CAM eszközeivel. Készítette:

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE 3515 MISKOLC EGYETEMVÁROS

DIPLOMATERV Feladat címe:

Automatizált laboratórium mintafogadó egységének optimalizálása a CAD / CAM eszközeivel Készítette:

Szűcs Gergely Msc szintű, gépészmérnök szakos, CAD / CAM szakirányos hallgató 2013 / 2014 1. félév

Tervezésvezető: Dr. Takács György egyetemi docens Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke Konzulensek: Dr. Takács György egyetemi docens Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke Szkotovics Mihály Műszaki koordinátor Duna-Dráva Cement Kft., Beremend


DIPLOMATERV FELADAT

SZŰCS GERGELY Gépészmérnöki mesterszak, CAD/CAM szakirány A FELADAT TÁRGYKÖRE:

Berendezés áttervezés, optimalizálás

A FELADAT CÍME:

Automatizált laboratórium mintafogadó egységének optimalizálása a CAD / CAM eszközeivel

Félév

2.

3.

4.

Diplomatervezés B GESGT046M

Diplomatervezés A GESGT045M

Projekt feladat B GESGT044M

FELADAT RÉSZLETEZÉSE

Projekt feladat A GESGT043M

x

Tárgyfelvételi sorrend: T- tavaszi kezdésű mintatanterv szerint Ő- őszi kezdésű mintatanterv szerint

Tanulmányozza a PFAFF típusú mintafogadó állomás dokumentációját, és tárja fel legfontosabb mechanikus és vezérlési funkcióit! Tárja fel a berendezés optimalizálási potenciáljait! Dolgozzon ki fejlesztési javaslatokat, tervezze meg azok kivitelezését! Készítse el a PFAFF mintafogadó állomás részletes öszszeállítási modelljét! Modellezze a módosítani kívánt gépészeti részegységeket a módosítások kiemelésével! Végezzen méretezési, anyagválasztási számításokat! Készítse el a megtervezett alkatrészek műhelyrajzait! Készítsen funkcióleírást az új szenzorok rendeltetéséről, magyarázza a PLC program működését és annak szükséges módosításait! Készítse el a kivitelezés költségtervét!

T

Ő

Ő

T

KONZULENSEK:

Név: Beosztás:

Szkotovics Mihály Műszaki koordinátor

VÁLLALAT ADATAI:

Neve: Címe:

Duna-Dráva Cement Kft. 7827 Beremend Pf. 20

T

Ő

Ő

T

A FELADAT KIADÁSÁNAK IDŐPONTJA: A FELADAT BEADÁSÁNAK HATÁRIDEJE: Dr. Takács György tárgyjegyző

2


EREDETISÉGI NYILATKOZAT

Alulírott: Szűcs Gergely; Neptun-kód: B37ZJ5 a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős Gépészmérnök szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy „Automatizált laboratórium mintafogadó egységének optimalizálása a CAD / CAM eszközeivel” című szakdolgozatom/diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít: - szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; - tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; - más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül. Miskolc, 20… év ………………..hó ………..nap

…….……………………………….… Hallgató

3


1. Angol nyelvű összefoglalás – Summary This thesis is aimed to solve a real industrial task in field of the automated laboratory of Beremend cement plant. As the cement manufacturing is continuous process, it needs very accurate and frequent feedback from technology side to ensure the continuity of manufacturing and high quality of final product. To achieve the target values an automated laboratory system provides the figures of quality and other important process indicators for the operators in the Central Control Room (CCR) where the process is controlled according to the feedback of the lab. Starting from the raw material quality settings via the burning process controlling and the final product quality check the laboratory ensures the smooth process and the satisfied customers. In this way the role of the automated laboratory system is essential for proper operation of all manufacturing units in a cement plant. The automated laboratory is equipped with eight sample taking unit, five plant side capsule sender unit and one laboratory side receiver station. In between them a pneumatic tube post system transports the sample carrier capsules. The receiver station is the end point of the pneumatic transport system, where the sample material is unloaded from the capsule, distributed to the different containers and handed over to the internal conveyor belt system of the laboratory room. The internal belt conveyor transports the samples to the analyzing units, such as laser specific surface measurement or X-ray material analyzers. The measurement results are stored in computerized database. Since the reliability of automated laboratory was getting lower and lower and in the same time the maintenance need higher, a failure list was developed and analyzed according to Pareto principle. To understand the failure modes a Root Cause Failure Analysis (RCFA) was conducted. The analysis showed that the problems happen mainly due to the receiver station’s sample unloading procedure. The weak point and the oldest unit of the laboratory technology is the receiver station which causes many problems due to a constructional mistake. Many times the capsule handling unit of the receiver station is not able to open the capsule, which goes back to the plant side unit with full of sample, without any alarm message because the system is not able to detect the failure, so the process from outside view looks normal operation, while inside the machine the procedure is totally wrong. In some cases the capsule cannot be closed again after the second material filling and blocks the plant side unit.

4


In worse cases the capsule is sent back to the laboratory with double sample content. In the plant side unit the capsule cannot be closed properly because of the high amount of sample material therefore the capsule falls to pieces in the curves of the tube post and blocks the whole system. To eliminate the blockage at least two but rather three people workforce are needed for more hours. While the sampling is totally stopped an additional person is carrying the samples, which are spot samples not long time collected and not homogenized. The main task of the study to eliminate the failure explained above, which causes a lot of unplanned downtime of the machine, high amount of missing data from the system and high maintenance costs. A full replacement of the receiver station would solve the problem but its cost is approximately 100 million HUF (330,000 EURO) which is quite costly in the actual low market situation. In this way the alternative solution is a homemade redesign of the receiver station. The final solution is a new capsule gripper design with additional proposals for the better equipment performance, which are explained in details by the study. The whole design was developed in Siemens NX PLM software. As first step of the designing procedure the 3D model of original unit was created and then the new design was carried out step by step with the modification of the original parts and drawing the new ones. The 3D model gives a virtual prototype where the dimensions can be clarified and the parts can be tried to their place. After finalizing the 3D models their 2D technical drawings were created and based on them the full unit was machined in the mechanical workshop of DunaDráva Cement Kft. According to the calculations, the full cost of the manufactured parts is 282,000 HUF (~940 EUR) and its payback period is 0.67 year which is not comparable with the price of full replacement. The payback period is calculated based on the maintenance cost difference between the original and the new design.

5


Tartalomjegyzék Angol nyelvű összefoglalás – Summary.......................................................................................................... 4 Bevezetés ......................................................................................................................................................... 8 Automatizált laboratórium ismertetése ............................................................................................................ 9 3.1. Mintavevő rendszer fő részei és funkciói ............................................................................................... 9 3.1.1. Mintavevők ...................................................................................................................................... 10 3.1.2. Mintaküldő állomások ..................................................................................................................... 10 3.1.3. Pneumatikus csőposta hálózat ......................................................................................................... 11 3.1.4. Csőváltó berendezések .................................................................................................................... 11 3.1.5. Kapszulák ........................................................................................................................................ 11 3.1.6. Mintafogadó állomás ....................................................................................................................... 12 4. Optimalizálási potenciálok feltárása .............................................................................................................. 15 4.1. Pareto analízis ...................................................................................................................................... 15 4.2. Gyökér hibaokok feltárása ................................................................................................................... 17 4.2.1. Hibaleírás ......................................................................................................................................... 18 5. Fejlesztési javaslatok ..................................................................................................................................... 19 5.1. Új kapszulafogó változatok .................................................................................................................. 19 5.1.1. Új fogadóhüvely .............................................................................................................................. 19 5.1.2. Új pneumatikus munkahengeres megfogó ....................................................................................... 19 5.1.2.1. Kétpofás gyűrűperem megfogófogó– előnyök és hátrányok .................................................. 20 5.1.2.2. Négypontos megfogó – előnyök és hátrányok ........................................................................ 22 5.1.2.3. Kétpontos megfogó – előnyök és hátrányok ........................................................................... 23 5.2. Kapszula pozícióérzékelése ................................................................................................................. 24 5.2.1. A kupakfogó pozícióérzékelőjével való észlelés ............................................................................. 25 5.2.2. Munkahengeres letapogató .............................................................................................................. 26 6. Fejlesztések előkészítése ............................................................................................................................... 27 6.1. Választott tervező rendszer: Siemens NX ............................................................................................ 27 6.2. A kivitelezés akcióterve ....................................................................................................................... 28 6.3. A fejlesztendő egység háromdimenziós modellje ................................................................................ 29 6.3.1. Lecserélendő alkatrészek ................................................................................................................. 29 6.3.1.1. Kapszulafogó egység .............................................................................................................. 29 6.3.1.2. Csúszóhüvely .......................................................................................................................... 30 6.3.1.3. Kupakfogó pofák .................................................................................................................... 31 6.1. Kidolgozandó változatok kiválasztása ................................................................................................. 31 6.1.1. Új kapszulafogó ............................................................................................................................... 31 6.1.2. Pozícióérzékelés .............................................................................................................................. 31 7. Tervezett alkatrészek és funkcióik ................................................................................................................ 32 7.1. Tervezett alkatrészek és javasolt anyaguk ........................................................................................... 32 7.1.1. Pneumatikus munkahenger és kiválasztása ..................................................................................... 35 7.1.2. Tartó és megfogó elemek választott anyaga: EN 1.4404 ................................................................. 37 7.1.3. Kapszulafogó perselyek választott anyaga: Bronz - CuSn4 (CW450K).......................................... 37 7.1.4. A tömítések választott anyaga: Butadién-nitril kaucsuk (NBR) ...................................................... 37 7.2. Tervezett alkatrészek tömegellenőrzése ............................................................................................... 38 7.3. Munkahengeres kapszulafogó egység működése ................................................................................. 41 7.3.1. Megfogás mechanizmusa................................................................................................................. 41 7.3.2. Kapszula pozíciójának érzékelése ................................................................................................... 42 7.4. Vezérlőprogram módosítása ................................................................................................................ 44 7.4.1. Eredeti vezérlőprogram ................................................................................................................... 44 7.4.2. Kiegészített vezérlőprogram ............................................................................................................ 45 7.4.3. Vezérlő program további optimalizálási potenciáljai ...................................................................... 46 8. Költségszámítások ......................................................................................................................................... 47 8.1. Eredeti konstrukció éves üzemeltetési költségei .................................................................................. 47 8.2. Fejlesztés költségei .............................................................................................................................. 48 1. 2. 3.

