KONCIPIRANJE IN SNOVANJE NAPRAVE ZA SAMOPOSTREŽNO PRODAJO SVEČ

Transcription

1 KONCIPIRANJE IN SNOVANJE NAPRAVE ZA SAMOPOSTREŽNO PRODAJO SVEČ Študent: Študijski program: Smer: Damir BANFI Visokošolski strokovni študijski program Strojništvo Konstrukterstvo in gradnja strojev Mentor: Somentor: izr. prof. dr. Stanislav Pehan doc. dr. Janez Kramberger Maribor, november 2010

2 - II -

3 I Z J A V A Podpisani Damir BANFI izjavljam, da: je bilo predloţeno diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr. prof. dr. Stanislava Pehana in somentorstvom doc. dr. Janeza Krambergerja ; predloţeno diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloţeno za pridobitev kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi; soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjiţnici tehniških fakultet Univerze v Mariboru. Maribor, Podpis: - III -

4 ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Stanislavu Pehanu in somentorju doc. dr. Janezu Krambergerju za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela. Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij. - IV -

5 KONCIPIRANJE IN SNOVANJE NAPRAVE ZA SAMOPOSTREŽNO PRODAJO SVEČ Ključne besede: snovanje, koncipiranje, naprava za prodajo, samopostreţno UDK: (043.2) POVZETEK V diplomskem delu je opisano snovanje in koncipiranje naprave za prodajo sveč s pomočjo 3D programa. Prikazan je postopek snovanja z idejnimi rešitvami glavnih problemov in koncipiranje končnih rešitev. Opisan je vrstni red sestave in obdelovalni postopki ter narejena je tudi ocena lastnih stroškov. Najprej je predstavljen problem, sledijo opisane zahteve in rešitve do kateri smo prišli. Opisani so tudi nekateri problemi in predstavljeni načini obdelave in sestave samega elementa. Sledi izračun stroškov in navodila za montažo ter vzdrževanje naprave. - V -

6 CONCEIVING AND DESIGN DEVICE FOR SELF SERVICE CANDLES SELLING Key words: conceiving, design, selling device, self service UDK: (043.2) ABSTRACT A diploma shows conceiving and designing of a device for self service candles selling with 3D program. It shows planning process to outline solutions to major problems and conceiving of the final solution. Describes the order of composition and manufacturing processes and there is also made an assessment of own costs. First, it presents a problem, follow the described requirements and solutions to which we came. Described are also some problems and the ways of processing and the composition of the single element. Followed by the calculations of costs and instructions for assembly and maintenance of equipment. - VI -

7 KAZALO VSEBINE 1 UVOD PREDSTAVITEV PROBLEMA PREGLED OBRAVNAVANE PROBLEMATIKE ZAHTEVNIK NAPRAVE ZA PRODAJO SVEČ IDEJNA ZASNOVA SVEČOMATA KONCIPIRANJE SVEČOMATA PROGRAMSKI PAKET AUTODESK AUTOCAD METODA REŠEVANJA S PROGRAMSKIM PAKETOM PRO ENGINEER IZDELAVA GEOMETRIJSKEGA MODELA OBDELOVALNI POSTOPKI IZRAČUN STROŠKOV NAVODILA ZA MONTAŢO IN VZDRŢEVANJE DISKUSIJA SKLEP SEZNAM UPORABLJENIH VIROV PRILOGA 1: NAČRT NAPRAVE ZA PRODAJO SVEČ ŢIVLJENJEPIS VII -

8 UPORABLJENI SIMBOLI F - sila < - manjše > - večje - euro $ - ameriški dolar - VIII -

9 UPORABLJENE KRATICE 3D - 3 dimenzionalno Ang. - Angleška beseda CAD - Computer Aided Design CNC - Computer Numerical Control DXF - Drawing Interchange Format pr.n.št.- TIG - ZDA - pred našim štetjem Tungsten Inert Gas Zdruţene Drţave Amerike - IX -

10 1 UVOD Človek se je skozi zgodovino trudil narediti čimveč z malo vloţenega dela, počasi je izumljal različna orodja in kasneje naprave, da bi si olajšal delo in da bi zasluţil. Ta teţnja po dobičku, je postala gonilo sodobne druţbe, zato je ideal, da postavimo neko napravo, ki prodaja različne stvari, ob predpostavki, da nam ni potrebno plačevati delavca in deluje neprestano. Ţe okrog leta 215 pr.n.št. je bil izdelan prvi znani prodajni avtomat ţara za prodajo, kot ga je opisal izumitelj, grški matematik in inţenir Heron iz Aleksandrije, v svoji knjigi Pnevmatika, prodajal pa je sveto vodo v Egipčanskih templjih. Slika 1.1: Prvi Heronov prodajni avtomat[1] Kljub tej zgodnji inovaciji pa je trajalo vse do začetka leta 1880, da so bili postavljeni prvi komercialni avtomati na kovance uvedeni za javno uporabo. Ti aparati so bili postavljeni v - 1 -

