Hilfe/Realisation: Binäres Muster-Codeschloß in Holz

[Stephan Stoske]

Hallo,

ich heisse Stephan, bin 51 und komme aus NRW.

Zuerst einmal: Entschuldigung. Ich bin gar kein Holzarbeiter, komme aus dem Bereich
Computer und 3D und habe mich hier nur für diese bestimmte Sache angemeldet.

Mit Holz arbeite ich ab und an privat, habe mal ein paar recht große Lautsprecher gebaut,
also eher grobe Arbeit. Feineres bekomme ich nicht hin, da fehlen Mittel und Möglichkeiten.

Nun hatte ich eine Idee, die man in Holz umsetzen könnte, aber eher feine Arbeit erfordert.
Vielleicht finde ich hier jemanden, der dies könnte und Lust hätte es mit mir zusammen
mal zu probieren.

Anbei ein Bild von einer Umsetzung, virtuell gebaut, das kann ich nämlich.

Dieses kleine Holzkistchen ist 16x16x3 cm groß. Die kleinen Würfel drauf halten magnetisch
und lassen sich entfernen und umsetzen. Auf der Unterseite der Würfel sind dazu einfach kleine
Magnete eingelassen, ebenso unter der Platte der Kiste. So schnappen die Würfel innerhalb
des 10x10 Rasters an jede Stelle.
Wir haben hier nun ein binäres Muster das als Codeschoß benutzt werden kann und 2^100(!)
Möglichkeiten bietet. Aber nur bei einem einzigen bestimmten Muster, lässt sich die versteckte
Schublade öffnen. Ist nur ein Würfel zu viel, zu wenig oder an falscher Stelle, bleibt die
Schublade verschlossen.

Das Prinzip basiert auf einer kleinen Mechanik (mit Magnet) die auf gleichen Impuls von oben
(der Würfel) mit Öffnen oder Schliessen eines Riegels reagieren kann. Da man nicht weiß, ob
man mit einem Würfel den Riegel schliesst oder öffnet, nutzt auch ein ganz großer Magnet
nichts, der alle Felder gleichzeitig beeinflusst. Ohne Zerstörung dürfte das nicht zu überlisten
sein.

Die Konstruktion ist so gebaut, dass das gesamte Codeschloß nur aus drei(!) verschiedenen
Teilen besteht, natürlich in größerer Anzahl, die dazu noch recht einfach herzustellen sind.
Die notwendige Genauigkeit liegt bei ca. 0.5 mm, die kleinsten Schnitte sind im 5 mm Raster
angelegt. Das sollte in Holz machbar sein, theoretisch ginge natürlich auch Metall, solange
antimagnetisch. Es versteht sich von selbst, dass man jedes Feld beliebig groß oder klein
machen kann, auch das Rasterfeld kann natürlich beliebig sein, 8x8, 4x20, 1x16 usw.

Deshalb ist das Kistchen auf dem Bild auch nur ein Beispiel. Wenn ich dies umsetzen könnte,
dann würde ich vermutlich eher ein Schachbrett bauen. Da fällt es nicht mal auf, dass die
Figuren magnetisch halten, und man hätte auch keinen Verdacht, dass sich mit einer
bestimmten Figurenstellung ein Geheimfach öffnet.

Was sagt ihr zu dieser Idee?

 

[Friederich]

Außerordentlich originelle Idee, würd ich sagen.
Könnte man in einem JamesBond-Film verwenden.

 

[Helibob]

Die Idee finde ich super.

...Nun hatte ich eine Idee, die man in Holz umsetzen könnte, aber eher feine Arbeit erfordert.
Vielleicht finde ich hier jemanden, der dies könnte...

Auch wenn ich dir nicht direkt helfen kann, würde mich noch folgendes interessieren:
Steht denn die Mechanik/Kinematik in der Theorie schon und du benötigst nur Hilfe in der praktischen Herstellung oder erst mal "nur" die Idee.

 

[Stephan Stoske]

@Friederich:
Schönen Dank. Freut mich, wenn's gefällt.

@Helibob:
Teils teils. Das Hauptelement ist komplett fertig und funktional.
Also das "Brett" mit den Magnetflächen die den Code prüfen.
Wenn die Lösung stimmt, kann man eine Fläche eindrücken
und die kommt auf der gegenüberliegenden Seite wieder raus.