6


8.3. Fejlesztés megtérülési ideje ................................................................................................................. 48 9. Összefoglalás ................................................................................................................................................. 50 10. Megvalósulás ............................................................................................................................................. 51 11. Függellék ................................................................................................................................................... 53 11.1. Műhelyrajzok ....................................................................................................................................... 53 12. Ábrajegyzék............................................................................................................................................... 66 13. Táblázatjegyzék ......................................................................................................................................... 67 14. Irodalomjegyzék ........................................................................................................................................ 68

7


2. Bevezetés A cementgyártás egyik legfontosabb üzemegysége a laboratórium, ami elsősorban az előírt minőségi követelmények biztosításáért felelős, másrészt a folyamatirányításba való visszacsatolással magát az üzemelést hivatott stabil körülmények között fenntartani. A minták nagy száma miatt és a minták homogenitásának biztosítása érdekében a mintavételt nem a személyzet, hanem egy teljesen automatizált mintavevő rendszer végzi. Nyolc mintavevő mintáit, öt mintaküldő állomás, kapszulákban, pneumatikus csőposta hálózaton keresztül küldi a laboratóriumba, ahol a fogadóállomás gondoskodik azok továbbításáról az előkészítő és analizáló gépek felé. A diplomamunka célja az automatizált laboratórium üzembiztonságának növelése. Ezek a gépek bonyolult mechanikai és vezérlési funkciók sokaságát rejtik magukban. Többségében zárt berendezésekből épül fel a laboratórium, ennek eredményeképp kívülről nem látszik, mi is történik üzem közben a gépek belsejében. Továbbá egy adott hibának a hatása, a hiba helyétől távol, teljesen más helyen is jelentkezhet, ezért a hibakeresés nehézkes. A hibák definiálására és összefüggésének vizsgálatára készült egy hibanapló. A lista analizálása folyamán derült fény arra, hogy az üzemzavarok nagy részét a mintafogadó állomás okozza, amely az egész rendszer legkritikusabb pontja, hisz az összes minta ezen keresztül továbbítódik a röntgenes anyagösszetétel vizsgáló berendezések felé. További probléma, hogy a fogadóállomás a legöregebb berendezés is egyben, melynek fejlesztése és gyártása már évek óta megszűnt, dokumentációja papír alapú és elég hiányos. Az állomás kiváltása 100 millió Forintos nagyságrendű beruházást jelentene, ezért fontos egy költséghatékony, de üzembiztos megoldás felkutatása. A fejlesztési változatok mindegyike a gépszerkezet bizonyos részeinek áttervezésével jár. Manapság a legmodernebb tervezési eljárásokat, a számítógéppel támogatott tervezés és gyártás, azaz CAD / CAM eszközei jelentik, így a projekt végső célja a gépalkatrészek gyártásra kész háromdimenziós CAD terveinek, műhelyrajzainak elkészítése.

8


3. Automatizált laboratórium ismertetése Az automatizált laboratórium berendezései három fő csoportba sorolhatók funkcionalitásuk szerint: 

Az automatikus mintavevő rendszerre, amely a minták begyűjtését és szállítását végzi,



automatikus minta-előkészítésre, amely a szükséges mennyiségű mintát acél gyűrűkbe préselt korongként továbbítja az



automatikus elemzésre, amely röntgencsöves spektrométerekkel és diffraktométerrel végzi a minták elemzését.

A meghibásodások gyakorisága a mintavevő és szállító rendszerben kimagasló, ezért a továbbiakban ez a csoport kerül részletezésre.

3.1.

Mintavevő rendszer fő részei és funkciói

1. ábra: Automatizált laboratórium

9


3.1.1.

Mintavevők

A mintavevők rendeltetése, hogy a por vagy a darabos állagú anyagot kinyerjék a technológiából, majd egy homogenizáló tartályban összegyűjtsék. A tartályba való gyűjtés és homogenizálás azért fontos, hogy a mintavétel ne csak „pontszerű”, hanem hosszúidejű, homogén, ezáltal reprezentatív legyen. A mintavétel helyétől függően kialakításuk más és más. A cement és nyersliszt mintavevők az áramlás torlónyomása és gravitáció által nyerik ki a por állagú malomterméket az aerációs csatornákból, míg a kemenceliszt mintavevő csak a gravitációt használja fel, hogy egy ejtőcsövön keresztül megcsapolja a csatornát. A forróliszt mintavétel 800 °C fok körüli hőmérsékleten történik egy vízhűtéses, a lisztvezetékbe automatikusan behatoló csigával. A klinker, a kemence végterméke, egy darabos anyag, melynek mintavétele, az azt szállító acélszalagok átadási pontjánál egy automatikusan benyúló kanállal történik. 3.1.2.

Mintaküldő állomások

6 .

1 . 2 . 3 .

1. Keverő tartály 2. Ürítő vibrátor 3. Térfogat adagoló

7 .

4. Kapszula kezelő 5. Maradékanyag visszaszállítás

8 .

4 .

6. Csőposta csatlakozás 7. Elektro-pneumatikus vezérlés 8. Érintőképernyős vezérlőpanel

5 .

2. ábra: Mintaküldő állomás felépítése

10


A mintaküldő állomásokban is található keverő, vagyis homogenizáló tartály. Kemenceliszt, forróliszt és klinker mintavétel esetén csak a küldő állomásban történik a homogenizálás. A tartály maradéktalan kiürítését pneumatikus vibrátor segíti, az adagoló zsilipbe, ami a beállított térfogatmennyiséggel tölti meg a kapszulát. A maradék anyag, ami nem fér el a kapszulában, visszaszállításra kerül a technológiába, pneumatikus úton. A kapszula feltöltése után a berendezés elküldi a mintát a laboratóriumba a csőpostán keresztül. 3.1.3.

Pneumatikus csőposta hálózat

A mintahordozó kapszulák csőhálózaton történő szállításáról egy kétirányú ventilátor gondoskodik, ami a laboratórium irányába szívja, technológia felé pedig fújja a kapszulákat nagy sebességgel. Több száz méter távolságból, vagy 80 méter magasra egyaránt pár másodperc alatt megérkeznek a kapszulák. 3.1.4.

Csőváltó berendezések

A csőváltók a kapszula útválasztójaként szolgálnak, amint az 1. ábrán is látszik. Száloptikai hálózaton kapcsolódnak a központi vezérlőhöz, amely a mintavételi folyamatot, így a szállítási útvonalat is vezérli. 3.1.5.

Kapszulák

1.

2.

3.

1.

Műanyag henger

2.

Alumínium-dugó

3.

Acél csúszógyűrű

4.

Vulkolán tömítés

4.

3. ábra: Kapszula méretei és részei

11


A kapszulahenger műanyagból, a dugó alumíniumból készült a minél kisebb súly elérése érdekében. Az acél gyűrűk a szállító cső falával érintkeznek, védik a palástot, hisz a szállítás során fellépő súrlódás rövid időn belül elkoptatná a műanyag kapszulatestet. A légmentes és megfelelően szoros lezárást biztosítja a vulkolán tömítés. A kapszuladugó közepén található szelep a kapszula tisztításában játszik szerepet.

3.1.6.

Mintafogadó állomás 3 .

2 .

1. Kapszulaérzékelő 2. Pneumatikus csőposta 3. Szállítólevegő-cső

5 .

4. Kapszulafogadó

1

5. Adagolás és átlagmintagyűjtés 6. Mintapohár kiadó

4 .

7. Szállítószalag

6 .

7 .

4. ábra: Mintafogadó állomás A fogadóállomás a mintavevő és szállító rendszer központi részegysége, amelyen keresztül az összes minta áthalad. A kapszula a szállítócsövön a kapszulafogadóba érkezik meg, kupakkal lefelé, ahol a kapszulafogó megfogja, a kupakfogó pedig a kupakot rögzíti.

12


1.

2.

3.

5. ábra: Kapszulafogadó egység (1. Kapszulafogó; 2. Kapszula; 3. Kupakfogó) A kapszula fogó nem más, mint egy gumihüvely, amelybe a kapszula beesik. Pár másodperccel azt követően, hogy a kapszula elhaladt a szállítócsőre szerelt érzékelő előtt a fémtok és a gumihüvely fala közötti légrésbe beengedett sűrített levegő összenyomja a gumihengert, ezáltal a kapszula abban megszorul. Ezt követően a kupakfogó rövidlöketű pneumatikus munkahengerei összeszorítják a tengelyvégükre szerelt megfogó pofákkal a kapszula kupakját. Következő lépésben kihúzza a dugót a berendezés, amikor egy a megfogó felett elhelyezett pneumatikus munkahenger felemeli a megfogót a kapszulával együtt, míg a kupak a kupakfogóban marad, ezáltal a minta a puffer-tartályába pereg. Az ürítést a kupak közepén található szelepen keresztüli sűrített levegő befújás, illetve a fémtokra erősített pneumatikus kopogtató és vibrátor segítik.

