Schneeschiebe-Aufsatz für IMADEIT-V3

[Jon]

Hi @ all!
Nachdem ich mich in der letzten Zeit hier im RN eher etwas zurück gezogen und für mich alleine gearbeitet habe, ist es nun so weit, dass ich meine Pläne für den Schneeschiebe-Aufsatz präsentieren und zur Diskussion stellen möchte!
Da ich aber zu faul bin, um nochmal extra fürs RN einen neuen Text zu schreiben, erlaubte ich mir, den von meiner Website zu kopieren und hier ein zu fügen. Bilder können durch Anklicken vergrößert werden.

Ich freue mich über jede Antwort!
Jon

P.S.: Auch, wenn ich viel geschrieben habe hoffe ich, dass ihr euch die Mühe macht, das durch zu lesen. Auch gehe ich davon aus, dass noch einiges an Informationen fehlt. Wenn euch etwas fehlt, fragt mich bitte!


Der Text von meiner Website (zu finden unter www.roboterfreak.de --> IMADEIT-V3 --> Schneeschiebe-Aufsatz):

Nachdem ich schon ganz am Anfang, als ich Plände für die Basis von IMADEIT-V3, grobe und erste Pläne für einen Schneeschiebe-Aufsatz erstellt habe, bin ich nun seit dem 10.02.2009 damit beschäftigt, diese Pläne zu konkretisieren.
Nach nun genau 50 Tagen bin ich so weit, dass ich den momentanen Stand präsentieren will, mit der ausdrücklichen Aufforderung an alle, die dies lesen, ihn zu kommentieren und auch zu kritisieren.
Damit die Beschreibung der Mechanik möglichst einfach und auchfür alle verstehbar ist, habe ich von meiner Google Sketchup Zeichnung recht viele Bilder gemacht. Hier ist auch das Modell verfügbar. Allerdings wird für eine vernünftige Anzeige ein etwas leistungsfähigerer PC empfohlen.
Bild hier  
Wie nur schwerlich zu erkennen ist, handelt es sich hierbei um eine Gesamtansicht des Modells. Der blaue Teil mit den sechs Rädern ist die Basis, der aufliegende, meist orangene Teil, ist der Schneeschiebe-Aufsatz, um den es jetzt gehen wird.
Bild hier  Bild hier  
Bei den beiden oberen Bildern handelt es sich auf der linken Seite um die Ansicht von rechts des vorderen Teils des Schneeschiebe-Aufsatzes, auf der linken Seite um die Ansicht links.
Ich denke, man kann bei diesen Bildern schon einiges erkennen, jedoch nicht alles. Eines ist, dass sich ein großer Teil des Schneeschiebers unter dem vorderen Überhang der Basis befindet. Sprich, hinter dem orangenen Teil, dass auch auf der Basis aufsitzt, und welches 108,5mm nach unten geht befindet sich im Anstand von 74,5mm der Überhang der Basis. Weiteres wird sich sicherlich mit dem folgenden Bild klären können.
Bild hier  
Die Mechanik des Schneeschiebe-Aufsatzes soll folgende Bewegungen des Schildes durchführen können:
1. Das Schild anheben und senken (um etwa 20mm).
2. Das Schild um jeweils 15° nach rechts und links schwenken.

Eine weitere Bedingung für den Schneeschieber ist, dass maximal 20mm hoher Schnee geschoben weden soll. Ob dies letztendlich machbar sein wird weiß ich noch nicht ganz, da unklar ist, welche Masse die Motoren wirklich bewegen können. Jedoch würde es mir erstmal auch reichen, wenn nur Modell-Schnee (Styropor o.ä.) geschoben wird.

Zwei Gesamtansichten der Mechanik zum Heben und Schwenken:
Bild hier  Bild hier  
Insgesamt sind momentan zwei Servos eingeplant. Einer zum Heben und Senken (oben hinter dem durchsichtigen Teil), eine zum Schwenken (unten, “unversteckt” und über eine dünne Linie mit dem Schild verbunden).