11 Londonu, prodajali pa so razglednice. Pribliţno v istem času pa je Richard Carlisle, angleški zaloţnik in lastnik knjigarne izumil avtomat za prodajo knjig. Leta 1888 so se pojavili prvi prodajni avtomati tudi v ZDA, potem ko je podjetje ţvečilnih gumijev, Thomas Adams, postavilo nekaj prodajnih avtomat v čakalnicah podzemne ţeleznice v New Yorku. Kmalu zatem so sledili še drugi prodajni avtomati, ki so ponujali najrazličnejše proizvode, kot so razglednice, znamke, cigare, itd. Sledili so avtomati za prodajo ţvečilnih gumijev leta 1907, ki so bili zelo popularni. Leta 1902 pa je podjetje Horn & Hardart Baking odprlo restavracijo v Philadelphiji, ki je delovala samo na prodajne avtomate na kovance in je delovalo vse do leta Leta 1926 je William Rowe iz Amerike izumil prodajni avtomat za prodajo cigaret. Leta 1965 so bili izumljeni prodajni avtomati za prodajo brezalkoholnih pijač v pločevinkah. Leta 1981 pa so prišli na trg prvi tako imenovani govoreči prodajni avtomati. Med najbolj znane prodajne avtomate pa spadajo avtomati za prodajo pijač Coca-Cola in Pepsi, ki so se pojavili leta Še vedno se uporabljajo v modernejših oblikah, vendar pijača ni več v steklenicah, ampak v pločevinkah ali plastenkah. Vsi avtomati delujejo na podoben princip. Po plačilu postane proizvod na voljo na več načinov, bodisi ga stroj sprosti in tako pade v prostor na dnu, ali v skodelico, bodisi moramo sami sprostiti vrata ali predal z obračanjem ročice. Nekateri proizvodi morajo biti pred nakupom še pripravljeni. Na primer vstopnice morajo biti natisnjene ali magnetizirane na kraju samem, podobno je s pripravo toplih napitkov, ki se pripravijo ob nakupu, da ostanejo sveţi. Ena izmed najbolj običajnih oblik avtomatov, ki se pogosto uporabljajo pa je, da zavrtimo ročičo in s tem se premakne kupljen proizvod v ustrezno odprtino, kjer ga potem lahko vzamemo. Na ta način bo delovala tudi naprava predstavljena v tej diplomski nalogi. V zadnjih nekaj letih so postali prodajni avtomati skoraj nepogrešljiv del opreme v javnih prostorih, brez katerih si skoraj več ne znamo predstavljati ţivljenja. Najbolj so razširjeni prodajni avtomati za prodajo, toplih in hladnih napitkov, ter različnih prigrizkov in pa tudi avtomati za parkirne rampe. V svetu pa so se pojavili tudi, dokaj nenavadni prodajni avtomati, kot je recimo avtomat za prodajo sveţe pečenih pic, oziroma toplih jedi. Kot zanimivost naj omenim, da so leta 1999 imeli na Japonskem po nekaterih ocenah postavljenih 5,6 milijonov prodajnih avtomatov, ki naj bi ustvarili 53,28 milijard ameriških dolarjev prometa.[2]

12 1.1 Predstavitev problema Diplomska naloga je nastala v sodelovanju s podjetjem, ki ţeli ostati neimenovano, v katerem občasno delam kot študent. Podjetje si je zadalo cilj razviti in izdelovati napravo za prodajo sveč, ki bi delovala brezhibno in v skladu z zahtevami. Namen je izdelati svečomat, ki je izdelan kvalitetneje od ţe obstoječih svečomatov. V diplomski nalogi je opisano snovanje in koncipiranje naprave za prodajo sveč s pomočjo 3D programa, potrebni tehnološki postopki, ki so prilagojeni obstoječim orodjem, s katerimi razpolaga podjetje ter preračun lastnih stroškov. Najprej je predstavljen problem, sledijo opisane zahteve in rešitve do kateri smo prišli. Opisani so tudi nekateri problemi in predstavljeni načini obdelave in sestave samega elementa. Sledi izračun stroškov in navodila za montaţo ter vzdrţevanje naprave. K diplomski ni priloţena vsa tehnična dokumentacija, zaradi spoštovanja določenih zaupnih podatkov v podjeju. V diplomski nalogi so samo skice, slike in načrti, ki nakazujejo končne vrednosti, ne nakazujejo pa vseh podrobnosti

13 2 PREGLED OBRAVNAVANE PROBLEMATIKE Na trgu obstaja ţe nekaj različnih naprav za prodajo sveč, ki pa še niso zelo razširjene. Glavna teţava teh»svečomatov«je kvaliteta in izgled naprave ali cena. Obstaja tako imenovani»eko svečomat«, ki pa za delovanje potrebuje električno energijo. Prav tako je cena take naprave sorazmerno visoka. Slika1.2: Svečomati na trgu [3,4,5] Ostali svečomati, ki ne potrebujejo električne energije pa v glavnem delujejo na enak način, tako, da vstavimo kovanec določene vrednosti v mehanizem za sprejem denarja, zatem zavrtimo ročičo in ta nam poda svečo. Pomanjkljivosti teh naprav pa so v glavnem v samem delovanju, saj se večina teh naprav zatika, delovanje je oteţeno, saj so dokaj površno sestavljene in imajo skupen problem, da se začne čez nekaj časa ta mehanizem zatikati in je njihovo delovanje omejeno

14 3 ZAHTEVNIK NAPRAVE ZA PRODAJO SVEČ Načrt je izdelati napravo, ki bo ustrezala zahtevam, ki smo si jih zadali in zahtevam, ki jih določa trg in lastna proizvodnja. Naprava mora biti izdelana v skladu z naslednjimi zahtevami: - zunanja oblika se ne sme bistveno razlikovati od ţe obstoječih naprav, oblika naj spominja na svečo, - rokovanje z napravo je naj omogočeno vsem starostnim skupinam od 15 leta naprej, - delovati mora brez električne energije, - delovati more brez zatikanja in škripanja, - uporabnost v vseh vremenskih razmerah; primeren material, - naprava mora imeti protivlomno zaščito; mora biti narejena tako, da oteţuje oziroma onemogoča odvoz in vlom v napravo brez fizičnih deformacij naprave, - moţnost servisiranja naprave; naprava mora imeti dostop do vseh mehanskih delov, ki se lahko obrabijo in v primeru okvare zamenjajo. - ergonomija naprave in enostavnost polnjenja: naprava mora delovati tekoče, brez posebnih fizičnih naporov, prav tako mora biti omogočeno normalno polnjenje naprave, brez potrebe posebnih orodij, - konkurenčna cena naprave na trgu: naprava mora biti vsaj 10% cenejša, od cene najcenejšega konkurenčnega izdelka, ki je 1900, - delovna doba naprave mora biti 25 let, ob vsakoletnem servisiranju