13


6. ábra: Kapszulaürítés Az üres kapszula lezárását követően, a fogadóállomás visszaküldi azt a megfelelő mintavételező részére. Ez idő alatt az adagoló tartály tartalmát egy kis pohárba adagolja a mintaadagoló berendezés, majd a pohárfogó kar segítségével a szállítószalagra helyezi. A maradék anyagot a fajtájának megfelelő napi átlagminta gyűjtő tartályba üríti. A szalagrendszer a poharat és tartalmát az előkészítő berendezések (APM Robot) felé továbbítja, ahol egy X-Y tengelyeken mozgó lineáris robotkar az APM őrlőberendezésébe tölti a pohár tartalmát. A berendezésen belül, őrlés után egy présbe kerül az őrölt minta, melyet egy hidro-pneumatikus prés acél gyűrűkbe présel. Az így keletkezett pasztillát a pneumatikus megfogó kar a szállítószalagra helyezi, amely a mintaelemző röntgenberendezésekhez szállítja azt. Így kerül az anyagok összetétele emberi beavatkozás nélkül, egyenesen a számítógépes rendszerbe, amennyiben a nem várt meghibásodások nem fenyegetik az üzembiztonságot. A meghibásodások, nem előírásszerű működések csökkentése érdekében a rendszer optimalizálási potenciáljainak feltárása szükséges.

14


4. Optimalizálási potenciálok feltárása A rendszerfejlesztés előkészítéseképp megismert berendezések felépítésén és funkcióin túl azok gyengeségeit is fel kell térképezni. Ezen gyengeségek megtalálása érdekében, megfigyeljük a berendezést működés közben és feljegyezzük a hibás működési eseményeket, hogy pontosan mi a hiba jelenség, mit okozott, hogyan lett elhárítva, s ami a legfontosabb a hiba okát vagy okait. Az ok megfejtése általában időigényes, utánajárást igénylő feladat, ahol viszszakövetjük a hiba kialakulásának folyamatát. Az elkészült hibalistát valamilyen módszer vagy módszerek szerint ki kell értékelni, hogy a megfelelő következtetések, fejlesztési javaslatok megszülessenek, melyekre alapozva a tervezés elkezdhető. Jelen esetben a hibalista kiértékelése Pareto-elv alapján történt, melynek eredményeképp a rendszer fejlesztendő pontjai kerültek kijelölésre. A fejlesztendő berendezéseken fellépő meghibásodások pontos okainak és fejlesztési irányzatainak felderítése RCFA elemzéssel történt.

4.1.

Pareto analízis

Az analízis célja, hogy a legjelentősebb, legnagyobb veszteséget okozó, problémákat azonosítsa, a leglényegesebb okokat kiválassza, ezáltal a javítási/fejlesztési lehetőségeket feltárja. A Pareto elemzés alapelve, hogy az eltérések (hibák) kb. 80%-át kb. 20%-nyi hibaok idézi elő. Így a különböző hibák % -os értékei és a hiba-okok koordináta rendszerben történő ábrázolásával kijelölhetők azok a hiba-hibaok kombinációk, melyekkel foglalkozni kell. Megvalósítása folyamán egy hisztogram elkészítése szükséges, amelyben a vizsgált tényezők (problémák) csökkenő (fontossági, nagyság szerinti) sorrendben vannak feltüntetve. Ez a hisztogram lesz a vizuális ábrázolás alapja. A diagramon elhelyezett poligon (kumulatív vonal) a vizsgált tényezők halmozott arányát mutatja %-ban. Az adott területen fellépő problémák összegyűjtése a berendezéseket üzemeltető és karbantartó személyzet segítségét igénybe véve, illetve a műszaknaplók alapján készült.

15


7. ábra: Hibalista részlete Az azonos okozatú hibák azonos hibakóddal vannak ellátva. A hibakódokat előfordulásuk szerinti csökkenő sorrendbe rendezve kapjuk azt a hibalistát, amelyen kijelölhetőek a fejleszteni kívánt területek, berendezések.

8. ábra: Rendezett hibakód lista A hibakód lista hisztogramon való vizualizálása megkönnyíti a kritikus pontok kiválasztását, fokozza az érthetőséget.

16


9. ábra: Pareto analízis hisztogramja A kumulatív vonal alapján jól látható, hogy a hibák 80%-át mindössze négy hiba-ok eredményezi. Továbbá az első hiba-ok, a fogadóállomás kapszulaürítési mechanizmusa, egymagában a hibák több mint 40% -áért felelős. Ezért a továbbiakban erre a berendezésre, illetve hiba-okra fókuszál a tanulmány.

4.2.

Gyökér hibaokok feltárása

Az előzőekben meghatározott hiba-ok mélyreható vizsgálatára azért van szükség, hogy az azt kiváltó gyökérokok pontosan definiáltak, ezáltal megszűntethetőek legyenek. A kiváltó ok elemzés (Root Cause Failure Analysis) célja egy probléma vagy következmény okainak szisztematikus vizsgálata, az összes lehetséges ok, illetve az okok gyökerének feltárására, annak érdekében, hogy a megoldás ne csak a probléma "tüneteire" reagáljon, hanem a tényleges kiváltó tényezőkre. Első lépésben a vizsgálandó problémát kell azonosítani, ami megtörtént a Pareto analízis folyamán. Majd az adott berendezésről az összes létező információt, minél részletesebben össze kell gyűjteni és ezek alapján kell meghatározni a potenciális magyarázatokat.

17


4.2.1.

Hibaleírás

A folyamat megfigyelése, a tervrajzok és az elhasznált kapszulafogó gumihüvelyek vizsgálata után megállapítást nyert, hogy a kapszula nem esik be a tervezett helyére, mert az a kapszulafogó hüvelyben kissé elfordul és felakad. Ezáltal a kupakfogó nem tudja a kupakot megfogni, s az ürítő mechanizmus zárt kapszulával történik meg. Majd a berendezés kiküldi azt újabb töltésre, s ennek hatására a küldőállomás nem tudja lezárni a kapszulát, de ha igen az nagy valószínűséggel beragad a csőposta kanyarulataiba, hisz a nem teljesen benyomott kupak megnöveli a kapszula hosszát, így a kanyarok csőíveiben elfordulni képtelen.

10. ábra: Hibás, felakadt kapszulahelyzet A szószerinti fennakadásokért a kapszulafogó lágy anyaga a felelős. Ez az állítás több országból is megerősítést nyert, más helyeken is ugyanezzel a problémával küzdenek. Az RCFA analízis eredményeképp első körben, fél éves csereperiódus került meghatározásra a gumihüvely tekintetében, de ez nem segített. Következő próbálkozás egy kapszulaérzékelő elhelyezése volt, de saját és más felhasználók tapasztalatai szerint a gumihüvely elhelyezkedése miatt nem jól alkalmazható. Egy további hibaok, ami a bizonytalan széthúzásért és lezárásért felelős, hogy a kapszula megcsúszik a gumihüvelyben és ezért nem kerül kinyitásra, vagy teljes visszazárásra, majd szétesik a csőpostában. Ezekből adódóan a végső megoldást a kapszulafogó gépészeti áttervezése jelenti.

18


5. Fejlesztési javaslatok 5.1.

Új kapszulafogó változatok

5.1.1.

Új fogadóhüvely

a)

b) 11. ábra: a) Jelenlegi megfogó hüvely, b) Az új hüvely A puha gumi hüvelyt kiváltandó egy fém fogadócső tervezésére van szükség, hogy a

puha gumi hátrányait kiküszöböljük, mint a rövid élettartam és bizonytalan működés. Mivel a gumihüvelyt rögzítő speciális alátétekre így nincs is szükség, a cső felső csatlakozási pontja is átalakítható. 5.1.2.

Új pneumatikus munkahengeres megfogó

A pofák nyílásainak tervezésekor törekedni kell a kör vagy ellipszis keresztmetszetre, ugyanis a kapszula esetleges elfordulásakor, berezgésekor a kör keresztmetszetű pofajárat „kidobja” azt magából, míg egy vízszintes bevágás, négyzetes keresztmetszetű rés a cső belső falán sokkal könnyebben fennakaszthatja a kapszula éleit. Továbbá a megmunkálás is egyszerűbb kör keresztmetszetű fészek esetén. A henger falába munkált pofajáratokat, fészkeket minden esetben cserélhető persellyel kell ellátni, hogy azok kopása esetén gyorsan és olcsón javítható legyen a berendezés. A munkahenger felől sűrített levegős tisztítást kell biztosítani úgy, mint a kupakfogónál, hogy a belső túlnyomás ne hordhassa tele porral a pofa és a munkahenger járatait.

19


5.1.2.1.

Kétpofás gyűrűperem megfogófogó– előnyök és hátrányok

a)

b) 12. ábra: Kétpofás gyűrűperem megfogó a) és b) változat

A megfogás mechanizmusa kétoldali összenyomással és a perem beakadásából áll, hogy a kapszula véletlenül se tudjon elcsúszni, a fogás stabil legyen. A baloldalon látható elképzelés előnye az, hogy gyorsan, kívülről cserélhető a megfogó pofa, de a munkahenger rögzítéséhez elég kis hely áll rendelkezésre, bár elméletileg megoldható a kivitelezése, de további méréseket vesz igénybe ennek 100%-os megállapítása. A jobb oldali megoldás esetében a felfogatás és külső szigetelés sokkal kisebb helyet vesz igénybe, de a cső falban nagyobb kimetszést, azaz nagyobb beakadási lehetőséget ad, ami az üzembiztonságot veszélyezteti. Mindkét elgondolás hátránya, hogy ha a kapszula valamilyen oknál fogva hosszabb, azaz nincs teljesen bedugaszolva, például a kupak elhasználódásának köszönhetően az kintebb csúszik, vagy valamilyen módon kétszer lett megtöltve, akkor a megfogó pofa nem fekszik fel a helyére.

