Hebel mit variabler Übersetzung

[Manf]

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

[Manf]

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