Suche geeignete Materialien für Seilzug

[Peter(TOO)]

Hallo,

Was spricht denn gegen Hydraulik?

Im Motorenbau hat man z.B. hydraulische Ventilstössel und da sind die Frequenzen noch etwas höher, der Hup ist vergleichbar.

Wichtig für dich ist nur, dass der Aktor entsprechend klein ist, wie gross das am anderen Ende des Schlauches wird, ist dann egal.

Bei 1 Bar Betriebsdruck, brauchst du für den Kolben einen Querschnitt von 40mm2, bei 10 Bar sind es noch 4mm2 um die 4N zu erreichen.

Doppelwirkend geht im Prinzip auch, wenn man das Öl absaugt, braucht man auch keine Rückholfeder.

Antreiben kann man mit einen zweiten Kolben, mit grösserem Querschnitt und einem doppelt wirkendem Elektromagneten (Magnet als Anker). Das Kolben wirken als Übersetzung, sodass man mit einem kleineren Hub auskommt.
Die Kolben und Zylinder kann eigentlich jeder Polymechaniker herstellen, wenn man nichts so kleines auf dem Markt findet.

Für erste Versuche geht vielleicht sogar das LEGO-System, einfach mit Wasser anstatt Luft füllen.

MfG Peter(TOO)

[Podi]

Wenn ich davon ausgehe das du den Antrieb benötigst um deine Geige zu spielem:

1. Fäden:
damit wirst du viel spaß haben (wieviel Antriebe willst du einsetzen?) beim einfädeln und wirst fluchen sobald einer kaput geht (was passieren wird). Eine Zuführung durch einen Schlauch kannst du vergessen da er sich wie du schon erwähnt hast durchreiben wird. Die einzige Möglichkeit wären dann bei jeder Umlenkung eine Umlenkrolle zu nutzen, dieses ollten zumindest sehr leicht laufen oder aus Keramik sein (so wie sie in besseren Nähmaschinen verbaut sind). Du wirst mit der Lösung aber nicht glücklich werden.

2. Bowdenzug:
Für dich vielleicht das einfachste und möglich wenn du eine fertige Kombination aus Führungsrohr und Zug findest, Googel hilft da viel weiter, mit hoher Warscheinlichkeit würden einfache für Fahrräder genügen. In den "Antrieb" würde ich dann eine Feder einbauen die den "Finger" auf die Saite drückt (so kannst du auch die Anpresskraft für jeden Finger über die Vorspannung einstellen). Der Bowdenzug zieht dann den Finger nach hinten, wenn er nicht gebraucht wird.. Antreiben würde ich das ganze dann über Pneumatik. (mit möglichst kurzen Leitungslängen und viel kräftigeren Zylindern)

3. Pneumatik:
Hier wird es knifflig, wegen den Platzproblemen. In der Arbeit setzte ich öfters den "Airpot - 2KS56P" wegen seiner geringen Größe ein, zurückholen könntest du diesen mit Vakuum oder Feder. Bei dir wird das Problem sein das sich der Druck bei längeren Leitungslängen und kleinen Querschnitten nicht schnell genug auf(und ab)baut.

4. Hydraulik:
Mach keinen Sinn, Hydraulik ist für große Kräfte und Positioniergenauigkeit geeignet, beides benötigst du nicht. Hydraulik ist durch die hohe Massenträgheit der (für dich erreichbaren) Flüssigkeit nicht schnell genug und viel zu aufwendig)

Ich würde an deiner Stelle weiter Richtung Bowdenzug suchen!

Grüße Podi

ps.: Was planst als Budget für ein solches Projekt?

[amrosik]

ich plane etwa 1000€ für das Projekt. Es werden im Schnitt 16 Aktoren pro Saite benötigt. Das macht also 64 Aktoren. Also etwa 15 € pro Aktor. Das ist aber zunächst zu weit vorausgeplant. Es würden für den Anfang auch 10 durchschnittlich pro Saite reichen, und man könnte sich arrangieren, und die Aktoren bei Bedarf auf die richtigen Stellen schieben (die sind auf Schienen befestigt). Und später könnte man kompaktere Aktoren beschaffen, um die höheren Lagen zu bestücken.
Dann kommt noch ein hunderter dazu für die Elektronik, und der Rest ist Programmierarbeit. Das Gehäusedesign habe ich bereits aus Alublech prototypmäßig entworfen und an die Geige angepasst, das war der einfachste Part.

Wichtig für dich ist nur, dass der Aktor entsprechend klein ist, wie gross das am anderen Ende des Schlauches wird, ist dann egal.

