Folge 12: Konzept eines Aufzugs

Motivation & Idee

Im Beitrag Gleisplan wurde ein Ende der Strecke als Fiddleyard ausgeführt. Für eine Wendel steht einfach kein Platz zur Verfügung. Das gleiche gilt somit auch für einen Schattenbahnhof… leider. Schöner wäre es natürlich, trotzdem einen Schattenbahnhof nutzen zu können. Aber was wäre, wenn man die Wendel durch etwas platzsparendes ersetzen könnte? Zum Beispiel durch einen Aufzug!

Hier nun dazu einige Überlegungen.

Anforderungen

Ganz allgemein muss der Aufzug folgende Eigenschaften haben:

Lastenheft

  • Eine Last (Zug) von einem Höhenniveau auf ein anderes Niveau heben bzw. senken; Höhendifferenz: ca. 400 mm
  • Last: bis zu 20kg (mit schwerer Lokomotive, Schwerlastwagen und Ladung kann da schon etwas zusammenkommen 🙂 )
  • entgleisungssicheres Positionieren
  • ein Hub sollte nicht allzulange dauern (man soll nicht 5 min warten müssen, bis ein anderer Zug kommt… obwohl es verbildgerecht wäre 🙂
  • leiser Betrieb
  • DCC-Steuerung (der Aufzug sollte von Rocrail ansteuerbar sein)
  • Statusmeldung über Rückmelder (der Aufzug soll seinen Status an Rocrail zurückmelden können. Dann kann er potentiell in die Automatik eingebunden werden.)

Sicherheit

Mit den obigen Daten ist auch ein gewisses Gefahrenpotential verbunden: Es wird ein sehr kräftiger Antrieb benötigt. Und es gibt konstruktionsbedingt Scher- und Klemmstellen. Daher kommen noch folgende Anforderungen dazu:

  • Abschaltung bei Überlastung (Überwachung des Reglerausgangs)
  • Handsteuerung (im Falle des Falles muss man eingreifen können)
  • Not-Halt
  • Eigensichere Auslegung (z.B. dürfen die Spindeln nicht in die mechanische Endstellung fahren => die Konstruktion würde beschädigt)

Nehmen wir die obigen Punkte zusammen. Dann kann folgendes Pflichtenheft für ein Funktionsmuster aufgestellt werden:

Pflichtenheft

  • 2 Trapezgewindespindeln:
    • große Kraftentfaltung mit viel Reserve
    • leiser Vortrieb (keine Zahneingriffe)
    • Selbsthemmung (! Bei einem möglichen Stromausfall soll auch bei großen Lasten alles sauber stehen bleiben !)
  • 2-3 Führungslager für sauberen Lauf in der Querachse; seitliche Führung der Spindeln
  • Wiederholgenauigkeit in der Hochachse: Soll beim Positionieren max. 0,3 mm betragen. Die Höhendifferenz am Schienenstoß soll gering sein. Ein Zug soll kaum hörbar darüberrollen
  • Wiederholgenauigkeit in der Querachse: Soll max. 0,5 mm betragen. Der seitliche Versatz am Stoß muss so gering sein, dass hier keine Entgleisungsgefahr besteht.
  • Verfahrgeschwindigkeit ca. 20 mm/s. Ein Hub dauert dann rein rechnerisch ca. 20 Sekunden.
  • Zentraler Elektromotor mit ausreichend Kraft: 12V-Motor mit max. 200 W. Wegen der Spindeln müssen ausreichend Reserven wegen der Reibung eingeplant werden
  • Kraftverteilung per Zahnriementrieben
    • Sehr leise
    • synchroner Lauf beider Spindeln => der Schlitten muss immer in den Waagerechten bleiben
  • lautlose Motoransteuerung mit 20kHz (“einfache” Ansteuerungen mit 0,1 – 1kHz fiepen, was ich sehr störend finde)
  • Maßnahmen zur Sicherheitsabschaltung:
    • Softwareendschalter
    • Hardwareendschalter
    • fein einstellbare Positionsendschalter
    • Positionssensor (fungiert gleichzeitig als Geschwindigkeitssensor)

Konzept

Mit dieser Mechanik soll der Aufzug Realität werden:

  • ein verfahrbarer Schlitten: ein T-Träger aus Tischlerholz sollte stabil genug sein. Die Länge des verfahrbaren Gleisstücks wird gemäß der maximalen Zuglänge mit 1420 mm angesetzt
  • 2 Linearführungen: Hier dürfen Schubladenführungen aus dem Baumarkt herhalten. Ausfahrlänge: 500 mm
  • 2 Trapezgewindespindeln: nicht zu dünn (Knicklänge), nicht zu dick (teuer & zu groß/zuviel Reibung)
  • 1 Antriebsmotor (Scheibenwischermotor)
  • 2 Riementriebe mit Spannrollen
  • diverse Sensoren (mechanische Drucktaster, Mehrgangpotentiometer)
  • Grundaufbau: Holz

Funktionsmuster

Bereits im Video (sorry für die schlechte Bildqualität beim Funktionsmuster) ist die Konzeptskizze zu sehen:

Links und oben (dicke Linien) sind die beiden Gleisanschlüsse dargestellt. Der Schlitten ist in der oberen Position eingezeichnet. Er wird über zwei seitliche Linearlager (blau) geführt. Die eigentlich Last liegt auf zwei Gewindespindeln (orange). Über einen zentral angeordneten Motor werden die Gewindespindeln angetrieben. Durch den Einsatz von Zahnriemen laufen die Spindeln immer synchron.

Fazit

Erste Verfahrbewegungen des gezeigten Aufzug-Funktionsmusters sind vielversprechend. Kraft ist auf jeden Fall ausreichend vorhanden!



2 Antworten zu “Folge 12: Konzept eines Aufzugs”

  1. LUCAS sagt:

    Fantastic website. Everything looks very realistic and detailed. Keep up the great work!
    Greetings from Bayswater, Australia!

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