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, habe ich mich seit dem 10.02.2009 damit beschäftigt, diese Pläne zu konkretisieren.
Nach genau 50 Tagen war ich dann so weit, dass ich den momentanen (End-)Stand präsentieren konnte.
Damit die Beschreibung der Mechanik möglichst einfach und auch für alle verstehbar ist, habe ich von meiner Google Sketchup Zeichnung recht viele Bilder gemacht.
Link zum Google Sketchup Modell
Allerdings empfehle ich für eine vernünftige Anzeige einen etwas leistungsfähigeren PC.

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.

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.

Die Mechanik des Schneeschiebe-Aufsatzes soll folgende Bewegungen Pfluges durchführen können:

  1. Den Pflug anheben und senken (um etwa 20mm).

  2. Den Pflug um jeweils 15° nach rechts und links kippen.

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/Senken und Kippen:

Insgesamt sind momentan zwei Servos eingeplant. Einer zum Heben und Senken (oben hinter dem durchsichtigen Teil), eine zum Kippen (unten, “unversteckt” und über eine dünne Linie mit dem Pflug 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 Pfluges um etwa 20mm:

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 Pflug 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 den gesamte Pflug, auf liegt (Bild unten).

Dreht sich nun der Servo, so wird die Stange nach oben gezogen und hebt den auf der Schlaufe aufliegende Pflug 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.

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 Kippen des Pfluges um jeweils 15° nach links und rechts:
Damit dies möglich ist, will ich auch hier einen Servo verwenden, der über eine Stange mit dem Pflug verbunden ist. Momentan fehlt diese Stange aber noch im Modell, eine einfache, dünne, schwarze Linie muss als Ersatz her halten.

Dreht sich nun das Servohorn, wo wird der Pflug entweder zum Servo hin gezogen oder vom Servo weg gedrückt. Wie groß das Servohorn sein muss, damit der Pflug 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.

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 den Pflug 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.

Mein 3. Punkt ist die Form des Pfluges:
Die Form des Pfluges habe ich mit bei den großen Schneepflügen, mit denen die Städte die Straßen räumen, abgeschaut. Heraus kam folgendes:

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 der Pflug etwa so aussehen:

Unschwer zu erkennen ist, dass ich vier gebogene Stützen eingeplant habe, um den Pflug stabieler zu machen. Wie diese vier Stützen mit dem Pflug verbunden werden sollen weiß ich noch nicht ganz und wird erst geklärt werden können, wenn klar ist, aus welchem Material der Pflug letztendlich gemacht wird.
Erstmal wird der Pflug eh aus einem aufgesägten Wasserrohr bestehen, da ich keine Möglichkeit gefunden habe, ein Pflug wie im obrigen Bild anzufertigen.
An den Pflug 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.

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 Autobauer (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.

--Mein größtes Problem ist, dass ich nicht weiß, aus welchem Material, und vor allem wie, ich den Pflug anfertigen sollte.
Die Rahmenbedingung hierfür sind, dass der Pflug zum einen die Kraft vom Schnee und zum anderen Stöße vom unebenen Untergrund aushalten muss. Des Weiteren soll der Pflug nicht all zu schwer werden.
Dieses Problem ist auch immer noch nicht ganz gelöst. Fürs Erste habe ich entschieden, dass ich in einer Version 1.0 des Pfluges aus einem Wasserrohr fertigen werde. Für eine Version 1.x des Aufsatzes werde ich mir nochmal Gedanken über dieses Problem machen und hoffe, zu einer besseren Lösung zu kommen.

--Nach ein paar kleinen Rückfragen in meinem Thread im Roboternetz hat sich ergeben, dass meine Überlegungen zur Mechanik soweit wohl in Ordnung sind. Der einzig kritische Punkt ist, ob die Kraft von den Servos und die des Antriebs von IMADEIT-V3 ausreicht, um wirklich Schnee schieben zu können. Dies werde ich aber in der Praxis ausprobieren müssen.

--> Am 04.07.2009 haben Azubis der SCHOTT AG Mainz begonnen, die Teile für den Schneeschiebe-Aufsatz anzufertigen!
Sobald es weitere News/Bilder zum Schneeschiebe-Aufsatz gibt, werden diese hier zu finden sein.

--Nach einigen Mails zwischen mir und einem SCHOTT Azubi ist mein Google Sketchup Modell fertig (17.07.2009)!
Das Modell kann hier heruntergeladen werden.
Nicht eingezeichnet ist der eignetliche Pflug, da ich diesen erstmal selbst machen werde. Ebenso habe ich in diesem Modell keinerlei Elektronik in Form von Akkus, Servos etc. eingezeichnet.
Für die, die kein Google Sketchup haben ein Bild:

--Um ein wenig zu demonstrieren, wie ich mir die mechanischen Funktionen des Schneeschiebe-Aufsatzes vorstelle, habe ich ein paar 3D-Animationen erstellt und verschiedene Videos gerendert:
1. Aufsetzten ohne Kamerafahrt
2. Aufsetzten mit Kamerafahrt
3. Mögliche Bewegungen des Pfluges (Die farblichen Unstimmigkeiten kommen vom Herabsetzten der Qualität.)
Was überall noch fehlt ist der Pflug, weil ich zum Zeitpunkt der Erstellung der Animationen noch nicht wusste, wie dieses aussehen wird (Abmessungen & Form).

--Am 26.09.2009 ist der Schneeschiebe-Aufsatz vollständig fertig geworden, was mir die Möglichkeit gab, nun auch den Pflug in das Modell zu übernehmen.
Der Download-Link zum Modell vom 29.09.2009.
Im Unterschied zu den Bildern und Beschreibungen oben habe ich in diesem Modell des Schneeschiebe-Aufsatzes-Version1.0 keine Verstärkungsbögen für den Pflug eingezeichnet. Dies liegt daran, dass ich erstmal nicht beabsichtige, echten Schnee zu schieben, sondern nur "Modell-Schnee" bestehend aus kleinen LEGO-Steinen oder Styropor-Flocken. Mal abgesehen davon ist abzuwarten, ob hier in der Region im Winter 2009/2010 überhaupt Schnee fällt.
Zum Abschluss des Teils "Planung" zum Schneeschiebe-Aufsatz von IMADEIT-V3 noch ein kleines Bild vom aktuellen und endgültigen Modells des Schneeschiebe-Aufsatzes-Version1.0:

© 2010 by Jonathan Heilmann
Login