15 4 IDEJNA ZASNOVA SVEČOMATA Za začetek smo pregledali in na hitro preučili kakšno ponudbo ima konkurenca. Glede na obstoječe tipe, ki so predstavljeni v 2. poglavju in glede na lastne zahteve smo se odločili za obliko, ki malce spominja na svečo in je še vseeno v skladu z zahtevami; to je 8 kotna zasnova. Prednost take oblike je, da vogali oziroma upogibi dodatno ojačajo pločevino in s tem stabilnost ter trdnost same naprave. Naslednje smo določili osnovne mere v mejah katerih mora biti izdelana naprava. Dovoljena so manjša odstopanja.(slika 4.1). Osredotočil sem se na delovanje, oziroma mehanizem svečomata. Edini način, da izpolnim pogoj, da naprava deluje mehansko, to je brez električne energije je, da imamo mehanizem za sprejemanje denarja, s katerim, potem, ko vstavimo denar v reţo, zavrtimo ročico in premaknemo nekakšen zvod, da nam omogoči dostop do sveče. Naprava mora imeti vrata skozi katera lahko napravo napolnimo in poberemo denar. Naprava mora prav tako imeti omogočen dostop do mehanskih elementov in moţnost zamenjave delov oziroma servisiranja. Še ena pomembna lastnost je transport naprave na končno, obratovalno mesto. Na sliki 4.2 so predstavljene idejne rešitve treh problemov, katere sem moral razrešiti še pred konstruiranjem naprave. Slika 4.1: Določene osnovne mere - 6 -

16 Polnjenje naprave Vrtilni del Oblika naprave Univerza v Mariboru Fakulteta za strojništvo Morfološka matrika Pirncipielna rešitev 1 Pirncipielna rešitev 2 Pirncipielna rešitev 3 A-1 A-2 A-3 B-1 B-2 B-3 C-1 C-2 C-3 Slika 4.2: Morfološka matrika: predstavljene idejne rešitev - 7 -

17 5 KONCIPIRANJE SVEČOMATA 5.1 Programski paket Autodesk Autocad. S programskim paketom Autodesk Autocad 2010, sem si pomagal pri različnih skicah, idejnih načrtih in pri iskanju enostavnih rešitev. Prav tako sem s pomočjo Autocad-a uredil elemente, ki so bili namenjeni za laserski izrez, kar nam ta program omogoča, da lahko shranimo v ustrezen format s končnico DXF. Slika 5.1: Določanje števila sveč, s pomočjo enostavnih skic v programu Autocad - 8 -

18 5.2 Metoda reševanja s programskim paketom PRO Engineer Svečomat sem v celoti zmodeliral v programskem paketu Pro/ENGINEER Wildfire 5. Pro/ENGINEER je eden prvih 3D modelirnih programov in velja za pionirja na področju tri dimenzionalnega modeliranja. Glavna prednost programov za 3D modeliranja je v tem, da ţe pred izdelavo izdelka odpravimo določene napake in najdemo ustrezne geometrijske in konstrukcijske rešitve. Poleg tega lahko izdelek, ki je enak končnemu izdelku, pošljemo kamorkoli v elektronski obliki. Program Pro/ENGINEER Wildfire je visoko zmogljiv CAD sistem za volumsko modeliranje (angl. solid modeling). Uporablja se za izdelavo modelov sestavnih delov in sestavov pri razvoju novih izdelkov. S pomočjo dodatnih aplikacij lahko iz obstoječih modelov izdelamo druge oblike modelov, kot so delavniške risbe in sestavne risbe, modele pločevinastih delov, modele kabelskih sklopov, ter programe za NC obdelavo. Pro/ENGINEER Wildfire uporablja naslednje temeljne koncepte: - Volumsko modeliranje (angl. Solid Modeling) - Zasnovanost na gradnikih (angl. Feature-Based) - Parametričnost (angl. Parametric) - Relacije roditelj/otrok (angl. Parent/Child relationship) - Asociativnost (angl. Associative) - Modelna orientiranost (angl. Model centric) Modul Part, Sketch Je osnovni modul, ki mogoča kreiranje in spreminjanje volumskega telesa. To je osnovni modul, ki vsebuje še podmodule, s katerimi izdelamo geometrijsko telo na različne nam potrebne načine oziroma na načine, ki nam jih določa tehnološki postopek, kot so: solid, sheetmetal, welding,... itd

19 Modul Assembly Pri določanju geometrijskih modelov je vsako geometrijsko telo postavljeno v prostor neodvisno od drugega telesa. V tem modulu se lahko neodvisna geometrijska telesa oblikujejo v sestavo, kjer so med seboj povezana v globalnem koordinatnem sistemu.[11]

20 5.3 Izdelava geometrijskega modela Kot ţe omenjeno sem izdelal geometrijski model s pomočjo programa Pro/ENGINEER Wildfire 5. Samo modeliranje mi ni predstavljajo teţav, so se pa pokazale teţave s konstrukcijo med samim modeliranjem. Najprej sem si določil osnovne mere v mejah, v katerih mora biti izdelana naprava. Določil sem, da mora biti širina naprave okrog 700 mm, višina pa 1900 mm. Potem, ko sem določil material in osnovne mere ter idejne rešitve, sem si nalogo razdelil na glavne probleme, ki sem jih moral rešiti. Vsakega sem se lotil posebej, razdelil sem delo na 4 glavne probleme: - ohišje in sestava posameznih elementov - tekoče delovanje podajalcev - prenos iz avtomata na podajalce in omogočanje polnjenja naprave - varnost Pri modeliranju zastavljenih ciljev, so se odpirale vedno nove teţave in tudi rešitve. Namreč, pri modeliranju se pokaţejo različne teţave, največkrat se mi je zgodilo, da sem moral spremeniti kakšen element oziroma mero, ker enostavno ne bi bilo mogoče izdelati naprave. Pomembno je poznavanje obdelovalnih postopkov in potek obdelave na napravah, kajti vsaka naprava ima omejitve. Tako sem moral določene rešitve, ki sem si jih zamislil, prilagoditi ali celo spremeniti do te mere, da se lahko ta del dejansko izvedel v praksi oziroma na samem orodju. Vsi sestavni deli, ki so iz pločevine, so izrezani s pomočjo laserskega rezalnika. Laserski izrez elementov nam omogoče zelo natančne izreze, takšne kot jih zmodeliramo. Svečomat je sestavljen iz 4 podsklopov; podstavka, ohišja in mehanskega dela napraveter prenosa gibanja. Ohišje naprave je sestavljeno iz štirih glavnih elementov; dno ohišja, stene oziroma obod, vrata ter pokrov. Vsi ti deli so zmodelirani v programu z modulom»sheetmetal«, ki nam omogoča, da zmodeliramo poljuben, nam potreben element iz pločevine in takoj dobimo razvito obliko pločevine, nakar to razvito obliko v merilu 1:1 shranimo kot datoteko s končnico dxf in jo lahko pošljemo na laserski izrez, kjer nam točno izreţejo po načrtu

