Kugelventil:Motoren
Übersicht geeigneter Motoren
Nachdem das benötigte Drehmoment zur Betätigung sowie eine Auswahl an geeigneten Ventilen definiert war, wurde mit der Recherche nach kompatiblen Stellmotoren begonnen. Sowohl Schritt- als auch Servomotoren kommen für den Einsatz als Stellmotor in Frage. Im Vergleich sind Servomotoren trotz durchschnittlich höherem Listenpreis einem Schrittmotor vorzuziehen, da Servomotoren bereits über ein eingebautes Getriebe verfügen und per PWM-Signal angesteuert werden können. Außerdem werden bei Servomotoren im Gegensatz zu Schrittmotoren keine weiteren Treiber oder andere Zusatzkomponenten benötigt.
Anforderungen an den Stellmotor
- Die maximalen Außenmaße des Motors sollen 40 x 40 x 40 mm (B x H x T) nicht überschreiten
- Der Motor muss 1 Nm (100 Ncm) Drehmoment liefern können
- Der Preis des Motors soll bei einer Stückzahl von 100 bei maximal 20€ liegen
- Der Servomotor soll per PWM-Signal betrieben werden können
- Der Schrittmotor soll einen Schrittwinkel von etwa 1° aufweisen
Für Testzwecken wurden beschafft:
- Stepper motor Nema 17 - 17HS4417P1, exp-tech.de, EXP-R73-006, € 09,51
- Stepper motor Nema 17 - 17HS5425, exp-tech.de, EXP-R73-010, € 11,51
- Stepper motor Nema 17 - 17HS5413, exp-tech.de, EXP-R73-009, € 11,51
- Stepper motor Nema 17 - 17HS5415P1-X6, exp-tech.de, EXP-R73-012, € 11,31
- Amewi Standard-Servo 6221MG, conrad.de, 1953723 - 62, € 24,99
Anfänglich wurde ausschließlich nach Schrittmotoren mit einem Haltemoment von mindestens 1 Nm gesucht, jedoch entsprachen alle Schrittmotoren mit diesem Haltemoment der Normungsklasse NEMA 23 und übertrafen somit die maximal definierten Außenmaße. Darum wurde beschlossen, auch Schrittmotoren mit der Normungsklasse NEMA 17 mit in die Auswahl zu nehmen, die zwar ein geringeres Haltemoment aufweisen, deren maximale Außenmaße jedoch den Anforderungen besser entsprechen. Da alle ausgesuchten Schrittmotoren getriebelos sind, kann das erforderliche 15 Haltemoment von 1 Nm per Übersetzung mithilfe eines selbst entwickelten Getriebes erreicht werden. Neben den vier verschiedenen NEMA 17-Schrittmotoren wurde auch ein NEMA 23-Schrittmotor mit einem Haltemoment von über 1 Nm zu Testzwecken bestellt. Für die weitere Verwendung in der Maschine kommt er durch Größe und Gewicht jedoch nicht in Frage.
Anbindung des Motors an das Ventil
Neben Ventil und Motor werden für das Systems auch Verbindungselemente benötigt, um das Ventil sowohl mit dem Motor als auch mit der Wasser- und Dampfleitung zu verbinden. Für die Verbindung zwischen Ventil und Motor kann eine Wellenkupplung aus Aluminium mit integrierten Madenschrauben sorgen. Die Wellenkupplung ist über einen Online-Shop zu einem Preis von 2,55 € pro Stück erhältlich. Diese Wellenkupplung besitzt eine Länge von 25 mm sowie einen Außendurchmesser von 20 mm und ist mit mehreren Bohrdurchmessern erhältlich. Außerdem ist die Wellenkupplung laut Herstellerangaben zur Übertragung von Drehmomenten von bis zu 2,5 Nm geeignet.
Mehrere dieser Wellenkupplungen wurden in unterschiedlichen Ausführungen bestellt, um sie auf ihre Eignung testen zu können.
Für die Wasser- und Dampfleitung sind Kunststoff-Schläuche aus PFA mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einem Außendurchmesser von 6 mm vorgesehen. Für die wasserdichte Anbindung an das Ventil sollen ELSA-Verschraubungen aus PPSU des Herstellers AVS Römer verwendet werden. Diese Verbindungselemente sind in mehreren Ausführungen mit unterschiedlich bemaßten Durchgangsöffnungen zu einem geeigneten Preis erhältlich. Pro System werden jeweils zwei ELSA-Verschraubungen benötigt.
Lieferanten geeigneter Schrittmotoren
- Transmotec
- ModuLink
- JVL intelligent motors
- Delta Line: Permamentmagnet Schrittmotoren, Hybrid-Schrittmototren
- Pollin
- color technik Antriebstechnik GmbH: Hybrid-Schrittmotoren, PM Schrittmotor 15 – 35mm
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