Chassis, teilweise gedruckt

[paddy]

Hallo zusammen,
da mein bisheriges Chassis langsam zerbröselt und mit das original Ardumower Chassis nicht gefällt habe ich mal selbst was entworfen.
Im wesentlichen besteht das Chassis aus HD-PE Platten und gedruckten Teilen.

Die Gesamtmaße betragen 495mm*350mm* 148mm (ohne Räder). Die Räder haben einen Durchmesser von 200mm, so dass der gesamte Mower niedriger als 250mm wird.

Zunächst mal die Ansicht von vorne (Antriebsräder sitzen hinten). Der Bumper fehlt hier noch, wird aber auch ein Druckteil und über die gesamte Höhe und Breite gehen (ähnlich dem Denna Bumper).
Das Grüne sind die Druckteile. Die ersten Versuche werde ich mit einem günstigen PLA machen. Wenn alles passt, kommt vermutlich PETG zum Einsatz.
[attachment=4430]Übersicht.png[/attachment]

Hier mal eine Ansicht von oben. Deckel und Boden, sowie Seitenteile sind aus HDPE
[attachment=4431]oben.png[/attachment]

Die Messerscheibe hat einen Durchmeser von 200mm.

So sieht es innen aus. Der Antrieb der Räder und des Tellers erfolgt über Riemen. Das hat zwei Gründe
1. mir sind die Shopmotoren zu teuer. Habe keine günstigeren mit gleichen Parametern gefunden. Der Preis der Motoren ist echt Top. Trotzdem ist es mir zu viel. Ich habe nun etwas kleinere Getriebemotoren (Bühler). Die drehen schneller (40 U/min) und haben weniger Drehmoment (1Nm) . Durch eine 1:2 Übersetzung will ich das korrigieren. Der Mower muss bei mir auch keine Steigungen überwinden. In das Gehäuse passen dennoch die Shop Motoren (man weiß ja nie). Als Mähmotor habe ich einen Groschopp Motor vorgesehen.
2. Alle Motoren sollen so weit wie möglich von der Elektronik weg. Der Kompass kommt ganz nach vorne, direkt hinter den Bumper
[attachment=4433]offen_oben.png[/attachment]
[attachment=4434]offen_seite.png[/attachment]

Alle Wellen werden doppelt gelagert. Das PCB1.3 passt natürlich rein, steht vorne hochkant

Hier mal nur das Gehäuse
[attachment=4435]Gehäuse-solo.png[/attachment]


Es werden insgesamt sechs Druckteile benötigt. Jedes Teil kann ohne Support gedruckt werden. Es wird ein Druckbereich von 200x200x130mm benötigt.
[attachment=4438]Druckteile_unten.png[/attachment]

Das Gewicht des Chassis wird ca. 4kg betragen. Alle Teile werden mit M4 Senkkopfschrauben verbunden. Wenn alles passt, kommt ggf. Silikon zwischen die einzelnen Teile um es abzudichten.

So jetzt seid ihr dran. Was haltet ihr davon?

 

[markus]

Gefällt mir, muss aber noch ein paar mal drüber schauen. Es gibt ja ne Menge zu beachten.
Klasse das Du die Kompatibilität zu den Shop Motoren erhalten hast.
Wir müssen halt schauen das unsere Motoren in jedem Gelände laufen.

Was für Räder/Rollen möchtest Du vorne einsetzen?

 

[paddy]

Hallo Markus,

so schnell habe ich nicht mit einer Antwort gerechnet
Mein Rasen ist ziemlich eben, ein paar Hubbel und Senken, da hoffe ich dass meine Motoren reichen. Falls nicht weiß ich ja, wo ich welche bekomme. Gleiches gilt für den Akku. Zunächst sollen die bisherigen 2x 12V Bleiakkus weiter verwendet werden. Wenn die platt sind, kommt mal der Ardumower Akku dran.