Eine Frage, die vielleicht schon bei früheren Bildern aufgekommen sind, ist, wie es dazu kommt, dass ich den Schneeschiebe-Aufsatz in zwei verschiedenen Farben gezeichnet habe. Das hat den Hintergrund, dass alle orangenen Teile unbeweglich sind. Die einzige Ausnahme ist die dünne Stange, die vom Servo zum Heben/Senken runter zu dem blauen Teil geht. Blaue Teile sind, wie sollte es anders sein, vollständig beweglich.

Nun konkret zum Punkt 1, dem Heben und Senken des Schildes um etwa 20mm:
Bild hier  Bild hier  
Zu erkennen ist dass sich oben auf einem unbeweglichen Teil des Aufsatzes ein Servobefindet, bei dem eine dünne, 2mm dicke, Stange (orange, trotzdem beweglich!) durch geht und einen Knick macht (rechtes Bild). Diese Stange geht durch eine Ausparung runter in ein blaues Teil, welches fest mit dem Schild verbunden ist, mit weiteren Teilen ist dieses aber nur durch eine 3mm Schraube (Blau) in einer 6mm Hülse (orange) verbunden, liegt aber auf dünnem Teflon rund um der Schraube/Hülse auf. Die Stande macht vor einer leicht gebogenen Aussparung einen Knick und geht dann durch das 3mm dicke blaue Teil. Unten beschreibt die Stange dann eine Schlaufe, auf die das blaue Teil und damit das gesamte Schild, auf liegt (Bild unten).
Bild hier  
Dreht sich nun der Servo, so wird die Stange nach oben gezogen und hebt das auf der Schlaufe aufliegende Schild hoch. Über die Schraube/Hülse wird die dahinter liegende blaue Platte angehoben, die sich um eine 2mm dicke Stange im hinterem Teil der Mechanik dreht.
Bild hier  Bild hier  
Somit wird der Schneeschieber nun nicht wie bei IMADEIT-V2 linear angehoben, was die Mechanik weniger anfällig und kompliziert macht.

Der 2. Punkt ist das Schwenken des Schildes um jeweils 15° nach links und rechts:
Damit dies möglich ist, will ich auch hier einen Servo verwenden, der über eine Stange mit dem Schild verbunden ist. Momentan fehlt diese Stange aber noch im Modell, eine einfache, dünne, schwarze Linie muss als Ersatz her halten.
Bild hier  
Dreht sich nun das Servohorn, wo wird das Schild entweder zum Servo hin gezogen oder vom Servo weg gedrückt. Wie groß das Servohorn sein muss, damit das Schild wirklich um jeweils 15° geschwenkt werden kann habe ich noch nicht errechnet, das wird demnächst passieren.
Den Drehpunkt bildet die schon bei 1. erwähnte Schraube/Hülse.
Bild hier  Bild hier  
Auf dem rechten Bild fehlt von der Schraube noch die Mutter, die ich raus gelassen habe, damit man mehr erkennen kann.
Auch hier stellt sich bestimmt wieder eine Frage. Diese wäre, weshalb ich die Schraube in eine Hülse setzte. Das hat den einfachen Grund, dass die Schraube nur eine sehr geringen Fläche hat, die die Kräfte, welche auf das Schild und damit auch auf diesen Drehpunkt wirken, nicht aushalten würde. Deshalb wird mit der Hülse die Pressfläche vergrößert, sodass ich der Drehpunkt das 4-fache der möglichen Kraft aushalten würde.
Da das Alu, aus dem die beiden blauen Plattenn gefertigt werden soll, einen zu großen Reibfaktor hat, werde ich auf beide Platten einen dünnen Streifen Teflon aufkleben, da dieses einen deutlich geringeren Reibwiderstand hat. Diesen Teflon-Streifen, oder besser Ring, habe ich noch nicht eingezeichnet, dafür habe ich zwischen den beiden Teilen einen 1mm dicken Spalt gelassen.
Bild hier  
Mein 3. Punkt ist die Form des Schildes:
Die Form des Schildes habe ich mit bei den großen Schneepflügen, mit denen die Städte die Straßen räumen, abgeschaut. Heraus kam folgendes:
Bild hier  
Das scheint wohl die Ideale Form zu sein, bei der die Kräfte am besten abgeleit werden. Auch kann so der Schnee gut vom Untergrund abgehoben werden. Auch abgeschaut habe ich, dass bei den großen Vorbildern immer der untere Teil aus recht hartem Gummi ist, welches angeschraubt wird und als Verschleißteil regelmäßig ersetzt werden muss. Das macht in so fern Sinn, als dass Alu o.ä. Kannten oder Hubbel im Boden nicht so gut abhaben kann und in Folge dessen mehr und stärkere Kräfte auf die gesamte Mechanik wirken würden.
Ganz richtig ist dieses Gummi-Teil aber nicht eingezeichnet, das wird sich aber in der nächsten Zeit ändern, spiet aber auch erstmal keine all zu große Rolle.

