KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA KRIVINSKEGA TRAČNEGA TRANSPORTERJA

Transcription

1 KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA KRIVINSKEGA TRAČNEGA TRANSPORTERJA Študent: Študijski program: Smer: Ambrož SALOBIR Visokošolski strokovni študijski program strojništvo Konstrukterstvo in gradnja strojev Mentor: Somentor: izr. prof. dr. Bojan DOLŠAK, univ. dipl. inž. stroj. doc. dr. Matjaž ŠRAML, univ. dipl. inž. stroj. Maribor, december 2008

2 (Ta stran je namenoma prazna.) - II -

3 KOPIJA ORIGINALA - III -

4 (Ta stran je namenoma prazna.) - IV -

5 I Z J A V A Podpisani Ambrož SALOBIR izjavljam, da: je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr. prof. dr. Bojana DOLŠAKA in somentorstvom doc. dr. Matjaža ŠRAMLA; predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi; soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet Univerze v Mariboru. Maribor, Podpis: - V -

6 (Ta stran je namenoma prazna.) - VI -

7 ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Bojanu DOLŠAKU ter somentorju doc. dr. Matjažu ŠRAMLU za pomoč, vodenje in spodbudo pri izdelavi diplomskega dela, prav tako se zahvaljujem vsem iz podjetja SASPRO d.o.o., ki so mi kakorkoli pomagali pri ustvarjanju in konec koncev tudi omogočili delo na dejanskem projektu. Zahvaljujem se tudi Tamari za izkazano ljubezen, podporo in potrpežljivost v času nastajanja tega diplomskega dela. Posebna zahvala gre tudi staršem, ki so me skozi celoten študij finančno in moralno podpirali. - VII -

8 KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA KRIVINSKEGA TRAČNEGA TRANSPORTERJA Ključne besede: računalniško podprto konstruiranje, transportna naprava, krivinski tračni transporter, SolidWorks UDK: : (043.2) POVZETEK vsebuje proces konstruiranja t.i. krivinskega tračnega transporterja z namenom soočenja s problematiko izdelave takšnih vrst transporterjev in z namenom izdelave prototipa transporterja, da se lahko opravijo testi in odpravijo še nepredvideni problemi. V fazi funkcionalnega prototipa bo le-tega podjetje uporabljalo kot razstavni primerek na sejmih. Najbolj pomemben rezultat te naloge pa bo dolgoročno gledano serijska izdelava variantnih primerkov krivinskih tračnih transporterjev za prodajo na domačem, kakor tudi na tujem trgu. - VIII -

9 CONSTRUCTING AND MAKING OF A CURVED BELT CONVEYOR Key words: computer aided design, transport device, curved belt conveyor, SolidWorks UDK: : (043.2) ABSTRACT Diploma thesis contains the process of constructing a so-called curved belt conveyor in order to confront the issue of producing such conveyors, and also with the purpose of producing a prototype of the conveyor, so that specific tests can be made and some unexpected problems can be fixed. In the phase of a functional prototype, a company will use this kind of prototype as an exhibit at fairs. The most important result of this diploma thesis will be, in a long-term view, a mass production of variant cases of curved belt conveyors for selling in domestic, as well as in foreign markets - IX -

10 (Ta stran je namenoma prazna.) - X -

11 KAZALO VSEBINE 1 UVOD OPIS PROBLEMA OPIS PODJETJA SASPRO D.O.O PREGLED OBRAVNAVANE PROBLEMATIKE STRUKTURA DIPLOMSKEGA DELA PREGLED STANJA NA TRGU PROCES KONSTRUIRANJA KONSTRUIRANJE ORIGINALOV KONSTRUIRANJE S PRILAGAJANJEM VARIANTNO KONSTRUIRANJE KONSTRUIRANJE ZA PROIZVODNJO NAČRTOVANJE KTT NALOGA SKICA IZDELKA IN ZAMISEL ZAHTEVNIK OSTALI ROBNI POGOJI ČASOVNI PLAN IZDELAVE KONCIPIRANJE KTT OSNOVNI PRINCIP DELOVANJA KTT OPREDELITEV DELNIH FUNKCIJ VALJI TRANSPORTNI TRAK KTT VODENJE TRAKU NAPENJANJE TRAKU PODLOGA TRAKU PODNOŽJE POVRATNA STRAN KONČNIKI VALJEV XI -

12 4.11 POGON IZBOR KONCEPTNIH REŠITEV SNOVANJE OSNOVNA ZAKONITOST IZDELAVE KTT OPREDELITEV OSNOVNIH DIMENZIJ DOLOČITEV MINIMALNIH DIMENZIJ TRANSPORTNEGA MATERIALA RAČUNALNIŠKO MODELIRANJE KTT MODELIRANJE TRAKU ODEBELJEN ROB TRAKU MODELIRANJE VALJEV KONSTRUKCIJA OGRODJA LEŽAJNI SKLOPI ZA VODENJE TRAKU IZRAVNALNI ELEMENTI NOTRANJI NOSILNI DEL KONČNIK ZUNANJI (SKLOP) KONČNIK NOTRANJI (SKLOP) NAMESTITEV POGONA ZAPORNE PLOČEVINE IN VIJAKI KONSTRUKCIJA PODNOŽJA KONČNI MODEL DOLOČITEV IN KONTROLA IZBRANIH ELEMENTOV IZBIRA TRAKA KONTROLA USTREZNOSTI IZBRANEGA TRAKA DOLOČITEV MINIMALNEGA PREMERA VALJA IZRAČUN POTREBNE MOČI EM DOLOČITEV POTREBNEGA EM Z REDUKTORJEM RAZDELAVA ZAKLJUČEK VIRI LITERATURA SPLETNI/ELEKTRONSKI VIRI XII -

13 PRILOGE...59 A - SESTAVNI NAČRTI KTT...59 B - STRANI KATALOGOV Z UPORABLJENIMI ELEMENTI V KTT...61 C - PONUDBE...63 D - ŽIVLJENJEPIS...65 KAZALO SLIK IN DIAGRAMOV SLIKA 1.1: PRIMER UPORABE KTT...2 SLIKA 1.2: SKLOP TRANSPORTERJEV, INTERKAMA-HANNOVER...6 SLIKA 1.3: RAZSTAVNI PRIMEREK KTT, MOTEK-STUTTGART...6 SLIKA 2.1: DIAGRAM POTEKA PROCESA KONSTRUIRANJA...9 SLIKA 2.2: PRIMER VARIANTNEGA KONSTRUIRANJA...11 SLIKA 3.1: SKICA KTT...14 SLIKA 3.2: GANTOGRAM PLANIRANE IZDELAVE KTT...17 SLIKA 4.1: DELNE FUNKCIJE IN OSNOVNE DIMENZIJE KTT...20 SLIKA 4.2: KONCEPT KONIČNIH VALJEV...21 SLIKA 4.3: KONCEPT RAVNIH VALJEV...22 SLIKA 4.4: PRIMER PREHODOV MED TRANSPORTERJI...22 SLIKA 4.5: KONCEPT IZDELAVE NERAZSTAVLJIVEGA TRAKU...23 SLIKA 4.6: DETAJL RAZSTAVLJIVEGA SPOJA TRAKU...24 SLIKA 4.7: KONCEPT VODENJA TRAKU Z LEŽAJI IN VODILOM...25 SLIKA 4.8: KONCEPT VODENJA Z ODEBELJENIM ROBOM TRAKU IN LEŽAJNIM SKLOPOM...25 SLIKA 4.9: KONCEPT VODENJA Z VZMETJO NA VERIGI...26 SLIKA 4.10: ZUNANJA IN NOTRANJA STRAN KTT...28 SLIKA 4.11: PRIMER KONČNIKA NA ZUNANJEM DELU...29 SLIKA 4.12: PRIMER KONČNIKA NA NOTRANJEM DELU...29 SLIKA 4.13: KONCEPT DIREKTNEGA POGONA...30 SLIKA 4.14: KONCEPT INDIREKTNEGA POGONA POD KONSTRUKCIJO...30 SLIKA 4.15: KONCEPT INDIREKTNEGA POGONA NAD KONSTRUKCIJO...31 SLIKA 4.16: KONCEPT POGONA SREDI KRIVINE XIII -

14 SLIKA 4.17: VALJ Z VGRAJENIM MOTORJEM IN REDUKTORJEM SLIKA 4.18: DIAGRAM IZBORA KONCEPTNIH REŠITEV SLIKA 5.1: SHEMATSKO PRIKAZANA ZAKONITOST IZDELAVE KTT SLIKA 5.2: OSNOVNE DIMENZIJE KTT IN TRANSPORTNEGA MATERIALA SLIKA 5.3: MAKSIMALNE DIMENZIJE TRANSPORTIRANEGA PAKETA ZA DEJANSKI KTT SLIKA 5.4: MODEL TRAKA SLIKA 5.5: SNOVANJE ODEBELJENEGA ROBA SLIKA 5.6: DETAJL TRAKU Z ODEBELJENIM ROBOM SLIKA 5.7: TRAK Z VALJI SLIKA 5.8: KONSTRUKCIJA TRANSPORTERJA SLIKA 5.9: SKLOP ZA VODENJE TRAKU SLIKA 5.10: SKLOP ZA VODENJE TRAKU SLIKA 5.11: IZRAVNALNA ELEMENTA SLIKA 5.12: NOTRANJA NOSILNA PLOČEVINA SLIKA 5.13: SKLOP ZUNANJEGA KONČNIKA SLIKA 5.14: SKLOP NOTRANJEGA KONČNIKA SLIKA 5.15: NAMESTITEV POGONA SLIKA 5.16: ZAŠČITNA PLOČEVINA IN PRITRDILNI ELEMENTI SLIKA 5.17: SAMOSTOJNO PODNOŽJE Z GIBLJIVIMI KOLESI SLIKA 5.18: PODNOŽJE NAMEŠČENO NA KRIVINO SLIKA 5.19: KONČNI 3D MODEL SLIKA 5.20: RISARSKA UPODOBITEV KONČNEGA MODELA SLIKA 7.1: PRIMER RAZDELAVE GLAVNE SESTAVNICE ZA KTT SLIKA 8.1: KRIVINSKI TRAČNI SPIRALNI (HELIX) TRANSPORTER KAZALO TABEL TABELA 3.1: ZAHTEVNIK XIV -