Genau. Allerdings ist die Größe am anderen Ende des Schlauchs auch begrenzt, denn je größer dort die Angriffsfläche ist, umso mehr Kraft brauch ich da. Deine Idee mit dem Elektromagneten (Schubmagnet 15€) und dem größeren Kolben hatte ich auch schon in einem anderen Thread überlegt. Da kriege ich über einen Hub von 1cm aber auch nicht mehr als 20 N. Bei einem Dutycycle von 10% schafft man vielleicht 40 N. Es sind aber wenn ich mich damals nicht verrechnet hab um die 100 N nötig, je nach dem wie groß der große Zylinder ist. Der Kolben muss aber groß sein, da sehr viel Volumen kompressiert werden muss (aufgrund des Schlauchvolumens), um genug Druck zu erzeugen. Würde man Wasser verwenden um Kompressibilität zu beseitigen, käme aber das Problem der Viskosität mit rein. Man könnte auch Druckluft verwenden, also den Schlauch im Leerlauf bereits auf 2.5 bar legen. Dann muss der große Kolben nicht so groß sein.

Wir hatten auch schon über ein Druckreservoir nachgedacht, mit 3/2 Ventilen als Schalter. Die Ventile sind aber 1. scheiss teuer, und ich kann mir schwer 5Hz vorstellen. Dann schon eher Rollmembrane.

Also der Grund warum ich von Hydraulik/Pneumatik zurückgeschreckt bin, ist weil der Typ von Smirit gesagt hat, mit Rollmembrane dieser Größenordnung kriege man keine 5 Hz hin. Und Wenn es Rollmembrane nicht schaffen, wieso sollten es dann O-Ringe von Lego schaffen? Ich denke Rollmembrane sind die beste Methode verlustfrei und schnell Kräfte zu übertragen. Wieso hat der Typ gemeint, 5Hz würden nicht gehen? Das ist doch schwer zu glauben oder? Außerdem meinte er auch, dass die Bauteile/ Formen oder was auch immer, die für die Herstellung dieser Membrane nötig sind, erst produziert werden müssen ("es steht ein erheblicher Aufwand dahinter" odersowas), und es sich nur bei größeren Stückzahlen lohnt. Ich denke er geht davon aus, dass ich dann regelmäßig 1000 Membrane pro Woche beziehe, um eine Serienproduktion von Geigenrobotern anzuwerfen. In diesem Fall sind Membrane unerreichbar für Privatleute.

Für den Fall dass ein doppeltwirkendes Membran Design das Hertz-Problem löst: mir fällt für diese Methoden allerdings kein doppeltwirkendes Design, das kompakt und axial ist.

Ich wurde von jemandem in diesem Forum (ich glaub malthy) auf ein Projekt von Disney verwiesen:
http://spectrum.ieee.org/automaton/r...afe-robot-arms

Allerdings ist die Anordnung der Zylinder nicht auf ein Geigengriffbrett unterzubringen. Ich denke doppeltwirkend mit Medium(Hydraulik/Pneumatik) geht nur, wenn man die Kraft seitlich vom bewegten Kolben abnimmt. D.h. der Kolben drückt nicht axial auf die Saite, sondern es ragt seitlich aus dem Kolben ein L-förmiges starres Stück Plastik raus, das auf die Saite drückt. Der Aktor schwebt also nicht direkt über der Saite, sondern ist seitlich versetzt. Das Gehäusedesign dazu ist kein Problem.

Nochmal zu Membranen:
Wenn man als Normalsterblicher eh nicht an Spezialanfertigungen rankommt, muss man eben auf vorhandenes zurückgreifen. Membrane mit etwa 2cm Durchmesser werden hergestellt. Also hier sollten 5Hz machbar sein. Wenn nicht, dann lass mich doch in Ruhe man. Wie kriegt man die jetzt unter? Der Aktor muss die Saite nicht unbedingt senkrecht berühren, Hauptsache das Ding wird etwa bis zum Griffbrett runtergedrückt, die muss nichtmal bis zum Anschlag rutergedrückt sein, 0.5mm Abstand sind gleichgut. So könnte man die diesmal fetteren Aktoren in beliebigen Winkeln an die Halteschienen montieren. Es gibt ja diese kugelförmigen Befestigungen, die sehen so aus wie ein Ausschnitt aus einem Kugelgelenk... das ist auf jedenfall möglich.
Darüberhinaus ist die Länge der Aktoren ja beliebig. So könnte man den fetten Teil des Aktors - wo Membran und Rückholfeder usw. drin sitzen - weiter oben lassen, und eine lange dünnere Führung zur Schienenhalterung streben lassen.

