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Hallo,

ich möchte ein Kabel/Seil durch eine Gelenksachse führen und zwar so, dass es auf Zug KEIN Drehmoment auf das Gelenk ausübt.
Dazu muss das Kabel, meiner Meinung nach, möglichst mittig durch das Gelenk geführt werden. geht der Durchmesser der Umlenkrolle des Kabels gegen Null, ist das alles kein Problem nur leider hat die Umlenkrolle mindestens 10 mm(eher mehr) Durchmesser.

Meine Frage: "Gibt es eine konstruktive Lösung für dieses Problem?

THX Kurt

[Diese Nachricht wurde von Kurt1000 am 28. Jan. 2015 editiert.]

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Hi,

Was spricht gegen eine Zughülle?

Grüße,

Gollum

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Gemeinsam sind wir stark! IngGiDa Ingenieure gegen die Isengardisierung des Auenlandes

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Zughüllen haben Reibung und vor allem Haft/Gleitreibungsübergänge. Es soll möglichst reibungsarm(Kugellager) eine Zugkraft übertragen werden, ohne Drehmoment auf das Gelenk zu übertragen.

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Gelenk.JPG

Hi Kurt
Wenn ich mir deine Anforderung anschaue: Meinst du sowas?

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gruß, Tom 

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Gelenk.jpg

Nein, ich meine eine Art Kniegelenk, um das mal zu veranschaulichen.

[Diese Nachricht wurde von Kurt1000 am 28. Jan. 2015 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Kurt1000 am 28. Jan. 2015 editiert.]

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Gelenk.jpg

Also so was brauche ich.

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Gelenk2.jpg

Hier eine simple Zeichnung

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Wenn deine Umlenkrolle das Seil von Seelenachse zu Seelenachse überführt, sollte das funktionieren. Allerdings würde ich an beiden Enden trotzdem einen Wirbel anbringen, sonst erzeugt das Seil je nach Zug von sich aus ein Drehmoment. Mindestens aber am festen Ende. Falls technisch nichts dagegen spricht, darf die Drehachse der Seilrolle übrigens auch außerhalb sitzen, das läßt sich auch viel leichter montieren. Außerdem ist dann der Biegeradius größer.

Allerdings vermute ich, daß nicht das Seil selbst ein Drehmoment erzeugt, sondern daß es sich nicht zu 100% gerade ziehen läßt, und dadurch ein Hebelarm entsteht. Da kannst Du aber nichts gegen machen.

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Cheers,
    Jochen

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Das Problem ist, dass das Gelenk nicht immer auf 90° steht, sondern das "Null-Drehmoment" des ziehenden Seils muss von Gelenkswinkel 45° bis 180° gelten.

Das ist die Schwierigkeit .

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Solange die Zugrichtung immer axial zum beweglichen Teil ist, sollte das machbar sein.

Allerdings nur, wenn Gelenkachse und die Achse der Umlenkrolle identisch sind. also an beide Rohrstücke Ohren dran, Achse durch und rolle auf diese Achse stecken, dann ist das Seil immer coaxial zu den Rohren.

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Cheers,
    Jochen

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Hallo Jochen, 

Nicht die Achse der Umlenkrolle muss koaxial zur Gelenkachse sein, sondern die Rolle in jeder Stellung tangential zu den Mittelachsen der Rohre.
Aber mit den Ohren ließe sich das hinkriegen!

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Gert Dieter 

"Erheblich verbessern ließe sich das Niveau der normalen Konversation durch den häufigen Gebrauch dreier Wörter: Ich weiß nicht."
Mark Twain

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Wenn Umlenkrollenachse und Gelenkachse identisch sind, ist das doch automatisch der Fall, oder nicht?

