Monteringskasser og ophængssystemer
Monteringskasser (Foto: Bernstein.dk)
Inden for maskinbygning af de computerstyrede maskiner, skal man tænke på selve styresystemet. Det er en stor del af den enkelte enhed, og hvis der er en tilhørende skærm, skal denne være synlig og i stand til at blive brugt, når man anvender maskinen. Det bliver den ved at blive monteret i en monteringskasse og koblet på et ophængssystem som kan holde kassen hængende. Monteringskassen kan laves i aluminium eller stål, men den kan også bestå af hårdt plast.
Monteringskassen kan også godt placeres på gulvet, og være helt lukket og forseglet, så der ikke kommer skidt eller vand ind til de komponenter der er monteret indeni. I monteringskassen ligger de strømførende kabler, som går fra maskinen og til styreenheden.
På monteringskassens vægge kan der også placeres printplader til placering af terminaler, relæer, kontakter. Monteringskassen er til for at beskytte disse ting mod snavs, men primært væske. De kan fås i alle nødvendige størrelser. Ophængssystemet kan også laves i plast eller metal, men de bærende del-arme, vil være i metal. Armen kan bestå af flere led, og er et hult rør, så der også her kan trækkes kabler i en beskyttende atmosfære. I styrekassen for enden af armen, ud mod operatøren, sidder styreskærmen.
Læs mere om en monteringskasse her!
Digital elektronik
Elektronik (Foto: recordere.dk)
Digital elektronik er en af de to grene som elektronik generelt er inddelt i. Den anden del er den analoge elektronik, og som mange nok ved, så bliver den digitale elektronik udforsket på meget højt plan, i forhold til den analoge elektronik, da vi lever i en digitaliseret verden.
Ved hjælp af meget simple kredsløb, kan komplicerede kredsløb opbygges. Digitale signaler kan kun antage en afgrænset mængde værdier, og det er tilmed på givne eller afgrænsede tidspunkter. Signalerne ligger inden for to størrelser i strømstyrke og spænding, og disse to størrelser er som regel ’’0’’ og ’’1’’. ’’0’’ angiver spændingen i ét interval, mens ’’1’’ angiver spændingen i et andet interval og i mellem de to intervaller som 0 og 1 ligger i, er der en hel masse ubenyttede spændinger.
Der bliver brugt visse fagtermer om ’’0’’ og ’’1’’. Hvis man benytter den såkaldte positive logik, vil ’’1’’ være den højeste værdi, eller det højeste spændingsinterval, mens ’’0’’ er det laveste. I negativ logik er det ’’0’’ som højeste værdi, og ’’1’’ som laveste. I den positive logik hedder ’’1’’; high, og ’’0’’; low. Modtageren af signalerne er dermed tolerant, og ser alt over en vis spændingsgrænse som 1 og alt under som 0.
Kontakter – endestoppet
Endestop (Billede: Bernstein)
Kontakthuset er pakket ind i et tæt hylster eller kappe, som gør endestoppet resistent over for vandsprøjt, hvilket er godt når den er placeret i f.eks. en maskinpark, hvor der kan være risiko for et fugtigt miljø. Påvirkningsdelen kan være alt fra en arm til en kam, som bliver påvirket af enten roterende, retlinede eller variable bevægelser. Det er vigtigt at endestoppets påvirkningsdel er tilpasset maskinens opbygning. Ellers vil endestoppet ikke fungere optimalt.
Endestop kan sidde i elevatorer, kraner eller hejs som sikkerhedsafbrydere. En mekanisk bevægelse bevæger påvirkningsdelen, og den mekaniske bevægelse bliver omdannet til elektrisk signal. Mikroomskifteren er den enhed, der omdanner bevægelse til signal og styring.
Inden i sidder der en fjedermekanisme, som bliver aktiveret af enten en knap, arm eller rulle. Mikroomskifteren kan fås i mange typer, da der er forskellige formål med selve endestoppet. Nogle typer der kan nævnes er bryde- eller sluttekontakter, eller slutte- før brydekontakter. Navnene anvises med forkortelser der også forstås på engelsk.
