PROVINCIAAL TECHNISCH INSTITUUT EEKLO Roze Eeklo GEÏNTEGREERDE PROEF. Schooljaar Daan Verwilst 6EM. Leischoot1.

Transcriptie

1 PROVINCIAAL TECHNISCH INSTITUUT EEKLO Roze Eeklo GEÏNTEGREERDE PROEF Schooljaar Daan Verwilst 6EM Leischoot Oostwinkel

2

3 PROVINCIAAL TECHNISCH INSTITUUT EEKLO Roze Eeklo GEÏNTEGREERDE PROEF Schooljaar Daan Verwilst 6EM Leischoot Oostwinkel

4 Woord vooraf Een draaitafel bestaat uit een rond ondervlak met tussenschotten op waar voorwerpen ingelegd kunnen worden. Dit soort systeem is handig als je een aanvoer hebt door een transportband met voorwerpen die gesorteerd moeten worden. Je kan zo petflesjes, blikjes en drankkartonnetjes van elkaar scheiden. Welke uitgang moet gekozen worden, zal beslist worden door enkele sensoren. Deze verwezenlijking was natuurlijk nooit gelukt zonder hulp van sommige mensen. Eerst wil ik daarom meneer Schrooten en meneer Van De Geuchte bedanken voor het begeleiden bij de opbouw van ons project. Ook zou ik mijn klasgenoot Bram Vanheule, met wie ik dit project heb gemaakt bedanken voor zijn goede werk en goede ideeën. Natuurlijk kan onze leerkracht van ICT die ons begeleid heeft om onze website tot een goed einde te brengen niet aan deze lijst ontbreken. Ook hebben wij zeer veel hulp ontvangen van onze leerkrachten van de algemene vakken. Deze mensen hebben ons talenpakket goed bijgeschaafd en ook hen ben ik dankbaar. Mijn mama Greta Vandewalle verdient ook mijn dank voor de mentale steun waardoor ik dit voor mij lastige schooljaar kon doorstaan.

5 Inhoudsopgave Woord vooraf... 4 Inleiding Technische opgave GIP Opgave Voorbereidend studiewerk (integratie leerstof) Mechanica-sterkteleer Laboratorium (materialenleer) Technisch Tekenen Mechanica Technologie praktijk mechanica Elektriciteit Elektronica ICT Taalintegratie Samenbundelen van de oplossingen Voorbereidend studiewerk mechanica Verbindingstechnieken Bouten Lassen Gebruikte materialen Constructiestaal Aluminium Polyethyleen Technisch tekenen ontwerpen van de sorteertafel Het idee De draaitafel De kabeltoren Het stopsysteem Het eindresultaat D tekeningen Meetaspect Passingen Ruwheden...41

6 3.5 Gebruikte meetinstrumenten bij opbouw GIP De micrometer De schuifmaat De rolmeter Mechanische realisatie Gebruikte machines De KERN Draaibank Freesmachine Werkgangen CNC programma Elektriciteit Beveiliging Installatiebeveiliging Signalisatie Bediening Hoofdschakelaar Start/stop Noodstop PLC Algemeen Nut van een PLC PLC in de blikjespers Het programma Frequentieregelaar Frequentieregelaar Aansluiten potentiometer Stappenplan frequentieregelaar Technisch dossier E-plan Elektronica Sensoren capacitieve nabijheidschakelaar Inductieve nabijheidssensor optische sensor Pneumatica...60

7 7.1 Cilinder draaitafel Ventielen /2 elektrisch ventiel /2 elektrisch ventiel...63 Integratie Algemene Vakken Nederlands Aanvraag stage Aanvraag info Sollicitatiebrief Engels original technical English text + source Glossary Questions and answers Outline Summary Frans Demande de documentation Lire de la documentation technique et consulter un lexique bilingue Traduire un texte technique Texte français Traduction néerlandaise Bronnen Figurenlijst Tabellenlijst...74 Besluit Bijlagen Technisch tekenen Werkgangen CNC programma Engels Technical text Frans documentation lexique Elektriciteit Technisch dossier...86

8 15.7 Algemeen Logboek Planningsdocument...89

9 6-TSO-EM-a Inleiding Inleiding Onze Geïntegreerde Proef wordt ook regelmatig gebruikt in de praktijk. De modellen in de praktijk zijn dan meestal uitgevoerd met een elektrische stappenmotor en zijn vooral veel groter. Dan kan deze draaitafel niet alleen dienen om voorwerpen te sorteren, maar de draaitafel kan ook gebruikt worden bij een toepassing waar de aanvoer van de voorwerpen sneller is dan de verwerking die erna komt. De draaitafel kan hiervoor de oplossing zijn. Men kan dan eventueel 2 of 3 verwerkingseenheden hebben die gevoed worden door de draaitafel die op zijn beurt gevoed wordt door een enkele aanvoereenheid. Het is dus een soort buffer. Dit concept is dus bijna onmisbaar in de industrie. Daarom was dit ook een zeer leuk project om aan te werken. Dit project heeft mij ook zeer goed geholpen met het bijschaven van mijn probleemoplossend denken. In deze bundel mag je de volledige opbouw van de draaitafel verwachten. Maar daar is ook een kabeltoren bij voorzien voor de persluchtleidingen die ervoor zorgt dat het voorwerp van de tafel kan worden geblazen. Toen we de draaitafel testten, merkten we ook dat de tafel niet stopt met draaien als de draaicilinder stopt. Ze loopt een beetje uit. Daarom hebben Bram en ik dus een stopsysteem bedacht waarvan je de theoretische bespreking ook kan verwachten in volgende bundel. Voor de rest worden nog enkele theoretische zaken besproken, zoals de gebruikte materialen, een uitleg bij de verbindingen die wij gebruikt hebben, de werkgangen, de technische tekeningen, de elektrische tekeningen en nog enkele interessante feiten. Achteraan in de bundel heb ik de opdrachten voor de taalvakken Nederlands, Engels en Frans opgenomen. Deze bestaan vooral uit zakelijke brieven en uit vertalingen van technische teksten. Elektromechanica Schooljaar

10 1 Technische opgave GIP

11 6-TSO-EM-a Technische opgave Opgave Het project de Blikjespers is opgedeeld in 4 delen. Deze onderdelen zijn klassikaal verdeeld over de leerling zodat iedereen alleen of per 2 zijn onderdeel heeft. De verdeling zie je in onderstaande tabel. Opdracht Mentoren Leerling(en) 1. trechter Vandegeuchte G. 1.1 Andy Vandevelde Schrooten P. 2. transportband Vandegeuchte G. Schrooten P. 3. draaitafel Vandegeuchte G. Schrooten P. 4. pers Vandegeuchte G. Schrooten P. 2.1 Karel Pauwels 2.2 Tjorven Koek 3.1 Bram Vanheule 3.2 Daan Verwilst 4.1 Sander De Jaeger Tabel 1: Opgave Figuur 1 Volledige GIP Elektromechanica Schooljaar

12 6-TSO-EM-a Technische opgave Voorbereidend studiewerk (integratie leerstof) Mechanica-sterkteleer Bepalen van de nodige componenten, aandrijvingen; Maak de nodige berekeningen waar nodig Laboratorium (materialenleer) Bepalen van de materiaalkeuze van de onderdelen, bevestigingsmaterialen,...: Welke functie heeft het stuk in het geheel; Aan welke belastingen is het stuk onderhevig en welke eigenschappen zijn hiervoor noodzakelijk; Materiaalaanduiding volgens EN ; Samenstelling van het materiaal; Elasticiteitsgrens, treksterkte, kerfslagwaarde, hardheid, corrosiebestendigheid, bewerkbaarheid, lasbaarheid waar nodig. Elektromechanica Schooljaar

