UBA HF & VHF zendamateurs: Digitaliseren van werktuigmachines.

Kleine draaibank Myford Super 7 met digitale uitlezing van dwars- en langsslede

Een radioamateur die aan zelfbouw doet moet buiten elektronica-vaardigheden nmm. ook mechanisch werk kunnen verrichten. Mechanische projecten kunnen eenvoudige werkzaamheden zijn, zoals het ineen schroeven van een gekochte antenne. Wanneer het echt zelfbouw wordt heeft men meer gereedschap nodig. Dat kan gaan van een elektrische hand boormachine naar een kolomboormachine, een draaibank, een freesmachine, een plooibank, een plaat snijmachine een lasapparaat enz. Waarbij elk van deze machines nog kunnen bestaan in verschillende uitvoeringen, groot en klein, van hobby tot professioneel. De meeste van machines die een radioamateur heeft kunnen bekomen zijn gedateerde exemplaren in meer of minder goede staat. Renoveren is dikwijls noodzakelijk, maar het probleem is meestal de nodige onderdelen aan een niet-woekerprijs te vinden of om ze zelf te maken. Zelf maken van een defect onderdeel kan een vicieuze cirkel worden omdat men soms de te renoveren machine hiervoor nodig heeft.

Het digitaliseren van een oude werktuigmachine met optische glaslatten kan om verscheidene redenen zeer interessant zijn:

Het digitaal op een scherm aflezen van de instellingen van de machine is comfortabel, zeker als de bedienaar ervan niet meer zo goed kan zien als vroeger. Vergelijk maar meten met een Nonius schuifpasser of meten met een digitale schuifpasser.

De instellingen van de machine worden nauwkeurig(er), bvb +/- 0.005mm

De afgelezen waarden op de monitor zijn vrij van de hysteresis van de bediening: Wanneer men met een handwiel van een machine een waarde instelt en daarna in tegengestelde zin aan het wiel draait, dan zal de schaalverdeling wel meedraaien maar de slede verplaatst zich pas na een zekere draaihoek. Deze hoek is eigen aan elke machine en aan elke hendel, ze kan groot of klein zijn en zelfs afhankelijk zijn van de plaats van de slede. De digitale aflezing ziet enkel de werkelijke verplaatsing van de slede en heeft lak aan deze hysteresis.

Men kan zeer veel instellingen in het geheugen opslaan, berekeningen uitvoeren en veel meer..

Glaslat systemen zijn nog betaalbaar.

Het digitaliseren van uw machine heeft ook nadelen:

De te installeren glaslatten hebben hun eigen mechanische afmetingen en zullen het bewegingsbereik van de onderdelen van de machine (sleden, losse kop...) verkleinen. Goed bestuderen van de opstelling om deze verloren ruimte zo klein mogelijk te houden is noodzakelijk. De installatie op een kleine machine is véél moeilijker dan op een groot exemplaar.

In de praktijk zijn niet alle bewegingen te digitaliseren. Hierdoor moet men meestal tijdens de bediening van de machine naar de monitor kijken en voor andere instellingen nog steeds kijken naar de mechanische schaalverdeling.

Het aangebrachte meetsysteem, glaslat en aflezer, moeten beschermd worden tegen mechanische schokken, koelwater, krullen, zaagsel.... Ook de monitor houd er niet van om besproeid te worden.

Sommige meetkabels bewegen mee en kunnen hinderen of beschadigd worden, ze moeten dan ook oordeelkundig en met voldoende vrijheid gemonteerd worden. Deze soepele en goed afgeschermde kabels zijn nmm. van prima kwaliteit.

Elk meetsysteem moet spelingsvrij, onwrikbaar, muurvast ....gemonteerd worden. Het bepalen van de bevestigingen is dus zeer belangrijk. Als er reeds getapte boringen van de machine kunnen gebruikt worden is dat een luxe, maar meestal moet er geboord en getapt worden. Sommige gedeelten van een machine kunnen zeer hard zijn, een solide kobalt boor en een Ti tap is dan aangewezen.

Solide kobalt: deze boren door gehard staal.

HSS tappen en snijplaten met een titanium laagje.

