Suche geeignete Materialien für Seilzug

[amrosik]

Hallo,

ich bin auf der Suche nach einer alternativen Methode, kompakte Linearaktoren zu konstruieren.

Für meine Anwendung existieren auf dem Planet Erde noch keine geeigneten Bauteile oder Module, die auf Pneumatik, Hydraulik, oder Solenoide setzen.
Es geht nämlich, nochmal kurz zusammengefasst um folgende Anforderungen:

5 Hz Hubfrequenz @ 4N Haltekraft @ 1cm maximalen Durchmessers des Modules und 8mm hub!


Was bisher geschah:

Ich wurde von Leuten aus diesem Forum auf Rollmembrane verwiesen, um das Problem hydraulisch oder pneumatisch zu lösen.
Habe dann entsprechend die Firmen kontaktiert, die sowas herstellen. Mein Vorschlag war es, die Rollmembrane einfachwirkend einzusetzen.
Jedoch wurde mir gesagt, dass die 5Hz Hubfrequenz nicht realisierbar sind. Ich habe noch nicht nachgehakt, ob ein doppeltwirkendes Modul das Frequenzproblem löst,
allerdings ist ein doppeltwirkendes Design des Moduls, sodass es noch kompakt bleibt, sehr umständlich. Denn das Modul soll dabei stets dünn und axial sein, also nicht in die Breite gehen.
Dazu muss man die beiden Teilmodule, die das doppeltwirkende Gesamtmodul bilden, axial zueinander ausrichten. Es ragen dann entsprechend Schläuche am oberen und am unteren Ende in die Teilmodule rein.
Auf diese Weise kann man die Kraft des Kolbens nicht axial abnehmen (weil der Kolben dann ja durch den Schlauch am unteren Ende durchstechen müsste), sondern müsste die irgendwie seitlich abnehmen.
Man könnte auch auf die abgefahrene Idee kommen, den Schlauch nicht durchzustechen, aber die Kraft axial per magnetischer Abstoßung zu übertragen.
Dazu müsste das Magnetfeld über die Schlauchdicke hinweg reichen....

Jedenfalls ist das sehr hässlich.



Solenoide wären auch ne coole Lösung, allerdings komm ich da als Privatanwender auch nicht an Spezialanfertigungen heran. Die müsste ich selbstentwickeln, und dann werden sie zu uneffizient.


Was neu zur Diskussion ansteht:

Seile sind nun die letzte Chance.

Dazu wollte ich euch einerseits nach geeigneten Materialien fragen, und andererseits auch direkt nach geeigneten Bauweisen (doppeltwirkende, einfachwirkende etc. mit/ohne Umlenkrollen).
Also die Idee ist ganz einfach: Ein Motor rollt eine Schnur auf, die so am Kolben zieht.
Die Schnur wird über Schläuche zum Modul hingeführt, sodass die Kraft in die richtige Richtung zieht und nebenbei die Schnur geschützt ist.
Wenn die Schnur am oberen Ende des Moduls reinkommt, dann ist die Zugrichtung falsch, denn der Kolben muss nach unten drücken.
Da wären 2 kleine, gegenüberliegende Umlenkrollen innerhalb des Moduls angebracht, vielleicht reicht auch eine.
Damit die kleinen Rolle reinpassen, sind die Module sind diesmal quaderförmig, mit maximaler Kantenlänge des quadratischen Querschnitts von 1 cm.

Frage wäre also, aus welchem Material muss die Schnur und der Führungsschlauch bestehen, sodass:

-die beiden schön gegeneinander gleiten, damit keine Reibungsverluste entstehen, und die Schnur sich mit der Zeit nicht in die Schlauchwand reinsägt
-der Schlauch genügend starr bleibt, um die Schnur ordentlich zu führen
-die Schnur dünn genug sein darf, um ein Biege-Radius von 1 mm zu ermöglichen.


Jetzt zu den Bauweisen. Ich hab mir überlegt, die nötigen Gehäuse 3d-drucken zu lassen. Falls das jemand bessere Wege kennt, bin ich offen für Vorschläge.


Bauweisen:

Einfachwirkend:
wie oben beschrieben, mit der Variation, dass einmal die Schnur von oben zieht, sodass Umlenkrolle nötig ist, und einmal dass die Schnur direkt von unten zieht.
Im zweiten Fall ist wieder das Problem, dass der Kolben den Schlauch penetrieren muss, damit man die Kraft axial abnehmen kann.
Das sollte aber diesmal kein Problem sein, da der Schlauch kein Wasser/Druckluft mit sich führt. Dazu einfach ein kleines Loch in die Schlauchwand reinbohren.

