Inteligens szénkefék

Mire szolgálnak és mire képesek? Van-e egyáltalán joguk ahhoz, hogy így hívjuk őket?

Mivel intelligens szénkefékről beszélünk, az "intelligens" szó miatt vettem a bátorságot egy hosszabb bevezetőre. Nem muszáj elolvasnia, egyből átugorhat az egészen érdekes műszaki részre.

Intelligens - "okos" - termékek

Az okostelefonokkal még nem is sikerült megbirkóznunk - előbb bevezetjük őket az iskolákban, aztán betiltjuk őket -, de máris nyomul ránk a mesterséges intelligencia. Inteligens (smart, okos) lehet egy telefon, egy óra, egy autó vagy egy ház - lehet egy ventilátor, egy töltő vagy egy gyűrű is. Az "okos" szó annyira népszerű, hogy az automatikus öntözésvezérléssel ellátott virágcserepet okos cserépnek nevezzük, és okos szelepnek nevezzük azt a vízszelepet, amely elzárja a vízellátást, ha szivárgást észlel. Az olyan fazekat, amelynek memóriájában 150 recept van, okos fazéknak nevezzük. Tehát van SMART virégcserép, SMART vízszelep, SMART fazék. Kicsit nevetséges, nem gondolja?

És mivel az "intelligens" szó szinonimái az eszes, okos, bölcs... szavak, itt van egy eszes virágcserép, egy okos vízcsap vagy egy bölcs fazék... nos, ez valahogy nem jön be nekem.

És akkor a másik véglet. A motorkerékpáromba 10 liter benzint tankolok 15,10 euróért és egy Coca-Colát vásárolok hozzá 1,20 euróért. A pult mögött álló eladónak - gyakran okostelefonnal a kezében - zsebszámológépre van szüksége, hogy ezt a két egyszerű számot összeadja.

Mellékesen: Idén Fehéroroszországba készülök motorral, hogy meglátogassam egy barátomat a régi katonaéveimből. Évekkel ezelőtt annak az országnak az Európában népszerűtlen elnöke azt tette az okostelefonokkal, amit ma mi próbálunk tenni az Európai Unióban - betiltotta a használatukat (1. ábra). Ha sikerül vízumot szereznem, figyelni fogom, hogy a benzinkútnál az eladó emlékezetből ki tudja-e számolni, mennyit kell fizetnem a benzinért és a kóláért.

De térjünk vissza az okostelefonokhoz és az intelligenciához.

1. ábra. Egyes országokban már régóta tiltják az okostelefonok használatát az iskolákban

Talán végül a mesterséges intelligencia segít majd eljutni oda, hogy ha létezik egy intelligens vízszelep, amely automatikusan elzárja a víz áramlását, ha szivárog, akkor az a személy, aki kézzel zárja el az ilyen szelepet, szintén intelligens lesz. Persze, ez egy kicsit túlzás, de nem azt sugallja ez, hogy ha egy ember képes egyszerű dolgokat elvégezni - például levágni a füvet, elzárni a vizet vagy megfőzni az ebédet -, akkor máris intelligensnek számít? Vagy egy benzinkútnál dolgozó eladó, aki fejből összead két számot - ő már SMART eladó lesz?

Joggal nevezhetjük a szénkeféket "inteligensnek" ?

Ha már van okos cserép, okos vízcsap vagy okos fazék, miért ne lehetnének okosak a szénkefék is?

Természetesen technológiai szempontból nyilvánvalóan jelentős különbség van egy mobiltelefon és egy fűnyíró intelligenciája között. Ha azonban nem zavar minket ez a különbség, és a fűnyírót intelligensnek nevezzük, miért ne fogadnánk el a vízszelep és a szénkefe közötti esetleges intelligenciabeli különbséget?

Egy intelligens vízszelep regisztrálja a vízszivárgást, és megakadályozza, hogy a házban árvíz legyen. Egy szénkefe, amely regisztrálja a kopást a határértéknél lekapcsolja a motor áramellátását, megakadályozva a kommutátor károsodását - miért ne nevezhetnénk egy ilyen szénkefét intelligensnek? Mi a különbség a két termék között? A megmentett vagyon értékében? Vagy mik az intelligencia kritériumai?

