Rollbockgrube Fa. Woerhle


Eigenbau einer manuell betriebenen Rollbockgrube für den Anschluss Fa. Woerhle

eingebaute Rollbockgrube

Eigenbau einer Rollbockgrube aus dem 3D Drucker

Für den Anschluss der Fa. "Woerhle" brauche ich auch eine funktionerende Rollbockgrube. Den Bau einer automatischen Rollbockgrube habe ich an anderer Stelle bereits beschrieben, diese Konstruktion kann ich für das AGl Woerhle natürlich anpassen, aber ich benötige dann nur zum Betrieb dieser Grube elektrischen Strom in der Betriebsstelle.

Darüber hinaus benötigt diese automatische Rollbockgrube gelegentliche Wartung, und die Technik ist auch nicht selbsterklärend. Für den Bahnhof "Moeckmuehl" haben wir aus eben diesen Gründen eine rein mechanisch und manuell betriebene Rollbockgrube konstruiert und eingebaut. Diese ist sehr einfach im Aufbau und Betrieb.

Aber auch die Rollbockgrube im Bahnhof "Moeckmuehl" besteht aus vielen kleinen Einzelteilen die ich natürlich nun noch einmal herstellen und montieren muß. Viel Aufwand für eine kleine Grube die gerademal vier Rollböcke aufnehmen kann. Daher möchte ich auch den größten Teil dieser mechanischen Komponenten im 3D Druck entstehen lassen. Natürlich möchte ich dabei auch die vielen Bauteile des Antriebs drucken.

Dabei sollen dann auch Erfahrungen der manuellen und der automatische Rollbockgrube berücksichtigt werden:

Da diese manuelle Rollbockgrube ohne Strom auskommt werden sie mit geänderter Länge, aber gleichem Antrieb, auch im Bahnhof Bieringen verwendet, der davon immerhin gleich 2 Stück benötigt.

Die Konstruktion der manuellen Rollbockgrube im 3D-Druck

Das Funktionsprinzip der Rollbockgrube

Das Transportieren der Rollböcke in der Grube erfolgt nicht, wie bei BEMO, mit den aufzubockenden Regelspurfahrzeugen, sondern durch eine unter der Grube angebrachte Winde, die einen in der Grube befindlichen Prellbock mittels Seilzug bewegt. Dies ist auch schon das Prinzip der automatischen Rollbockgrube und der manuellen im Bhf Möckmühl, dort wird jedoch der letzte in der Rollbockgrube stehende Rollbock angetrieben, der die anderen vor sich herschiebt. Wie bei der manuellen Grube in Möckmühl wird die Winde durch drehen eines Rades manuell von Hand angetrieben und so die Rollböcke in der Grube bewegt. Weil die Grube AGl Woerhle" nur vier Rollböcke aufnimmt will ich auf eine Raststellung je Rollbocklänge verzichten. Die "Steuerung" erfolgt also nur auf Sicht.

manueller Antrieb

Das Nicken der Waggons auf der Grube beim Aufbocken wird dadurch verhindert, daß die Rollböcke am Ende der Grube eine Steigung hinaufgeschoben werden und sich so der Abstand zwischen Rollbockgabel und Waggonachse verringert. Das schieben der Rollböcke erfolgt mit einem Zugseil (rot) das mittels einer Handkurbel und einer Windentrommel angetrieben wird. Sobald der Rollbock von der Achse des Waggons mitgenommen wird, kann der nächste Rollbock in Position geschoben werden. Die Lage dieser Winde in unabhängig von der Rollbockgrube, sie muß lediglich unterhalb der Grube eingebaut werden. Zum bedienen reicht eine einfache Kurbel.

manueller Kurbelantrieb

Damit das Zugseil aus der waagerechten Lage nach unten, und dann in jede Richtung gelenkt werden kann, sind an den Enden der Grube je 2 Umlenkrollen montiert.

Umlenkrollen

Die Grube (grün) ist genauso hoch wie die Grundplatte des Moduls, in meinem Fall eine 30mm Styrodurplatte (hellblau). Durch die Ausführung als massiver Block werden die jeweils 2 Umlenkrollen in einem eingelassen Schacht montiert.

