A dream comes true

  • Vor ca. 20 Jahren wurde ich vom Virus befallen. Nein nicht der Modellbahnvirus, der war schon mit 5 Jahren. Corona war auch noch kein Thema.


    Es war der Virus der langen Schiebebühne für ganze Züge, Der Virus brach in Weißkirchen bei der Rodgau Modellbahn Connection anläßlich einer Ausstellung mit FREMOdulen aus. Lt Vorankündigung sollte die Schiebebühne teilbar sein und ca. 2m lang sein. Genau weiß ich die Länge auch nicht mehr. Also die Hühner gesattelt und von Koblenz nach Weißkirchen geritten, Die Schiebebühne gab es, aber sie war nicht mehr teilbar, Das hatte irgendwie nicht funktioniert,


    Damals wurde der Traum geboren irgendwann so einen Zugspeicher zu bauen. Über die Jahre habe ich geschaut, was andere bauen und was es für Materialien für die Führungen gab. Als Führungen wurden Schubladenteilauszüge aus dem Baumarkt verwendet und als Tisch nur eine billige nicht ausgesteifte Holzplatte. Die Ergebnisse konnte man in die Tonne treten. Mittlerweile gibt es natürlich sehr gute Teilauszüge von Firmen wie Hettich, aber ich war nicht übrzeugt, ob der Schiebetisch, wenn er ganz ausgezogen ist, nicht doch etwas runterhängt und die Gleise nicht mehr auf gleicher Höhe sind.


    Aus China bekommt man (nein nicht nur Corona) jetzt sehr gute Linearführungen und Antriebe. Sicherlich nicht in IGUS Qualität, aber für diesen Zweck völlig ausreichend. Ich will ja keine Werkzeugmaschine mit hoher Lebensdauer bauen. Außerdem sind wir ja im Arduino Zeitalter angekommen. D.h mit der Hand den Tisch verschieben und mit einem Riegel aus Mamas Kleiderschrank fixieren muß auch nicht mehr sein. Es lebe der Schrittmotor driven by Arduino. Zu meinem 60. Geburtstag habe ich mir deshalb schon mal so ein Arduino Experimentier-Set schenken lassen. :thumbsup: und habe mit C++ Programmierung auseinander gesetzt.


    Angefang 2020 war es dann soweit nach ersten Papierskizzen, wurde im AutoCad weitergezeichnet. Geplant waren 2 identische zusammenschraubbare Schiebtische, von jeweils 1,20 Länge. 90 cm verschiebbar und 30 cm fest zum Abstellen von Loks. Auf dem 35 m breitem Schiebetisch sind 7 Gleise mit einem Mittenabstand von 50 mm vorgesehen. Den Abschluß bilden rechts und links 2 Aluwinkel 40x30, die als Absturzsicherung dienen und für die nötige Aussteifung des Tisches sorgen.


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    Über Energieketten werden Kabel zu den Gleisen geführt.

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    In jeder Einheit sollte so eine Antriebseinheit verbaut werden.


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    Anfang Februar hatte ich 2 davon in China bestellt, aber schon 10 Tage später wurde der Auftrag storniert.


    Mitte März habe ich das Holz bei einem örtlichen Schreiner bestellt, weil Baumarkt Qualität mit Sägen, die nicht orthogonal sägen, nicht zielführend bei so einem Projekt ist.


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    An den 4 Außenecken wurde mit Holzdübeln gearbeitet um eine bessere Passgenauigkeit zu bekommen,


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    Das waren neben etlichen Zwingen die wichtigsten Werkzeuge.


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    Glücklicherweise hatte ich die Linearfühungen vor dem Holz gekauft. Angegeben waren sie mit einer Länge von 600 mm. Gekommen sind sie mit 601,5 mm. Also wurden alle Querspannten mit 602 mm bestellt.