Hogyan lehet felismerni a szénkefék "IQ"-ját?

Problémának bizonyul a csupán emberi tényezőtől függő karbantartás a szénkefék időben történő cseréjével kapcsolatban a kommutátoros motoroknál. A rossz karbantartás gyakori következményei a kommutátor, a motor vagy az egész berendezés károsodása és néha a túlzott szikrázásból eredő tüzek.

Még az olyan, beépített motoróraszámlálóval rendelkező motorok és generátorok karbantartása sem működik úgy, ahogyan kellene, gondolkodó és felelős ember nélkül. Ez azért is van így, mert sok tényező befolyásolja a szénkefe élettartamát.

A fenti problémák minimalizálására fejlesztések születtek, amelyek közül sok szabadalmaztatott. Itt nem a kefe érintkezési felületének sugaráról vagy a felület hornyozásáról van szó, hanem arról, hogy a kefék jelzik, hogy valami nincs rendben, hogy valamit tenni kell, vagy fel kell készülni rá.

Az elektromos kéziszerszámokat főleg két fejlesztés érinti (eddig): a beépített önkioldó rendszerrel ellátott szénkefe és a kopást jelző, beépített önkioldó rendszerrel ellátott szénkefe.

2. ábra. A legegyszerűbbtől a legbonyolultabb szénkefékig

Egy rövid pillantással meg lehet különböztetni őket (2. ábra). A legegyszerűbb, de leggyakrabban használt a standard szénkefe (2. ábra A). A megfelelő méretű fekete "kocka" mellett egyetlen rézhuzal látható (2. ábra A1). Az ilyen kefe nem ad jelzést, és a felhasználónak magára kell hagyatkoznia - a tünetekre, azaz a látással, hallással, szaglással vagy tapintással azonosítható megnyilvánulások megfigyelésére. A legjobb megelőzés a rendszeres karbantartás elvégzése, és ez mindig is így lesz.

A 2. ábrán B egy önkioldó rendszerrel ellátott szénkefe van. A szabványos kivitelhez képest a rézhuzal közelében egy kis, nem feltűnő, kör alakú, legtöbbször rézszínű területet talál (2. ábra B2). Ez a "dugasz" - az önkioldó mechanizmus részét képező erős rugó záróeleme. Mindjárt megtudja, hogy mire való.

Ezután következik az önkioldó rendszerrel és a kopásjelzővel ellátott szénkefe (2. ábra C). Mindazzal rendelkezik, amivel az előző szénkefe, azaz egy réz vezetékkel (C1), egy kioldószerkezettel (C2) és ezen kívül egy vezetékkel a kopásjelzéshez (C3).

Az egy vezetékkel rendelkező kefe tehát vagy egy normál szénkefe, vagy egy önkioldós rendszerrel ellátott kefe - keresse a záróelemet. Ha a szénkefének két kivezetése van, akkor biztosan kopásjelzővel ellátott keféről van szó. Ebben az esetben biztosan talál záróelemet - ezek a kefék nem csak kopásjelzéssel készülnek, hanem mindig van bennük egy kioldószerkezet is beépítve.

És van a szénkeféknek egy lényegesen "okosabb" változata is, de erről majd a cikk végén beszélünk.

Szénkefe beépített önkioldó rendszerrel

A bonyolult elnevezés ellenére ez a helyes műszaki elnevezés (EN: Carbon brush with shut-off device, DE: Kohlebürste mit Abschaltvorrichtung), de ha kivesszük belőle a bonyolultságot, nyugodtan nevezhetjük őket "önkioldó" vagy még egyszerűbben "kioldós" szénkefének.

A szénkefe kioldó mechanizmusa (3. ábra) egy speciálisan kialakított szigetelőcsapból (3. ábra A) áll, amely a kefe testében, a kopási határon (3. ábra B) helyezkedik el. Az elektromos kéziszerszámoknál ez általában 4-10 mm hosszúságúnak tekinthető, a kefe típusától függően. A csapot egy megfeszített rugó nyomja (3. ábra C), és az egész rendszert egy záróelem zárja le (3. ábra D).