21 Vsak načrt elementa, ki je namenjen za laserski izrez, je potrebno še prej urediti. Na načrtu morajo biti neprekinjene črte, ne smejo biti kakšne pike ali nezaključene črte. Načrt mora biti v merilu 1:1. Slika 5.2: Razvita oblika pločevine in upognjen element pokrova Prednost upogibanja elementov so majhni proizvodni čas in s tem cene, prav tako ni veliko naknadne obdelave kovine ter posledično so vsi elementi mersko enaki. V našem primeru, ko so elementi upognjeni je še potrebno zavariti določene spoje, ter spoje zbrusiti, da so pripravljeni za barvanje

22 Ohišje Ohišje je sestavljeno iz spodnjega dela, oboda, montaţnega pokrova in vrata. Spodnji del in obod sta najprej upognjena ter zavarjena. Pri ohišju sem moral upoštevati dejstvo, da je naprava postavljena zunaj in je izpostavljena vremenskim vplivom. Zaradi tega sem naredil na spodnjem delu luknje, da lahko odteka voda. Pri napravah in različnih objektih na prostem je zelo pomembno odtekanje vode, ta lahko namreč naredi veliko nepredstavljive škode, predvsem pozimi, ko se temperature spustijo pod ledišče in ta voda zamrzne, led pa kot vemo ima večjo prostornino od vode in posledice so lahko hude. V našem primeru bi nam lahko premaknilo glavno os iz centra in naprava ne bi več delovala, moţnih scenarijev pa je seveda še veliko. Slika 5.3: Ohišje naprave, brez vrat

23 Pokrov Pokrov naprave mora biti montaţen zaradi laţje sestave naprave in servisiranja. Sam pokrov ni kompleksen element za izdelavo, predstavljal pa mi je nekaj teţav pri modeliranju. Element ima namreč ţe vnaprej predvidene luknje, za montaţo, za premično pločevino in zapah ključavnice, ki pa mora biti natančen. Pri pokrovu sem moral dobro premisliti na kakšen način ga bomo varno pritrdili na ohišje, da ga potem lahko spet odstranimo v primeru servisa. Ker je edini dostop do fiksiranja iz strani vrat, sem se odločil, da iz sprednje strani, kjer imamo dostop skozi vrata, pritrdimo pokrov z dvema vijakoma, ki sta ţe predhodno zavarjena na ohišju, na drugi strani, do koder pa ni dostopa, oziroma je oteţen dostop, pa sem naredil dva zapaha, ki se zatakneta za rob ohišja. Med ohišje in pokrov smo še vstavili tesnilo, ki preprečuje zatekanje vode v napravo, ker je pokrov demontaţen. Slika 5.4: Pokrov iz notranje strani

24 Vrata Vrata naprave so eden bolj kompleksnih elementov naprave, kar se tiče modeliranja in tudi same izdelave. Sestavljena so iz večih delov, morajo pa biti precej natančno izdelana. Vrata so pritrjena na»klavirski pant«, ki je predhodno zavarjen na ohišje. Na»klavirski pant«pa so točkovno zavarjeni vijaki, na katere potem samo privijačimo vrata. Na vrata pa je še pritrjena zaščita podajalcev. Naprava namreč mora imeti zaščito, pri odprtini za jemanje sveč zaradi več razlogov, npr., da ne bi kdo poskušal česa vreči v napravo ali pa zablokiral podajalce. Prav tako pa ima varnostno funkcijo, da se kdo ne bi uščipnil. Varuje tudi pred vremenskimi vplivi in preprečuje pogled v napravo. Slika 5.5: Vrata, pogled iz notranje strani

25 Na vrata je še pritrjen naslednji zelo pomemben element, ključavnica. Vrata morajo biti narejena protivlomno, kajti vedno bolj so tudi pogosti vlomi v prodajne avtomate. Odločil sem se, da bom v vrata vgradil dvo točkovno ključavnico, na katero je pritrjen kovinska palica, ki deluje kot zapah. Ta potisne zapah v spodnji del in pokrov naprave. Ta rešitev je sicer dokaj draga v primerjavi z drugimi moţnimi rešitvami, kot so recimo obešanke, ampak izgleda pa tudi bolj profesionalno, prav tako se ne vidi same ključavnice, menim tudi da je to bolj učinkovita rešitev od zunanjih ključavnic kot so razni zapahi z obešankami. Slika 5.6: Vrata, zunanja, vidna stran

26 Podstavek Podstavek je dejansko sestavljen iz dveh enakih delov, ker smo omejeni pri upogibanju pločevine. Tako je sestavljen iz dveh enakih elementov in potem zavarjen. Podstavek ima luknje za pritrditev v tla in pa točkovno privarjene vijake na katere postavimo ohišje naprave in samo privijačimo matice. Podstavek sem ločil od ostalega dela zaradi laţje montaţe in transporta naprave. Oblika je osem kotna zaradi same stabilnosti in trdnosti naprave, prav tako pa sledi obliki celotne naprave. Podstavek je visok 65 cm, dejanskopa smo višino podstavka določili na koncu, ko smo ţe imeli narejeno ohišje naprave. S tem lahko še dodatno konfiguriramo višino naprave do te mere, da nam ergonomsko ustreza. Slika 5.7: Podstavek svečomata

27 Mehanski del Ob preizkusu in grobem pregledu konkurence, sem ugotovil da delovanje teh naprav ni najbolj primerno, namreč velika večina se jih zatika in oteţeno je premikanje ročic po vstavitvi denarja. Da bi zagotovili tekoče delovanje naprave sem se odločil, da temu delu naprave namenim največ pozornosti. Po nekaj različnih idejah (slika 4.1), sem hitro prišel do rešitve, Odločil sem se, da bodo vsi podajalci (element za shranjevanje sveč) nataknjeni na skupno os, za katero sem izbral cev premera 20 mm. Tako sem zagotovili natančnost in predvsem stabilnost celotnega vrtljivega dela. Da pa so podajalci lahko nataknjeni na skupno os, morajo imeti sami v sredini luknjo. Slika 5.8: Eksplodiran model vrtljivega dela naprave