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    Um eine bessere Torsionssteifigkeit zu erhalten wurden alle Spannten als T- oder U-Profil ausgebildet und mit 6 mm Holzdübeln von außen mit einander verbunden-

    Pro Segment habe ich ca. 40 Holzdübel zu 3/4 eingeschlagen und den Rest später abgeschliffen. Schrauben habe ich fast gar nicht verwendet.

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    Mit dem Zimmermannwinkel habe ich erst die Löcher für die Linearführungen angezeichnet und dann mit dem Profidübler gebohrt.

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    Fixierung der Aluprofile und Vormontage der beiden Energieketten


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    Jetzt wurden die beiden zusammengeschraubten Tische mit den Linearführungen verschraubt und dann das ganze ausgerichtet, bis das Hin- und Her-Schieben einwandfrei funktionierte. Erst dann wurden die Füße der Führungen festgeschraubt.

    Es fehlt nur noch der Linearantrieb, der ist aber erstmal dank Kurzarbeit einer Haushaltsperre zum Opfer gefallen. Ich werde aber nur einen Antrieb verbauen, so dass es ein Master- und ein Slave-Modul gibt. Das Master-Modul soll natürlich auch allein im Arbeitszimmer etc. verwendet werden.


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    FREMO Lochbild darf natürlich nicht fehlen.


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    So spät genug für heute. Die Schreibfehler werden morgen ausgebessert. :diablo:


    Martin

  • Moin Martin,

    danke für den sehr anschaulichen Bericht und Glückwunsch zu diesem tollen Projekt: da steckt ordentlich Grips und solide Handwerksarbeit drin.

    Beste Grüße und weiterhin einen hohen Wirkungsgrad

    Wolfgang

    Mich interessiert vieles - und immer alles rund um das Bw Bestwig!!

  • Moin Wolfgang,
    das nenne ich mal professionelle Umsetzung. Sauber gearbeitet!
    Aber einen Wermutstropfen gibt es wohl doch. Sind die Teile nicht sauschwer ?

    Ich bin schon gespannt auf die weiteren Baufortschritte.

    Gruß Bodo

  • Men and their dreams......:sehrgut:


    Tolle Arbeit und viel Spaß damit.

    Es wird Zeit, dass man solche Lösungen mal wieder in echt und Farbe erleben kann.


    Ohne Linearantrieb kommt halt doch wieder der gute mechanische Riegel zum Einsatz :aberglaube:


    Liebe Grüße und bleib gesund


    Michael R

  • Gude Martin,

    das läßt den Maschinenbauer durchblicken. Saubere Lösung. Bin schon sehr auf Deine Software gespannt. Wie sieht es denn mit Endstufen und Netzteil für die Stepper aus. Waren die dabei?


    Grüße aus dem Arbeitsurlaub

    Thomas

    "Wer sich nicht an die Vergangenheit erinnern kann, ist dazu verdammt, sie zu wiederholen." Jorge Augustín Nicolás Ruiz de Santayana

  • Hallo Bodo,


    sauschwer sind die einzelnen Segmente sicherlich nicht. Genaues kann ich aber erst sagen, wenn ich die Teile wieder auseinandergeschraubt habe und wenn für das Master-Segment der Antrieb eingebaut ist. Info über Gewicht wird nachgeliefert. Geplant ist, die Teile für den Transport als Sandwich zusammenzuschrauben. Aber das geht nur, wenn man das Ganze noch tragen kann.


    Hallo Thomas,


    da die Hardware Komponenten feststanden war die Software schon Anfang Februar fertig. Ich habe mir dazu einen Profi eingeladen. Mein Jüngster hat sich schon mit 15 Jahren mit C++ Programierung beschäftigt und macht jetzt in Linz in Österreich ein Masterstudium in Künstlicher Intelligenz. Also haben wir bei mir ein Wochenende Arduino Boot Camp gemacht. Das war eine super Vater - Sohn Nummer. Hat richtig Spaß gemacht.