Doppeltwirkend:
Keine Rückholfeder nötig (ich mag die Dinger eh nicht). Das obere und untere Ende des Moduls sind diesmal beide mit Schläuchen und geführten Schnüren bestückt.
Der Kolben wird halt hin und her gezogen. Keine Umlenkrollen nötig. Hier tritt wieder das Problem auf, dass der Schlauch am unteren Ende vom Kolben penetriert werden muss.
Wenn der Schlauch starr genug ist, und nicht ständig seitlich am Kolben reibt, ist dass ja kein Problem.

Weitere Features:
Bistabilität, durch ringförmige Magnete.

Vorteil: Motor muss nicht ständig an bleiben, um Zug zu halten.

Nachteil: im Moment des Umschaltens ist auf der Schnur für einen kurzen Moment keine Spannung drauf, da der Magnet den Kolben schneller anzieht, als der Motor die Schnur einrollen könnte.
Dadurch könnte die Schnur beschädigt werden, wenn am Ende der Motor wieder auf Widerstand trifft, ihr wisst schon was ich meine.


Welche Ideen und Vorschläge habt ihr zum Thema Bauweise, vorallem unter Beachtung der oben genannten Anforderungen:

5 Hz Hubfrequenz @ 4N Haltekraft @ 1cm maximale Kantenlänge der Grundfläche des rechteckigen Moduls und 8mm hub!

Kleines edit:

Damit ihr euch eine Vorstellung machen könnt: ich will das Griffbrett einer Violine automatisieren. Dazu braucht man genau die genannten Anforderungen an die hardware. Diese Anforderungen sind leider eine sehr scharfe Charakterisierung, d.h. kein Kompromiss möglich. Da stecken bereits Kompromisse drin.

Es gibt auch noch die abgefahrene Design-Möglichkeit, dass man die Aktoren flach in eine Richtung, und breit in die andere baut. Das geht deshalb, weil die Linearaktoren - so wie sie über dem Griffbrett positioniert sind - radial voneinander wegspreizen(im Gegensatz zur Gitarre ist das geigengriffbrett abgerundet), je weiter man sich vom Griffbrett entfernt. D.h. längs zum Griffbrettverlauf müssen die aktoren flach bleiben (1cm) , aber quer zum Griffbrettverlauf dürfen die beliebig breit werden, je nach dem wie lang sie sind. Auf diese Weise könnte man größere Umlenkrollen unterbringen, wofür auch immer. .. überlegt ihr euch auch was dazu! Nicht so unbeteiligt bleiben:)

[oberallgeier]

... 5 Hz Hubfrequenz @ 4N Haltekraft @ 1cm maximalen Durchmessers des Modules ... dass die 5Hz Hubfrequenz nicht realisierbar sind ...Da kommt es natürlich auf den Hub an. Ausserdem fehlt bei der Angabe die maximal zulässige Baulänge. Bei wenigen Millimeter Hub und nicht zu kurzer Baulänge könnte man anfangen zu überlegen. Bei einem Meter Hub sinds theoretisch, nach Milchmädchen, 10 m/s - das sieht bei 5 Hz schon etwas heftig aus. Und bei fünf Zentimeter Baulänge sind wir in der Uhrmacherbranche.


... Anforderungen: 5 Hz Hubfrequenz @ 4N Haltekraft @ 1cm maximale Kantenlänge der Grundfläche des rechteckigen Moduls ...Was nu? Durchmesser oder Quadrat?


Ø12,7 mm sind ja schon fast bei Deiner Vorgabe:
http://cdn.pollin.de/article/big/G340547.JPG

[HeXPloreR]

Hallo,

ich habe ehrlich gesagt Deiner Ausführung nicht folgen können was jetzt wo wo und warum geamcht werden soll, aber ich werfe diese beide Links hier (http://nodna.de/Aktuatoren-Memorymetall-Nitinol)und hier zu noDna (http://nodna.de/Linear-Servos-Linear-Aktuatoren) ein.

if "helfen sie weiter" then "gut" else "ignorieren"

Viele Grüße
Jörg

[Peter(TOO)]

Hallo Jörg,

ich habe ehrlich gesagt Deiner Ausführung nicht folgen können was jetzt wo wo und warum geamcht werden soll, ]...]

