Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg & industri Digital maskinbetjening af entreprenørmaskiner i 2D Foto Byggetek Undervisningsministeriet, november 2010. Materialet er udviklet for Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri i samarbejde med Byggetek Ulfborg Kjærgaard, en del af Mercantec. Materialet kan frit kopieres. Materialet kan frit viderebearbejdes med angivelse af følgende tekst: Dette materiale indeholder en bearbejdning af undervisningsmaterialet Digital maskinbetjening af entreprenørmaskiner i 2D, november 2010, udviklet for Undervisningsmaterialet af Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri i samarbejde med Byggetek Ulfborg Kjærgaard, en del af Mercantec.
Forord Dette kompendium er udviklet til brug for Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri (BAI, www.ebai.dk) med støtte fra Undervisningsministeriet. Dette undervisningsmateriale er udarbejdet for at understøtte målet i følgende uddannelse: Digital maskinstyring af entreprenørmaskiner i 2D, uddannelsesmål nr. 45901. Mål Deltagerne kan montere, anvende, kontrollere og justere todimensionalt maskinstyringsudstyr på forskellige typer af jordflytnings-/entreprenørmateriel, der anvendes til udførelse af mere komplekse bygge- og anlægsopgaver, der skal udføres med præcision. I den forbindelse kan deltagerne montere, anvende og justere forskellige typer af udstyr til 2D maskinstyring, herunder ultralydscensorer, lasere m.v. Arbejdet udføres under behørigt hensyn til gældende love og regler samt sikkerhed og arbejdsmiljø, herunder ergonomi. Målgruppe Faglærte og ufaglærte bygningsarbejdere, der har eller ønsker beskæftigelse inden for entreprenørområdet. Deltagerne bør have kørekort til enten traktor eller personbil. Varighed 5 dage. Udvalget takker faglærere og andre, der har medvirket i udarbejdelsen af dette materiale. Herudover takker vi branchen for ideer til og konstruktiv kritik af materialet. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 2
Indhold Historie... 4 Kort fortalt om systemerne... 6 Hvordan fungerer systemerne?... 8 MikroDigger... 8 Brugermenu... 10 Kalibrering... 12 2D system til dozer og grader.... 13 Opstilling af laser... 14 Modtagelse af laserstrålen på dozer og grader.... 16 Brug af ultralydssensor... 19 Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 3
Historie Der stilles større og større krav til nøjagtigheden ved anlægsarbejde, både med det færdige resultat og med lagtykkelser ved pålægning af for eksempel sand og stabilt grus. Der er derfor over de seneste ca. 30 år kommet flere forskellige hjælpemidler, som man kan benytte sig af. Det startede ca. 1975 da de første lasere kom frem, det var en simpel rørlægningslaser og en rotorlaser der kunne køre vandret eller med et-vejs fald. Disse lasere var store og tunge og så kostede de en frygtelig masse penge, især set med datidens øjne. Foto Byggetek Med de første rotorlasere var der et specielt stadie med nogle tal der rullede op og ned, og når man satte den på et givent punkt og trykkede på knappen, rullede tallene og låste sig fast når laserstrålen ramte det rigtige tal. Maskinføreren skulle altså ud af maskinen for at måle hans arbejde, eller en håndmand skulle måle højden og med fingersprog fortælle maskinføreren om der skulle mere på eller tages mere af. Der blev ret hurtig udviklet en lasermodtager som kunne monteres på skovlen på en gummiged, eller bladet på en dozer eller gravesticken på en hydraulisk gravemaskine. Lasermodtageren vil så når den er indenfor laserstrålens højde, blinke med en pil op hvis der skal lægges mere på, eller med en pil ned hvis der skal graves mere af, eller en streg i midten der fortæller at højden passer. Foto Mikrofyn Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 4
Disse systemer fungerer meget godt især på gummigeder og dozere. Det er dog straks mere problematisk på en hydraulisk gravemaskine da højden kun kan aflæses med den ønskede nøjagtighed når gravesticken er helt lodret og skovlskæret er i samme vinkel ved hver aflæsning. Sidste nyhed er det man kalder 2D maskinstyring. Her er det muligt at have et system der på motorgradere og dozere selv kan styre bladet, både i højde, men også i sidefald. At lave en hydraulisk gravemaskine der selv kan styre højde er vel ikke umuligt, men vil være så dyrt at ingen vil købe det. Vi har til hydraulik gravemaskine et system der på en lille LCD skærm fortæller maskinføreren nøjagtig hvad han skal gøre uanset hvilken stilling gravestick og skovl har. Disse systemer kalder man i daglig tale MikroDigger. Foto Mikrofyn GPS (global positions system) hvor selve afsætningen er blevet overflødig, er også ved at vinde indpas i anlægsbranchen, men vil ikke blive behandlet i dette materiale. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 5