Umlenkrollen

Für die Umlenkrollen will ich mal nicht die Drehmaschine bemühen, diese kann man fertig gedreht und mit Kugellagern versehen bei banggod.com beziehen. Dort werden sie als als "624zz flange bearing" bezeichnet. Bei 10 Stück für 3,31€ (3,89$), also 33ct/Stück mache ich die nicht mehr selber, dafür bekomme ich nicht einmal die Kugellager. Also habe ich die dort bestellt. Ein paar Tage später waren sie da, ohne Portokosten, ohne Zoll....

Umlenkrollen

Die Umlenkrollen haben einen Außendurchmesser von 13mm, eine Breite von 7mm und Kugellager für 4mm Achsen. Die Rollen haben eine fast halbrunde, 6mm breite Rille die das Seil sicher führt.

Umlenkrollen

Durch den manuellen Antrieb entfällt auch die Notwendigkeit der Endschalter in den jeweiligen Endlagen. Hier genügt das Schiebestück am Zugseil wenn es am Ende gegen die Seilführungsröhrchen anläuft. Mit den Fingern läßt sich die Kurbel an den Endlagen nicht mehr weiterdrehen.

Als Zugseil wird eine Angelschnur (Dyneema 0,12mm) verwendet, dieses hat einen Bruchlast von ~5kg und dehnt sich unter Last und Feuchtigkeit nicht aus.

Dyneema 0,12mm

Da dieses Angelschnur auch in grau erhältlich ist, sieht es einem Stahlseil nicht unähnlich, was bei der alten Grube zur Verwendung von Nähgarn führte. Diesem ist die Dyneema-Angelschnur allerdings in jeder Hinsicht überlegen.

stahlgraues Dyneema

Durch die dehn- und reckfreie Angelschnur kann auch das Auf- und Abwickeln direkt auf eine oder zwei Windentrommeln erfolgen. Somit kann das zweite Zugtrum der automatischen Grube komplett entfallen. Die Zahl der verbauten Lager reduziert sich somit auf die Umlenkrollen gegenüber der Winde. Als Windentrommel dient die 6mm Welle des Kurbeltriebes, so ist zum Vorschieben eines Rollbockes etwas mehr also eine Umdrehung an der Kurbel nötig.

Die Konstruktion der Rollbockgrube

Die Grube wird in freeCAD aus verschiedenen Körpern zusammengesetzt. Einziges Detail sind die seitlichen Stützen im Abstand von 10mm.

3D-Rollbockgrube

Die seitlichen Stützen wurden als separates Teil konstruiert und einfach in die Konstruktion der Grube kopiert.

Stütze

Einmal Zeichnen, zig-fach kopieren, das spart Zeit. Ich habe die Stützen nun an einer Seite hinein kopiert und ausgerichtet, für die andere Seite habe ich alle Stützen einfach gespiegelt.

Stützen der Grube

Um die Grube in der Höhe an die 30mm Styrodur Grundplatte des Moduls anzupassen habe ich unter die Konstruktion der Grube einen entsprechenden Klotz platziert.

Höhe der Grube

Die Schächte für die Umlenkrollen in der Grube entstehen durch entsprechende "Abziehklötzen". Im Bild kann man die seitlich herausragenden Wellen für die Gewinde, bzw Durchgangslöcher der M4 Schraube für die Lagerung erkennen.

Abzugblöcke

Damit das Zugseil auf einer Höhe durch die Grube zu den Umlenkrollen geführt werden kann habe ich eine durchgehende 2mm Welle gezeichnet, die zusammen mit den "Abziehklötzen" von der Grubenkonstruktion entfernt wird.

Platz für das Zugseil

Nachdem die "Abziehklötze" und die Welle von der Grubenkonstruktion entfernt sind zeigt sich folgendes Bild. Die nun durch die komplette Grube verlaufende 2mm Bohrung wird später das Verlegen des Zugseils vereinfachen.

