Zahnriemen oder hochgenaue Zahnräder?

    Halo Selbstbauer und Wissende,
    ich konstruiere und bastel’ schon wider herum. Und zwar an meiner vor 2 Jahren - wegen des 14,5“ – Dobsonbaus - auf Eis gelegte „kompromisslose Fotomontierung“.
    Als Zwischenstufe vom Escap RG1/9 (WellenØ = 5mm) zur Schnecke wünsche ich mir eine Über- bzw. Untersetzung von ca. 1:1,5 bis max. 1:2.
    Grundsätzlich hatte ich ein Zahnriemengetriebe vorgesehen. Ich hab gesehen, dass selbst bei kommerziellen Montis mit gehobenen Ansprüchen auf Zahnriementriebe als Zwischenstufe zurückgegriffen wird. Wegen kontroversen Meinungen in den Foren, sowie der erforderlichen Vorspannung und der damit verbundenen zusätzlichen Biegemomente an der Welle bin ich mir nun nicht mehr Sicher.
    Die beste Alternative sind wohl Zahn- bzw. Stirnräder. Meist aus dem Modellbaubereich kommend, habe ich einige Händler (Conrad, Kremp, Mädler, cnc-modellbau, GHW usw.) ausfindig machen können. Leider sind die alle nur gefräst, was laut Wikipedia nur mittlere Qualität darstellt. Mein Ziel ist aber, die Nachführfehler bestmöglich auf den PE reduzieren. Oder anders ausgedrückt: die Überlagerungen und schnellen Spitzen aus den Vorgetrieben auf das Minimum verringern – bei optimaler Justage, natürlich.
    Meine Fragen deshalb:


    1. Wer hat fundierte Erfahrungen mit Zahnriemenantrieben und kann berichten?


    2. Genügen die Modellbau-Räder gängiger Händler auch gehobenen Ansprüchen im Montierungsbau?


    3. Wo bekommt man ggf. genaue oder hochgenaue (vielleicht geschliffene?) Zahnräder her?
    (Das diese womöglich deutlich teurer sind, ist erstmal zweitrangig)


    4. Zu welchem Modul würdet Ihr mir raten?


    5. Welchen Vor- oder Nachteil haben eigentlich schräg verzahnte Stirnräder bzgl. der Genauigkeit? (Ist vielleicht ne blöde Frage, bin aber auch ein Mechaniklaie)


    Ich hoffe, dass mir der Eine oder Andere weiterhelfen kann.


    CS+DS, Dennis

    Hallo Dennis,


    Eine Teilinfo: Schrägverzahnte Räder haben den Vorteil einer größeren und ruhigeren Kraftübertragung bei schnelllaufenden Antieben( z.B. Autogetriebe), der Nachteil ist, daß seitliche Drücke aufgefangen werden müssen.


    Somit sind geradeverzahnte Räder eine ausreichende Lösung für Astroantriebe. Ich habe in meiner Montierung (Mauz 100) noch Zahnriemenantrieb und konnte nie klagen. Die neuen Mauz Montierungen haben z.T. doppelstufige Schneckenantriebe.


    Ich bin sicher, daß du über Metallfachhandel genaue Zahnräder bekommst.


    Gruß: Bruno

    Hallo Dennis -


    bei einem Übersetzungsverhältnis von 1,5:1 bis 2:1 sind Stirnradgetriebe unproblematisch, da man in der Wahl der Zähnezahlen recht frei ist. Bedenke nämlich, daß die Ungenauigkeit des Vorgetriebes durch das Hauptschneckengetriebe 'runtergeteilt' wird. Ein Rechenbeispiel: Hat das Hauptgetriebe eine Untersetzung von 288, so macht sich ein Fehler im Vorgetriebe von 1' nachher nur noch mit 1'/288 = 0,21" bemerkbar.
    Der Fehler eines Stirnradgetriebes ist nicht groß, wenn die Zähnezahlen größer als 30 sind (was ja problemlos erreichbar ist) und die Achsabstände sehr genau eingehalten werden können. Letzteres ist schon schwieriger zu erreichen, denn die Toleranzen liegen in der Größenordnung von 1/100mm. Üblicherweise sind die Zahnräder von Mädler genau genug für Deine Zwecke. Welches Modul Du auswählst, hängt einzig von dem zur Verfügung stehenden Platz ab. Allerdings solltest Du nicht kleiner als 0,5 wählen, weil die Zähne dann zu empfindlich auf mechanische Einflüsse werden. Geschliffene Zahnräder sind m.E. nicht notwendig.


