PIIRILEVYPORAKONE






7.2.2010

Piirilevyporakonettani olen esitellyt elektroniikka-ja radionrakenteluni historiaa ja piirilevyjen valmistusta käsittelevillä sivuillani.
Koska kyseessä oli kohtalaisen paljon aikaa vienynyt projekti niin päätin tehdessäni perusteellisempaa puhdistusta koneelle ottaa siitä vähän enemmän valokuvia myös sisältä ja kertoilla enemmän kyseisen kapistuksen rakentamisesta ja rakenteesta.

Koneen rakentamisen idea syntyi päässäni 1980-luvun alussa kun olin jonkin verran aiemmin löytänyt Mouhijärven Häijäästä romuliikkeestä (Ville Uusitalo) jostain koneesta kotoisin olevan johtoruuvin messinkirunkoisine muttereineen.
Olin silloin töissä Vammaskosken tehtaalla Vammalassa ja työmaalla oli mahdollisuus ruokatuntisin tehdä omia hommia ja oli myös hyvin ammattitaitoisia kavereita työkalunvalmistuspuolella jotka avustivat sorvaus- ja jyrsintätöissä. Tehtaan varastosta sai myös ostaa hyvin edulliseen hintaan erilaisia metallimateriaaleja kuten alumiiniprofiileja, - tankoja ja -levyjä. Meikäläinen osti varastolta ja työsti niin paljon erilaista alumiinitavaraa, että muutamat läheisemmät työtoverit alkoivat kutsua minua nimellä "Alumiini-Ilpo" mikä sittemmin siirryttyäni tekemään osia työkaluteräksistä muuttui muotoon "UHB Arne-Ilpo". Näistä materiaaleista kiinnostuneet voivat katsoa teräksien ominaisuuksia vaikkapa Uddeholmin sivuilta.

Sain siinä sivussa myös hyvää oppia metallintyöstökoneiden käytöstä kun teetin vaativammat koneistukset näillä työkavereillani ja helpommat työt tein itse. Vammaksella käytettiin muuten työntekijöiden omista hommista nimitystä "Soteva" ja asiaa tuntematon voi Googlesta katsoa mitä tuo nimitys tarkoittaa. En oikein varmasti muista koneen syöttömoottorin hankintapaikkaa, mutta se oli luultavimmin Soinin romuliike Tampereelta. Moottori on joka tapauksessa ollut alumperin isossa tietokoneympäristöön tehdyssä kelanauhurissa. Se on rakenteeltaan sikäli erikoinen, että ankkuri on toteutettu piirilevytekniikalla ja ankkurin massa on näin ollen hyvin pieni. Tämä mahdollistaa hyvin nopean kiihdytyksen ja pysähtymisen. Moottorissa on lisäksi takometri, mutta tässä käytössä sille en katsonut olevan tarvetta.
Koneen mekaaninen rakenne alkoi hahmottumaan kun edellä mainittujen osien lisäksi pyörittelin käsissäni Vammaksen valmisteisiin kuuluvan pylväsporakoneen vaihteiston rattaita ja katselin joukkoa erilaisia seosalumiinitankoja - ja profiileita.

Syöttösysteemin mekaniikka on toteutettu melkoisen tukevista seosalumiiniosista. Johteina toimivat pyörötangot joilla on teflonpinnotteiset liukulaakerit. Syöttömoottorin ja ruuvin välillä on kaksi em. pylväsporakoneen vaihteiston ratasta kotelossa joka on täytetty vaseliinilla. Jossain vaiheessa minulla oli tästä vaihteistosta ulosotto jonka päässä oli pulssianturi liikkeen mittausta varten, mutta jätin sen pois sen vähäisen tarpeen takia. Joskus on ajatuksena kuitenkin ollut laittaa lisävitkuttimeksi tähän lieaarianturi ja laskinnäyttö syötön millimetreille.

Koneen sähköjärjestelmä on "tarkoituksellisesti" toteutettu reletekniikalla. Ensinnäkin osia minulla oli hyvin varastossa ja olen siinä mielessä vanhanaikainen, että tykkään siitä kun releet raksuvat ja silmällä näkee kuinka ne toimivat. Vaikka toisaalta olen tehnyt paljon puhtaasti elektronisia juttuja niin joissain asioissa pidän mekaanisista ja sähkömekaanisista jutuista. En esimerkiksi uskaltaisi ryhtyä koskettelemaan sähköverkon laitteen kuten valaisimen johdonpäitä jos virta olisi katkaistu puolijohdekytkimellä, mutta jos katkaisu on tehty mekaanisella laitteella niin siihen voin yleensä luottaa.

Huomiotani kiinnitti muuten semmoinen seikka, että tuolloin näköjään käytin ruuveina lähes yksiomaan tavallisia uraruuveja ja kuusikoloruuveja. 2000-luvulla olen taas siirtynyt täysin pikkuruuveissa ristiuraruuvien (Posidrive) ja Torx-ruuvien käyttöön.