Platz für das Zugseil

Die "Abziehklötze" hinterlassen an der Unterseite der Grube passende Schächte für die Umlenkrollen. Diese werden zwischen die vorstehenden Absätze geschoben und dort mit den M4 Schrauben auf dem Innenring der Kugellager geklemmt.

Schacht für das Umlenkrollen

Leider hinterlassen die "Abziehklötze" recht scharfe Außenkanten. Damit hier später nicht das Zugseil reibt und über die Zeit durch geschubbert wird, werden alle Kanten ausgerundet.

Schacht im Detail

Ein Radius von 1mm für alle Kanten entschärft diese Situation erheblich.

Schacht im Detail

Auch die Ein- und Auslaufzonen des Zugseils an den Schächten werden mit einem Radius von 5mm versehen.

Auslaufzonen

Die Außenkanten der Grube werden ebenfalls mit 1mm Radien versehen, so braucht der Ausschnitt im Modul nicht unbedingt schafkantig sein.

Aussenkanten

Die Drahtansicht zeigt die komplexen inneren Strukturen des äußerlich einfachen Klotzes. So etwas läßt sich manuell nur mit recht großem Aufwand herstellen, gedruckt ist es später ein einziges Bauteil.

Drahtansicht

Der 3D Druck der Rollbockgrube

Vor dem Druck wird das *stl-File in den Slicer geladen. Hier wird sie auf der Bauplatte des FDM Drucker Creality CR10 platziert. Hier werden auch weitere Druckfunktionen definiert. Die Grube wird ohne Stützstruktur gedruckt, aber ein Brim wird die Auflageflächer zum Druckbett vergrößern.

Grube im Slicer

Der Druck der Grube dauert 14 Stunden und 6 Minuten, und das obwohl er nicht mal in der feinsten Auflösung von 0,06mm (60µm) sondern 0,1mm (100µm) erfolgt.

14 Stunden und 6 Minuten

Beendet war der Druck der Grube mitten in der Nacht, daher das eher unterbelichtete Bild....

Grube fertig im Drucker

In der Fotobox sieht das gleich viel besser aus...

Grube fertig

....aber nur auf den ersten Blick, eine Ecke zeigt ein sehr ausgeprägtes "Warping", ein Ablösen des Bauteils beim Druck. Die Ursache sind in erster Linie Wärmespannungen, hervorgerufen durch falsche Düsentemperatur, ungleiche Heizbett-Temperatur oder ein schlecht geleveltes Druckbett. Dies muß ich mir noch im Detail ansehen. Für die eigentliche Funktion der Grube ist das aber ersteinmal ohne Belang.

Warping

Ohne Stützkonstruktion werden einige Bauelemente quasi "in die Luft" gedruckt, das geht, so seltsam es klingt, bis zu einem gewissen Grad ganz gut, gerade wenn man die Kanten, wie hier geschehen, ausrundet. So ganz 100%ig sind diese Bereiche natürlich nicht. Für die Funktion ist es hier aber ohne Belang.

gedruckter Schacht

Die Grube selber ist allerdings sehr gut geworden. Nun folgt die Ausstattung mit den Gleisen und der Technik.

gedruckte Rollbockgrube

Nach dem Grundieren der Grube verschwinden viele Schlieren vom Druck in der Oberfläche, einige ander "Fussel" treten deutlicher hervor. Ein wenig Nacharbeit wird es neben dem Überschleifen noch geben.

grundierte Rollbockgrube

Das nächste Element ist das schmalspurige Gleis in der Grube. Das Schmalspurgleis wird als ganzes, gerades Joch gebaut und entsprechend der Rampe gebogen. Der Bau geschieht auf einer 12mm dicken Schicktholzplatte auf der eine gerade Gleisschablone mit Klebeband befestigt wird. Die Zeichnung und Platte sind länger als die Grube, es ist also nötig zu markieren wo die Pertinaxschwellen benötigt werden. Die Schwellen werden mit Weißleim aufgeklebt und anschließend die Code 55 Schienen mit Hilfe von Gleisklemmen aufgelötet.