    Schräg verzahnte Zahnräder könnte man verwenden, aber sie erfordern einen höheren konstruktiven Aufwand, da, wie Bruno richtig schreibt, axiale Kräfte auftreten. Der Vorteil liegt darin, daß das Abwälzen der Zahnräder aufeinander gleichmässiger geschieht. Notwendig ist das auch nicht.


    Das solls erstmal gewesen sein, aber wenn noch Fragen sind, schreibs gerne auf.


    Gruß


    ullrich

    Hallo Ihr Zwei,
    danke für die prompte Hilfe. Also schrägverzahnte Stirnräder scheiden wohl aus.


    => Bruno:
    Mich würden Details über deinen Zahnriemenantrieb interessieren. Warum verwendest Du jetzt einen doppelstufigen Schneckenantrieb? Kommt es da nicht zu Überlagerungen des PE und damit zu sprunghaften schlecht zu korrigierenden Fehlern? Natürlich trifft hier Ullrichs Formel zu und der Schneckentrieb hat ja auch sonst konstruktive Vorteile. Dennoch, warum ein zweites Schneckenrad auf der Schnecke? Hab diese Variante schon öfter gesehen und mich das immer gefragt.


    => Ullrich:
    Oh man, ich hatte immer im Hinterkopf, dass sich die Fehler addieren. Natürlich hast Du Recht. Die kleinen ruckartigen Zuckungen der Motor- und Mikroschritte sind ja im übertragenen Sinn auch Fehler und verhalten sich so, wie Du beschreibst.
    Warum eigentlich >30 Zähne? Fertigungstolleranzen?


    Weiß jemand, wie groß (in etwa) der Fehler der gängigen Stirnräder von Conrad&Co ist? Bei einem von Ullrich angenommenen Fehler von 1’ und meinem 160er Schneckenrad hätte ich etwa 0,4’’, was noch im grünen Bereich liegt, wenn man vom europäischen Seeing, dem Auflösungsvermögen tragbarer Teleskope und einer PEC bzw. Guiding ausgeht. Viel drüber möchte ich aber auch nicht gehen, weil ja noch Fehler aus Lagerspiel, äußeren Einflüssen und sonstigen Unzulänglichkeiten dazu kommen. Astrofotos sind wie die STASI, unerbittlich und keine Schwäche bleibt ihnen verborgen.


    CS+DS, Dennis

    Hallo Dennis,


    vor ein paar Jahren habe ich mir eine Monti mit 60mm Achsen gebaut, als Antrieb in Stunde wurde ein Riemen verwendet.


    Ein Bild aus der Bauphase:



    Auf der Abgangswelle eines ausgeschlachteten Conrad-Gleichstrommotors sitzt ein Riemenrad, ebenfalls von Conrad. Die Übersetzung ist 1:1 zur Schnecke.


    Probleme gab´s und gibt´s keine. Die Nachführung ist auch über längere Zeit gleichmäßig und sauber (nachgeführte Aufnahmen bis mindestens 75 Minunten am Stück ohne Ruckeln o.ä.).


    Die Monti trägt und führt einen 12"/5,3 Newton.


    Diese Riemenräder gibt es mit unterschiedlicher Zähnezahl.


