Met een laser kunnen via twee roterende of oscillerende spiegels z.g. Cycloïden of Lissajous-figuren worden geprojecteerd. Voordat ik voor de verschillende draaisnelheden van de motoren een volledig elektronische regeling ontwierp, leek het me leerzaam eerst eens te kijken hoe de draaisnelheid-verhoudingen volledig mechanisch zouden kunnen worden geregeld.
Het uiteindelijke prototype van een versnellingsbak met zes oplopende gehele versnellingen loopt opmerkelijk soepel. Er moesten echter wel enkele maatwerkonderdelen 3D geprint worden.
Het principe van een traditionele mechanische versnellingsbak is op zich eenvoudig. Een centrale, schuifbare, as met enkele tandwielen kan langs tandwielen met een gelijke draaisnelheid maar verschillend aantal tanden worden geschoven om de diverse 'versnellingen' te kiezen.
De centrale motor-as ligt onder en brengt met kettingen de aandrijving over op zes wielen met opeenlopend aantal tanden. Er zijn tandwielen met 10, 20, 30, 40, 50 en 60 tanden waarlangs de schuivende versnellings-as zich kan bewegen.
De tandwielen met 50 en 60 tanden, evenals een oplossing om de draaibeweging van de versnellings-as af te nemen bestonden echter nog niet bij het gebruikte constructiemateriaal. Hier bood de 3D-printer uitkomst. Het schuivende 'tandwiel-tonnetje' geeft de uiteindelijk gekozen daaisnelheid aan de uitgaande as af.
Bij een eerste model had ik de schuivende as uitgerust met drie vrij kleine tandwielen met slechts 10 tanden. Bij het gebruikte constructiemateriaal (fischertechnik) hebben de tandwielen een z.g. modulo 1,5 vertanding. Het voert hier te ver om de technische details te bespreken, maar dit betekent dat bij tandwielen met een zeer kleine diameter (minder dan ongeveer 17 tanden) de individuele tanden niet meer precies de ideale maatvoering kunnen volgen. Ze dienen, omdat ze eigenlijk op een te kleine diameter staan, verder te worden 'ondersneden' waardoor ze niet optimaal meer 'kammen' met andere (meestal grotere) tandwielen.
De technische opbouw van de versnellingsbak zou liefst zo eenvoudig mogelijk worden gehouden. Een reeks tandwielen met respectievelijk 10, 20, 30, 40, 50 en 60 tanden op de uitgaande as lag dus voor de hand. Het tandwiel Z10 met tien tanden, behield ik als basis voor de 'eerste versnelling' omdat anders álle volgende versnellingen niet analoog, met slechts één tandwiel, konden worden opgebouwd.
Door op de uitgaande, schuivende, as te werken met Z20 tandwielen (20 tanden) in plaats van de kleinere Z10 tandwielen, werd in elk geval de loop soepeler en geruislozer. Alleen het schakelen van de laagste versnelling blijft soms lastig, maar dit leek me een kleine tol om te betalen voor een zo overzichtelijk technisch principe.
Bij de meeste versnellingsbakken is het niet per sé noodzakelijk dat de versnellingen nette gehele opeenvolgende getallen zijn, maar voor het laser-figuren project is dit juist onontbeerlijk. Alleen dan zijn er zometeen herkenbare, min of meer stilstaande, geprojecteerde figuren te krijgen.
Met één versnellingsbak kunnen nu de verhoudingen 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5 en 1:6 worden gemaakt. Maar nog niet verhoudingen als 2:3, 3:5 of 4:3, etc. Hiervoor zal een kopie van de versnellingsbak moeten worden gebouwd. Kortom, een vrij uitvoerig mechanisch traject. Maar toch leuk om deze route eens te gaan, voordat we de elektronica en microcontrollers er bij pakken om de twee motoren aan te sturen. Wordt vervolgd....
