Das System der unendlichen Möglichkeiten
In diesem Video zeige ich Dir, wie ich meine Modellwelt zum Leben erwecke. Sieh es Dir gerne an!

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Video - Text:

Hallo, ich bin Angela! Erst einmal freue ich mich, für Dein Interesse an meiner technischen Lösung für die Schlittschuhläufer. Ich nenne es das System der unendlichen Möglichkeiten, weil sich natürlich nicht nur Schlittschuhläufer, sondern auch beispielsweise Boote auf dem See, Figuren in Gebäuden, auf Plätzen oder auf dem Bahnsteig, aber auch Fahrgeschäfte bewegen lassen.

Erst mal werfen wir einen Blick auf das Thema Bewegung wie im echten Leben.
Bewegung in der Modellwelt fasziniert und auch einige Hersteller bieten entsprechende Systeme an.
Da gibt es Personen, wie auf der Perlenschnur aufgereiht, die alle mit der gleichen Geschwindigkeit hintereinander her laufen.
Oder Figuren auf einem Schlittschuhteich, die immer auf ein und demselben Kreis unterwegs sind, oder vielleicht auch mal auf einer acht.
Du kennst es doch aus dem echten Leben:
Du läufst niemals immer gleich schnell und genau auf dem selben Weg hinter Deinem Vorgänger her.

Warum sollte ich also so etwas in meiner Modellwelt umsetzen?
Wenn wir an Bewegung wie im echten Leben denken, die lebendig und realistisch wirkt, können wir folgende Punkte aufzählen:
Statt wie auf der Perlenschnur aufgereiht,
ist die Bewegung mal schneller, mal langsamer,
ändern sich die Abstände zwischen den Figuren.
Die Figuren bleiben auch mal stehen
und sie nehmen unterschiedliche Wege.
Das hier ist der Schlittschuhteich, den einige von Euch in den letzten Tagen sicher gesehen haben.
Diese Fragen habe ich schon oft gehört.
Wie kann aus einer kreisförmigen Bewegung ein Viel-Eck werden?
Wie kann es sein, dass manchmal die Figuren die ganze Fläche überstreichen und in einer anderen Szene auf festen Bahnen laufen?
Kann man die Bahnkurven berechnen oder muss man das ausprobieren?

Was würdest Du gerne wissen? Schreibe mir gerne Deine Fragen!
Fangen wir nun damit an:
Woraus besteht eigentlich das System der unendlichen Möglichkeiten?
Das System besteht aus drei Bausteinen und zwar:
einem Planetengetriebe, Mitnehmern für die Figuren und einem Motor für den Antrieb
Dann fangen wir mit dem ersten Baustein an.
Das Planetengetriebe ist das Herzstück des Systems. Und das schauen wir uns jetzt im Detail an.

Hier siehst Du ein typisches Planetengetriebe.

Lass uns einfach mal nacheinander die einzelnen Komponenten durchgehen.

Das Planetengetriebe kannst Du Dir wie unser Sonnensystem vorstellen. Den Mittelpunkt bildet die Sonne und hier bei dem Getriebe das Sonnenrad, in diesem Fall in grün dargestellt.

Darum herum kreisen die verschiedenen Planetenräder in gelb. Hier in dem Beispiel sind es 3 Stück, aber es sind auch mehr oder weniger Planetenräder möglich.

Verbunden sind die einzelnen Planetenräder durch den Planetenträger, hier in rot dargestellt.

Außen laufen die Planetenräder im Hohlrad, hier in blau.

Aber Achtung: Ein Planetengetriebe besteht nicht immer aus

Sonnenrad, Planetenrädern, Planetenträger und Hohlrad

Je nach Anwendung können Elemente fehlen, z.B. Planetenträger oder Hohlrad

Und wie funktioniert jetzt eigentlich das System der unendlichen Möglichkeiten?

Ein Planetengetriebe kann in verschiedenen Betriebszuständen laufen.

Es gibt sehr viele Möglichkeiten, diese hier verwende ich am häufigsten

Der Planetenträger wird angetrieben, dadurch laufen die Planetenräder auf dem Sonnenrad und das Hohlrad fehlt. Diese Version hast Du vielleicht bei mir schon gesehen. Sie läuft z.B. unter dem Schlittschuhteich.

Wie Du hier siehst, werden Magnete auf den Planetenrädern platziert. Abhängig von der Entfernung vom Planetenmittelpunkt laufen die Figuren auf verschiedenen Wegen. Diese Wege nennen wir Bahnkurven. Die Bahnkurven entstehen aus der Überlagerung der verschiedenen Bewegungen, die hier statt finden:

Wir haben einmal die Bewegung: Das Planetenrad dreht sich im Kreis um das Sonnenrad
Und die andere Bewegung: Das Planetenrad dreht sich um sich selber.

Und das, was dann entsteht wollen wir uns jetzt mal im Detail anschauen.

Was passiert also, wenn ich einen Magneten auf den Mittelpunkt vom Planetenrad setzte?

Es entsteht ein Kreis. Hier sehen wir nur die Bewegung vom Planetenrad um das Sonnenrad. Die Kreisbewegung, die das Planetenrad macht, dreht in diesem Fall nur den Magneten um sich selber und hat keinen Einfluss auf den Verlauf der Bahnkurve. Zur Erinnerung: Die Bahnkurve ist der Weg, auf dem die Figuren laufen.