Schwellenrost und Gleisklemmen

Nach dem Löten werden die Gleisklemmen entfernt. Das Joch ist noch von Flußmittelresten verschmutzt. In die Lücken zwischen den Pertinaxschwellen werden später in der Grube Holzschwellen verlegt.

Schwellenrost gelötet

Mit der Minidrill und blauem Poliergummi werden nun die Schwellen und Schienen gereinigt, überflüssiges Zinn angetragen und auch gleich das Kupfer in der Mitte der Schwellen entfernt.

 gereinigtes Schwellenrost gelötet

Das Schwellenrost wird nun im Wasserbad von der Bauzeichnung angelöst und alle Reste vom Löten und Putzen entfernt.

gelötetes Schwellenrost

Die Schwellen liegen ein wenig kreuz und quer, sie werden nun auf das innere Maß der Grube zugeschnitten. Hierfür habe ich die Überstände mit einem roten Edding bemalt, so sieht man den Anriss später besser.

Schwellenrost und Edding

Die Überstände der Schwellen werden nun mit dem Meßschieber auf das errechnete Maß von 2,8mm angezeichnet. Ja, ich weiß das man das nicht mit dem Meßschieber macht, aber hier ist ja nur der dünne Edding Film von der weichen Kupferoberfläche zu entfernen, da mache ich das ausnahmsweise mal so.

Schwellenrost anzeichnen

Die angezeichneten Überstände der Schwellen. Die feinen Striche dienen dazu den Seitenschneider exakt anzusetzen.

Schwellenrost anzeichnen

Mit einem watenfreien Seitenschneider werden die Überstände nun relativ exakt abgezwickt.

Schwellenrost abzwicken

Ein wenig mußte ich dennoch an den Schwellen feilen bis sie exakt in die Grube passen. Dafür ist nun auch kaum ein Spalt zur Seitenwand der Grube auszumachen. Auch das Biegen ist schnell gemacht. Hierbei sollten Knicke im Gleis tunlichst vermeiden werden, ein leichter Radius ist hier von großem Vorteil, er erzeugt beim hinaufschieben der Rollböcke deutlich weniger Reibung.

Schwellenrost in Grube

Hier zeigt sich nun ein kleiner Nachteil der einteiligen Grube, ich habe keine Möglichkeit den Abstand der Regelspurgleise zu den Schmalspurgleisen in der Höhe einzustellen. Dies werde ich nun mit Hilfe von Unterlegstreifen ermitteln und dann die Konstruktion entsprechend anpassen.

Der Antrieb der Rollbockgrube

Auch die Bauteile für den Antrieb der Rollbockgrube sollen im 3D Druck entstehen. Basis waren die Weichenantriebsrahmen, nur das anstelle des Weichenstellhebels ein Drehknopf verwendet wird.

Grubenantrieb komplett

Als Winde soll einfach die Drehwelle des Antriebes verwendet werden. Zwei seitliche Anschläge dienen der Befestigung des Zugseils.

Grubenantrieb komplett

Die Abmaße des Einbaurahmens ist mit denen der Weichenantreibe identisch.

Einbaurahmen Grubenantrieb

Die Rückseite des Einbaurahmens ist völlig glatt, diese wird als Auflage beim Drucken benötigt.

Einbaurahmen Rückseite

Der Griff des Grubenantriebes ist neu. Er muß vom Durchmesser in den Einbaurahmen passen, und auch ausreichend Freiraum für die Finger beim Bedienen lassen. Hier ist die Frontpartie völlig gerade und dient als Auflage beim Druck.

Griff Grubenantrieb

Auf der Rückseite verschlankt sich der Griff zur Drehwelle hin und ermöglicht so auch einen gewissen Abstand zur Rückwand des Einbaurahmens.

Griff Rückseite

Mit einer M3 Madenschraube wird der Griff auf der Drehwelle befestigt. Dafür ist ein Gewindeloch (roter Ring) vorgesehen.

Griff mit Gewindeloch

So soll der Einbaurahmen mit Griff später aussehen.

Einbaurahmen mit Griff

Die Winde selber besteht aus zwei seitlichen Anschlägen auf der Drehwelle. Diesen dienen im wesentliche der Befestigung des Seils.

