Dit is namelijk een eenvoudige methode, waarvan we zeker zijn dat ze zal werken!
Het blok isomo waaruit de vorm zal gesneden worden, moet uiteraard deftig opgespannen worden. Het systeem zit als volgt in elkaar:
Er zit een as links en een as rechts.
De linker as wordt aangedreven en zit axiaal opgespannen. De rechter as zal meedraaien doordat we de as axiaal verschuiven en stevig tegen het isomoblok aandrukken.
Eerst gaan we het blok isomo positioneren, vervolgens spannen we de twee assen op elkaar (tegen het isomoblok) en vervolgens draait alles mee met de linker as.
PROBLEMEN
- De assen moeten coaxiaal gelegen zijn, of toch zo goed mogelijk. Anders zal het geheel niet recht draaien.
> Als de assen niet mooi uitgelijnd zijn t.o.v. elkaar, zal het stuk slaan
en kunnen we geen mooie vorm uitsnijden. Om dit te realiseren moeten de gaten
in de behuizing mooi op dezelfde plaats zitten.
We kunnen dit door de planken op elkaar te leggen bij het boren van het gat, maar zeer precies gaan we dan niet te werk… De kolomboor op school is namelijk niet 100% geschikt om perfect loodrechte gaten te boren.
Daarom besloten we om de behuizing uit te tekenen en te laseren. Dan kunnen we volgens mij wel stellen dat de boringen mooi op dezelfde plaats zullen zitten.
We kunnen dit door de planken op elkaar te leggen bij het boren van het gat, maar zeer precies gaan we dan niet te werk… De kolomboor op school is namelijk niet 100% geschikt om perfect loodrechte gaten te boren.
Daarom besloten we om de behuizing uit te tekenen en te laseren. Dan kunnen we volgens mij wel stellen dat de boringen mooi op dezelfde plaats zullen zitten.
- De assen moeten mooi loodrecht op het zijvlak staan zodat ze niet 'slaan' en goed glijden in de boring.
> Hiervoor moet een bepaalde constructie gemaakt worden. Hieronder enkele ideetjes:
 |
| In de eerste maquettes werkten
we gewoon met een enkele wand met een gat in. Door dit gat kwam de as met daarop twee schijven op elkaar gespannen tegen de wand. Dit systeem werkte niet zoals het hoort… Het geheel was helemaal niet loodrecht en bij het opspannen sleepten de platen tegen de wand, wat ervoor zorgde dat er veel kracht moest uitgeoefend worden vooraleer er beweging in kwam. |
 |
| Een mogelijke oplossing is gelijkaardig aan het systeem dat we eerst gebruikten. In plaats van twee platen tegen de wand te spannen, zouden we kunnen twee wanden plaatsen, waartussen de schijf zit opgespannen. Helaas zou dit voor dezelfde problemen zorgen als het oorspronkelijk probleem. Met axiaal belastbare lagertjes zou dit kunnen opgelost worden, maar er bestaan zeker eenvoudigere methodes om dit probleem op te lossen… |
 |
| Een ander alternatief is om in plaats van één zijwand: 2 wanden metbepaalde tussenafstand te gebruiken. Zo krijgt de as i.p.v. één ondersteuning, een groot ondersteuningsvlak en zal ze niet meer slaan. |
 |
| Gelijkaardig aan de twee zijwanden, maar dan met een blok waarin de as draait. Ook hier krijgt de as een groot ondersteuningsvlak. |
De methode met de twee zijwanden is het efficiëntst en het eenvoudigst toe te passen
Bij het blok kunnen we moeilijk een recht gat boren, bij de twee platen zijn de gaten perfect gelasered.
Bij de opgespannen plaat en de twee platen kunnen we telkens niet verzekeren dat het geheel loodrecht is.
Dit is ook moeilijker te realiseren.
Er zijn echter veel varianten mogelijk op deze oplossing, we kunnen de as op vele manieren laten draaien in de wand. Daarom stelde ik de volgende morfologische kaart op.
Ik testte zo goed als alle mogelijkheden en merkte de volgende zaken op:
Probleem: Na een grote zoektocht merkten we op dat de diameters van de gestandaardiseerde buizen niet helemaal kloppen. Volgens de tabellen zouden de opeenvolgende buizen perfect in elkaar moeten passen, maar in werkelijkheid is dit niet zo.