20


b) 13. ábra: Hibás megfogás a) és b) variációk esetében Ebből a helyzetből a kapszulafogó felfelé indul meg, tehát van rá esély, hogy elcsúsznak a pofák a kapszulatesten és bepattannak a helyükre, de ha ez nem így történik és lezáráskor csúsznak meg akkor a kapszula széteshet a csőpostában. Ha viszont más szemszögből szemléljük ezt a hibát, akkor még előnnyé is kovácsolható. Például akkor, ha érzékelni tudjuk, hogy a munkahenger nem érte el a véghelyzetét a fennakadás miatt, így a program hibaüzenetet küldhet, illetve korrigálhatja a hibát úgy, hogy kinyitja a megfogó pofákat és felemeli a szerkezetet majd bezár és lenyomja a kapszulát.

a)

b) 14. ábra: Hibakezelés újrazárással

21


Ezt követően újra felemel, kinyit és felveszi az eredeti pozíciót. Ha így sem tudja elérni a véghelyzetét a munkahenger, akkor hibával leáll a program. Ez azért lenne előnyös, mert a kapszulák elhasználódását maga a szerkezet figyelné, így megelőzhető lenne, hogy a csőpostában essenek szét, ami ugye sokkal hosszadalmasabb hibaelhárítást igénylő üzemzavar. 5.1.2.2.

Négypontos megfogó – előnyök és hátrányok

15. ábra: Négypontos megfogó Az előző megoldásokkal ellentétben nem érzékeny a kapszula hosszának változására, vagyis a dugó kicsúszására, mert a kis megfogó papucsok, nem érnek hozzá a kapszulapalásthoz, csak megtámasztó pontként szolgálnak a csúszógyűrű részére. Ezen a módon, ha első lépésben csak az alsó munkahengerek zárnak, és a felsők csak a kapszula felemelése után, vagyis addigra az alsó támasztópontok felcsúsznak és megakadnak az acélgyűrűben. Ekkor a felső támasztó pontok megfelelő helyre kerülnek, így a munkahengerek működhetnek és a kapszula teljes zárásig össze lesz nyomva. További előny, hogy a járatok keresztmetszete a lehető legkisebbre méretezhető, így csökkentve a fennakadás lehetőségét. Az egyedüli hátrány, hogy négy munkahenger, az az kettővel több szükséges a megvalósításhoz, mint a többi esetben.

22


5.1.2.3.

Kétpontos megfogó – előnyök és hátrányok

16. ábra: Kétpontos, két lépésben lezáró megfogó Az előzőek összes előnyét magában hordozza, mindamellett, hogy mindössze két munkahenger segítségével megoldja a szükséges műveleteket. A nyitás a négypontos megoldáshoz hasonlóan történik, az acél gyűrű alulról való megtámasztásával (17. ábra – 1. lépés). Ebben az esetben sem számít, ha a dugó kicsúszott egy pár millimétert, a pofa elcsúszik a paláston, majd az acélgyűrűbe beakadva felemeli a kapszulát. Záráshoz először leteszi a kapszulát a dugóra, amely felfekszik a gumitömítésre. Ezt követően alaphelyzetbe mozgatja a megfogó szerkezetet és kinyitja a támasztó pontokat, majd a következő lépésben felemeli a kapszulafogó szerkezetét felső véghelyzetig és újra bezárja a pofákat (17. ábra – 2. lépés). Végül rápréseli a kapszulát a kupakra (17. ábra – 3. lépés), majd kihúzza a megfogókat és a kapszula kiküldésre kész állapotba kerül (17. ábra – 4. lépés).

23


1.

2.

3.

4.

17. ábra: Lezárási folyamat kétpontos megfogó esetén

5.2.

Kapszula pozícióérzékelése

A kapszuladugó érzékelése lehetővé teszi, hogy a vezérlőprogram információt kapjon a kapszula helyzetéről, hogy az a helyére került-e fogadás után. Amennyiben igen, kezdődhet az ürítési folyamat, ha nem, akkor pedig egy programozott hibakezelési rutin, ami a kapszulafogó szerkezetet megmozgatja fel és le. Sikertelen próbálkozás esetén riasztja a kezelőt fény vagy hangjelzés útján és bejegyzést generál a hibanaplóba. Erre azért van szükség, hogy ne maradjanak ki minták a kezelő tudta nélkül. Ha időben tudomást szerez róla, hogy valamilyen fennakadás miatt nem érkezett be a minta, még tud cselekedni, a minta megmenthető. Ellenkező esetben lehet, hogy több órán keresztül kimaradnak.

24


5.2.1.

A kupakfogó pozícióérzékelőjével való észlelés

18. ábra: Kupakfogó munkahenger végállás érzékelője A képen, a kupakfogó bal munkahengerén pirossal aktívnak jelölt mágneses végállás kapcsoló érzékeli a munkahenger mágneses dugattyújának helyzetét. Ebből az eszközből egy munkahengeren több is elhelyezhető, ami azt eredményezi, hogy lehetőségünk nyílik a dugó letapogatására. A jelenlegi konfigurációban a kékkel jelölt megfogó pofák éppen akkor kerülnek véghelyzetbe, mielőtt elérnék a kapszuladugót, tehát elérik mechanikus véghelyzetüket. Így nem valósítható meg a letapogatás. Ezért hosszabb pofák tervezésére van szükség, hogy azok túlnyúljanak a kupak oldalsó felületén, vagyis ha a kupak a helyén van, a munkahenger képtelen elérni a valós véghelyzetét. Két véghelyzet érzékelő felhelyezésével beállítható egy normál véghelyzet és egy hibajelet generáló véghelyzet. Amikor a kupak nincs a helyén, de a vezérlő utasítást ad annak megfogására, a megfogó eléri a valós véghelyzetét, ami azt jelenti, hogy nincs ott a kupak. Amennyiben a vezérlő képes a hibát érzékelni, úgy hibakezelő rutinok is alkalmazhatók, és a hibanaplózás által betekintést nyerhetünk a gép működésének anomáliáiba, ezáltal biztosítva a könnyebb folyamatfejlesztést.

25


5.2.2.

Munkahengeres letapogató

A fent leírtak alapján külön erre a célra kisméretű munkahenger is beszerelhető, amelynek csak az a dolga, hogy a kupak megfogását megelőzően leellenőrizze, hogy a kapszula sikeresen megérkezett-e. Erre akkor lehet szükség, ha a megfogóval való érzékelés nem megvalósítható, vagy nem működik megfelelően. Induktív közelítéskapcsolók alkalmazása azért nem jöhet szóba, mert nincs elegendő hely a beépítésükhöz, illetve ha kellően kicsik, nem szenzitívek eléggé és bizonytalanul érzékelik a kapszula anyagát. Az optikai közelítéskapcsolók a poros környezet miatt nem jöhetnek szóba, pár ürítést követően elkoszolódnának. A következő ábrán a már megfogott állapotban lévő kapszula fedél letapogatása látható. Amennyiben a kapszula nem érkezik meg a tervezett helyére, a letapogató munkahenger tovább kitolódik, eléri véghelyzetét és a pozícióérzékelő jelzi ezt a PLC program felé a hibát.

19. ábra: Munkahengeres letapogató

26


6. Fejlesztések előkészítése 6.1.

Választott tervező rendszer: Siemens NX

A fejlesztési javaslatok CAD modelljeinek előállítására a SIEMENS NX szoftver került kiválasztásra. Egyrészt egyetemi tanulmányaim folyamán az NX alkalmazásában szereztem a legnagyobb gyakorlatot a tervező rendszerek közül, illetve azért választottam, mert a tervezés, megmunkálás és dokumentálás összes lépését támogatja. A Siemens PLM Software komplex tervezőrendszere az NX, amely egy mozaikszó (NeXt Generation Technology), vagyis a jövő generáció technológiáit egyesítő tervezőrendszert kínál. A Siemens NX két magasszintű tervezőrendszer (Unigraphics és I-deas) integrációjának eredményeképp jött létre. A geometriai modellező csomagot (Parasolid), az egyedi alkalmazásokat (szerszámtervezés, megmunkálás, lemezalkatrész modulok) a Unigraphics szolgáltatta, míg az I-deas elődtől a végeselem programcsomagokat illesztették be a rendszerbe. A PLM rövidítés a Product Lifecycle Management, vagyis a Termék életciklus kezelés kezdőbetűiből áll össze. Ez a szoftverrendszer egy teljesen kiterjedt, komplexen együttműködő szoftverekből felépülő tervezőrendszer megoldást és szemléletet jelent, amely felöleli a gépészeti munka minden apró részletét a tervezéstől (CAD) kezdve, az elemzésen (CAE) és gyártáson keresztül (CAM), a műszaki dokumentáció és folyamatok kezeléséig (PDM). Mivel komplexitása magasfokú, így teljesen személyre szabható az egyén elvárásai szerint. Támogatja a 

tervezést



megmunkálást



analízist



szerszámtervezést



lemezalkatrészek tervezését



szinkronmodellezést



formatervezést



mechanizmusokat



csőhálózat tervezést és még sok egyéb technológiát.

27


6.2.