Vorne sollen zwei Rollen dran kommen. Das wird so aussehen wie bei meinem Tianchen Gehäuse. Die Rollen werden vermutlich wieder meine Silikon-Eigenkreation werden. Die haben sich bewährt. Habe mir vor einiger Zeit neue Rollen aus Silikon gegossen weil die Original Rollen kaputt waren. Außerdem sind meine vieel leiser auf Stein (Terasseneinfassng, Pflaster usw.). (https://www.thingiverse.com/thing:2510355)

Die Rollen werden so befestigt, dass sie einen gewissen Teil rausfahren können. Wenn die ganz rausgefahren sind, wird ein Taster betätigt und der Mower stoppt (Anhebe-/Auffahrschutz). Klappt beim Tianchen sehr zuverlässig und ist robust.

 

[roland]

Wenn alles passt, kommt ggf. Silikon zwischen die einzelnen Teile um es abzudichten.

Das wird vermutlich nicht richtig funktionieren, da Silikon auf HDPE nicht klebt.
Ich verwende zum Abdichten technicoll 9310 Heißkleber. Das ist aktuell das einzige was ich gefunden habe, was einigermaßen auf HDPE hält. Allerdings verwende ich es in der Stoß-Kehle und nicht zwischen den Platten.

 

[paddy]

Danke für den Tipp mit dem kleben. Das hebe ich mir für später auf. Erstmal muss das Chassis zusammen passen.

Das Chassis besteht aus mindestens 8 HDPE Teilen. Wenn Räder und Teller noch dazu kommen, sind es 11.
Ich habe mal ein Angebot für das Fräsen eingeholt. Inklusive Bohrungen und Senkungen (sind wirklich viele) kommt es auf ca 150€ inkl. Versand. Material wären 25€ netto. (bei 8 Teilen) Wenn niemand eine bessere Quelle kennt (wo lasst ihr denn das Chassis fräsen), werde ich da wohl zuschlagen. Ich glaube kaum, dass ich es viel günstiger bekomme. Alternativ bliebe mir nur Stichsäge und Bohrmaschine.

Ich habe also das Chassis weiter geplant und unzählige Bohrungen gesetzt. Außerdem ist eine Bedienkonsole hinzugekommen. Hier sollen später Buttons und LEDs, ggf. mal ein Display ihren Platz finden. Zudem gibt es nun eine schnittige Radabdeckung.

Auch habe ich mir gedanken darüber gemacht, wie man einen Bumper konstruieren kann. Der Bumper soll zudem Platz für US Sensoren bieten und eine Öffnung für eine Kamera haben. Was mir an den bisherigen Bumperlösungen inkl Bumperduino nicht gefällt ist der schmale Auslösebereich. Tritt ein Hindernis oberhalb des Schlauchs oder Bumper wird nicht ausgelöst. Meinem Mower ist schon mehrfach die Schaukel und die Rutsche der Kinder zum Verhängnis geworden. Je nachdem wie er kommt schiebt er sich unter die Hindernisse und steckt fest.

Ich möchte einen Bumper, der ziemlich den gesamten vorderen Bereich abdeckt. Ideale Lösung wäre natürlich eine bewegliche Haube, aber das ist nicht trivial. Habe schon unzählige Entwürfe gefertigt. Letztlich scheitern die alle an der komplexen Herstellung.

Also habe ich mich mit Bandschaltern beschäftigt. Das sind diese Leisten, die z.B. an Garagentoren sind und Hindernisse erkennen. Leider kosten die Dinger ein kleines Vermögen. Letztlich sind es aber nur zwei Kontaktflächen, die im Ruhezustand einen definierten Abstand zueinander haben. Beim zusammenpressen berühren sich die Kontakte und lösen so aus.

Nun dachte ich mir folgendes. An die Front des Mowers wird eine leitende Folie geklebt. Dachte da entweder an selbstklebende Kupferbänder (Oxidation?) oder an selbstklebende Alu Bänder. Zudem gibt es eine vorgesetzte Platte, die auch US Sensoren enthält. Auf der zum Mower zugewandten Seite ist ebenfalls eine Kontaktfläche (oder alternativ viele Messingschrauben). Berührt nun die vordere Platte ein Hindernis, wird die Platte gegen den Mower gedrückt und es entsteht ein Kontakt.
Problem ist nur, die vordere Platte muss auf einem definierten Abstand gehalten werden. Sie muss sich flexibel bewegen können und wieder in die Ruheposition zurück finden.
Aus dem 3D Druck kennt man flexible Filamente. Außerdem kenne ich gießfähige 2K Silikone. Letztere wollte ich mal dafür hernehmen. Auf dem Bild ist mal Silikonteil des Bumpers dargestellt (grau).