Wofür man das nun nutzt, hängt davon ab wie man es verwendet,
ein Kästchen mit Schublade, ein Schachbrett mit Geheimfach,
das würde ich dann eben noch konstruieren. Oder gemeinsam
ausdenken.

 

[holz_opa]

Wenn ich eine Liste mit Anzahl und genauen Maßen der Elemente habe, könnte ich entscheiden, ob ich das fertigen kann.
Zum Bauen meiner Schatullen fertige ich Späne in verschiedenen Holzarten auf 0,5 mm genau.
Gruß aus Mainz vom holz_opa (64)

 

[AhornBay]

Hallo Stephan,

total g... Idee! Finde ich super.

Bedenken habe ich aber ob der geforderten Toleranzen von 0,5 mm. Das Holz arbeitet über die Jahreszeiten und das wäre durchaus in einem Bereich, wo's "kritisch" wird. Sind die Toleranzen in alle Dimensionen oder würde es reichen, wenn nur eine Dimension so breitenstabil ist? Längs der Faser könnte es klappen, in der Breite wird's eher (im wahrsten Sinne des Wortes) eng.

Ginge das nicht aus einem nicht magnetischem Metall z. B. Alu und dann "irgendwie" eine Holzoptik mit z. B. Furnier?

Herzliche Grüße

Tom

 

[uli2003]

Interessante Idee. Um den Schwund würde ich mir keine Gedanken machen, der bleibt weit unter den geforderten Toleranzen, wenn du nicht gerade fällfrisches Holz verwendest.

Die Aussage 'die kleinsten Schnitte sind im 5 mm Raster angelegt' verstehe ich nicht. Sind das beispielsweise Würfel 5 x 5 x 5, oder eher längere Stücke?

Auch bei 'nur 3 Teile' bin ich skeptisch - so wie ich das sehe, greift jeder 'Codeblock' dann in den Auszug, das Fach. Das macht immer einen Deckel, der vermutlich gelocht ist, erforderlich.
Bei so vielen beweglichen Teilen in derart kleinen Dimensionen des Werkstoffs Holz mache ich mir schon Gedanken über eine reibungslose Funktion, im wahrsten Sinne.

Elektronisch könnte ich mir das gut vorstellen

Grüße
Uli

 

[ChristophW]

Eventuell bietet es sich auch an einfach erst mal einen "Groben" Prototypen zu bauen in 2x2, von mir aus aus Legosteinen...

 

[Stephan Stoske]

@holz_opa:
Schöne Arbeit. Ich werde die Sache hier mal etwas genauer beschreiben,
dann kann man das besser beurteilen und einschätzen. Die Teile sind nicht
sonderlich schwer, aber doch in höherer Anzahl. Prinzipiell wäre es natürlich
auch toll, wenn man gleich die Teile für zwei Modelle anlegt. Ich habe ja
nichts davon, wenn sich das irgendjemand baut. Ich könnte im Gegenzug
die Magnete spendieren. Aber mal abwarten…

@AhornBay:
Danke, freut mich.
Ich glaube, solange das nicht feucht wird, gibt es keine Probleme.
Und ja, natürlich könnte man das aus jedem ummagnetischen Material bauen,
Alu, eisenfreier Stahl, Plastik. Aber das ist alles deutlich aufwendiger.
Holz ist genau richtig um die Sache mal zu prüfen, ob auch alles so klappt.

@uli2003:
Warte noch ein wenig, ich beschreibe das mal genauer.
> Elektronisch könnte ich mir das gut vorstellen
Das wäre leicht, aber irgendwie auch nicht dasselbe.

@läubi:
Aus Legosteinen wäre nicht so einfach. Und Prototypen lege ich ja schon
virtuell an, damit kann ich die Magnete, die Kräfte, die Maße und die
Funktion testen. Da darf die erste reale Version durchaus schon eine
fertige sein.

 

[dascello]

Das ist ein fall für den Meister der Kästchen, unseren "Fritz_RS"!

Superteil, hätte ich selbst Lust drauf.



gruß

Michael

 

[Stiller]

Tolle Sache das!