Montiert man also alle 40 - 60 Aktoren auf die Halterung, streben die alle sternenförmig voneinander weg. Man nutzt sozusagen den Luftraum. Da die Sternenförmige Ausbreitung halbwegs symmetrisch sein wird, kippt die Geige auch nicht in eine bevorzugte Richtung. Ich weiß nicht ob das funktioniert... Wenn die Hubzylinder den restlichen Anforderungen genügen, wäre das einen Versuch wert. Ich weiß aber nicht ob hier Pneumatik funktioniert, wegen der Kompressibilität der Luft. Da müsste viel Druckluft in den Schlauch. Ja ich denke auch dass Wasser zu viskos und zu träge ist.

3. Pneumatik:
Hier wird es knifflig, wegen den Platzproblemen. In der Arbeit setzte ich öfters den "Airpot - 2KS56P" wegen seiner geringen Größe ein, zurückholen könntest du diesen mit Vakuum oder Feder. Bei dir wird das Problem sein das sich der Druck bei längeren Leitungslängen und kleinen Querschnitten nicht schnell genug auf(und ab)baut.

Man kann sich mit 1m Leitungen zufrieden geben.


Kann man den Bowdenzug auch selbst basteln? Ich meine es sind doch nur 4 N. Hab auf Wiki gelesen, in die Trägerhülle kommt ein teflonschauch rein. Weil er gut gleitet? außen reicht ein plastikschlauch, der nicht einknickt. Dann irgendwie noch eine perlonschnur einfädeln und fertig oder? Fragt sich nur wie ich den teflon in den Plastikschlauch reinkriege. und das einfädeln... also alles.
Oder gibts da sanftere Bowdenzüge die nicht für Fahrräder sind, sondern, sagen wie mal für Babybikes

[Podi]

Kann man den Bowdenzug auch selbst basteln?

Ja, aber:
1. kann man die schon fertig als Meterware kaufen (so mal ganz ohne Werbung
2. könntest duauch einen PFA-Schlauch nutzen (PFA ist verwand mit Teflon), diese haben gleiche Gleiteigenschaften wie Teflon, sind aber ein bisschen wiederstandsfähiger (und günstiger). Da must du aber aufpassen das dir der Schlauch nicht knickt, also muste du dir eine Hülle basteln, oder kaufen womit wir wieder beim obrigen Link wären.

Mal zu dem Preis von 15€/Aktor:
Da wirste nicht mit klar kommen! Wenn es Pneumatisch sein soll wirst du kein Ventil mit der Geschwindigkeit finden die in den Rahmen past. Wenn du selbst Ventile baust (z.B. mit dem billigsten Hubmagneten den man findet => 5€) hast du mindestens folgende Bauteile (mal Bowdenzug Vorrausgesetzt):
Ventilgehäuse, Ventilverschluss, Deckel füür Ventil, 3 Fittinge, Zylindergehäuse, Kolben, Bowdenzug (Rohr), Bowdenzug(Seil), Rückholfeder, Stößel, Gehäuse/Führung für Stößel, Deckel für Gehäuse,

Wenn du das hast darf jedes Teil nicht einmal 1€ Kosten, das ist Utopisch. Selbst wenn man extrem "erfinderisch" wird und vieles komplett selbst Bastelt. (Auch wenn du den Bowdenzug wegläst)

Grüße
Podi

[amrosik]

Danke für den Link, ich werde mal demnächst mich dort umsehen.

Mal zu dem Preis von 15€/Aktor:
Da wirste nicht mit klar kommen! Wenn es Pneumatisch sein soll wirst du kein Ventil mit der Geschwindigkeit finden die in den Rahmen past.

Die Ventile braucht man ja nur wenn man auf Druckreservoire setzt. Davon halte ich mich aber fern aus preislichen Gründen. Ein pneumatisches Modul würde dann aus einem kleinen Hubzylinder und einem etwas größerem Hubzylinder bestehen, die mit Schlauch verbunden sind. Da doppeltwirkend nicht in Frage kommt - aus schlichten Design-Einschränkungen oder einfach aufgrund mangelnder Fantasie meinerseits - vereinfacht sich das Design zu einer Membran passender Größe pro Hubzylinder. Die Hubzylinder kommen aus dem 3d-Drucker, und haben passende Rillen um die Membrane reinzulegen und Platz für die Rückholfeder. Jeder Zylinder hat einen auf die Membran passenden Kolben, ebenfalls aus Kunststoff aus dem 3d-Drucker. Der Schlauchanschluss auf jedem Hubzylinder ist ebenfalls 3d-gedruckt. Ich hab vergessen wie die Anschlüsse heißen, die sehen jedenfalls aus wie Miniatur-Sexspielzeug... Hab grade gefunden was ich meinte:

Muss man nicht unbedingt ausdrucken, da reichts auch das passende Gewinde drucken zu lassen und das Teil zu kaufen. Aber macht preislich keinen großen Unterschied.
Das Gehäuse des Hubzylinders besteht jedenfalls aus 2 Teilen, damit man erst die Membran einsetzen kann. Dann werden die beiden Hälften irgendwie verklebt. Wird schon klappen oder?