Sensorudgange
Sensorer (Foto: Bernstein.dk)
Sensortyper kan have forskellige udgange, her beskrives tre slags. Disse tre slags bruges i digitale fotoceller og i induktive og kapacitive sensorer. Den første der beskrives her, er relæudgangen. Den adskiller forsyningsspændingen fra signalspændingen. Den er også potentiale fri, og fungerer elektromekanisk ved hjælp af en spole. Den består af to stykker metal og kan bruge både vekselstrøms- og jævnstrømsforsyning (AC/DC).
Den næste udgang er transistorudgangen, som kan findes i to typer. Den ene kaldes NPN og den anden kaldes PNP. Det står henholdsvis for negativ-positiv-negativ, og positiv-negativ-positiv. NPN udgangen og PNP-udgangen sidder normalt på tre-trådsfølere. Forskellen på de to er placeringen af transistoren. I NPN-udgangen er den placeret mellem out og minus, mens den i PNP-udgangen er placeret mellem out og plus. Disse transistorudgange kan kun forsynes med vekselstrøm (AC).
Den sidste type er en thyristorudgang, som også forkortes en SCR-udgang. Disse udgange er placeret på en to-trådsføler. Der er altså dermed kun to ledninger til en sådan sensor. Thyristorudgangen kan kun forsynes af jævnstrøm (DC).
De digitale sensorer har en virkemåde som går ud på at føleren skal give et signal der om den er aktiveret eller ikke, altså om udgangen er tændt eller ikke tændt. Modsat de digitale sensorer er de analoge sensorer. Forskellen på digitale og analoge sensorer er i store træk udgangen. De analoge sensorer fortæller om afstanden mellem emnet og sensoren. De analoge sensorer kan også bruges til at måle tryk, temperatur, farve, mængde, hastighed, niveau og lys.
Se mere om sensorer her!
Værktøjsfremstilling – Hvordan fremstiller man værktøj?
Maskiner bygger maskiner (Kilde: Flickr.com)
Til bearbejdningsprocesser, produktion og støbning, bruger man værktøj. Værktøj er en bred betegnelse som dækker over alt fra skruetrækker og til støbeforme, som også kaldes formværktøjer. Værktøj kan bruges udelukkende ved håndkraft, eller ved hjælp af en anden drivkraft end mennesket. Når værktøjet bliver drevet af en kraft, forskellig fra menneskets, kaldes værktøjet også en maskine. For at en maskine skal kunne bruges, er det nødvendigt at den har minimum en bevægelig del.
Maskiner skal laves af maskiner
Værktøj bliver i vid udtrækning lavet af maskiner. I visse tilfælde er maskinen der laver det pågældende værktøj ikke direkte styret af et menneske, men bliver styret af en computer. Sådan vil arbejdsfordelingen mere permanent blive fordelt i fremtiden. Mennesket skal designe værktøjet i et computerprogram, ved at tegne de ønskede former og mål. Når tegningen er færdig, skal den computerstyrede maskine udforme det af mennesket designede værktøj.
Til selve fremstillingen er der mange processer. Først og fremmest skal der forekomme en udvinding af det ønskede produkt. Det kunne være jern, der bliver hentet op fra jordens indre. Husk på, at man også her bruger værktøj, som er helt specielt hårdt, så det kan tåle høje temperaturer, og hårdt slid. Når jernet er valset ud, kan det bruges til fremstillingen af det pågældende værktøj. Det er enten ved udsavning, fræsning og drejning, eller ved støbning (hvor jernet er i en anden form end som pladeform – ved støbning er det flydende), men der er også en ganske anden proces. Det er en additiv proces hvor man adderer materiale, altså man lægger materiale til, i stedet for at fjerne. Pulveriseret jern kan svejses sammen, i ganske tynde lag. Det er kun det pulver der bliver ramt af svejsebadet der hærder sammen og bliver til en ønsket form. Udenoms-pulveret kan genbruges. Under de additive processer hører også sådan noget som 3D-print og plaststøbning.
Læs mere om maskinbygning eller få mere inspiration om mekanik og elektronik på www.dtu.dk.
