Antrieb für Formsignale

[MHAG]

Hallo,

ich mache mir Gedanken, welche Antriebe ich bei meinen zu bauenden Formsignalen verwenden will. Die "Klick-Klack-Antriebe" gefallen mir nicht so gut, müsste ich sowieso auch kaufen (wie alle anderen Varianten auch), da ich die Signale aus den Viessmann-und Schneider-Bausätzen (und ein paar Selbstbauversuchen) zusammenbauen will; ich habe mich zum Glück rechtzeitig damit eingedeckt
Bisher habe ich noch kein bewegliches Signal daraus zusammengebaut, nur die unbeweglichen Attrappen für die Signale in der Vitrine (siehe ab viewtopic.php?p=2862#p2862 und folgend), da habe ich keinen Hub für die Signalflügel gebraucht.
Und weil ich sowieso Antriebe brauche, denke ich halt drüber nach, ob und wie man da was besser/günstiger/einfacher/stabiler/toleranter machen könnte... Es geht um etwa 25 Formsignale (2-4-begriffig), die Antriebe dazu sollen mich nicht arm machen

Mich interessiert deshalb, wie groß der Hub vom Antrieb für die Formsignalbausätze sein soll; ich habe schon gesucht, aber nichts dazu gefunden.
Die alten (Viessmann-)Antriebe mit der Dämpfung haben ja einen größeren Hub durch die Doppelspule, bei Servos kann man das einstellen, für die neuen motorischen Antriebe habe ich keine Info. Soweit ich weiß, wären auch MTB-Antriebe möglich, die sind ja ab 3mm Hub in 1,5mm-Schritten einstellbar.
Allzu groß ist der notwendige Hub wahrscheinlich nicht, um einen Signalflügel von Hp0 zu Hp1 oder Hp2 zu bewegen (und zurück). Auch bei den Formvorsignalen brauchen die Scheibe oder der Flügel eine entsprechende Bewegung.
Und die Frage nach dem Hub gilt natürlich auch für die Schneider-Schmalmast-Signale...

Eventuell muss man eine große Antriebsbewegung per Hebel auf eine kleinere für die Flügel umsetzen. Diese kleinere Bewegung ist die, die mich interessiert.
Was ich bisher herausgebracht habe (laut verschiedenen "Meßwilligen"), ist eine Spanne von 2,5-4,0 mm, was mir aber ziemlich "ungenau" vorkommt.
Ich hänge jetzt mal die Idee als Skizze an, dann kann man besser erkennen, warum ich den möglichst genauen Hub brauche.



Der "Hub" im Antrieb wird also bestimmt durch die Höhe des Profils, das aus dem Trägerprofil herausgefräst ist und so die Rolle via Rampe um diesen Betrag hebt oder senkt.
Vorteil dieser Antriebsgestaltung: Eine Fehlstellung (Hp2 Flügel ist ausgeschwenkt, aber Hp1 Flügel nicht) ist ausgeschlossen.
Man braucht auch nur einen nicht allzu genauen Antrieb , den allerdings mit drei (oder vier für Bayerisches Ru-Ausfahrtsignal) Stellungen, was ein Servo-, Schrittmotor- oder Gewindestangenantrieb durchaus leisten kann. Die Mechanik ist jedenfalls tolerant, was die Positioniergenauigkeit angeht.

Weiß also jemand (oder kann nachmessen), wie groß diese Bewegung sein muß?
Schon mal vielen Dank!

Fragende Grüße
Michael

[MHAG]

Hallo,

anscheinend muss ich vor weiterer Planung doch erst mal einige Signale verschiedener Bauarten bauen, um die Hubhöhe zu erhalten...
Inzwischen überlege ich, welche Ansteuerung für einen Antrieb mit max. 4 Positionen sinnvoll ist, damit muss ja jede Position eindeutig anwählbar sein.
Mir fällt dazu ein:

• Taster (das wäre meine bevorzugte Variante)
• Schiebeschalter
• Drehschalter

Ausserdem denke ich über verschiedene Antriebsvarianten nach:

• Schrittmotor: ist mit einer Arduino-Ansteuerung wohl machbar, erscheint mir aber recht komplex vor allem beim Einschalten der Anlage ("Welches Signalbild wird gerade gezeigt?" => evtl. eine Bewegung zur Grundposition notwendig)
• Motor mit Gewindestange: benötigt eine Rückmeldung/Positionserkennung (mechanisch? optoelektrisch? magnetisch?) Je nach Signalbild muss der Motor beim Wechsel vorwärts oder rückwärts drehen
• Servo: dürfte die einfachste Variante sein, allerdings gibt es auch hier beim Einschalten der Anlage eine Bewegung zu einer Grundposition (wenn es keine Rückmeldung der aktuellen Position gibt) hier ist ein Arduino mit maximal 13 I/O-Pins belegt (4 Eingabe,1 Servo, 4 Positionsmeldungen, 4 Rückmeldeanzeigen) Die Mechanik könnte hier eine Zahnstange an den Schiebeteilen sein, die das Ritzel am Servo direkt antreibt