    Kann ich nur empfehlen.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Warum eigentlich &gt;30 Zähne? Fertigungstolleranzen?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Fertigungstoleranzen sind es weniger, es ist in der Hauptsache die Zahnform. Im Extremfall (bspw. 10 Zähne) muß der Zahn unterschnitten (d.h. am Fuß schmaler gefräßt als oben) sein. Die Abrollbewegung ist dann keineswegs mehr gleichförmig.


    Die Konstruktion von Clavius zeigt aber, daß ein Zahnriemtrieb ebenso gut funktionieren kann. Mit Zahnriemen lässt sich natürlich recht leicht die notwendige Justagemöglichkeit der Schneckenwelle ausgleichen, was mit Stirnrädern nicht so problemlos geht.

    Moin,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mit Zahnriemen lässt sich natürlich recht leicht die notwendige Justagemöglichkeit der Schneckenwelle ausgleichen<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Stimmt, genau deswegen hatte ich den Zahnriemen hauptsächlich gewählt.


    Und ursprünglich auch unter der Annahme, daß evtl. Resonanzen und dergleichen vom Stirnradgetriebe über den Riemen nicht weiter auf die Schnecke gegeben werden.

    Hallo Dennis,
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    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mich würden Details über deinen Zahnriemenantrieb interessieren. Warum verwendest Du jetzt einen doppelstufigen Schneckenantrieb? Kommt es da nicht zu Überlagerungen des PE und damit zu sprunghaften schlecht zu korrigierenden Fehlern? Natürlich trifft hier Ullrichs Formel zu und der Schneckentrieb hat ja auch sonst konstruktive Vorteile. Dennoch, warum ein zweites Schneckenrad auf der Schnecke? Hab diese Variante schon öfter gesehen und mich das immer gefragt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
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    Meine Montierung wurde nicht umgebaut, sondern nur die neueren Montierungen von Mauz haben diesen Doppelantrieb. Du kannst dieses auch auf seiner Seite sehen (MAM-Montierungen googeln). Sieh dir auch die Polbocklagerung an. Nimm keine zentrale Klemmschraube, einer Fehlkontruktion, an der die meisten Montierungen kranken, auch die so hochgelobten ALT, die aber von der Konstruktion schon "veraltet" sind. ;)) . Insbesondere der große Lagerabstand in RA ist unsinnig und sorgt für Spannungen und Schwingungen.


    Ich werde morgen mal Einzelheiten des Antriebs einstellen. Es ist ein Zahnriemenantrieb in beiden Achsen ohne Getriebe. Für die Schneckenlagerung würde ich Stahlhalterungen nehmen, da Alu bei Kälte für eine unerwünschte Minimierung des Spiels sorgen kann, dieses hatte ich trotz federgelagerte Schnecke ab -13°. Die Schnecke mußte eine neue Grundeinstellung haben, da diese wohl bei +20° in der Werkstatt vorgenommen wurde.


    Gruß: Bruno

    Hi Dennis
    Ich habe mir fast die gleichen Fragen beim Bau meiner eigene Monti gestellt.
    Zum Riemenantrieb: Ich hab mich für Stirnräder entschieden, ist meiner Meinung einfacher zu bauen. Ein Rad auf die Schnecke, das andere auf das Schrittmotorgetriebe. Langlöcher in die Schrittmotorhalterung zum Einstellen des Zahnspiels, fertig ist das Stirnradgetriebe.
    Beim Riementrieb hast Du das Problem das Du noch ne extra Lagerung für die Riemenscheibe des Antriebs brauchst. Oder willst Du wirklich die
    Riemenscheibe direkt auf die winzige Schrittmotorwelle montieren und
    Spannen?
    Ich hab meine Stirnräder von Mädler, gefräste Räder Modul 1 / Breite 10mm /40 bzw 70 Zähne. Das große Rad wiegt ca. 400 gr.
    Fehler durch die Vorgetriebe sind nicht erkennbar, obwohl meine Schneckenräder nur 69 Zähne haben.
    Ich denke die große Masse der Räder in Verbindung mit den vielen Zähnen bringt viel Ruhe in die Monti.
    Kein Verleich zu meiner alten GP.
    Mädler bietet auch noch geschliffene Räder an, die aber erheblich mehr kosten.
    Schräg verzahnte Räder machen weniger Lärm, sind meiner Meinung für eine Monti nicht nötig.