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Cheers,
    Jochen

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Gelenk3.jpg

Hallo, die Zugrichtung im Rohr ist immer exakt mittig. Wie in der Zeichnung ersichtlich, zieht ein Linearmotor gegen eine Feder. Diese Feder ist mit dem Rohr (siehe Zeichnung) fest verbunden. die Konstruktion in der Zeichnung funktioniert allerdings nicht, wenn das Gelenk abgewinkelt wird. Das Seil läuft dann nicht mehr durch die Mitte der Gelenksachse und erzeugt dann Drehmoment auf das gelenk.

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Nein, das hat man beim menschenlichen Knie ja auch. Hier wird gewünschtes Drehmoment durch Abstand durch die Kniescheibe erzeugt. 

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Zitat:

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Original erstellt von Kurt1000:
...das "Null-Drehmoment" des ziehenden Seils muss von Gelenkswinkel 45° bis 180° gelten.
Das ist die Schwierigkeit .

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Ja, das ist eine. Eine echte! 

So aus dem Stand glaube ich, dass es da keine exakte Lösung gibt. Evtl,. gibt es Näherungslösungen, bei denen die Umlenkrolle auf einer Hebelschere sitzt  und so ihren Abstand zum Gelenkmittelpunkt ändert.

Eventuell gibt es auch Möglickeiten, wenn Du das Seil wie eins der Kreuzbänder im menschlichen Knie legst.

Aber hast Du für so was überhaupt Platz? Deine Skizze sieht aus, als wolltest Du unbedingt alles im Innern des Rohres unterbringen.

Noch eine Möglichkeit (die man sehr schlank ausführen kann) könnte sein, den Aktor so an das Gelenk zu koppeln, dass er beim Beugen seine Position im Rohr genau (oder ungefähr) so verändert, dass das die veränderte Länge des Seilpfades ausgleicht. Das könnte ein Hülltrieb (Kette, Zahnriemen,...) sein; da es nicht umläuft, auch mit fest angeschlagenem Seil oder Flachband.

Wenn Du ein weiteres Gelenk einführst, so dass der Teil mit dem Aktor stets antiparallel zu dem Teil mit der Feder bleibt, gleicht auch das die Längenänderung aus.

Methode "Flaschenzug" ginge wahrscheinlich auch...

Aber wenn ich jetzt noch weiter darüber nachdenke und womöglich eine Zeichnung anfange, wird es  allmählich kostenpflichtig 

Und Patent mit so was geht nun auch nicht mehr, denn hier ist öffentlich 

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

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Rohrgelenk1.png Rohrgelenk2.png Rohrgelenk3.png

Hier das Prinzip!
Um das konstruktiv und kollisionsfrei hinzukriegen, ist allerdings noch etwas Tüftelei nötig...

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Gert Dieter 

"Erheblich verbessern ließe sich das Niveau der normalen Konversation durch den häufigen Gebrauch dreier Wörter: Ich weiß nicht."
Mark Twain

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150129_gelenk.PNG

So ist es doch viel einfacher... und hat bei 180° nicht daß Problem, daß es sich für immer fest setzt 

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Cheers,
    Jochen

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Hi,

Ich halte eine Zughülle immernoch für die einfachste Lösung...

EDIT: Nicht schlecht Jochen... Echt mal wieder so ein Moment an dem einem die Schuppen von den Augen fallen...

EDIT2: Nachteil bei Jochens Lösung; Die Seillänge verändert sich beim Drehen des Gelenkes. Wenn man damit klar kommt, vom Aufwand und Monteirbarkeit her wirklich gut.

Mich hat das auch nicht in Ruhe gelassen; Hier mein Vorschlag:

Zwei Seile, eins rechts, eins links rum, um ein je eigene Umlenkrolle mit Achsen kolinear zur Gelenkachse.