Induktive sensorer
Induktive Sensorer (Foto: Bernstein.dk)
Sensorer skal være små og praktiske, men samtidig også robuste. Der findes en kategori af sensorer som er en type nærhedsfølere. Under denne kategori hører de kapacitive og de induktive sensorer. Disse sensorer behøver ikke at blive berørt for at aktiveres. De induktive sensorer kan detektere alle metaller. I den induktive sensor sidder en oscillator, som er sensorens svingningskredsløb. Oscillatoren svinger frit når der ingen emner er i nærheden af sensoren. Når et objekt nærmer sig oscillatorens felt, vil spændingen falde, og til sidst vil den gå i stå. Det er det, der via en forstærker, aktiverer signalet.
Hvordan foregår det
De induktive sensorer kan monteres både så det kun er enden der detekterer, eller således at de sidefølsomme sensorer har fremskudt montering (der er fri plads rundt om det yderste stykke af sensoren).
Et normalt interval for en induktiv sensors føledistance (tasteafstand) er mellem 0,8 mm og 15 mm. Det afhænger af, om sensoren er sidefølsom eller ikke. De sidefølsomme sensorer har størst tasteafstand.
De induktive sensorer kan bruges til at tælle emner med, det kunne være mønter. De kan også bruges til at bestemme om et emne er til stede eller ej, eller om en motor er tændt eller slukket. Induktive sensorer kan som regel fås med en metalkappe om sig, eller med en kappe af kunststof. De kan også bygges i mange specielle former, f.eks. som en hestesko eller gaffelformede.
Læs mere om induktive sensorer her!
Endestop – Funktioner i et endestop
Endestop (Kilde: Bernstein.dk)
Et endestop er en sikkerhedsforanstaltning. Et udstyr der omsætter en ydre påvirkning, f.eks. en mekanisk – det kunne være en port til en indkørsel – til et elektrisk signal. Dette signal sender information til det mekaniske anlæg, om at det skal stoppe i den position hvor endestoppet giver signalet. Altså lad os antage at porten standser, når den kommer til rammen hvor porten er monteret, for at køre tilbage og lukke.
Styreorganer – endestop
Endestop hører under kategorien styreorganer. Mange former for mekanisk bevægelse og påvirkninger bliver omsat til elektrisk styring. I sikkerhedsforanstaltninger bruger man som regel endestop som afbryder. Det kunne være i en elevator eller på kraner.
Mikroomskifter i endestoppet
Endestoppet har et kontakthus samt en påvirkningsdel. I kontakthuset, sidder kontaktsystemet – oftest en mikroomskifter. Denne mikroomskifter kan omsætte flere forskellige slags mekaniske bevægelser til elektrisk styring. Hvis mikroomskifteren skal kunne virke optimalt, er det nødvendigt at den er tilpasset de meget forskellige mekaniske påvirkninger. Der kan bygges tre forskellige tilslutningsmuligheder på en mikroomskifter, en af dem kunne være stikben. Det er vigtigt, hvis omskifteren skal indkapsles, at den bliver monteret let tilgængeligt, da vedligeholdelsen skal kunne finde sted nemmest muligt.
Under omskifterens funktion, dannes der en gnist. Hvis der kommer olie ind i mekanismen, kan det derfor forkulle og de opståede kulpartikler kan medføre en krybestrøm imellem kontakterne. En krybestrøm er en utilsigtet strøm som opstår f.eks. på et isolerende materiale i fugtigt vejr og den kan skabe en kortslutning. Hvis der kommer slibestøvpartikler eller fugt ind i mikroomskifterens mekanisme, kan det også forårsage slidtage og blokering af omskifterens funktion.
Klik her for at se forskellige typer af endestop!
Formværktøjer til at lave plastemballage
Værktøjsfremstilling (Foto: Kellpo.dk)
Når man skal lave plastemballage kan det gøres på mange måder, en af dem ved sprøjtestøbning. Til fremstilling af et bestemt sprøjtestøbt emne, skal der bruges en form, som når den er sat sammen danner det hulrum hvor plasten kan flyde ind i og hærdes. Når selve emballagen er designet, det kunne være et bæger, skal formen tegnes og konstrueres så den skaber den ønskede emballage. Formen kan tegnes i et 3D tegneprogram som skal kunne læses af en CAM software. CAM står for Computer-Aided Manufacturing som betyder computerstøttet fremstilling (el. produktion).
Skal der bruges CAM og hvorfor vælges det?