A kivitelezés akcióterve

A kivitelezés első lépéseként a meglévő rendszer háromdimenziós (CAD) modelljének elkészítése a cél, hogy az új alkatrészek megtervezésekor azok virtuálisan a helyükre próbálhatóak legyenek (Virtual Prototyping), így kiderülnek a méretbeli hibák, megfigyelhető a prototípus viselkedése. Az új alkatrészek végleges rajzainak elkészítése előtt, az alkatrészek anyagát meg kell határozni és az adott terhelésekre méretezni kell azokat. Amennyiben szükséges, ilyenkor még elvégezhetők a korrekciók, megszüntethetők a feszültséggyűjtő helyek és ahol szükséges erősebbé tehetjük modellünket, vagy csökkenthetjük annak tömegét. Mivel az alkatrészek nem kerülnek tömeggyártásba, illetve nem rendelkeznek speciális formákkal, manuális forgácsoló gépekkel elkészíthetők a gépészeti műhelyben. Az alkatrészgyártás megvalósításához a műhelyrajzok elkészítése szükséges. A megvalósítás lépéseit és időbeosztását az elkészített projektterv (MS Project) szemlélteti a következő ábrán.

20. ábra: Időterv

28


6.3.

A fejlesztendő egység háromdimenziós modellje

1. 2.

21. ábra: Fogadóállomás háromdimenziós modellje (1. – Kapszulakezelő, 2. - Kapszulafogó egység) A tervezési folyamat része az eredeti berendezés modelljének elkészítése. Egyrészt az átalakítások könnyebben megtervezhetők ennek segítségével, illetve a berendezés meglévő, de hiányos, méretezés nélküli, papíralapú dokumentációját is helyettesíti. Másik nagy előnye a háromdimenziós modellnek, hogy akár a berendezés működését is szimulálhatjuk vele, ami segíti a folyamat megértését, az esetleges hibák könnyebben észrevehetők és orvosolhatók.

6.3.1. 6.3.1.1.

Lecserélendő alkatrészek Kapszulafogó egység

A kapszulafogó egység teljes cseréje szükséges a tervezett fejlesztések kivitelezéséhez. A gumihüvely, azt körülvevő acélhenger és a rögzítő hüvelyek egyaránt lecserélésre kerülnek. A gumihüvely cseréje magától értetődő, hisz annak rövid élettartama és üzembiztonsága miatt került sor a berendezés optimalizálására. A burkoló acélhenger és a gumihüvely rögzítését szolgáló elemek összevonásával, egy darabból célszerű legyártani az új fogadócsövet, ezért azok is lecserélésre kerülnek.

29


22. ábra: Kapszulafogó egység 6.3.1.2.

Csúszóhüvely

A digitális modellen való vizsgálatok folyamán derült fény a berendezés egy kivitelezési hibájára, ami a fent említett, kapszulaürítési probléma egyik okozója is lehet. A berendezés eredeti dokumentációján az alsó csúszóhüvely belső fala egy állandó átmérőjű cső, ahogyan az a 23. a) ábrán látható.

a)

b) 23. ábra: A csúszóhüvely eredeti tervrajza a), és valós állapota b) Amint a méretezés folyamán kiderült, a csúszóhüvely belső fala, nem állandó átmérővel

került kialakításra, hanem az alsó fele két milliméterrel kisebb átmérővel rendelkezik. Üzembiztonság szempontjából kritikus, hogy az átmérőváltás rövid átmenettel, hirtelen történik, így egy viszonylag éles perem található a hüvely belső falán. Mivel ez a cső vezeti meg a kapszulát, hogy középre igazítva érkezzen, nagy a veszélye, hogy felakad a peremen és az ürítési mechanizmus a már tárgyalt hibával történik meg, vagyis a kapszula nem ürül ki. A 23. b) kép a hibás kialakítást szemlélteti.

30


6.3.1.3.

Kupakfogó pofák

A kupakfogó pofák áttervezése a kapszula pozícióérzékelésének szempontjából szükséges, ahogy az fent a 4.2.1-es pontban kifejtésre került. A megfogó pofák meghosszabbítása elengedhetetlen, hogy azok elérjék a kupakot, s ez által a kapszula pozíciója ellenőrizhető legyen ürítés előtt.

6.1.

Kidolgozandó változatok kiválasztása

6.1.1.

Új kapszulafogó

A 4.1.2. pont alatt felsorolt változatok közül a 4.1.2.1. pont alatt részletezett kétpofás megfogó a) változata került kiválasztásra. Kezdetben úgy tűnt, hogy az egyéb változatok előnyösebb megoldást nyújtanának, ám további mérések elvégzése után fényderült arra, hogy helyigény és a gép működési ciklusidejének szempontjából ez a legoptimálisabb változat. A kétpontos megfogó esetében két lépésben kellene megoldani a kapszula vissza dugózását, ami az emelőmű felesleges járatását és a ciklusidő növekedését eredményezné. Négypontos megfogó esetén az elegendő erőt kifejteni képes munkahengerek nem férnének el a berendezés házában lévő szűk helykínálat miatt. 6.1.2.

Pozícióérzékelés

A kapszula pozíció érzékelésének megoldása a kupakfogó munkahengereivel a legegyszerűbb, ahogyan a 4.2.1-es pont is tárgyalja. Ehhez a kupakfogó pofák áttervezése szükséges, hogy azok hegye a munkahenger lökethosszától kisebb távolságban helyezkedjen el a kupakhoz képest. Így megkülönböztethető a két eset, hogy van e kupak a megfogóban vagy nincs, vagyis a kapszula megfelelő helyzete ellenőrizhető. A másik a lehetőség, a munkahengeres letapogató beszerelése, ami azért került elvetésre, mert ahhoz egy új munkahenger beépítése szükséges, mely a kezdeti költségén kívül folyamatos üzemeltetési költséggel is jár, élettartama pedig jóval rövidebb az első verzióénál.

31


7. Tervezett alkatrészek és funkcióik 7.1.

Tervezett alkatrészek és javasolt anyaguk

10 .

12.

8.

7.

3.

1.

2. 11.

9.

6.

5.

4.

24. ábra: Az új kapszulafogó szerkezet 3D robbantott ábrája (1. Fogadócső, 2. Csúszóhüvely, 3. Fogadócső – persely, 4. Tömítőgyűrűk (szimering), 5. Megfogó foglalat perselye, 6. Megfogó foglalat, 7. Megfogó tüskék, 8. Tüsketartó, 9. Zárólap tömítés, 10. Zárólap, 11. Munkahenger tömítése, 12. Pneumatikus munkahenger A tervezés folyamán cél volt a maximális üzembiztonság, a teljes funkcionalitás megtartása és a költségek minimalizálása. Hogy a berendezés legyártható legyen az adott gépészeti üzem keretein belül, annak lehetőségeinek figyelembe vételével kerültek megtervezésre az alkatrészek. Az eredeti funkciók betöltéséhez még programmódosítás sem szükséges, mindössze az új alkatrészek megfelelő beszerelésével biztosítható az üzemelés, ugyanis az eredeti pneumatikus gumihengert egy váltószelep működteti, melynek az egyik kimenete le van zárva. A kétirányú munkahenger működtetése megoldható a lezárt kimenet megnyitásával és annak bekötésével a munkahenger visszatérítő kamrájába. A kapszulakezelő egység belső fala közvetlen kapcsolatban van a kapszulával, annak érkezésekor ütésnek, súrlódásnak lehet kitéve, illetve a kapszula tartalma olykor enyhén maróhatású, ezért javasolt korrózióálló acélból készíteni az alkatrészeit, de ügyelni kell a nem túl

32


nehéz megmunkálhatóságra is. A perselyeket bronzból, míg a tömítéseket olajálló gumiból ajánlott elkészíteni.

a)

b)

25. ábra: a) Fogadócső; b) csúszóhüvellyel, bronzperselyekkel, gumialátéttel és tőcsavarokkal szerelve A fogadócső a csőpostarendszer végső szakasza, ahová a kapszula beérkezik. Ehhez a csődarabhoz csatlakozik az alsó csúszőhüvely, amely a kapszula szétnyitásakor megakadályozza, hogy por jusson ki a rendszerből, illetve a kapszula alsó felét középen tartja. A kapszulafogó pofák rögzítése is ezen a csőszakaszon történik, oldalanként 6-6 db 8.8-as szilárdságú, 5 mm átmérőjű csavarral. Mivel a fogadócső a legnagyobb tömegű és elég munkaigényes darab, a hosszabb menet élettartam érdekében fejnélküli csavarszárak kerültek a fogadócsőbe, hogy annak menetes furatai nehogy kikopjanak a karbantartások alatti szétszerelések miatt, így a csavarokat nem szükséges eltávolítani a fogadócsőből. A fogadócsőben található megfogó tüske járatokat kopásálló bronzperselyek védik, illetve a lég- és pormentes lezárásért olajálló gumitömítések felelnek. A megfogó pofák, egy működés közben túlnyomás alatt lévő foglalatban mozognak, illetve ide tudnak visszahúzódni. A foglalt alsó részén egy menetes furat található, ami egy folytószeleppel ellátott sűrített levegő csatlakozó elhelyezésére szolgál. Erre a csatlakozóra Telágazó segítségével kell bekötni a munkahenger nyomó oldali levegőbetáplálását, hogy működés közben, amikor a kapszula tartalma kiürül, ne juthasson por a pofafoglalatba. A foglalat járatait is kopásálló bronzperselyek védik a mozgó alkatrészek csúszófelületein fellépő kopásoktól, így nem maga a járat kopik ki, hanem a könnyen cserélhető persely, melynek egyéb-

33


ként is hosszabb az élettartama a kopásállóság miatt. A foglalat alsó részén található nyíláson keresztül lehet behelyezni a pofákat a pofatartóval együtt. A nyílás melletti felületre illeszkedik a zárófedél, ezért itt is gumitömítés van elhelyezve a légmentes zárás érdekében.

a)

b)

26. ábra: a) Foglalat bronzpersellyel és tömítő gyűrűvel szerelve; b) pofatartó nyílás gumitömítéssel A megfogó pofa három részből áll össze, két tüskéből és egy tüsketartó testből, amelybe a két megfogó tüske rúgósszegek segítségével van rögzítve. Az egy darabból való gyártás az adott üzem keretein belül nem lehetséges, illetve a későbbiekben is sokkal előnyösebb, ha a kopások miatt cserélendő pofák helyett, csak az egyszerűen legyártható tüskéket kell cserélni.

a)

b)

27. ábra: a) Megfogó tüskék a tüsketartó testben; b) Munkahengerre szerelt pofa A tüsketartó középső menetes furata a munkahenger tengelyének rögzítését szolgálja. A tengely betekerése előtt, arra fel kell helyezni a munkahenger gumitömítését és a pofatartó foglalat zárófedelét, majd ezeket követően a munkahengeren átmenő 4 darab, 75 mm hosszú és 5 mm átmérőjű csavarokkal lehet rögzíteni a munkahengert a pofatartó foglalathoz.