13 6-TSO-EM-a Technische opgave Technisch Tekenen Mechanica Werkgang tekenwerk (3D in Solid Edge st6): Tekenen van de principetekening. Ontwerpen van de samenstelling, hierbij wordt rekening gehouden met de eerder uitgevoerde berekeningen en de esthetische vormgeving van het geheel; Diverse standaardonderdelen (eventueel te downloaden via ) plaatsen, rekening houdend met de gemaakte berekeningen. Van de uiteindelijke samenstelling wordt een 2D samenstellingstekening (evt. voorzien van diverse deelsamenstellingen) gegenereerd met de nodige stukkenlijsten, evt. lasaanduidingen worden eveneens geplaatst; Van de te vervaardigen onderdelen wordt een werktekening gemaakt met de nodige maataanduidingen, toleranties (evt. lengtetoleranties uitrekenen), vorm-en plaatstoleranties Technologie praktijk mechanica Praktische uitvoering van de onderdelen Bespreken van de werkwijze voor het vervaardigen van de stukken. Bespreken van de gebruikte gereedschappen en machines Elektriciteit Eigenschappen van de gekozen motor (zie eerdere mechanische berekeningen): o Verklaren van de motorkeuze uit de catalogus; o Elektrische gegevens- en motorkarakteristieken: Koppel- en snelheidskarakteristiek; Vermogen (mechanisch elektrisch) en rendement; Toerental en aantal poolparen; Klemmenbord lezen. o Aanloop asynchrone motor (softstarter, frequentieomvormer, ); o Omkeren draaizin; o Motorbescherming omgevingstemperatuur: thermische classificatie; o Beveiligingsklasse motor; o Opbouwdossier; o EMC richtlijnen; Arbeidsfactor compensatie; Logica-sturing: analyseer de in- en uitgangen welke voor uw eigen ontwerp kunnen gebruikt worden; Technisch dossier, bestaande uit: o Situatieschema; o Stuurstroombaanschema; Elektromechanica Schooljaar

14 6-TSO-EM-a Technische opgave 14 o Hoofdstroombaanschema; o Bedradingsschema van de schakelkast en schakelpunten; o Bepaling van draaddoorsnede; o Aansluitschema met nummering van de geleiders; o Aansluitlijst; o Kabellijst; o Materiaallijst; o Beveiligingen en bedieningen, zoals: o Noodstop installatie; o Sensoren; o Motorbeveiliging installatiebeveiliging; o Signalisatie; o Bedieningsknoppen; o Afstandsbediening; o Technische fiche; o Elektromechanica Schooljaar

15 6-TSO-EM-a Technische opgave Elektronica Hierin leggen we uit welke elektronische componenten er gebruikt zijn in de GIP. Keuze en opstelling (terug te vinden in de technische tekeningen mechanica) van de sensoren; Aansluiting van de sensoren in het geheel (stuurschema, PLC, ); Frequentieregelaar ICT Voor de GIP opdracht maakt je een website. Deze moet volledig af zijn na de paasvakantie. De links van alle sites worden doorgegeven aan de jury. De website is het eerste contact van de jury met jou en jouw project. Je kan maar één keer een eerste indruk maken, het is dus belangrijk dat de site af is, volledig werkt en verzorgd is zonder taal- of technische fouten. Algemeen De site wordt gemaakt in HTML. Als basis wordt enkel met Notepad, Notepad++ of Aptana gewerkt. Programma s als Dreamweaver, Frontpage en andere WYSIWYG (What You See Is What You Get) programma s zijn niet toegelaten. Het is de bedoeling dat we begrijpen waar we mee bezig zijn. In elk geval moeten de HTML tags gekend zijn en toegepast kunnen worden. Je moet de broncode van je site begrijpen en kunnen aanpassen, je wordt hierop getest. Het uitlijnen en de opmaak gebeurt met CSS (cascading style sheets). Elektromechanica Schooljaar

16 6-TSO-EM-a Technische opgave 16 Hoofdstructuur index.html startpagina Wie ben ik CV GIP Stage Links Mijn klas Gastenboe Andere Bovenstaand zie je enkel de hoofdstructuur van de site. Zo zal de onderverdeling GIP wellicht bestaan uit meerder sub-pagina s. Vanaf elke pagina moet men terug kunnen navigeren naar de bovenliggende pagina (vorige) en naar de index_nl.htm of index_en.htm (start of home). Startpagina Verwelkoming voorstelling van de site Wie ben ik? Een pagina waarin je jezelf voorstelt. Je vertelt iets over je hobby s, je favoriete films acteurs, sport. Vul deze pagina bij voorkeur aan met foto s, evt. een animatie of film. C.V. Je C.V. in HTML en een link naar het document in PDF formaat. Voorzie het icoontje van PDF naast de link. Elektromechanica Schooljaar

17 6-TSO-EM-a Technische opgave 17 GIP Een korte beschrijving van je GIP met een paar foto s. Je voorziet links naar: PPT presentatie die je gemaakt hebt van je GIP de volledige GIP bundel in PDF het planningsdocument je timing/tijdsgebruik (logboek) een pagina waarin je met een zelfgeschreven programma iets berekent in Java of javascript. Deze berekening is gerelateerd aan uw GIP opdracht Stage Een korte beschrijving van uw stage, bij voorkeur met een paar foto s en/of filmpje(s), een link naar de PPT presentatie die u gemaakt hebt van uw stage. Deze rubriek kan meerdere pagina s bevatten. Ze bevat in elk geval een link naar uw stagedagboek. Links Een pagina met links naar sites in verband met uw GIP, in elk geval sites die u interesseren. Vermeld : - naam van de site - korte beschrijving - gebruikte taal Mijn klas Bevat minstens één pagina met een tabel met links naar de collega s van de klas. Foto s van medeleerlingen en foto s van de klas zijn natuurlijk mooi meegenomen. Leuke anekdotes (mits bepaalde restricties) kunnen ook. Gastenboek Laat hier je collega s en vrienden iets invullen over je site, je mag hiervoor een bestaand script gebruiken. Elektromechanica Schooljaar

18 6-TSO-EM-a Technische opgave 18 Andere Vrije pagina over iets dat je interesseert. Laat je fantasie de vrije loop. Structuur van de site op de Harde schijf Voorzie een webroot op een willekeurige plaats van uw schijf. In de webroot staat enkel de index.html. Van hieruit werk je uiteraard met relatieve adressering. Onder de webroot bevindt zich één map afbeeldingen en een map documenten. In de map afbeelding zijn alle foto s en alle bestanden die gebruikt zijn voor de grafische opmaak bewaard. In de map documenten komen de pdf van: CV Stageverslag Volledige GIP Wat moet er verwerkt zijn Java-script: bvb teller, klok, Overdrijf niet, in een aparte beschrijving leg je uit hoe het programma werkt. Minimum één zelf bewerkte foto, (in een aparte beschrijving leg je uit wat je gedaan hebt) Minimum één zelf gemaakt filmpje Eén link naar uw adres via een invulformulier met een verborgen adres (via een script). We verbergen ons adres omdat we niet overladen willen worden met spam. Een gastenboek. Je mag hiervoor gebruik maken van een externe site: bvb of je kan natuurlijk ook op Google zoeken naar free guestbooks Eventueel kan je de externe pagina linken met een i-frame! Elektromechanica Schooljaar

19 6-TSO-EM-a Technische opgave 19 Onderzoek, denk na en plan voor je begint Onderzoek welke systemen van lay-out er zijn. Kies je voor een vaste resolutie of een variabele? Wat zijn de voor- en nadelen van een vaste resolutie? Welke navigatiemogelijkheden zijn er? Waar plaats ik de navigatiebalk? Welke techniek gebruik ik voor de navigatie? Werk ik met een navigatiesysteem dat verwerkt is in de pagina of gebruik ik beter een extern navigatiesysteem waar alle pagina s naar verwijzen? Wat zijn de voor- en nadelen van een extern navigatiesysteem? Tips Wees consequent in de naamgeving van je pagina s. Alles in kleine letters en alles met dezelfde extensie (.html) Bij voorkeur geen spaties in namen Let op de leesbaarheid (goede kleurcombinaties). Geen te grote afbeeldingen (max 50 à 80 kb bewerk de foto s desnoods met een grafisch pakket zoals the gimp ). Gebruik één stijl, wees consequent in lay-out en kleurgebruik. Vermijdt schreeuwerige kleuren en drukke achtergronden. Zorg dat je site er professioneel uitziet. Maak gebruik van een externe css (cascading style sheet). Eerst oriënteren, plannen, dan beginnen. Leer eerst html, daarna css, maak eerst kleine oefeningen. Denk na over een duidelijke navigatiesysteem en lay-out. Werk dit eerst uit op papier, daarna in html. Kies voor vaste breedte of percent, plak d pagina niet tegen de rand van het scherm! Elektromechanica Schooljaar