Alternativ sind auch Mikroschalter denkbar.

Was haltet ihr davon?

Ganz vergessen, hier mal eine Schnittdarstellung. Hinten ist es etwas eng, aber im vorderen Bereich ist noch Platz für Elektronik. Raspberry und Co. sollten da noch gut rein passen

Attachment: https://forum.ardumower.de/data/media/kunena/attachments/2946/Chassisteile.png/

 

[roland]

Sieht optisch gut aus und die Idee 3D Druckteile als Verbinder zu nehmen ist super, aber du baust die gleichen Schwächen ein, die das aktuelle Chassis auch hat:

Räder buddeln sich ein -> anders designen. Beispiel Ambrogio
Messer zu dicht an Unterboden wenn man höher mähen möchte-> Guck dir mal das Automower Chassis von unten an
Ultraschall in der Stosstange -> Das taugt bei hohem Gras nichts. Die müssen weiter nach oben und hinten. Bigmow/Automower hier auch als Beispiel.
Material nicht klebbar -> Ich würde heute mit Forex Weiß 8mm mal testen. Habe hier aber auch keine Erfahrung und mein chassis ist zu weit fortgeschritten um es noch zu ändern.
Bumper nur vorne-> Der muss bis zu den Hinterrädern gehen, damit bei Drehungen eine Kollision bemerkt werden kann.

Für mich persönlich ist das Messer zu weit von der Vorderfront entfernt.

Aus meiner Sicht könnten die Batterien zu viel Gewicht auf die Vorderrädern bringen.

Wie machst du eigentlich die Zahnriemenscheiben oder Zahnräder auf der Welle fest?

 

[paddy]

Hallo Roland,

Danke für die konstruktive Kritik. Genau sowas habe ich mir erhofft.

Ich habe mir deine Punkte zu Herzen genommen und nochmals geändert. Glücklicherweise sind die Anpassungen gar nicht so schlimm.

Zu deinem ersten Punkt mit den Rädern. Es gibt ja zum Glück genügend Ideen, die man klauen kann. Sofern die Räder nicht breiter als 25mm werden (250mm Durchmesser), passen die unter die Radabdeckung (schmalste Stelle). Sind die Räder etwas kleiner, dürfen die bis zu 40mm breit sein. Da ist denke ich viel Platz zum experimentieren. Es gibt auch bereits einige fertige Druckvorlagen für Räder, da sind einige schöne dabei.

Beim Ultraschall gebe ich dir recht. Der sitzt beim Ardumower zu tief. Bei meinem Tianchen liegen die etwas höher, da geht es besser. Ich setze die Sensoren an den oberen Rand des Bumpers (der soll ja die gesamte Höhe des Mower abdecken). Damit liegen die bis zu 25cm über Boden.

Ich glaube Forex ist zu flexibel, werde ich mir aber nochmal ansehen. Vorteil wäre auch, dass der Mower leichter wird.

Ein Punkt hat mich umgetrieben, nämlich dass das Messer zu nah am Boden liegt. Ich mähe meist auf 4 cm, da geht es. Ich gebe dir aber recht, wenn man höher mag, ist es ein Problem. Ich habe lange überlegt, wie ich es hinbekomme. Auch dein Punkt mit der Gewichtsverteilung ist gut. Bei meinem Tianchen liegen die Batterien etwa in der Mitte, weit von der Hinterachse entfernt. Hat bisher keine Probleme bereitet, aber trotzdem habe ich den Punkt aufgefgriffen, da das Chassis durch die Platten deutlich schwerer wird.

Um all diese Forderungen unter einen Hut zu bekommen habe ich was ganz triviales gemacht. Der Effekt ist aus meiner Sicht aber enorm.