Het is moeilijk om een goede lagering te maken met buizen die in elkaar glijden, als de diameters niet mooi passen in elkaar. De precisie van onze machine hangt onder andere af van de stabiliteit van de assen. Als de as niet mooi vast zit in zijn boring, zal de machine waarschijnlijk niet goed werken.
- Gedraaide assen
Bij nader inzien zou het misschien beter zijn als ik i.p.v. allemaal blokjes op de draadstang te spannen... onmiddellijk alle verschillende afstanden en diameters op één as draai op de draaibank. In plaats van tientallen stukjes op één draadstang te spannen, kan praktisch alles nu uit één as vervaardigd worden.
Dat is niet alleen handiger, maar ook veel nauwkeuriger, we werken namelijk een heleboel spelingen en afwijkingen weg. Ook zijn we zeker dat de as nagenoeg recht is en we kunnen de as zo afwerken dat ze bijna perfect past in het buisje in de wand. Op de uiteindes draaide ik schroefdraad zodat er verschillende volgplaatjes en opspanblokjes kunnen opgedraaid worden.
Voordelen: Alle stukken zitten in één as geïntegreerd, de opspanning zou slechts uit een vijftal delen meer bestaan (hendel, gedraaide as, opspanschijf, volgplaat en moertjes om alles aan te spannen). De diameter van de gedraaide as zou kunnen aangepast worden aan de binnendiameter van de buis, zodat deze nagenoeg perfect in elkaar passen.
Nadeel: We proberen een DIY-machine te ontwerpen, het is dus niet handig dat mensen een uur aan een draaibank moeten staan om één stuk van de hele machine af te werken.
- ABS-lagers laseren
Het alternatief van de gedraaide assen werkt perfect, maar het grote nadeel is dat heel onze machine kan geprint worden op de lasercutter uitgezonderd deze assen. Het zou dus tof zijn moest ook voor mijn deel een oplossing bestaan met mogelijkheid tot DIY-uitvoeringen.
Na wat opzoekwerk en een consult bij Dhr. Detand kwam ik op het volgende idee. Ik zal glijlagertjes maken uit ABS die eenvoudig op de constructie kunnen geschroefd worden. Deze lagertjes vervangen de buitenste buis. De binnenste buis en de draadstang blijven zoals in het oorspronkelijk idee.
De “glijlagers” werden uitgetekend en gelaserd. Ik tekende verschillende diameters van glijlagers uit (9,85 mm - 9,90mm - 9,95mm - 10,00mm - 10,05mm en 10,10mm voor een buis van diameter 9,95mm) en keek welke het beste resultaat gaven. De kunststoffen glijlagers kunnen snel vervangen worden door de as te demonteren en vier bout-moerverbindingen los te maken. Dit leek me een goede oplossing, want anders moet bij slijtage de volledige wand vervangen worden. De lagertjes van 9,85mm sluiten het best aan bij de buis, dus ik gebruikte deze als lager.
Bij het blok kunnen we moeilijk een recht gat boren, bij de twee platen zijn de gaten perfect gelasered.
Bij de opgespannen plaat en de twee platen kunnen we telkens niet verzekeren dat het geheel loodrecht is.
Dit is ook moeilijker te realiseren.
Er zijn echter veel varianten mogelijk op deze oplossing, we kunnen de as op vele manieren laten draaien in de wand. Daarom stelde ik de volgende morfologische kaart op.
Variant 1
|
Variant 2
|
Variant 3
|
|
As rechtstreeks contact met de behuizing
|
Houten
pen in boring van behuizing
|
Draadstang
draait in behuizing.
|
Draadstang
als as met daarover buisje, buisje draait in behuizing.
|
Glijlagers
|
We
kunnen in de behuizing een buis aanbrengen die net past over de as. De buis
zal minder snel afslijten dan het hout.
|
We
kunnen kunststoffen plaatjes maken die aan de behuizing gemonteerd worden,
waarin de as draait
|
|
Wentellagers
|
Kogellagertjes
voorzien, geklemd op de as en in de behuizing (eventueel gelijmd)
|
Andere
types wentellagers…
|
Ik testte zo goed als alle mogelijkheden en merkte de volgende zaken op:
- De as zal van metaal zijn, want we hebben sowieso een draadstang nodig waarop alle onderdelen kunnen geschroefd worden. De draadstang is namelijk de eenvoudigste manier om stukken snel te vervangen en toch goed op te spannen. De metalen as zal zorgen voor een grote slijtage op de behuizing wanneer deze er voortdurend in ronddraait met een radiale belasting. Daarom was ik niet zo’n voorstander van een as in de behuizing zelf te laten draaien. Een lagersysteem dat de krachten en slijtage opvangt zou dit probleem oplossen.