Pneumatisch gibt's auf diese Weise nur einen Weg: Der der Schlauch muss im Leerlauf schon ordentlich unter Druck stehen, denn die Kompressibilität macht wiegesagt Probleme.
So wie Peter vorgeschlagen hat, wird dabei der kleine Zylinder vom großen angetrieben.
Ich denk mal pneumatisch geht es nur auf diese Weise. Mir wurde gesagt dass Elektromagnete nicht so gut sind für lineare Zwecke.
Sollte man den großen Kolben wirklich mit einem Schubmagneten antreiben? Wird aber mehr als 15 Euro pro Modul kosten, weil der passende Schubmanget selbst 15 € kostet.

Man könnte auch kleinere Schubmagnete nehmen und die mit einem ultra kleinen Dutycycle auf Höchstform bringen (Kondensatorbank), allerdings müssen dazu die Pneumatikzylinder bistabil sein, was nur bei doppeltwirkendem Design möglich ist.

Eine andere günstige Alternative - die schonmal in einem anderen Thread zur Diskussion anstand - sind Solenoide. Ich hab eine Firma kontaktiert die bistabile Hubmagnete speziell anfertigt.
Die haben noch nicht geantwortet, werden die auch nicht solange man nicht persönlich nochmal anruft.Man wird als Privatanwender nicht so ernst genommen, außer es handelt sich um eine wirklich gute Firma.
Jedenfalls könnte man viele kleine bistabile Solenoide nehmen. Bistabile Dinger kann man auch selbst basteln. Windungen selbst zu wickeln wird hässlich.

Was vorher im pneumatischen ein Druckreservoir wäre, ist jetzt eine fette Kondensatorbank. Je größer die Bank, und je größer die Aufladeleistung, umso besser.
Ich rechne mal mit 600 Watt. Wird aber sehr viel mehr nötig sein, da die Solenoide sehr uneffizient werden, da man in dieser Größenordnung wahrscheinlich nicht viel mit Effizienz machen kann. Man kann froh sein wenn man die nötige Windungszahl reingequetscht kriegt.


Anderes Thema:

Wie heißen diese kugellagermäßigen Halterungen? also das sind einfache Befestigungen, aber man kann das Ding, was man befestigen will, in vielen verschiedenen Winkeln befestigen. Dazu lockert man einfach eine Schraube, dreht am Ding, und zieht die Schraube wieder fest. Das hält dann auch sehr gut, hab das mal ein einem Kinnhalterdesign gesehen:
http://www.paganino.de/shop/k1303/a2...innhalter.html
Man erkennt nicht so viel, da steht aber ich Text:

Das einzigartige Design ermöglicht es Ihnen, den Winkel der Kinnstütze in Bezug auf die Geige anzupassen.

Wenn das wirklich einzigartig ist, dann muss man wohl wieder auf den 3d-Drucker zurückgreifen, um das "einzigartige Design" in plastikform zu kopieren.
Diese Befestigung würde auf jedenfall erlauben, größere Aktoren zu verwenden, ob pneumatisch oder was auch immer.

[amrosik]

Kleines Edit zum Thema Bowden:

Ich hatte bisher geplant den Zug folgendermaßen einzusetzen, und wäre auch hier offen für Ratschläge:
Dazu nochmal eine kurze Zusammenfassung:
Der Zug soll in einen Druck umgesetzt werden, der die Saite des Instruments runterdrückt. Dazu sind Umlenkrollen notwendig, die einen Kolben nach unten auf die Saite ziehen.
Diese Umlenkrollen sind sehr klein und in einem kompakten quaderförmigen Gehäuse untergebracht, in dem auch der Kolben verweilt. Da die Umlenkrollen sehr klein sind, sind dementsprechend auch kleinere Krümmungsradien nötig. D.h. spätestens der Abschnitt des Bowdenseils, der im Gehäuse ist, muss so dünn sein, dass er auf einen Krümmungsradius von 3mm passt. Also ist entweder das gesamte Seil dünn, oder es muss einen Übergang geben, der nicht reißt.
Die umgelenkten Seile greifen de Kolben wieder am oberen Ende, und reißen ihn runter. Der Kolben ist lang genug im Vergleich zum Hubweg, sodass die Seile die wieder nach oben zum oberen Ende des Kolben verlaufen, näherungsweise senkrecht, also in Kolbenverlauf sind.