Det kommer selvfølgelig an på hvor avanceret maskinen er. Hvis den ikke understøtter CAM, behøver man ikke dette. I industrien sigtes der dog efter at bruge den slags computerstøttede metoder for fremtiden. Det er maskiningeniøren eller en anden der er uddannet til at konstruere maskiner, der tegner og konstruerer støbeformen. Den kan laves i stål eller aluminium, hvor stål er det dyreste og det metal med længst levetid. Formen kan så fræses ud i en CNC maskine, via den føromtalte CAM software. Når formen er lavet, som regel i to dele, skal den testes. Hvis emballagen er som den skal være, efter den er blevet støbt i formen, så kan masseproduktionen begynde.
Læs mere om værktøjsfremstilling her
Plast og emballageværktøj
Emballageværktøj (Foto: Kellpo.dk)
Plast er en gruppe af kunststoffer. Det laves af råolie som i sin ubearbejdede form ikke kan bruges som emballage. Til det skal der iblandes andre stoffer, for at gøre det hårdt, elastisk eller give det en resistens overfor UV-stråler. Som emballage kan plast nævnes i sammenhænge som flasker, engangsfolie og poser. Meget af det plast der findes som emballage bliver smidt ud efter transporten. Der findes dog biologisk nedbrydeligt plast, som i ressource- og miljøhenseende er en god ting. Der findes gisninger som siger, at olien en dag i nær fremtid slipper op. Det vil medføre at muligheden for at lave plast også slipper op. Det er der dog råd for, om ikke andet, så forskes der i det man kalder bioplast, som er et produkt der er baseret på fruktose. En god egenskab at implementere ved plast, er at det skal kunne genbruges, altså laves om til noget andet brugbart, når det har været brugt som f.eks. emballage. Det kræver nogle gode emballageværktøjer at skabe plastik til brug i fødevareindustrien, og der findes en række virksomheder som har specialiseret sig i netop fremstillingen af disse emballageværktøjer.
Emballageindustrien
Når man laver plastemballage skal det have mindst mulig omkostninger og mindst muligt energiforbrug. Men frem for alt skal maskinerne der laver plastemballagen kunne lave mange millioner emner, uden at bryde sammen, eller gå helt i stykker, så der skal produceres en ny maskine. Dette resulterer nemlig i yderligere udgifter, så kravene til maskinerne i emballageindustrien er store.
Klik her for at læse mere om emballageværktøjer.
CNC-maskiner – Sådan virker de
Maskinbygning (Foto: Kellpo.dk)
CNC-maskiner bruges i metalindustrien til forskellige bearbejdningsprocesser som fræsning, drejning, stansning, bukning, laserskæring mv. Det er et Computerized Numerically Controlled (Computerstyret Numerisk Kontrolleret) system, der gør at man kan indstille maskinen på forhånd, til at bearbejde det opspændte emne, uden at man som maskinarbejder behøver at stå ved maskinen, mens den skal udføre de programmerede ordrer. Den udfører altså mange opperationer i samme opspænding! Nogle CNC-maskiner kan have flere end 100 faste værktøjer. Det kunne være rejfestål (til at udglatte kanter med grater, som er små stykker restmetal der sidder på kanten efter f.eks. en fræsning) eller forskellige størrelser af bor. Værktøjerne sidder i en stor patron, og skifter selv rundt i styringsprocessen. På de mest avancerede maskiner kan der arbejdes med mange tusind omdrejninger i minuttet, hvilket giver en flot overflade finish.
Sådan virker CNC-maskinen
CNC-maskinen har en stor fleksibilitet med flerdimensionale bevægelser og hurtig omstilling. Ved CNC bearbejdning kan der køres en simulation over den ønskede proces, inden den udføres på det pågældende emne. Dette sparer materiale.
Styreenheden får data i tre kategorier:
- Geometriske, som giver information om værktøjets bevægelser i forhold til emnet.
- Teknologiske, styrer tilspænding, omdrejningstal, kølemiddel og værktøjsnummer.
- Styredata beskriver bevægelsens art; cirkel- eller retlinet bevægelse mv.
- Maskinens akser og motorer styres og reguleres af sensorer som er på maskinen.
Læs mere om maskinbygning her!