Hebel mit variabler Übersetzung

Variable Übersetzungen bei der Übertragung von kontinuierlichen Bewegungen von Motoren werden häufig mit Schaltgetrieben oder auch Vario-Getrieben realisiert.
Auch bei begrenzten Bewegungen von Hebeln werden variable Übersetzungen benötigt. Diese sollen unterschieden nach weg- und lastabhängigen Funktionen an einigen Beispielen dargestellt werden.

Die Beispiele sind zunächst Zangen, von denen als erstes einige mit konstanter Übersetzung betrachtet werden, wobei auch schon der Einstieg in eine variable Übersetzung, abhängig vom Winkel, erkennbar wird.
Als nächstes werden Zangen mit komplexeren Übersetzungen betrachtet, Zangen für bestimmte Anwendungen. Hier gibt es winkelabhängige Kraftübersetzungen und auch Kraftbegrenzungen. Bei einer ist auch der Ansatz zu einer lastabhängigen Übersetzung zu erkennen.

Auf der Grundlage soll dann eine lastabhängige variable Übersetzung betrachtet werden: "load sensitive continuously variable transmission for robot hands", von T. Takaki und T. Omata vom TIT, die Roboterfingern ein schnelles Bewegen und auch ein festes Zupacken ermöglicht.

Manfred


Hier also die ersten Beispiele für Hebelübersetzungen bei Zangen. Bei diesen läßt sich die Kraftübertragung noch relativ einfach in Fa = f (F,a,b,c,d) mit Betätigungskraft F und den Streckenlängen a,b,c,d, angeben.

Bild hier  

Moin

Zitat:

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Bei einer ist auch der Ansatz zu einer lastabhängigen Übersetzung zu erkennen.

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Welche soll das sein ?

Bei deinen Beispielen sind nur Zangen mit festen Kraftübertragungen.
Zwei mit Starrem und zwei mit Varieblem Hebel.

Eine Lastabhängige Übersetzung im Sinne meines Verständnisses sehe ich da nicht.

Eine Lastabhängige Verstellung des Hebels wäre ein Drehmomentgetriebe aber ein Zangenähnliches Werkzeug mit solch einer Mechanik ist mir noch nicht begegnet.

Oder meinst du das anders ?

Eine (zweifelhafte) Möglichkeit wär die, daß abhängig vom Widerstand (von links) gegen die Feder ein kürzerer Hebelarm erzwungen wird. Dann könnte durch den Hebel rechts eine größere Kraft aufgebracht werden.

So wie in der Zeichnung ist das aber noch nix gescheites, weil ja das verkürzen der Heb.armes auch eine bewegung des Pleuels nach rechts , also ein Nachgeben bedeuten würde. Dazu braucht es wohl noch ein paar Blatt Papier zum rumkrixeln.

Edit: Ein bißchen wie die Heusinger-Steuerung beim Dampfloks, wenn das wem was sagt.

Yo,die Heusinger ist mir geläufig.
Hatte ja genug Modellbahnen *gg*

Die Zeichnung ist wirklich nicht komplett.
Der Arm an der Feder würde sich nicht bewegen bis die Endrolle anschlägt.
Es fehlt eben der Gesuchte Teil der Variablen Kraftübertragung aber ich weiß was du meinst.

Die Zangen in der Unteren Bilderreihe von Manf sind zwar Winkelabhängig in Bewegung
und Kraft aber nur für Greifbare Objekte bestimmter bzw. begrenzter Größe.
Große objekte werden nur zu lasch gepackt und kleine gleich mit gewalt.


Ich weiß ja nicht was Manf genau vorhat aber eine Kombination aus
Schnelläufer zum Greifen und Feinantrieb für Kraft wäre eine Möglichkeit.

Ich kenne das aus der Hydraulik bei greifern.
Eine Pumpe mit geringem Druck aber großem Fördervolumen bringt die
Zylinder an das Objekt.
Nebenbei kann man am ansteigenden Motorstrom schell feststellen wann
das Objekt erreicht ist da die Pumpe für den Schnelllauf auch schnell
gebremst wird.
Danach kommt die Zweite Pumpe mit weniger Fördervolumen aber mehr
Druck zum Einsatz die dann dafür sorgt das der "Griff" entsprechend stark ist.
Natürlich könnte auch die kleine Pumpe alles erledigen aber dann kostet es eben wesentlich mehr Zeit

Das Prinzip läst sich auch auf andere Antriebe ausweiten.




