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Thema: Automatischen Kabeleinzug für 5m Klinkenkabel entwickeln, Brainstorming bitte.

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Idee Automatischen Kabeleinzug für 5m Klinkenkabel entwickeln, Brainstorming bitte.

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    Hi,

    da wir, wenn ich mit meiner mobilen Musikbox unterwegs bin, öfter mal das Klinkenkabel vergessen, mache ich mir gerade Gedanken dazu, das Kabel direkt zu integrieren. Und zwar ein 5m langes. Man soll es über einen Kabelauszug, ähnlich eines Staubsaugers rausziehen können.

    Ich weiß jetzt noch nicht wie man das am besten konstruiert, aber ich hab schon mehrere Ideen:

    Klassischer Kabeleinzug wie beim Staubsauger

    1) Das Kabel wickelt sich automatisch durch die Kraft einer Spiralfeder auf eine Trommel auf. Mit einem Rücklauf, den man per Knopfdruck zum aufwickeln lösen kann wird die Trommel blockiert. Klassisch aber altmodisch. Etwas unelegant ist, dass der Klinkenstecker dabei auf jeden Fall an der Außenseite greifbar sein muss und nicht in einem Loch einfach verschwinden darf. Das ist eigentlich auch schon das Todesurteil für diese Methode. Die Trommel braucht natürlich auch Schleifkontakte für die elektrischen Signale. Gibts fertig zu kaufen, hab ich sogar schon hier.

    Elektrischer Kabeleinzug
    2) Das Kabel wird wieder von einer Trommel aufgewickelt. Diese Erhält ihre Antriebskraft aber durch einen Elektromotor, der beim Aufwickeln durch Knopfdruck zugeschaltet wird. Durch eine Markierung am Kabel kann man den Motor rechtzeitig stoppen, bevor der Klinkenstecker im Gehäuse verschwindet. Die Trommel braucht hier auch wieder Schleifkontakte für die elektrischen Signale. Es bieten sich hier zwei Motorarten an: DC-Getriebemotor oder Schrittmotor. Prinzipiell muss der Kabeleinzug bei abgeschaltetem Motor leicht laufen damit man das Kabel einfach rausziehen kann. Das trifft auf Getriebemotoren in der Regel so überhaupt nicht zu, d.h. man bräuchte auch noch eine Kupplung, die genau dann einkuppelt, sobald der Motor das Kabel einziehen soll. Trotz einiger Ideen fällt mir keine ein, die einfach und mit vertretbarem Aufwand zu realisieren wäre (ohne die Verwendung von extra-Aktoren wie Servos oder ähnlichem. Ein unübersetzter DC-Motor wird hier in einem sehr schlechten Arbeitspunkt arbeiten und bei schlechtem Wirkungsgrad einfach keine Kraft aufbringen können. Oder man dimensioniert ihn gnadenlos über das bringt ja auch nix. Eine passabler Kompromiss zwischen Motorgröße und Kraft wäre ein Schrittmotor. Der ist unbestromt recht leicht zu bewegen und bringt im normalen Betrieb bei langsamen Drehzahlen relativ viel Kraft. (Man kann ihn ja auch gut mal um 50..100% überlasten wenn er eh nur 10 Sekunden läuft).

    3) An der Gehäusewand wird ein Röhrchen montiert in welchem das Kabel verläuft. Das Röhrchen hat eine Unterbrechung an der sich eine motorisierte Laufrolle befindet, die das Kabel einziehen kann. Das Kabel wird durch das Röhrchen hindurch einfach in das Gehäuseinnere der Box befördert und legt sich dann wahllos in irgendwelchen Schlaufen lose dort rein. Ebenso kann es dann wieder herausgezogen werden. Die Motorisierung erfolt auch hier wieder mit Getriebe- oder mit Schrittmotor, die direkt an einer kleinen Laufrolle befestigt werden. Das Problem hier ist das gleiche wie bei 2), der Schrittmotor kommt hier ggf. ohne Kupplung aus, ist aber viel größer und verlangt eine kompliziertere Ansteuerung, der Getriebemotor ist schön klein aber darf seine Kraft nur auf das Kabel übertragen so lange er bestromt ist. Der Nachteil dieser Methode ist, dass sich das Kabel eventuell im Inneren so verheddert, dass Knoten entstehen und man es nicht mehr herausziehen kann. Das Herausziehen dürfte sich auch einigermaßen komisch anfühlen. Vorteilhaft ist jedoch, dass ich keinen Schleifkontakt brauche und ich das Kabel durch diese direkte Methode direkt im Gehäuse verschwinden lassen und auf Knopfdruck ein Stück herausfahren kann, um es zu greifen und rauszuziehen.