Von hinten soll das Schild etwa so aussehen:
Bild hier  
Unschwer zu erkennen ist, dass ich vier gebogene Stützen eingeplant habe, um das Schild stabieler zu machen. Wie diese vier Stützen mit dem Schild verbunden werden sollen weiß ich noch nicht ganz und wird erst geklärt werden können, wenn klar ist, aus welchem Material das Schild gemacht wird.
An das Schild selbst soll ein L-Winkel angeschraubt werden, an den wiederum die eine Alu-Platte angeschraubt werden soll.


Was mir sonst noch so einfällt:
-- Dem schon etwas geübteren Mechaniker wird sich sicherlich auch irgendwann die Frage stellen, wie der Aufsatz die Kräfte aushalten soll, die der Schnee ausübern wird – eine berechtigte Frage, zu der die Antwort recht einfach ist. Das Teil, um welches sich die blau eingefärbten Teile drehen, ist an einer senkrechten Wand befestigt. Diese Wand liegt direkt an der senkrechten Wand des Basis an. Somit werden die Kräfte schnellstmöglich auf den gesamten Roboter weitergeleitet.
Bild hier  
Der Abstand ist mit 5mm eingezeichnet, wird aber verringert werden, wenn ich herraus habe, wo sich die Schrauben des Aufsatzes befinden, da diese nicht mit denen der Basis kollidieren würden, wodurch der Aufsatz nicht mehr weit genug auf die Basis geschoben werden könnte.

--Die von mir alleine erstellten Pläne habe ich mit einem Bekannten (darf ich das so sagen?) überarbeitet und auch teilweise Kräfte etc. berechnet. So hat sich z.B. Das Maß der 6mm Hülse und die breite der Bolzen ergeben, durch die die Stange geht, um die sich die Mechanik beim Heben/Senken dreht. Von daher gehe ich davon aus, dass diese Maße/Größen richtig dimensioniert sind.

--Ein paar Bilder habe ich zwar aus dem Modell heraus erstellt, aber bisher nicht verwendet. Trotzdem will ich diese niemandem vorenthalten.
Bild hier  Bild hier  Bild hier  

--Mein größtes Problem ist momentan, dass ich nicht weiß, aus welchem Material und vor allem wie ich das Schild machen soll.
Die Rahmenbedingung hierfür ist, dass das Schild zum einen die Kraft vom Schnee und zum anderen Stöße vom unebenen Untergrund aushalten muss. Des Weiteren sollte das Schild nicht all zu schwer werden.

--Das war es erst mal von mir, nun sind alle Leser und Mitdenker gefragt!
Ich würde gerne wissen, was andere von meinen, bzw. den Überlegungen meines bekannten, halten. Am Liebsten wäre mir eine Antwort auf meinem Thread im Roboternetz, eine email an imadeit@web.de oder ein Gästebuch-Eintrag wäre aber auch schön.

