Möjligt med kuggstångsdrift?!

[BultaIBo]

Köpte för länge sedan ett paket av Jojje med 3 st stegmotorer (57STH76 1,85Nm) och drivkort. Har ännu inte använt grejerna, men hela tiden haft en CNC-fräs i bakhuvuvudet. Provkörde motorer, kort och Mach 3 under helgerna och blev rejält sugen igen.

Ett mer överkommligt projekt att starta med är kanske att bygga en gas/plasma-skärmaskin då jag slipper dimensionera för vibrationer och krafter. Endast egenvikten behöver tas i anspråk.

En gasskärmaskin kan ju också va kul att ha...

Maskinen ska ha x-y-z rörelser och vara av "portal"-typ

Jag funderar på att istället för kulskruvar använda mig av kuggstänger från Mekanex eftersom det är avsevärt mycket billigare. Det jag tittat på är KUGGSTÅNG MODUL 2,0 och CYL.KUGGHJUL M:2.0 KUGG:13

Räknar med att montera kugghjulen direkt på motorns axel, dvs utan växellåda. Lyckligt räknat så borde man kunna få en matningshastighet på upp till 600 mm/s och en kraft på 250 N. Eftersom det är en gasskärmaskin behöver jag inte ha precision på tiondelar...

Duger det med kuggstänger istället för kulskruvar?
Vad kan man få för noggranhet?
Vad är era erfarenheter?

[Nihilim]

Kuggstången har mer friktion än kulskruven, dessutom behöver du tänka på glappet. Om du använder en anti-backlash mutter till kuggstången blir skillnaden mest att du behöver en kraftigare motor givet samma stigning och matning som en kulskruv.

[BultaIBo]

..."anti-backlash mutter till kuggstången"...

Finns det sånna?! Mutter?

[H.O]

Nä, Nihimlim blandar nog ihop kuggstång och gängstång.
Till en plasma eller gas maskin så räcker säkert kuggstång och hjul alldeles utmärkt ur ett precisions perspektiv i alla fall. Jag vet inte hur nogranna Mekanex kuggstänger är över en viss längd men det skulle förvåna mig om du inte kan komma inom några tiondelar över en meter eller så. Det finns ju även mätkuggstänger som verkar ha högre noggranhet.

Ett eventuellt problem med det kugghul som jag tror du tittat på, 20013-S20, är ju att hålet är 10mm medan axeln på motorerna du har antagligen 6.35 (eller?) men med rätt klämnav eller reducerhylsa så är det lätt fixat.

En annan grej man i alla fall bör tänka på är all "skit" som blir vid gas och plasma skärning. Förslagsvis monteras kuggstången upp-och-ner under bordet så att inte skräpet har någon naturlig plats att hamna. Hur man gör med portalen och Z axeln är en annan femma...

Hur kom du fram till 250N? Om Do på kugghulet är 26mm så är ju 'radien' 13mm, motorn har 1.85Nm (hållmoment) så 1.85/0.013=142N eller är det jag som tänker fel? (Inte första gången i så fall....)

Omkretsen är 81.5mm så för att få 600mm/sek så blir det runt 1400 helsteg/sekund så det verkar väl rimligt.

[Viper]

Har själv börjat att planera lite byggande utav en Mech Mate, finns mer info på www.mechmate.com och den har kuggstång istället för kulskruvar eller liknande. Finns ritningar gratis att ladda ner och den här maskinen används av ett antal företag som producerar saker på hel tid så den fungerar väldigt bra.

Vet att det finns ett par som byggt den för att skära med plasma, är väl egentligen bara byta ut fräsmaskinen/spindeln mot en plasma eller gasanordning och köra på?

Vad kostar kuggstång osv på mekanex? Är det rimliga pengar för ett hobbyprojekt för ca 2m kuggstång av bra kvalité?