Ich habe einfach die Achsen und Lagerböcke unter den Boden gepackt. Die Motoren bleiben im Mower, der Riemen geht durch eine Öffnung im Boden. Von unten kommt natürlich noch ein gedrucktes Gehäuse dran, damit es auch dicht wird. Ich packe da zur Sicherheit auch noch eine Dichtung mit rein.

[attachment=4443]V2-seite.PNG[/attachment]
[attachment=4444]v2 oben rechts.PNG[/attachment]

Damit habe ich gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe geschlagen. Der Mower hat nun eine Bodenfreiheit von 115mm. Durch den Wegfall der Lager im Innenraum kann ich die Antriebsmotoren genau über die Achsen setzen. Damit kann eine Batterie hinter und eine vor die Motoren. Das Gewicht der Batterien liegt nun genau an der Hinterachse. Zudem habe ich einigen Platz gewonnen

Der Teller ist zunächst nach vorne gewandert. Statt Riemen wird er nun direkt angetrieben. Zudem verpasse ich dem Mäher eine Höhenverstellung alla Denna. Auch dazu habe ich schon fertige Lösungen gefunden, eine sogar motorisiert. Ich nehme aber die manuelle Variante https://www.thingiverse.com/thing:2156730 https://www.thingiverse.com/thing:1570789/

[attachment=4445]v2 hinten.PNG[/attachment]
[attachment=4446]v2 unten.PNG[/attachment]

Der einzige Haken an der Sache ist, dass der Motor nun näher an der Platine sitzt. Ist aber beim Ardumower Chassis auch so und stört zunächst nicht weiter. Einzig der Kompass und IMU dürften davon betroffen sein. Das Problem scheinen aber alle Mäher zu haben, auch die Kommerziellen. Ich denke da wird zukünftig der Weg sein, alle X- Minuten anhalten, Motoren stoppen und kalibrieren. Wenn der Mower später halbwegs Bahnen mäht und den Kurs hält, reicht mir das erstmal aus.

Zum Bumper habe ich mir auch Gedanken gemacht. Ich werde die "Backen" an den Seiten mit einfassen. Ich habe einige Ideen, wie der Bumper aussehen kann. Ich werde mal konstruieren und sehen, was realistisch ist.

Zum befestigen der Zahnriemenscheiben gibt es mehrere Möglichkeiten. Die einfachste ist das Klemmen über Madenschrauben. Meine Motoren haben eine abgeflachte Welle. Die Achse selbst kann man anfeilen. Andere nehmen dafür Stellringe und klemmen die Scheibe, wieder andere schwören auf Kleben. Aufschrumpfen wäre auch eine Möglichkeit, aber das geht zuhause kaum. Ich bleibe erst einmal beim Klemmen und ggf. noch kleben.

So und nun bitte weiter mit der Kritik


Noch ein Nachtrag: der Mower bekommt natürlich noch einen Messerschutz sowie einen aktiven Unterfahrschutz an der Front. Ich denke da an eine Art Kamm, die das Gras durchlässt, aber von Hindernissen wie Äpfeln, großen Steinen, Bälle etc. angehoben wird, wenn der Mäher drüber fährt. Über einen Schalter trigger ich dann den Bumper oder einen freien Pin.

Viele Grüße
Patrick

 

[paddy]

So weiter gehts,

Das versetzen der Lager und Messerscheibe hatte doch einige Probleme bereitet. Ich glaube aber nun alles passend zu haben. Zunächst sind mal Lagergehäuse sowie die Stützräder dazu gekommen. Im Bild ist nur eines zu sehen, es kommt aber auf beide Seiten. Die Silikonrolle hat 7cm Durchmesser. Hat diesen Sommer am Tianchen keine Probleme gemacht, also bleibt es so.

Mir ist schnell aufgefallen, dass ich Probleme mit dem Messer bekomme. Sitzt es zu weit hinten, stößt es an die Lagerböcke, zu weit Vorne und meine Stützräder werden rasiert.Ich habe die Scheibe nun etwas nach hinten gesetzt und den Durchmesser auf 190mm reduziert. Damit erreiche ich einen maximalen Schneidradius von 235mm (plus paar mm Luft). Damit dürfte die Ardumower Scheibe mit Klingen passen. Im Rot ist mal der maximale Schneidradius eingezeichnet.
Wird eng aber ich hoffe es passt. Zur Not wird die Messerscheibe auf 180mm reduziert.