    Als erstes haben wir uns nach dem Frühstück eine Thai-Massage gegönnt. Dann ging es mit Energie an die Arbeit. Abends war das Programm fertig.


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    Da der Antrieb storniert war, hatte ich einen NEMA17 Stepper besorgt. Als Netzteil mußte ein altes Steckernetzteil herhalten und für die Gleisauswahl eine Matrix-Folientastatur. Bei neuen Projekten nehme ich immer einen Arduino Mega zum Programieren. Später wird hier ein Arduino Nano im Schiebetisch arbeiten. Mit dem Relais werden die Gleise stromlos geschaltet, wenn der Schiebetisch verfahren wird. Der Schalter simuliert den späteren Rollenendschalter, für die Referenzfahrt.


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    Als Treiber kommt der TB6600 zum Einsatz. Für diese Wahl gab es 4 Gründe:


    - Über den Enable Port (EN) kann der Motor stromlos geschaltet werden.

    Damit kann der Motor nicht heiß werden, wenn er nicht dreht.

    - Über DIP Schalter können die Micro-Schritte eingestellt werden.

    - Über DIP Schalter kann die maximale Stromaufnahme eingestellt werden

    - Der Treiber hat auf der Rückseite einen Kühlkörper mit einem Winkel zur Montage


    Preis ca. 14 Euro


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    Als Netzteil kommt ein einfaches 12 V Netzteil mit 5A für LED Beleuchtung zum Einsatz. Preis: ca. 6 Euro


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    Der Arduino Nano ist schon mal auf ein Anwendungs Shield gesteckt, das alle Ports auf 3er Stecker rausgeführt hat- Pro Steckplatz stehen neben dem Port, auch 5V und Masse zur Verfügung.


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    Der Endschalter wird ein Rollenendschalter, der später unter dem Schiebetisch montiert wird, damit er vor Beschädigung geschützt ist.


    Für das Programm haben wir uns erstmal in der Arduino Library (Bibliothek) umgeschaut.


    #include "Adafruit_Keypad.h" (Abfrage Matrix-Tastatur)

    #include <AccelStepper.h>

    //#include <MultiStepper.h>


    MultiStepper.h war nicht zielführend aber mit AccelStepper.h konnten alle Anforderungen umgesetzt werden. Zum einen die Referenzfahrt und zum anderen die Auswahl des Gleises und Verfahren des Tisches.

    Wie der Name "Accel" (Beschleunigung) schon sagt, ist hier eine Rampenfunktion hinterlegt, die beim Verfahren erst beschleunigt und gegen Ende wieder abbremst.


    Für die Matrix-Tastatur habe ich mich entschieden, weil sie programmtechnisch wesentlich einfacher abzufragen ist als einzelne Schalter und man den einzelnen Tasten in der Matrix schon Werte zu ordnen kann.


    char keys[ROWS][COLS] = {

    {'0','4'},

    {'1','5'},

    {'2','6'},

    {'3','7'}

    };


    Die obige Matrix bildet 8 Tasten ab, die ich später durch Einzeltaster darstelle, die als 2x4 Matrix verkabelt sind.


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    Der grüne Taster ist für die Referenzfahrt und wird später separat unten im Modul plaziert, weil ich denke durch den selbsthemmenden Linearantrieb (Steigung 5 mm / Umdrehung) wird ein Referenzfahrt selten gebraucht.


    Wie und wo ich die übrigen 7 Tasten für die Gleisauswahl platziere, steht noch nicht fest.


    Soweit für heute


    Martin

  • Hallo Martin,


    die Lösung fast ein Klassiker. Die Endstufe ist ein Leadshine Derivat und für den Preis gut geschossen. Gefällt mir sehr gut was ihr da gebaut habt.