20 6-TSO-EM-a Technische opgave 20 Maak je eerste pagina index.html, compleet met menu en exerne css, voorzie dummy tekst bvb lorum ipsum. Test of de html code geldig is via: Test deze pagina in verschillende browsers. Gebruik deze pagina als sjabloon voor alle andere pagina s Zorg dat je mail adres verborgen is zodat spammers geen kans krijgen Werkwijze Na de onderzoek en planningsfase maak je één pagina met de gewenste lay-out en kleurcombinatie. Je bekijkt deze kritisch en past deze aan. Eens je tevreden bent van deze pagina gebruik je deze pagina als sjabloon. Bouw de structuur van de site op, zorg dat alle links werken. Plaats de afbeeldingen direct in de juiste mappen, let op de naamconventies, gebruik direct de juiste naamgeving. Vul de pagina s met hier komt. en eventueel wat dummy tekst zodat je een zicht hebt op de lay-out. Werk dan de pagina s één voor één inhoudelijk verder af. Links Lay-out Ontwerp van je site (tips) Elektromechanica Schooljaar

21 6-TSO-EM-a Technische opgave 21 Kleuren kiezen Links om HTML/CSS te leren Tools Laat je code/webpagina valideren (controleren op geldige code) Referentie (naslag) Menu systemen Fotobewerking The Gimp: Editer Notepad++: Aptana: FTP Filezilla: : Elektromechanica Schooljaar

22 6-TSO-EM-a Technische opgave Taalintegratie Nederlands Verzorging van de algemene lay-out van de bundel, wat betreft: o Woord vooraf, inleiding en besluit; o Inhoudsopgave; o Bronnen- en figurenlijst (technische tekeningen worden hier niet bijgerekend); o Decimale nummering hoofdstukken + subrubrieken (let op: tekeningen worden niet opgenomen in de nummering van de bladzijden, de nummering herbegint na de tekeningen); o Eenvormige structuur betreffende de hoofding voor de goede leesbaarheid; o Keuze en plaatsing van de leestekens; o Taalzuiverheid. Korte spreekbeurt betreffende functie (via power-point zie opgave voor mondelinge verdediging), werking van het ontwerp en keuze van de onderdelen; Eindcontrole van de afgewerkte bundel qua lay-out en taalgebruik; Aanvraagbrief voor stageplaats, sollicitatiebrief en CV; Aanvraag informatie (mail) Engels De leerlingen kiezen op het internet of uit gespecialiseerde bladen een Engelse zakelijke tekst die aansluit bij het onderwerp van hun GIP. Daarvan wordt een schema en een samenvatting gemaakt. Aanduiden van de moeilijke woorden in de tekst en opstellen van een verklarende en vertalende woordenlijst. Opstellen van 10 vragen die aansluiten bij de tekst met telkens een uitgebreid antwoord Frans Documentatie aanvragen, zowel schriftelijk (brief volgens BIN-normen) als mondeling (telefoongesprek); Vakliteratuur begrijpend lezen aan de hand van een bestaande tweetalige woordenlijst, korte fragmenten vertalen en de woordenlijst instuderen; Zelf een vertalende woordenlijst opstellen aan de hand van tweetalige technische documentatie, de woordenlijst instuderen; Een stageverslag schrijven en een sollicitatiegesprek voeren waarbij de stageperiode mondeling besproken wordt. Elektromechanica Schooljaar

23 6-TSO-EM-a Technische opgave Samenbundelen van de oplossingen. Van de bekomen resultaten wordt een bundel gemaakt in een uniforme map, gebruik de onderstaande indelingen. Het is evenwel niet de bedoeling dat deze bundel een samenraapsel is van diverse cursussen. Enkel wat je ondernomen hebt om tot het resultaat te komen, wordt hierin opgenomen. Opgave (deze mag van het netwerk op de g-schijf, Smartschool of van internet gekopieerd worden); Voorwoord; Inleiding; Logboek (uit Smartschool ) Het voorbereidend studiewerk: o Resultaten van de berekeningen uit vakmodule Mechanica-sterkteleer; o Keuze van de materialen. Technisch Tekenen mechanica (de tekeningen worden niet opgenomen in de nummering van de bladen): o Montagetekening; o Onderdelentekeningen, deze worden zoveel mogelijk per nummer geklasseerd. Technologie-praktijk mechanica: o Technische tekening van tandwielas; o Werkvoorbereiding; Meettechniek: o Detailstudie van de gebruikte ISO-toleranties op de as en hun passing met het te monteren element; o Detailstudie van de gekozen en opgemeten ruwheden; o Detailstudie van de diverse meetopstellingen; o Meetstaat (tabel) waarbij de vereiste afmetingen uit de tekening vergeleken wordt met de opgemeten en waarbij de nodige conclusie getrokken wordt (goed- of afkeuren); Elektriciteit Elektronica: o De resultaten van de verantwoorde motorkeuze en schakeling; o De aansluitschema s; o PLC-sturing; o Beveiligingen. Elektromechanica Schooljaar

24 6-TSO-EM-a Technische opgave 24 Taalintegratie: o Nederlands: Woord vooraf; Inhoudsopgave; Inleiding; Besluit; Bronnenlijst; Figurenlijst; Aanvraagbrief voor stageplaats, sollicitatie en CV; Zakelijke briefwisseling per brief of mail. o Engels: Schematiseren en samenvatten van zakelijke tekst; Opstellen van woordenlijst met vertaling; Vragen- en antwoordenlijst bij de zakelijke tekst; o Frans: Brief voor aanvraag documentatie; Zelf op te stellen vertalende woordenlijst; Kopie van de daarvoor gebruikte documentatie. Elektromechanica Schooljaar

25 2 Voorbereidend studiewerk mechanica

26 6-TSO-EM-a Voorbereidend studiewerk mechanica Verbindingstechnieken Bouten Op voorhand bepalen welke bouten nodig zijn in je project is essentieel. Verschillende aspecten beïnvloeden je keuze. kostprijs? wat zal de functie van de bout zijn (borgen, klemmen, positioneren)? welke krachten zullen in aanmerking komen? is de bout technisch mogelijk te plaatsen? Omdat de GIP slechts een educatief ontwerp is, zal het niet nodig zijn om bouten te gaan bereken. De klassenaanduiding van de mechanische eigenschappen van bouten en schroeven bestaat uit 2 getallen, gescheiden door een punt 8.8 Het eerste getal geeft 1/10 van de waarde van de minimum treksterkte in kgf/mm2 aan. (d.i. ca. 1/100 van de waarde in N/mm2) 10.9 Het tweede getal geeft het 10-voud van de verhouding van de minimum vloeigrens tot de minimum treksterkte aan Vermenigvuldiging van beide getallen geeft de minimum vloei- of rekgrens in kgf/mm2. (d.i. ca. 1/10 van de waarde in N/mm2) Tabel 2 sterkteklassen van bouten Elektromechanica Schooljaar

27 6-TSO-EM-a Voorbereidend studiewerk mechanica Lassen Aangezien we met constructiestaal werken ligt het meest voor de hand om de lastechniek toe te passen Mig/Mag lassen Voor onze geïntegreerde proef hebben we ook gebruik gemaakt van MIG/MAG lassen. MIG/MAG lassen is een vorm van booglassen. Met een (elektrische) vlamboog verhitten we de plaats waar twee onderdelen met elkaar moeten worden verbonden. Op die plaats krijgen we daardoor een smeltbad (een plasje vloeibaar metaal) en als het materiaal is afgekoeld hebben we een verbinding. Bij het MIG/MAG lassen wordt extra materiaal toegevoerd in de vorm van een dunne metaaldraad dat op een rol in het lasapparaat aanwezig is. Om te voorkomen dat het smeltbad onmiddellijk corrodeert (roest) wordt tijdens het lassen een gas over het smeltbad geblazen. Dit is een onbrandbaar (inert) gas, we noemen het dan ook een beschermgas. De gasfles bij het MIG lassen dient dus een heel ander doel dan die bij het autogeen lassen waar het smelten van het metaal wordt bewerkstelligd met een hete gasvlam. Hieronder wordt een nadere beschrijving gegeven van de apparatuur zoals die wordt gebruikt bij het MIG/MAG lassen. MIG/MAG installatie: De stroombron. De gasfles met drukregelaar. Het draad-aanvoermechanisme. Het slangenpakket met laspistool. Figuur 2 MIG lassen Elektromechanica Schooljaar