- De eenvoudigste oplossing is dan een buisje tussen de twee platen van de behuizing, waarin de as of een ander buisje draait. Op de as (draadstang) komt er een afstandsbus met twee carosserieringen die ervoor zorgt dat er bij het aanspannen van de moeren geen krachten op de behuizing komen. Deze afstandsbus zal draaien in de andere buis.
Voordelen: De gestandaardiseerde aluminiumbuizen kun je voor een lage
prijs kopen in alle doe-het-zelfzaken. Met een ijzerzaagje kunnen ze op maat
gezaagd worden. Het probleem zou eenvoudig opgelost zijn.
Probleem: Na een grote zoektocht merkten we op dat de diameters van de gestandaardiseerde buizen niet helemaal kloppen. Volgens de tabellen zouden de opeenvolgende buizen perfect in elkaar moeten passen, maar in werkelijkheid is dit niet zo.
Het is moeilijk om een goede lagering te maken met buizen die in elkaar glijden, als de diameters niet mooi passen in elkaar. De precisie van onze machine hangt onder andere af van de stabiliteit van de assen. Als de as niet mooi vast zit in zijn boring, zal de machine waarschijnlijk niet goed werken.
Bij nader inzien zou het misschien beter zijn als ik i.p.v. allemaal blokjes op de draadstang te spannen... onmiddellijk alle verschillende afstanden en diameters op één as draai op de draaibank. In plaats van tientallen stukjes op één draadstang te spannen, kan praktisch alles nu uit één as vervaardigd worden.
Dat is niet alleen handiger, maar ook veel nauwkeuriger, we werken namelijk een heleboel spelingen en afwijkingen weg. Ook zijn we zeker dat de as nagenoeg recht is en we kunnen de as zo afwerken dat ze bijna perfect past in het buisje in de wand. Op de uiteindes draaide ik schroefdraad zodat er verschillende volgplaatjes en opspanblokjes kunnen opgedraaid worden.
Voordelen: Alle stukken zitten in één as geïntegreerd, de opspanning zou slechts uit een vijftal delen meer bestaan (hendel, gedraaide as, opspanschijf, volgplaat en moertjes om alles aan te spannen). De diameter van de gedraaide as zou kunnen aangepast worden aan de binnendiameter van de buis, zodat deze nagenoeg perfect in elkaar passen.
Nadeel: We proberen een DIY-machine te ontwerpen, het is dus niet handig dat mensen een uur aan een draaibank moeten staan om één stuk van de hele machine af te werken.
- ABS-lagers laseren
Het alternatief van de gedraaide assen werkt perfect, maar het grote nadeel is dat heel onze machine kan geprint worden op de lasercutter uitgezonderd deze assen. Het zou dus tof zijn moest ook voor mijn deel een oplossing bestaan met mogelijkheid tot DIY-uitvoeringen.
Na wat opzoekwerk en een consult bij Dhr. Detand kwam ik op het volgende idee. Ik zal glijlagertjes maken uit ABS die eenvoudig op de constructie kunnen geschroefd worden. Deze lagertjes vervangen de buitenste buis. De binnenste buis en de draadstang blijven zoals in het oorspronkelijk idee.
De “glijlagers” werden uitgetekend en gelaserd. Ik tekende verschillende diameters van glijlagers uit (9,85 mm - 9,90mm - 9,95mm - 10,00mm - 10,05mm en 10,10mm voor een buis van diameter 9,95mm) en keek welke het beste resultaat gaven. De kunststoffen glijlagers kunnen snel vervangen worden door de as te demonteren en vier bout-moerverbindingen los te maken. Dit leek me een goede oplossing, want anders moet bij slijtage de volledige wand vervangen worden. De lagertjes van 9,85mm sluiten het best aan bij de buis, dus ik gebruikte deze als lager.