Wie gesagt, wir die deinen auch nicht wirklich :-(

Es fehlt der Hub!

5Hz ergeben 0.2s Pro Periode.
Nun macht es schon einen kleinen Unterschied ob in dieser Zeit, hin und her, ein Weg von 1mm zurückgelegt werden soll oder 1m
Bei 1m braucht man grob die 1'000-fache Geschwindigkeit, gegenüber 1mm, die Zeit für die Strecke ist ja konstante 0.2s!

MfG Peter(TOO)

[HeXPloreR]

Hallo Jörg,


Wie gesagt, wir die deinen auch nicht wirklich https://www.roboternetz.de/phpBB2/images/smiles/icon_sad.gif

Hab ich mich tatsächlich verschrieben und mein vorheriger Beitrag kann nicht mehr entziffert werden. Ich hoffe nicht.
Und hoffe auch Peter(TOO) spricht hier nicht plötzlich für Alle. Denn dann fühle ich mich hier vielleicht überflüssig.

Achso der Hub fehlt ! - jetzt schon?? :

Suche geeignete Materialien für Seilzug



naja, vermutlich werde ich mich einfach mal zurück halten, kann ja sein das der TS schon alles abgesucht hat, und somit auch noDNA abgecheckt hat.

Tja, nichts genaues weiß man nicht, aber okay.
Hatte aber schon den Eindruck das da auch was gehubt wird ;)
Vermutlich hätte ich mir die erwähnte "andere Stelle" mal ansehen sollen, und das hätte mir diese Schmach erspart.

Viele Grüße
Jörg

[amrosik]

Ja entschuldigung. Ich habe vergessen den Hub anzugeben, nicht dass der Post schon für sich lang genug war...
Ich wusste das das was fehlt... aufeinmal kam mir die Anforderungsliste so kurz vor;)

Der hub beträgt 7mm. 8mm wären noch besser. Als ich die eine Firma kontaktiert habe, habe ich natürlich auch diesen hub angegeben.

So, dann wäre diese Unklarheit schonmal korrigiert.
Als ich im letzten Teil im unterstrichenen satz von rechteckiger Bauweise geredet habe, war das bewusst. Denn im ersten teil ( was bisher geschah) war die runde bauweise angebrachter. Für den fall dass wir aber seilzug und umlenkrolle verwenden, ist rechteckig angebrachter, um wie gesagt die umlenkrolle irgendwie gut unterzubringen.

Zum thema längenbeschränkung: im prinzip darf die länge beliebig sein ( aber vernünftig).

- - - Aktualisiert - - -

Kurzfassung:
Im Prinzip brauche ich einen bowdenzug, der aber für meine Anwendung optimiert ist.

[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/robotics/robotics-hardware/beautiful-fluid-actuators-make-soft-safe-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 (http://www.bowdenzug24.de)
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...:confused: Hab grade gefunden was ich meinte:
29365
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/a232003/sas-symphony-kinnhalter.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?

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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?:
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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 (http://de.wikipedia.org/wiki/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; Wzylinder1=Fzylinder1*szylinder1

Da die Arbeit für beide Zylinder gleich sein muss: Wzylinder1=Wzylinder2
Eingesetzt:

Fzylinder1*szylinder1=Fzylinder2*szylinder2

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:

Fzylinder1=Wzylinder2/szylinder1=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.

[amrosik]

Ja das ist richtig.
Dass ich vorhin was meinte vonwegen man solle den Druck im Schlauch erhöhen war bloß eine Verwechslung meinerseits. Dies würde aber im doppeltwirkenden System sehr von Vorteil sein. Dort erhöht sich nämlich die Kraft auf den Kolben nicht, da der erhöhte Druck stets beidseitig auf die Kolben wirkt. Druckerhöhung wird dann dazu führen, dass das System etwas steifer wird, da man ja nach wie vor die gleiche Kraft(~Druckdifferenz) von 4 N erzeugen will, aber dazu weniger Volumen verändern muss.

Danke, dass du dir die Mühe gemacht hast, aber ich verstehe deine erste Zeichnung nicht ganz? Wie soll die Saite dort unterdrückt werden, wenn das Seil nur ziehen kann?


