Blog
- Details
- Geschreven door Beheerder Beheerder
- Gepubliceerd: 08 december 2019 08 december 2019
Wisselaandrijving met servo 2.0 - deel 5
Wat nu, alweer een ontwerp voor een wisselaandrijving met een servo? Dat kennen we nu wel. Ja, dat mag dan waar zijn, er is altijd ruimte voor een origineel idee. Wij zijn van mening dat dit een ontwerp is dat wat toe voegt aan het aanbod.
En die 2.0, dat slaat op het feit dat ons eerste idee toch niet was wat we er van hadden gehoopt. Voortschrijdend inzicht heet zo iets met een mooi woord. Waarmee we tevens ook aangeven dat we niet zomaar iets hebben bedacht.
Het uitgangspunt was een makkelijk (na) te bouwen aandrijving, zonder al te veel kosten. En dan ook nog liefst zo bedrijfszeker mogelijk, gemakkelijk te installeren en te configureren.
Stelmechanisme
Doel van het stelmechanisme
We zijn nu toe aan de bespreking van het stelmechanisme. Zeker een belangrijk onderdeel, zo niet het belangrijkste onderdeel. Want zonder het stelmechanisme kunnen we de wisseltongen niet stellen. En dat is tenslotte het doel van deze wisselaandrijving.
De opdracht van het stelmechanisme is om de tongen van een wissel netjes aan te leggen in de gewenste stand. Dit dient met voldoende kracht worden gedaan, zodat de tongen ook op hun plaats blijven als er over gereden wordt.
Tevens is het wel handig dat wanneer het wissel in de verkeerde stand wordt bereden, de tongen enigszins meegeven. Dat wil zeggen dat het wissel kan worden open gereden. Hoewel vaak niet gewenst, voorkomt het toch ook het ontsporen van het rijdend materieel.
Al met al is dat een reden dat de steldraad veelal uit verenstaal bestaat. In ontwerp gebruiken we rond 0,8 mm verenstaal. Dit is een compromis tussen stijfheid, buigzaamheid en veerkracht die goed bevalt in de praktijk. Bovendien zijn de kosten laag, zo'n € 0,60 per meter en is het makkelijk verkrijgbaar.
Let op! Verenstaaldraad is heel erg hard.
U moet dit nooit trachten af te knippen met uw elektro(nica)- of railkniptang. U zult deze dan gegarandeerd vernielen. Het enige wat er gebeurt is dat de verenstaaldraad de snijkant van de tang indrukt.
Gebruik daarom altijd een kniptang die geschikt is voor dit soort draad. Dan bedoelen we een kniptang met geharde snijkanten, zoals onder andere voor het knippen van pianosnaren wordt gebruikt.
Werking van het stelmechanisme
We zullen de werking van het stelmechanisme uitleggen aan de hand van een aantal afbeeldingen, In de twee afbeeldingen hieronder ziet u het stelmechanisme in de beide uiterste standen. Dit is dan zonder dat er wisseltongen zijn aangesloten, dus de vrije slag. In de hier getoonden standen, zowel linksom als rechtsom, heeft de servo een draaihoek van 15 graden afgelegd.
Dit gerekend vanuit de middenstand van het stelmechanisme (steldraad verticaal). we hebben verder, voor de duidelijkheid, hier de micro-schakelaars met hun bevestiging weggelaten en de geleidingsbuis voor de steldraad in doorsnede getekend.
Gelijktijdig is de steldraad daarentegen over een hoek van ca. 4,5 graden verdraaid. Dit komt dan, op zijn beurt weer, overeen met een slag aan de bovenzijde of, zo u wilt, de uitgang van het stelmechanisme van ca. 6 mm. Deze 6 mm is veelal veel meer dan nodig is voor het omleggen van de wisseltongen, die eerder met de helft genoegen nemen.
Dit betekent dus dat, nadat de steldraad na 1,5 mm te hebben afgelegd, de wisseltongen al aanliggen. De steldraad tracht vervolgens nog een 1,5 mm af te leggen. Omdat het uiteinde van de steldraad niet verder kan, zal de steldraad dus gaan doorbuigen.
Deze doorbuiging vertaalt zich in een veerkracht, die de tongen nu goed op hun plaats houden. En dat was het doel van het stelmechanisme.
Kantelpunt
Wanneer we het stelmechanisme bekijken valt u ongetwijfeld het ronde schijfje op, halverwege de lengte van de steldraad. En u zult denken dat het toch eenvoudiger kan door de steldraad rechtstreeks aan de stelarm van de servo te bevestigen. Toch hebben we bewust voor deze constructie gekozen.
