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Eigenbau in 1:8

Mittwoch, 23.06.2021 von Jörg Tönsmann Eigenbau in 1:8

Sortiergreifer Verachtert VRG 30

Nachdem mein Liebherr 934 Bagger schon einige Zeit seine Dienste auf Messen und in meinem Garten geleistet hat und ich Grabenlöffel, Schwenklöffel schon als Zubehör hatte, suchte ich nach weiteren Anbaugeräten. Ein anspruchsvolles und gleichzeitig nützliches Anbaugerät sollte es sein. Als ich auf einer Baustelle beim Abbruch einen Bagger mit Sortiergreifer sah, wusste ich: ein Sortiergreifer wird das nächste Anbaugerät!

Ich durchstöberte das Internet nach möglichen Herstellern, die auch in 1:8 realisierbar waren. Schnell war klar, dass es ein Verachtert Sortiergreifer VRG 30 werden sollte, da dort die Antriebskomponenten für den Drehantrieb im vorderen Teil Platz hatten.

 

Beschaffung von Unterlagen und Prospekte

Sehr viel Zeit entfiel auf die Planung und Beschaffung von Unterlagen des Sortiergreifers. Da eigentlich keine geeigneten Unterlagen im Netz zu finden waren. Glücklicherweise fand ich eine Ersatzeilliste vom Sortiergreifer VRG 30. Hier entnahm ich einzelne Bauteile und passte sie auf das Modell in 1:8 an. Als die Teile alle vermessen waren, machte ich mich an das Zeichnen. Hier entstanden in mühevoller Arbeit die gezeichneten einzelnen Komponenten. Bis alle Bauteile einzeln gezeichnet und in die Zeichenbaugruppe eingefügt und auf Funktionalität geprüft waren, vergingen ca. vier Monate.

 

Konstruktionsaufbau des Oberteils und der Greifzangen

Schnell war klar, dass die 20 einzelnen Greifsegmente, vier Außengreifsegmente und zwei Mittelsegmente nicht von Hand reproduzierbar waren. Als Material entschied ich mich für Edelstahlblech, da es gut schweißbar ist. Die einzelnen Zeichnungsteile gab ich zum lasern in Auftrag. Auch der gesamte Oberwagen wurde gelasert und als Steckblech gezeichnet. Somit war garantiert, dass die Bauteile rechtwinklig ineinander gesteckt werden und mit WIG verschweißt werden konnten. Somit entstand eine sehr stabile Bauform, bei der nicht nur die Schweißnähte Kräfte aufnehmen könntn, sondern auch die Verzahnung der einzelnen Bauteile. Am Bagger hatte ich eine hydraulische Schnellwechselvorrichtung ähnlich dem Lehnhoffschnellwechslersystem. Die Anbauplatte des Greifers entstand als Gegenstück, damit der Greifer vom Bagger aufgenommen werden konnte. So kann der Greifer jederzeit ohne Werkzeug an und abgekuppelt werden. Lediglich die Schlauchanschlüsse müssen händisch angekuppelt werden.

 

Herstellung des Drehstücks mit Antrieb und der hydraulischen Drehdurchführung

Trotz der vielen Laserteile waren einige Teile in Handarbeit herzustellen. So mussten das Drehkranzgehäuse, die hydraulische Drehdurchführung, zwei Hubzylinder und Verteileranschlussblock für die Verschlauchung hergestellt werden.

Als Erstes entstand der Zahnkranz mit Gewindebohrung und Messingeinsatz für die Drehdurchführung. Hier verwendete ich einen Standard-Zahnkranz Z70 Modul1 mit Bund. Das Zahnrad musste ich auf 10 mm Dicke am Zahnkranz abdrehen, um später den Drehkranzträger  und einen Führungskranz für den Unterbau unterzubringen. Der fertige Drehkranz sollte wie im Original, eine geringe Gesamthöhe erhalten. Als die Arbeiten am Zahnkranz fertig waren, ging es an die Drehdurchführung.

Die Drehdurchführung besteht aus Messing im Außenteil das in den Drehkranz eingepresst wurde, sowie einem Stahl-Innendrehstück, das mit Steuerbohrungen sowie Anschlussbohrungen für die Schläuche und O-Ring Dichtungsnuten versehen wurde. Sehr wichtig für die hydraulische Drehdurchführung war es, dass das innere Drehstück im Durchmesser so klein wie möglich zu halten. Hier kam es auf jeden Millimeter an, um die Reibungskräfte möglichst gering und die Leichtgängigkeit auch unter Druck zu gewährleisten. Als Abdichtung zwischen den Kanälen kamen drei O-Ringe 10×1,5 zum Einsatz der Nutgrund bekam eine Tiefe von 1,2 mm und eine Breite von 2 mm. Hier hielt ich mich an gängige Normen von O-Ring-Anbietern. Weiterhin war es wichtig, das Kopfstück des Innendrehstückes im Durchmesser größer zu lassen, um genug Gewindetiefe für den Schlauchanschlussnippel zu erhalten. Hier entschied ich mich für einen Schlauchnippel mit M3-Außengewinde und 2-mm-Tülle. 1,2 mm Bohrungen im Schlauchnippel waren vom Querschnitt ausreichend für die Greifzangenzylinder.