34


28. ábra: Az elkészült kapszulafogó modell metszete 7.1.1.

Pneumatikus munkahenger és kiválasztása

A kapszulafogó elve, hogy a kapszulán elhelyezett acélgyűrű 45°-os letörésein fekszenek fel a megfogó tüskék, amelyek a kapszula rögzítését biztosítják. Mivel az erő hatásvonala és a kölcsönhatásban résztvevő felület nem derékszöget zár be egymással a megfogó tüskékre axiális erő is hat a kapszula lezárása és nyitása közben is. Ezen okokból eredendően a pneumatikus munkahenger kiválasztásánál annak nyomóerejét úgy kell meghatározni, hogy az ellene fellépő axiális erőt minden esetben le tudja küzdeni. A kapszula nyitásakor a benne lévő mintaanyag felett kisebb légrés található, mint üres kapszula esetén, így a keletkező vákuum nagyobb erővel hat a művelet ellen, mint lezáráskor a nyomás, amikor a kupak által kiszorított levegőnek sokkal nagyobb tér áll rendelkezésre. Igaz mindkét esetben a kapszulában lévő nyomás kiegyenlítődik a légköri nyomás értékre, az erre a célra tervezett furaton, de

35


a dinamikus záró és nyitó műveletek közben nyomáscsúcsok lépnek fel, melyek erővel hatnak a művelet ellen. Mivel a munkahengert a folyamatok során előforduló legnagyobb erőhatásra kell méretezni, így egy nyitási műveleten szemléltetve kerül kiszámításra a biztonságos megfogáshoz szükséges erőhatás. A számítások folyamán az egyszerűsítés kedvéért elhanyagoljuk a súrlódást, mivel az egyébként is csak csökkenti a munkahenger erőszükségletét, továbbá a súrlódás mértéke minden megfogásnál különböző lehet a kopásokból adódóan. A következő ábra az erők felosztásának módját szemlélteti és az erőszükséglet képletének megértését szolgálja. A munkahenger minimális erőszükséglete: Az F jelű erő a kapszula elmozdításához szükséges erőt jelképezi, amely méréssel meghatározva F = 850 [N] nagyságú függőlegesen felfelé ható erő, amit a függőleges mozgatásért felelős munkahenger biztosít. Ez az erő a kapszula és a fedél elválasztásához szükséges melyet a megfogó pofák adnak át a kapszulatestnek. Mivel a megfogó pofák a kapszula két oldalán szimmetrikusan helyezkednek el, így az azokra ható F erő is egyenletesen oszlik el, vagyis a megfogó tüskére F2=F/2 = 425 [N] függőleges, de F-el ellentétes, vagyis lefelé mutató erő hat. Ezen erőhatás vektorának komponensekre való felbontásával az ábrán látható módon meghatározható a tüskékre ható axiális erő, melyet az Fp (pneumetikus) piros színnel jelölt vektor jelképez. Az ábra alapján a következő képlet írható fel: (

)

A képletbe helyettesítve: (

)

[ ]

Ezt 1,5 biztonsági tényezővel megszorozva a munkahengerek szükséges nyomóereje: [ ] A választott munkahengerek 483 [N] erővel képesek a pofákat összeszorítani 6 [bar] nyomáson, így megállapítható, hogy az alkalmazás szükségleteit maximálisan kielégítik, de az üzemi nyomás akár 8 [bar] –ig is növelhető jelenlegi levegőellátás estén, ezzel együtt az erőhatás is tovább növekszik.

36


F

Fp φ F2x

φ

Fp

F2y F2

29. ábra: Pneumatikus munkahenger ellen ható erő kapszulazáráskor (Fp) 7.1.2.

Tartó és megfogó elemek választott anyaga: EN 1.4404

Az EN 1.4404 egy ausztenites, króm- nikkel-molibdén saválló acél. Magas saválló képesség, jó hegeszthetőség jellemzi. Továbbá kiválóan polírozható, jól alakítható, kristályközi korrózióállósága magas és kiváló ellenállása van a kloridokkal, sós oldatokkal szemben. 7.1.3.

Kapszulafogó perselyek választott anyaga: Bronz - CuSn4 (CW450K)

A kapszulafogó tüskék járatának védelme érdekében, azok persellyel ellátva kerültek megtervezésre. Mivel a perselyekben a fém tüskék mozognak, illetve azok megtámasztását is szolgálják, ezért ajánlott kopás- és korrózióálló fémből készíteni. A választott foszforbronz anyag kiváló kopás- és korrózióálló tulajdonságokkal rendelkezik, mindemellett nagyfokú a rugalmassága is. 7.1.4.

A tömítések választott anyaga: Butadién-nitril kaucsuk (NBR)

Mivel a csőpostán és kapszulafogón belül olykor vákuum, olykor túlnyomás uralkodik, ezért annak a külvilág felőli légmentes lezárása elengedhetetlen. Ezt a célt szolgálják a berendezés gumitömítései, melyeknek javasolt anyaga olajálló gumi. Kifejezetten ilyen célra alkalmazható gumifajta az NBR, amely ellenáll a karbantartások során alkalmazott kenőanyagoknak, illetve 60°C hőmérsékletig a gázoknak és folyadékoknak is.

37


7.2.

Tervezett alkatrészek tömegellenőrzése

Az eredeti megfogó egység nagy részben alumínium és gumi alkatrészeket is tartalmaz, míg az új berendezés anyaga nagyrészt acél, melynek fajsúlya jóval nehezebb, ezért ellenőrizni szükséges, hogy az új alkatrészek tömege az eredeti rendszerbe illeszthető-e. Ha túl nehéz az együttes tömeg, előfordulhat, hogy az emelőműnek nincs elegendő erőtartaléka alapvető feladatának ellátására, a kapszula kinyitására. Az emelőmű egy hengerpalást munkahenger, vagyis maga a csőposta játssza a dugattyú szerepét, ami ez esetben fixen rögzítve a van a fogadóállomás házához. Amikor sűrített levegő áramlik a felső kamratérbe, a palást felhúzza magával a megfogó egységet a kapszulával együtt. Femelő

Levegő, 6 [bar]

Fsúly

Fnyitó

30. ábra: Erőhatások emelés közben

38


A fenti ábrán a kék színnel jelölt felfelé mutató Femelő jelű erővektor a sűrített levegő nyomásának hatására ébredő erőt szimbolizálja, amely a szerkezetet felfelé mozgatja, míg a narancsszínű Fsúly erővektor az Femelő által felemelt alkatrészek együttes súlyát jelöli, beleértve magát a munkahenger palástot és a tömítőgyűrűk súlyát is. Az Fnyitó jelű erővektor pedig a kapszula kinyitásához szükséges erőhatást jelképezi. A nyitás feltétele 1,5 –es biztonsági tényezővel: (

)

A kapszula nyitásához szükséges erő mérés alapján meghatározva: [ ] A felemelt alkatrészek súlyának kiszámítása pár kattintással elvégezhető a tervezőszoftver segítségével az alkatrészek anyagának definiálása után. Az alkatrészek súlya a szoftveres számítások alapján: [ ]

31. ábra: Alkatrészek súlyszámítása A sűrített levegő nyomásából eredő erőhatás kiszámításához a hatásos felület kiszámítása szükséges, amely ugyancsak másodpercek alatt elvégezhető a tervező rendszer segítségével, amint azt a következő ábra szemlélteti.

39


32. ábra: Palást-munkahenger emelőfelület kiszámítása Az emelőmű által kifejtett erő: [

]

[

]

[ [

]

] [

]

[ ]

A nyitáskor fellépő erőhatásokat behelyettesítve a nyitás feltétel képletébe: ( [ ]

)

(

[ ]

[ ]

[ ]) [ ]

[ ]

[ ]

A számítások alapján a tervezett alkatrészek súlya bőségesen a határérték alatt van, így azok legyárthatóak a terveknek megfelelően, a meghatározott anyagok felhasználásával.

40


7.3.