    Erlaube mir bitte eine Bemerkung zu der Schrittauflösung. Wenn Deine Spindel 5mm Steigung hat, dann hat du mit den 800 Microsteps pro Umdrehung eine Auflösung von 6/1000 mm. (Wenn die Dipschalter noch so stehen wie im Bild) Du musst im Betireb mal schauen, wie Du mit dem Drehmoment hinkommst. Bei zu vielen Mikroschritten und zu großer Drehzahlvorgabe kommt es dann zu Schrittverlusten. Ich würde auf 200 Schritte pro Umdrehung gehen das macht dann immer noch eine Genauigkeit von 2/100 mm aber den vierfachen Drehmoment. Schrittverluste sind das übelste was es gibt. Man merkt es erst, wenn es kracht.

    Immerhin bewegst Du eine große Masse für den NEMA17 und der angegebene Drehmoment bezieht sich nur auf den Stillstand. Leider nimmt die Drehmomentkurve bei Steppern mit zunehmender Drehzahl bzw. Microschritte/U rapide ab. Ich gehe nicht davon aus das es zu dem Stepper ein Datenblatt gibt. (Ich weiß ich bin ein Komiker)

    Im Zweifelsfall lade Dir bei Nanotec für einen NEMA17 ein Datenblatt herunter.

    Du solltest dann mal schauen, was der Motor bei 12 V für einen Stillstandsdrehmoment hat und wie die Kurve abflacht bei Deiner gewählten Maximaldrehzahl. Die Beschleunigungskurve ist dabei nur für Deine Züge wichtig, dem Stepper ist das relativ egal. Eventuell kannst Du auf die 42V gehen. (Also wir nehmen im Zweifelsvall 48V 5A, weil es diese Netzteile am Markt gibt. Keine Sorge, Deine Endstufe hält das aus. Uns ist noch keine um die Ohren geflogen)


    Bis dahin viele Grüße (Temporär aus Friesland)

    Thomas

    "Wer sich nicht an die Vergangenheit erinnern kann, ist dazu verdammt, sie zu wiederholen." Jorge Augustín Nicolás Ruiz de Santayana

  • Ein kleiner Hinweis: Die 230V Eingangsspannung des Netzteils dürfen nicht ins Modul geführt werden, bitte seht dazu ein kleines Gehäuse vor, das auf dem Boden unter dem Schattenbahnhof liegen kann. Die Richtlinien für elektrische Sicherheit sind da sehr eindeutig und würden einen Einsatz im FREMO ggf. ausschliessen, wenn das Netzteil fest im Modulkasten eingebaut wäre.


    mfg


    Thomas

  • Hallo Thomas und Thomas


    Danke für eure Hinweise.


    In der Antriebseinheit, die ich vorgesehen habe, werkelt ein NEMA 23. Das sollte reichen. Der Tisch lässt sich leer mit einem Finger verschieben. Also ein paar Kilogramm an Rollmaterial sollten drin sein. Ja die DIP Schalter stehen auf ON / OFF / OFF. Das sind 800 Schritte und genau die richtige Geschwindigkeit für den Schiebetisch. Bei 200 lief der NEMA 17 etwas rau.


    Das Netzteil habe ich bei Reichelt auf die Schnelle mitbestellt, weil ich dringend etwas bestellen musste. Hier muss ich mal schauen, ob und wo ich das platziere. Eine 5V Auskopplung für den Arduino muss ja auch noch her.


    Grüsse

    Martin

  • Hallo,

    da kann ich nur sagen: Fachleute unter sich. Die mechanische Ausführung finde ich super. Und die "saubere Entwicklungsumgebung" mit Fliesenboden und Staubsauger in der Ecke ringt mir Hochachtung ab. Das sieht bei mir ganz anders aus:blush2:. Obwohl ich vor fast vierzig Jahren mal ein Nachrichtentechnik Studium angefangen hatte, kann ich Euch elektronisch nicht folgen. Gleichwohl ziehe ich meinen nicht vorhandenen Hut vor so viel geballtem Wissen. Das war nicht ironisch.