Ja,weiter will ich jetzt aber nicht gehen da mir einfach der
Hintergrund fehlt worum es konkret geht und auf was hier
optimiert werden soll (Effektivität,Kosten,Eionfachheit,Inovation......u sw.)

Da muß Manf schon nochwas zu sagen.

Ich kann mich täuschen aber ich sehe bei den letzten drei Zangen nur zwei hintereinander gelagerte Lineare Hebelverhältnisse. Anders sieht das bei Kniehebekgelenken aus, z.B manche Autosonnendächer. Oder wo sehr intensiv davon gebrauch gemacht wird ist die Hinterradfederung moderner Motorräder http://www.motorradonline.de/d/4502?...ild&_back_url=
dort wird das Federbein im ersten Bereich der Einfederung relativ gering zusammengeschoben. Mit steigender Einfederung ändert sich das Hebelverhältniss und die Feder wird rascher zusammengeschoben was insgesammt zu einer nicht Linearen Federkennlinie führt.
Mit nettem Gruß aus Berlin

Sorry, was ich im ersten Beitrag vergas: Gripzangen zeigen m.E. auch nichtlineare Kraftübertragung

Vielen Dank für das Interesse, ich wollte den ersten Beitrag nicht zu lang machen, habe aber schon mal umrissen, wie es weiter gehen soll. Sicher sind die gebräuchlichen Zangen bekannt, ich erwähne sie auch nur, um sie unter dem Aspekt der Variabilität, zunächst die Nichtlinearität und dann auch den Ansatz zur kraftabhängigen Einstellung der Übersetzung als Beispiele zu betrachten.

Bild hier  

Bei der Zange 1 (das Bild von oben ist als Link wiederholt) ist es besonders übersichtlich sie hat die Struktur eines “X“ und die Kraft Fa ist F*a/b.
Bei der Zange 3 tritt das X zweimal auf XX und die Kraft (bei geschlossenen Schneiden) wird Fa= F * a/b * c/d.
Interessant ist Zange 2 durch ihre “X<“ oder “XV“ Konfiguration bei der wie bei Zange 2 die Übersetzungsverhältnisse multipliziert werden. Der Vorteil besteht in der um 2*b reduzierten Gesamtlänge der Zange.
Bei Zange 4 sieht man schon wie klein b im geschlossenen Zustand wird und wie das Element um b besser mit einem Kniehebel zum Spreizen von c beschrieben werden kann. Die Zange hat damit eine besonders hohe Übersetzung kurz vor dem Schließen.

Der Kniehebel ist bei dem 2. Satz Zangen ganz ausgeprägt, bis auf Zange 8 die zum nächsten Punkt, der lastabhängigen Übersetzung überleitet.

Bild hier  

Ja soweit bin ich im Bilde aber was mir fehlt
ist worauf du konkret hinaus willst.

Der Bolzenschneider zb. ist immer nur bei Objekten effektiv die innerhalb
einer bestimmten der jeweiligen Konstruktionsauslegungsbedingten (Geiler
Begriff gell ?) Größenordnung liegen.

Also konkret kann ich mit einem kleineren Modell einen Stahlbolzen in der
Größe von bis zu 8mm sprengen.
Bei 12mm komme ich mit meioner Kraft nicht hin da die Griffe zu weit offen sind.
Ich muß ein größeres Modell nehmen um mit vorhandener Kraft den Vorgang abschließen zu können.


Gruß
Ratber

Zitat:

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worauf du konkret hinaus willst.

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Zitat:

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Hebel mit variabler Übersetzung
Diese sollen unterschieden nach weg- und lastabhängigen Funktionen an einigen Beispielen dargestellt werden.

