Vibrations-Antrieb

[Manf]

Ich habe gerade zum Ausprobieren einen Antrieb in einem sehr einfachen Modell nachgebaut und möchte zu einigen Gedanken darüber anregen.

Was für ein Antrieb ist das?
Auf welchen Antriebsprinzipien basiert die Funktion? (es ist ja eine zusammengesetzte Funktion)
Welche geometrischen Abmessungen bestimmen die Übersetzung? (abgesehen vom Schlupf)
Wo wird so ein Antrieb häufig eingesetzt?
Welches sind die charakteristischen Abmessungen der kommerziellen Version? (oder einer, es gibt ein paar Variationen)
Manfred


http://img.youtube.com/vi/qDUy6TFFWMA/2.jpg (http://www.youtube.com/watch?v=qDUy6TFFWMA)

You Tube Movie ist mit dem Bild verlinkt. Die Beschreibung in You Tube ist wegen der offenen Frage etwas kurz gehalten.

[robocat]

ich fürchte ich lieg total daneben, aber wird über die resonanzfrequenz des objektes ein kurzer "hüpfer" gemacht, und im zeitraum des hüpfens wieder zum ursprung zurückgekehrt (so dass erneut "gehüpft" werden kann) das ganze kontinuierlich?
den rest der fragen ignorier ich lieber, um mich net nochmehr lächerlich zu machen. ausser, äh: prinzip känguruh? ^^

(kurzes aber fettes lob: manf du hast tolle ideen! das meiste begreif ich nur ansatzweise. sicher bist du reich und berühmt?)

EDIT: wenn ich mit der stichsäge arbeite, verwenden meine herumliegenden bauteile eine (evtl. ähnliche) art der fortbewegung, um sich in sicherheit zu bringen.

gruesse von der katze

[Murus]

Hmm, könnte das so funktionieren, dass diese Mutter, in der die Schraube steckt, "um die Schraube herum" läuft und diese so nach vorne schraubt? Kann es sein, dass das Ding irgendwie "verkeilt", dann durch eine kleine Drehbewegung etwas schraubt, dann wieder "entkeilt", zurückdreht und wieder von vorne beginnt?

[Manf]

Vielen Dank für die ersten Gedanken dazu.
Man muss wohl ein bisschen darüber nachdenken.

Eine Schraube gibt es, die in zwei Gewinden steckt. Die beiden Gewinde ändern den Abstand zueinander nicht, abgesehen von einem gewissen Vibrieren das das ganze System, zum Teil gezielt, erfasst.

Es gibt den Motor der sich dreht und die Schraube die sich auch dreht, aber erheblich langsamer als der Motor.

Damit ist noch nicht sehr viel gesagt. Morgen ist ja auch noch ein Tag.
Manfred

[SprinterSB]

Hmmm, ich kann leider auf deinem Link nix sehen. Braucht man da Kekse oder nen Blitzableiter...?

Ich rate mal ins Blaue: könne ein Squiggle-Motor sein.

Oder -- keine Ahnung wie der Motottyp heisst -- ein äusseres Rohr (evtl mit Innengewinde) torkelt ohne zu rotieren um das innere (evtl mit Aussengewinde). Das innere läuft dann an der Innenfläche das Äusseren und man het eine Untersetzung von (R-r)/r oder so.

[Manf]

Ja das dachte ich mir, dass es von Dir kommt, Du hast ja einmal einen Vorgestellt. Das wäre schon einmal ein guter Einstieg in die Beantwortung der weiteren Fragen.
Mal sehen ob ich den Link schnell wieder finde.
Manfred


Hier ist er:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=26913

[Manf]

Hmmm, ich kann leider auf deinem Link nix sehen. Braucht man da Kekse oder nen Blitzableiter...?
Für mich sieht es aus wie ein ganz normaler youtube Link hier ist er noch einmal direkt.
http://www.youtube.com/watch?v=qDUy6TFFWMA

Was schon genannt wurde ist der Squiggle Motor
http://www.newscaletech.com/
Besonders interessant ist dabei natürlich die kleine Ausführng oben rechts mit dem grünen Anschlußkabel in:
http://www.newscaletech.com/doc_downloads/NST_CTO_070305.pdf


http://www.newscaletech.com/photos/WorldsSmallestLinearMotor_SQL-1-5.jpg

[tomkay]

hm, schnell zwischen kaffee holen und raucherpause im vorbeigehen mal nen verdacht posten: handy vibrationseinheit :P?