Unten an der Feder noch mal eine Umlenkrolle, damit die Spannung auf beiden Seilen gleich ist. ( Also doch nur ein Seil )

Grüße,

Gollum

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Gemeinsam sind wir stark! IngGiDa Ingenieure gegen die Isengardisierung des Auenlandes

[Diese Nachricht wurde von Ing. Gollum am 29. Jan. 2015 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Ing. Gollum am 29. Jan. 2015 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von Fyodor:
So ist es doch viel einfacher... und hat bei 180° nicht daß Problem, daß es sich für immer fest setzt  

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Das Seil zieht ausserhalb der Gelenksachse und erzeugt Drehmoment !!
So funktioniert das IMHO nicht.

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Zitat:

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Original erstellt von Ing. Gollum:
Hi,

Ich halte eine Zughülle immernoch für die einfachste Lösung...

EDIT: Nicht schlecht Jochen... Echt mal wieder so ein Moment an dem einem die Schuppen von den Augen fallen...

EDIT2: Nachteil bei Jochens Lösung; Die Seillänge verändert sich beim Drehen des Gelenkes. Wenn man damit klar kommt, vom Aufwand und Monteirbarkeit her wirklich gut.

Mich hat das auch nicht in Ruhe gelassen; Hier mein Vorschlag:

Zwei Seile, eins rechts, eins links rum, um ein je eigene Umlenkrolle mit Achsen kolinear zur Gelenkachse.

Unten an der Feder noch mal eine Umlenkrolle, damit die Spannung auf beiden Seilen gleich ist. ( Also doch nur ein Seil )

Grüße,

Gollum

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Hi Gollum, eine Seillängenänderung ist das Indiz für eine Drehmomenterzeugung. Wird bei der Gelenkswinkeländerung kein Weg am Seil gemacht, wird auch kein Drehmoment erzeugt. Ansonsten schon.
Das Drehmoment das bei Jochens Lösung erzeugt wird, ist Kraft der Feder mal Radius der Rolle.

Wie ist deine Lösung zu verstehen? kann mir das nicht so ganz vorstellen...

[Diese Nachricht wurde von Kurt1000 am 29. Jan. 2015 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Kurt1000 am 29. Jan. 2015 editiert.]

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Ah, jetzt sehe ich es... ja, ein Drehmoment wäre da tatsächlich da, wenn auch nur bei Änderung des Knickwinkels. Es wäre sowieso ein nach oben gerichtetes Moment, das der Schwerkraft am Arm entgegen wirkt. Da kann dann die Gewichtskompensation entsprechend reduziert werden, und schon bist Du wieder bei Null. Eine entsprechend weiche Feder vorausgesetzt, ist das Moment bei meiner Lösung immerhin über den ganzen Winkelbereich hinweg nahezu konstant.

Sag doch einfach mal warum Du das so komplett momentenfrei brauchst. Vielleicht ist es ja doch nur ein Wunsch, und ein kleines Moment wäre vertretbar? Komplett Momentenfrei geht es nur mit einem scharfen Knick ohne Rolle.

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Cheers,
    Jochen

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..was heißt bei Änderung des Knickwinkels? Je mehr Kraft die Feder erzeigt umso höher wird das Moment, dass (in diesem Fall) das Gelenk Richtung 180° bewegen will. Abhängig vom Rollendurchmesser. Geht der gegen Null, geht auch das Drehmoment gegen Null.
Ich brauche kein Moment das mathematisch Null ergibt. Klar könnte ich den Rollenumfang reduzieren, geht ja nur begrenzt.
Ehrlich gesagt dachte ich, dass so was längst standardmäßig im Maschinebau gelöst ist.

Vielleicht gibt's ne Lösung mit 2 Rollen, die das Moment gegenseitig kompensieren... 

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Ja gibt's, wenn du das zB so machst wie ich es vorgeschlagen habe. 

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Gemeinsam sind wir stark! IngGiDa Ingenieure gegen die Isengardisierung des Auenlandes

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Was für eine Monster-Feder hast Du da denn drin, daß das Moment selbst bei kleinen Rollen zu groß wäre, obwohl es nicht mathematisch Null sein muß?