28 6-TSO-EM-a Voorbereidend studiewerk mechanica Gebruikte materialen Het grootste deel van ons eindwerk is vervaardigd uit staal, meer bepaald uit constructiestaal. Enkel het verloopstukje tussen onze draaitafel en de vrijloopkoppeling is uit aluminium en dan hebben we nog enkele blokjes die uit polyethyleen bestaan Constructiestaal Algemeen Constructiestaal, ook wel gewoon staal genoemd is vooral terug te vinden bij statische constructies. Er is maximaal 0,25% koolstof aanwezig, dit is afhankelijk van de chemische samenstelling en de toepassing van het materiaal. De meest gebruikte staalsoorten zijn S235, S275 en S355, toch bestaan er nog veel meer soorten. In Europa moet staal voldoen aan de kwaliteitseisen volgens de Europese Standaard EN Op de specifieke kenmerken komen we later terug. Hieronder een opsomming van de globale eigenschappen van constructiestaal: Laag koolstofgehalte Relatief zacht materiaal Goede lasbaarheid Grote rek Figuur 3 constructiestaal Uitleg begrip S235 S235 is een samenvatting van een aantal eigenschappen die het materiaal heeft. Zo duidt de S op structural, vrij vertaald constructiestaal of staal. De 235 geeft de vloeigrens in N/mm² aan bij een dikte van 16 mm. Dit is een belangrijke waarde: zodra een trekkracht van 235 N/mm² wordt bereikt zal het staal gaan vloeien, waardoor een blijvend plastische vervorming optreedt. Staal kent vaak nog een aantal toevoegingen die iets over het materiaal en het productieproces zeggen, bijv.: J2 K2 C Z W JR JO N of NL Q of QL en M of ML S = Staal (engels: structural) 275 / 355 = De vloeigrens bij een bepaalde spanning in MPa (gegeven in in N/mm²) J2 / K2 / JR / JO = De hardheid volgens een kerfslagtest W = Geeft aan dat de plaat weerbestendig is Z = Een verhoogde hardheid aan de oppervlakte C = Geschikt voor koudwalsen of staal met een hoog (C) = Koolstofgehalte N = Gegloeid en normaliserend gewalst staal NL= Gegloeid en normaliserend gewalst staal met min. gespecificeerde kerfslagwaarden onder -50 Q = Gehard en ontlaten staal QL = Gehard en ontlaten staal met min. gespecificeerde kerfslagwaarden onder -50 Elektromechanica Schooljaar

29 6-TSO-EM-a Voorbereidend studiewerk mechanica 29 M = Thermo mechanisch gewalst staal ML = Thermo mechanisch gewalst staal met min. gespecificeerde kerfslagwaarden onder Chemische samenstelling De chemische samenstelling van staal is extreem belangrijk. Deze samenstelling bepaald namelijk in sterke mate de mechanische eigenschappen van het staal. Door deze belangrijke rol, wordt er streng toegezien op de productie van staal volgens de Europese normen. Elke toepassing heeft een ideale samenstelling, deze chemische samenstelling is dus anders bij elke toepassing. Zo is S235J2 een staalsoort met een verhoogde hardheid (J2). De chemische samenstelling van het staal is dan ook net iets anders dan standaard S235. De constructeur moet altijd rekening houden met de exacte chemische samenstelling en de toepassing van het materiaal. In de onderstaande tabel staan de maximale waarden voor de elementen die aan S235, S275 en S355 zijn toegevoegd: Mechanische eigenschappen Tabel 3: Samenstelling constructiestaal De mechanische eigenschappen worden voor een groot deel bepaald door de chemische samenstelling van het staal, zoals hierboven is vermeld. Deze eigenschappen zeggen veel over de toepasbaarheid van het constructiestaal. Er zijn heel veel mechanische eigenschappen, zoals hardheid en taaiheid. De belangrijkste voor staal zijn de vloeigrens en treksterkte. Om precies te zijn, ontlenen S235, S275 en S355 hun naam zelfs aan één van de belangrijkste mechanische eigenschappen: De vloeigrens Vloeigrens De vloeigrens, punt drie op de afbeelding, is één van de belangrijkste mechanische eigenschappen van staal, ongeacht de toepassing. We kunnen de vloeigrens berekenen doormiddel van de trekproef toe te passen en is af te lezen uit het spanning-rekdiagram. De vloeigrens is het punt waarop het materiaal begint te vloeien. Het is de minimale kracht die nodig is om een materiaal blijvend plastisch vervormen. Het belang van de vloeigrens is voor zowel de plaatbewerker als voor de constructeur van belang. De plaatbewerker kan zo de minimale kracht bepalen die nodig is om het materiaal in de gewenste vorm te krijgen. De constructeur kan doormiddel van de vloeigrens bepalen welke krachten de constructie, het materiaal maximaal kan verdragen voordat er ongewenste vervorming optreedt. Elektromechanica Schooljaar

30 6-TSO-EM-a Voorbereidend studiewerk mechanica 30 Figuur 4 Voorbeeld van een karakteristiek Treksterkte De treksterkte, punt vier op bovenstaande afbeelding, is de maximale mechanische spanning die een materiaal bereikt om plastisch te vervormen. Praktisch gezien is de vloeigrens veel meer van belang. Immers, als het materiaal tot de treksterkte komt, is het al sterk plastisch vervormd. Bij een langdurige spanning zal het materiaal uiteindelijk zelfs breken. De treksterkte is niet eenduidig aan te geven maar ligt tussen de waarden die in de onderstaande tabel worden weergegeven. Ook de treksterkte wordt berekend doormiddel van een trekproef en is af te lezen uit het spanning-rekdiagram Vloeigrens en treksterkte bij 16mm staal Onderstaande tabel heeft een voorstelling van de treksterkte en vloeigrens van de drie meest gebruikte staalsoorten. De waarden zijn bepaald bij een dikte van 16mm. Tabel 4: Vloeigrens en treksterkte Productieproces Van erts tot ruwijzer Om ruwijzer te maken moeten we drie processen uitvoeren. Het eerste proces, genaamd de vergassing, is het proces waarbij we van steenkool tot cokes gaan. Dit wil zeggen dat de steenkool poreuzer wordt in deze behandeling. Hierdoor zijn deze geschikt voor gebruik in de hoogovens. Een deel van de steenkool wordt overigens tot poederkool vermalen. Dit fijne kool wordt ter vervanging van cokes rechtstreeks in de hoogovens geïnjecteerd. Elektromechanica Schooljaar

31 6-TSO-EM-a Voorbereidend studiewerk mechanica 31 Het tweede proces is het 'voorbakken' van fijn ijzererts tot brokken en knikkers, die sinter en pellets worden genoemd. Daarna begint de eigenlijke productie van ruwijzer. Uit cokes, sinter en pellets ontstaat in de hoogovens vloeibaar ruwijzer, dat met een temperatuur van circa 1500 C uit de hoogoven wordt getapt. Bij de productie van ruwijzer wordt slakzand gevormd. Het slakzand wordt in de cementindustrie gebruikt als verwerkingsgrondstof. Van ruwijzer tot ruwstaal IJzer omzetten in staal betekent vooral het verlagen van het koolstofgehalte. Het gevormde materiaal is bros, is niet te lassen, smeden of te vervormen. Dit komt omdat het ruwijzer te veel koolstof bevat. Door met een grote kracht zuurstof op het vloeibare ijzer te blazen, wordt in de staalfabriek de koolstof uit het ijzer gebrand. De temperatuur loopt hoog op, tot circa 2000 C. Om de temperatuur niet verder te laten stijgen wordt er schroot aan het vloeibare ijzer toegevoegd. Onder schroot verstaan we staal dat al eerder is gebruikt. Van ruwstaal tot gewalst staal Het staal wordt op twee manieren verder verwerkt. Het grootste deel wordt tot een 22,5 centimeter dikke plak gegoten, vervolgens wordt deze in een warmbandwalserij bij een temperatuur van circa 1200 C gewalst tot een dikte tussen de 1,5 en 25 millimeter. Aan het einde van de productielijn wordt het staal opgerold. Een kleiner deel van het staal gaat naar de hypermoderne gietwalsinstallatie. In deze fabriek zijn de processen van gieten en walsen geïntegreerd tot één procesgang. Het vloeibare staal wordt gegoten, gestold, direct gewalst tot circa 1 millimeter dik en vervolgens opgerold. Uiteraard is deze fase niet van toepassing bij ons. Elektromechanica Schooljaar