- De assen zelf moeten zo recht mogelijk zijn, zodat de slag beperkt is.
> Bij een gekochte stang kunnen wij niet veel veranderen aan de rechtheid…
We kunnen enkel opletten bij de aankoop dat we geen te kromme stang kopen.
Wanneer we de as zelf draaien op de draaibank, ben ik er redelijk zeker van dat de as nagenoeg recht is. Getrokken staal (waaruit de as zou gedraaid worden) is sowieso al nagenoeg recht. Op de draaibank wordt alles op een even grote afstand van het centerpunt afgedraaid, dus zal de as mooi recht zijn. Zoals hiervoor besproken is deze oplossing echter uitgesloten, omdat we een eenvoudige DIY-machine willen ontwerpen.
Wanneer we de as zelf draaien op de draaibank, ben ik er redelijk zeker van dat de as nagenoeg recht is. Getrokken staal (waaruit de as zou gedraaid worden) is sowieso al nagenoeg recht. Op de draaibank wordt alles op een even grote afstand van het centerpunt afgedraaid, dus zal de as mooi recht zijn. Zoals hiervoor besproken is deze oplossing echter uitgesloten, omdat we een eenvoudige DIY-machine willen ontwerpen.
- Het rechterdeel en het isomoblok moeten mooi meedraaien met de aandrijving.
> Hiervoor moet de aanspanning ten eerste goed werken, maar we kunnen een patroon in de opspanblokjes kloppen/laseren of nageltjes voorzien zodat de grip vergroot. Zo is er minder kans op doorglijden van het isomoblok. In onze eerste maquettes werkten we enkel met vlakke blokjes die we hard
tegen het blok konden spannen. Later merkten we dat nageltjes slechts een
beperkte schade aan het isomoblok brengen (heel kleine gaatjes), de werking van
de opspanning is echter veel beter met nageltjes.
Ook de warmte van de draad heeft hiermee te maken, als de draad mooi warm heeft... is er minder weerstand = minder kracht = minder kans op doordraaien/hapering.
- Alles moet mooi gelijk draaien met dezelfde snelheid en over dezelfde hoek verdraaien
De nagels in de opspanschijven drukken zich in de isomo, waardoor alles mooi als één geheel ronddraait.
- Het rechterdeel moet mooi aangespannen kunnen worden, maar toch vlot meedraaien.
> Idee 1: In de zijwand wordt een schroefdraadstukje geklopt, waarin de draadstang kan worden aangedraaid. Op het einde van de draadstang zit een blokje op een lager. Dit blokje kan dus vrij rond de as draaien. Bij gevolg kunnen we de as axiaal aanspannen tot tegen het isomoblok, maar kan de opspanning nog steeds ronddraaien.
Het lagertje zit ingeklemd (op de buitenring) in het houten blokje dat tegen het te bewerken stuk moet geklemd worden. We zorgen ervoor dat de buitenring vastgeklemd is met het houten blokje, de binnenring kan roteren. Zo hebben we het gewenste effect verkregen: we kunnen het blokje axiaal opspannen, maar het kan nog steeds roteren t.o.v. de as. Met de houten hendel kunnen we de schroefstang aanspannen.
Het lagertje zit ingeklemd (op de buitenring) in het houten blokje dat tegen het te bewerken stuk moet geklemd worden. We zorgen ervoor dat de buitenring vastgeklemd is met het houten blokje, de binnenring kan roteren. Zo hebben we het gewenste effect verkregen: we kunnen het blokje axiaal opspannen, maar het kan nog steeds roteren t.o.v. de as. Met de houten hendel kunnen we de schroefstang aanspannen. 
> Idee 2: Met een verschuifbaar blokje op de as (die vrij rond kan draaien in de zijplaat, met systeem om loodrecht te blijven) spannen we het blok op.
> Idee 3: Een buisklem wordt wat bijgevijld/afgedremeld zodat het voetje er af is. Nu kan deze buisklem opgespannen worden tegen de rechter wand op de buis, zo dat deze niet meer kan terugkeren.