Es gibt auch andere Konstruktionsmöglichkeiten, die mindestens genauso umständlich sind:


Man könnte den Zug des Bowdenseils direkt einsetzen, ohne Umlenkrolle. Dazu muss ein " [ "- geformter Kolben nach unten gezogen werden, sodass das obere Stück - um das Griffbrett herum die Saite erreichend - die Saite runterdrückt. Somit sind die Linearaktoren nicht direkt über den Saiten montiert, sondern unterhalb des Griffbretts.
Vorteil: Keine Umlenkrollen nötig. Nachteil: Komplizierter geformte Kolben. Die Kolben spuckt aber glücklicherweise wieder der 3d-Drucker aus.

Noch eine andere Variante wäre es, den Druck der Bowdenhülle zu verwenden. D.h. wir nutzen nicht den Zug des inneren Seils, sondern den Druck der Hülle. Ist das generell möglich? Dazu habe ich aber noch keine Überlegung zum Gehäusedesign angestellt.


Kurz ne unwichtige Nebenfrage:
Sind 5Hz mit Bowden und Rückholfeder möglich? Ich bin mir nicht sicher ob das schon explizit bestätigt wurde.

[Podi]

Der Zug soll in einen Druck umgesetzt werden

Warum Einfach wenn es auch Kompliziert geht?

Pneumatisch gibt's auf diese Weise nur einen Weg: Der der Schlauch muss im Leerlauf schon ordentlich unter Druck stehen, denn die Kompressibilität macht wiegesagt Probleme.

Ja, da hast du Recht, es macht Probleme, du stellst dir das so vor?:


du hast hier 2 Drücke, den Umgebungsdruck "p1" und den Systemdruck "p2". Die Kräfte an den Zylindern (auch an Membranzylindern) sind immer:
F=(p2-p1)*A
Die Kraft ist also der Differenzdruck von beiden Kolbenseiten mal die Kolbenfläche. Wenn du nun den Systemdruck erhöhst hast du immer eine Kraft auf deinen Zylindern. Auf Beiden!

Bevor du jetzt mit Hydraulik kommst:
Du willst mit der Zylinderanordnung eine "Hydraulischen Hebel" machen, das heißt du willst aus wenig Kraft viel machen (Großer Kolben/Kleiner Kolben), oder aus wenig Weg viel Weg.
Hier gilt auch für dich die Goldene Regel der Mechanik, sprich die selbe Arbeit die du am einen Ende hineinbringst muss am anderen Ende wieder raus (mal Verluste vernachlässigt):
W=>Arbeit
F=>Kraft
s>Weg

W=F*s; W_zylinder1=F_zylinder1*s_zylinder1

Da die Arbeit für beide Zylinder gleich sein muss: W_zylinder1=W_zylinder2
Eingesetzt:

F_zylinder1*s_zylinder1=F_zylinder2*s_zylinder2

Da wir von Zylinder 2 die Kraft (4N) kennen und auch den Weg (8mm) ist W=4N*8mm=32mJ
Wenn du nun eine Kraftquelle hast die nur 4mm macht bedeutet dies:

F_zylinder1=W_zylinder2/s_zylinder1=8N

D.h. für dich: Wenn du einen Antrieb hast der nicht viel Hub machen kann, muss dieser viel Stärker sein als die Kraft auf den Saiten, bzw wenn du einen schwachen Antrieb hast mus dieser einen weiten Hub haben.
Du kanst das Ganze dann auch durch einen mechanischen Hebel erreichen, dieser ist erheblich weniger Verlustbehaftet und du kannst die Fummelei mit den Zylindern und Flüssigkeiten sparen. (Ist auch erheblich Günstiger)

EDIT:

Sind 5Hz mit Bowden und Rückholfeder möglich? Ich bin mir nicht sicher ob das schon explizit bestätigt wurde.

In der Industrie kann dir das niemand beantworten, höchstens du winkst mit viel Geld, du must das einfach ausprobieren, wie alles andere auch.
Du solltest sowieso erst ein "Finger" komplett aufbauen und ausgiebig Testen dann sind nur "15€" im Eimer und nicht 1000.