Drehnut - neue Verbindungsvariante für Zapfen

[juh]

Hallo zusammen,

leider wieder keine fin ray gripper, sondern nur eine weitere Spielerei. Mir kam der Gedanke, dass man die normalen Zapfen auch mit einer Drehverriegelung wie beim S-Riegel verbinden können müsste. Im ersten Test klappt das tatsächlich ganz gut. Ist zwar sicher nicht so belastbar wie die Feder/Nut-Verbindung, aber das sitzt schon recht fest, rastet fühlbar ein und wackelt nicht. Überdrehen würde gehen, aber nicht aus Versehen.

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Hier sieht man die Einrastfunktion gut, sie entsteht dadurch, dass der Zapfen im eingedrehten Zustand etwas mehr Platz in der Tiefe hat (hier oben liegend):

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Diese Drehnut wäre eine platzsparende Variante für Verbindungen, bei denen man nicht von der Seite rankommt. Tatsächlich ist mir aber noch keine wirkliche Anwendung eingefallen, hat also bisher eher einen Status als Falk'sche Kaulquappe.

Die Konstruktion ist, zumindest in FreeCAD, deutlich aufwändiger als eine normale Nut. Wie man hier sieht, braucht man zwei mal einen halben diagonalen Querschnitt durch einen Zapfen. Dieser wird einmal (grüne Skizze) per 45° Rotation vom Hauptkörper abgezogen und einmal (weiße Skizze) im 45° Winkel linear abgezogen, womit der Anschlag gebildet wird. Beides natürlich dann noch drei mal im 90° Winkel rotiert wiederholt.

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Interessant ist die Geometrie des diagonalen Zapfen-Querschnitts. Wie ich die geometrisch korrekt herstellen kann, dazu hat mir die Idee gefehlt. Ich habe daher geschummelt und in der ersten Version FreeCAD eine Skizze aus der diagonalen Aufsicht auf die Nut erstellen lassen und in der zweiten einfach mit einer Näherung mit einfachem Kreisbogen gearbeitet:

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Der Bogen ergibt sich aber aus der Schnittkante zweier sich senkrecht schneidenden Zylinder und ist daher in Wahrheit kein einfacher Kreisbogen, wie man hier im diagonalen Aufriss eines Zapfens sehen kann:

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Das ist irgendwas Bezier-mäßiges, mich würde interessieren, wie sich diese Kurve per Formel beschreiben lässt.

vg
Jan

[atzensepp]

Hallo Jan,

das ist sozusagen der Fischertechnik-Bajonettverschluss.
Als nächstes baust Du sicher einen 15-er Baustein, der an der Unterseite eine solche Nut hat oder hattest Du einen anderen ANwendungsfall im Sinn?
Wie könnte man ihn ohne Neu-Konstruktion für eigene FreeCAD-Modelle einsetzen?
Auf diese PRoblematik stoße ich immer wieder. Ich konstruiere die Zapfen und Nuten in jedem Modell neu. Bei dieser neuen Konstruktion wird das richtig aufwändig.

Florian

[juh]

Bei einem BS15 würde ich keinen Mehrwert sehen, aber ich hatte da heute morgen noch eine andere Idee, mal sehen ob ich heute Abend dazu komme. Dann auch zum Thema Replikation.
vg
Jan

[juh]

So, ein Bauteil, das ich mir tatsächlich schon öfter gewünscht habe, ein 6-seitig anbaubarer BS7,5, hier noch zus. mit Achsloch, wie Florian es vor Kurzem auch auf thingiverse hatte.

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Die Drehnut ist sowohl liegend als auch in Z-Richtung gut druckbar. Allerdings braucht es noch finetuning, die Rastfunktion klappt nicht ganz so zuverlässig. Ohne seitlichen Anbau drehen die sich anders als der erste Testdruck zu wieder leicht zurück, beim gelben Statikstein kann man das ein wenig erahnen. Verwindungsfestigkeit ist also ein Problem, Zugfestigkeit allerdings nicht, ohne Gewalt ist die Verbindung nicht zu trennen.

Zum Thema Konstruktion: Die normalen Nuten und Federn mache ich inzwischen per Handgelenkmakro, die habe ich schon so oft gemacht, das geht relativ fix und wäre wahrscheinlich auch mit dem folgenden alternativen Weg nicht schneller, der sich für die Drehnut aber lohnen könnte.

Du arbeitest ja glaube ich auch in der PartDesign (nicht Part) Workbench. Dort kann man mit den boolschen Funktionen ja Körper vom aktiven abziehen (oder hinzufügen, Schnittmenge bilden etc.).

D.h. der Weg ist, die (Dreh)Nut als Positiv in einem eigenen Körper zu haben, das kann ein PartDesign Body sein, oder eine per Part/Clone bzw. Part/Simple Copy, diesen dann so oft zu kopieren, wie man ihn braucht, und die einzelnen Kopien per Transform bzw. den Placement-Attributen an die richtige Stelle schieben und rotieren, dann per Boolscher "Cut" Funktion aus dem eigentlichen PartDesign Body ausschneiden.

Ist nach meinem Gefühl tricky, da der Objektbaum ducrh die externen Hilfskörper (die Drehnut-Kopien) viel unübersichtlicher wird und die Ausrichtung der Körper nicht relativ zueinander erfolgt, sondern mit Bezug auf das Welt-Koordinatensystem, d.h. wenn einer der boolsch' verknüpften Körper verschoben wird, haut es alles auseinander. Da gibt es wahrscheinlich elegantere Lösungen dafür, aber für den Moment kann man es so machen.

Den Positiv-Body der Nut kann man sich am Anfang natürlich auch aus dem Original-Negativ durch eine "Cut"-Operation bauen. Man könnte den dann beliebig exportieren und in spätere Modelle importieren oder per Copy-Paste aus einer Vorlagen-Datei holen, dafür würde ich aber eine Part/Simple Copy nehmen, denn ganze Objektbäume zu kopieren geht bei mir meistens schief.

vg
Jan