    Grüße

    Johannes

  • Ha, das kenne ich. Ich habe eine kleine Bandsäge im Keller. Damit lässt sich das Styrodur wunderbar bearbeiten. Aber wenn ich in den oberen Stock gehe hinterlasse ich leider eine Krümmel Spur auf der Treppe.


    Grüße

    Johannes

  • Hallo Miteinander,


    würde sich die dargestellte Schiebebühne auch als Loklift H0 senkrecht realisieren lassen? Ich denke so mit Trainsafe-Röhren (inkl. E-Halterung) und CNC Linearsystem Spindelantrieb z.B. 500-800mm. Die Steuerung analog wie oben beschrieben. Das Gewicht der Plexiglas-Röhren inkl. Zuggarnituren übersteigt bei 5 Ebenen sicherlich die 10 kg Grenze nicht. Was meint Ihr?


    Gruss

    Albrecht

  • Hallo Albrecht,


    bei einer senkrechten Montage hast Du das Problem der Schwerkraft im Antriebsstrang. Dein Motor müsste zumindest das Gewicht der Konstruktion leistungsmäßig kompensieren. Martin hat nur die Massenträgheit zu überwinden. Das Problem bei Schrittmotoren ist, dass Sie es nicht gerne haben, wenn sie nach einer Seite schwerer Arbeiten müssen. Ich habe an meiner Fräse auch nachträglich einen Luftzylinder zum Massenausgleich an der Z-Achse einbauen müssen. Trotz ordentlicher Berechnung kam es immer wieder mal zu Schrittverlusten. Danach erst war Ruhe.

    Eine Möglichkeit wäre eine Aufzugslösung, bei der Du an der gegenüberliegenden Seite ein Gegengewicht zur Massenkompensation bewegst. Problem, die Gesamtkonstruktion wird immer doppelt so schwer sein wie Deine verbauten Röhren und der Mechanik. Außerdem wird es klobig.

    Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz eines Schritt- oder Servomotors mit Rückführung (Encoder). Der bleibt erst stehen, wenn die Position 100% erreicht ist. Das wiederum ist recht teuer und muß größer Ausgelegt sein als Notwendig. (Ohne Massenausgleich)

    Die Aufgabe sehe ich, als transportable Lösung für Treffen, als Herausforderung an.


    Mit freundlichen Modellbahnergrüßen

    Thomas

    "Wer sich nicht an die Vergangenheit erinnern kann, ist dazu verdammt, sie zu wiederholen." Jorge Augustín Nicolás Ruiz de Santayana

  • Hallo Albrecht und Thomas

    Für den Antrieb sollte man eine Antriebseinheit mit Linear-Spindel und NEMA23 Schrittmotoren verwenden. Die NEMA17 Motoren sind denke ich zu klein. Um den Massenausgleich zu erreichen, kann man hinten via Umlenkrolle eine Stahlplatte gegengleich als Kontergewicht mitlaufen lassen. Damit würde sich für den Fall der Stationären Montage zwar das Gesamtgewicht der Konstruktion fast verdoppeln, aber der Schrittmotor müsste nur noch die Fahrzeuggewichte bewegen, da Kontergewicht und das Gewicht des Lok-Lifts sich ausgleichen.

    Genau so machen dass die Lift-Hersteller. Die Motoren bewegen nur den Inhalt der Kabine und nicht das Systemgewicht. Die Massen die für die Kompensation berücksichtigt werden müssen, sind so deutlich kleiner. Brems- und Anfahrbeschleunigungen haben wir nicht, das es kein Seilgetriebenes System ist. Auch die Elastizität der Seile entfällt.


    Ich bin auf weitere Lösungen gespannt...


    LG,

    Axel

  • Hallo zusammen,


    der Antrieb mit einem NEMA23 Schrittmotor ist aus China gekommen. Dagegen wirkt der NEMA17 wie ein Spielzeug.


