Bekohlungskran als Funktionsmodell


Modell

Der Kran der Märklin Bekohlungsanlage 5618 soll zu einem Funktionsmodell umgebaut werden.

Das Kranhaus ist groß genug, um die Antriebe für Schwenken und Heben/Senken aufnehmen zu können.

Funktionsmodell Bekohlungskran

Die Funktionen sind überschaubar:

  1. Drehen n x 360 Grad
  2. Heben / Senken Kranhaken
  3. Licht am Ausleger

Ausleger - Heben / Senken entfällt, Fahrfunktionen gibt es auch nicht.

Für mich waren die Punkte 1 und 2 wichtig und ausreichend - das Licht am Ausleger sollte immer an sein, um die Stromzufuhr über die Drehdurchführung als funktionierend anzuzeigen.

Ausserdem sollten sich die Kosten wieder in Grenzen halten und möglichst viele Standardteile aus dem Baumarkt und der Elektrotechnik verwendet werden. Als gesondert zu beschaffende Teile blieben die Zahnräder und die Isolierbuchsen zur Stromdurchführung übrig. Für die Buchsen gibt es auch eine 3D-Druck Variante. Größte Vereinfachung und auch Kosten reduzierend war die Wahl der Digitalmotoren von Uhlenbrock.

Konstruktive Lösung

Hauptproblem war wie schon beim Fuchs.Bagger die stromführende Versorgung der Einbauten im Oberteil des Krans, wobei ein uneingeschränktes Drehen um 360 Grad möglich sein sollte. Die Lösung dort war folgende:

Das Drucklager habe ich weggelassen und dafür eine Setzmutter in die neue Bodenplatte eingeklebt, durch die die 4mm Messinghülse passt. Ansonsten wird auch hier das Oberteil wird durch eine Schnecke am feststehenden Zahnrad gegenüber der Bodenplatte weggedreht.

Die erste Idee war, den konstruktiv recht ordentlich ausgeführten originalen Drehteller aus dem Bausatz zu verweden. Aber bei seitlich wirkenden Kräften klemmt es beim Material Kunststoff doch. Also habe ich diesen Teil wieder ausgebaut und zwei neue Trägerteile für die Achsdurchführung mit dem 3D-Drucker erstellt (alle Zeichnungen und Original-Files findet ihr wie immer im Download):


Lagerplatte oben


Lagerplatte unten

Eingebaut sieht das dann so aus:


Lagerplatte oben eingeklebt

Auf dem Bild ist auch schon das Schwengetriebe festgeklebt (alle Klebungen mit Sekundenkleber), prinzipieller Aufbau wie beim Fuchs-Bagger, Ausführung aber als 3D-Druck.


Lagerbock Schneckengetriebe

Auf dem Digitalmotor kann man einfach ein Zahnrad befestigen, aber nicht die ca 1cm lange Schnecke. Zur Umsetzung musste wieder ein einfaches Schneckengetrieb gebaut werden. Alle Zahnräder sind Modul 0,4 und bestehen aus Messing.

 


Lagerplatte unten eingeklebt

Auf dem Bild der unteren Lagerplatte ist bereits der Kontakthalter verklebt. Die Schraube des Stellrings ragt durch die Aussparrung und fixiert die 4mm Hohlachse. Da das Zahnrad mit der Messinghülse verlötet ist, kann das Oberteil gegen das Unterteil gedreht werden.


Kontakthalter unten

Für das Oberteil des Krans ist natürlich auch ein Kontakthalter erforderlich, der wie folgt aussieht:


Kontakthalter oben

An beiden Kontakthaltern sind 2 Pole einer Lötleiste angeschraubt, ein Pol mit Kontakt zur Messinghülse und ein Pol über Kontaktfeder mit Verbindung zur isolierten Mittelachse.

 

Kontaktabnahme von der Messinghülse erfolgt wieder mit einer Lötöse für 4mm Bananenbuchsen:

 

Hier die Einbaulage des oberen Kontakthalters. Der Ausleger wurde im Innern des Krangehäuses von den Querstreben befreit, damit genug Freiraum für die Einbauten ist:

Hinweis zu den Darstellungen der 3D-Druck-Komponenten:

3D-Drucker arbeiten schichtweise von unten nach oben. Daher müssen einige Komponenten über Kopf konstruiert werden, um leere Räume unter der Druckdüse zu vermeiden. Der von mir benutzte Drucker "flasforge" kann auch umgekehrt verfahren, fügt dann aber Stützelemente hinzu, die man nachher entfernen bzw abbrechen muß. Das erfordert Nacharbeit und läßt sich vermeiden, wenn man beim Entwurf die Reihenfolge des Schichtaufbaus berücksichtigt.


