das wäre natürlich schlecht.

    Die 2. Variante ist komplexer herzustellen, da dies aber eh auf einer 5-Achsen CNC Maschine geschehen muss (Adios selbst ist der Fräser) schenkt das nicht wirklich ein. Ein etwas komplexeres Teil ist günstiger als drei einfache, da die ganzen Nebenkosten (Rüstarbeit/-zeit) nur einmal anfallen.


    So. Eine Frage geklärt. Erst mal zurück zur Brotarbeit und dann Abends die Sache einpflegen. Ich muss mir noch überlegen, wie und in welchem Format ich die CAD Daten (Freecad) ablegen soll und wo. Vorschläge willkommen.


    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hi Robert Ganter ,


    Das Ding hat Potential, ich habe bemerkt das ich mit meiner Auflösung 300:1 ( also 0.006 ° Pro Stepp ) am Unterbau ohne die Microstepp Lösung auf jeden fall nochmal eine Untersetzung benötigen werde, bei der dann doch recht niedrigen Drehzahl von den Steppern würde sich sowas anbieten das sich sogar 3D Drucken lassen würde, wäre gar noch recht kompakt.


    Gruß


    Werner

  • Hallo Werner,


    ich habe auch einen 3D Drucker, den ich gerne einsetze.

    Für sowas aber: vergiss es. Für ein Funktionsmuster, um mal etwas rumzuspielen, ok. Für ein Präzisionsgetriebe halte ich das aber für ausgeschlossen.


    Es gibt auf Youtube eine Vielzahl Beiträge, wo solche Getriebe für Robotikzwecke gebaut wurden. Die kämpfen alle mit den gleichen Problemen: sehr begrenztes Drehmoment resp. übermässiger Verschleiss und Genauigkeit. Das hört man förmlich, die Getriebe rasseln und kratzen, als ob sie mit Sand gefüllt wären.


    Ich habe in einem meiner Beiträge auf ein YT Video verlinkt, wo jemand das in Aluminium aufgebaut hat (Bauteile extern hergestellt), der bewegt sich schon eher in unserem Bereich. Belastbare Daten zu Rundlauf, Wiederholgenauigkeit, etc. fehlen aber auch da. Ich werde nicht drum rum kommen, ein Exemplar herzustellen und dann Messungen zu machen.


    Es wird sich noch zeigen müssen, ob das mit begrenzten Mitteln (Produktionstoleranzen, etc.) überhaupt präzise genug hergestellt werden kann.

    Nur so als Grössenordnung: eines der kleineren Zykloidengetriebe (einstufig, so im Bereich 1:80) kostet bei Spinea über 3500€. Weshalb wohl?



    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hi Robert,


    ich würde ja bei dem Rotierenden Mittelteil auf Kugellager und nicht noppen setzen, das verringert schon mal die Reibung.


    Und für die Anwendung die ich diesem Getriebe Angedenken brauch ich keine hohe last... die Untersetzung muss dabei raus kommen.. die last trägt das nachfolgende Getriebe, ich will nur eine Halbwegs kontinuierliche Bewegung mit hoher Untersetzung auf kleinsten Raum erzielen, auch wenn sich durch die Konstellation der Noppen diverse Geschwindigkeit Veränderungen ergeben die aber am Ende der Untersetzung keine Rolle mehr spielen wird.


    Ich hab da mit PLA schon ganz tolle und recht verschleißfeste Kulissen erschaffen.


    Rein Theoretisch kann man auch ein Zahnriemenrad nehmen und mit einem Exzenter von 0.7 mm antreiben ( just for Exempel T2 Riemen ) in einem zentrisch darum gelegten bzw. gelagerten Zahnriemen laufen lassen.


    LG


    Werner



    PS. Nicht falsch verstehen ich bin immer auf Low Budget Lösungen aus die ihren Zweck erfüllen.

  • Moin Robert,


    ich konnte es mir zwar noch nicht "von innen" ansehen, habe aber trotzdem noch ein paar Gedanken zum Konzept.


    Bezüglich der Toleranzen: Fertigung im µm Bereich ist anspruchsvoll. Schon am (nach)messen wird man auch mit sehr gut ausgestatteter Hobby-Werkstatt scheitern.

    Also muss das Konstrukt möglichst fehlertolerant sein. Und die Teile einfach.


    "Normale" Dünnring Vierpunktlager fordern nicht ganz so enge Toleranzen wie die Drahtlager, wenn ich es richtig gesehen habe. Der Bauraum ist wenig größer. Ggf. auch eine Option.

    Bei meiner Hobby-Ausstattung hilft Größe. Also ggf. eine Nummer größer (nicht notwendigerweise viel schwerer) bauen. Die Zykloidenscheiben so groß, wie sie sich gerade noch unterbringen lassen.

    Die Zykloidenkurve im Bsp sieht relativ flach aus. Dadurch werden (sollten) die Belastungen im Lager steigen bzw. das übertragbare Moment sinken. (Ich war bislang zu faul von 0 an zu modellieren, um z.B. auch mal zu Fuß oder auch per FEM die zu erwartenden Kräfte abzuschätzen.

    U.u. kleinere Bolzen und Nocken. Man kann ja bei der Nockenzahl um 2, 3, ... von der Bolzenzahl abweichen, wenn es sonst zu langsam wird.


    Die Aufnahmescheiben für die außen liegenden Bolzen und auch die Zykloidenscheiben würde ich separat fertigen (lassen).

    Eine Option könnte Drahterodieren sein. (Zumindest, wenn die Stückzahl nicht zu gering ist ("Stapel")) . Die Zykloidenscheibe könnte dann sogar aus gehärtetem Stahl gefertigt werden.

    Bei den außenliegenden Bolzen könnte man die Aufnahmescheiben ggf. radial etwas flexibel gestalten. (Die Alternative ist konstruktives Spiel. Wenn es "klemmt" verschleißt es schnell oder wird zerstört. Die weichen Plastik-Getriebe können das mutmaßlich noch gut verkraften, da sie vergleichsweise weich sind.)

    Bei den Bolzen gibt es imho drei Optionen: Stift blank (z.B. Passtifte oder gehärtete Präzisionswellen), mit Rolle (evtl. Laufringe zu Nadellagern (deren Toleranzlage ist ggf. ein "Problem" (Enge Übergangspassung mit Einheitswelle).)) oder Kugellager wobei die zwangsläufig klein wären und damit ggf nicht hinreichend belastbar.


    Eine Option, Daten zu teilen wäre ggf. über Anhänge an einer Gruppen-Konversation.
    Außer Freecad wären Formate wie step hilfreich, da dann auch Nutzer anderer CAD-Programme das nutzen oder zumindest sichten können. (Für parametrische Modelle muss man halt selber ran. Anzahl und Komplexität der Teile ist aber überschaubar).


    Außer CAD Daten und Berechnungen sind ggf auch konkrete Teilelisten mit Bezugsmöglichkeit und Preisen hilfreich. Z.B. um gezielt nach Alternativen suchen zu können.


    CS

    Harold

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