Soweit erst mal die Ideen, immer unter Berücksichtigung, dass maximal 4 Position benötigt werden. Vor allem die 4. Position HpRu beim Bayerischen Signal ist da natürlich "exotisch" es gab hier zwar auch Hp2 (der zweite Flügel war dann hinter dem Mast), aber nicht immer. Also sind 2 oder 3 Positionen eher die Regel, mit entsprechend weniger "Drumherum" (Taster, Sensoren, Rückmeldungen).
Vielleicht gibt's ja weitere gute Ideen dazu?

Viele Grüße
Michael

[Helmut]

Hallo Michael,
ich habe eigentlich nur Lichtsignale, daher kann ich hier nur wenig beitragen. Gefühlt würde ich Dir aber raten, das Ganze an einem Signal mal auszuprobieren. Von der Theorie sollte das Ganze einer Meinung nach klappen. Etwas Bauchschmerzen bereitet mir die seitliche, horizontale Kraftkomponente. Auch wenn Du sie mit Rädern abfängst, kann sie unter Umständen die vertikale Bewegung durch Andrücken an die Führung erschweren oder im Extremfall auch verhindern. Hier hilft in meinen Augen nur ein Testaufbau.

Mit dem Arduino kenne ich mich jetzt nicht so toll aus. Hat der permanente Speicherstellen, wo man die letzte angefahrene Position abspeichern kann. Damit würdest Du doch schon viel an unnötigem Geruckel vermeiden, oder?

Schrittmotor finde ich etwas übertrieben, ist aber nur ein Gefühl. Sollte aber machbar sein.
Bei einem Motor mit Gewindestange hat man relativ viel Aufwand mit der Positionskennung, wäre auch nicht mein Favorit.
Bleibt für mich der Servo, den man über die Pulsdauer recht gut einstellen kann. Auf eine Positionsmeldung könnte man daher vielleicht sogar verzichten.

Zum Schalten würde ich auch Taster bevorzugen, eine gute Entprellung vorausgesetzt. Auch Schalter sollten machbar sein, allerdings müssen unerlaubte Zustände beim Schalten softwaremäßig abgefangen werden.

So, das wären meine spontanen Gedanken zu dem Problemkreis, vielleicht kannst Du davon ja etwas gebrauchen.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[Helmut]

Hallo,
ich vergaß: HPRU ist für mich ein neues Signalbild, musste erstmal googlen, da ich noch nie etwas davon gehört hatte.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[N-Wolfgang]

Hallo Michael,

nach meiner Erfahrung beim Bau von Weichenantrieben ist es so, dass Du mit dem genauen erforderlichen Stellweg nicht arbeiten kannst. Ein großer Teil der Stellbewegung wird schon davon aufgezehrt, das Spiel in der Mechanik zu überwinden. Dann gibt es immer irgendwelche Bauteile, die es schön finden, sich erstmal ein Stück zu verformen, bevor sie sich bewegen usw.

Bei der Weiche reichen theoretisch 1,irgendwas mm Stellweg, aber der ließ sich erst sicher beherrschen, als ich den Stellweg meiner Antriebe auf 3 mm erweitert habe.

Daher mein Tipp: Sieh reichlich Stellweg vor - da, wo es sich bewegen soll, kommt immer weniger an, als Du denkst.

Andere Frage: Wie wäre es, zum Beispiel eine kleine Feder vorzusehen, die das Signal automatisch in die HP0-Stellung zieht? Die Feder würde zum Einen das Spiel aus der Anordnung nehmen und zum anderen müsstest Du mit Deinem Antrieb nur eine Bewegungsrichtung gezielt erzeugen. Da könnte dann z.B. ein Ezenter auf eine Wippe drücken, die den Stelldraht gegen die Feder nach unten zieht und HP1 stellt. Drehst Du den Exzenter wieder zurück, geht das Signal von alleine wieder auf HP0.

Nur mal so ins Blaue hinein gedacht.

Auf meiner Anlage wird es auch Formsignale geben, aber im Moment beabsichtige ich noch, die Viessmann-Antriebe zu belassen.