    Gruß Uwe

    Hallo zusammen,


    danke für die Info’s. Wenn ich mal zusammenfasse, stehen sich Ritzel und Riemen in punkto Genauigkeit gleichwertig gegenüber. Während die Zahnräder recht problemlos auf der Ø5mm dünnen Welle des RG1/9 Getriebes gehalten werden können, müssen/sollten die Wellen bei Riemenscheiben wegen der Biegespannung zusätzlich „gestützt“ werden. Der Riemenantrieb hingegen verzeiht leichte Verkippungen der Achsen, die durch das Justieren der Schnecke entstehen.


    Für das stützen der Wellen beim Reibradantrieb müsste ich die Getriebewelle verlängern. Das könnte man mit einer Art Hohlwelle machen, welche über die Getr.-Welle gestülbt, an ihr befestigt und gegenüber gelagert wird. Da meine Schnecke in DE-Achse aber auch nur Ø6mm hat, blüht mir hier selbiges. Und zwei parallele Achsen sollten auch zueinander justier- bzw. Spannbar sein. Bei den Ausführungen von Ralf und der MAM 50 ist mit jedoch sofort aufgefallen, dass keiner so eine „Verbiegesicherung“ hat.
    Welche Ø haben die Reibrad-Achsen der MAM, Bruno? Ralf seine scheinen recht massiv zu sein. Ich schätze 10-12mm. Ich hab, wie Uwe auch, etwas Bauchweh bei den dünnen Dingern der Escap’s.


    Eine ähnliche konstruktive Herausforderung wartet aber auch beim Stirnradantrieb auf mich, wenn ich’s ganz genau machen will. Indem man z.B. den Motor- und Vorgetriebeblock ebenfalls justierbar gestaltet, könnte man nach dem Ausrichten der Schnecke auch den restlichen Antrieb entsprechen einstellen, was zugegebenermaßen einen höheren Aufwand und zusätzliche Fehlerquellen beinhaltet.
    Die zweite Möglichkeit sehe ich darin, den gesamten Getriebekomplex (mit Schnecke - ohne Rad) zu kapseln, also als Block auszubilden um beim Schneckenjustieren den ganzen Klotz zu bewegen.


    Nach einer Einfachen Lösung hört sich jedenfalls keine meiner Ideen an.


    =&gt; Bruno:
    Auch mir sagen die „chinesischen“ Polblocklagerungen ala GP nicht zu, weshalb ich schon beim ersten Entwurf eine „deutsche“ Version vorgesehen habe. Die Mauz-Variante gefällt mir nun noch besser. Sie verspricht hohe Steifigkeit bei minimalem Materialaufwand. Ich arbeite dran…
    Wegen der Temperaturausdehnung habe ich gerade etwas herumgerechnet.
    Ich bin dabei von folgenden Werten (den meinen) ausgegangen:
    Radius RA-Schneckenrad: 80mm (gerechnet mit Schnecke = 90mm)
    Ausdehnungskoeffizient Alu: 23,8
    Ausdehnungskoeffizient Bronze: 18,5
    Bei 40°C Temp.unterschied (±20) ergeben sich Längen- bzw. Radiusänderungen von 0,086mm für Alu und 0,066mm für Bronze. Differenz: 0,019mm.
    Bei Stahl (nur 0,041mm bei 11,5) ergeben sich jedoch sogar 0,025mm Differenz (in die entgegengesetzte Richtung). Ob das viel oder zu viel ist, kann ich aber nicht beurteilen.