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    Tja, die realisiert man hier den Freilauf? Elegant wäre es, wenn der Motor sich durch eigene Kraft auf das Kabel draufdrückt. Man bräuchte quasi einen beweglichen Hebelarm, an dem der Motor befestigt ist und eine Mechanik, die die Motorkraft zum Teil auf den Hebelarm überträgt und damit dem Arm auf das Kabel drückt. So eine Art Rutschkupplung. Das müsste allerdings einstellbar sein. Ohne Drehmaschine und Spezialteile wird das wohl eher nix. Alternativ könnte man den Arm per Hubmagnet auf das Kabel draufziehen. Oder per Servo und Exzenter draufdrücken. Hm.. noch Vorschläge?

    So, das war jetzt viel Text. Danke schon mal an alle, die sich das überhaupt durchlesen.
    Was haltet ihr von den Ideen. Wo seht ihr noch Probleme, Verbesserungspotenzial. Wie meint ihr, könnte man die Freilaufgeschichten elegant lösen? Habt ihr vielleicht noch eine ganz eigene weitere Methode? Letzendlich werde ich mehrere Sachen ausprobieren aber vielleicht sehe ich vor lauter Bäumen den Wald nicht mehr und es gibt eine ganz einfache und elegante Lösung.

    Zur Umsetzung Verfügung stehen mir übrigens diverse Holzbearbeitungswerkzeuge und ein 3D-Drucker.
    lg, Paul

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Ich würde eine Trommel verwenden. Jedoch würde ich das Kabel abrollen und anschließend anstecken (beidseitig). Wenn du es nicht mehr brauchst, die beiden enden abschließen und dann wieder aufrollen.

    Als Anschlag gäbe es 2 Varianten. Am Kabelende eine Dickstelle anbringen die dann an der Öffnung ansteht oder die Trommelumdrehungen begrenzen.

    MfG Hannes

  3. #3
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    zu 1 Beim Staubsauger ist das Loch ja häufig eine Mulde in der der Stecker untergebracht ist und in der man ihn greifen kann.

    zu 2 Ein Getriebemotor mit einer Übersetzung bis so um die 1:30 kann je nach Ausführung noch ganz gut bewegt werden. Bei "höheren" Übersetzungen kann man an eine Kupplung mit Drehmomentbegrenzung denken. Scheiben mit Permanentmagneten wären recht konstant, oder auch die Momenteinstellungen von "Akku-Schraubern".

    zu 3 Das erscheint für den Kabelvorrat etwas undefiniert. Es müßte sich in einem versteckten Raum immer so legen das es gut und auch noch effizient hinein passt.

  4. #4
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    Zitat Zitat von 021aet04 Beitrag anzeigen
    Ich würde eine Trommel verwenden. Jedoch würde ich das Kabel abrollen und anschließend anstecken (beidseitig). Wenn du es nicht mehr brauchst, die beiden enden abschließen und dann wieder aufrollen.
    Als Anschlag gäbe es 2 Varianten. Am Kabelende eine Dickstelle anbringen die dann an der Öffnung ansteht oder die Trommelumdrehungen begrenzen.
    Das Kabel ganz abrollen und beidseitig anstecken? Das macht die ganze Idee ja aber vollkommen sinnlos, dann muss ich ja das Gehäuse öffnen um an die Trommel zu kommen und da rumhantieren. Da kann ich auch einfach nur ein aufklappbares Staufach, in die das Kabel ohne Trommel aufgewickelt eingelegt wird in die Box integrieren Nein das will ich nicht.
    Anschlag ist n guter Punkt! Ich würde einfach einen Knoten ins Kabel machen. Wie oft das Kabel das mitmacht wenn mans mit voller Wucht gegen den Knoten rauszieht ist zwar noch ne andere Sache aber das macht man ja nicht oft.



    Zitat Zitat von Manf Beitrag anzeigen
    zu 1 Beim Staubsauger ist das Loch ja häufig eine Mulde in der der Stecker untergebracht ist und in der man ihn greifen kann.

    zu 2 Ein Getriebemotor mit einer Übersetzung bis so um die 1:30 kann je nach Ausführung noch ganz gut bewegt werden. Bei "höheren" Übersetzungen kann man an eine Kupplung mit Drehmomentbegrenzung denken. Scheiben mit Permanentmagneten wären recht konstant, oder auch die Momenteinstellungen von "Akku-Schraubern".

    zu 3 Das erscheint für den Kabelvorrat etwas undefiniert. Es müßte sich in einem versteckten Raum immer so legen das es gut und auch noch effizient hinein passt.
    Mulde ist denkbar aber hässlich. Vor allem weil der Klinkenstecker ja eher lang ist und dann permanent da rausbaumelt. Die ganze Box ist übrigens nicht groß und schon so ne Art Schmuckstück, die möchte ich nicht verschandeln. Kupplung mit Drehmomentbegrenzung hat wieder den Nachteil, dass das Drehmoment dann auch beim Einziehen begrenzt wird, d.h. der Motor bei geringen Lasten (die ja beim händischen Rausziehen des Kabels anliegen) schon durchrutscht. D.h. der Motor ist nicht mehr in der Lage das Kabel vernünftig einzuziehen wenn man ihn so kastriert. Zu 3: 5m ist halt schon n ganz schönes Stück. Vor allem im Winter ist das Kabel zäh und störrisch. Ob es beim Transport das Schlaufenproblem geben wird werde ich wohl einfach mal ausprobieren müssen.


