Exploratie kantelmechanisme en besluit van kantelmechanisme

Na het consult van woensdag 17/10 werkte we individueel aan mogelijkheden voor het kantelmechanisme. (Exploratie fase). Dit zijn de concepten die hieruit zijn ontstaan.


- Lien:
Eerst heb ik opzoekingen gedaan naar al bestaande mechanismes (zoals een kantelbare parasol en een rodeo-stier). Uiteindelijk bedacht ik volgende constructie voor het speeltuig (zie figuur).

Bij deze constructie zal er één scharnier zijn waarop het bovenste gedeelte kan kantelen. Het ronddraaien van de molen zou gebeuren zoals al in eerdere blogberichten gezegd geweest is. De draaiing van de paal zal zorgen voor het aandrijven van de twee mechanismes langs binnen. Deze twee mechanismes welken allebei volgens het principe van het vorige blogbericht: 'Prototyping 03/10: eerste mechanisme (op en neer beweging)'.
Door deze op en neer beweging juist af te stellen met maten kan men er voor zorgen dat het duw-mechanisme op zijn laagste punt is als het scharnier het dichtste bij het mechanisme is. Ook kan men er voor zorgen dat er een maximale duw is als het scharnier het verst verwijderd is van het mechanisme (zoals te zien op de figuur).

Enkele dingen die we hierbij extra zouden moeten onderzoeken zijn de krachten op het scharnier en meer opzoeking  over welk soort scharnier of verbindingsmethode we het best gebruiken.

Voordelen aan dit mechanisme zijn dat het eenvoudig uit te werken zou moeten zijn (denk ik), dat het gewicht van de kinderen kunnen gebruikt worden om alles in balans te houden en dat er eenvoudig veren kunnen geïmplementeerd worden om het geheel veiliger te maken voor de kinderen.


- Sophie:

1) Een kanteling van het bovenstuk van de paal

Dit concept is vergelijkbaar met dat van Lien en is eveneens gebaseerd op een rodeo-stier. Om het bovenstuk van de paal te doen kantelen zou aan de ene kant van de paal (binnenin) een vaststaand scharnier bevestigd worden. Aan de andere kant wordt het bovenstuk via een duwmechanisme, dat eveneens scharnierend is, op en neer geduwd. Hierbij is het belangrijk dat de vaststaande schijf en de molenschijf evenwijdig zijn met elkaar. Daarom zal de vaststaande schijf ook scharnierend moeten worden gemaakt en eventueel kan er tussen de molenschijf en de vaststaande schijf een band geplaatst worden, waardoor de afstand tussen de schijven steeds gelijk blijft. Of zoals Lien het deed: de touwen laten bewegen door ze op een draaiende schijf onderaan de paal vast te maken waardoor je geen vaststaande schijf meer nodig hebt. Hierdoor moet er geen rekening meer gehouden worden met de evenwijdigheid van de schijven.

In tegenstelling tot Lien denk ik dat dit concept moeilijk realiseerbaar is aangezien het duwmechanisme ook rond moet kunnen draaien en het moet beweegbaar zijn in zowel verticale als horizontale richting. Als we de mechanisme apart zouden prototypen zou het wel gaan. Bovendien geeft deze extra beweging eigenlijk geen meerwaarde, aangezien de stoeltjes al op en neer gingen. Hierdoor kan het voor de kinderen lijken dat er geen extra beweging is, omdat op bepaalde plaatsen de bewegingen elkaar zullen opheffen.

Aandachtspunten:

·        Het duwmechanisme moet ook kunnen ronddraaien. (complex!)

·        De vaststaande schijf en de molenschijf moeten steeds evenwijdig zijn met elkaar. (met het idee van Lien moet hier geen rekening mee gehouden worden)

·        De vaststaande as moet in het midden staan. (met het idee van Lien moet hier geen rekening mee gehouden worden)
·      Het duwmechanisme moet bovenaan een extra scharnier hebben zodat het ook in horizontale richting kan bewegen. (complex!)

2) De stoeltjes apart laten draaien
Het vorige mechanisme zal volgens mij zeer moeilijk zijn om uit te voeren, daarom werd nog eens nagedacht over een mechanisme om de stoeltjes apart te laten draaien.