Ha a szénkefe elkopik a leválasztócsapig, a rugó kioldódik, és a leválasztócsap felemeli a szénkefét a kommutátorról. Az áramáramlás megszakad, és a készülék kikapcsol.

Ezek a kefék különösen alkalmasak olyan kéziszerszámokhoz, ahol a gyakori be- és kikapcsolás és túlterhelés miatt nagy kopás várható.

3. ábra. Szénkefe beépített önkioldó rendszerrel: Szigetelőcsap A, kopáshatár B, rugó C és záróelem D

A sarokcsiszolók egyértelműen ebbe a kategóriába tartoznak, ezért minden kommutátoros motorral rendelkező modellünk, mint például a HERMAN HCB rendelkezik önkioldó szénkefével.

Az elektromos kéziszerszámainkban a szénkefék mindig párban vannak beszerelve, és így szállítják és cserélik őket. A párt alkotó két kefe közül csak az egyik önkioldó. Ennek oka, hogy feltételezzük, hogy ha mindkettő ugyanabból az anyagból készül, ugyanabban az üzemmódban és ugyanabban a környezetben dolgozik, akkor a kopásuk is hasonló, és az esetleges különbségek elhanyagolhatóak.

Előnye a készülék megbízható önleállítása, hátránya a motor váratlan leállása. Ha nincs kéznél megfelelő tartalék szénkefe, a munka leáll, ami egy távoli munkahelyen, például egy építkezésen nem kívánt állásidőt okozhat. A gépészeti termelésben használt szerszámok esetében ez nem kellene hogy problémát jelentsen – a tartalék szénkeféknek kéznél kellene lenniük. A csere azonban késedelmet is okozhat, ha a csere úgy történik, ahogyan kell, az egy sarokcsiszoló esetében 20 percet vesz igénybe.

Szénkefék beépített önkioldó és kopásjelző rendszerrel

A motor hirtelen leállása a szénkefék kopási határán sosem kellemes. Ez a hátrány természetesen elkerülhető a rendszeres ellenőrzéssel, amit a felhasználótól elvárt tevékenység. Ezért semilyen hirtelen leállás nem kellene, hogy nagy meglepetésként érjen rendszeres karbantartás mellett.

Ennek ellenére kifejlesztettek kopásjelzővel ellátott szénkeféket, amelyeket - elektromos kéziszerszámokban ritkán - de használnak. Ez a beépített önkioldó rendszerrel rendelkező kefék továbbfejlesztése, amelyet egy optikai jelzőberendezés egészít ki, amely a kefék nyelvén szólva azt mondja: "ha nem cserélsz ki minket, leállítjuk a gépet".

4. ábra. Szénkefék kopásjelző berendezéssel: A érzékelő, B önkioldó szerkezet, C tápkábel

Ennek a kefének a működési elve (4. ábra) az, hogy a jelzőberendezés alsó része - nevezhetjük érzékelőnek is - el van szigetelve, és 1-3mm-rel lejjebb van beépítve, mint az önkioldó szerkezet csapjának alsó része (4. ábra A).

Amikor a szénkefe lekopik az érzékelőig, a szigetelés ledörzsölődik (pontosabban - a kommutátorhoz való dörzsölődés hatására ledörzsölődik), és vezető elektromos kapcsolat jön létre az érzékelő és a kommutátor között. Így a jelkábelen feszültségjelet lehet rögzíteni és tovább feldolgozni - például egy szerviz LED-hez csatlakoztatni. A szénkefe működőképes marad, a kezelő pedig jellemzően további 8-10 órán át dolgozhat, így például a szénkefe a műszak végén állásidő nélkül cserélhető.

A felhasználó számára előnyös a jelzés és a leállás közötti meghatározható idő, ami lehetővé teszi a kefék időbeni, a motor leállása előtt történő cseréjét, és ez az állásidő csökkentésével vagy elkerülésével költségmegtakarítást eredményez.