Standard ist das deshalb nicht, weil es wohl nicht oft benötigt wird. Mir fällt auf Anhieb auch keine Verwendung dafür ein.

Eine andere Möglichkeit wäre natürlich, das Ende des Seils mit der Feder dran in den beweglichen Arm zu verlegen... dann ist das Gelenk momentenfrei.

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Cheers,
    Jochen

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Zitat:

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Original erstellt von Fyodor:
Was für eine Monster-Feder hast Du da denn drin, daß das Moment selbst bei kleinen Rollen zu groß wäre, obwohl es nicht mathematisch Null sein muß?

Standard ist das deshalb nicht, weil es wohl nicht oft benötigt wird. Mir fällt auf Anhieb auch keine Verwendung dafür ein.

Eine andere Möglichkeit wäre natürlich, das Ende des Seils mit der Feder dran in den beweglichen Arm zu verlegen... dann ist das Gelenk momentenfrei.

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Die Feder befindet sich doch im Gelenksarm...
Der Gag ist der, Kraft mittels Seil über ein Gelenk zu übertragen ohne zugleich Drehmoment auf das Gelenk auszuüben.
Dachte, es gäbe da eine Konstruktion die das momentfrei lösen könnte. Und klar, man kann die Kröte schlucken und Schadensbegrenzung machen, indem man die Rolle so klein wie möglich macht und diese so anbringt, dass über den gesamten Gelenks-Schwenkbereich einmal etwas Drehmoment in die eine und dann in die andere Richtung ausgeübt wird.
Toll ist das allerdings nicht.

Naja vielleicht weiß ja noch jemand, wie man das hinbekommen könnte...

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Komische Diskusion,
angenommen die Rolle von Jochen kann sich auf der Achse frei drehen dann hab ich doch durch das Seil kein Drehmoment auf die Achse sondern nur eine Kraftumlenkung der Kraft im Seil? .....

Oder mach ne feste Rolle und auf dem Umfang der Rolle kleine Röllchen drauf. Dann hat das Seil nur ein bischen Rollreibung ....

Oder sollen die Gelenkarme wie bei einer Schultafel in beliebiger Position stehen bleiben?

Gruß Alex

[Diese Nachricht wurde von alex am 29. Jan. 2015 editiert.]

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Nein, er hat schon recht, das war auch mein Denkfehler. Das Moment entsteht nicht in der rolle, sondern am Ende des Seils, aber mit dem Hebelarm des Rollenradius.

Genau deshalb ist das absolut momentenfrei (wir wissen immer noch nicht wozu man das überhaupt braucht) nur mit einem scharfen Knick anstatt einer Rolle "machbar".

Ich bin immernoch der Überzeugung, daß das auftretende Moment verschwindend gering ist, und in der Gelenkreibung untergeht. Eine Anwendung erschließt sich mir derzeit auch nicht, wo es unbedingt momentenfrei sein muß.

Zitat:

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Original erstellt von Kurt1000:
Die Feder befindet sich doch im Gelenksarm...
Der Gag ist der, Kraft mittels Seil über ein Gelenk zu übertragen ohne zugleich Drehmoment auf das Gelenk auszuüben.

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Ich meinte, Antrieb und Feder im gleichen Arm. Dann muß die Kraft nicht ums Eck, und das Thema ist gegessen. Ist doch eh bloß eine "Festhaltefeder", die kann doch angebracht sein wo sie will.

Momentenfrei ist das auch heute schon möglich, aber dieser Lösung verschließt Du Dich von Anfang an konsequent: Der Bowdenzug bzw die Zughülle. Die gibt es auch in einer Ausführung mit parallelen Hülldrähten, nicht gewickelt, die längt sich nicht unter Last. Und wenn Dir der Reiwiderstand zu groß ist, dann machst Du an beide Gelenkenden eine Halterung, und baust nur ein kurzes Stück ein, der Rest des Seils ist dann frei. Bowdenzüge gibt es auch mit reibungsarmer Innenbeschichtung.