32 6-TSO-EM-a Voorbereidend studiewerk mechanica Aluminium Aluminium is een bijzonder metaalsoort. Aluminium is een onedel metaal dat onbehandeld direct een oxidelaag vormt. Deze natuurlijke oxidelaag is 3 tot 10 nanometer dik en beschermt het onderliggende materiaal tegen corrosie. Aluminium is drie keer zo licht als staal, is sterk en in overvloed aanwezig. De invloed van legeringselementen op zuiver aluminium is enorm. Zuiver aluminium is van zichzelf een zacht metaal met een geringe sterkte. Door legeringselementen toe te voegen worden de eigenschappen sterk verbeterd. Zo is aluminium in combinatie met 4% koper, 1% magnesium, 1% mangaan en 0,5% silicium even sterk, slijtvast en bestand tegen corrosie als staal. Aluminium is net iets meer dan een eeuw beschikbaar en is niet meer weg te denken uit de wereld: Aluminium is een goede geleider Aluminium is licht en sterk Aluminium is corrosiebestendig Aluminium is niet ferromagnetisch Aluminium is duurzaam en 100 % recyclebaar Aluminium laat zich relatief gemakkelijk vormen Metaalbewerking en toepassing van Aluminium Aluminium is geschikt voor alle bekende plaatbewerkingen. Het metaal kan vervormd, verspaand en gelast worden. Aluminium is ook geschikt voor lasersnijden en plasmasnijden. Vanwege de lage smelttemperatuur (660 ) vereist het lassen van aluminium veel ervaring en kennis. Aluminium is daarmee het constructiemateriaal bij uitstek voor de vliegtuig- en ruimtevaartindustrie, maar wordt ook in andere sectoren wordt aluminium veelvuldig gebruikt. Aluminium is onder andere terug te vinden in de machinebouw, apparatenbouw, carrosseriebouw, trailerbouw en constructiebouw, maar ook in de offshore en defensie wordt aluminium veel toegepast Productie van aluminium We onderscheiden primair en secundair aluminium. 1. Primair aluminium Dit aluminium wordt uit bauxiet (dat naar zijn vindplaats is genoemd, Les Baux) gewonnen. Bauxiet bestaat normaliter voor 60% uit aluinaarde, ijzeroxide en silicium (kiezelzuur). Belangrijkste vindplaatsen: Zuid-Amerika, Australië en Afrika Bereiden van het bauxiet: Ruwe bauxiet wordt verkleind, gedroogd en fijngemalen. Winning van aluinaarde uit het bauxiet: Met behulp van natronloog worden de ongewenste bijmengingen verwijderd. Zo verkrijgt men uitsluitend zuivere, witte aluinaarde (aluminiumoxide). Reductie van aluinaarde tot aluminium via elektrolyse: De aluinaarde wordt bij ca. 950 C in gesmolten kryoliet opgelost. Deze oplossing wordt in een elektrolyse-oven met gelijkstroom in zijn bestanddelen ontleed. Het aluminium verzamelt zich op de bodem van de oven en de vrij circulerende zuurstof gaat een verbinding aan met de koolstofelektroden van het koolstofdioxide. Uit 4 ton bauxiet kan men 2 ton aluinaarde, daaruit 1 ton aluminium winnen. 2. Secundair aluminium Secundair aluminium is gerecycled aluminium en wordt via de schrootcyclus opnieuw gewonnen. De kosten voor het recyclen bedraagt ong. 5% van dat voor de productie van primair aluminium. Elektromechanica Schooljaar

33 6-TSO-EM-a Voorbereidend studiewerk mechanica Polyethyleen Polyethyleen eigenschappen wanneer polyethyleen toepassen Polyethyleen is de meest gebruikte kunststof ter wereld. Binnen de wereld van de kunststoffen behoort polyethyleen tot de familie van de thermoplastics wat inhoudt dat polyethyleen na verhitting plooibaar en vormbaar wordt. Na afkoelen neemt het dan weer een vaste vorm aan. Die eigenschap van polyethyleen maakt het een perfecte kunststof om te bewerken. Dat is dan ook de reden dat polyethyleen of PE vaak gebruik wordt voor het maken van producten en apparaten waarbij kunststof lastechniek gebruikt wordt De voordelen van PE als materiaal Niet voor niets wordt polyethyleen zo vaak toegepast in onze producten. Waarom zou u polyethyleen kiezen als kunststof voor het vervaardigen van uw producten? Thermoplastische eigenschap Niet alle kunststof producten kunnen gegoten worden. Vaak zijn de oplages te klein of vergt de constructie bepaalde verbindingen die alleen met lassen gemaakt kunnen worden. Omdat polyethyleen een thermoplast is kan PE perfect gelast worden, een eigenschap die vele andere kunststoffen missen. Robuustheid PE is sterk en taai. Voor vele producten speelt dat een belangrijke rol. HDPE is door zijn hogere dichtheid sterker dan LDPE. De treksterkte van HDPE ligt op 22 MPa, die van LDPE is 11,7 MPa. Wij adviseren u graag welke soort PE u het beste kunt toepassen. Bestand tegen inwerking van chemicaliën Eén van de belangrijke eigenschappen en voordelen van polyethyleen is dat het goed bestand is tegen inwerking van allerhande chemicaliën, zuren, logen en oplossingsmiddelen. Polypropyleen is daar echter nog beter tegen bestand dus wanneer dit een doorslaggevende factor is adviseren wij eerder polypropyleen. Neem contact met ons op voor het juiste advies op maat. Hoge elektrische weerstand Polyethyleen heeft een hoge elektrische weerstand wat inhoudt dat PE geen stroomgeleider is. Polyetheen (de nieuwe benaming van polyethyleen) is juist een isolator en wordt als zodanig ook vaak toegepast. Geringe wateropname en relatief lage stijfheid Polyethyleen neemt welhaast geen water op. Ook is polyethyleen minder stijf dan bijvoorbeeld PVC. Elektromechanica Schooljaar

34 3 Technisch tekenen

35 6-TSO-EM-a Technisch tekenen ontwerpen van de sorteertafel Het idee Voor het ontwerp van onze GIP hebben we eerst met onze klas enkele schetsen gemaakt. Via deze schetsen verdeelde we het werk onder de leerlingen zodat we allemaal aan de slag konden om te beginnen tekenen aan 1 van de onderdelen van de GIP. Figuur 5: eerste schets GIP Als groep 3 hadden we de draaitafel dus als opdracht. Het is in principe simpel, een blikje komt toe en moet doorgestuurd worden naar 1 van de uitgangen De draaitafel De tafel is vrij groot, want het is de bedoeling dat we zo efficiënt mogelijk konden werken. Dat betekent dat een blikje moest kunnen toekomen terwijl een ander al werd doorgestuurd. We kozen er dus voor om de tafel in 4 compartimenten te verdelen. Elk compartiment is 90 ten opzichte van elkaar verschoven. Figuur 6 De tafel met de verdelingen Figuur 7 3D tekening van de tafel Elektromechanica Schooljaar

36 6-TSO-EM-a Technisch tekenen 36 De compartimenten zijn opgebouwd uit 4 dezelfde platen, dat was de makkelijkste oplossing. De tafel wordt pneumatisch aangedreven door een pneumatische draaicilinder. Omdat een cilinder moet terugkeren naar zijn begin positie, moest deze worden uitgerust met een vrijloop. Het principe is als volgt, de cilinder draait samen met de tafel 90 graden. De cilinder kan dankzij de vrijloop terugkeren zonder dat de tafel ook terugkeert. Dus door de cilinder 4 keer 90 te laten draaien, zal de tafel uiteindelijk 1 keer 360 draaien De draaicilinder Figuur 8 links: onderaanzicht draaicilinder Figuur 9 rechts: bovenaanzicht draaicilinder Bij dit type zwaaiaandrijvingen werkt de perslucht in op een draaivleugel die een rotatiebeweging tot stand brengt. Bij een draaivleugelcilinder is de draaihoek beperkt tot ca Voordeel van dit type zwaaiaandrijving is zijn kleine inbouwmaat en zijn eenvoudige en goedkope constructie. Bovendien is bij dit type zwaaiaandrijving de draaihoek meestal traploos instelbaar aan de hand van vergrendelbare aanslagen. Nadeel van de draaivleugelcilinder is dat zijn draaimoment meestal beperkt is tot 20 Nm. Figuur 10 links: werking draaicilinder Figuur 11 rechts: symbool draaicilinder Elektromechanica Schooljaar