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Es geht mir darum, die Übersetzungsfunktionen für Hebel zu betrachten. Häufig werden recht komplexe Betrachtungen in einem Schritt dargestellt man kennt einen Teil, weiß alles und geht nicht in die Details, die Zeit hat man ja nicht.
Dann entgeht es einem, sich von der Schöneit der einen oder anderen Lösung inspirieren zu lassen, auch wenn man sie einmal von einem anderen Standpunkt aus betrachtet. Die Funktionen der Zangen 2, 7 und 8 sind ja schon recht interessant.
Und dann kommt ja auch noch der Roboterfinger.
(Ich will aber auch nicht behaupten, dass für einen Fachmann überhaupt etwas neues dabei ist.)
Manfred

Achso,dachte es ging um ein Ziel

Dann also zu den Zangen 5 und 6, relativ schwere Instrumente zum Crimpen, die mit Kniehebel ausgestattet sind. Damit man die Zangen weiter gut erkennen kann, wurden die Bezeichnungen nur bei der Zange 7 eingefügt, der Gripzange, bei der der Kniehebel aus den Elementen b und e besteht.

Beim Durchdrücken des Knies bis zum Strecken steigt ja die Kraft pro Weg und man erreicht im letzten Stück eine beliebig hohe Übersetzung, die zur Verformung der Zange selbst führen könnte. Bei den Zangen 5 und 6 wird das Strecken nicht ganz erreicht. Bei der Zange 7 wird es erricht und dann zum Einrasten bis zu einem Anschlag auf der anderen Seite überschritten. Hierbei wird die Spannkraft durch die Haltefeder zwischen dem Element e und der Stellschraube am Schaft oben rechts begrenzt.
Soweit sind die beschriebenen Zangen nichtlinear, aber noch nicht in ihrer Übersetzung von der Last abhängig.

Bild hier  

Die Zange 8 mit dem Namen Robo Grip hat nun die Funktion beim Hebeldruck die Lastposition mit niedriger Übersetzung anzufahren, dann bei leichter Belastung die Gelenkposition zu wechseln und mit höherer Übersetzung zu halten. Hierbei ist ohne Last die Übersetzung a / (b+c) und unter Last (a+b) / c.

Die Last zum Umschalten ist relativ gering und das Umschalten wird durch Einfahren des Hebels auf der Linie zwischen a und b, sowie das winkelabhängige Einrasten des Gelenks auf der Linie zwischen b und c erreicht.

Beim Roboterfinger wird der Vorgang der Übersetzungsanpassung kontinuierlicher ablaufen.
Manfred

Nach den Zangen nun zum Roboterfinger. Er ist im Bild vier mal in der gleichen Position in vier verschiedenen Lastsituationen dargestellt. Die Last lässt sich an der Gummiweintraube unter dem Finger erkennen.

Der Finger ist der blaue Teil der mit dem blauen Element des 5-teiligen Gelenkpolygons verbunden ist. Der untere graue Teil ist mit der Basis (der Hand) verbunden. Die beiden roten Elemente sind über eine Feder verbunden, dunkelroter Pfeil zwischen den roten Elementen. Der Antrieb zum Betätigen des Fingers treibt das Gelenk in der rechten unteren Ecke an, hellroter Pfeil.

Bild hier  

Die Betrachtung wird hoffentlich recht übersichtlich, wenn die beiden roten Elemente zu einem Element variabler Länge zusammenfasst. Die effektive Länge ist in den Bildern jeweils durch die Längenmarkierung rechts von den roten Elementen gekennzeichnet. Man kann dann das Gebilde als ein Gelenkviereck mit Antrieb in der rechten unteren Ecke ansehen. Das rote Element wirkt mit dem Antriebsmoment über das obere graue Glied auf das blaue Element.

Wenn sich das rote Element bei Belastung verkürzt, dann wird das Moment, das auf das blaue Element wirkt, erhöht. Im Experiment hat man eine Variation der Übersetzung von der doppelten Länge rot/blau bis zu einem Drittel der Länge rot/blau erprobt. Das entspricht einer lastabhängigen Änderung der Übersetzung um den Faktor 6.

Für praktische Anwendungen ist es vorteilhaft, den Winkel zwischen den roten Elementen in der Stellung von Bild 4 durch einen Anschlag zu begrenzen. Die weitergehenden Untersuchungen der Autoren zeigen unter anderem, welche Winkelbereiche bei welchen Übersetzungsverhältnissen nutzbar sind.
Manfred