28 Naslednji korak je bila odločitev, da bo med vsakim podajalcem leţaj. Ta odločitev je bila ključnega pomena pri zastavljenem cilju o tekočem delovanju. Dejstvo je, da so vsi podajalci nataknjeni en na drugega, tako spodnji podajalec nosi teţo vseh ostalih. Dovolj tekoče delovanje podajalcev na dokaj poceni način pa lahko doseţemo le, če so med njimi leţaji. Seveda pa morajo biti leţaji fiksirani, zato smo naredili nasede v obliki enostavnih puš iz aluminija, ki so pritrjeni v podajalce. Podajalci sveč so tako nataknjeni en na drugega, med njimi pa so leţaji. Puše so narejene z ohlapnim ujemom in so podmazane s primerno industrijski mastjo za še bolj tekoče delovanje. Slika 5.9: Prerezan pogled na mesto naseda podajalca

29 Osrednji del naprave so,»podajalci«, to je element v katerem so shranjene sveče. En svečomat ima tako 4 podajalce, v vsakem pa so lahko drugačne sveče, edina omejitev je število sveč. Vsi podajalci imajo enak premer, od velikosti sveče pa je odvisno koliko jih gre po obodu v en podajalec, tako smo omejeni na število sveč na podajalec, število standardnih oblik sveč pa se giblje od sveč na podajalec, tako je kapaciteta svečomata od sveč, odvisno za katere tipe sveč se odločimo. V našem primeru gre v svečomat 67 sveč treh različnih oblik. Slika 5.10: Podajalec

30 Podajalci so sestavljeni iz enake pločevine kot ostali elementi, ki je predhodno lasersko izrezana in potem zavarjena. Skonstruirani so tako, da ima vsak element ţe narejen določen izrez (slika 5.11), s tem se izognemo različnim teţavam, kot je natančnost in pravilna sestava končnega elementa. Delavec tako ne more napačno sestaviti komponento, ker je omejen, namreč vsak del točno ustreza svojemu mestu. Ker ima dno podajalca izreze za zobniški prenos in je podajalec sestavljen še iz oboda in prečnih sten, ki delijo sveče, je še toliko bolj pomembno, da so narejeni izrezi in ne pride do napačne sestave. Slika 5.11: Eksplodiran podajalec sveč

31 Mehanizem za kovance Da bi ugodili zahtevi, da mora naprava delovati brez električne energije, sem najprej prebrskal splet, da sem sploh spoznal kakšni mehanizmi za sprejem denarja obstajajo in kakšna je cena teh izdelkov. Ugotovil sem, da v Sloveniji ni zastopnika samo za mehanizme za sprejem kovancev, sicer obstaja en zastopnik za Slovenijo, vendar samo za celotne prodajne avtomate, kot so naprave za prodajo ţvečilk in igrač, ki imajo vgrajene te mehanizme za sprejemanje denarja. Takšne naprave ponavadi najdemo v trgovskih centrih. Po brskanju po spletu sem našel dva proizvajalca, ki sta ugajala mojim zahtevam in izdelujeta samo mehanizem za sprejem kovancev. Edina teţava je bila, da sta oba na drugem koncu sveta. Slika 5.12: Avtomat za kovance Poznamo kar nekaj proizvajalcev mehanizmov za kovance. Pionir na tem področju je kanadsko podjetje Beaver [6], ki izdeluje več vrst avtomatov za kovance ter predvsem avtomate za prodajo bonbonov, ţvečilk in igrač. Zastopnik za Evropo je na Nizozemskem. Po poslanem povpraševanju o ceni in zanimanju, če je moţna dostava preko pošte v Slovenijo, sem dobil ceno za en avtomat, v primeru naročila kosov avtomatov brez stroškov pošiljanja. Preko spleta pa sem še našel proizvajalca iz Kitajske AUK VENDING LIMITED [7], ki izdeluje enake mehanizme kot podjetje Beaver. Ta izdelek je enak originalu, tudi kar se tiče kvalitete izdelave in uporabljenih materialov

32 Cena kitajskega avtomata je več kot enkrat cenejša gleda na original. Tako je bila cena enega avtomata 10 $ (USD), za količino 40 avtomatov. K temu seveda še moram prišteti ceno poštnine, ki pa ni bila dosti večja kot, če bi naročil avtomate pri zastopniku iz Nizozemske. Tako je preračunano v eure, bila cena za en avtomat za kovance 13, kar je zelo ugodna cena, če računamo, da je ţe všteta poštnina iz Bangkoka. Mehanizem za kovance, deluje na dokaj enostaven način. Ima namreč odprtino za točno določeno vrednost kovanca, mehanizem uporablja dva načina za prepoznavanje pravilne vrednosti denarja. Vsak vrednostni kovanec ima namreč točno določen obseg in debelino, in prav ti dve lastnosti prepoznava mehanizem in to na dokaj enostaven način, namreč po tem, ko vstavimo kovanec v reţo in zavrtimo ročico, je na notranji strani pločevina, ki deluje kot vzmet in pritiska na kovanec, če kovanec ni pravilne oblike se ta vzmet pogrezne predaleč in zablokira nadaljnje premikanje ročice, če pa je kovanec pravi pa lepo zdrsne mimo ovire in tako lahko zavrtimo ročičo za en krog, da se le ta vrne v začetni poloţaj. Kovanec pa, ko pride mimo mesta za prepoznavanje enostavno pade na predvidenem mestu iz avtomata. Slika 5.13: Avtomat za kovanec, zadnja stran

33 Da pa ne bi denar letel okrog po napravi, pa sem moral še narediti nekakšno vodilo za denar. Denar pade iz avtomata za kovance na točno določenem mestu, tako sem naredil, enostavno vodilo po katerem pade denar v namensko narejeno posodico. Ko pridemo napolnit svečomat enostavno izpraznimo posodico z denarjem in jo postavimo nazaj na točno določeno mesto. Slika 5.14: Posoda za denar v notranjosti naprave