[jcrypter]

Hi,

zu anfang: echt schöne zeichnungen!
wirkt sehr durchdacht.

nur eine frage habe ich:

wird die schaufel während des räum-vorganges angewinkelt sein oder nicht (bezogen auf die fahrtrichtung)?
deinen ausführungen bzgl der festigkeit der schaufel und der mechanik folgend, nehme ich an, dass die schaufel während des räumvorganges direkt am fahrzeug anliegt, eben um die stabilität zu erreichen, die du ja auch beschrieben hast. ich meine das mit der wand an der die schaufel direkt anliegt.

es stellt sich mir nur die frage, ob es nicht effizienter wäre die schaufel während des räumens angewinkelt zur fahrtrichtung zu positionieren, daraus würde ja folgen, dass der schnee seitlich weggedrückt wird. ansonsten würde der schnee sich doch vor dem gefährt auftürmen, oder nicht?
bloß wenn du die schaufel schräg stellst, dann hast du nicht mehr die stütze die du schon eingeplant hast.

ich hoffe du kannst meinem gedanken folgen und ich habe nicht etwas überlesen

Gruß,
Crypi

[jeffrey]

hallo,
ich würde einen aktiven schneeräumner bauen, also eine schneefräse. weil ich denke, dass die motoren es sonst nicht schaffen den schnee weg zu schieben. was wahrscheinlich noch kriztischer ist, ist, dass dann durch dire recht geringe masse, die räder durchdrehen. und als ziel 2 cm schnee weg zu räumen, sehe ich irgendwie bisle überflüssig an. weil wegen 2cm schnee so ein aufwand zu betreiben, lohnt doch nicht. für 2cm reichen vermutlich 2 rotierende bürsten ähnlich einer kehrmaschine. interessant wäre noch hinten zu streuen, dadurch kommt dann auch mehr gewicht aufs fahrzeug.
mfg jeffrey

[Jon]

Danke für deine "Blumen"! Es freut mich sehr, mal endlich wieder von jemandem ein Lob zu bekommen. Das fehlt einem schon, wenn man alleine für sich arbeitet...

Zu deiner Frage:
Während des Räumvorgangs soll das Schild um 15° gekippt werden. Je nachdem wohin der Schnee soll, nach links oder rechts.
Wie du richtig erkannt hast, fehlt mir dann die seitliche Stütze. Da hoffe ich einfach, dass die Wände, die sich unten befinden, die Kräfte ertragen und nach oben leiten, wo der Aufsatz die beiden ausgesparten Ecken ausfüllt.
Kann das so funktionieren?

Viele Grüße,
jon

EDIT:
@jeffrey: Erste Überlegungen zu eine Fräse gibt es schon, allerdings ist mir die mechanisch momentan noch zu kompliziert. Acuh habe ich vor, irgendwann noch einen Aufsatz zum Streuen zu bauen, aber das steht momentan noch in den Sternen.
Meine 2cm Angaben kommt daher, dass ich im Rhein-Main-Gebiet wohne und es hier nur ganz selten vor kommt, dass mal mehr als 1,5cm Schnee liegen. Da lohnt sich eine Fräse gar nicht. Ob in diesem Fall eine Bürsten-Mechanik angebrachter ist weiß ich nicht, da mir hierzu die Erfahrungen fehlen.
Ebenso ist noch nicht ganz klar, ob ich den Schneeschieber als ersten Aufsatz bauen werden, oder ob nicht eine Bürste zum Fegen angebrachter ist, da es den Sommer über nicht passieren wird, dass ich den Schneeschieber zum Einsatz kommen lassen kann.

[theborg]

hm wehre für diese Jahreszeit net nen rotierender kerbesen angebrachter oder baust des den im nästen winter :P

Aber ansonsten sehr schöne Planung nur brachuchste bei Schnee ordentlich Power damit der des auch schieben kann.

[Jon]

So schnell kann ich gar nicht schreiben!