Wanneer de afstand van de leeskop tot haar bevestiging groot is, kan het het nodig zijn om een bijkomende slede te plaatsen...dewelke ook weer plaats inneemt. Iedere verandering aan een machine moet op voorhand zeer goed bestudeerd worden en daarna volledig worden uitgeprobeerd om problemen te vermijden.

Glaslatten zijn te bekomen in korte lengten (bvb 20cm) en lange (bvb.1m). Hou er rekening mee dat de leeskop zijn eigen lengte heeft (8cm) en de glaslat dus langer moet zijn dan de verplaatsing. Daarbij voorziet men ook aan beide uiteinden een kort stuk speling, zodat er geen botsing gebeurt einde koers. Ook heeft de glaslat aan de uiteinden een bevestigingsdeel dat ook een plaats zal innemen. De leeskop is voorzien van een kabel, ook hier moet men rekening mee houden, zeker als het de leeskop is die beweegt en de glaslat vaststaat.


Glaslat of "Lineair scale"

Glaslat

Glaslat, meetkop en aluminium afdekkap

"Onderzijde" van de meetkop

Optische meetkop zonder glaslat.

De glaslat wordt, zo goed als mogelijk, parallel met de slede beweging geplaatst. De controle van het parallellisme wordt tijdens de montage met een meetklok nagekeken: de maximum afwijkingsfout bij de langsslede bedroeg 0.05mm, wat zeker volstaat. Handig is dat men de meetklok met een drukknop op nul kan zetten. De leeskop bevindt zich steeds op 1mm afstand van de glaslat en moet zich perfect parallel t.o.v. de glaslat verplaatsen. ( dit is relatief: ofwel staat de leeskop vast en beweegt de glaslat, ofwel andersom) Deze afstand van 1mm wordt over de ganse verplaatsing aangehouden.

Montage op een Myford draaibank:

Afregeling parallelisme glaslat vs langsbeweging met een digitale meetklok.

De meetklok zit met een handige magneetvoet vast op de langs slede van de draaibank.

De meetkop wordt bevestigd op de langsslede en beweegt over de glaslat dewelke vast op het bed van de draaibank is bevestigd. De glaslat moet dus zo goed mogelijk parallel zijn met het draaibankbed. Bij elke meting na het bijregelen moet de glaslat terug muurvast gezet worden. Twee Allen schroeven M6 in een getapte boring doen dit prima. De glaslatten hebben aan één zijde sleuven voor de schroeven en maken de op en neer regeling mogelijk. De "alternatieve" montage boring heeft deze mogelijkheid niet. Hier is eerder een Allen M5 aangewezen zodat er wat afregel-speling is. De parallel regeling met het draaibankbed gebeurt met dikte plaatjes tussen de glaslat bevestiging en het draaibank lichaam.

Langsslede montage

De verbinding met de langsslede lijkt misschien wat overdreven maar is echter net robuust genoeg.

Voor de zeer belangrijke dwarsslede heeft men dezelfde procedure, maar hier beweegt de glaslat en blijft de meetkop onbeweeglijk. De glaslat kan, voordat er geboord wordt, voorlopig gepresenteerd worden met behulp van twee "sergeanten" ( dit prima model lijmklem kan zelfs met één hand bedient worden)

Voorlopige montage.

De messing lat onder glaslat bediend voorlopig de blokkering van de langsslede, dewelke onbereikbaar werd door de plaatsing van de glaslat. Eens te meer: een verandering aan een machine kan problemen geven dewelke moeten opgelost worden.


Dwarsslede: de glaslat en de leeskop zonder afscherming.


Met afscherming, drie schroefjes houden de afscherming vast.(1 zit achteraan)

Het kleine sleetje bovenaan kan nog net draaien,= halve mm montagewerk.