Munkahengeres kapszulafogó egység működése

A tervezett alkatrészek a berendezés eredeti funkcióit töltik be, illetve azokon túl lehetőséget nyújtanak az esetleges hibák detektálására a felszerelt érzékelők és programmódosítások segítségével. Habár az áttervezés célja, hogy mechanikailag ne akadhasson el a kapszula a csőben, mindenképp szükséges valamiféle visszacsatolás a program felé, ami megerősíti, hogy a kapszula a tervezett helyzetét foglalja el. Ezzel zárható ki, hogy a folyamat a kapszula kiürítése nélkül menjen végbe. 7.3.1.

Megfogás mechanizmusa

Az alábbi ábrákon a számozásnak megfelelő sorrendben láthatók a kapszulanyitás egyes fázisai, a kapszulakezelő berendezés háromdimenziós modelljének metszetén bemutatva. 1.

2.

3.

4.

33. ábra: Kapszulanyitás folyamata

41


Amikor a kapszula elhalad a csőposta vezetéken elhelyezett érzékelő előtt, pár másodpercen belül az 1-es számmal jelölt képrészleten látható ürítési pozícióba kerül. Az eredeti konstrukció szerint ekkor a program mindenféle további ellenőrzés nélkül elindítja az ürítést és végre is hajtja a megadott mozgásokat, még akkor is, ha nincs megfelelő helyzetben a kapszula, míg az újonnan tervezett mechanizmus a második lépésben le is ellenőrzi, hogy a kupakfogó valóban fog-e valamit. A harmadik lépésben a kapszulafogó, ugyanazon elv alapján megfogás közben leellenőrzi, hogy a kapszula ténylegesen megfelelő pozícióban helyezkedik el vagy sem, s ha hibát észlel, leállítja a folyamatot. Amennyiben a feltételek teljesülnek, az emelőmű széthúzza a kapszulatestet és a záróelemet. Így kizárt, hogy ürítés nélkül kerüljön a kapszula visszaküldésre. A lezárás folyamata a 4. ponttól visszafelé az 1-ig a leírtak alapján történik, azzal a különbséggel, hogy ilyenkor nem történnek pozíció ellenőrzések. 7.3.2.

Kapszula pozíciójának érzékelése

Az eredeti kupakfogó szerkezet pneumatikus munkahengerei zárt állapotban elérik azok fizikális végállását, azaz a megfogó pofák végeit nem a kapszuladugó állítja meg, így annak érzékelése ebben az esetben nem lehetséges. A következő ábra a kupak megfogásának állapotát mutatja az eredeti pofák esetén, amikor egy normál működés ugyanazon munkahenger véghelyzetet eredményezi, mint amikor nincs is ott a kapszula, illetve annak záróeleme, így nem különböztethető meg a hibás és a normál működés.

34. ábra: Eredeti kupakfogó megfogás közben A megfogó pofák meghosszabbításával elérhető, hogy a kupakfogó szerkezet alkalmassá váljon a kapszula pozíciójának ellenőrzésére. Megfogás esetén, amennyiben a kapszula a tervezett pozícióban helyezkedik el, a kupakfogó pofák megfogáskor nekiütköznek a kapszula záróelemének, vagyis a munkahengerek nem érik el tényleges véghelyzetüket, viszont a kap-

42


szula elakadásakor a kupakfogó munkahengerei elérik a véghelyzetüket, mert nincs mibe felütközzenek. Az alábbi képen a hosszabbított megfogó pofákkal való megfogás állapota látható, amikor a munkahengerek dugattyúi nem érik el a hengerek homlokfalát.

35. ábra: Hosszabbított kupakfogó fej megfogás közben A két állapot közötti különbség detektálása ebből adódóan, a munkahengerek pozíciójának érzékelésével megoldható. Az alkalmazott pneumatikus munkahengerek olyan kialakításúak, hogy egyszerre több pozícióérzékelőt lehessen rajtuk elhelyezni. A dugattyú fel van mágnesezve, melynek mezejét kívülről érzékelik a pozícióérzékelők. Ezt az előnyt kihasználva, programmódosítás és megfogó pofa csere után a kapszula helyzetérzékelése megoldható. Az érzékelőket úgy kell felszerelni, hogy az egyik az alaphelyzet, vagyis a teljesen viszszahúzott dugattyúpozíciónál helyezkedjen el, a másik pedig a munkahenger teljesen kitolt véghelyzeténél. A normál működés helyzetét is lehetne érzékelni egy harmadik érzékelő felszerelésével, de a hiba detektálásának szempontjából csak a teljesen kitolt véghelyzet figyelése szükséges. A következő ábra a fent tárgyalt kialakítást szemlélteti a kupakfogó egység 3D CAD modelljén.

36. ábra: Pozícióérzékelők felhelyezése A rendelkezésre álló munkahengereken, hat érzékelő-pálya található, minden oldalán kettő az alsó rész kivételével, amelyekben legalább hat érzékelő helyezhető el, de elrendezéstől függően akár több is. A tervezett alkalmazáshoz minimálisan kettő darab pozícióérzékelőre van szükség.

43


7.4.

Vezérlőprogram módosítása

7.4.1.

Eredeti vezérlőprogram

A mechanikus átalakítások után a vezérlőprogram módosítása is szükséges, hogy a fent tárgyalt érzékelési és hibakezelési funkciók működésbe lépjenek. A kapszula akkor indul el a fogadóállomás felé, amikor a szállítólevegő ventilátor elindul és „beszívja” azt a fogadóállomásba. Mielőtt a fogadóban landolna, egy a csőpostán elhelyezett kapszulaérzékelő jelzi, hogy a kapszula a fogadóállomásba érkezett, de azon belüli helyzetéről nincs információ a rendszerben. A következő folyamatábra a kapszulakezelés lépéseit mutatja be.

Kapszula elhaladt az érzékelő előtt

Kupakfogó megfog

Késleltetés

Emelőmű felemel

Minta-puffer kinyit

Vibrálás, kopogtatás, kapszulatisztítás bekapcsol

Vibrálás, kopogtatás, kapszulatisztítás kikapcsol

Minta-puffer bezár

Emelőmű le

Kapszulafogó megfog

Késleltetés

Kupakfogó elenged

Kapszulafogó elenged

37. ábra: Eredeti vezérlőprogram folyamatábrája A fent említett hiányosságok kiküszöbölésének érdekében pár új lépést, vizsgálatot kell a programba beiktatni, amelyek kihasználják a mechanikus átalakításokat és az új szenzorok lehetőségeit. A következő folyamatábra az eredeti program folyamatábrájának kiegészítéseit szemlélteti zöld, illetve piros színekkel.

44


Kiegészített vezérlőprogram

7.4.2.

Kapszula elhaladt az érzékelő előtt

Késleltetés

Kupakfogó megfog

Kopogtatást beés kikapcsol

Pozíció ellenőrzés

Emelőművet fel és le megjárat

Megfelelő Hibatárolót nulláz

Hibás

Kapszulafogó megfog

Hányadik hiba?

1.

Kupakfogó elenged

2.

Folyamatot felfüggeszt, hibatárolót nulláz, fény- és hangjelzés a kezelő felé, Hibaüzenet a vezérlőben

Emelőmű fel

Minta-puffer kinyit

Vibrálás, kopogtatás, kapszulatisztítás bekapcsol

Vibrálás, kopogtatás, kapszulatisztítás kikapcsol

Minta-puffer bezár

Emelőmű le

Késleltetés

Kupakfogó elenged

Kapszulafogó elenged

38. ábra: A módosított vezérlőprogram folyamatábrája

45


A vezérlőprogram kiegészítésével, egy hibakezelési rutin kerül bevezetésre, amely hatására a program, a kupak megfogása után csak akkor lép tovább, ha a munkahengerek megfelelő pozíciót vettek fel, azaz a kapszula a helyén van. Amennyiben ez nem így történik, a vezérlő algoritmus először oldja a kupakfogót, majd megmozgatja az emelőszerkezetet fel és le, illetve kopogtatással és vibrálással segíti elő az elakadt kapszula megfelelő helyre jutását. Ha második próbálkozásra sem sikerült megfogni a kapszula dugót, abban az esetben a program vár a kezelő beavatkozására. Eközben fény- és hangjelzéssel tájékoztatja a kezelőt, továbbá a folyamatirányítási rendszerben generál hibaüzenetet a hibás működésről. 7.4.3.

Vezérlő program további optimalizálási potenciáljai

Az üzemfenntartás és a további optimalizálási feladatok megkönnyítése érdekében javasolt a program angol nyelvre való fordítása, ugyanis az eredeti program kommentjei és az egész dokumentációja német nyelven íródott. Manapság a szakma által elfogadott nyelv az angol, így gyakran egy egyébként egyszerű feladat megoldása is hosszú időt vesz igénybe a nyelvi nehézségek miatt. Jelen esetben a programozási feladatokhoz elengedhetetlen a program megírójának segítsége. A kommentek és a dokumentáció angol nyelvre fordítása után a hibakeresés, beállítások és fejlesztések időráfordítása drasztikusan lecsökkenhet.

46


8. Költségszámítások Az alábbi számítások célja, hogy rávilágítsanak az éves üzemeltetési költségek, a felújítási költségek és egy új berendezés költségeinek arányára. A megtérülési idő jól szemlélteti a befektetett munka hatékonyságát, illetve jövedelmezőségét. Fontos megjegyezni, hogy a számítások részben a meghibásodások és helyreállítási munkák statisztikai adatain alapulnak és csak a műszaki vagy könnyen számszerűsíthető adatok, költségek kerültek a bemeneti értékek közé. Mivel a laborberendezések a gyártási folyamatok stabil körülmények között tartásáról, illetve a végtermék minőségének garantálásáról gondoskodnak, azok meghibásodása befolyásolhatja a termelési paramétereket, így további többletköltségeket generálhatnak. A bizonytalan működés okozta termékminőség ingadozás lehetőségét és annak hatását nem veszi figyelembe a tanulmány, csak a közvetlen műszaki paraméterekre korlátozódik. Az éves kopási költségek és megtérülési idő minden számításnál a jelenlegi kis kapacitáskihasználtságnak megfelelően lettek meghatározva, mivel a meghibásodási statisztikák is ilyen alacsony termelési volumenű időszakban kerültek rögzítésre.