37 6-TSO-EM-a Technisch tekenen De vrijloop Figuur 12 links: bovenaanzicht vrijloop Figuur 13 rechts: onderaanzicht vrijloop De vrijloop laat maar één van de twee mogelijke richtingen van beweging van de draaicilinder toe. In de omgekeerde richting geblokkeerd hij De kabeltoren We hadden 1 groot nadeel aan de constructie van de tafel. We moesten de blikjes ook weer van de tafel krijgen. Het gebruik van een pneumatische cilinder was niet mogelijk. Omdat de tafel te klein was en we zeker 4 cilinders nodig zouden hebben (voor ieder compartiment 1) We kwamen dus met het idee om de blikjes van de tafel met perslucht te blazen. Dat gaf ons het volgend probleem, hoe zorg je ervoor dat je persluchtkabels kunt gebruiken op een roterende tafel. Stel dat we de leidingen op de tafel bevestigen, zullen deze getorst worden. De leidingen moesten dus naar de tafel gaan zonder dat ze meedraaiden. We hadden dan het idee om een brug over de tafel te bouwen. Hierdoor konden we de leidingen naar de tafel brengen op een vaste positie. De tafel draait, en de leidingen blijven op dezelfde positie. Figuur 14 3D tekening kabeltoren Elektromechanica Schooljaar

38 6-TSO-EM-a Technisch tekenen Het stopsysteem De vrijloop zorgt voor 1 groot probleem, de tafel zal niet op 90 stoppen. De tafel zal door zijn beweging meer dan 90 willen doordraaien. We moeten hem dus tegenhouden. Daarom kwam dus het gedacht om een stopsysteem te ontwikkeling. Het is in principe eenvoudig, een cilinder zal de tafel op 90 tegenhouden bij een blokje. Doordat de tafel een kracht op de stang van de cilinder gaat uitoefenen. Moest er een blokje worden voorzien, die de kracht moet opvangen, door de stang van de cilinder te ondersteunen. Figuur 15 3D tekening blokkering De stopcilinder Figuur 16 stopcilinder Dit is een compacte cilinder met een slag van 15mm. Het speciale aan deze cilinder is, dat de stang zijlings gebufferd is. Dat wil zeggen dat de cilinder in staat is om krachten die loodrecht op de stang komen, op te vangen. Elektromechanica Schooljaar

39 6-TSO-EM-a Technisch tekenen Het eindresultaat Figuur 17 3D samenstellingstekening 3.3 2D tekeningen De 2D tekeningen vindt u terug in bijlage 15.1 technisch tekenen 3.4 Meetaspect Passingen Voor onze geïntegreerde proef hebben we slechts 2 passingen gebruikt en dit waren 2x dezelfde, namelijk 16h7. Dit is de passing die op de as van de draaicilinder en de Elektromechanica Schooljaar

40 6-TSO-EM-a Technisch tekenen 40 vrijloopkoppeling zit. De passing in de boring is dus een 16H7. Dit wil zeggen dat de positieve speling 22µm mag zijn en de negatieve speling 0. Figuur 18 passingen Elektromechanica Schooljaar

41 6-TSO-EM-a Technisch tekenen Ruwheden De oppervlakteruwheid is een aanduiding voor hoe ruw of glad het werkstuk is. Een gladder of ruwer werkstuk hangt af van welke bewerking met het werkstuk is gebeurd. Hieronder zie je een tabel met de verschillende ruwheden bij verschillende bewerkingen. Tabel 5 Ruwheden De oppervlakteruwheid is het gevolg van sporen die op het oppervlak achterblijven door verspanen zoals draaien, frezen en slijpen of door afdrukken die ontstaan bij niet verspanende vormgeving zoals walsen, persen, spuiten De verkregen oppervlakteruwheid is een combinatie van factoren zoals: Het materiaal De bewerkingsmachine De snijvoorwaarde De koeling De neusradius van het snijgereedschap Elektromechanica Schooljaar

42 6-TSO-EM-a Technisch tekenen 42 Figuur 19: Schematische voorstelling van Ra Ra Gemiddelde ruwheid van het profiel Een gemiddelde waarde van alle afwijkingen van een rechte lijn binnen de evaluatielengte, ongeacht de verticale richting. Dit betekent dat het onmogelijk is, door gebruik te maken van een Rawaarde om te bepalen of de afwijkingen pieken of dalen zijn. Ra wordt niet significant beïnvloed door individuele afwijkingen, hetgeen betekent dat er ook een risico bestaat dat een grote piek of kras wordt gemist. De meest gangbare Ra-waarden voor metaaloppervlakken zijn tussen de 0,02 μm en 3,5 μm de ondergrens van het fijn afgewerkte oppervlak (0,02 μm = spiegelglad). 3.5 Gebruikte meetinstrumenten bij opbouw GIP Bij de opbouw van onze geïntegreerde proef hebben Bram en ik slechts 3 meetinstrumenten gebruikt. Dit waren de micrometer, de schuifmaat, en voor als het iets minder nauwkeurig moest zijn, de rolmeter De micrometer Figuur 20 micrometer Op de schacht worden de millimeters en halve millimeters in lijn aangegeven. De verdraaibare trommel geeft het aantal tienden en honderdsten van de millimeter. Wij bespreken enkel de aflezing bij schroefmaten waarbij 1 omwenteling van de meettrommel overeenkomt met 0,5 mm verplaatsing van de meetstift (spoed = 0,5 mm). De trommel is onderverdeeld in 50 gelijke delen. Eén schaaldeel (de resolutie) komt dan overeen met 0,5/50 = 0,01 mm. Er bestaan ook schroefmaten waarbij 1 omwenteling van de meettrommel overeenkomt met 1 mm verplaatsing van de meetstift. De trommel is dan meestal onderverdeeld in 100 gelijke delen. Zo bepalen we de juiste meetwaarde: 1. Tel het aantal millimeters vanaf nul tot de voorkant van de verstelbare trommel. 2. Indien er nog een halve millimeterstreep voor de trommel staat, tellen we die er bij op. 3. Lees op de trommel de waarde af die gelijk valt met de horizontale streep van de hoofdschaal. Tel deze tienden en honderdsten bij het aantal millimeters (en halve mm). Nu hebben we de totale meetwaarde. Elektromechanica Schooljaar

43 6-TSO-EM-a Technisch tekenen 43 Figuur 21 meting met micrometer De maat: 18 mm + 0,50 mm + 0,10 mm = 18,60 mm De schuifmaat Figuur 22 Schuifmaat De schuifmaat bestaat uit een vast deel met een meetlat die verdeeld is in millimeter maar vaak ook in inch, op het uiteinde bevinden zich twee meetbekken. Het losse deel bestaat uit een schuif met een nonius en twee meetbekken. Aan de schuif is een meetpen bevestigd, verder is deze voorzien van een klemlip waarmee na indrukken de schuif kan worden verplaatst. Er zijn modellen zonder de klemlip, de schuif wordt dan vastgezet met kartelschroefje. Met een schuifmaat kun je werkstukken opmeten de lengte van het stuk ook de dikte. Je kan ook buizen meten bv de diameter van de buis ook de binnendiameter de binnendiameter meet je met de inwendige meetbekken Met de dieptemaat kun je dieptes meten bv vervallen op en as, kameringen dieptes van boringen. Elektromechanica Schooljaar

44 6-TSO-EM-a Technisch tekenen 44 Figuur 23 Delen van de schuifmaat De rolmeter Figuur 24 Rolmeter De rolmeter is een meetgereedschap dat geschikt is voor het meten van buitenwerkse als binnenwerkse maten. Rolmaten zijn voorzien van een soepele zelf oprollende meetband. Deze band is doorgaans vervaardigd van zeer dun, veerkrachtig staal. Door de vorm van de band, die gewoonlijk een holle doorsnede heeft, biedt het weerstand tegen omknikken. Verder is het roestvast of tegen roest beschermd. Bij een betere kwaliteit heeft de band meestal een speciale coating, die erg slijtvast is en lang goed afleesbaar blijft. De band die opgerold zit in een metalen of kunststof huis, is voorzien van een centimeterschaal die onderverdeeld is in millimeter Elektromechanica Schooljaar

45 4 Mechanische realisatie

46 6-TSO-EM-a Technisch tekenen Gebruikte machines De KERN Dit is de enigste CNC machine die gebruikt werd voor het eindwerk. De machine beschikt over een teach-in sturing. Dit wil zeggen dat we een tekening maken op de machine en de machine zelf rekent dan zijn stappen uit Draaibank Draaistukjes werden gemaakt met een gewone conventionele draaibank. Zo is onder andere de pen vervaardigd Freesmachine Voor het freeswerk werd er gebruik gemaakt van conventionele freesmachines. Zo zijn onder ander de stopblokken en de geleidingsblok vervaardigd. 4.2 Werkgangen zie bijlage 15.2 werkgangen Wanneer we een stuk gaan maken, maken we eerst een werkgang. Dit houdt in dat we elke stap die we ondernemen in tabelvorm opschrijven met volgende gegevens: maat soort bewerking toerental, snijsnelheid en voeding 4.3 CNC programma zie bijlage 15.3 CNC programma In die bijlage vindt u een voorbeeld van een CNC programma volgens de ISO codering. Elektromechanica Schooljaar

47 5 Elektriciteit

48 6-TSO-EM-a Elektriciteit Beveiliging Installatiebeveiliging Differentieelschakelaar 1) Algemeen Om onze installatie te beveiligen maken we gebruik van een differentieelschakelaar (ook gekend als verliesstroom schakelaar of aardlekschakelaar). De differentieelschakelaar beschermt jou en anderen tegen elektrische schokken bij rechtstreekse of onrechtstreekse aanraking van onder spanning staande delen. Een verliesstroom schakelaar is een automatisch werkende schakelaar die een elektrische installatie spanningsloos maakt zodra een verliesstroom van een bepaalde grootte optreedt. 2) Plaatsing Een differentieelschakelaar wordt geplaatst bij het begin van de installatie of kring Automaat 1) Algemeen Een zekering wordt ook wel overstroombeveiliging of installatieautomaat genoemd. Het is een automatische stroomkringonderbreker die ervoor zorgt dat de stroom uitvalt bij overbelasting of kortsluiting. Dit gebeurt thermisch bij overbelasting en elektromagnetisch tegen kortsluiting. 5.2 Signalisatie Deze GIP is niet uitgerust met signalisatie. 5.3 Bediening Hoofdschakelaar De functie van de hoofdschakelaar is het af of aanleggen van de spanning over de volledige installatie. Figuur 25 links: sleutelcontact Figuur 26 rechts: hoofdrelais Elektromechanica Schooljaar

49 6-TSO-EM-a Elektriciteit 49 Wij hebben geen gebruik gemaakt van een klassieke hoofdschakelaar, maar wel van een hoofdrelais. We plaatsen en sleutelcontact in de deur van onze kast in serie met een start aangesloten op A1 van de relais. Als het sleutelcontact word ingeschakeld en er wordt op start gedrukt krijgen we spanning over de installatie. Om de spanning af te leggen moet het sleutelcontact worden onderbroken of moet er op de stop geduwd worden Start/stop Figuur 27 start en stop drukknoppen Om het systeem voorlopig te laten draaien werken we met een modulair start stop systeem. Dit wil zeggen dat we elk onderdeel aansturen met een aparte knop. Knop 1 = aanvoer, hier worden de trechter en de transportband in werking gesteld. Knop 2 = draaitafel, als we op deze knop duwen valt de aanvoer uit en draait de draaitafel 90 en blaast hij vervolgens het voorwerp af. Knop 3 = deze knop stuurt de pers aan. Later is het de bedoeling om het modulaire systeem te vervangen door een vol automatisch systeem. Dan word de start stop enkel gebruik om de machine in werking te stellen Noodstop Elke machine moet voorzien zijn van één of meer noodstopinrichtingen waarmede een onmiddellijk dreigende of ontstaande gevaarlijke situatie kan worden afgewend. Dit geldt niet voor: - machines waarbij het gevaar niet verminderd kan worden door de noodstopinrichting, hetzij omdat deze niet de normale tijd binnen welke de machine stopt beperkt, hetzij omdat deze het niet mogelijk maakt de in verband met het gevaar vereiste bijzondere maatregelen te nemen; - met de hand gedragen of handgeleide machines. Deze inrichting moet: - duidelijk herkenbare, goed zichtbare en snel bereikbare bedieningsorganen hebben; - stopzetting van een gevaarlijk proces binnen de kortst mogelijke tijd bewerkstelligen zonder extra risico's te scheppen; - eventueel bepaalde veiligheidsbewegingen in gang zetten of mogelijk maken dat deze in gang worden gezet. Elektromechanica Schooljaar

50 6-TSO-EM-a Elektriciteit 50 Wanneer het in werking stellen van de noodstopbediening wordt beëindigd nadat een stopbevel is gegeven, moet het stopbevel door blokkering van de noodstopbediening gehandhaafd blijven totdat de blokkering wordt opgeheven; blokkering van de inrichting zonder dat deze een stopbevel genereert, mag niet mogelijk zijn; het opheffen van de blokkering van de inrichting mag alleen door een daartoe passende handeling kunnen geschieden en mag de machine niet in werking stellen, maar alleen een hernieuwde Figuur 28: noodstoppen inschakeling mogelijk maken. In de norm EN-ISO13850 worden de eisen aan een noodstopsysteem beschreven Ook de blikjespers is voorzien van een noodstop. De noodstop bevindt zich helemaal vooraan in de voedingskring. Als de noodstop ingedrukt wordt zullen alle eenheden onmiddellijk stilvallen. 5.4 PLC Algemeen Een Programmable Logic Controller (PLC, Programmeerbare Logische Eenheid) is een elektronisch apparaat met een microprocessor dat op basis van de informatie op zijn diverse ingangen, zijn uitgangen aanstuurt. In de industrie worden machines over het algemeen aangestuurd met PLC s en die zijn daarmee een belangrijk onderdeel in de automatisering. Hoe de PLC zijn gegevens precies inleest, hangt af van de geïnstalleerde interfacekaarten, en van de veldbusnetwerken waarlangs verschillende apparaten met elkaar gegevens uitwisselen Nut van een PLC PLC is er gekomen als oplossing voor de ingewikkelde en grote relais schakelingen. Deze oplossing moest aan volgend eisenpakket voldoen: compact systeem => kleinere stuurkasten gemakkelijk aanpasbaar het toestel moet eenvoudig te programmeren zijn eenvoudig in onderhoud (snel vervangen van onderdelen) een modulair toestel dat algemeen inzetbaar is vereenvoudigde diagnose bij storingen m.b.v. controlelampjes Elektromechanica Schooljaar

51 6-TSO-EM-a Elektriciteit PLC in de blikjespers Wij hebben gekozen om voor onze GIP een PLC te gebruiken nl. siemens S Wij kozen voor een PLC omdat we zo heel snel en eenvoudig het volledige project konden sturen. Het gebruik van een PLC gaf ons de mogelijkheden om alles op een snelle en gestructureerde manier aan te sturen. We hebben het programma modulair geschreven. We brachten elk onderdeel van de GIP onder in een subroutines. Zo krijgen we verschillende korte programmatjes die dan stap voor stap afgelopen worden.. Figuur 29 PLC module Het programma In de bijlage vindt u ons PLC-programma terug. Elektromechanica Schooljaar

52 6-TSO-EM-a Elektriciteit Frequentieregelaar Aansluitschema MicroMaster 420 Figuur 30 schema MicroMaster 420 Elektromechanica Schooljaar

53 6-TSO-EM-a Elektriciteit Frequentieregelaar Micromaster 420: 6SE6420-2AB13-7AA1 Input: V / 4,6A / 47-63Hz Output: 0-INPUT V / 2,3A / 0-650Hz Figuur 31 bedieningspaneel frequentieregelaar Instellen in fabrieksinstellingen P dient voor het oproepen van een parameter, we drukken hier 1 keer op en dan zullen we ons parameter instellen met de pijltjestoetsen. We drukken nogmaals op P om de parameter in te stellen. Fabrieksinstellingen: Dus men drukt eerst om P en daar na komt scherm P0000. Dan kan men met pijltjes de parameters instellen, na nog eens op P te duwen moet men een getal in geven van de parameter. P0003=1 /Toegangsniveau, standaard P0010=30 / Fabrieksinstelling P0970=1 / Start de Reset opdracht in fabrieksinstellingen Na alle parameters doorlopen te hebben komt er normaal gezien Busy op het scherm. We zullen dan 60 S moeten wachten en dan weten we als alles goed is ingesteld. Elektromechanica Schooljaar

54 6-TSO-EM-a Elektriciteit 54 Het programmeren van een micromaster 420 Figuur 32 handleiding programmeren frequentieomvormer Elektromechanica Schooljaar

55 6-TSO-EM-a Elektriciteit 55 Hieronder vindt u de parameters terug die ik heb ingevuld. parameter waarde betekenis parameter P net frequentie (50Hz) P motor type P motor spanning P motor stroom P0307 0,18 motor vermogen P cosphi, faseverschuivingshoek P max motor frequentie P motor toerental P motor magnetisatiestroom P motor koeling (zelf koelend) P stroom overbelastingsfactor P basic operating panel P minimum frequentie P maximum frequentie P accerleratietijd P decleratietijd P decleratietijd bij noodstop Tabel 6 ingevoerde gegevens Aansluiten potentiometer Een potmeter of potentiometer is een regelbare weerstand die aan de eerste vier poorten van de frequentieregelaar verbonden zijn (zie fig. ). Door de potentiometer kan men de ingestelde frequentie vervangen tussen de opgegeven minimum en maximum frequentie. De frequentie regelen gebeurt aan de hand van de stroomregeling. Er staat spanning over de regelbare weerstand. Wanneer de weerstand het grootst is, vloeit er een kleine stroom. De frequentieregelaar meet deze waarde en bepaald zo de frequentie, in dit geval is dit een lage frequentie. Wanneer de weerstand het laagst is heb je een hoge stroom en dus een hoge frequentie Stappenplan frequentieregelaar Hieronder vindt u een schema weer maar de stappen van een frequentieregelaar in blokken staat afgebeeld. Daarop zien we dat een frequentie omvormer bestaat uit een gelijkrichter, Elektromechanica Schooljaar

56 6-TSO-EM-a Elektriciteit 56 tussenkring en invertor. Figuur 33 principe frequentieregelaar 5.6 Technisch dossier E-plan In bijlage vindt u het technisch dossier terug. Deze bundel bestaat uit: Situatieschets; Noodstopinstallatie; Hoofdstroombaan schema; Kastlay-out; Aansluitschema met nummering van de geleiders; Aansluitlijst; Kabellijst; Materiaallijst Elektromechanica Schooljaar

57 6 Elektronica

58 6-TSO-EM-a Elektronica Sensoren capacitieve nabijheidschakelaar Een capacitieve nabijheidschakelaar is een sensor, die bij het naderen van een geleidende of niet geleidende tussenstof (ook vloeistoffen), bewegingsloos, zonder direct contact met het te detecteren lichaam reageert of schakelt Werking Het hart van deze sensor is een hoogfrequent-oscillator. In "niet bekrachtigde" toestand bouwt zich voor de basis elektrode een capacitief veld op. Dit capacitief veld of diëlectricum is de actieve zone, wanneer dit capacitief veld of diëlectricum verandert, zal de sensor dit detecteren. Bij beïnvloeding van het capacitief veld door een isolator, is de bereikbare schakelafstand gering (tot ongeveer 40 mm), omdat het onderscheid tussen de diëlektriciteitsconstante van lucht (ca.1) tot de diëlektriciteitsconstante van het te detecteren materiaal gering is. Bij beïnvloeding van het capacitief veld door een geleider, verhoogt de bereikbare schakelafstand. tot ca mm, omdat het onderscheid tussen de diëlektriciteitsconstante van lucht (ca.1) tot de diëlektriciteitsconstante van het metaal groot is. Daarom hebben capacitieve nabijheidschakelaars in de regel een instelpotentiometer. Deze sensoren moeten altijd afgeregeld worden. Indien de sensor ingesteld is voor grote gevoeligheid dan neemt de invloed van stoorfactoren zoals luchtvochtigheid en stof toe Toepassing Een capacitieve nabijheidsschakelaar detecteert metalen, maar ook niet metalen en vloeibare, korrelige of gepulveriseerde producten zoals b.v. kunststof, hout, steen, olie, water of cement. In de GIP gebruiken we deze om PET-flessen te detecteren Inductieve nabijheidssensor Een inductieve nabijheidsensor is een sensor die werkt volgens het principe van verandering van inductie. Dit type sensor wordt gebruikt als nabijheidsschakelaar. Wanneer deze sensor dicht bij een metalen object komt, verandert de impedantie in de spoel. De verandering van deze impedantie hangt af van de afstand tussen het metalen object en de sensor. Deze sensor heeft als voordeel dat hij niet beïnvloed wordt door niet-geleidende materialen zoals kunststof of hout Twee werkingsprincipes Het eerste werkingsprincipe van inductieve nabijheidsensor detecteert de verandering van permeabiliteit. Normaal staat er lucht voor de sensor. Wanneer er een metaal voor komt, verandert de permeabiliteit. Een wisselend continu magnetisch veld wordt opgewekt met een oscillator door de spoel van de sensor. De kern van ferriet begeleidt de magnetische Elektromechanica Schooljaar

59 6-TSO-EM-a Elektronica 59 veldlijnen naar buiten. Dit magnetisch circuit probeert zich buiten de sensor te sluiten. Wanneer een metalen object dicht bij de sensor komt, wordt het magnetische circuit verstoord of worden de veldlijnen op het externe traject verstoord. De bundel van veldlijnen wordt vervormd. De nabije metalen plaat zorgt ervoor dat de veldlijnen door de metalen plaat gaan en er meer veldlijnen terugkeren naar de sensor. Hierdoor wordt de schijnweerstand Z van de spoel lager. De verandering van de impedantie is niet lineair met de afstand tussen de sensor en het metalen object. Het tweede werkingsprincipe werkt met een pulserend veld. De wervelstroomsensor werkt met behulp van wervelstromen. Een pulserend magnetisch veld wordt opgewekt door de spoel van de sensor. De kern van ferriet begeleidt de magnetische veldlijnen naar buiten. Dit magnetisch veld genereert in een passerend metaal een wervelstroom. Wanneer het pulserend magnetisch veld nul wordt dan blijven er nog eventjes wervelstromen navloeien. Deze stromen wekken nu een secundair magnetisch veld op in het metalen plaatje dat door de sensor kan gedetecteerd worden Toepassingen De sensor wordt gebruikt voor detectie van het wel of niet aanwezig zijn van een metalen object. Meestal in de vorm van een eindeloopschakelaar. Bijvoorbeeld voor het detecteren of een lift op de juiste etage staat. Bij ons in de GIP wordt het gebruikt voor blikken te detecteren optische sensor Een optische sensor zendt een lichtstraal uit waarvan onderbreking of reflectie leidt tot het schakelen van de uitgang. Een foto-elektrische omzetter in de ontvanger zet het licht om in een verwerkbaar signaal. De zender zendt een gemoduleerde lichtstraal uit om storing door vreemd licht de minimaliseren. Er zijn drie soorten optische sensoren: Objectreflectie Reflector reflectie Eenrichtingsreflectie Objectreflectie Bij dit type zitten de zender en ontvanger in dezelfde behuizing. Wanneer de lichtstraal van de ontvanger (gedeeltelijk) wordt tegengehouden door een object, wordt de lichtstraal weerkaatst. Dit type sensor wordt meestal gebruikt als de afstand tussen object en sensor klein is. De gevoeligheid van dit type sensor kan worden ingesteld Reflector reflectie Bij reflector sensoren zitten de zender en ontvanger ook in dezelfde behuizing. Maar in plaats van reflectie tegen een object, wordt er bij dit type sensor een spiegel gebruikt. De gereflecteerde lichtstraal komt in de ontvanger terecht. Als er een object tussen de sensor en spiegel komt, wordt de lichtstraal onderbroken en wordt zo het object gedetecteerd. Belangrijk bij dit soort sensoren is dat het object maar weinig licht doorlaat. Als het object compleet transparant is, wordt het object niet gedetecteerd Elektromechanica Schooljaar

60 7 Pneumatica

61 6-TSO-EM-a Pneumatica Cilinder draaitafel Om de draaitafel te kunnen laten ronddraaien hebben we een draaicilinder nodig. De draaicilinder die wij hebben besteld draait elke keer naar zijn eindpunt en draait dan terug. Omdat de tafel dan wel moet blijven staan op de positie dat ze zich bevind hebben we een vrijloopkoppeling tussen de draaitafel en de draaicilinder gestoken. Hieronder vind je de datasheets van onze draaicilinder en vrijloopkoppeling. Figuur 34 overzicht van mogelijkheden draaicilinder Elektromechanica Schooljaar