15 UPORABLJENI SIMBOLI η izkoristek EM m [kg] skupna masa transportiranega materiala µ T koeficient trenja za podporno ploščo (izkustveno) g [ m 2] zemeljski težnostni pospešek (,81 2 s 9 m ) s m [kg] masa transportnega materiala (poglavje 3.3) m B [kg] masa transportnega traku µ R koeficient trenja vseh valjev (razen gnanega) [13] m R [kg] masa vseh valjev (razen gnanega) d s [mm] srednji premer valja o s [mm] premer valja na srednjem premeru n [min 1 ] vrtilna hitrost BN [mm] uporabna širina trau RN [mm] notranji polmer WN [ ] transportni kot HF [mm] višina transportne površine (od tal) Z [mm] zračnost SP [mm] širina paketa DP [mm] dolžina paketa D Z [mm] zunanji premer valja D N [mm] notranji premer valja R Z [mm] zunanji polmer krivine R N [mm] notranji polmer krivine F U [N] efektivna vlečna sila 2 P B [ m ] površina traku kg T [ 2] teža traka na enoto površine (priloge) B m F [ ] maksimalna vlečna sila 1 N - XV -

16 c 1 konstanta proizvajalca [13] b 0[ mm ] širina traku c 2 konstanta proizvajalca [13] d A [mm] minimalni premer valja c 3 konstanta proizvajalca [13] β [ ] kot objema traku na gnanem valju P A [kw ] potrebna moč za gnanje v [ m s ] hitrost traku, hitrost transportiranja P M [kw ] potrebna moč EM UPORABLJENE KRATICE KTT Krivinski tračni transporter CAD Computer Aided Design (slov. računalniško podprto konstruiranje) CAM Computer Aided Manufacturing (slov. računalniško podprta proizvodnja) CAE Computer Aided Engineering (slov. računalniško podprto inženirsko delo) PDM Product Data Managment (slov. upravljanje s podatki izdelkov) CNC Computer Numerical Controlled (slov. računalniško numerično krmiljeno) MKE Metoda končnih elementov (ang. FEM Finite Elements Methode) EM Elektromotor - XVI -

17 1 UVOD V zadnjem desetletju ali dveh so proizvodnje in proizvodni procesi po svetu v smislu produktivnosti precej napredovali, število potrebnih delavcev za opravljanje določenega opravila pa se je krepko zmanjšalo. Hkrati so procesi postali zelo kompleksni, vse to z namenom minimizirati potreben čas in posledično strošek določenega opravila, ta ''stiska'' s časom in denarjem pa je zaradi zagotavljanja konkurenčnosti čedalje večja. Zato morajo podjetja danes vlagati precej truda in denarja, da lahko ohranijo konkurenčnost na trgu. S tem namenom si je človek izmislil stroje, ki v veliki meri nadomeščajo monotono delo delavcev, hkrati pa so produktivnejši, bolj zanesljivi, nikoli se ne utrudijo, stroški vzdrževanja stroja pa so praviloma precej nižji od stroška delavca, ki mu je vsak mesec potrebno zagotoviti plačo. Eno izmed najbolj pogostih in najzgodnejših zamenjav stroja s človekom je na področju logistike v proizvodnjah, in sicer pri transportiranju izdelkov, polizdelkov ali drugega materiala od enega proizvodnega procesa k drugemu. V ta namen so se že v 19. stoletju pojavili prvi, sicer zelo primitivni transporterji [15], ki so z izumom parnega stroja le-te s pridom izkoriščali za gnanje [16]. 1.1 Opis problema Ker pot transportiranega materiala v proizvodnjah zaradi raznih ovir, omejitev, prostorske stiske ali drugih posebnih zahtev ne more biti vedno zgolj premočrtna skozi celoten proces (slika 1.1), je bilo potrebno razviti takšen transporter, ki transportira tudi po krivi poti. Tako so se šele v drugi polovici 20. stoletja pojavili prvi krivinski tračni transporterji (v nadaljevanju KTT), ki so ta problem v celoti odpravili. V diplomski nalogi se bomo osredotočili na konstruiranje KTT, ki v nasprotju z navadnimi tračnimi transporterji (ki transportirajo samo premočrtno), omogočajo zvezen transport po krivi oz. radialni poti. Njihova naloga je tako predvsem, da v sodelovanju s klasičnimi transporterji ali valjčnimi linijami omogočajo preusmerjanje in hkrati premostitev transportiranega materiala med transporterji oz. valjčnimi linijami. Kot alternativa tem - 1 -

18 transporterjem se uporabljajo tudi gnani ali negnani 1 krivinski valjčni transporterji ali pa modularni krivinski transporterji 2 ; ti transporterji ne omogočajo tako enakomernega in zveznega transporta kot KTT, pri zelo majhnih transportirancih ali sipkem materialu pa že takoj odpadejo, saj bi majhni transportiranci enostavno obtičali med valji ali moduli, sipki materiali pa bi padli mimo valjev ali pa skozi členke modularnih transporterjev na tla. KTT so tako nepogrešljivi v prehrambeni industriji (npr. za transport pečenih ali surovih koščkov peciva), v poštnih logističnih in sortirnih sistemih (slika 1.1), v logističnih sistemih na letališčih itd. Slika 1.1: Primer uporabe KTT [8] 1.2 Opis podjetja SASPRO d.o.o. Zaposlen sem v podjetju SASPRO d.o.o., v katerem se ukvarjamo s serijsko proizvodnjo raznih izdelkov, velik del proizvodnje pa obsega izdelava ter kompletna montaža malih gospodinjskih mesoreznic za našega največjega naročnika B/S/H/ Hišni aparati d.o.o. iz Nazarij. Vzporedno vodimo še podjetje IDEAL SISTEMI s.p., v katerem se ukvarjamo predvsem s strojegradnjo, izdelavo namenskih naprav, orodjarstvom, transportno tehniko 1 Negnane valjčne linije ločimo na potisne in gravitacijske; pri slednjih k transportu pripomore gravitacija (oz. pretvorba potencialne energije v kinetično energijo), pri potisnih pa sila delavca ali pa morebitna kinetična energija, ki jo transportiranec prevzame od prejšnjih transporterjev 2 To so transporterji, ki namesto traku uporabljajo členke oz. module, ki so med sabo gibljivo povezani. Z ustreznim vodenjem teh členkov lahko dosežemo transportne poti zelo kompleksnih oblik

19 (tračne in verižne transporterje, valjčne linije, paletne linije, manipulatorje...), delovna mesta, imamo pa tudi svoj program aluminijastih profilov in spojnih elementov, ki jih pretežno uporabljamo pri sami izdelavi strojev in naprav, delovnih mest, transportne tehnike, nekaj pa seveda tudi neposredno za malo- in veleprodajo. Del obsega tudi malo- in veleprodajo standardnih elementov (matic, vijakov, ležajev ) ter pnevmatske tehnike (pnevmatski cilindri, ventili in priključki ). V obeh podjetjih skupaj danes zaposlujemo okoli 60 ljudi. V naših prostorih, katere neprestano širimo, imamo stroje za večino danes poznanih mehanskih in drugih obdelav, kot so klasično in CNC struženje, CNC rezkanje, žično in potopno erozijo, ploskovne brušenje, graviranje, vibracijsko poliranje in raziglevanje, razrez in upogibanje pločevine, rezanje z vodnim curkom, peskanje, imamo pa tudi cel kup namenskih obdelovalnih strojev, katere smo ali izdelali sami ali pa kupili in predelali za naše potrebe 1.3 Pregled obravnavane problematike V praksi je najbolj pogosto moč najti KTT s transportnim kotom 45, 60, 90 ali 180, čeprav načeloma ni nobenih posebnih teoretičnih omejitev za izdelavo poljubnega kota med (če izvzamemo kot blizu 0, katerega je praktično zelo težko oz. nemogoče izdelati). Največje probleme pri izdelavi KTT je pričakovati v vodenju in napenjanju transportnega traku. Kajti, če želimo da trak potuje nemoteno med dvema valjema in se pri tem ''pretirano'' ne napenja (večja obraba), prav tako pa nikjer ni preveč ohlapen (zdrs traku na gnanem valju, pretirano gubanje traku), morajo tako valji kot tudi trak in napenjalne naprave ustrezati natančnim geometrijskim pogojem in zakonitostim, sicer bo transporter deloval zelo kratek čas, v skrajnem primeru pa sploh ne bo deloval. Predvidevamo, da bo samo geometrijo konstrukcije KTT precej težko izdelati tako natančno, da bi KTT že v prvem poskusu pravilno deloval, pričakuje pa se tudi, da bo elastičnost traku skorigirala morebitne napake v geometriji konstrukcije transporterja. 1.4 Struktura diplomskega dela V delu se bomo osredotočili na načrtovanje novega izdelka za podjetje SASPRO d.o.o. Od same izdelave zahtevnika in izdelave okvirnega terminskega plana izdelave bomo prešli na fazo koncipiranja, v kateri bomo razčlenili glavne funkcije predvidenega izdelka na več - 3 -

20 delnih funkcij. Za te posamezne funkcije bomo poiskali nekaj možnih rešitev problema oz. nekaj konceptov ali principov delovanja delnih funkcij, za katere se bomo nato v fazi koncipiranja morali argumentirano odločiti, tudi glede na druge izbrane delne funkcije, namreč ni nujno, da je vsaka konceptna rešitev nekega problema združljiva z vsemi drugimi rešitvami. Po izboru konceptov vseh delnih funkcij sledi celostni pregled funkcij in ocenitev, če sploh lahko delujejo ena z drugo. Sledila ji bo faza modeliranja, kjer bomo z računalnikom kot orodjem 3 zgradil navidezni oz. virtualni model izdelka, ki ga bomo uporabili za boljšo predstavo še neobstoječega izdelka, za izdelavo tehniške dokumentacije, za izdelavo programov za CNC stroje, lahko pa bi ga uporabili tudi za izvajanje podrobnejših trdnostnih (MKE) in drugih analiz na še neobstoječem izdelku. V fazi snovanja bomo tudi izvedli preračune za določitev nekaterih delov naprave. Ker gre za razvoj izdelka, ki se bo proizvajal v razmeroma zelo majhnih serijah 4, ni napačno izračune kritičnih elementov izvesti tudi po fazi modeliranja. Namreč v velikih serijah 5 igrajo ključno vlogo pri ceni končnega izdelka tudi cene surovin in je potrebno zato v sami fazi snovanja karseda optimizirati dimenzije elementov, varnostne faktorje in morebitne izbrane standardne elemente (ležaje), da surovine stanejo čim manj, hkrati pa morajo še vedno zadovoljiti trdnostnim pogojem in doseči predpisano oz. zahtevano življenjsko dobo izdelka kot celote. V fazi snovanja je zelo pomembno, da sámo modeliranje poteka s tehnološkim ''pridihom''. To pomeni, da imamo že med samo fazo modeliranja v mislih, s kakšnim postopkom, na kakšnem stroju in kako bomo nek določen element kasneje dejansko izdelali. S takšnim mišljenjem prihranimo nemalo časa in kasnejšega truda nam in oddelku tehnologije, saj bi se sicer precej več izdelkov kaj hitro po koncu konstruiranja iz oddelka tehnologije vračalo nazaj v fazo konstruiranja, češ da je izdelek precej cenejši z minimalnimi spremembami ali pa da se na izvirni način izdelka sploh ne da izdelati Po končani fazi modeliranja bomo dobili prvo celostno vizualno podobo prototipa izdelka. Lahko izdelamo precej realistične slike izdelka in jih že, preden sploh kaj fizično 3 Računalniki skupaj z CAD/CAM/CAE programsko opremo dandanes služijo inženirjem kot napredno orodje za hitrejšo in lažjo pot do cilja; tako danes deloma ali v celoti nadomešča risalno desko in goro papirja z izračuni 4 Serija do 10 kosov/letno 5 Serija in več kosov/letno - 4 -