34 Prenos gibanja Prenos iz mehanizma za sprejemanje kovancev na podajalni del, deluje s pomočjo enostavnega zobnika. To sem rešil na preprost način, ki pa je zadosti učinkovit. Pomembno je samo, da se podajalec premakne za točno določeno pot pri enem zasuku avtomata. Ta pot pa je enaka enemu mestu v katerem je sveča. Slika 5.15: Prerez naprave, viden prenos gibanja iz zobnika na podajalec Tega problema sem se lotil na dokaj preprost način, vsak podajalec ima točno določeno število enakih segmentov v katerih so sveče. Zobnik, pa sem moral prilagoditi tako, da pri enem zasuku ročiče potisne podajalec za točno eno mesto sveče naprej, ročica in zobnik pa prideta v prvoten poloţaj. Najprej sem določil obseg podajalca in stičišča zobnika, nakar sem določil točno dolţino potrebno za premik ene sveče. Iz te dobljene vrednosti sem določil mero zobnika in sicer srednja vrednost poti podajalce je morala biti enaka srednjemu obsegu zobnika za en premik. Ko sem dobil mero zobnika, pa sem še določil število zob. Da bi še poenostavil zadevo, sem izbral na podajalcu 10 izrezov in zobnik z 9 zobmi. Edina teţava je,

35 če hočemo doseči optimalen izkoristek podajalcev, moramo za vsak podajalec, ki ima drugačne sveče narediti drug zobnik, ker gre v različne podajalce različno število sveč, seveda odvisno od oblike sveče. Slika 5.16: Preračun zobnika Ta način sem izbral predvsem zaradi preproste izdelave zobnika, ki sem ga enostavno zmodeliral in tako kot pločevino dal lasersko izrezat. Zobnik ima narejen primeren izrez za pritrditev na ročico mehanizma za kovance, tako da ga enostavno privijačimo na ročico mehanizma. (slika 5.17) Slika 5.17: Zobnik

36 Ob konstruiranju prenosa gibanja pa smo morali misliti tudi na še en zelo pomemben faktor in sicer na polnjenje naprave. Ko se naprava izprazni jo je seveda potrebno napolniti in to kar se da enostavno. To lahko storimo le tako, da sprostimo podajalce, da so prosto gibljivi okrog osi. Pri delovanju se podajalci kontrolirajo preko zobnika in s tem mehanizma za sprejem kovancev. Pri koncipiranju te rešitve smo prišli do kar nekaj idej. Prva ideja je bila, da bi nekako dvignili celoten vrtljiv del, in bi tako sprostili podajalce in s tem napolnili napravo. Naslednja ideja do katere sem prišel, je pravzaprav izhajala iz prve, vendar bi namesto vrtljivega dela, tokrat premaknili mehanizme za sprejemanje kovancev. Tretja ideja, ki se je porajala, pa je bila, da bi nekako odprli večji del ohišja in napolnili napravo, vendar se je ta rešitev kmalu izkazala za neprimerno (slika 4.1). Slika 5.18: Premična pločevina

37 Po razmisleku in več idejah, sem se odločil, da bom naredil pločevino, na kateri bodo pritrjeni avtomati za kovance, vse skupaj pa bom potem odstranil tako, da bom sprostil podajalce. Najprej sem tako naredil pločevino v katero so vstavljeni avtomati za denar. Ta pločevina pa je upognjena, na to pločevino so potem vstavljeni avtomati za denar in pa vodilo za kovance. To vodilo ima privarjene vijake, kot ţe omenjeno, premična pločevina pa ima narejene luknje skozi katere potisnemo vodilo, na drugi strani pa potem samo privijačimo matico. Slika 5.19: Fiksirana premična komponenta

38 Ko hočemo napravo napolniti, tako enostavno odpremo vrata in najprej odvijemo metuljasti matici. Zatem rahlo dvignemo celotno premično komponento in potisnemo nasedna elementa na katerih sloni premična pločevina proti notranjosti naprave (slika 5.16). Zatem pa samo spustimo premično pločevino in podajalci so sproščeni. (slika 5.17). Slika 5.20: Pomik nasedov in premik premične komponente Avtomate moramo spustiti za pribliţno 1,5 cm, kar ne predstavlja bistvenega problema. Edina stvar na katero moramo biti pozorni je, da ko nameščamo avtomate v delovni poloţaj, da so podajalci v ustreznem poloţaju, ki pa je označen, da ne bi prišlo do zamika. Na koncu, ko smo napolnili napravo, zapremo vrata in naprava je spet pripravljena za prodajo. Tako smo prišlo do enostavne rešitve, ki se je izkazala za dokaj preprosto in je ugodna predvsem z ekonomskega vidika

39 Slika 5.21: Spuščena premična pločevina Na pokrovu in na spodnjem delu ohišja pa je narejen natančen izrez kot je oblika premičnega elementa. Tako je pločevina omejena samo na dviganje in spuščanje, v ostalih dveh dimenzijah pa se ne more premikati. Slika 5.22: Izrez za omejitev premične pločevine

40 Material Material uporabljen za napravo, mora biti odporen na vremenske vplive in predvsem odporen proti rji. Da bi ugodili zahtevi, da je delovna doba naprave 25 let, sem se odločil, da bo celoten svečomat iz nerjaveče pločevine, kljub temu, da bo naprava prašno barvana, kajti le s primerno kvaliteto materiala lahko zagotovimo zahtevano delovno dobo naprave. Med obratovanjem naprave, prihaja tudi do poškodb in obrabe naprave, ustrezen material pa v primeru, da se obrabi oziroma poškoduje zaščitna barva, prepreči takojšnje rjavenje. Zmotno je namreč prepričanje, da nerjavne pločevine ne rjavijo, pojavi se lahko površinska rja. Veliko je odvisno od same kvalitete materiala, kar pa posredno vpliva na ceno. Materiali so podvrţeni različnim vremenskim vplivom. V ozračju je veliko različnih delcev, ki škodujejo kovinam. Tako je bilo potrebno poiskati material, ki bo ustrezal našim zahtevam. Odločil sem se za nerjavno pločevino kvalitete (magnetna). Ta tip pločevine spada med nerjavne pločevine, vendar pa ni odporna na razne primesi, nečistoče, ki so v zraku, tako, da se lahko pojavi površinska korozija. Ker pa bo svečomat prašno barvan, pa ta material zadostuje zahtevam. Glavna prednost proti nerjavnim pločevinam boljše kvalitete, katerih glavna lastnost je, da so nemagnetne pa je cenovna ugodnost. Cena izbrane pločevine je enkrat manjša v primerjavi z ostalimi pločevinami. Zahtevam tako zadostuje nerjavna pločevina tipa , ki je bolj splošno znano kot razred 430. Vrsta 430 nerjavečega jekla spada pod feritna jekla, zdruţuje pa dobro odpornost proti koroziji z dobrimi preoblikovalnimi in razsteznimi lastnostmi. Jeklo se zaradi svoje dobre obstojnosti in obdelovalnosti kot hladno valjani material uporablja za izdelavo jedilnega pribora, pomivalnih korit, pralnih strojev, kuhinjskih naprav in ostale notranje opreme, ter za znanstvene naprave in dimne obloge. V avtomobilski industriji pa se uporablja za izdelavo odbijačev, okrasnih letev in kolesnih pokrovov. %sebnost 430 Preglednica 1: Kemična sestava nerjavne pločevine [8] Številka SIST EN Oznaka SIST EN Sestava v % C Mn P S Cr Ni X6Cr17 0,08 1,0 0,04 0, ,0-31 -