So ganz kann ich das eh noch nicht verstehen. Einerseits zieht dort eine brachiale Gewalt, die dem schweren Arm über den kleinen Rollenhebel ein unerträgliches Moment verpaßt, andererseits ist es alles so filigran, daß das kleine bißchen Reibung im Bowdenzug alles durcheinander bringt.

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Cheers,
    Jochen

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Und den Bowdenzug durch eine Querbohrung mittig im Gelenkbolzen führen, dann bist du momentenfrei.

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Gert Dieter 

"Erheblich verbessern ließe sich das Niveau der normalen Konversation durch den häufigen Gebrauch dreier Wörter: Ich weiß nicht."
Mark Twain

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Zitat:

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Original erstellt von Hohenöcker:
Und den Bowdenzug durch eine Querbohrung mittig im Gelenkbolzen führen, dann bist du momentenfrei.

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Das könnte gelingen, wenn es gelingt das Gelenk so zu konstruieren, dass das Seil oder der Bowdenzug im Gelenk abgestützt wird und immer koaxial zum jeweiligen Schenkel liegt. Letztlich ist es eine Platzfrage. Das eigentliche Gelenk müsste geteilt werden (links und rechts), zwischen diesen beiden Gelenkhälften müssten zwei drehbare Gelenkbolzen den Bowdenzug abfangen und im Gelenk müsste wieder mit Bowdenzug eine Schlinge gebildet werden, die die Umlenkung des Seils, Kabels gewährleistet.

Andreas

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Das muss nicht sein. Der Zug kann ruhig eine Schlaufe bilden, Hauptsache er wird mittig in der Achse abgestützt.

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Gert Dieter 

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Mark Twain

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Stimmt, Gert Dieter hat Recht:

Leg das Seil quer durch das Gelenk. Dann wird es im gelenk zwar verdreht, aber die Länge ändert sich nicht. Im Prinzip genau so wie von thomasacro vorgeschlagen.

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Cheers,
    Jochen

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Ja mit zwei Rollen die das Seil durch die Achse führen ist man momentfrei. Seilverdrehung ist halt abhängig vom Abstand der beiden Rollen. Das mit der Verdrehung sollte nicht das Problem sein, da ja nur ca. 130-150 Grad gedreht wird, also nicht mal halbe Umdrehung.
Ich überlege grad wie das bei mehreren unabhängigen Seilen funktionieren könnte, denn aktuell scheint das ja nur mit einem Seil zu funktionieren, oder?

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Das funktioniert generell nur mit einem Seil, sonst müßten die Seile ineinander laufen.

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Cheers,
    Jochen

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Naja wenn der Achsabstand genügend groß ist kann man ja mehrere nebeneinander anbringen.

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Dann ist es nicht mehr momentenfrei. Und wenn sich die Seile ineinander verdrillen sind die Reibungsverluste sicher um einiges größer als bei Bowdenzügen.

Das ist ja aber schon wieder eine neue, vorher nicht genannte Bedingung. 

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Cheers,
    Jochen

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Du kannst ja in dem Achsbolzen mehrere Bohrungen anbringen und mehrere Bowdenzüge parallel, in Längsrichtung des Achsbolzens, also senkrecht zur Gelenkebene.

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Gert Dieter 

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Zitat:

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Original erstellt von Hohenöcker:
Du kannst ja in dem Achsbolzen mehrere Bohrungen anbringen und mehrere Bowdenzüge parallel, in Längsrichtung des Achsbolzens, also senkrecht zur Gelenkebene.

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hmm, das ist dann begrenzt durch die Breite der Achse??

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Na ja, einen Tod musst Du leiden...

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Gert Dieter 

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Mark Twain

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.. habs jetzt so gemacht. Funktioniert ganz gut. Die Kabelverdrehung ist verkraftbar.
Danke.

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