21 izdelamo, predstavimo morebitnim kupcem, kar je vsekakor velika prednost pred nakupom ''mačka v žaklju''. Iz izdelanega modela bomo geometrijo uporabili v nadaljnji fazi izdelave tehniške dokumentacije. Tu bo predvsem za lažje branje dokumentacije potrebno izdelati logično strukturo, predvsem pri večjih sklopih je zelo priporočljivo, da imajo le-ti več podsklopov. Tako ima načeloma dokumentacija eno glavno sestavno risbo in več podsestavnih risb. Vsaki sestavnici pripadajo delavniške risbe nestandardnih elementov. Za elemente, ki jih ne izdelujemo (jih kupimo), delavniške risbe niso potrebne, ampak se v sestavni risbi element oz. oznaka elementa razbere kar iz kosovnice. Sama struktura sestavnic, delavniških risb in pa standardnih oz. kupljenih elementov mora biti ustrezno oštevilčena in opremljena s podatki, saj sta sicer branje in sledljivost precej otežena. 1.5 Pregled stanja na trgu Še pred začetkom samega razvoja se je naše podjetje odločilo preveriti stanje na trgu transportne tehnike in ugotoviti, kdo vse že ponuja KTT, kakšne in za kakšno ceno ponujajo in konec koncev tudi povzeti kakšno uporabno idejo. V ta namen smo preiskali svetovni splet za kakršnimi koli koristnimi informaciji na to temo in si pogledali, kaj dejansko je danes že moč kupiti na trgu, če se pač zanimamo za takšen transporter. S tem namenom smo se tudi odločili obiskati dva sejma v tujini, in sicer sejem Interkama v Hannovru aprila 2008 in pa sejem Motek v Stuttgartu septembra 2008; slednji je eden izmed večjih na področju industrijske avtomatike, kljub temu pa smo na obeh sejmih skupaj našli le enega konkretnega proizvajalca KTT, to je nemško podjetje TRANSNORM SYSTEM Inc. (slika 1.2), ki je tudi eno izmed največjih izdelovalcev transporterjev teh vrst na svetu in je že leta 1971 razvilo in patentiralo njihov prvi KTT. V nasprotju s KTT pa nam je na sejmih uspelo najti nekaj več proizvajalcev trakov, ki izdelujejo trakove prav za KTT; eno izmed največjih in najuglednejših je švicarsko podjetje Habasit AG, potem nemško podjetje Forbo Siegling GmbH, prav tako nemško podjetje REMA TIP TOP GmbH (slika 1.3), italijansko podjetje CHIORINO S.p.A., itd

22 Slika 1.2: Sklop transporterjev, Interkama-Hannover (foto: Ambrož Salobir) Slika 1.3: Razstavni primerek KTT, Motek-Stuttgart (foto: Ambrož Salobir) - 6 -

23 To raziskovanje nas je pripeljalo do ugotovitev, da je danes še vedno zelo malo proizvajalcev KTT, nekaj več proizvajalcev pa ponuja oz. znajo izdelati trakove za KTT, kar je s stališča konkurenčnosti precej dobro za naše podjetje, glede na to, da je trak eden izmed najbolj kritičnih elementov KTT in je bistveno, da je pravilno in točno izdelan. Tako bomo z uspešnim razvojem dejansko eden izmed redkih ponudnikov omenjenih transporterjev v Evropi, po naših podatkih edini v Sloveniji in na področju bivše Jugoslavije

24 (Ta stran je namenoma prazna.) - 8 -

25 2 PROCES KONSTRUIRANJA Konstruiranje (tudi oblikovanje) je z vidika psihologije dela ustvarjalno-duhovna dejavnost, ki zahteva znanje: naravoslovnih znanosti (matematike, fizike, kemije, mehanike, toplotne tehnike, elektrotehnike), proizvodnih tehnik, nauke o gradivih, nauke o konstruiranju (kako si inovativno organizirati delo), znanje in izkušnje s področja, za katerega se konstruira. Z vidika metodike je konstruiranje proces optimiranja v okviru danih robnih pogojev, ki se s časom spreminjajo. Z vidika organiziranja je konstruiranje bistven del procesa za ustvarjanje vrednosti in plemenitenja surovin in proizvodnih sredstev. To je možno samo v sodelovanju s kupci, kalkulanti, tehnologi, strokovnjaki za gradiva, raziskovalci, preizkuševalci, montažerji, standardizerji,... Konstruiranje (slika 2.1) ima kot proces v splošnem štiri izrazite faze: načrtovanje, koncipiranje, snovanje in razdelavo. [14] Slika 2.1: Diagram poteka procesa konstruiranja - 9 -

26 Konstruiranje se nadaljnje deli na tri vrste konstruiranja: konstruiranje originalov, konstruiranje s prilagajanjem in pa variantno konstruiranje. Ocenjuje se, da je v praksi le nekje 25% razvoja namenjeno za konstruiranje popolnoma novih izdelkov oz. originalov, največ (okoli 55%) bi se naj konstruiralo s prilagajanjem, ostalih 20% pa se variantno konstruira. [3] 2.1 Konstruiranje originalov Konstruiranje originalov pomeni, da gre za razvoj popolno novih izdelkov, od samega začetka pa vse do faze izdelave. Ti novi izdelki zahtevajo razvoj novih rešitev za posamezne probleme, do teh rešitev pa je potrebno priti po določeni sistematiki (npr. metoda brainstorming 6, metoda 635 7, metoda dialoga [2]). Na originalnih izdelkih je moč najti inovativne rešitve. Razvoj novih izdelkov se začne s fazo koncipiranja (poglavje 4). 2.2 Konstruiranje s prilagajanjem Konstruiranje s prilagajanjem pomeni, da uporabimo obstoječe rešitve in jih prilagodimo za reševanje novega oz. drugega problema. Konstruiranje s prilagajanjem se lahko začne s fazo snovanja, saj je v osnovi že podanih nekaj rešitev za določen problem, in se tako le odločimo za najprimernejšo, ki jo v fazi snovanja do potankosti detajlno razdelamo in ovrednotimo. Konstruiranje oz. razvoj KTT, ki je prikazano v tem diplomskem delu, je primer konstruiranja s prilagajanjem! 6 Brainstorming (ali po slovensko možganska nevihta) je skupinska tehnika za generacijo čim večjega števila novih idej za rešitev določenega problema. 7 Skupinska metoda zbiranja idej, konceptov, principov delovanja. Ime nosi po tem, ker je v skupini 6 udeležencev, od katerih mora vsak navesti 3 ideje v času 5. minut

27 2.3 Variantno konstruiranje Variantno konstruiranje je konstruiranje, ko nekemu obstoječemu izdelku spremenimo eno ali več osnovnih dimenzij, spremenimo material, način proizvajanja, itd. Lahko rečemo, da je izdelek, ki je plod variantnega konstruiranja, varianta, priredba ali konfiguracija originalnega izdelka. Primere variantnega konstruiranja najdemo vsakodnevno skoraj v vseh katalogih tipskih (elektromotorji, črpalke, ventili, itd.), standardnih elementov (vijaki, matice, ležaji, itd.), normalij itd., kjer imamo za določen izdelek največkrat podano skico s podanimi osnovnimi dimenzijami (slika 2.2), izmed katerih so lahko nekatere fiksne (ista dimenzija na vseh variantah), druge pa kot spremenljivke (npr. črke HA,HB,C,HT,Z ), vrednost spremenljivk pa nato razbiramo iz pripadajočih tabel, da dobimo točne dimenzije, lastnosti in oznako elementa, za katerega se zanimamo. Slika 2.2: Primer variantnega konstruiranja (črpalka z EM proizvajalca Discflo) [18] Pri konstruiranju s pomočjo računalnika je variantno konstruiranje še posebej uporabno, enostavno in zelo hitro, saj ob pravilnem sestavljanju parametričnega modela lahko dobimo katerokoli varianto v le nekaj trenutkih oz. takoj, ko spremenimo vse želene dimenzije. Prav tako so pri sodobni CAD programski opremi risbe oz. načrti v povezavi z parametričnim modelom in se tako ob spremembi modela tudi načrti v zelo kratkem času in z malo popravki

28 spremenijo v aktualno stanje in že so pripravljeni za proizvodnjo. Prav tako lahko obstaja povezava med dimenzijami izdelka in tabelami s podatki izdelka. 2.4 Konstruiranje za proizvodnjo Pri postopku konstruiranja moramo izbirati takšne konceptne rešitve, ki jih bomo lahko v čim večji meri realizirali v okviru lastne proizvodnje. To v praksi pomeni, da sklope ki zahtevajo namensko izdelavo (jih ne moremo kupiti kot standardni ali tipski del), če je le mogoče skonstruiramo tako, da bomo omenjen sklop ali vsaj večino sklopa lahko izdelali na lastnih stroji, z lastnimi ljudmi, po možnosti z lastnim materialom, skratka pod lastno streho. Le tako lahko večino dodane vrednosti od projektov zadržimo v podjetju, saj zunaj lastne proizvodnje usluge praviloma vedno stanejo več. V primeru da moramo v zelo kratkem času skonstruirati in izdelati nek izdelek, surovega materiala za ta izdelek pa nimamo na zalogi, prav tako bi dobava materiala presegla rok dobave končnih izdelkov, lahko v določenih primerih spremenimo oz. prilagodimo konstrukcijo izdelka tako, da uporabimo materiale, ki jih imamo na voljo. S takim načinom se nemalokrat rešimo iz težkih situacij v podjetjih in konec koncev lahko pripomoremo tudi k bolj živi uporabi materialov, ki bi sicer mogoče še dolgo zasedali prostor v skladišču. Pri konstruiranju dostikrat naletimo na potrebo po raznih pokrivnih ali nosilnih elementih, ki so razmeroma komplicirane oblike za klasično izdelavo (rezkanje, struženje, rezanje), pa vendarle se jih da precej lahko in hitro izdelati v kolikor jih je mogoče nadomestiti z uporabo pločevinastih delov. Namreč pločevino se da precej natančno in hitro razrezati 8 v poljubnih oblikah, prav tako pa dandanes obstajajo zelo napredni stroji za krivljenje pločevine, za katere skorajda ni oblike, ki je ne bi mogli zakriviti. 8 Razrez pločevine je s pomočjo sodobnih CNC laserskih, vodnih in plazemskih rezalnikov zelo natančno, enostavno in predvsem zelo hitro, saj je mogoče izrezati poljubno obliko (narisano v CAD)