Es kam mir ein komplett neuer Ansatz in den Sinn, was die komplette vorherige Diskussion fast schonwieder nichtig macht:

Es geht ja nur darum, die Saite zu stoppen. Das schafft man auch, wenn man die Saite seitlich umklammert.
Quasi wie eine Wäscheklammer an die gewünschte Stelle geklemmt. Dazu ist kaum Hubweg nötig, und kaum Kraft. Es ist außerdem platzsparender. Die Module können flach sein, denn es sind keine Kolben nötig.
Genaueres folgt... bis dann!

[oberallgeier]

... ein komplett neuer Ansatz ... wenn man die Saite seitlich umklammert ... wie eine Wäscheklammer ...Gibt das denn nicht eine vermutlich deutliche Veränderung der Töne/Obertöne, also der Gesamtcharakteristik der Violine ?
a) Die Saite schwingt einen bestimmten Weg. Der maximale Schwingungsausschlag (Amplitude) einer Saite plus Toleranz bestimmt schon mal den notwendigen Abstand des Fingers (menschlicher oder künstlicher) von der Saite. Der Abstand der Saite vom Griffbrett dazuaddiert gibt den erforderlichen Hub für Deine Mechanik. Deine Wäscheklammer muss also mindestens 2xAmplitude (= peak-peak) Öffnung haben plus Reserve für Toleranzen etc.
b) Wird die Saite geklammert wie oben skizziert, geht sicher einiges an Schwingungsenergie verloren die dann auch nicht mehr beim Steg ankommt. Der Ton wird schwächer.
c) Der Effekt b) ist bestimmt frequenzabhängig und bei höheren Frequenzen deutlicher. Damit wird der Ton dumpfer.
d) zu c) Die mit den sehr elastischen Fingerkuppen auf das aus besonders hartem (Eben-) Holz gefertigten Griffbrett gepresste Saite überträgt ganz bestimmt einen, wenn auch minimalen Anteil an Tönen (Schwingungsenergie) an den Resonanzkörper. Wird dieser Anteil geschmälert oder unterdrückt ist das Klangbild bestimmt verändert.

Wers nicht glaubt, sollte sich doch mal Gedanken darüber machen, warum der Geigenbauer extra IN den Resonanzkörper einen Stimmstock reinpopelt.


... Es geht ja nur darum, die Saite zu stoppen ...Wie gesagt, ich sehe, dass man auch an diesem Ende noch einiges an Schwingungsenergie auskoppelt.

Schließlich: es ist lediglich die Frage ob Dein Augenmerk auf die Mechanik und deren Funktion gerichtet ist, oder ob die Geige auch ihre Charakteristik behalten sollte.

[Geistesblitz]

Ich sehe da auch noch ein anderes Problem: zwischen den Saiten ist sicherlich nicht viel Platz und der, der da ist, den braucht die Saite sicherlich auch zum Schwingen. Ansonsten glaub ich aber auch, dass so die Schingung nicht so gut auf den Resonanzkörper übertragen wird wie beim Andrücken auf den Hals. Hast du denn schonmal ausprobiert, eine Saite an einer Stelle zu klemmen und sie dann angeschlagen?

Edit: ansonsten eine noch mal völlig andere Idee: Schrittmotoren. Pro Saite zwei Schrittmotoren, die gemeinsam einen Zahnriemen mit federgespanntem "Finger" auf einem Schlitten führen. Würde dann su funktionieren, dass wenn beide Schrittmotoren sich in dieselbe Richtung bewegen sich nur der Schlitten bewegt, wenn sie aber entgegengesetzt drehen bewegt sich der "Finger". Dürfte mit den acht nötigen Schrittmotoren aber schon recht schwer werden, dazu dann noch einiges an Mechanik. Aber ich glaub fast schon, dass es das eh wird, egal, welcher Technik du dich letztendlich bedienst. Ich find aber die Idee mit entlang der Saite verschieblichem Finger an sich nicht verkehrt. So ein Schrittmotor muss auch nicht unbedingt langsam sein, wie man hier sehr gut sehen kann:
https://www.youtube.com/watch?v=5fiGsPaFEbs

[oberallgeier]

... ansonsten eine noch mal völlig andere Idee: Schrittmotoren. Pro Saite zwei Schrittmotoren ...Die Idee klingt ein bißchen wie dieses Saiteninstrument *ggg* (Sekunde 24...28 und 37...41 und 54...60) (http://www.youtube.com/watch?v=Qlqe1DXnJKQ)

Nachtrag: ich glaub, wir machen grad aus der Fiddel ne Steelguitar