 

Antrieb des Drehkranzes

Am Anfang stand die Entscheidung, ob der Drehantrieb elektrisch oder hydraulisch erfolgen sollte. Nach einigen Recherchen kam ich zum Entschluss, dass nur ein elektrischer Antrieb infrage kam. Alle hydraulischen Komponenten hatten nur einen Drehwinkel von 270° und konnten die axialen Kräfte nicht aufnehmen. Zudem wäre der Aufbau zu hoch gewesen und der Greifer sollte sich endlos drehen können. Auch die Materialkosten wären gegenüber der elektrischen Variante doppelt so hoch. Das Kapitel mit elektrischem Antrieb, sollte sich als sehr zeitintensiv herausstellen, da die Motoren die ich für den Antrieb vorgesehen hatte, entweder leistungsschwach oder von der Baugröße ungeeignet waren. Hauptproblem war auch die Drehgeschwindigkeit der Motoren, sowie die Selbsthemmung der Getriebe. Entweder langsam und kraftvoll, dabei war der Nachlauf beim Abschalten aber zu lang oder schnell und weniger kraftvoll, dafür aber ein schnelles Abschalten beim Nachlauf. Hier galt es viele Versuche mit verschiedenen Getriebevariationen zu testen. Dabei musste das Getriebe aber so viel Selbsthemmung aufweisen, dass, wenn die Greifzangen einen langen Stab oder Ast, der nicht mittig gegriffen wurde, den Greifer in Position hielt, aber trotzdem beim Anstoßen gegen ein Hindernis nachgeben sollte. Nach endlosen Tests, stellten sich 70 Umdrehungen pro Minute als Abgangsdrehzahl des Motorgetriebes als optimal heraus. Auf der Getriebeausgangswelle wurde ein Modul1-Zahnrad mit zehn Zähnen montiert. Außerdem kam eine 7:1 Übersetzung vom Motorgetriebezahnrad zum Zahnkranz. Für die Motorsteuerung verwendete ich einen Fahrtenregler mit 20 A. Damit konnte ich sanft und feinfühlig den Motor ansteuern. Als Lagerung für den Drehkranz wurde ein Standardkugellager 6206 2RS verwendet, das ich in den Drehkranzträger einpasste. Somit war auch dieser Bauabschnitt abgeschlossen.

 

Bau der Greiferzylinder

Da ich im Hydraulikzylinderbau schon reichlich Erfahrung hatte, war dieser Bauabschnitt recht einfach und unkompliziert. Hier konnte ich auf bereits erstellte Zeichnungen von meinem Baggerzylinder zurückgreifen und musste lediglich Länge und den Durchmesser anpassen. Die eigentlichen Komponenten und der Aufbau des Hydraulikzylinders blieben gleich. Alle Teile außer der Kolbenstange wurden aus Messing hergestellt.

Der Aufbau bestand aus Kolbenstange mit Bolzen-Aufnahme, ein vorderes Kopfstück mit Abstreifer, ein hinteres Kopfstück mit Stangendichtung sowie Zylinderrohr mit Gewinde für das Fußstück. Das eigentliche Fußstück für die Bolzenaufnahme und im Inneren des Zylinderrohrs ein einteiliges Kolbenstangenfußstück aus Kunststoff mit zwei O-Ringen. Da ich sonst beim Hydraulikzylinderbau überall Industriedichtungen verwendet habe, verzichtete ich hier beim Kolbenstangenboden darauf und setzte O-Ringe als Abdichtung ein, da hier weniger Bewegung zu erwarten war, als beim Baggerzylinder. Hier machte ich mir keine Sorgen um die Dichtigkeit. Ganz anders an der vorderen Kolbenstangendichtung, dort verwendete ich für die Staubmanschette und die Stangendichtung weiterhin Industriedichtungen. Als Kolbenstange verwendete ich eine Silberstahlwelle mit 8 mm Durchmesser. Die Anschlüsse an den Zylinder wurden mit M3-Gewinden und Winkelverschraubungen durchgeführt.

 

Bolzen, Büchsen und Wellen

Die erforderlichen Bolzen, Büchsen und Wellen wurden alle selbst hergestellt und mit entsprechenden Bohrungen oder Seegeringnuten versehen.

 

Zusammenbau des Oberwagens

Als die Laserteile eingetroffen waren, ging es an das Zusammenbauen, Vorrichten und Verschweißen der einzelnen Komponenten. Hier musste ich besondere Sorgfalt auf die richtige Lage walten lassen, da ich nach dem Verschweißen die verschachtelten Bauteile nicht mehr so einfach trennen konnte. Als die einzelnen Bauteile ausgerichtet waren, wurden sie mit WIG verschweißt. Hierbei wurden alle Bohrungen für die Mitnehmerwellen der Außen- und Innenstegplatten so fixiert, dass sie in der Flucht blieben. Nach dem Schweißen wurde alles nochmals auf Fluchtung geprüft. Jetzt konnte alle Bauteile wie Drehkranzträger und Zahnrad mit Motor angeschraubt werden.