41 Ergonomija in izgled naprave. Pomembna lastnost naprave je ergonomija. Pri določitvi ustreznih višin podajalcev sem si pomagal z modelom odraslega moškega, s katerim lahko simuliramo osnovne gibe ljudi. Čeprav smo določili mejne višine, na katerih se postreţejo sveče, pa je med samim modeliranjem prišlo do rahlih odstopanj, zaradi različnih mer sveč in sistemov delovanja naprave. Tako sem simuliral rokovanje z napravo, kjer se je izkazalo, da je poloţaj ugoden. Slika 5.23: Rokovanje z napravo, v najvišjem in najniţjem poloţaju

42 Ker je naprava barvana, lahko na trgu ponudimo različne barvne variante. Da pa si ne bi dodatno podraţili napravo, bi napravo ponudili v treh različnih barvah. Slika 5.23: Različne barvne variante

43 5.4 Obdelovalni postopki Po računalniško podprtih načrtih je bilo potrebno izdelati tehnično dokumentacijo za izdelavo posameznih komponent naprave. Kot je ţe omenjeno, je večina elementov najprej lasersko izrezano iz 1,5mm debele pločevine. V glavnem je celoten svečomat narejen iz pločevine 1,5mm debeline, tako smo lahko uporabili tudi pločevino, ki je ostala od laserskega izreza, kot ene vrste odpadni material. Pločevine se namreč dobijo v različnih formatih, najbolj pogoste dimenzije tabel so: mm, mm, mm, mm, večje dimenzije pa v našem primeru niso smiselne zaradi oteţenega prevoza in rokovanja z materialom. V našem primeru smo izbrali table dimenzije 1,5 3m. Kar nekaj delov naprave je izvedeno z upogibanjem, tako sem se moral najprej poučiti o moţnostih in omejitvah obstoječih naprav v podjetju in temu tehnološkemu procesu primerno prilagoditi elemente. Upogiba se na numerično krmiljenem upogibalnem stroju, kjer je predhodno potrebno vnesti določene parametre. Ob tem velja omeniti, da je zelo pomemben pravilen vrstni red upogibov, lahko se namreč zgodi, da naredimo upogib in potem ne moremo narediti naslednjega, tako moramo ţe vnaprej vedeti vrstni red upogibanja, tega pa sem ţe določil pri modeliranju elementa. Podstavek svečomata je (glej str.17) je takšen primer, kajti potrebno ga je razdeliti na dva enaka dela in na koncu zavariti v končen element. Varjenje svečomata obsega nekje 60 odstotkov celotne sestave naprave. Varimo s TIG postopkom, ki je primeren za varjenje tankih pločevin. S točkovnim varjenjem ali punktiranjem zavarimo stebla vijakov na pločevino, tako, da potem rabimo samo še matico. Ta postopek je hiter in enostaven ter predvsem vizualno nemoteč, prav tako ne rabimo predhodnih lukenj in različnih vrst vijakov. Vsi vijaki, ki so uporabljeni, so punktirani na ohišje. Uporabljeni sta samo dve vrsti vijakov in sicer M6 in pa M

44 Kot zadnji obdelovalni postopek pred barvanjem je brušenje. Zbrusijo se predvsem varjeni spoji in se tako elementi pripravijo na barvanje. Imamo pa še izdelavo naleţnih puš za leţaje. Kot ţe omenjeno so puše izdelane iz aluminija, na numerično krmiljeni CNC struţnici, kjer lahko izdelamo puše v okviru nam potrebnih toleranc. Ko so posamezni elementi sestavljeni, in pripravljeni za barvanje, se jih da prašno barvat. Po prihodu iz barvanja morajo biti komponente ustrezno zaščitene, pomembna pa je dodatna previdnost pri nadaljni sestavi naprave

45 Shema poteka sestave: LASERSKI IZREZ UPOGIBANJE VARJENJE TOČKOVNO VARJENJE BRUŠENJE BARVANJE KONČNA SESTAVA MONTAŢA Slika 5.24: Shema poteka izdelave naprave

46 6 IZRAČUN STROŠKOV V tem poglavju so ovrednoteni stroški izdelave naprave. CENA MATERIALA [kg-kos] [ /kg-kos] STROŠKI [ ] pločevina (1.4016) 1,5mm 100 kg 1.87kg 187 leţaj 4 kos 6 24 avtomati 4 kos ključavnica 1 kos - 69 ostali material 60 neposredni stroški material = 392 posredni stroški materiala = 40 = 432 PROIZVODNI STROŠKI t [h] [ /h] STROŠKI [ ] Laserski izrez 1, Upogibanje Varjenje Sestava Barvanje 90 stroški delavcev = 615 posredni stroški proizvodnje = 60 =675 Skupni stroški material in proizvodnje =

47 Razvojni in konstrukcijski stroški (15% končnih stroškov proiz.) =150 Ostali skupni stroški podjetja =100 Kalkulirana prodajna cena =1357 Prodajna cena =1700 Dobiček 20% od prodajne cene =