Setzen wir den Magneten ein bisschen weiter von der Mitte nach außen, entsteht diese Bahnkurve, hier in gelb dargestellt. In diesem Fall hat auch die Drehung des Planetenrades einen Einfluss auf die Bahnkurve.
Vielleicht erinnert Dich das Bild ja auch an ein Kinderspielzeug, den Spirographen. Dort steckst Du einen Stift in ein Zahnrad, das in einem Hohlrad läuft, setzt es mit dem Stift in Bewegung und kannst so verschiedene Muster zeichnen.

Setzen wir den Magneten noch weiter und immer weiter nach außen, entstehen diese Bahnkurven, hier in grün, blau und rot dargestellt.
Zu jeder Zeit sitzt jede Figur fest auf ihrem Magneten, so können sich die einzelnen Figuren nicht ins Gehege kommen.

Kommen wir zum 2. Baustein – Den Mitnehmern für die Figuren
Jetzt werden wir uns mal anschauen, wie wir die Bewegung vom Planetengetriebe auf die Figuren übertragen können.
Wie bewegen sich die Figuren?
Um die Figuren zu bewegen, muss die Kraft auf sie übertragen werden.
Die Figuren oder Gegenstände können auf dem Boden, an einer Wand oder in der Luft schwebend z.B. an einem Draht geführt werden.

Die Kraftübertragung erfolgt magnetisch durch z.B. die Bodenplatte.
Zwei Möglichkeiten möchte ich hier erwähnen.
Zum einen Die Paarung Magnet – Magnet. Im Mitnehmer unter den Figuren ist ein Magnet integriert oder die Figuren stehen auf einem Magneten.
Zum anderen Die Paarung: Magnet – magnetisches Material. Der Mitnehmer unter den Figuren besteht aus einem magnetischen Material.

Kommen wir zum 3. Baustein des Systems der unendlichen Möglichkeiten – dem Motor
Was für Motoren eignen sich für den Antrieb?
Wie finde ich den richtigen Motor?
Die Anforderungen, denen der Motor für dieses Projekt entsprechen soll, das nennen wir auch Spezifikation, habe ich hier mal aufgelistet:
Lautstärke
Der Betrieb der Szene soll möglichst leise sein.
Abmessungen
Je nach Einbauplatz darf der Motor nicht zu groß sein.
Drehzahl
Durch die Drehzahl des Motors wird die Geschwindigkeit der Bewegung in der Szene geregelt.
Achtung! geometrische und kinematische Ähnlichkeit – Maßstab und Geschwindigkeit einhalten.
Drehmoment
Der Motor muss stark genug sein, um das Planetengetriebe zu bewegen
Versorgungsspannung
Achtung! 230 V – Systeme bitte nur für Fachleute
Empfehlung: 6 V oder 12 V Gleichspannung
Diese Szene soll in eine größere Anlage eingebunden werden? - Welche Spannungsversorgung ist schon vorhanden?
Schauen wir uns nun die Vielfalt der Bahnkurven an.
Zur Erinnerung: Die Bahnkurven sind die Wege, die z.B. die Figuren zurücklegen

Das hier ist eine Auswahl an Möglichkeiten:
Alle hintereinander auf der gleichen Bahnkurve
Ähnliche Bahnkurven, aber alle durch eine Tür oder an einem Hindernis vorbei
Überstreichen ganzer Flächen
Es gibt verschiedene Bahnkurvenformen: eckig, rund,Schleifenformen
Auf den nächsten Folien gebe ich Dir einen kurzen Überblick über einige der möglichen Formen. Damit ich mir immer das richtige Getriebe aussuchen kann, habe ich den Bahnkurvengenerator entwickelt, der mir Bahnkurven, Geschwindigkeitsverläufe und die maximale und minimale Geschwindigkeit im Original liefert.
Hier siehst Du einige Grundformen von dreieckig, über viereckig bis hin zu Vielecken.
Magnet mittig auf dem Planetenrad
Dann ist die Bahnkurve rund
Magnet wandert nach außen
Die Bahnkurve wird eckiger

Hier habe ich mal das Beispiel einer Parkanlage von mir eingefügt. Die Grundform sind 5-ecke. Auch hier wieder schön zu sehen:
Je weiter der Magnet an den Rand des Planetenrades wandert, desto spitzer wird die Bahnkurve.
Da im Park Hindernisse wie Bänke, Bäume und Hecken stehen, habe ich mich hier für feste Bahnkurven entschieden.
Hier ist ein Beispiel von meinem Bahnhof. Die Bahnkurven verlaufen rund.
Und das hier ist ein Vorplatz.
Das dazugehörige Getriebe siehst Du auf der rechten Seite.
Die Bahnkurven können mathematisch beschrieben werden und zwar durch:
Epitrochoiden und Epizykloiden → In dem Fall rollt der Kreis außen auf einem Kreis ab.
Der Kreis in der Mitte entspricht dem Sonnenrad, um das ein Planetenrad kreist.
Oder die Bahnkurve kann durch Hypotrochoiden und Hypozykloiden beschrieben werden. → In dem Fall rollt ein Kreis innen in einem Kreis ab.
Der blaue Kreis entspricht hier dem Hohlrad, in dem die Planeten laufen.

So und hier zeige ich Dir mal an einem Beispiel, wie so ein Getriebe entsteht. Das ist wie ein riesiges 3D Puzzle, bei dem nach und nach jedes Teil seinen richtigen Platz findet.

Das war jetzt mal ein kleiner Einblick in die Technik, mit der ich Figuren bewege. Wenn Du noch Fragen dazu hast, kannst Du sie mir gerne stellen.

Ich wünsche euch allen weiterhin viel Spaß mit eurem spannenden Hobby!

Bis dann, Angela

 


 

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