[MHAG]

Hallo Wolfgang,

der Stellweg der Signale sollte eigentlich kein Spiel haben, viel Kraft wird dabei auch nicht notwendig sein, im Gegensatz zu einer Weiche, wo immerhin zwei Zungen samt Stellschwelle bewegt werden müssen.
In der Skizze habe ich die Schieber als Rampen gezeichnet wegen der Übersichtlichkeit (ging ja nur ums Prinzip), ich würde die real eher als Kulissen bauen (ungefähr wie da: viewtopic.php?p=5823#p5823 ). Also ein Schlitz in der entsprechenden Form, in den die Stellstange ohne großes Spiel eingreift. Nebenbei: Das Signal schaltet so nicht ruckartig um.
Bin aber noch bei den ersten Vorüberlegungen, bisher hauptsächlich theoretische Spinnereien. Immerhin brauche ich eine grössere Anzahl von Signalantrieben, deswegen will ich mir da rechtzeitig was ausdenken. Erst kommt noch einiges anderes...

Viele Grüße
Michael

[N-Wolfgang]

MoiN Michael,

ach so - Deine Prinzipdarstellung mit den Rampen habe ich auch als solche verstanden. Ich selbst bin in meinem Beitrag ja auch nicht auf irgend eine konkrete Lösung eingegangen und im Prinzipiellen verblieben.

Ansonsten ist kein so großer Unterschied zwischen dem Weichen- und dem Signalantrieb. In beiden Fällen willst Du eine sehr kleine Bewegung sehr präzise ausführen. Die Probleme sind genau die Gleichen: Die Tücke des Objekts bringt ein ganzes Universum an Störquellen hervor, deren Wirkungen etwa in der gleichen Größenordnung liegen, wie das, was Du eigentlich erreichen willst.

Nur ein kleines Beispiel: Da hatte ich mit einem recht langen Stelldraht gearbeitet, etwa 5 cm auf der Seite des Servos, dann wurde er durch eine kleine Bohrung in der Grundplatte des Servohalters geführt, dahinter dann etwa 1 cm auf Seiten der Weiche. Ergab ein schönes Hebelverhältnis von 5:1. Mit 10 mm Stellweg am Servo sollte sich die Weiche schalten lassen.

Blöd war dabei aber, dass der Federdraht nicht völlig kerzengerade war. Wenn die Durchbiegung bei 3 mm liegt, dann musst Du schon mal in der Lage sein, den Servo um +/- 3 mm aus der Mitte heraus zu justieren um das zu kompensieren. (Außerdem musst Du Vorkehrungen treffen, dass sich der Draht nicht mehr verdrehen kann). Der Draht hat Spiel in der Führung am Servo, in der Bohrung der Bodenplatte und in der Bohrung der Stellschwelle. Und, da er ja faul ist, wird er das Spiel so ausnutzen, dass er sich am wenigsten anstrengen muss (notfalls dreht er sich, wenn Du da keine Vorkehrung getroffen hast). Zeichnerisch ausgewertet sind das nochmal +/- 2 mm mehr Stellweg am Servo, um das zu kompensieren. Und am Schluss überträgst Du das Einbaumaß nicht 100% sauber von der Ober- auf die Unterseite der Anlagenplatte, und baust den Servo 0,5 mm danaben, so sich die Mittellage des Servos auch nochmal um +/- 2,5 mm verschiebt.

Das heißt, Du brauchst 10 mm Stellweg am Servo um die Weiche zu stellen und 15 mm, um die Unwägbarkeiten, die ein einzelner blöder Draht hineinbringt, und der Montage zu kompensieren. Du verbrauchst so viele Ressourcen zur Fehlerbehebung, dass das, was Du eigentlich bewegen willst, zur Nebensache wird. Aber immerhin bekommt der Servo durch das Hebelverhältnis Bärenkräfte, mit denen er Stellschwellen zerbrechen und sich von seinem eigenen Unterbau losarbeiten kann. Und wegen der Verdrehsicherung des Drahtes musste ich den Draht am Servo festmachen, und konnte ihn nicht einfach nur von der Stellschwelle aus runterhängen lassen. Damit schaute der Stelldraht bei jedem Stellvorgang dann gute 3 mm heraus und blieb auch gerne mal so hängen, um an vorbeifahrenden Fahrzeugen zu randalieren. Diese Erfahrungen bilden den Hintergrund, vor dem der im anderen Thread gezeigte Weichenantrieb entstand. Und auch der hat wieder seine Tücken …

Vor derartigen Effekten wollte ich warnen.

LG,
Wolfgang.

[N-Wolfgang]

Kleiner Nachsatz:

Das hier war der Antrieb, um den es ging:





Ich muss dazu noch sagen, dass ich die Trassenbretter dieser Anlage aus Kapa-Fit, also kaschierten Hartschaumplatten gebaut habe. In diesem Material hält keine Schraube, also musste ich die Winkel ankleben. Und auf Dauer hat der Antrieb mit seinen wechselnden Kräften die Platte so weit zerdröselt, dass er lose wurde. War also keine gute Idee und auch der Grund, warum ich wieder reumütig zum vermeintlich festen, soliden und völlig problemlosen Sperrholz zurück gekehrt bin.