48 7 NAVODILA ZA MONTAŽO IN VZDRŽEVANJE Na mestu kjer bo naprava stala je potrebno, da je trdna podlaga v katero lahko privijačimo svečomat. Najprej postavimo podstavek in ga privijačimo, potem pa na njega postavimo osrednji del in tega privijačimo na podstavek. Vzdrţevanje Naprava mora biti servisirana enkrat letno, kjer se opravi vizualni pregled celotne naprave, ob tem pa se namestijo predvideni mehanski deli. Ob vsaki polnitvi naprave se prav tako mora izvajati vizualni pregled in v primeru poškodb ali okvar se le te takoj odpravijo

49 8 DISKUSIJA Eden od zastavljenih ciljev je bil, da mora biti ergonomija naprave ustrezna, to pomeni, da ko kupec kupuje svečo, ima vse na dosegu roke, poleg tega mora biti delovanje naprave enostavno ter tekoče, brez zatikanj in fizičnih naporov. Ta zahteva je v celoti izpolnjena, kot je razvidno, za polnjenje naprave ne rabimo nobenega orodja in posebnega znanja. Pri uporabi naprave pa je edino malo neugodno, če se za nakup odloči oseba višje rasti, le ta se mora rahlo pripogniti za sam nakup sveče, ki je distancirana najniţje na napravi. Ljudje manjše rasti nimajo teţav z uporabo v nobenem poloţaju. Prav tako je delovanje naprave izjemno tekoče, prav zaradi uporabe leţajev. Preračun leţajev ni bil izveden, kajti prilagodili smo jih premeru cevi in sama hitrost delovanja je skoraj nična, kajti pri delovanju so kratki, segmetni pomiki. Sama oblika naprave pa v glavnem sledi funkciji naprave, čeprav nam je uspelo izdelati obliko, ki malo spominja na svečo. Naprava je skonstruirana tako, da se sestavi po segmentih, v obratnem vrstnem redu pa se tudi demontira, tako ni teţave, da bi kdo lahko odpeljal napravo brez, da bi jo poškodoval. Prav tako je vlom v napravo dejansko onemogočen do meje poškodb naprave. Dvotočkovni zapah preprečuje enostavni vlom, dodatno pa bi lahko še namestili kovinski trak na okvir vrat, da bi še dodatno onemogočili vlom v napravo. S primernim materialom in obdelovo naprave ne bi smelo biti ob pravilni uporabi in servisiranju teţav glede delovanja in delovna doba je tako zagotovljena

50 9 SKLEP V današnjem času si razvoja konstrukcijskih komponent brez ustreznih programskih orodij, ki omogočajo realen prikaz in različne analize, ne moremo več predstavljati. Taka orodja nam omogočajo spremembe še preden je narejena dejanska komponenta, izdelek s čimer nam je prihranjeno ogromno časa predvsem pa tudi denarja. V diplomskem delu je prikazano koncipiranje in snovanje naprave. Naj omenim, da je bilo pri modeliranju ogromno popravkov in sprememb, dosti rešitev in zahtev, ki smo si jih zastavili smo jih v poteku modeliranja morali spremeniti, ker se je ţe pri 3 dimenzionalnem elementu pokazala pomanjkljivost določene komponente. Na začetku sem mi ji zdela naloga izredno kompleksna vendar, ko sem se poglobil in pregledal konkurenco, sem videl, da je dejansko naprava narejena dokaj enostavno. Ne moremo je označiti za tehnološko zahteven proizvod. Nekatere rešitve, ki sem jih uporabil so dokaj enostavne in na prvi pogled delujejo amatersko, ampak so zadosti dobre, da opravičijo vlogo, predvsem iz ekonomskega vidika. Pri diplomski nalogi sem naletel na nekaj ovir, ki jih nisem znal rešiti, ampak sem jih rešil s pomočjo razne literature in mentorja. Pri zamislih sem si tudi pomagal z literaturo, ki sem jo uporabil le posredno [9,10,11]. Omeniti moram, da kljub pridobljenemu znanju na fakulteti, so stvari v praksi seveda čisto drugačne, kljub osmim mesecem praktičnega usposabljanja v okviru fakultete, sem pri določenih stvareh občutil pomanjkanje praktičnega znanja tako, da sem se moral nujno poučiti o nekaterih obdelovalnih postopkih. Vsaka panoga zahteva določeno znanje, ki pa se lahko pridobe šele v praksi. Recimo pri modeliranju pločevin, ki se upognejo so teoretične vrednosti eno, pri končnem izdelku pa lahko pride do precejšnjih odstopanj. Na koncu lahko rečem, da nam je uspelo izdelati napravo v skladu z zastavljenimi cilji in zahtevami. Seveda obstajajo različne rešitve, ki bi mogoče bile še boljše in enostavnejše, ampak velikokrat se to pokaţe v samem obratovanju naprave. V podjetju je tako ţe v izdelavi prototip, ki bo deloval v skladu z našimi zahtevami

51 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV [1] [ ] [2] [ ] [3] [ ] [4] [ ] [5] [ ] [6] [ ] [7] [ ] [8] Kraut Bojan. Krautov strojniški priročnik, 14. slovenska izdaja / izdajo pripravila Joţe Puhar, Joţe Stropnik. Ljubljana : Littera picta, [9] Pehan Stanislav, Metodika konstruiranja, Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, 2005 [10] Prebil Ivan, Tehnična dokumentacija / Ivan Prebil. 1.izd. Ljubljana: Tehniška zaloţba, 1995 [11] Hitri vodnik v Pro/Engineer Wildfire

52 PRILOGA 1: NAČRT NAPRAVE ZA PRODAJO SVEČ

53 ŽIVLJENJEPIS OSEBNI PODATKI Ime in priimek: Strokovni naziv: Rojen: Državljanstvo: Naslov: Damir Banfi Gimnazijski maturant , Murska Sobota Slovensko Gorica 27, 9201 Puconci ŠOLANJE Osnovna šola 3, Murska Sobota Srednja gradbena šola Maribor Pridobil naziv Gimnazijski maturant Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo. Visokošolski študijski program, smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev Do danes: Opravljal razna študentska dela