[Manf]

Prinzipiell geht es grob in die Richtung es hat ein bisschen damit zu tun, eine Handyvibrationseinheit ist es aber nicht.
Manfred

[Manf]

Die Bezeichnung des Antriebs haben wir von SprinterSB als Squiggle Motor, (und auch eine kurze Beschreibung des Antriebs).
http://www.newscaletech.com/squiggle_overview.html
Hier gibt es ein Datenblatt einer kommerziellen Version in dem auch die Daten weitgehend enthalten sind. http://www.newscaletech.com/doc_downloads/SQL-gen_06-09-08.pdf
Eine verbreitete Anwendung ist die Einstellung der Zoomlinse (und der Schärfe) in Handy Kameras.


Zum Funktionsprinzip: Die ineinander laufenden Antriebswalzen die bei unterschiedlichem Durchmesser (meistens verzahnt) aufeinander abrollen werden auch Ikonagear genannt.
Die Getriebeform entspricht einem Harmonic Drive ohne Verformung und damit nur einseitigem Kontakt. Es entspräche auch einem Planetengetriebe ohne Sonnenrad, nur dass die Drehbewegung des Planeten ausgekoppelt wird.
Hier ist eine Darstellung des Ikonagear.
http://www.powertransmission.com/copage/ikona.htm

Im vorliegenden Fall wird auf die Verzahnung verzichtet und die Kraftübertragung geht über Reibung. Das Ikonagear ist beim Modell 2mal vorhanden, jede Mutter bildet mit der Gewindestange ein solches Getriebe. Wenn beide die gleiche Übersetzung haben gibt es keinen unnötigen Schlupf.
Beim original Squiggel Drive gibt es sogar 3 parallele Übersetzungen, oben in der Mitte und unten wie im Bild rechts: http://www.newscaletech.com/squiggle_overview.html
This computer simulation shows how the SQUIGGLE motor vibrates in a "hula hoop" mode and causes the shaft to rotate and translate.

Die Gewindestange wird damit zunächst gedreht, unabhängig von ihrem Gewinde. Da es eine Gewindestange ist wird sie durch die Drehung in eine Linearbewegung gebracht.

Man könnte die Funktion damit etwa „vibration driven friction based Ikona gear with threaded linear conversion“ nennen, deshalb heißt sie wohl einfach Squiggle.



Der Punkt sollte noch geklärt werden
Bei der Beschreibung des Ikona Gear steht noch der Hinweis, dass solche Getriebe in einer Stufe eine Übersetzung von mehr als 1000 erreichen, auch von 5000 ist die Rede.
Beim Squiggle Drive stehen Daten wie 5mm/s unter Last, an anderer Stelle ist eine Leerlauf-Geschwindigkeit von 10mm/s angegeben. Die Arbeitsfrequenz der Piezo Vibratoren ist mit 144kHz angegeben. Wie groß ist dann das Übersetzungsverhältnis des Ikonagear im Squiggle drive?
Manfred

[Manf]

Im Datenblatt sind die Daten der Gewindestange des Squiggle Motors SQL-1.5-6 angegeben. M0.9 x 0.12. Die Gewindestange hat also einen Durchmesser von 0,9mm und eine Steigung von 0,12mm. Damit Ergibt sich die Leeraufdrehzahl der Spindel mit 10mm/s und 0,12mm/U zu 83U/s.

Treibt der Piezoantrieb die Mutter mit 144kHz zu der kreisförmigen Vibration an, dann ergibt sich daraus eine Übersetzung von -1728 (mit negativem Vorzeichen).

Die Übersetzung eines Ikonagear ist n1/n2 = d2/(d2-d1). Mit einem Durchmesser von 0,9mm ergibt dies einen Unterschied der Radien von Gewindestange und Mutter von 0,52µm, das ist dann das effektive radiale Spiel der Gewindestange in der Mutter.

Der Piezoantrieb im Squiggle Motor muss diesen Weg 2mal aufbringen von der Mutter in der Mitte auf die Stange und von der Stange auf die Mutter die außen das Lager darstellt. Es kommt noch die Durchbiegung der Gewindestange beim Andrücken an die Mutter hinzu.

Spindel im Leerlauf 83U/s
Übersetzung –1728
Arbeitsweg des Piezoaktors ca. 1µm

Interessant immerhin, dass man anhand der Funktionsweise und der Daten einigen weiteren Aufschluss über die Größen erhalten kann. Hier gibt es einen weiteren kleinen Linearantrieb zum Vergleich. http://www.nanomotor.de/pdf/nanomotor_e_lo.PDF

Wenn ich noch Zeit habe etwas anzufügen, dann noch einen Link auf eine überarbeitete Version des Squiggle Dirve Modells in You Tube wenn sie fertig ist.
Manfred