Tämän jutun kirjoitettuani törmäsin rengasvalon rakennusjuttuun netissä. Tässä käytettiin Dealextremestä muutamalla dollarilla saatavia eri kokoisia LED-renkaita. Tilasin niitä läjän eri kokoisia ja rakensin valaisimen josta kuvia enemmän seuravassa.

Porakoneesta toiminnassa on nähtävissä pieni videopätkä.

Piirtelin puhtaaksi vuonna 1984 koneen rakentamisen jälkeen joitain kuvia ensimmäisestä kokoonpanosta (1982-1983) jolloin olin muutenkin innostunut istumaan piirustuslaudan ääressä ja piirtelin useammankin rakentamani laitteen kuvia siistimpään muotoon. Meikäläisen luonteeseen kuuluu, että käsivaraisesti piirrettyjä kuvia vieraalle juuri näytetä saati sitten julkaista.... Seuraavana muutama kuva rakenteesta ja ensimmäisen version syötön ohjauksen kytkentä. Viimeksimainittu onkin sitten muuttunut melko paljon vuoden 1992 versiossa joka on tälläkin hetkellä käytössä oleva.







Alkuperäisessä muodossaan tämä kone esiintyy seuraavassa kuvassa. Myöhemmässä vaihessa tehtyjen muutosten jälkeen jäi nyt kuvassa näkyvä syöttöruuvin moottori ohjauskotelon sisään.



Kun uusia tarvikkeita oli löytynyt päätin jatkaa koneen kehittelyä. Kone oli sivusuunnassa turhan paljon tilaa vievä ja löysin Nokialaisen printterin jossa oli tukeva jalusta. Silloisella työpaikallani Kotkassa oli käytettävissä levynleikkuri ja kanttikone joilla tein koneen alaosan levyrakenteet ja suojapellit. Poraustaso oli aiemmassa versiossa käsisäätöisen akselin päässä oleva pienehkö pyöreä taso. Nurkissa lojui käyttämättömänä Wolfcraftin porakoneen teline ja syntyi idea pistää se väärinpäin tasoa liikuttamaan. Romuista löytynyt kaivinkoneeseen tarkoitettu uusi lasinpyyhkijän moottori ja pari ratasta niin siinä syntyi säätö työtasolle sähköisesti. Moottori vaati modausta jotta se pyöri jatkuvasti ympäri (sisäänrakennettu suunnavaihtokytkin piti ottaa pois käytöstä).



Koska käsiporakoneen jalustan hammastankoviritelmässä on väkisinkin vähän klappia pitää se korkeudensäädön tultua ajetuksi oikealle kohdalle kiristää. Seuraavassa kuvassa näkyy tämän yksinkertainen toteutus kun "veivistä" on kiristetty niin poraustaso pysyy tukevasti paikoillaan.





Porakoneen yläosan mekaniikka sinänsä säilyi entisellään lukuunottamatta sen alaosan profiilin lyhentämistä uuden jalustan levyiseksi ja päälle asentamaani ohjauskoteloa. Työmaan romuista löytyi vanha liikennevalojärjestelmän kehikko jota lyhensin ja tein siihen uudet seinälevyt. Koneessa käytin heti alkuunsa induktiivisia lähestymisantureita varsinaiseen liikkeiden rajoittamiseen. 1980-luvun alussa (kun induktiiviset ja kapasitiiviset lähestymiskytkimet alkoivat yleistyä) vaihdoin hyvinkin moneen koneeseen näitä mekaanisten rajakytkimien sijaan joiden tarkkuus ja kestävyys ei useinkaan ollut riittävä. Alkuperäisessä mallissa oli syötön liikkeen ylä- sekä alarajan lähestymiskytkin pystyprofiilin urassa. Nyt uudemmassa versiossa alaraja tuli mikrometrisäätöiseksi - ja sen anturi näkyikin aiemmassa kuvassa poraustason säätösysteemin vasemmalla puolella.

Tässä vielä lähikuva anturista ja mikrometriruuvin päässä olevasta säätötapista

Tapin takana olevassa oranssissa pistokekantaisessa kotelossa on ajastin porakoneen ala-asennon kestoajalle ja sen säätö ohjausyksikön kotelossa.



Syöttöliikkeelle on vielä ihan mekaanisilla kytkimillä turvarajat kummassakin päässä. Kuvassa on koneen yläosa takaapäin.



Koneen sähköisen puolen alkukuvana on virran tulopuoli pistorasiasta. Kuvassa päävirtakontaktori ja verkkohäiriösuodin. Johtonippu lähtee alaosan etulevyssä oleville automaattisulakkeille, virtakytkimelle ja pistorasialle. alaspäin olevat liittimet ovat imurin ja jalkakytkimen liitännöille.