Kort fortalt om systemerne Systemerne kan fungere på flere forskellige måder. MikroDiggeren kan enten refererer ud fra en kendt kote som man så nulstiller på. Den kan også referere til en laserstråle, som nok er det mest nøjagtige. Systemet kan på gravemaskiner køre med tovejs fald (længde og tværfald). Foto Topcon Samme system kan bruges på en rendegraver, længdefald og sidefald. Sidefaldet styres med en sensor monteret på tilt-skovlen. Foto Mikrofyn Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 6
Dozer system kaldet 2D skal altid have en laser til at styre højden med, den kan så være udstyret med en sidefalds sensor der kan styre sidefaldet med de promiller der lægges ind i den. Dozeren kan også være udstyret med to master, så også sidefaldet styres af laseren. Foto Topcon Motorgraderen har samme system som dozeren, men kan ud over at være styret af en laser også være styret af en ultralyds sensor, der refererer på for eksempel en kantsten. En sidefalds sensor styrer så sidefaldet. Grafik Mikrofyn Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 7
Hvordan fungerer systemerne? MikroDigger Når vi tænker på en hydraulisk gravemaskine ser den sådan ud. Foto Mikrofyn Når konstruktørerne tænker på en hydraulisk gravemaskine ser den sådan ud. Grafik Mikrofyn Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 8
MikroDiggeren arbejder i vinkler og afstande. Gravemaskinen er derfor udstyret med en sensor på bom, stick, skovl og eventuelt en sidefalds sensor hvis der er tilt skovl på. Grafik Mikrofyn Der er en sensor på gravesticken der modtager laserstrålen når der arbejdes med laser. Disse sensorer sender hele tiden oplysninger til selve MikroDiggeren, som består af en lille computer med en skærm. På MikroDiggeren er der nogle knapper, som maskinføreren kan benytte til at kommunikere med systemet, om hvilke oplysninger han gerne vil have. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 9
køre med eller uden laser. Vælge X retning (bom-retning) Hvilken promille fald der skal være på X retningen (længdefald) Hvilken promille fald der skal være på Y retning (sidefald) Nulstille systemet på en kendt højde kote. Hvilken højde eller dybde over eller under nul. Gemme tallene ved flytning af maskinen. Grafik og foto Mikrofyn Hvilken skovl der skal anvendes. Brugermenu med en masse forskellige muligheder der kan ses i systemets brugermanual. Brugermenu Under knappen menu er der en række indstillings muligheder maskinføreren kan gøre brug af. Der vil være forskelligheder fra fabrikat til fabrikat, lige som der vil være muligheder som bruges i andre lande, men som vi ikke vil bruge i Danmark. I de fleste systemer vil brugermenuen ind holde følgende: Længde enheder som vi i Danmark altid vil vælge i meter. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 10
Vinkelenheder som vi vil vælge i promille ved afgravning eller planering, ved skråningsarbejde kan der vælges grader, promille eller anlæg. F. eks anlæg 1:2 eller andet. Der kan vælges en biip lyd når den ønskede højde er nået, og hvor højt denne lyd skal være. Der kan vælges hvor stærk lysstyrken i kontrolboksen skal være. Der kan vælges at køre efter laser eller manuelt at flytte højden med. Det er meget ofte hvor man tager højden manuelt med, hvor der køres uden laser, at der opstår problemer med unøjagtigheder. Det er derfor vigtigt at maskinføreren sætter sig grundig ind i hvordan maskinen skal flyttes med det påmonterede system. Det vil i langt de fleste tilfælde være det nemmeste og mest præcise at anvende en laser. Vigtigt!!!! Ved arbejde med fald i X (længde) og eller Y retning (sidefald) skal laser og MikroDiggeren være indstillet på samme promiller. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 11
Kalibrering For at systemet kan fungere som det skal, har det brug for nogle oplysninger om den enkelte maskine, samt de skovle der skal køres med. Man kalder det at kalibrerer. Når systemet bliver monteret af leverandøren vil denne kalibrerer maskinen med de skovle den skal køre med. Det er dog vigtigt at maskinføreren selv kan foretage en kalibrering, da målene vil ændre sig efterhånden som skovlskæret bliver slidt og når der bliver påsvejset et nyt skær. Hvordan en nem og hurtig skovlkalibrering skal udføres kan man se i systemets brugermanual. Grafik Mikrofyn Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 12
2D system til dozer og grader. Foto og grafik Mikrofyn Ved 2D systemer på dozere og gradere er det muligt at koble systemet sammen med maskinens hydraulik, således at systemet styrer højde og sidefald med en nøjagtighed der bliver svært for en menneskelig hånd at leve op til. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 13
Opstilling af laser Ved arbejde med 2D system på grader og dozer vil det altid være nødvendig at bruge en rotorlaser. Her vælger man en laser med tovejs fald af et anerkendt fabrikat. Ved arbejde med fald i to retninger er det meget vigtig at laseren er stillet 100 % korrekt op. Foto Mikrofyn Skulle det mod forventning blive aktuelt at udføre et planerings arbejde, hvor pladsen skal være vandret, er det helt lige meget hvor laseren bliver placeret. Det vil i langt de fleste tilfælde være planering med fald i to retninger. Unøjagtigheder forekommer i langt de fleste tilfælde ved at rotorlaseren er sat sjusket op. Foto Mikrofyn Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 14
En rotorlaser med tovejs fald arbejder i rette vinkler over en X og en Y akse. Hvis vi forestiller os en fire kantet areal vil der som minimum være afsat 2 pløkker i X retningen og to pløkker i Y retningen. Laseren placeres med centrum nøjagtig over den ene pløk i X retningen, laseren flugtes så nøjagtig som muligt mod den anden pløk i X retningen. Grafik Mikrofyn Laseren stilles på nul promille i X og Y retning. Brug et stadie eller en lægte til at montere en håndsensor på, gå ud og fang højden på pløkken i X retningen. Du skal nu tænke på at X retningen skal være som hængslerne i en dør, hvorom y retningen drejer. Har du en medhjælper får du ham til at skrue promillerne på Y retningen op på max. Højden på at X retningen må ikke ændre sig, for så er retningen ikke korrekt og skal finjusteres. Foto Mikrofyn De fleste rotorlasere af kendt fabrikat har to finjusteringsknapper mærket med en buet pil til højre og en til venstre, nogle fabrikater er begyndt at medlevere en fjernbetjening, så det ikke er nødvendigt med en hjælper. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 15
Eventuelle unøjagtigheder i opstillingen vil blive større jo længere væk fra laseren der arbejdes. Gode lasere har ingen problemer med at arbejde på mindst 300 meters afstand, bare de er korrekt opstillet. Modtagelse af laserstrålen på dozer og grader. På en dozer vil der være monteret en eller to teleskop master, hvorpå der monteres en laser sensor. Disse teleskop master er elektriske til op og nedsænkning, det vil være sådan, at når rotorlaseren er opstillet, køres dozer hen på et punkt hvor man kender koten og der trykkes på en knap på kontrolboksen og teleskopmasterne kører op og stanser når strålen rammer lige i den grønne linje i lasersensoren Grafik Mikrofyn Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 16
Foto Mikrofyn På kontrolboksen nulstilles tallene for henholdsvis højde og sidefald. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 17
Maskinføreren kan nu på kontrolboksen lægge værdier ind for den højde eller dybde der skal være, samt hvis der kun køres med én mast lægges promiller ind i sidefaldssensoren. Værdierne kan hele tiden justeres efter eventuelt udlæg af forskellige materialer. Maskinføreren bør tilstræbe at laseren blive sat i en højde så masterne ikke skal køres mere ud end højst nødvendig, dog altid så strålen kan komme over førerhuset. Ved længere tids kørsel uden brug af maskinstyringen bør masterne parkeres tilbage i lukket stand for af undgå unødig slitage på teleskoperne. En enkelt fabrikant har lavet kontrolboksen så den husker hvilken højde teleskoperne sidst var i, og ved blot at trykke på en knap kører teleskoperne op på plads igen. Det er især på dozere man skal tænke på at beskytte teleskoperne, da de ofte bliver udsat for voldsomme rystelser. Husk på at 2D systemet kun er virksomt når laserstrålen er indenfor lasersensorens højde. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 18
Brug af ultralydssensor Ultralydssensor bliver i nogen udstrækning brugt på motorgrader og på asfaltudlægger maskiner. Ultralydssensoren arbejder ud fra en given højde den måler på en kantsten eller en opspændt streng/snor. For at bruge ultralydssensoren til styring af bladet skal man gøre følgende: Anbring maskinen så ultralydssensoren befinder sig lige over reference punktet (kantsten eller streng). Sæt bladet ned til arbejdshøjde. Flyt ultralydssensoren op i en højde på 50 70 cm over referencen. Foto Mikrofyn Vælg ultralyd på kontrolboksen, og vælg hvilken side af maskinen hvor den er placeret. Tryk på tasterne op og ned for at indstille referencehøjden. Tryk på knappen auto og start arbejdet. Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri BAI 19