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    Mit einem Winkel wird der Schiebetisch mit dem Antrieb verbunden. Wenn man mit der flachen Hand die Welle in Rotation versetzt, bewegt sich der Schiebetisch mühelos. Schrittverluste durch zu hohe Drehmomente sind hier nicht zu erwarten.


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    Da ich die Kabel des Steppermotors nicht verlängern wollte, wurde der TB6600 direkt in der Nähe montiert. Alle Leitungen sind in Kabelkanälen verlegt. Auf der einen Längsseite die Kabel für den Antrieb, auf der anderen Seite die Kabel für die Gleise.


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    Der Rollenendschalter für die Referenzfahrt.


    So sieht der eingebaute Antrieb von oben aus.


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    Natürlich habe ich Bodos Frage nach dem Gewicht nicht vergessen und extra die Waage aus dem Badezimmer geholt.


    Das Mastermodul mit Antrieb: 16,5 kg

    Das Slavemodul ohne Abtrieb: 13,8 kg


    Als Sandwich mit 2 Stirnbrettern werden wohl ungefähr 33 kg zusammen kommen.


    Bis demnächst aus diesem Keller


    Martin

  • Hallo Martin,

    Hut ab, sehr saubere und solide Arbeit!

    Ich lese ja hier schon eine Weile still und heimlich mit. Nachdem nun wieder schreiben möglich ist (DANKE Thomas!) möchte ich hier einmal ein paar Gedanken und Bilder meines "Abstellbahnhofs mit Schiebebühne" anhängen, da es gut zum Thema passt.

    Vom Aufbau her habe ich es ähnlich gemacht, nur nicht mit Antrieb. Ich verfahre die Bühne von Hand, was sehr leicht und schnell geht. An den Stellen, wo die Gleise sich gegenüber liegen, habe ich einen elektrisch betätigten Verriegelungsbolzen angebracht. Durch die Bühnenlänge von 2,25m habe ich dafür drei Taster über die Länge verteilt. Man kann die Bühne auch bei voller Fahrzeugbestückung mit nur einem Finger an einem Bühnenende bewegen. Die Linearführungen (http://www.cnc-discount.de) machen es möglich.


    Damit die Bühne in der Mitte nicht durchhängt, gibt es 4 Kugellager zur Abstützung, die auf Aluprofil laufen.


    Wer sich nun wundert, das er keine Gleise sondern nur Alu-Profile sieht, braucht keine neue Brille. Das soll so sein. Ich fahre tatsächlich fast komplett auf Profilen aus 2x 30mm Alu. Durch die digitale Stromversorgung ist dies möglich. Der große Vorteil: Schneller und billiger kann man kaum die Menge gerader Gleise verlegen. Das Eingleisen von Fahrzeugen geht sehr einfach und das putzen und sauber halten des gesamten Abstellbahnhofs ist im Hand umdrehen erledigt. Der einzige Nachteil kommt selten zum "tragen": Der Transport der Module ist etwas für Männer; andere gehen für sowas in die Muckibude.

    Lediglich die Einfahrgleise (auf dem Bild fehlt noch eins) des rechten Teils bestehen, bedingt durch den Bogen, aus Tillig-Elite Gleis.


    @ Albrecht: Für die senkrechte Vitrine habe ich auch einen Tipp, dazu wird es aber einen extra Beitrag geben.


    Viele Grüße von Detlef Ko.!

  • Hallo Detlef,


    das sieht aber super aus. Die Idee mit den Aluleisten hatte ich auch. Als ich aber im Baumarkt mehrere dieser Leisten in den Händen hielt, habe ich gemerkt, wie schwer das würde. Die Vorgabe war ja, dass der Schattenbahnhof transportabel sein sollte. Ein Vorteil von den Aluleisten ist allerdings, dass es keine Transportschäden wie bei Gleismaterial geben kann.


    Könntest du noch ein paar Bilder von der Verriegelung zeigen?


    Viele Grüße

    Martin