Der nicht gemähte Rand beträgt damit knapp 6cm.

Bei den Stützrädern greife ich auf bewährtes zurück. Ich habe für meinen Tianchen im Frühjahr zwei neue Räder aus Silikon gegossen. Die sind schön weich und rumpeln nicht. Durchmesser ist wie gesagt 7cm. Geführt werden die über Linearflanschlager (hab noch welche hier rum liegen). Zudem kommen noch Axiallager zwischen Flansch und Rad. Die Welle des Stützrades wird nach innen ins Chassis geführt und kann abgetastet werden. Damit kann ich erkennen, ob der Mower angehoben wird oder aufgefahren ist.
Attachment: https://forum.ardumower.de/data/media/kunena/attachments/2946/v2messer.PNG/

 

[mcc]

Moinmoin,

hab bei Thingi gesehen dass du auch die Messerscheiben machst......wie verhalten die sich im rundlaufen..??
Theoretisch müssten se ja relatif wenig eiern....

Bin auch am drucken um was auf die Beine....oder besser auf den Rasen zu stellen

https://www.facebook.com/profile.php?id=100000179929466

 

[paddy]

Hallo.

Bei mir laufen die ruhig.hängt davon ab wie rund dein Drucker druckt. Ich spanne die Scheiben immer auf den Motor und suchte mit Feile und laufendem Motor nach

 

[paddy]

Hallo zusammen,

die letzten Tage habe ich begonnen, das erste Material zu bestellen. Da jetzt alles im Zulauf ist kann ich es kaum erwarten loszulegen. Zwischenzeitig habe ich mir viele Gedanken gemacht und möchte euch meinen letzten Stand vorstellen. Bitte wieder so tolle konstruktive Kritik

Zunächst einmal habe ich mich dazu entschlossen, zwei Messerscheiben statt einer großen zu verwenden. Das lässt sich für mich einfacher unterbringen und beim Tianchen hat das gut geklappt. Es bleibt auf beiden Seiten nur 3cm ungemäht. Da der ganze Mower recht schwer wird, habe ich mich entschieden die beiden Bleiakkus durch einen 7S3P zu ersetzen. Das spart deutlich an Gewicht.

Außerdem habe ich mich mit dem Unterfahrschutz beschäftigt. Der vordere Unterfahrschutz stellt die größte Hürde dar. Ich habe mich entschieden, vorne nur ein Stützrad zu verwenden. Der Mower sollte sich also etwa so verhalten wie der Ardumower im Rückwärtsgang. Ich erwarte nicht, dass Kippsituationen entstehen, da das meiste Gewicht nach wie vor an der Hinterachse sitzt.

Der Unterfahrschutz ist noch nicht komplett, aber ich denke ihr erkennt wohin die Reise geht

Die Messer möchte ich wie gehabt über Riemen antreiben. Damit kommt der Mähmotor nach hinten und möglichst weit weg von Kompass und Co. Durch verstellen der Wellen der Messer kann die Schnitthöhe zwischen ca. 5cm und 8cm verstellt werden.

Beim betrachten von unten ist mir nun die Idee gekommen, ob ich nicht einfach die Antriebsmotoren ebenfalls unter den Mower setze.

Platz genug ist vorhanden. Zum Schutz der Motoren muss natürlich noch eine Bodenplatte an den hinteren Unterfahrschutz und zu den Messern muss auch noch verschlossen werden. Aber das sollte eigentlich kein Problem sein.

Das hätte auch den Vorteil, dass es massig Platz im inneren gibt. Ich überlege gerade, was ich noch alles da drin transportieren könnte

Auf dem letzten BIld erkennt man eine umlaufende Nut an den Druckteilen. Ich werde hier eine Gummi-Rundschnur (quasi ein O-ring) zum Abdichten rein setzen.
Attachment: https://forum.ardumower.de/data/media/kunena/attachments/2946/mower_v3_Unterfahr1.png/