    Danke für die Beiträge

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Rabenauge
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    Ganz früher(tm) hatten wir Modellbauservos, die per Rückstellfeder wieder auf neutral gestellt wurden. Damit das klappt, hatten die Motoren ne Fliehkraftkupplung drauf.
    Müsste gehen: kleiner, aber nicht zu langsamer Motor, Fliehkraftkupplung und danach nen Getriebe für die Kraft.
    Grüssle, Sly
    ..dem Inschenör ist nix zu schwör..

  6. #6
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    Ich hab eben mal einen Test mit einem schnuckligen Nema 14 Schrittmotor von Pollin gemacht. Der hat zwar nominal nur 0,07Nm Haltemoment aber ist kräftig genug, um ein Kabel einzuziehen. Ich habe versuchsweise einfach ein Ritzel eines GT2-Riemens vom 3D-Drucker draufmontiert und das Lautsprecherkabel mit nem Kugellager dazwischen "eingeklemmt". Später würde ich eher eine gerändelte Kunststoffwalze nehmen oder so was. Der Schrittmotor rutscht auch schön magnetisch durch und rattert dabei charakteristisch.

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    Das wäre eine denkbare Umsetzung für Variante 3. Falls sich das Kabel nicht verheddert. (Man kann ihm ja durch ein Drahtgitter etwas den Spielraum einschränkten. Ich kann ja mal einen Testaufbau machen und gucken, wie praxistauglich das ist

  7. #7
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    Hallo Paul,
    Zitat Zitat von PoWl Beitrag anzeigen
    3) An der Gehäusewand wird ein Röhrchen montiert in welchem das Kabel verläuft. Das Röhrchen hat eine Unterbrechung an der sich eine motorisierte Laufrolle befindet, die das Kabel einziehen kann. Das Kabel wird durch das Röhrchen hindurch einfach in das Gehäuseinnere der Box befördert und legt sich dann wahllos in irgendwelchen Schlaufen lose dort rein. Ebenso kann es dann wieder herausgezogen werden. Die Motorisierung erfolt auch hier wieder mit Getriebe- oder mit Schrittmotor, die direkt an einer kleinen Laufrolle befestigt werden. Das Problem hier ist das gleiche wie bei 2), der Schrittmotor kommt hier ggf. ohne Kupplung aus, ist aber viel größer und verlangt eine kompliziertere Ansteuerung, der Getriebemotor ist schön klein aber darf seine Kraft nur auf das Kabel übertragen so lange er bestromt ist. Der Nachteil dieser Methode ist, dass sich das Kabel eventuell im Inneren so verheddert, dass Knoten entstehen und man es nicht mehr herausziehen kann. Das Herausziehen dürfte sich auch einigermaßen komisch anfühlen. Vorteilhaft ist jedoch, dass ich keinen Schleifkontakt brauche und ich das Kabel durch diese direkte Methode direkt im Gehäuse verschwinden lassen und auf Knopfdruck ein Stück herausfahren kann, um es zu greifen und rauszuziehen.

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    Tja, die realisiert man hier den Freilauf? Elegant wäre es, wenn der Motor sich durch eigene Kraft auf das Kabel draufdrückt. Man bräuchte quasi einen beweglichen Hebelarm, an dem der Motor befestigt ist und eine Mechanik, die die Motorkraft zum Teil auf den Hebelarm überträgt und damit dem Arm auf das Kabel drückt. So eine Art Rutschkupplung. Das müsste allerdings einstellbar sein. Ohne Drehmaschine und Spezialteile wird das wohl eher nix. Alternativ könnte man den Arm per Hubmagnet auf das Kabel draufziehen. Oder per Servo und Exzenter draufdrücken. Hm.. noch Vorschläge?
    a) Das geht recht einfach

    Direkt auf die Motorachse kommt ein Hebel, welcher sich mit einer bestimmten Reibung auf der Achse drehen lässt. der Motor selbst wird fest montiert.
    Ans andere Ende des Hebels kommt das Reibrad.
    Das "Getriebe" kommt das zwischen Motorachse und Reibrad, im einfachsten Fall hat man ein kleines Ritzel auf der Motorachse und das Reibrad ist gleichzeitig das andere Zahnrad.