Het idee is om aan de vaststaande as 2 kettingwielen boven elkaar te bevestigen. Daarnaast zijn er nog 2 kettingwielen op de as van de staven bevestigd. De kettingwielen op de staaf worden verbonden met de kettingwielen op de vaststaande as. Als de molenschijf in tegenwijzerzin draait, zullen de stoeltjes als gevolg van de kettingwielen in wijzerzin draaien (zie onderstaande figuur).

Het is ideaal als de kabel verticaal naar beneden gaat door afbuiging door de keerschijven. Deze kunnen echter niet verticaal op de molenschijf bevestigd worden omdat de kettingwielen in de weg zitten. Een oplossing hiervoor zou zijn om de keerschijven via een constructie met staven aan de molenschijf vast te maken.

Doorheen de as van de kettingwielen dient een vertande as te schuiven met lengte minimum 1m (de afstand tussen het hoogste en laagste niveau van de stoeltjes) zodanig dat het stoeltje eveneens de ronddraaiende beweging van het kettingwiel meekrijgt. Speciaal aandacht is vereist voor het bevestigingspunt van de kabel aan de vertande as, omdat de kabel niet mag torsen. De kabel moet torsingsvrij bevestigd worden aan de vertande as, bijvoorbeeld door middel van een scharnierend oog. Dit concept lijkt haalbaar en is relatief eenvoudig om te prototypen. Er zijn ook zeker 3 totaal verschillende bewegingen: de molen die draait, de stoeltjes die op en neer gaan en de stoeltjes die om hun eigen as draaien in tegengestelde richting als de draairichting van de molen. Bovendien zitten we hier niet meer met het probleem dat de stoeltjes niet mee zouden ronddraaien zoals in het blogbericht 'Update + Voorbereiding consult 17/10' het geval was. De stoeltjes zijn nu rechtstreeks bevestigd aan de vertande as en draaien sowieso mee.

Aandachtspunten:

· De kabel mag niet torsen. De kabel moet torsingsvrij bevestigd worden aan de vertande as, bijvoorbeeld door een scharnierend oog.

· De kettingwielen moeten eveneens een vertanding hebben zoals de vertande as. (3D printen)

Om (eventueel) nieuwe inzichten te krijgen werd de vaststaande schijf ook eens geïmplementeerd in een stilstaand dak boven de molen. Op onderstaande figuur werd nog eens gebruikgemaakt van een planeetwiel. Het ringwiel blijft stilstaan doordat het op palen vaststaat op de grond. Het zonnewiel is de molenschijf. Dit wiel draait rond doordat de molen ronddraait, waardoor de planeetwielen ook zullen draaien. De stoeltjes zitten vast aan de planeetwielen, op dezelfde manier als in het vorig concept, waardoor ze ook zullen ronddraaien. Dit concept lijkt ook haalbaar, maar het zal veel duurder in uitvoering zijn (tandwielen en constructie) en het is complexer dan het vorige concept.

- Maud:

Ik heb zoals Lien en Sophie suggereerde naar het mechanisme gekeken van een rodeo en een plooibare parasol. Het mechanisme van een parasol leek me een beetje te zwak om het gewicht van twee kinderen te dragen dus dat leek me niet handig voor deze/onze toepassing. Het mechanisme dat gebruikt wordt voor een mechanische stier zag er wel interessant uit. Het zal wel nog een uitdaging worden om het enkel aan te drijven met de spierkracht van de ouder in plaats van 2 motoren zoals in werkelijkheid. Om de touwen op en neer te laten gaan hadden we bij ons eerste prototype een (midden)paal die stil stond. Dit is nu niet meer het geval dus dit zou ik oplossen met dat principe om te draaien en het kader stil te laten staan zoals in het klein geschetst (links bovenaan).

Het kader zou later ook kunnen dienen als inkleding voor de draaimolen. Zo zou je dan niet meer kunnen zien dat het eigenlijk deel is van het mechanisme.




- Besluit/Eindconcept

Na samen te komen en alles nog eens grondig te doorlopen, zijn we tot het besluit gekomen om verder te werken met het concept van Lien. Hierbij zullen we extra aandacht moeten besteden aan het scharnierpunt. Ook zagen we in dat er bij dit concept van Lien nog een fout zit bij het op-en neermechanisme. De touwen zouden namelijk in elkaar verstrengeld geraken op de manier die Lien beschreef. We kunnen dit oplossen door het op-en neermechanisme van Sophie toe te passen maar dan wel onderaan vanbinnen in de paal (zie figuur). 

Tegen het consult van woensdag 24/10 zouden we al een begin van een CAD model willen hebben.