[MHAG]

Hallo Wolfgang;

Deine Warnung ist angekommen!
Genau dieses Problem mit den Toleranzen und Spiel im Antriebsweg will ich durch meine Mechanik beseitigen, denn der Antrieb kann den Schieber bewegen mit einiger Ungenauigkeit, er muss das Teil nur soweit bewegen, dass eine andere stabile Abtriebsposition erreicht wird. Selbst wenn der Servo da drückt und zieht, kann er am Signal selbst keinen Schaden anrichten, weil da noch die stabile "Übersetzung" drin ist.
Noch ein Vorteil: Bei kleinen Winkeln können sich Servos schnell "abnutzen" und ungenau werden, bei größeren Winkeln soll das angeblich nicht so schnell passieren (wurde mir mal erklärt). Das hast Du bei Deiner Servo-Lösung am Weichenantrieb offensichtlich schon berücksichtigt.
Also kann ich mit dem Schieber eine große (auch ungenaue) Bewegung auf diese Weise tolerant auf eine kleine exakte umsetzen. Denn zwischen Signalflügel und dem Abtrieb kann sich nicht mehr viel verbiegen, das ist nur eine gerade "Stange", die eine lineare Auf-Ab-Bewegung macht.
Weichenantriebe haben jedoch bei der Umsetzung der Bewegung zwischen Stellstange und Stellschwelle nochmal ein "90°-Gelenk", zusätzlich wird die Stellstange (=Stahldraht) auf Biegung je nach Steifheit mehr oder weniger belastet. Da summiert sich dann schnell was auf.
Deswegen denke ich, dass sich die beiden Antriebe "Weiche" und "Signal" schon unterscheiden werden. Aber, ich werde experimentieren...

Viele Grüße
Michael

[N-Wolfgang]

MoiN Michael,

im Detail sind die Antriebe sicherlich unterschiedlich, aber die Problematik ist doch sehr ähnlich, insbesondere, wenn beide Antriebe letztlich den gleichen Servo verwenden, um die Bewegung zu generieren. In beiden Fällen liefert der Servo viel mehr Bewegung als eigentlich an der Weichenzunge oder dem Signalflügel gebraucht wird.

Also wird in beiden Fällen eine Mimik gebraucht, die die „Rohbewegung“ des Servos übersetzt und auch so bändigt, dass an der Weiche oder dem Signal zuverlässig und präzise nur das ankommt, was auch gebraucht wird. Und an dieser Aufgabenstellung knobeln wir beide gerade, wenn auch aus anderen Richtungen kommend.

Ich erzähle Dir jetzt einfach mal, was ich mit meinem aktuellen Weichenantrieb, den ich in Helmut‘s Time-Saver-Faden vorgestellt habe, als nächstes vorhabe:

Der Antrieb war ja bewusst so konstruiert, dass er so präzise wie möglich zwei genau definierte Endpunkte anfahren kann. Das tut er auch - der Ärger ist, dass diese beiden Endpunkte gar nicht so genau definierbar sind, weil sie sich doch über die Zeit verändern, etwa, weil sich die Grundplatte verzieht. Dann passiert folgendes: An einem der Endpunkte bleibt ein Spalt zwischen Weichenzunge und Stammschiene offen, der die tollsten Entgleisungen produziert. Am anderen Endpunkt liegt die Weichenzunge perfekt an, aber der Servo erreicht seine Endlage nicht mehr und möllert im vergeblichen Versuch, dorthin zu kommen, endlos vor sich hin. Ich denke, gesund ist das nicht …

Die Lösung des Problems wäre einfach, eine Federung einzusetzen, die einerseits weich genug ist, dass der Servo sie ein Stück weit spannen kann, deren Kraft aber ausreicht, um die Weichenzunge zu bewegen. Dann könnte man den Servo so einstellen, dass er beim Weichenstellen ein Stück weit über den theoretischen Endpunkt hinaus und in die Federung hineinfährt. Ändern sich die Endpunkte der Stellbewegung an der Weiche, dann reicht die Stellbewegung des Servos trotzdem noch, die eine Zunge bis an die Stammschiene heran zu schieben, und auf der anderen Seite fährt er eben etwas tiefer in die Feder hinein, aber er erreicht in jedem Fall seine Endlage, in der er abschaltet.

Da es der Servo bisher immer geschafft hat, die Stellschwelle zu bewegen, muss es grundsätzlich auch eine Feder geben, deren Kraft stark genug ist, die Stellschwelle zu bewegen, aber nicht stark gennug, um den Servo anzuhalten. Das kommt eben auf einen Versuch an, ob man damit praktikabel arbeiten kann. Und der findet demnächst auch statt …

Die Aufgabenstellung Deiner Mechanik dürfte ziemlich ähnlich sein. Ich kann ja, wenn‘s so weit ist, einen Thread aufmachen und berichten.

LG,
Wolfgang