Die Winde

Die beiden seitlichen Anschlägen sind gleich. Innen ist die Anlauffläche für das Seil ausgerundet um ein Abgleiten zu vereinfachen. Als eigentliche Windentrommel dient die 6mm Drehwelle selber.

Die Winde

Die Rückseite der Anschläge sind flach, diese Seite liegt beim Druck auf der Bauplattform auf. Am Umfang verteilt finden sich zwei Gewindelöcher, einmal für eine M2 Schraube (roter Kreis) zum klemmen des Seil und eine für eine M3 Madenschraube (blauer Kreis) zum Klemmen des Anschlags auf der Drehwelle.

Die Winde

Auf der Druckplatte des Creality CR10-S finden alle benötigten Teile des Grubenantriebes leicht Platz. Es wird rund 6 1/2 Stunden dauern sie zu drucken.

Die Winde

Fertig gedruckt sehen die Bauteile des Antriebes dann so aus, was hier noch fehlt ist die 6mm Aluwelle.

Grubenantrieb gedruckt

Die Gewinde sind bereits geschnitten, hier die Teile für die Winde. Links sind die Schrauben schon montiert, rechts liegen sie noch von den Gewindelöchern. Die silberne M2 Schraube ist für die Befestigung des Zugseils, die kleine schwarze M3 Madenschraube ist zum Klemmen des Bauteils auf der 6mm Aluwelle.

Winde

Auch die Gewinde der Handräder sind bereits geschnitten. Links ist die Madenschraube schon montiert, rechts liegen sie noch von den Gewindeloch. Die kleine schwarze M3 Madenschraube ist zum Klemmen des Handrades auf der 6mm Aluwelle.

Handräder

Der Antrieb der Gleissperren der Rollbockgrube

Die Rollbockgrube im AGl Woerhle weißt gleich zwei Gleissperren auf. Eine, ganz vorn auf der Rollbockgrube wird vom Personal der Jagsttalnahn bedient und eine weitere die von den Angestellten der Fa. Woerhle bedient wird. So ist sichergestellt das abgebockte Wagen nicht versehentlich auf das Werksgelände oder die Glaise der Jagsttalbahn rollen können. Auch die Gleissperren und Antriebe der Gleissperren werden gedruckt. Basis ist auch hier eine ältere Ätz Konstruktion die ich als Basis für den 3D Druck verwendet habe.

Gleissperre

Für die Gleissperre werden nur vier Bauteile benötigt:

3D Einzelteile

Die Aufhängung für die Sperrhebel werden einfach seitlich an die Grube geklebt. Hier sind die Teile im

Im Slicer

Gedruckt wurde die GS für die Grube zusammen mit den normalen Gleissperren in den Bahnhöfen. Die Aufhängung (roter Kreis) für die Sperrhebel, hier sind die Teile im Slicer.

Im Slicer

Ausgedruckt finden sich die Teile für die GS auf der Bauplatte wieder. Hier die Aufhänung im roten Kreis....

gedruckt

.....und hier das gleiche Bauteil gedruckt (im roten Kreis).

gedruckt

Die Vorlegehebel sind die gleiche wie auch bei den GS der Gleise (im roten Kreis).

Einbau der Rollbockgrube in das Modul

Der Einbau der Grube in das Modul ist in diesem Falle denkbar einfach. Die Grube ist genauso hoch wie die Styrodur Grundplatte im Modul, 30mm. Es wird also nur ein rechteckiger Ausschnitt in der Größe der Grube benötigt.

Schmalspurseitig enden die Gleise der Grube direkt auf den Messing Schrauben des Modullkastens und werden dort verlötet.

Regelspurseitig enden die Gleise der Grube auf dem erhöhten Niveau der Fabrik, dort schließen die Werksgleise an.

Somit sind keine Einstellungsarbeiten, wie sie in Bhf Möckmühl nötig waren, zu berücksichtigen. Lediglich zwei Steifen aus Kunststoff, quer unter die Öffnung für die Rollbockgrube geklebt, dienen aus Auflage für die kleine Rollbockanlage.