Mvh,
Viper

[Andax]

Nihilim menar nog ett anti-backlash kugghjul som driver kuggstången. Dessa finns färdiga att köpa. De är egentilgen två kugghjul har en fjäderbelastning mellan dem i rotationsriktningen. Se länk

[BultaIBo]

Prisuppgifter jag fått är:

KUGGSTÅNG MODUL 2,0 STÅL SIS EN 10025-E295 MÅTT 20 X 20
Pris: ca 500:-/meter + moms (billigare om man köper längre)

CYL.KUGGHJUL M:2.0 KUGG:13 STÅL SIS 1672, KUGGBREDD 20 MM
Pris: ca 100/st + moms

Ganska mycket billigare än kulskruvslösningen som jag först kollade på... Dock går det väl inte direkt att jämföra dessa alternativ, det beror ju precis på vad man ska använda det till.

H.Os beräkningar är nog mer vetenskapliga än mina, de hittade jag på Mekanex, här.

Smidigt med färdiga ritningar, ska kolla mer på www.mechmate.com! Alltid får man nån smart ide.

Vad det gäller axeldiameter kontra kugghjulshål så fanns det reducerhylsor på Mekanex, men jag ska försöka svarva till egna.

Tack för alla tips! Jag återkommer med ritningar och kanske mer frågor...

[rikkitikkitavi]

varför inte trapetzskruvar? förvisso känsliga för skit, men noggranna nog skulle jag tro. Billgare än kulskruvar, samma prisnivå som kuggstång.
Nackdelen är såklart långa skruvar = stort tröghetsmoment = stora motorer för stor acceleration.

eller remdrift/kedjedrift?

finns ett par trådar om just större maskiner.

Nästa fråga: hur fort måste maskinen kunna röra sig? det är ju bara vid positionering som du behöver 600 mm/s .

Vid själva skärandet kan du ju inte skära med den hastigheten ? om du inte har en jättebamsing till skärhuvud? (beror så klart på materialtjocklek)

5 cm/s eller så borde räcka gott.

[H.O]

Nej, kulskruvar till en plasma-maskin eller till och med en portal fräs för trä kan vara att ta i i överkant. Rätt konstruerad kommer det funka bra med kuggstång.

Lita inte på mina beräkningar...gå på det Mekanex "säger" de borde veta. Det ser ut som jag har lite hemläxa att göra

EDIT: Fast o andra sidan verkar inte deras beräkningsprogram vara helt buggfritt. Jag testade att beräkna en skruvdrift: Önskad linjärkraft 10000N, Önskad hastighet 80mm/s Stigning 5mm, Verkningsgrad 0.85 - det skulle gå åt 0.94kW - verkar rimligt. Men ökar jag önskad hastighet till 85mm/s så går det bara åt 0.1kW En decimal fel kanske...

EDIT2: Det MÅSTE vara fel på deras beräkningsprogram för kuggstångsdrift. Formeln på samma sida säger Md = F * Do / 2000 men programmet verkar räkna Md = F * Do / 1000 Det tar alltså inte hänsynt till man ska räkna på radien på kugghjulet och inte diametern. Har mailat Mekanex för att verifiera...

[BultaIBo]

Oj, men om man tar 142 N minus "förluster" i form av friktion o dyligt så kanske man hamnar på 100 N.

Jag kommer exemplevis för x-axeln att använda vagn HGW30CC och skena HGR30R. I mitt fall borde jag kunna bortse från övriga krafter än egenvikten.

Mellan tummen och pekfingret, kommer det att räcka med ca 100N för att driva portalen (som håller y och z)?

Kanske svårt att avgöra utan ritning, men många andra använder ju portal-kontruktionen...

I övrigt såg jag att stegmotorerna i MechMate:s konstruktion var fjäderbelastade. Dvs, kugghjulet ligger fjäderbelastat mot kuggstången. Jag antar att det har för att minimera glapp.
Men är det nödvändigt?

[Viper]

Dom är fjäderbelastade på MechMate maskinen för att som du sa minimera glappet så mycket som möjligt ja.

Hur nödvändigt det egentligen är får man väl antingen fråga skaparen av maskinen själv, alternativt någon som anser sig vara mer expert på ämnet än du och jag.

Mvh,
Viper