    Wenn nun der Motor dreht, dreht er zuerst den Hebel mit dem Reibrad, bis das Reibrad am Kabel ansteht, dann wird die Kraft auf das Reibrad übertragen.
    Mit den Winkeln muss man etwas spielen, da diese entsprechend die Kraftverteilung zwischen Antrieb und Klemmung bestimmen.


    b) Wenn das Aufwickelfach eine maximale Dicke von etwa 1.5 x Kabeldurchmesser hat, kann sich das Kabel nur in der Ebene in Schlaufen legen und nicht verknoten!

    c) Du machst eine Bohrung mit dem Durchmesser und Tiefe des Klinkensteckers ins Gehäuse, somit kannst du den Stecker ganz verschwinden lassen.
    Seitlich in die Bohrung kommt ein Schalter, welcher durch den Klinkenstecker betätigt wird und den Motor abschaltet.
    So nun ist der Stecker schön versenkt
    Du solltest also die Bohrung noch ansenken (Zylindrisch oder 90°), sodass du das Ende des Klinkensteckers mit zwei Fingern fassen kannst um daran zu ziehen. Die Vertiefung kann natürlich auch Oval sein. Mit dem 3D-Drucker kann man das beliebig ergonomisch gestalten.


    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  8. #8
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    Ja, eventuell kann man das Fach so bauchig-flaschenartig ausführen, dann hat das Kabel wenig Möglichkeiten, sich falsch hinzulegen Eventuell ist das auch gar nicht notwendig, mal schauen. Notfalls besteht immer noch die Möglichkeit, zusätzlich eine Trommel einzubauen die dann mit einem ganz ganz schwachen Motor leichte Zugkräfte auf das Kabel ausübt und es aufwickelt.

    Mit dem Einzugmotor ist es ganz einfach, den Klinkenstecker wieder aus seinem Loch rauszubefördern. Es wird einen Knopf geben, den man drücken kann, um das Kabel einzuziehen (Motor läuft während man drückt, stoppt automatisch wenn Stecker im Gehäuse). Befindet sich nun der Klinkenstecker schon im Gehäuse und drückt man dann den Knopf wird das Kabel einfach ein paar cm herausgefahren damit man den Stecker packen kann.

    Bezüglich a) Ja so was hab ich mir auch schon gedacht. So einfach umzusetzen finde ich das allerdings nicht Die Reibkraft zwischen Motorwelle und Arm muss so groß sein, dass genug Anpressdruck entsteht aber auch nicht zu groß sonst geht zu viel Drehmoment in unnötige Anpresskraft verloren. Ich müsste das Maß meiner Plastikteile µm-genau verändern können um die Kraft richtig anzupassen. Dann muss das ganze auch noch langzeitbeständig sein damit sich die Reibkraft nicht mit der Zeit verändert. Besser wäre es, wenn man irgendwas mit einer Schraube einstellen kann, die per Feder gegen die Antriebswelle drückt. Leider besitze ich keine Drehmaschine, die genau genug wäre um das herzustellen. Ich könnte aber mal ein Modell machen, vielleicht kann mir das jemand anders machen. Eventuell mach ichs mir aber doch leichter, indem ich einfach ein Modellbauservo mit Exzenterhebel oder Zugfeder. zum Anpressen benutze. Die Methode mit Getriebemotor ist mir auf jeden Fall sympatischer weil sich Schrittmotoren mit ihren Resonanzen doch recht eigenartig verhalten. Bei bestimmten Drehzahlen verlieren sie Plötzlich ihr Drehmoment und beim durchrutschen bleiben sie nicht nur stehen sondern Vibrieren auch wie blöd.
    Geändert von PoWl (02.04.2015 um 09:03 Uhr)

  9. #9
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    Hallo,
    Zitat Zitat von PoWl Beitrag anzeigen
    Bezüglich a) Ja so was hab ich mir auch schon gedacht. So einfach umzusetzen finde ich das allerdings nicht Die Reibkraft zwischen Motorwelle und Arm muss so groß sein, dass genug Anpressdruck entsteht aber auch nicht zu groß sonst geht zu viel Drehmoment in unnötige Anpresskraft verloren. Ich müsste das Maß meiner Plastikteile µm-genau verändern können um die Kraft richtig anzupassen.
    Dann hast du es schon falsch gemacht

    Nehmen wir mal an, das Reibrad berührt das Kabel bei einem Winkel von 70°.
    Dann versucht das Reibrad den Hebel weiter bis zu 90° zu bewegen, dabei bekommst du einen enormen anpressdruck.

    Mit einem Anfangswinkel von z.B. 20° funktioniert das nicht, dann muss der Anpressdruck aus der Kupplung kommen.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

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