Einen Teil deiner Frage hab ich ja schon oben in der Antwort an jeffrey beantwortet.
Deine andere Frage will ich aber auch noch beantworten. Auch, wenn ich die Antwort nicht wirklich befriedigend finde: Ich weiß nicht, ob mein Roboter es kräftemäßig schaffen würde, nen paar Kilo Schnee zu schieben. Momentan wiegt die Basis knapp 12kg, mit dem Aufsatz käme ich wahrscheinlich auf etwa 13,5 - 14,5kg. Die vier momentan verbauten Motoren können eine Masse von maximal 17kg bewegen. Allerdings: Sollten die vier Motoren nicht ausreichen, kann ich zwei weitere einbauen, sodass ich maximal ca. 24kg bewegen könnte. Ob das letztendlich reichen wird weiß ich aber auch nicht. Aus diesem Grund schreibe ich oben, dass es mir auch genügen würde, wenn der Roboter nur Modell-Schnee (Styropor o.ä.) bewegen würde. Aber Schnee wäre natürlich besser^^

jon

[jcrypter]

Moin,

ich weiß nicht, wieviel Belastung dein Servo zum Verstellen der Schaufel ab kann. Nicht, dass er verstellt wird wenn der Druck zu groß wird oder du doch mal kurzzeitig an nem Stein hängen bleibst.

Das erste was mit einfallen würde, wäre auf den Servo zu verzichten und dafür an jeder Seite eine Stellschraube zu verwenden, die die Schaufel anzieht bzw wegdrückt.
Das wäre natürlich aufwendiger zu steuern. Und es stellt sich die Frage, ob es jemals nötig sein wird solche Kräfte aushalten zu können. Bei geringem Schneefall oder gar Kunstschnee sollten ja nicht so starke Kräfte auftreten.

Gruß,
Crypi

[Jon]

Hi,
was stellst du dir unter einer Stellschraube vor? Ich hab mal nen bissel mit der Hilfe von Google und Wikipedia gesucht. Ich brauche ja eine Möglichkeit, um das Schild schwenken zu können, da ich bem Schneeräumen den Rückweg auch nutzen will. Sonst wäre das einfach nur Zeit- und Energieverschwendung.
Wenn ich nun aber das Schild mit einer Schraube fest in eine Stellung bringe, habe ich diese Möglichkeit nicht mehr.

Aber du scheinst mit einer Stellschraube noch etwas anderes zu meinen, lese ich zu mindestens aus dem "Das wäre natürlich aufwendiger zu steuern." heraus.
Wäre nett, wenn du das etwas auführen könntest.

Momentan hat der eingezeichnete Servo ein Drehmoment von 35Ncm, die Stande ist aber schon nach 7mm montiert. Eine Möglichkeit, um mehr Kraft zum Schwenken des Schildes zu haben ist, dass ich einen stärkeren Servo nehme. Ich könnte aber auch noch auf der rechten Seite einen zweiten Servo einbauen, jedoch wäre dann die Berechnung der Position des Servohorns etwas schwieriger -> davor schrecke ich etwas zurück.

Viele Grüße,
jon

[jcrypter]

Ich meinte, dass die beiden Schrauben durch jeweils einen Motor gedreht werden können (Schrittmotor oder einen normalen Motor mit Inkrementalgeber).
Die Schaufel wäre in der Mitte schwenkbar gelagert und mit den Schrauben(Gewindestangen) rechts und links kannst du den Winkel zur Fahrrichtung bestimmen.

Schwieriger umzusetzen wäre dann allerdings das Anheben der Schaufel.

[Jon]

Ok. Dann hab ich das verstanden.
Als Möglichkeit werde ich mir das mal behalten, denke aber kaum, dass ich das für die erste Version einplanen werde, da das, wie du schon geschrieben hast, den Rest der Mechanik komplizierter macht. Lieber stelle ich erstmal die Berechnungen für die Position der Servohörner an.

jon