    =&gt; Uwe:
    400g für das 70er Rad?! Das sind ja weit über 1kg Zusatzgewicht für die Monti, nur aus den Umlenkgetrieben…uiuiui. Was wiegt das Gerät den im Ganzen? Mein Kreuz meckert jetzt schon, wenn ich nur daran denke.


    CS+DS, Dennis

    Hallo Dennis,


    die Abgangswelle des Getriebes ist in einem Sinterlager geführt, das etwa auf 15mm unterstützt. Die Welle ist im Getriebe selber zusätzlich gegengelagert. Deshalb habe ich auf ein weiteres Lager rechts vom Riemenrad verzichtet. Die Schneckenwelle hat 12mm Durchmesser.


    Bisher gab es keine Stabilitätsprobleme. Allerdings könnte man, um die Straffung des Riemens etwas zu entschärfen (und damit die Belastung aus dem Getriebe zu nehmen)eine Andruckrolle auf oder unter dem Riemen anbringen. Damit würde der Riemen trotz nicht allzu starker Straffung ausreichend Kraftschluß haben. Nur so als Idee.

    Hallo,


    so, hier sind die Aufnahmen der Schneckenlagerung und des Antriebs der Mauz. Die Zahnriemenräder sind aus dem Vollen gefräst. Die Schnecke wird über ein Gelenk mittels Zugfeder an das Schneckenrad gedrückt. Aber nicht spielfrei bis zum Grund, das hatte besagte Klemmungen verursacht.





    Gruß: Bruno

    Hallo,
    die Idee mit der Andruckrolle klingt nicht schlecht. Aber da bekomme ich nur das Moment aus Vorspannung runter. Jenes aus dem Zug am Riemen im Betriebszustand (bei Bewegung) kann ich dadurch nicht mindern. Die 5mm – Wellen scheinen mir so, wie sie jetzt sind, zu schwach. Doch Stirnräder? – na ja, ich lass mir noch was einfallen…


    Bruno, wegen Dir hab ich gerade meine bisherige Planung über den Haufen geworfen.[;)]
    Je öfter ich mir die MAM-Pollagerung ansehe, je mehr Vorteile kann ich erkennen.


    Grüße und herzlichen Dank erstmal, Dennis

    Hallo Dennis,


    5mm Abgangsachse scheinen in der Tat wenig zu sein.


    Allerdings gibts genügend alte Scanner, Drucker oder auch robotische "Bandsicherungs-Antriebe" (vor einigen Jahren wurden damit in einer EDV-Abteilung noch Tapes wg. Backups in Position gebracht...), die Schrittmotore mit 5-6,35mm Wellen haben. Und mit denen wurden in oben genannten Geräten Positionsantriebe mittels Riemen realisiert.


    Teilweise sind diese Riemen recht straff gespannt. Könnte also trotz recht geringen Wellendurchmessers klappen. Sofern das Riemenrad nah am Lager des Motors sitzt.

    =&gt; Uwe:
    400g für das 70er Rad?! Das sind ja weit über 1kg Zusatzgewicht für die Monti, nur aus den Umlenkgetrieben…uiuiui. Was wiegt das Gerät den im Ganzen? Mein Kreuz meckert jetzt schon, wenn ich nur daran denke.


    CS+DS, Dennis


    [/quote]
    Hallo Dennis
    Die Monti wiegt höchstens 15 kg. Sie trägt mein Mk-69 plus Leitrohr richtig stabil.
    Ich hab meine Motoren mit den Low-cost Planatengetrieben von Nannotec. Wollte ursprünglich auch mit Riemen verwenden. Allerdings bräuchte man dazu einen ganz anderen Wellendurchmesser und eine andere Lagerung der Planetengetriebe. Oder man baut eine extra Lagerung für die Rienenscheibe und befestigt den Motor mit einer Wellenkupplung daran.
    Bei großen Abständen ist man auf einen Riemen angwiesen. Bei kleinen Abständen fährt man meiner Meinung nach mit Stirnrädern einfacher und besser.
    Gruß Uwe

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