 

Linke und rechte Greifzange

Jetzt kam es zur zweiten Schwierigkeitshürde, das Zusammenbauen der linken und rechten Greifzange. Jede Seite besteht aus 24 einzelnen Bauteilen. Die zehn einzelnen Greifzangenfinger sowie zwei Außen-und ein Mittelgreifzangenfinger wurden erstmal fixiert. Zusätzlich wurden an vier Positionen Mitnehmer und Verbindungsbleche wie auf dem Bild zu erkennen ist eingebracht und auf einer bestimmten Position auf der Welle positioniert. Mit wenigen WIG-Schweißpunkten wurde das Gebilde ins Halten gebracht. Zusätzlich wurden die Greifkantenbleche und das Rückenblech mit den Schlitzrastern angebracht, um die Abstände und Winkeligkeit der Greifzangenfinger zu garantieren. Die andere Greifzange wurde ebenfalls nach der gleichen Vorgehensweise zusammengesetzt und ausgerichtet. Beide Greifzangen wurden nun mit dem Oberwagen durch Bolzen verbunden. Auch die Koppelstangen zwischen den Greifzangen wurden eingesetzt und erstmals konnte das Fluchten der Greifzangen untereinander beim Öffnen und Schließen kontrolliert werden. Beide Zangen mussten beim Öffnen, an den dafür vorgesehenen Anschlagpunkten exakt anschlagen und beim Schließen mussten beide Greifkantenbleche ebenfalls exakt aufeinandertreffen. Hier zeigte sich wie die neuen Techniken (3D-Zeichnen und Lasern) das Bauen eines Modells erleichtern und es die Toleranzen zwischen den Bauteilen erheblich verringert. Alles funktionierte tadellos und es musste kaum nachgerichtet werden.

 

Zusammenbau aller Bauteile für die Funktionsprüfung

Als nun die Zangen und die Koppelstange montiert waren, folgte der Einbau der beiden Greiferzylinder. Da alle Bauteile schon vormontiert waren und die Verschlauchung recht schnell vonstattenging, war innerhalb einer Stunde der Zusammenbau abgeschlossen. Schnell stellte sich heraus, dass beim Öffnen und Schließen der Greifzangen der Anschlussschlauch von der Verteilerplatte zu den Zylindern eine recht große Bewegung vollzog.

Gott sei Dank war mir das bei ersten händischen Bewegungen aufgefallen und die Schläuche und Zylinder noch ohne Öl. Nach vielen Stunden probieren nach der idealen Verlegung der Schläuche, konnte ich die Schlauchführung  abschließen, ohne im Öl zu ertrinken. Jetzt folgten das erste befüllen mit Öl und ein erster Testlauf. Erfreulicherweise blieb auch nach mehrmaligem Drehen, sowie Schließen und Öffnen der Greifzangen, bis zum Erreichen des maximalen Überdrucks von 30 bar alles dicht. Als Nächstes wurde die Greifkraft auf 15 kg begrenzt, um Verletzungen beim unbeabsichtigten Hineingreifen in die Greifzange zu vermeiden. Jetzt erfolgte noch der finale Test im angebauten Zustand an meinem Bagger. Das Greifen und Versetzen von Gegenständen erfordert sehr viel Konzentration und Feingefühl. Mit mehreren Stunden üben, sah das Greifen und Versetzen ziemlich realistisch aus. Jedoch erfordert auch heute noch das Arbeiten mit der Greifzange sehr konzentriertes Arbeiten, da viele Bewegungen gleichzeitig, dabei gleichsinnig, wie auch gegensinnig ausgeführt werden müssen.

 

Grundierung und Endlackierung

Als alle Probeläufe durchgeführt waren, ging es nun an das Zerlegen des Modells in seine Bestandteile. Dabei wurden alle Teile nochmals verschliffen und alle Teile entfettet und mit Glasperlen gestrahlt. Durch das Glasperlenstrahlen wurde die Oberfläche angeraut, damit die Grundierung ausreichende Haftung erhielt. Nun konnte durch die bessere Oberflächenbeschaffenheit eine Grundierung aufgebracht werden. Nach der erforderlichen Trocknungsphase, kam die Lackierung der gesamten Bauteile. Hier entschied ich mich für Ral 3000 Feuerrot. Diese Farbe ist fast überall erhältlich. Als alles abgetrocknet war, konnten die ganzen Teile wieder montiert werden und entsprechende Warn- Beschilderung angebracht werden, sowie das Logo von Verachtert. Gerade die kleinen Details machen ein gutes und schönes Modell aus.

 

Einsätze des Greifers

Der erste richtige Einsatz erfolgte auf der Intermodellbau in Dortmund. Dort konnte ich den Sortiergreifer ausgiebig  testen. Hier noch das Video dazu: https://www.youtube.com/watch?v=2BtLpcL_DDw

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