29 3 NAČRTOVANJE KTT Načrtovanje proizvoda je faza sistematičnega iskanja in zbiranja idej za nove izdelke, ki bodo v skladu s splošnimi družbenimi potrebami in cilji podjetja zagotavljali optimum sedanjega in bodočega razvoja dobička. Faza načrtovanja je tako tisti del razvojnega procesa, v katerem se natančno opredeljujejo naloge podjetja. V fazi načrtovanja izvajamo vrsto aktivnosti med marketingom, ki je tržno ekonomska značilnica in konceptom novega proizvoda, ki je inženirsko tehnična značilnica. [5] Za obstoj podjetja je nujno, da se stalno iščejo nove priložnosti na trgu, kamor spada tudi razvoj novih izdelkov, s katerim razširjamo našo ponudbo in tako postajamo tržno bolj in bolj zanimivi. Večkrat smo že razstavljali na raznih tehničnih sejmih pri nas in v tujini, seveda z namenom, da se predstavimo čim več podjetjem, navežemo čim več stikov in da čim več ljudi spozna naš prodajni program. Iz preteklih povpraševanj po transportni tehniki smo prišli do dejstva, da so t.i. tračni Z-transporter, krivinski tračni transporter ter spiralni (helix) tračni transporter (slika 8.1) tržno zelo zanimivi za naš trg in trg bivše Jugoslavije, s konkurenčnimi cenami in kvaliteto bi lahko prodrli tudi v druge države Srednje Evrope; v Sloveniji in državah bivše Jugoslavije nismo uspeli najti proizvajalca omenjenih naprav, kar še potrjuje dejstvo, da tako velik trg hitro rastočih podjetij potrebuje proizvajalca kvalitetnih in zanesljivih transportnih naprav po konkurenčnih cenah. 3.1 Naloga Moja naloga v tem diplomskem delu je tako skonstruirati delujoč KTT kot razstavni primerek za namene promocije našega podjetja na sejmih in z dolgoročnim namenom razširiti prodajni program s to vrsto transporterjev. To pomeni, da mora predstavitveni transporter biti manjših dimenzij, ne pretežek in po možnosti mobilen (na kolesih), na pogled pa čim bolj zanimiv in atraktiven, seveda z namenom pritegniti čim večjo pozornost mimoidočih ljudi, ki so prav tako potencialni kupci. Ker je sodelavec v našem podjetju vzporedno konstruiral Z- transporter, prav tako za namene promocije, sva tudi uskladila nekatere dimenzije (predvsem širino in višino transporta) z namenom, da bosta lahko ta dva predstavitvena primerka

30 delovala v sklopu 9 in paroma celo tvorila neprekinjeno transportno pot (zelo primerno za razstavljanje na sejmih). Naj še omenim, da kasneje, ko bo izdelan delujoč prototip in ko bodo odpravljeni najmanjši problemi v delovanju KTT in Z-transporterja, je namen podjetja izdelovati oba produkta za prodajo na domačem in tujem trgu. Do neke mere bomo tako lahko v nadaljevanju konstruirali variantno, torej samo spreminjali osnovne dimenzije in tako dobili novo varianto izdelka, za bistveno drugačne zahteve pa bo potrebno ponovno poseči po prilagajanju izdelka. 3.2 Skica izdelka in zamisel Že v fazi načrtovanja se poraja zamisel ter groba predstava končnega izdelka, ki jo lahko ponazorimo s skico (slika 3.1). Slika 3.1: Skica KTT [7] 9 Transporterja v sklopu pomeni, da se transporterja postavita tako, da en transporter podá transportirani material drugemu, t.i. zaporedna postavitev transporterjev, lahko tudi sklenjena postavitev

31 3.3 Zahtevnik Glede na predhodna dejstva sem sestavil povzetek zahtev za izdelavo KTT (tabela 3.1). GLAVNA ZNAČILNICA 1. GEOMETRIJA 2. KINEMATIKA 3. STATIKA / DINAMIKA 4. ENERGIJA Tabela 3.1: Zahtevnik OPIS ZNAČILNIC / ZAHTEVE Višina: višina transportne površine ~800 mm od tal Širina: 280 mm, minimalna uporabna najmanj 250 mm Dolžina: ~1400 mm radialno Kot transporta: 180 (polkrožno) Nagib: / Rotirajoče: valji, pogon Vodoravno: sama transportna površina traku Kontinuirano: transportni trak Navpično: / Hitrost: do 30 m/min oz. 0,5 m/s Obremenitev: max. 20kg ali 200N Teža: predvidena teža transporterja cca. 60 kg Elektrika: omrežna napetost 230V oz. 380V Moč: do 0,5kW 5. GRADIVO / SNOV Material: kosovni, tudi sipki material 6. SIGNAL Vklop/Izklop tipka 7. ERGONOMIJA Ni posebnih zahtev 8. IZDELAVA IN KONTROLA IZDELAVE 9. MONTAŽA IN TRANSPORT Ni posebnih zahtev Izdelati in kontrolirati v skladu s standardi in varnostnimi predpisi 10. UPORABA IN VZDRŽEVANJE Redni pregledi obrabe traku in ležajev 11. STROŠKI Max ROK IZDELAVE Po razdelani konstrukciji 45 dni od dneva naročila 13. ŽIVLJENSKA DOBA 1 leto, 8 ur dnevno, skupaj ~3.000 ur 14. VARNOST Zaščita pogona, varnostna stikala, STOP tipka, CE norma!

32 3.4 Ostali robni pogoji Pri načrtovanju je smiselno uporabiti čim več standardnih elementov in gradnikov, ki smo jih v preteklosti že razvili v našem podjetju (npr. aluminijasti profili za izdelavo konstrukcije, spojni elementi, itd.); večino teh elementov imamo tudi vedno na zalogi, kar lahko prihrani precej skrbi in časa, ki bi ga sicer porabili za naročanje in čakanja na dobavo elementov. Ker bo prototip KTT uporabljen kot predstavitveni primerek in mora biti na pogled čim bolj atraktivnega in estetskega videza, je v ta namen smiselno za zunanje pokrivne in zaščitne elemente uporabiti nerjavečo pločevino in pa vijake z lečasto glavo; ta kombinacija da zelo lep in profesionalen izgled naprave. S stališča varnosti mora KTT popolnoma ustrezati varnostni CE 10 normi, saj bi sicer zaradi gibajočih oz. vrtečih se elementov lahko povzročil splošno nevarnost ob bližnjem kontaktu z opazovalci KTT. 3.5 Časovni plan izdelave Tako kot za večino drugih serijskih in namenskih izdelkov je potrebno prav tako za razvoj in izdelavo KTT izdelati terminski plan trajanja in redosleda posameznih procesov, da zmanjšamo možnost kasnejše zamude dobavnega oz. datuma prevzema 11. Tako si za lažjo realizacijo tega postavimo okvirne delne roke, katerih se poskušamo držati ne glede na težave, ki jih moramo premagovati na poti do končnega izdelka. Rok za prevzem izdelka je 2. teden v februarju leta 2009, rok pričetka razvoja Na podlagi izkušenj se določi okvirno število potrebnih dni (izključujoč sobote, nedelje in praznike) za vsa posamezna opravila. V 1 dnevu je upoštevanih 8 ur dela. Če se že med posameznim opravilom izkaže, da bo le to preseglo načrtovan datum, se aktivirajo dela v več izmenah ali pa se opravljajo nadure. 10 Oznaka CE je kratica francoske besedne zveze ''Conformité Européene'' (''evropska skladnost''). Z oznako CE, ki jo najdemo na proizvodu, proizvajalec izjavlja, da ta proizvod izpolnjuje bistvene zahteve za varnost, zdravje in varovanje okolja, ki jih določa evropska regulativa oz. večina tako-imenovanih direktiv za proizvode. 11 Datum prevzema je datum, do katerega mora naprava delovati brezhibno in jo kupec lahko prevzame

33 Potek opravil je lahko za lažjo predstavitev prikazano v grafični podobi v t.i. gantogramu (slika 3.2). Slika 3.2: Gantogram planirane izdelave KTT V kolikor katero izmed opravil preseže datum planiranega konca, je potrebno iskati alternativne rešitve in možnosti za skrajšanje trajanja naslednjih opravil, brez da bi posledično trpela kakovost končnega izdelka. To je moč najenostavneje doseči s povečanjem števila ljudi, ki delajo na določenem opravilu, ali celo da damo del opravila v kooperacijo. Skratka vedno moramo težiti k temu, da dosegamo dejanske delne datume čim bolj enake planiranim, sicer se nam ta sistem kaj hitro podre

34 (Ta stran je namenoma prazna.)

35 4 KONCIPIRANJE KTT Koncipiranje proizvoda je faza konstrukcijskega procesa, v kateri podrobno razdelamo zahtevane tehnične lastnosti izdelka, odkrivamo in raziskujemo funkcionalne in delovne principe možnih rešitev ter v obliki funkcionalnih modelov in dokumentacije predlagamo optimalne konceptne rešitve. Funkcionalni modeli in dokumentacija prikazujejo uporabljene principe delovanja, na stopnji skic, fizikalnih efektov, matematičnih formulacij in kratkih opisih ustvarjenega tehniškega sistema. Faza koncipiranja se ukvarja z iskanjem kvalitativne tehniške rešitve, ko ni v ospredju materialna, oblikovna in proizvodna realizacija. [5] Ker gre v tem diplomskem delu za konstruiranje s prilagajanjem (uporabljeni so bili koncepti oz. principi delovanja že obstoječih naprav) faza koncipiranja v tem delu zavzema samo predstavitev delnih problemov, predloge ene ali več rešitev za vsak problem, na koncu pa izbor vseh konceptualnih rešitev za nadaljevanje dela v fazi snovanja. 4.1 Osnovni princip delovanja KTT KTT deluje na principu gnanja traku med dvema valjema, ki med sabo nimata vzporednih osi vrtenja. V nasprotju s klasičnimi ravnimi transporterji, kjer trak kroži okoli dveh med sabo poravnanih in vzporednih bombiranih 12 valjev, je sam trak pri KTT potrebno zaradi same narave transporterja primerno voditi oz. pridrževati na valjih, da je trak sploh mogoče napenjati in da se lahko zagotovi zadostna sila trenja med trakom in valjem. Iz same narave gibanja traku na KTT je razvidno, da hitrost transportiranja na notranjem robu traku ni enaka hitrosti transportiranja na zunanjem robu. Ta razlika hitrosti nam omogoča zasuk transportiranca na njegovi poti po KTT, da se transportiranec od začetka do konca svoje poti zavrti za dejanski kot KTT (v našem primeru 180 ). 12 Površina valja ni ravna, ampak je ''napeta'' to nam omogoča, da trak med kroženjem oz. obratovanjem transporterja vedno teži k temu, da je glede na valje poravnan oz. da se nahaja središče traku vedno na največjem premeru valja, ki je na sredini valja

36 4.2 Opredelitev delnih funkcij Glavno funkcijo, ki je transport po krivi oz. radialni poti, lahko razdelimo na več delnih funkcij (slika 4.1): Valji (1 in 4) Transportni trak (2) Vodenje traku Napenjanje traku (1 in 4) Podloga traka drsna površina (3) Podnožje (5) Povratna stran traka (6) Končniki valjev (❶, ❷, ❸ in ❹) Pogon (❶, ❷, ❸ ali ❹) Slika 4.1: Delne funkcije in osnovne dimenzije KTT [11]

37 4.3 Valji Kot že rečeno, pri KTT je trak napet okoli dveh, med sabo nevzporednih valjev. Moč je zaslediti dve vrsti valjev: eni so konične oblike (slika 4.2), drugi ravni (slika 4.3). Valji konične oblike so najbolj razširjeni, saj zahtevajo vodenje oz. pridrževanje traku samo na zunanjem robu, saj trak zaradi oblike valjev teži k temu, da bi se izpel proti središču transporterja (v smeri oženja konusov valjev). Sama oblika koničnih valjev ustrezno izenačuje razliko obodnih hitrosti po širini traku (glej podpoglavje 4.1) in obenem preko teh valjev lahko prenašamo vrtilni moment pogona na trak. Edina večja slabost koničnih valjev je razmeroma velika in neenakomerna praznina med prehodi dveh transporterjev (slika 4.4) ali v sklopu več KTT ali v kombinaciji KTT in klasičnih transporterjev. Te praznine so precej neugodne za transportirance manjših dimenzij, saj obstaja precejšnja možnost, da se tam zatikajo ali celo obstanejo. Slika 4.2: Koncept koničnih valjev [12] Edina prava prednost ravnih valjev je, da lahko v kombinaciji z valji majhnih premerov ali v kombinaciji z drsnim robom dosežemo precej majhne praznine med prehodi transporterjev (slika 4.4), kar je za zelo majhne transportirance nujno. Imajo pa valji te vrste dve veliki slabosti, in sicer prva slabost je, da je trak potrebno voditi poleg zunanjega roba še na notranjem robu, kar podraži sámo izvedbo transporterja. Druga večja slabost je, da ravni valji ne izpolnjujejo kinematičnega pogoja traku, katerega hitrost na notranjem robu je večja od hitrosti zunanjega roba. Namreč, ravni valji imajo po celotni dolžini enako obodno hitrost in se zato v takšni izvedbi pričakuje precej oteženo gladko tečenje traku med valji in je delovanje takšnega transporterja pod velikim vprašanjem. Koncept rešitve oz. omejitve tega

38 problema je, da valj razdelimo na več (več delov, tem bolj zmanjšamo ta problem) med sabo neodvisno vrtečih se delov (slika 4.3), ki so vsak zase uležajeni. S tem pripomoremo k precejšnjem zmanjšanju tega problema, saj se lahko vsak ta element valja vrti z drugačno obodno hitrostjo glede na trak. Tako je mogoče ta problem omejiti, posledično pa nastane nov problem, in sicer da teh končnih valjev ne moremo uporabiti za prenos vrtilnega momenta na trak, saj se vsi elementi valja vrtijo neodvisno od osi valja. V teh primerih je potrebno uporabiti pogon z dodatnimi valji, ki poganjajo trak (slika 4.16). Slika 4.3: Koncept ravnih valjev [12] Slika 4.4: Primer prehodov med transporterji [7]

39 4.4 Transportni trak KTT Transportni trak je en izmed pomembnejših elementov KTT in je nadvse pomembno, da je pravilno izbran in izdelan glede na uporabljen koncept valjev ter koncept vodenja, prav tako mora trak materialno ustrezati vrsti transportiranega materiala in drugim parametrom transportiranja. Ni vseeno ali bomo prevažali sveže pečen kruh ali pa potovalne torbe na letališču. Ker je vse ostalo naloga izdelovalca traku (trak ne izdelujemo sami, temveč ga kupimo po želenih specifikacijah) nam ostane v bistvu samo še izbira koncepta spajanja traku, ki jih je tudi nekaj vrst, v osnovi pa jih lahko razdelimo na razstavljive in nerazstavljive spoje. Nerazstavljivi trakovi (slika 4.5) so največkrat varjeni (klasično ali ultrazvočno) ali zašiti, proizvajalci trakov zato uporabljajo različne napredne tehnologije spajanja, da zagotovijo čim močnejši, čim manj viden, čim bolj homogen ter čim bolj nemoteč spoj pri samem obratovanju transporterja. Ob uporabi nerazstavljivih trakov moramo za samo konstrukcijo KTT predvidevati čim lažjo in čim hitrejšo menjavo traka. Slika 4.5: Koncept izdelave nerazstavljivega traku [7]

40 Najpogostejši koncept razstavljivih trakov je največkrat s pomočjo sponk (slika 4.6), ki se nahajajo po celotni širini sledečega in vodilnega roba traku. Oba robova med sabo približamo, da se sponke med seboj prekrijejo in od strani med sponke obeh robov vstavimo jekleno žico, prav tako po celotni širini traku, ta žica pa je tako nosilni del spoja traku. Slaba lastnost tega spoja je, da je nehomogen, na videz precej grd, primeren pa je predvsem za razmeroma majhne transportne hitrosti. Slika 4.6: Detajl razstavljivega spoja traku [10] 4.5 Vodenje traku Zaradi nezmožnosti uporabe klasičnega principa bombiranih valjev za vodenje in poravnavo traku je potrebno za vodenje oz. pridrževanje uporabiti alternativne načine. V ta namen obstaja več mogočih rešitev: ena rešitev je, da po celotnem robu pritrdimo ležajne pare, ki ob obratovanju potujejo po vodilih, ki so pripeta na konstrukciji KTT (slika 4.7), ta vodila preprečujejo oz. pridržujejo trak proti izpetju

41 Slika 4.7: Koncept vodenja traku z ležaji in vodilom [7] Naslednji koncept pridrževanja traku je, da imamo transportni trak z odebeljenim robom (slika 4.8), ta rob pa vodimo skozi ležajne sklope, ki zaradi svoje geometrije ne dovoljujejo izpetja traku v smeri proti središču KTT. Ti ležajni sklopi so potrebni po celotnem transportnem in jalovem robu traku (razen blizu območja valjev) in bolj pogosto kot so, lepše vodenje se pričakuje. Slika 4.8: Koncept vodenja z odebeljenim robom traku in ležajnim sklopom [7]

42 Tretji izmed znanih konceptnih rešitev je vodenje traku s pomočjo vzmetnih napenjal (slika 4.9) in gibljive verige. Pri tem konceptu je potrebno imeti vodeno verigo blizu zunanjega roba traku, na traku se pa izdelajo luknje (ki se naknadno ojačajo z odpornim materialom, sicer bi se lahko deformirale ali prehitro strgale) s pomočjo teh lukenj pa povežemo trak preko vzmeti z samo verigo. Slika 4.9: Koncept vodenja z vzmetjo na verigi [7] 4.6 Napenjanje traku Trak je potrebno za zagotovitev zadostne sile trenja pri prenosu vrtilnega momenta iz valja na trak primerno napeti. Prav tako je samo napenjanje traka pomembno za preprečitev oz. zmanjšanje gubanja traku na transporterjih te vrste. Najbolj pogosto se uporablja napenjanje obeh končnih valjih ali pa na vmesnem valju. Sledeči koncept napenjanja je pri KTT zelo redek, saj precej podraži izvedbo transporterja. Je pa prednost, ker imamo fiksno radialno dolžino transporterja. 4.7 Podloga traku Če transportiramo zelo lahke izdelke obstaja precej možnosti, da sploh ne bi potrebovali podpore traku, saj bi njegovo napenjanje zagotovilo dovolj veliko odpornost da premaga svojo lastno težo in še težo transportiranega materiala. Bolj pogosto pa se uporablja podloga

43 iz polirane nerjaveče pločevine ali umetnih mas oz. materialov, ki imajo čim manjši koeficient trenja s trakom, da je potrebna moč motorja in obraba traku čim manjša. 4.8 Podnožje Podnožje je del KTT, ki podpira sam transporter in nam omogoča lažje apliciranje v sklop z drugimi transporterji oz. v transportne linije. Podnožje je lahko po višini nastavljivo ali nenastavljivo, lahko je fiksno (pritrditev na tla ali drug stroj) ali mobilno (na kolesih). Če obstaja linija, v katero nameravamo vgraditi transporter, z zunanjo nosilno konstrukcijo, obstaja tudi možnost pritrditve KTT na druge konstrukcije ali direktno na stroje. 4.9 Povratna stran Trak KTT ima poleg glavne delovne veje tudi povratno vejo traku, ki prav tako zasluži pozornost primerne rešitve. V kolikor gre za KTT manjših dimenzij in sam trak ne predstavlja neke velike teže, se ne pričakuje večjih težav tudi brez podpore povratne veje. V kolikor pa gre za večje transporterje, je potrebno na spodnjo stran transporterja namestiti primerna vodila oz. drsnike, po katerih drsi jalova stran traka. Ta drsnik preprečuje nepotrebno obrabo traku, saj bi brez drsnika obstajala možnost drgnjenja traku ob mimoidoče ostre dele, itd. Za same drsnike lahko uporabimo koncept konstrukcije iz svetlo vlečenih palic, ki jih zakrivimo v polmeru transporterja oz. več takšnih palic različnih polmerov po celotni širini traku. Alternativna rešitev tega problema je uporaba podobne pločevine, kot jo uporabimo za podlogo delovne veje traku Končniki valjev Končniki so bistvenega pomena pri vseh vrstah transporterjev, saj predstavljajo nosilno in večkrat tudi nastavljivo vez med konstrukcijo transporterja in pa vrtečimi se valji. Pri klasičnih transporterjih s klasičnim konceptom napenjanja je dovolj napenjanje enega izmed valjev, med tem ko je drug valj fiksen (vrteč, vendar os fiksirana). Zaradi kompleksnejše oblike in same narave KTT je potrebno napenjati oba valja, kar pomeni napenjanje na vseh 4 krajnih točkah oz. na vseh 4 končnikih (dva zunanja in dva notranja). To nam omogoča tudi enakomernejše nastavljanje samega traku

44 Kot je razvidno iz slika 4.10, je na zunanji strani krivine veliko več ''manevrskega prostora'', kot na notranji strani krivine. Zaradi tega bi imeli precejšne težave, če bi želel uporabiti enake končnike na vseh 4 točkah, zato se načeloma zunanji in notranji končniki precej razlikujejo po sami izvedbi in obliki. Zunanji končnik mora poleg naloge napenjanja oz. nastavljanja valja opravljati tudi funkcijo zaščite, saj je ravno po celotnem zunanjem robu traku zaradi sistema vodenja traku, precej večja verjetnost za poškodbe prstov. Zato obstaja koncept zunanjih končnikov, pri katerem je končnik sestavljen iz dveh delov: en del je fiksno pritrjen na konstrukcijo, drugi gibljivi del pa je voden v prvemu, hkrati pa je ta drugi del tudi zaščita in povezava z ležajnim ohišjem valja. Končnik se tako nastavlja z vijačenjem vijaka, ki pritiska na ležajno ohišje. To je tudi edini znan, dejansko funkcionalen, predvsem pa varen koncept zunanjih končnikov (slika 4.11). Slika 4.10: Zunanja in notranja stran KTT (pogled od zgoraj) [10]

45 Slika 4.11: Primer končnika na zunanjem delu (slika 4.10, A pogled z zunanje strani) [10] Kot že rečeno, je na notranjem robu traku precej manj prostora in zato dosti bolj neugodna namestitev končnika zaradi manjšega notranjega polmera KTT. V ta namen je potrebno posebno ležajno in hkrati napenjalno ohišje, ki se s pomočjo vijakov nastavlja in tako napenja trak (slika 4.12). Slika 4.12: Primer končnika na notranjem delu (slika 4.10, B pogled z notranje strani) [10]

46 4.11 Pogon Pogone KTT lahko izvedemo na več načinov: direktni pogon na zunanjem ali notranjem valju (slika 4.13). To pomeni, da je motor z gonilom (ponavadi polžno gonilo) pritrjen direktno na os oz. na valj transporterja. Kot je razvidno iz slika 4.13 imamo lahko poljubne orientacije EM, določeno orientacijo pa izberemo predvsem glede na razpoložljiv prostor, ki ga imamo v okolici pogona. Pri tem konceptu moramo pogon zavarovati proti zasuku, najenostavneje z momentno ročico. Slika 4.13: Koncept direktnega pogona [11] Kadar na mestu končnikov nimamo dovolj prostora za direktni pogon ali pa ga zaradi kakršnihkoli drugih razlogov nočemo ali ne moremo uporabiti, moramo poseči po alternativnih rešitvah, kot je na primer indirektni pogon (največkrat z verigo ali zobatim jermenom). Indirektne pogone največkrat apliciramo pod (slika 4.14), lahko pa tudi nad trakom (slika 4.15): Slika 4.14: Koncept indirektnega pogona pod konstrukcijo [11]

47 Slika 4.15: Koncept indirektnega pogona nad konstrukcijo [11] Predvsem v živilski industriji, zaradi čim manjše kontaminacije traku in zaradi čim hitrejše odstranitve traku za namene čiščenja, se uporablja koncept pogona na sredi krivulje (slika 4.16). Ta koncept uporablja en pogonski valj, ki se nahaja med delovno in povratno vejo na zunanjem delu traku in dva dodatna valja (ponavadi vzmetena), ki obe veji traku potiskata na gnani valj in s tem omogočata zadostno silo trenja za prenos vrtilnega momenta iz gnanega valja na trak. Slika 4.16: Koncept pogona sredi krivine [9]

48 Zadnjih nekaj let prihaja v ospredje inovativna rešitev valjev z vgrajenim elektromotorjem z reduktorjem (razne izvedenke planetnega gonila), nekateri ga imenujejo tudi moller 13. Princip delovanja je zelo podoben principu delovanja klasičnega elektromotorja, le da sta vlogi statorja in rotorja ravno obratni, torej rotor je sam vrteči se valj, os valja pa je fiksno pritrjena na konstrukcijo transporterja in tako predstavlja stator. Pogon na transporterjih z uporabo teh valjev praktično ne zaseda praktično nobenega prostora, kar je v primeru, da smo s prostorom zelo omejeni, lahko celo ena izmed redkih rešitev pogona. Velika slabost teh valjev je razmeroma precej komplicirana konstrukcija (slika 4.17) in izdelava, posledično pa seveda precej višja cena v primerjavi s klasičnim pogonom. Slika 4.17: Valj z vgrajenim motorjem in reduktorjem [17] 4.12 Izbor konceptnih rešitev Sedaj, ko je bilo prikazanih precej konceptnih rešitev za posamezne delne funkcije se je potrebno odločiti za vsako izmed rešitev, da dobimo detajlni koncept delovanja KTT. Rešitve izbiramo v skladu z zahtevami, tehnološkimi zmožnostmi za realizacijo posameznih konceptov in na nenazadnje tudi na podlagi cenovnega ranga rešitve. Predvsem na podlagi razširjenosti, cenenosti in preprostejšem napenjanju in vodenju traku se odločimo za izbor koncepta s konusnimi valji. Transportni trak mora biti zaradi samega lepega izgleda spojen s postopkom varjenja. Za vodenje traku bomo izbrali koncept z odebeljenim zunanjim robom traku in ležajnimi sklopi, ki povezujejo zunanji delovni in jalovi veji transportnega z zunanjim robom konstrukcije KTT. Za napenjanje traku bomo uporabili koncept gibljivega uležajenja valjev. 13 Moller je izpeljanka dveh angl. besed, in sicer MOtorized roller, kar bi lahko prevedli v slovenščino kot motoriziran valj

49 Za podlogo traku bomo izbrali pločevino iz poliranega nerjavnega jekla. Samo podnožje transporterja mora zaradi zaželene mobilnosti transporterja biti na kolesih (z zavoro). Pod povratno vejo traku bomo izdelali konstrukcijo okroglih svetlo-vlečenih palic. Zunanji končniki valjev bodo zaradi opravljanja funkcije napenjanja izdelani iz dveh delov izmed katerih bo en del fiksen, drug gibljiv skupaj z ležajnim ohišjem, obenem bo tudi ščitnik na strani traka. Notranji končniki prav tako nastavljivi za napenjanje in nastavljanje traku. Pogon bo pritrjen direktno na valj, izveden z elektromotorjem in z reduktorjem. Krivinski tračni transporter Konusni valji Varjen trak Odebeljen rob traku Gibljivo uležajenje valjev Pločevinasta podloga Mobilno podnožje Direktni pogon Slika 4.18: Diagram izbora konceptnih rešitev

50 (Ta stran je namenoma prazna.)

51 5 SNOVANJE V fazi snovanja je potrebno določiti oblike, gibanja in tokove (če seveda so), materiale in proizvodni proces. Snovanje je eden najbolj kompliciranih in težkih korakov konstruiranja. V tej fazi je potrebno izvesti postopek optimiranja v zvezi z obliko, velikostjo, materiali, itd. To je pogosto iterativen proces, ki zahteva numerične pristope. Potrebne so velike količine informacij v zvezi z materiali, procesi in stroški. Vhod v fazo snovanja je koncept izdelka. Izhod iz faze snovanja pa so povsem določeni načrti, to je neke vrste sklopna risba, kjer so vidne postavitve in vloga vseh sestavnih elementov. Glavne stvari, ki jim je potrebno v fazi snovanja posvečati pozornost, so oblika, osnovne materialne karakteristike in proizvodni proces. V tej fazi se razdelajo tudi zahteve, ki jih morajo izpolniti posamezni sestavni deli, vendar je potrebno primarno obdržati v mislih zahteve, katerim mora zadoščati sistem kot celota. Posamezni sestavni deli se v celoti zasnujejo. Potrebno je izpeljati nekatere preliminarne preračune, predvsem zato, da bi se konstruktor lažje odločil med različnimi možnostmi. Konstruktor si mora vnaprej preračunati dovolj stvari, da lahko določi splošno obliko izdelka, da je povsem določeno gibanje, vrtenje ter prostorska razporeditev. V tej razvojni fazi se izdelajo prototipi, in to še preden se razvojni proces prevesi v svojo finalno fazo. [3] 5.1 Osnovna zakonitost izdelave KTT Enako kot pri krivinskih valjčnih transporterjih, obstaja tudi pri izdelavi KTT enaka zakonitost, in sicer da mora biti razmerje med notranjim in zunanjim premerom (ali polmerom) valja enako razmerju polmerov (ali tudi premerov) notranjega in zunanjega roba traku. To posledično pomeni, da se morajo osi obeh valjev sekati natanko v središču transporterja in natančno na višini transportiranja. To razmerje lahko ponazorimo z naslednjo enačbo (glej tudi slika 5.1): D Z R = Z (5.1) D N R N

52 Slika 5.1: Shematsko prikazana zakonitost izdelave KTT 5.2 Opredelitev osnovnih dimenzij Glede na zahtevnik in skico KTT (slika 4.1) izpišemo seznam osnovnih dimenzij: BN = RN = 280 mm (uporabna širina traku) 300 mm WN = 180 HF = 800 mm Z = 30 mm (zračnost zmanjša verjetnost zatikanja transportiranca) 5.3 Določitev minimalnih dimenzij transportnega materiala V splošnem širino traku glede na dimenzije transportnega materiala določamo po naslednji enačbi (slika 5.2) [10]:

53 DP BN = ( RN+ S P) + ( RN+ Z) (5.2) 2 Ker pa gre v tem primeru za sejemski primerek KTT in dimenzija transportnega materiala ni bistvena in je širina traku že v naprej določena iz zahtev, lahko ob predpostavki, da je transportni material v obliki paketa kvadratne tlorisne oblike (širina je enaka dolžini paketa, SP=DP) grafično določimo maksimalno dimenzijo paketa, ki ga na tem KTT še lahko transportiramo (slika 5.3). Slika 5.2: Osnovne dimenzije KTT in transportnega materiala [10]

54 Slika 5.3: Maksimalne dimenzije transportiranega paketa za dejanski KTT Tako ugotovimo, da je maksimalna velikost stranice kvadratnega paketa, ki ga še lahko transportiramo, 237 mm (slika 5.3). 5.4 Računalniško modeliranje KTT V tej fazi snovanja smo tako lahko začeli z računalniškem modeliranjem, in sicer v programskem paketu SolidWorks Ker želimo ta transporter kasneje tudi prilagajati za drugačne dimenzije (izdelati druge variante) je bistvenega pomena, da se modeliranja pravilno lotimo. Potrebno je vedeti, katere dimenzije so tiste dimenzije, ki se bodo kasneje največ in najbolj spreminjale. Pri tem transporterju so to že prej napisane osnovne dimenzije (glej podpoglavje 5.2). Ko se zmodelira trak, se bodo vse naslednje komponente dimenzijsko navezovale na ta trak. Če se bo torej spremenil trak, se bo dimenzijsko prilagodila vsa konstrukcija, valji, konstrukcija, zaščitne pločevine, itd. [1]

55 5.5 Modeliranje traku Najprej je bilo potrebno izdelati model traku (slika 5.4) in mu predpisati te osnovne dimenzije. Ker je del zunanjega roba uporabljen za vodenje traku, želimo pa uporabno širino traku 280 mm, izdelamo trak širine 300 mm: 20 mm bo rezervirano za odebeljen rob traku in pa zaščitno pločevino na zunanjem polmeru transporterja. Slika 5.4: Model traka 5.6 Odebeljen rob traku Traku dodamo odebeljen rob, ki bo dejansko prišit na trak; le ta bo vodil zunanji rob traku skozi ležajne sklope (slika 5.5). 15 Slika 5.5: Snovanje odebeljenega roba

56 Z ukazom Sweep Boss, uporabo profila odebeljenega roba (slika 5.5) in z uporabo geometrije zunanjega roba traku izdelamo model končne podobe traku z odebeljenim robom (slika 5.6). Slika 5.6: Detajl traku z odebeljenim robom 5.7 Modeliranje valjev Valji so naslednji v vrsti za modeliranje. V tem primeru imamo dva valja (slika 5.7), ki se med sabo razlikujeta zgolj v določenih dimenzijah. Tako zmodeliramo en valj za katerega naredimo dve konfiguraciji: eno konfiguracijo izdelamo za negnani valj, drugo pa za gnani valj. Valja se razlikujeta po dolžini gredi za uležajenje in pa na daljšem valju je potreben še utor za moznik, ki prenaša vrtilni moment iz pogona na valj. Slika 5.7: Trak z valji

57 5.8 Konstrukcija ogrodja Sedaj zmodeliramo konstrukcijo transporterja (slika 5.8), ki bo sestavljena pretežno iz aluminijastih profilov. Zaradi same narave KTT moramo profile zakriviti po ustreznem zunanjem polmeru. Krivljeni profili bodo prišli v poštev samo na zunanji strani KTT, kjer je polmer dovolj velik (okoli 650 mm), minimalen polmer 14 za krivljenje teh vrst profilov pa je nekje 500 mm. Slika 5.8: Konstrukcija transporterja (pogled od spodaj) 5.9 Ležajni sklopi za vodenje traku Na zunanjem odebeljenem robu je potrebno izdelati ležajni sklop (slika 5.9), ki bo povezoval sam trak z zunanjo konstrukcijo. Zaradi čim boljšega vodenja je zaželeno, da je teh sklopov čim več oz. da so čim bolj na pogosto posejani po celotnem zunanjem robu traka, čeprav pa čim več teh sklopov pomeni tudi dražjo izvedbo. V ta namen smo se odločili, da bomo ta sklop za sam prototip izdelovali iz debelejše krivljene pločevine, kasneje za izdelavo serij KTT pa bo potrebno izdelati orodje za brizganje ali aluminijastih odlitkov ali celo iz plastike, saj le na ta način lahko dosežemo minimalne stroške pri izdelavi ležajnih sklopov. Izdelava iz pločevine omogoči zelo hitro izdelavo prototipov, saj bi ob siceršnji izdelavi orodja lahko precej dlje čakali na končni izdelek. 14 Minimalen polmer upogibanja profilov je tisti polmer, ki nam po upogibanju deformira profil za toliko, da so mere še v tolerančnem oz. sprejemljivem območju

58 Slika 5.9: Sklop za vodenje traku (zgornja stran) Prav tako kot zgornji smo tudi spodnji napenjalec (slika 5.10) izdelali na podlagi krivljene pločevine. Pri KTT večjih dimenzij bo mogoče uporabiti enake vrste napenjalcev na zgornji in spodnji povratni strani traku; pri KTT teh manjših dimenzij sta ta dva robova preveč skupaj in zato je nujno prilagoditi spodnji napenjalec. Slika 5.10: Sklop za vodenje traku (odgonska stran)

59 5.10 Izravnalni elementi Na vsakem koncu krivljenih profilov smo dobili geometrijo čelne strani profila poševno na valj oz. poševno na sprednjo čelno stran KTT. V ta namen smo izdelali izravnalna elementa (med sabo zrcalna), ki bosta služila za izravnavo površine, na katero bodo pritrjeni končniki, ki bodo nosili ležajna ohišja za napenjanje valjev. Izravnalna elementa (slika 5.11) sta fiksno pritrjena na nosilno konstrukcijo; na obeh elementih smo dodali še uho z navojno luknjo za vijak, ki bo služil za napenjanje valjev s pomočjo vijakov. Slika 5.11: Izravnalna elementa (levo prostorski pogled, desno pogled od zgoraj) 5.11 Notranji nosilni del Kot že omenjeno, je notranji del konstrukcije dotičnega KTT praktično nemogoče izvesti s krivljenimi profili, kot je to rešeno na zunanjem robu konstrukcije. Za povezavo konstrukcije bomo tako uporabili debelejšo pločevino (slika 5.12), ki bo z vijaki povezana na profilno konstrukcijo in zagotovila ustrezno togost. Na ta notranji del bo tudi kasneje pritrjeno notranjo ležajno ohišje. Slika 5.12: Notranja nosilna pločevina

60 5.12 Končnik zunanji (sklop) Na podlagi izravnalnega elementa lahko sedaj izdelamo fiksni del končnika in gibljivi del končnika, ki je skozi ležajno ohišje (izbrano ležajno ohišje je UFL002, glej priloge) ter skozi fiksni končnik privijačen in tako fiksiran med obratovanjem (slika 5.13). Slika 5.13: Sklop zunanjega končnika 5.13 Končnik notranji (sklop) Pri modeliranju notranjega sklopa končnika (slika 5.14) je bilo potrebno izdelati nosilec ležajnega ohišja, ki je posebej prilagojen in izdelan za dejanski notranji polmer našega transporterja. Končnik je izdelan tako, da je prav tako nastavljiv s pomočjo vijaka, seveda da nam omogoči napenjanje traka. V ležajno ohišje je vstavljen gibljiv ležaj RS (priloge), ki izniči nesoosnosti valja in ležajnega ohišja. Klasični fiksni ležaji za transporterje teh vrst in tudi za klasične transporterje ne pridejo v poštev. Slika 5.14: Sklop notranjega končnika

61 5.14 Namestitev pogona V fazi koncipiranja smo se odločili za direktni pogon z reduktorjem. Izbran EM z gonilom (poglavje 6.5) namestimo na podaljšano os valja (slika 5.15). Za to aplikacijo je potrebno tudi skonstruirati namensko momentno ročico, saj v nasprotju s klasičnimi transporterji, sama orientacija pogona ni poravnana z osnovno geometrijo ogrodja. To je posledica osnovne zakonitosti za izdelavo krivinskih transporterjev (poglavje 5.1). Slika 5.15: Namestitev pogona 5.15 Zaporne pločevine in vijaki Zaporna pločevina je pomemben del transporterja, saj v prvi vrsti opravlja funkcijo zaščite, da fizično onemogoča dostop do nevarnih con, ki lahko sicer privedejo do lažjih ali celo težjih poškodb. V drugi vrsti je funkcija pločevine zaščita notranjih elementov proti zunanjim vplivom, kot so prah, umazanija, itd V tretji fazi pločevina daje zunanji izgled naprave in ob uporabi ustreznih materialov (npr. nerjavna pločevina) ali barv je le ta zelo estetski (slika 5.16)

62 Slika 5.16: Zaščitna pločevina in pritrdilni elementi 5.16 Konstrukcija podnožja Podnožje (slika 5.17, slika 5.18) v celoti sestavimo iz sistema aluminijastih profilov našega podjetja. Zaradi večje mobilnosti transporterja mu namestimo štiri kolesa z zavoro. Sama izvedba KTT in podnožja nam omogoča zelo hitro odstranitev podnožja iz same krivine, v prvi vrsti za lažjo montažo in vzdrževanje transporterja. Slika 5.17: Samostojno podnožje z gibljivimi kolesi

63 Slika 5.18: Podnožje nameščeno na krivino (pogled od spodaj) 5.17 Končni model Na koncu faze snovanja tako dobimo končni model predvidenega izdelka. Le tega je mogoče uporabiti pri izdelavi tehnične dokumentacije, pri izdelavi predstavitvenih (fotorealističnih) slik (slika 5.19), risarskih upodobitev (slika 5.20) in raznih drugih upodobitev za namene predstavitve izdelka. Vse to nam lahko omogočajo programski moduli vgrajeni v samih parametričnih modelirnikih ali pa kot samostojna programska (npr. 3DVIA Composer, PhotoView 360), s katero so rezultati praviloma še boljši, vendar dražji. S končnim modelom je prav tako mogoče izdelovati razne animacije, analize, dokaj natančno lahko predvidimo težo končnega izdelka in lastnosti, kot so težišče, momenti prereza itd. Seveda bodo vse te fizikalne lastnosti pravilne le, če smo vse dele natančno zmodelirali in če imamo za vse dele sestava vnesene prave informacije o materialu

64 Slika 5.19: Končni 3D model Slika 5.20: Risarska upodobitev končnega modela

65 6 DOLOČITEV IN KONTROLA IZBRANIH ELEMENTOV Da se v sami fazi snovanja lažje odločamo za izbor standardnih in tipskih (elektromotorjev, itd.) ali pa da preverimo ustreznost v naprej izbranih elementov moramo izvesti preračune vitalnih elementov. Kot že omenjeno, gre v tem primeru za izdelavo prototipnega transporterja in njegov prvovrstveni namen bo, da se čim več naučimo o samem delovanju takšnih vrst transporterjev, in se še v nadaljevanju soočimo z nepredvidenimi problemi. Tako smo izvedli kontrolo ustreznosti izbranega traka, izračun minimalnega premera valja, izračun potrebne moči EM za poganjanje transporterja in pa določitev EM z reduktorjem. Pri preračunu se bomo upirali na navodila za preračun trakov proizvajalca Forbo-Siegling [13]. 6.1 Izbira traka Po priporočilu proizvajalca Forbo-Siegling izberemo transportni trak TRANSILON E3/2 U0/U2 WHITE (priloga). 6.2 Kontrola ustreznosti izbranega traka Model KTT si lahko poenostavimo tako, da za preračun upoštevamo, da je transporter ravnega tipa, torej lahko iz danih primerov obratovanja [13] zapišemo enačbo za preračun efektivne sile vlečenja traku: mb mb F U = µ T g m+ + µ R g mr + (6.1) 2 2 F U [N] efektivna vlečna sila µ T koeficient trenja za podporno ploščo (izkustveno) g [ m 2] zemeljski težnostni pospešek (,81 2 s 9 m ) s m [kg] masa transportnega materiala (poglavje 3.3) m B [kg] masa transportnega traku µ R koeficient trenja vseh valjev (razen gnanega) [13] m R [kg] masa vseh valjev (razen gnanega)

66 F 1,4kg 20kg+ + 0,033 9,81 2 1,4kg 2,9kg+ 2 m m U = 0,4 9, = 82, 4 s s Iz modela smo razbrali površino traka, glede na to površino in podatek o masi traka na kvadratni meter lahko izračunamo maso traka: m B = P T (6.2) B B 2 P B [ m ] površina traku kg T [ 2] teža traka na enoto površine (priloge) B m 2 kg mb = 0,86m 1,6 2 = 1, 4kg m N Glede na efektivno vlečno silo lahko maksimalno vlečno silo traka izračunamo po naslednji enačbi: F 1 F U c 1 = (6.3) F [ ] maksimalna vlečna sila 1 N c 1 konstanta proizvajalca [13] F = 82,4N 2,1 173N 1 = S pomočjo pogojene enačbe izvedemo kontrolo ustreznosti traka: F1 c2 (6.4) b0 b 0[ mm ] širina traku c 2 konstanta proizvajalca [13] c 2 =10 173N 300mm = 0,58 c 2 Ker je pogoj izpolnjen sledi, da je izbran trak ustrezen! Sicer bi morali izbrati naslednji močnejši trak in ponoviti izračun

67 6.3 Določitev minimalnega premera valja Ker je od premera valja odvisna objemna površina traku na valju, moramo izračunati tudi minimalni premer valja, kateri bo še sposoben zagotavljati zadosten prenos vrtilnega momenta na trak. Ker ima KTT konične valje je potrebno minimalni premer valja primerjati z srednjim premerom koničnega valja KTT. FU c3 180 d A = (6.5) b β 0 d A [mm] minimalni premer valja c 3 konstanta proizvajalca [13] β [ ] kot objema traku na gnanem valju 82,4N d A = = 21, 8mm 300mm 180 Izračunan minimalni premer valja tako znaša 21,8 mm, dejanski povprečni premer koničnega valja KTT pa znaša 26 mm (razbrano iz modela). Iz tega sledi, da je valj ustrezno dimenzioniran! 6.4 Izračun potrebne moči EM Da lahko izračunamo potrebno moč EM moramo najprej določiti potrebno moč za gnanje valja: P A FU v = (6.6) 1000 P A [kw ] potrebna moč za gnanje v [ m s ] hitrost transportiranja 82,4N 0,5 m s PA = = 0, 04kW 1000 Potrebno moč EM določimo: PA P M = (6.7) η P M [kw ] potrebna moč EM

68 η izkoristek pogona 0,04kW P M = = 0, 052kW 0,8 Izberemo EM moči 0,12kW, alternativno lahko izberemo tudi moč 0,18kW (ni velike razlike v ceni). 6.5 Določitev potrebnega EM z reduktorjem Pri KTT hitrost traku, v nasprotju s klasičnim transporterjem, ni enaka v vsaki točki širine traku, ampak narašča od notranjega proti zunanjem robu traku. Zato je zahtevana hitrost traku do 1 metra na sekundo hitrost na srednjem polmeru KTT (slika 4.1), ki je hkrati tudi povprečna hitrost celotnega traka. V tej točki je potrebno določiti zahtevano izstopno vrtilno hitrost Em z reduktorjem. Premer valja na srednjem premeru razberemo iz modela: d s = 25, 2mm d s [mm] srednji premer valja,razbran iz geometrije modela Obseg valja na danem premeru izračunamo: o d π (6.8) s = s o s = 25,2mm π 80mm= 0, 08m Iz obsega in podane maksimalne hitrosti traku lahko izračunam potrebno vrtilno hitrost gnanega valja: v n= (6.9) o s o s [mm] premer valja na srednjem premeru n [min 1 ] vrtilna hitrost 0,5 m s 1 1 = 6,25 = 375 min n= 0,08m Iz kataloga Bonfiglioli (priloga) izberemo EM z oznako BN56B2 P56 VF30_7 (P=0,12kW, i=7, n 2 =393m -1 ) ali BN63A2 P63 VF30_7 (P=0,18kW, i=7, n 2 =386min -1 )

69 7 RAZDELAVA V tej razvojni fazi je potrebno predhodno dobro zasnovanemu izdelku dodati še nekatere informacije, da bi lahko nazadnje naredili dokumentacijo, po kateri bi bilo možno izdelati še več izdelkov. Risbe opremimo s točnimi merami, pa tudi s tolerancami in odstopki, ker ničesar ni možno napraviti absolutno točno. Inženir, ki tako dopolnjuje dokumentacijo, mora dobro poznati stroje in način, kako bodo izdelki narejeni, ker so dovoljeni odstopki odvisni od tega, na kakšen način bo izdelek narejen. [3] V fazi razdelave je potrebno razdelati tehniško dokumentacijo [6] za skonstruiran KTT, na samo dokumentacijo je potrebno vpisati nujne informacij o posameznih sklopih, posameznih elementih, od vrste materiala, oblike surovca za izdelavo, do opisa mehanskih in toplotnih obdelav, do podajanja toleriranih mer in kakovosti obdelav... Na sami dokumentaciji se mora nahajati čim več jasno razvidnih informacij, tako da je razbiranje le teh nedvoumno. Potrebno je izdelati sestavne in delavniške risbe, na le teh detajle, prereze, projekcije, vse to da delavcu v proizvodnji zagotovimo čim jasnejšo sliko o izdelku, ki ga bo izdeloval ali pomagal izdelovati. Konstrukterju, ki je sam dejansko skonstruiral še tako velik projekt, je še vsak najmanjši detajl popolnoma razumljiv in jasen, nekdo ki pa dobi v reko goro načrtov pa brez jasnega in nedvoumnega prikaza ne bo uspelo dobiti popolne slike izdelka. Brez tega pa je sama izdelava otežena in lahko traja precej dlje, kot bi sicer. Sodobni CAD sistemi so tudi pri sami fazi razdelave v ogromno pomoč. V prvi vrsti omogočajo uporabo geometrije oz. modelov izdelanih v fazi snovanja za izdelavo dokumentacije. Tako je izdelava različnih pogledov, prerezov, detajlov danes postala samo vprašanje minut. Prav tako sodobni sistemi omogočajo precej avtomatiziran prenos dimenzij in drugih uporabnih lastnosti iz modelov v samo izdelavo načrta. [1] Po drugi strani v samih načrtih igrajo tabele pomembno vlogo in dandanes, ko so te tabele dejansko postale ''žive'', je samo obvladovanje podatkov veliko lažje. Večina današnjih programskih CAD paketov omogoča kar se da hitro in enostavno izdelavo kosovnic, tudi samodejno izdelavo pozicijskih balončkov. Poleg hitrejšega in lažjega dela s CAD sistemi minimiziramo možnost prikaza napačnih pogledov, kot je bila sicer zelo pogosta napaka pri risanju načrtov na roko, saj si je moral risar zelo dobro predstavljati projekcije pogledov (in predvideti katera črta je vidna in katera nevidna), kar pa ni ravno lahka naloga

70 Slika 7.1: Primer razdelave glavne sestavnice za KTT Slika 7.1 prikazuje delovno okolje programa SolidWorks 2009, ki je namenjeno izdelovanju tehničnih risb (Drawing). To okolje omogoča uporabo obstoječega modela za izdelavo pogledov, prerezov, detajlov, omogoča nam avtomatsko dimenzioniranje (na podlagi dimenzij v modelu), avtomatsko številčenje z balončki, ki se navezujejo na tabelo, omogoča avtomatske izračune toleranc in še veliko več. Ima pa ta medsebojna povezanost modela in delavniških tudi slabo stran, in sicer v kolikor ima dostop do datotek modelov in risb več ljudi, lahko druga oseba brez vašega vedenja spremeni model in ob naslednjem odprtju te delavniške risbe, se njena vsebina avtomatsko prilagodi trenutnemu stanju modela. Tako lahko ob veliki spremembi modela postanejo risbe neuporabne. Zato je pametno uporabljati funkcijo shranjevanja nepovezanih datoteke risb (Detached Drawing), saj le te ob odprtju geometrije ne osvežijo avtomatsko, ampak vam le predlagajo osvežitev. V večjih podjetjih z veliko uporabniki CAD programske opreme pa delo na takšen način postane neobvladljivo, v ta namen pa na trgu obstaja PDM programska oprema (npr. PDM Enterprise, Pro/INTRALINK), ki je namenjena prav obvladovanju podatkov v CAD sistemih