Az ilyen típusú kefékkel kapcsolatos bonyodalmak azonban nem csak a gyártásuk nagyobb bonyolultságában rejlenek, hanem különösen abban, hogy az elektromos kéziszerszámra további jelző diódát kell felszerelni, ami drágítja a gyártást. Ezért általában csak a magasabb árkategóriájú szerszámokon használják. Nálunk talál ilyen szénkefét, például a HERMAN BX-1200 SDS-max fúrókalapácsban. A gyakorlat azonban az, hogy a munkás nem veszi észre a jelzést, nem jelenti vagy eltitkolja, és a leállás így is bekövetkezik. Az én véleményem - ez felesleges luxus.

Zárszó

Nem vagyok azon a véleményen, hogy az itt tárgyalt kétféle szénkefét okos kefének, intelligens keféknek vagy bármi hasonlónak kellene nevezni - bár gyakran találkozunk ezzel a címkével. Ez talán egy kicsit igazságtalan velük szemben, hiszen gondoljunk csak a vízcsapra vagy a fazékra...

Viszont tagadhatatlanul olyan fejlesztésekről van szó, amelyek sok finomításon mentek keresztül, és segítik az embert abban, hogy jobban végezze a munkáját. Nem fogják azonban az embert helyettesíteni, és jó lenne, ha ügyes kezei és intelligens elméje még sokáig megmaradna.

Íme a néhány megígért sor az igazán okos szénkefékről (5. ábra). Ezeket nagy motorokban és generátorokban használják, például szélerőművekben. Bizonyára észrevette már a szélerőműveket utazás közben - a szénkefék ellenőrzéséhez ilyen magasra mászni megerőltető, és az ellenőrzések gyakoriságának optimalizálása több mint kívánatos.

Ezeknek a generátoroknak a szénkeféi számos beépített érzékelővel rendelkeznek, amelyek a vezérlőegységhez kapcsolódnak. A karbantartó személyzet így bármikor és bárhol ellenőrizheti a keféket. A pontos adatok pontos ismereteket jelentenek a kefék hátralévő élettartamáról, ami azt jelenti, hogy a karbantartás hatékonyan tervezhető. Az ellenőrzés valós idejű elektronikus vezeték nélküli kapcsolat segítségével távvezérléssel történik - a kefék elektronikus adóval rendelkeznek, és valaki kényelmesen, az irodájából lekérdezi az információkat és ellenőrzi őket.

5. ábra. Inteligens szénkefék rendszere

Ezek az elektronikus rendszerek a kéziszerszámok területén is megjelennek - és ezt mi sem kerülhetjük ki. De ezek további plusz elemek, és további potenciális hibalehetőségeket jelentenek. És mi a kulcsfontosságú a profi elektromos kéziszerszámoknál? A megbízhatóság. Akkor tehát minek a további elektronika?

Egyesek talán azzal érvelhetnek, hogy a kéziszerszámoknál a szénkefe nélküli motorok útjára lépünk, így az intelligens szénkefés elektronika nem fenyeget minket. Bizonyos mértékig ez bizonyára igaz. De ott más elektronikák fenyegetnek minket - azok, amelyek a BLDC és BLAC szénkefe nélküli motorokat vezérlik. Ezek a motorok ugyanis át vannak itatva elektronikával...

Kulcsszavak: szénkefék, intelligens szénkefék, elektromos kéziszerszámok, önkioldó mechanizmus, kopásjelzés, intelligens termékek

Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi
www.schunk-group.com
www.ohiocarbon.com
patent DE1838778U
patent DE2801839A1
www.postawy.by/2022/10/zapret-na-smartfony-vo-vremya-urokov-preimushhestva-i-nedostatki-novyh-pravil/

Ing. Herman Nagypál

Katonai iskolát végeztem, repülőgépipari villamosmérnöki tanszéken. Már gyerekkoromban megtanultam szerszámokkal, szerszámgépekkel dolgozni édesapámmal egy családi ház építésénél. Minden új termékünket személyesen is tesztelem - saját kezemmel, jól felszerelt műhelyemben. Szabadidőmben szeretek motorozni a román hágókon. Ezen felül a szakterület trendjeit tanulmányozom, és szívesen kipróbálom a konkurens termékeket is. Némelyiken mosolygok, van amire rácsodálkozom (hogy valaki hagyta magát rászedni és megvette), és van, ami nagyon jó. Majdnem olyan jó, mint a miénk😊.