Die beiden Digitalmotoren werden ebenfalls mittels 3D-Druck-Elementen befestigt. Die Halter sind mit Sekundenkleber lagerichtig befestigt.


Lagerbock Schwenkmotor


Lagerbock Hubmotor

Um den Lagerbock für den Hubmotor drucken zu können mussten Stützelemente hinzugefügt werden. Das erledigt eine Routine des Druckers. In der Darstellung fehlen diese Stützen, da sie nicht konstruiert werden müssen.


Die Detailaufnahmen der Antriebe zeigen auch die Einbaulage:

Zwei eingeklebte Schrauben M10 bilden das Gegengewicht zur Kohlenlore.

Der Kranteil ist für Wartungs- und Einstellarbeiten abnehmbar und durch Steckverbinder von der Versorgung trennbar:

Inbetriebnahme und Modifikationen

Es gab im Rahmen der Inbetriebnahme 3 Probleme:

  1. unterbrechungsfreie Stromzufuhr in das Kranoberteil
  2. Instabilität im Schneckenantrieb
  3. Gewicht der Kohlenlore

Zu 1. Stromzufuhr

Versuche ergaben, dass die Stromleitung über die mittige Achse kontaktsicher war. Hierfür sorgte der Federdruck oben und unten.

Nicht Kontaktsicher war die Stromzuführung bzw -Abnahme von der Drehachse. Das fiel beim Baggerumbau nicht auf, da dort Ober- und Unterteil aus Metall bestehen. Es wurde in folgen Punkten modifiziert:

  • Am Unterteil wurde die Versorgung mit einer Mutter direkt am Stellring angeklemmt, da hier keine Drehung erfolgt:
  • Zusätzlich wurde zwischen Stellring und Kranunterteil eine Feder eingklemmt,um permanent Zug auf die Kontaktringe im Oberteil auszuüben. Zwei Windungen einer im Durchmesser geeigneten Feder reichten; sie sollte nicht zu steif sein.
  • Im Oberteil wurde eine weitere Öse zu Stromabnahme eingefügt - doppelt leitet sicherer.
  • Im Rahmen der Modifikationen wurde dann noch ein steckbare Kontaktstelle für die Motoren eingebaut, um separat Programmieren zu können und für spätere Fehlersuchen:
  •  

Zu 2. Instabilität Schneckenantrieb

Die Steifigkeit der 3D-Druckteile in sich und bezogen auf die Befestigungslöcher erwies sich als zu gering bei Belastungen des Oberteils durch beschwerte Kohlenloren. Beide Teile wurden konstruktiv überarbeit:


Lagerbock Schnecke mit Versteifung


Lagerbock Schwenkmotor mit Versteifung

Zu 3. Gewicht der Kohlenlore

Um Pendeln der Hublast beim Bewegen zu verhindern - wie man es oft bei solchen Modellen sieht - hatte ich die Kohlenlore möglichst schwer gemacht: Einkleben von zwei M5-Schrauben in das Unterteil. Darüber dann Kohlenschotter aus dem Baukasten, fixiert wie beim Einschottern.

Das war zu viel! Und zwar nicht für den Hubmotor, aber für das Schwenken. Effekt war ein ruckartig drehendes Kranoberteil, was ohne Hublast nicht zu beobachten war. Also alles wieder raus aus der Lore, als Füllmaterial ein Stück Styropor eingeklebt und darauf eine Schicht Kohlen. Damit war das Problem behoben.

 

Noch eine Erfahrung und eine Empfehlung:

  • Nur ganz leicht ölen, z.B. mit einem Tropfen Kontaktspray
  • Auf keinen Fall versuchen, die Kontaktfähigkeit mit Grafitpulver zu verbessern. In Verbindung mit Öl ergibt das eine hemmende Schmiere!
  • Statt Zahnräder mit Modul 0,4 besser welche mit 0,5 verwenden:
    • sie sind nur geringfügig größer
    • Getriebe lassen mehr Spiel zu und sich besser justieren

 

 

 

Im Download-Bereich findet Ihr alle Dateien für den Nachbau mit den original CAD-Files, damit Ihr ggfs Anpassungen und Änderungen vornehmen könnt. 

Aufbau und Funktion könnt Ihr Euch auch demnächst in meiner Video-Gallery ansehen.  

 
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