Koneen alaosa näyttää suojalevy poistettuna takaapäin seuraavien kuvien mukaiselta.

Kuvan yläosan muodostavat moottorien kytkentöjen relekannat. Releet ovat 24VDC - kelajännitteellä. Niiden alapuolella vasemalla on koekytkentälevylle kasattu kortti ohjausreleitä ja niiden toiminnan indikointi ledeillä. Lopun muodostavatkin sitten virtalähdeosat ja ruuviliitinrimat.



Seuraavassa kuvassa alhaalta vasemman puolimmaisena on kontaktorin kuoriin rakentamani tyristorirakenteinen käynnistysvirran rajoitin jotta kohtalaisen suuri muuntajakuorma ei käynnistyessään laukaisisi sulaketta. Vasemmalla oleva pienempi muuntaja syöttää pääasiassa ohjauselektroniikkaa ja kolme isompaa - jotka ovat muuten kotoisin entisen STS-pankin romutetuista pankkiautomaateista - syöttävät pääasiassa moottoreita - kukin kolmesta moottorista omallaan.





Alaosan etupuoli puolestaan näyttää seuraavalta. Ylhäällä oikealla ovat moottorien kytkentäreleet joiden pistokekantojen juotospuoli näkyi takaosan kuvissa. Vasemmalla alhaalla moottorien säätöyksiköiden levy josta myös pari lähikuvaa.







Porakoneen ohjausyksikkö edestä. Laiskuuttani en ole kaivertanut kuin muutaman napin tekstit. Säätönupeista vasemmanpuoleinen säätää porakoneen kierroslukua 0 - 10000 rpm, monikierrosnupit syötön nopeutta, poraustason liikkeen nopeutta ja pikkunuppi aikaa jonka terä viipyy ala-asennossa (puhdistaa reikää varsinkin jos terä on kulunut). Painikkeilla voidaan ajaa kutakin moottoria myös manuaalisesti. Oikealla porattujen reikien laskin ja sen nollaus.



Pari kuvaa ohjausyksiköstä sisältä. Ensimmäisessä näkyy hyvin syötön moottori kuvassa keskellä.





Yläosa porakoneesta edestä katsottuna näkyy seuraavassa kuvassa.



Oikean puolen sivukuvassa näkyy potentiometrin nuppi jossa on vaakasuorassa 0-asento. Käännettäessä nupista voidaan "käsi-asennossa" siirtää porayksikköä manuaalisesti ylös- tai alaspäin ja nopeus rippuu siitä paljonko potikkaa kääntää. Kuvaan on myös merkitty syötön turvarajakytkimet.



Saman kotelon etuseinässä ovat "käsi" ja "auto" -painikkeet. "käsi" - asennossa kaikki toiminnot ovat manuaalisia ja kone ei myöskään tottele jalkapoljinta. "auto" asennossa porakone lähtee alaspäin painettaessa jalkapoljinta, pysähtyy kohdassa joka on mikrometrillä säädetty, viipyy paikallaan säädetyn ajan ja palaa yläasentoon. Samalla näytön lukema siirtyy yhdellä numerolla eteenpäin. Liikkeiden nopeudet ja pysähtymisaika säädetään portaattomasti ohjausyksikön potikoista kuten aiemmin on mainittu.

Porausyksikön kuvassa etuvasemmalta näkyy mikrometri. Asetuksen karkea säätö suoritetaan löysäämällä nupista mikrometri jota voidaan liu'uttaa pitimessään.
Mikrometrin alapäässä oleva puikko menee pöytätason läpi ja aiemmin näytetty lähestymiskytkin tunnistaa puikon pään halutussa poraussyvyydessä.



Lähempi kuva vielä mikrometristä.



Poramoottorin akseli on jatkettu ja sen kiinnitysvarren alaosaan asensin laakerille sorvatun laipallisen pesän. Tämän takapuolella oli aiemmin 70W halogeenivalaisin jonka kiinnitys oli pikalukitteisella pannalla.



Tammikuussa 2010 tein LED-valaisimen ja seuraavassa kuvassa on tämä valaisin käytössä.



Poramoottorin (lentokoneen osia) arvokilvestä näkyy mm. kierrosluku 10500 rpm.



Syöttöjännite on maksimissaan sen verran suuri, että tuo kierroslukukin ylittyy..



Koneella on porattu erinäisiä tuhansia reikiä ja toimivuudessa ei ole ollut moittimista. Poraustason noston ja laskun voisi toteuttaa paremminkin. Sen säätötarve on yleensä kuitenkin käytännön työssä vähäinen. Nykyisessä toteutuksessa ei ole kiinteätä puruimuria kuten oli ensimmäisessä versiossa. Sen rakentaminen voisi myös tulla kysymykseen kuten myös ehkä poramoottorin vaihto suurempikierroksiseen.