Afregeling:

Na de mechanische installatie wordt de uitlezing op het scherm vergeleken met de werkelijke verplaatsing. We gaan er van uit dat de schaalverdeling op de handwielen juist is. We bewegen de slede volledig naar een uiteinde en zetten de mechanische schaal op 0. Met een druk op de knop "X0" wordt de waarde van de X-as = 000.000 op het scherm. Daarna verplaatsen we de slede naar het andere uiteinde en noteren de verplaatsing. (We meten een grote verplaatsing om de relatieve fout zo klein mogelijk te houden.) We zien dat deze waarde doorgaans zéér dicht bij de waarde op de monitor ligt: bvb met een verschil van 0.05mm. We kunnen nu zeer gemakkelijk een correctie factor invoeren waardoor het verschil nog maximum 5/1000 zal zijn. Bij het later praktisch gebruik van de machine zal de instelling van de slede ook véél nauwkeuriger zijn dan enkel met de mechanische verdeling op het handwiel...maw. makkelijk en juist.

Er bestaan dwarssleden waarvan de schaalverdeling aanduidt hoeveel de werkelijke verplaatsing is, dus hoeveel materiaal aan één zijde van het werkstuk wordt weggedraaid. Men moet in dat geval steeds voor ogen houden dat de diameter van het werkstuk met het dubbele hiervan kleiner wordt. Andere dwarssleden zijn voorzien van een schaalverdeling die het dubbele van de mechanische verplaatsing aangeven zodat dit probleem zich niet stelt. Het optisch systeem meet echter de werkelijke verplaatsing en zal dus op het scherm, in dat geval, slechts de halve waarde aangeven. Maar ook hier is er geen probleem: het systeem programma is voorzien om de aanduiding indien nodig, te verdubbelen.

Installatie op een freesmachine INDUMA S-1 (1974)


Freesmachine uit de vorige eeuw maar met digitale uitlezing

Bij de langsslede beweegt de glaslat, de meetkop blijft vast. Het geheel zit onder de afschermkap.


Langsslede uitlezing, het meetsysteem zit onder de afschermkap.

Onderzicht meetsysteem langsslede

Bij de dwarsslede is de glaslat vast, de meetkop beweegt.

Freestafel omhoog en omlaag: de glaslat staat vast, de meetkop gaat mee op en neer.

De monitor is voorzien van een plastieken afschermkap.

Kleiner freesmachien "Lecomte"

Freeshoogte

Dwarsslede

Langsslede

Achterzijde

Grotere draaibank "Colchester"

De verbinding tussen de langsslede en het meetsysteem moet stevig en stabiel zijn:

Glaslat = vast, meetkop gaat mee met de langsslede via een starre verbinding.

De perfecte uitlezing van de dwarsslede van een draaibank is zeer belangrijk. Alle onderdelen van het meetsysteem hebben hun afmetingen en kunnen de goede werking van de kleine bovenslede verhinderen. We moeten steeds alle montage mogelijkheden bestuderen en een compromis maken ...

Het meetsysteem van de dwarsslede is gemonteerd en voorzien van een afdekking. Ze blijft goed stabiel maar ze is op deze plaats steeds in gevaar voor een aanstormende losse kop..

Veiligheid voor alles...De losse kop is een redelijk zwaar onderdeel van de draaibank en wanneer deze met enige snelheid tegen de afdekking van de dwarsslede zou aanbotsen kan deze laatste ontregeld en zelfs beschadigd worden. Daarom voorzien we onderaan een dikke gummie bumper.

De montage van een meetsysteem op de losse kop was helemaal niet makkelijk..

Losse kop eerste proefmontage.

Deze opstelling bleek tijdens de afregeling onvoldoende stabiel zelfs tot meerdere tienden van een mm, daarom was een robuustere opstelling nodig:

Uit een stuk aluminium maken we een stevige beugel:

Afmeten, gat uitdraaien, passen, bijwerken...

Beugel met stevig klemsysteem.

Nu wel voldoende stabiel..

Achterzicht losse kop.

Met afdekking.( Guns of Navarone hi)

Een digitale uitlezing van de losse kop van de kleine Myford was niet haalbaar.

Nog een tip:

Om koelwater (en smering) op de beitel of frees te geven, wordt er een "flexibele"plastieken pijp verkocht die in alle standen kan gezet worden. Het probleem hiervan is dat die pijp constructie niet stabiel is en bovendien lekt. De flexibel van de pick-up magneet kan veel beter worden gebruikt voor dit doel. Deze flexibel blijft wel in de gevraagde stand en is waterdicht. Bovendien is deze veel gemakkelijker om te monteren.