Stap 1 : Buis verschuiven tegen het blok isomo
Stap 2 : De buisklem verschuiven tot tegen de wand
Stap 3 : De buisklem aanspannen, nu kan de buis niet meer terugkeren
De buisklem ziet er normaal uit zoals rechtsboven, maar wanneer we het voetje er af dremelen/vijlen ziet ze er uit zoals linksonder. Nu hapert het voetje niet meer en is eer een mooi vlak dat steunt tegen de wand.
> Idee 4: door middel van veerkracht opspannen. Dit concept kon werken, maar het blokje kon los verdraaien t.o.v. de as. De veerkracht was ook niet sterk genoeg...
> Idee 5: De opspanblokjes werden zo gemaakt (met opgespannen lange nagels in gelaserde schijfjes) dat door klemming van de nagels in het isomoblok , de buisklem niet meer nodig is. Voor kleine stukken is het rechter deel eigenlijk zelfs overbodig. Maar voor grotere stukken isomo kan dit wel zorgen voor een stabielere opspanning.
Dit verbetert het meedraaien van de rechter helft enorm. Ook zullen de opspanplaatjes een grotere oppervlakte hebben dan de oorspronkelijke blokjes, zo zit het blok nog mooier opgespannen.
UITEINDELIJK CONCEPT
Aan weerszijden een dubbele wand met een buisje vast ingebracht. Daarin een tweede buisje die op een draadstang gespannen is. Op de draadstang kunnen we alle andere stukken spannen (de houtblokjes en het volgplaatje enzovoort...)
Onderstaand montageschema geeft weer hoe de delen van de opspanning worden geassembleerd.
De benodigde onderdelen:
Onderdeel
|
Norm
|
3x MDF-plaat 600x450mm , dikte
6mm
|
/
|
1x ABS-plaatje (min. 70x500mm)
, dikte 3mm
|
/
|
Aluminium buis-profiel
(buitendiameter 10mm x dikte 1mm, lengte ongeveer 40cm )
|
EN 12020 – 2 buis diameter 10mm
x dikte 1mm
|
6 moeren (M8)
|
DIN EN ISO 4032 – M8 - 8
|
Draadstang M8 (Lengte ongeveer
60cm)
|
DIN 13 – 1 M8 – 19 – 1999 - 11
|
16 Nagels (lengte > 1,5cm ,
diameter ongeveer 2mm , best met brede kop)
|
/
|
8 boutjes/schroefjes M3x30 + 8 moertjes M3
|
DIN EN ISO 4032 – M3
|
Enkele getande veerringen
|
DIN 6797 – A8,4
|
Benodigde materialen:
- Ijzerzaagje
- Tang
- Potsleutel
- Platte schroevendraaier (klein)
- Meter
Eventueel vijl
Stap voor stap...
CAD-TEKENINGEN
Het ontwerp gebeurde uit een top-down methode in de assembly.
Hieronder enkele printscreens van de tekeningen van de opspanning.
De assembly van "deel opspanning" bestaat uit twee deelassemblies...
Enerzijds de aandrijving en anderzijds het opspangedeelte. De onderdelen van de assembly ziet u links bij de parts. In de aandrijving zitten nog eens twee deelassemblies (de hendel en de opspanschijf) en daarnaast wat losse stukken. In de opspanning zit ook een opspanschijf en wat losse stukken.
Deelassembly - Aandrijving:
Deelassemlby - Opspanning:
Deelassembly - Hendel van de aandrijving :
Deelassembly - Opspanschijf (2x nodig) van zowel de aandrijving als de opspanning:
De volgplaatjes (waarop het wieltje rijdt) en andere stukken tekende ik ook allemaal uit in cad en werden daarna omgezet naar adobe illustrator. Nu kunnen deze mooi uitgelasered worden met de lasercutter op school.
Zoals u ziet: een grote variatie aan vormen en groottes om te testen wat al dan niet mogelijk is met onze machine. Het gaatje in de midden zit perfect gecentreerd, zo krijgen we een juiste werking van de machine.
Dit alles wordt gelasered uit MDF-platen van 6mm dik.
Ik maakte ook 2D-tekeningen van de te produceren stukken en van de sub-assemblies. Deze zaken zijn allemaal te lezen in ons verslag dat zal ingediend worden.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten