Servohalter

Die Umrüstung der Weichen von den original Magnetantrieben auf Servoantriebe hat zwei Gründe. Zum einen bedingen die hohen, von den Elektromagneten im Schaltmoment benötigten Stromstöße riesige Pufferkapazitäten und starke Schalter (im Allgemeinen wohl FETs), zum anderen sitzen die original Magnetantriebe ziemlich prominent neben den Gleisen und lassen sich schlecht vertuschen.

Ein zusätzliches Argument gegen Elektromagnete ist die Anzahl benötigter Ausgänge am Decoder. Für jede Richtung der Weiche ist ein eigener Ausgang am Decoder notwendig, der Servo hingegen wird über das PPM-Signal an einem einzigen Ausgang in beide Richtungen gesteuert.

Durch die Möglichkeit, die Servos in ihrer Geschwindigkeit gezielt einzuschränken, benötigen sie weniger Strom, die Versorgung ist weniger aufwändig, auch kleiner aufzubauen und die Mechanik für die Betätigung der Weiche wandert in den Untergrund, ist somit unsichtbar.


Da gemeinhin die Servos unter der Platte montiert werden, ist ein Halter vorzusehen. Die Betätigung der Weichenzunge erfolgt in meinem Fall durch einen dünnen Stahldraht mit Umlenkung.

Man findet im Netz für die Befestigung der Servos verschiedene Ansätze - Aluwinkel, Holzkonstruktionen, aus Kunststoff ausgefräste und in 3D-Druck hergestellte Teile sind zu sehen.

Die Alu- und Holzkonstruktionen sind aufgrund ihrer Größe recht fisselig herzustellen und erfordern jede Menge Handarbeit. Eine gefräste Halterung erzeugt Einiges an Abfallmaterial , bleibt als sinnvollste Möglichkeit also der 3D-Druck übrig :)

Ich habe folgende Konstruktion erstellt...

Servohalter_3D

mir dann aber überlegt, dass große Teile der Bodenplatte dieses Halters funktional vollkommen überflüssig sind und deshalb eine Version 2 konstruiert:

Servohalter_V2_3D

Durch eines der beiden trichterförmigen Löcher wird der gekröpfte Stahldraht vom Servohorn zur Unterseite des Halters geführt, der Servo an den beiden senkrechten Balken festgeschraubt und der komplette Halter mit zwei Linsenkopfschrauben von unten an der Platte befestigt.

Die Konstruktion habe ich mit DesignSpark mechanical von RS components erstellt und mit Cura als Slicer das Modell für den 3D-Drucker Ender-2 berechnet und auch den Druckvorgang gesteuert.

Servohalter_V2_Cura

 

Nachdem die ersten Muster einzeln ihre Daseinsberechtigung bewiesen haben, habe ich die Multiplikationsfunktion von Cura benutzt und jeweils immer neun identische Teile gleichzeitig gedruckt. Die Layer Height habe ich auf 0,1 mm eingestellt, 20% Infill.

Hier die Gegenüberstellung von V1 und V2 des Halters:

Servohalter V1 und V2

Mit montiertem Servo ergibt sich dieser Aufbau:

Servohalter V2 mit Servo und Stahldraht

Der Stahldraht wird nach der Montage an der Platte am oberen Ende passend gekürzt, so dass er gerade noch sicher die Weichenzunge führen kann - eine kleine Zugabe schadet hier nicht, Hauptsache, das rollende Material bleibt nicht an der Spitze des Drahtes hängen.

Ich habe 0,5 mm Stahldraht verwendet, der ist starr genug um die TT-Weichen zu bewegen und flexibel genug, um durch leichtes Übersteuern des Servo die Weichenzunge satt an die Schiene anzudrücken, ohne dass der Servo übermäßig belastet wird.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Firmware der Weichendecoder so ausgelegt ist, dass nach Stellungswechsel der Weiche kein Signal mehr an den Servo ausgegeben wird, bei zu starker Spannung des Stahldrahts der Servo also mechanisch wieder verstellt werden könnte. Das mögen die Servogetriebe nicht so sehr, hier also mit Augenmaß arbeiten.


 


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