Sehr gute Lehrlinge arbeiten gerne solch verrückte Geheimverschlüsse in Gesellenstücke ein. Einfach so - weil es geht und weil es schön ist.
Funktion ist hier eher untergeordnet. Weil man kann ja den (schönen) Kasten mitnehmen.
Schwund von Holz sollte schon mit beachtet werden. Entsprechende Materialauswahl.

Aber:
wie wird die Magnetkraft in Bewegung 90° umgelenkt? Oder reicht hier wirklich die Magnetkraft auch aus?
Wie wird wieder verriegelt? Spiralfeder?
Die beiden Kräfte müssten nun aber sehr gut aufeinander abgestimmt sein.
Und die Reibungskräfte nicht vernachlässigen.

 

[MircoMars]

Wie es für mich aussieht: Die Würfel sind frei von der Basis und werden nur durch die Magneten gehalten. Also Würfel schneiden, Loch rein, Magnet in Loch geklebt, Loch verdecken, wiederholen bis alle Schlüsselteile fertig.
Die Basis erschließt sich mir noch nicht so richtig. wird das Schloß elektrisch angesteuert und ist programmierbar oder werden rein magnetisch nur die Sperrriegel in die richtige Position gezogen? Letzteres ist relativ simpel aber halt filigran.

Ha! Programmierbarkeit durch wechselbare Lochplatte ! Saucoole Idee das Ganze!!!

 

[Stephan Stoske]

Also, das Grundprinzip ist folgendes…

In einer Basisplatte steckt ein kleiner Magnet. Dieser dient dazu den Ruhezustand
eines Riegels festzulegen.

Das ist ein Riegelblock. In diesem steckt ein weiterer, größerer Magnet. Der Block
wird vom Ruhemagnet darunter angezogen und mit rund 100 Gramm auf der Basisplatte
festgehalten.

Das ist eine Riegelstange. Länge und Ausschnitte hängen davon ab, wie viele Riegel
man in Reihe haben möchte. Im Ruhezustand, also ohne Magnet von oben, blockiert
der Riegelblock die Riegelstange.

Kommt nun von oben einer der Magnetwürfel, in dem ebenfalls ein größerer Magnet
steckt, dann wird der Riegelblock vom kleinen Ruhemagneten abgerissen und nach oben
gezogen. Bis zur Deckelplatte die hier nicht zu sehen ist, weil man sonst nichts sehen
würde. Damit wird die Riegelstange freigegeben und liesse sich bewegen. Das ist das
Grundprinzip.

 

[Stephan Stoske]

Nun die richtige Konstruktion…

Sie besteht tatsächlich nur aus drei verschiedenen Teilen.
> Die Riegelstange:
Das ist eine 7 x 5 mm große Stange, mit Ausschnitten von 10 x 3 mm und 10 mm Abstand.
> Der Riegelblock:
Dieser Block ist 10 x 5 x 16 mm groß, mit versetzten Stufen von 3 x 2.5 mm. Der Magnet
darin ist 3 mm hoch und hat 6 mm Durchmesser.
> Der Füllblock:
Der Füllblock dient als Führung für die Riegelstange, er stellt die Wände der Räume dar
in denen sich die Riegelblöcke bewegen und sorgt gleichzeitig für einen Kräfteformschluß.
Er ist 10 x 10 x 20 mm groß und hat einen 5 x 7 mm großen Ausschnitt auf einer Seite.

Alle Teile lassen sich gut in größerer Anzahl produzieren, wenn man sie als Stangen
herstellt und dann in Stücken mit richtiger Breite zerteilt.

Nun zur Funktionsweise: Der Riegelblock wird im Ruhezustand durch den Ruhemagneten
in der Bodenplatte festgehalten. Ein Füllblock exemplarisch daneben hält die Riegelstange.
In diesem Zustand ist der Riegel geöffnet, die Riegelstange ist beweglich.

Nun stellen wir uns vor, von oben würde ein Magnet aufgesetzt, natürlich ist die Deckplatte
hier wieder nicht zu sehen. Der Riegelblock wird hochgezogen, bis unter den Deckel, und
blockiert die Riegelstange damit. Im aktiven Zustand ist die Sache also verschlossen.

Erklärung: Wenn ein Magnet von oben (der Impuls) immer nur einen Riegel öffnet, funktioniert
die Sache natürlich nicht wie gewünscht. Es muss möglich sein, durch eine kleine Änderung
die Funktion umzukehren. Erst dadurch wird daraus ein Codeschloß und es entsteht auch die
Möglichkeit den Lösungscode zu ändern und selbst zu bestimmen.

Der Trick ist, einfach den Riegelblock um 180 Grad zu drehen. Ich habe mal eine rote
Markierung angebracht. Dann funktioniert die Sache umgekehrt, im Ruhezustand ist der
Riegel verschlossen…

… und im aktiven Zustand geöffnet. Et voila

 

[Stephan Stoske]

Nun baue ich mal ein Codeschloß mit einem 8 x 8 Raster auf…

In der Grundplatte, hier 170 x 170 x 5 mm, stecken dann natürlich 64 kleine Ruhemagnete.

Hier eine Kantenleiste von 10x10x170 mm, die zum Ausgleich gebraucht wird.
Daneben die erste Reihe von Füllblöcken. Die Teile werden einfach aufgeklebt.

Alle Füllblöcke montiert, am Ende noch eine weitere Abschlußleiste, 3 x 10 x 170 mm.

Nun können alle Riegelstangen eingeschoben werden. Die müssten natürlich leicht
geschliffen werden, damit sie sich gut bewegen lassen und nicht klemmen. Bei einer
Metallversion könnte man auch den Ausschnitt in den Füllblöcken um ein 1/10 vergrößern.

Nun werden einfach von oben die Riegelblöcke eingesetzt. Sie schnappe sofort nach
unten auf den Ruhemagneten und sind dann alle „offen“.

Um die Sache zu „programmieren“, also den gewünschten Code einzugeben, muss
man dann nur noch die gewünschten Riegelblöcke um 180 drehen…

… und die Deckelplatte aufbringen. Damit wäre das Codeschloß-Modul fertig und
funktionsfähig. Hier mal mit Schachbrettmuster. Es versteht sich von selbst, dass die
Deckelplatte nicht zerteilt sein muss und auch kein Muster oder eine Abbildung braucht.
Genauso gut könnte da auch ein Bild zu sehen sein oder nur eine einfarbige Fläche.

Um die Sache auszulösen muss man nun eine Leiste mit acht kleinen Klötzchen
auf einer Seite einschieben, womit auf der anderen Seite acht Klötzchen austreten
und dann, naja, irgendwas auslösen, freigeben o.ä. Das müsste man sich halt noch
überlegen.

Noch ein paar Aspekte:

- Die Deckelplatte muss abnehmbar sein, da man sonst den Code nicht mehr
verändern kann. Sie kann also nicht einfach aufgeklebt werden, sondern muss
seitlich oder von unten an den Teilen befestigt sein, die die Schublade oder
das Gehäuse darstellen.

- Die Deckelplatte darf nicht dicker sein als 5 mm, da sonst der Abstand zu groß
wird und der Riegelblock vom Ruhemagneten nicht abreisst. Das kann man aber
einstellen, indem der Magnet im Lösewürfel etwas größer gewählt wird.

- Zum Lösen können x-beliebig Magnete benutzt werden, die Lösewürfel sind nichts
besondere. Es funktioniert jeder Magnet der nur stark genug ist, aber nicht so stark
dass er auch Nebenfelder beeinflusst.

- Der Mechanismus ist vermutlich ohne Zerstörung nicht knackbar. Es hat weder
ein großflächiger Magnet eine Wirkung, noch reagiert die Sache auf abstossende
Kräfte oder von der anderen Seite. Ohne Strom ist die Sache praktisch unbegrenzt
funktionsfähig, braucht weder Gravitation noch Luft. Lediglich hohe Temperaturen
würden die Magnete zerstören.

 

[MircoMars]

Tolles System, anders als ich es mir vorgestellt hatte.
Was ich jetzt nicht gesehen hab: Die Deckelplatte muss irgendwie noch verriegelt werden. Am besten so, dass sie nur abnehmbar ist wenn das Schloss legal geöffnet wurde oder ein separater "Code ändern" Code eingegeben wurde.

Kopfkino: Ein Schachbrett das bei ausgewählten Stellungen automatisch ein "Schachmatt in x Zügen" anzeigt, hehe

 

[Haui57]

Super Idee!!!! Auf so etwas würde ich nie kommen.
Aber mir stellt sich hier grad die Frage, inwieweit es zu hören oder zu fühlen ist, wenn der Magnet an die richtige Stelle gesetzt wird. Ich kann mir vorstellen, dass es ein leises Klickgeräusch oder einen kleinen Ruck dabei gibt.
Eine Möglichkeit wäre natürlich, wenn sich unter jedem Feld ein Magnetstein befindet, natürlich ohne Sperrriegel. Was das Ganze natürlich aufwändiger und teurer macht.

 

[Stephan Stoske]

Schönen Dank.

@Haui57:
> ...inwieweit es zu hören oder zu fühlen ist, wenn der Magnet an die richtige Stelle gesetzt wird

In beiden Fällen klackt der Riegelblock gegen die Deckplatte.
Geräusch und "Gefühl" sind beim Öffnen und Schliessen identisch.
Ein Lösewürfel an richtiger Stelle hört sich also genauso an,
wie an einer falscher Stelle.

 

[ARON]

Moin,

sehr schöne Idee und super erklärt. Wünsche Dir viel Erfolg - auch wenn ich glaube, dass das mit Holz und vor allem mit unseren relativ groben Maschinen eine sehr anspruchsvolle Arbeit wird.

Solltest Du irgendwann damit fertig sein - egal welches Material - dann zeig' uns doch bitte mal Bilder.

 

[Haui57]

Überanstrenge bitte nicht meine alten Gehirnwindungen!
So langsam begreife ich das Konzept. Es müssen ja überall Magnetsteine sitzen, da ein falscher Stein wieder blockieren soll.
Der € fällt mal wieder nur Cent-weise....... :rolleyes:

Genial!

Hast du schon eine Idee, was allein die Magneten kosten würden?

 

[kobalt]

Die Idee ist super, Erklärung und Bildmaterial sind beeindruckend gut. Gefällt mir außerordentlich.

Warum planst Du Haltesteine, wenn sie hinterher doch wieder aneinandergeklebt werden? Würde es da eine Stange mit Ausfräsungen nicht auch tun? Also quasi wie deine Riegelstangen, nur hochkant.

Die Verknüpfung der Programmierbarkeit mit der Lösung des Gesamtproblems empfinde ich auch als Voraussetzung für "sinnvolle" Anwendungen. Oder halt darauf verzichten.

Gruß Kai

 

[uli2003]

Magnete kosten nicht viel. 100 Stck. weit unter 10 Euro.

Wie schon vermutet ist die ganze oberen Platte voller Verschlussriegel, in diesem Fall die Zahnleisten. Eine Schublade ist somit immer mit Deckel - aber das ist ja nicht so schlimm.

Solange die Riegel in ihren Führungen nicht verkanten, und der Magnet durch die Holzplatte stark genug wirkt um den Riegel zu lösen (vor allem wenn die Sperrriegel irgendwo anliegen, ist die Reibung doch da..) kann das funktionieren.

Von der Ausarbeitung der Teile sehe ich keine Probleme.

Grüße
Uli

 

[Stephan Stoske]

@Haui57:
Du hast es erfasst. Cool, ne?

64 kleine Ruhemagnete 3x1 oder 2x2 würden 12.16 € kosten.
64 Riegelmagnete 6x3 würden 14.08 € kosten.
Für die Lösungswürfel noch ein paar, das macht den Braten nicht
fett, so um 30 Euro inkl. Porto etwa.

@kobalt:
Besten Dank. Die Riegelblöcke sind nur deshalb einzeln, damit
man beliebige Raster aufbauen kann. Man könnte auch durchgängige
Stangen machen, aber dann ist das Raster fest. Und eckige Löcher
sind bestimmt nicht einfach.

> Die Verknüpfung der Programmierbarkeit mit der Lösung des
> Gesamtproblems empfinde ich auch als Voraussetzung für "sinnvolle"
> Anwendungen. Oder halt darauf verzichten.

Den Satz verstehe ich nicht.

@uli2003:
Es freut mich sehr, wenn du meinst das könnte klappen. Ich bin da auch
recht optimistisch. Bestimmte Kante müssen natürlich auch gerundet werden,
damit sich nichts verkantet. Aber das wäre ja machbar.

 

[WANNA1904]

Hey Stefan,

interessante Idee. Sieht schön aus.

Besten Dank. Die Riegelblöcke sind nur deshalb einzeln, damit
man beliebige Raster aufbauen kann. Man könnte auch durchgängige
Stangen machen, aber dann ist das Raster fest. Und eckige Löcher
sind bestimmt nicht einfach.

Kann es sein, daß Ihr beide die Terminierung durcheinanderkegelt?
Ich glaube, Ihr meint mit "Haltesteine" bzw. "Riegelblöcke" das, was Du ursprünglich als Füllblock/-blöcke bezeichnet habt. Also die Teile, durch die die Riegelstangen laufen und die zudem die seitliche Führung für die Riegelblöcke bilden, richtig?

Dann stimme ich Kai zu: Leiste statt Klötzchen.
Die Freiheit bzgl. der Rastergröße (= Anzahl der Felder in einer Richtung) halte ich für minimal. Du brauchst doch eh immer mehrere gleiche Stangen.
Und die Fertigung ist kein Thema: Durchgehende Leiste mit einfachen rechteckigen Nuten (prinzipiell wie die Riegelstangen, nur hochkant) + zusätzlich einfache angeleimte Leiste zum "Schließen" der Nuten, fertig.
Und eine Leiste hat einen Riesenvorteil (IMH: alle "Füllblöcke" einer Leiste fluchten 100% und haben keine störende Kanten. Beim Aneinanderkleben einzelner Klötzchen wird das schwierig(er) bzw. arbeitsintensiv.

Und genau in der Flucht und den Kanten sehe ich bei der aktuellen Konstruktion ein mögliches Problem:
Du mußt unbedingt sicherstellen, dass die einzelnen Riegelblöcke bei der Auf-/Ab-Bewegung nicht kippen (und dann verkanten und alles blockieren) können!

Bei den von dir dargestellten Seitenverhältnissen haben die Blöcke wegen den beiden Ausfräsungen nur eine schlechte Führung bzgl. des Kippens um die Achse parallel zu den beiden Ausfräsungen. Selbst kleine Kanten an den Riegelstangen/Füllblöcken oder vielleicht sogar eine seitlich aufgesetzte "Schachfigur" könnten zu schrägen Bewegungen führen.
Und dann viel Spaß beim Lösen der Blockade

Z.B. könnte es helfen, die Riegelblöcke deutlich höher als breit zu machen.
Oder eine zusätzliche Führungskante/-nut.
Auf jeden Fall solltest Du ein Auge drauf haben*.

Gruß Jens

* Und auf eine konsequente Bezeichnung

 

[Stephan Stoske]

Hi Jens,

schönen Dank für die Tipps. Selbstverständlich schmeissen wir hier
Bezeichnungen durcheinander, ich verwechsle sie ja selbst. Ich habe
irgendwie kein Händchen für Begriffe und blöde gewählt. Obwohl:
Sperrriegel ist ganz hübsch

Ich dachte die Füllblöcke liessen sich am einfachsten als Profil
erzeugen, dann kann man sich die Stücke einfach abschneiden.
Längs als Leiste geht auch, aber dann braucht man doch x Leisten
in verschiedenen Längen und wie soll man da eckige Löcher rein
bekommen? Und kürzen geht ja auch nicht, da der Abstand der
Löcher die Schnittbreite berücksichtigen müsste. Oder verstehe
ich das nur falsch? Mach' ma' 'n Bild...


Das mit dem Kippen müsste man einfach mal probieren. Die Kräfte
sind höher als man denkt. Das Aufsetzen eines Lösungssteines bei
5 mm Deckelplatte wäre auf Total 10 mm Abstand 230 Gramm.
Mit dem Näherkommen bis zum Kontakt erhöht sich die Kraft auf
1,2 Kilo. Da wird den Riegel nichts vom Hochfliegen abhalten.
Die Querkräfte ins Nebenfeld können höchstens rund 50-60 Gramm
betragen, da reissen sie noch nicht vom Ruhemagneten ab. Denn der
hält auf 1 mm Abstand den Stein mit rund 180 Gramm fest.
Will sagen, durch den Ruhemagneten bewegt sich das Ding nie,
oder wenn, dann nur schlagartig. Bei Holz wird es da vermutlich
kein Verkanten geben, bei Metall wäre ich mir nicht so sicher.