Laten we nog eens terug gaan naar het begin van deze serie (deel 1). Daar toonden we de hiernaast geplaatste afbeelding. Zoals we toen al aangaven wordt de draaihoek van de servo kleiner als de afstand tot het stelpunt groter wordt.
We moesten dus iets verzinnen om het verschil in de slag van de servo en die van de steldraad te compenseren. Dat lukt alleen doordat we er het eerder genoemde kantelpunt in hebben gezet.
Er speelt echter nog iets mee dat tegen het gebruik van een vaste steldraad spreekt. Stelt u zich eens voor dat uw steldraad redelijk lang is en dat halverwege de steldraad en de wisseltongen zich het gat in uw bodemplaat zich bevindt.
Wanneer u nu maar steeds verder probeert de stelarm met daaraan de steldraad door te draaien, komt u op een punt waarbij de steldraad de rand van het gat in de bodemplaat raakt. Wanneer u daarna nog verder probeert door te draaien, zal de steldraad gaan doorbuigen.
Daarbij zal zich het bovenste deel van de steldraad, dat zich in het gat bevindt, in tegengestelde richting gaan bewegen. Met andere worden, ook uw wisseltongen en dus gaat uw wissel uiteindelijk in de verkeerde stand staan!
Geleiding
Omdat we met een kantelpunt werken en dien te gevolge ook met een scharnierpunt, is het nodig de steldraad te geleiden. Laten we het stelmechanisme er nog weer bijhalen (zie de afbeelding hieronder). We onderscheiden daarbij, van onder naar boven, de adapterplaat (zie deel 2), de geledingsbuis, de kantelschijf en de afsluitplaat.
De geleidingsbuis is gemaakt van een stuk polystyreen buismateriaal. De adapterplaat, kantelschijf en de afsluitplaat zijn 3D geprinte kunststof delen. De lengte van de geleidingsbuis is uiteraard afhankelijk van de dikte van uw bodemplaat.
Zowel in de adapterplaat als in de afsluitplaat bevindt zich een smalle, ovale opening. Deze nu dient voor de zijwaartse geleiding van de steldraad. De steldraad kan zich daardoor alleen nog maar heen en weer verplaatsten.
Potentieel zou de steldraad nog wel om zijn eigen as kunnen ronddraaien. Maar doordat deze bij de stelarm van de servo haaks is omgebogen en door een gat in deze stelarm is gestoken, is dat ook (nagenoeg) niet meer mogelijk.
Er zijn nog een twee voordelen van deze constructie te bespreken. Ten eerste de afsluitplaat. De smalle geleidingsopening zal in de praktijk in het geheel bedekt worden door de stelbiels van de wissel.
Dit betekent dat er dus (nagenoeg) geen rommel of ballast in de opening van de wisselaandrijving kan terecht komen. Dat komt de betrouwbaarheid ten goede.
Ten tweede kan de kantelschijf zijn draaien in de gladde binnenzijde van de geleidingsbuis. Dat gaat veel beter dan een meestal veel ruwer geboord gat in de bodemplaat.
Afstellen of configureren
Het mag duidelijk zijn, dat de lengte van de geledingsbuis afhankelijk is van de afstand van het draaipunt van de servo tot de wisseltongen. Wat weer afhankelijk is van de dikte van de bodemplaat. In het geval van onze vereniging is dat ca. 40 mm. In uw geval zal dat ongetwijfeld anders zijn.
De slag is afhankelijk van positie van het kantelpunt en het draaipunt op de stelarm van de servo. Een hoger geplaatst kantelpunt betekent een kleinere slag, een lager kantelpunt een grotere slag. Een scharnierpunt dichter bij de draaias van de servo verkleint de slag weer.
Ook wilt u een niet te kleine slag van de servo zelf. Een te kleine slag van de servo maakt het weer lastig om deze correct aan te sturen met voldoende stapjes. En ook het afstellen van de micro-schakelaars wordt dan lastiger.
U ziet, het is niet zozeer een kwestie van afstellen maar van configureren van de wisselaandrijving. Dat nog voordat u de wisselaandrijving daadwerkelijk plaatst. We zullen hier in de verhandeling van het bouwverslag nog op terug komen.
In het volgende deel zullen we connector-plaat gaan behandelen.
Gepubliceerd 08-12-2019