8.1.

Eredeti konstrukció éves üzemeltetési költségei

Az eredeti berendezés konstrukciós és tervezési hibáiból adódóan a tervezettől magasabb költségeken, nagyfokú bizonytalansággal lehet üzemeltetni. A többletköltségek az üzemszünetek alatt igénybevett emberi munkaerő költségéből és a felhasznált anyagok költségéből adódik össze. Leggyakrabban előforduló korrekciós tevékenység a kézi mintavétel, ami egy év alatt legalább 300-szor előfordul és átlagosan 20 percig tart, a begyűjtött minták számától és a mintavételi pontok távolságától függően. A szétesett kapszulák kiszabadítása a szállítócsőből, olykor igénybe vehet egyszerre több embert is, például egy kezelőt, aki manuálisan működteti a szállítórendszert és két terepen dolgozó karbantartót, akik a magasban rögzített szállítócsőből gyakran kiütni kénytelenek a kapszulát. Ez a hibaelhárítási rutin pár perces időtartamtól több műszakon átívelő is lehet, ezért itt is egy átlagérték alapján került kiszámításra a tevékenység költsége.

47


A hüvely csereperiódusa is egyre növekszik az évek folyamán, valószínűleg anyagminőség változása miatt is, de az üzemelési paraméterek szintén nagyban befolyásolják annak élettartamát. Az alábbi táblázatban meghatározott gyakoriság az éves minimumot jelenti, ettől általában inkább többször kerül kicserélésre a gumihüvely. Eredeti konstrukció éves üzemeltetési költségei Időtartam Anyagköltség Összköltség Korrekciós tevékenység Gyakoriság [h] [HUF] [HUF] Kézi mintavétel Kapszula kiszabadítása Hüvely csere

300 5 3

0,33 4 4

0 0 75 000

Összesen:

300 000 60 000 111 000 471 000

1. táblázat: Eredeti konstrukció éves üzemeltetési költségei

8.2.

Fejlesztés költségei

A tervezés költsége nullának vehető, mivel a munkahely keretein kívül, a Miskolci Egyetem oktatási időkeretén belül készült az egyetem szoftvercsomagjainak segítségével. A kivitelezés költségei is minimálisak, mivel minden cégen belül, Beremenden a DunaDráva Cement Kft. gépészeti üzemében készült, s nagyrészt a ráfordított munkaórák bérköltsége teszi ki. Az anyagok költségének nagy hányadát a munkahengerek ára teszi ki. Fejlesztés költségei Költség megnevezése Tervezés díja Kivitelező munkaerő díja Anyagköltség Fejlesztési költségek összesen

Költség [HUF]

Megjegyzés 0 Diplomamunka keretében készült. 192 000 Ráfordított órák bérköltsége. Munkahengerek, nyersdarabok, tömí90 000 tések, csavarok 282 000

2. táblázat: Fejlesztés költségei

8.3.

Fejlesztés megtérülési ideje

Az eredeti konstrukció éves költségeinek összetevői fentebb kerültek részletezésre. A tervek alapján az új konstrukció karbantartási periódusa 1 év lesz, ami azt jelenti, hogy az éves, téli nagyleállás alkalmával elvégezhető. Mivel a megfogás erőhatásaival, a megfogó tüskék és az azokat megtámasztó perselyek kerülnek kölcsönhatásba azokat évente minden-

48


képp ajánlott kicserélni. A perselyek kiszereléséhez a tömítéseket is el kell távolítani, ezért azokat is ajánlott cserélni. Ezek a feladatok egy műszak alatt elvégezhetők egy karbantartó és egy gépész szakember időráfordításával a tüskék legyártásának idejét is beleértve. Fejlesztés megtérülési ideje Eredeti konstrukció éves üzemeltetési költség Új konstrukció éves üzemeltetési költség Éves megtakarítás Fejlesztés költségei Megtérülési idő

471 000 50000 445 000 282 000 0,67

[HUF] [HUF] [HUF] [HUF] [Év]

3. táblázat: Fejlesztés megtérülési ideje A számítások alapján a befektetett munka költségei bőven egy éven belül megtérülnek az eredeti üzemeltetési költségekhez viszonyítva. A berendezés teljes cseréje is felmerült az üzembiztonság növelésének érdekében. Előzetes árajánlatok alapján 100 millió Forint körüli összegre tehető egy ilyen beruházás költsége, mivel nem csak a fogadóállomást, de az egész laboratórium helyiséget át szervezni szükséges, ki kell cserélni a kiszolgáló robotot, automatizálást, stb. Ezen magas költségek miatt, a csere nem tekinthető megfelelő megoldásnak a jelenlegi nehéz piaci helyzetben.

49


9. Összefoglalás A diplomamunka célja egy valós ipari probléma hátterének feltárása és annak mérnöki módszerekkel való megoldása volt. A tervezési munkálatokat gondos probléma feltárás előzte meg. Az optimalizálási potenciálok a berendezés hibalistájának Pareto-elv alapú elemzésével és a gyökér hibaokok elemzésének segítségével kerültek megállapításra. A berendezés eredeti műszaki rajzai alapján különféle fejlesztési javaslatok kerültek kidolgozásra. A Siemens NX integrált tervezőrendszer kiválasztásában az egyetemen való elérhetősége, illetve a vele kapcsolatos tapasztalatok játszottak szerepet, ugyanis egyetemi tanulmányaim során ezt a CAD szoftvert ismertem meg a legjobban. A fejlesztések előkészítése folyamán a meglévő berendezés 3D modelljének megszerkesztése jó információgyűjtési lehetőséget biztosított és az egyes fejlesztési lehetőségek megvalósíthatósági elemzésénél is nagy segítséget jelentett. A tervezési ciklusban a pneumatikus munkahengerek kiválasztása nagyon fontos tényező volt, hisz megfelelő erőt kell kifejteniük elegendően kis méretek mellet, ezért azok erőszükségletének meghatározásával kezdődött a tervezés. A megfelelő munkahenger típus tudatában lehetett csak elkezdeni az alkatrészek megtervezését, hogy mindennek elegendő hely álljon rendelkezésére. Amint elkészültek az első tervek, bizonyos volt, hogy az új megfogó egység nehezebb lesz, mint az eredeti. Mivel a rendszer többi eleme nem ekkora tömeg mozgatására lett tervezve, azok működésének zavartalanságát számításokkal kellett bizonyítani, melyek folyamán a tervezőszoftver nagy segítséget jelentett. A megtervezett alkatrészek szerepe és azok anyaga is definiálásra került a 3D modell megtervezésének végén. Beüzemelési és karbantartási segédletként alkalmazható a dolgozatban elhelyezett számozott robbantott ábra és a működési leírást szemléltető 3D metszet nézet. A modellen végrehajtott végső simítások után elkészített 2D alkatrész rajzok szolgálták az alapot a manuális megmunkáló berendezéseken való gyártáshoz. Mivel a tervek kivitelezésre is kerültek még a dolgozat megírása alatt, az új megfogó egység pontos költségei is ismertek, ezért a befektetett munka megtérülési idejének becslése a valóság pontos közelítését adja. A tesztek bebizonyították, hogy a tervezés sikeres volt, a berendezés az elvárt módon működik.

50


10. Megvalósulás A tervezett alkatrészek legyártása műhelyrajzok alapján, manuális megmunkáló gépeken került kivitelezésre. Az első készdarabok elég nehéznek bizonyultak, ami nehezíti a karbantartások folyamán a berendezés szét- és összeszerelését, ezért a végső forma a kivitelezés alatti tervmódosítások eredménye. A gyártási fázis felügyelete közben, még a súlycsökkentés előtt készült fotók a következő ábrán láthatók.

a)

b)

39. ábra: a) Fogadócső súlycsökkentés előtti állapotban; b) Megfogó foglalat Amint az ábrán is látszik a megfogó foglalat több darabból került összehegesztésre a gépészeti üzem berendezéseinek korlátai miatt. A munkadarabok megmunkálása sokkal egyszerűbbnek bizonyult külön részenként, mint az egy darabból való legyártás. Az elkészült alkatrészek összeszerelt állapotát a következő fotó szemlélteti, ahol a fogadócső már súlycsökkentett állapotban látható.

51


a)

b) 40. ábra: a) Elkészült alkatrészek összeszerelt állapotban; b) beépítve

52


11. Függelék 11.1. Műhelyrajzok

53


54


55


56


57


58


59


60


61


62


63


64


65


12. Ábrajegyzék 1. ábra: Automatizált laboratórium .......................................................................................................................... 9 2. ábra: Mintaküldő állomás felépítése .................................................................................................................. 10 3. ábra: Kapszula méretei és részei ........................................................................................................................ 11 4. ábra: Mintafogadó állomás ................................................................................................................................ 12 5. ábra: Kapszulafogadó egység ............................................................................................................................ 13 6. ábra: Kapszulaürítés .......................................................................................................................................... 14 7. ábra: Hibalista részlete ...................................................................................................................................... 16 8. ábra: Rendezett hibakód lista ............................................................................................................................. 16 9. ábra: Pareto analízis hisztogramja ..................................................................................................................... 17 10. ábra: Hibás, felakadt kapszulahelyzet .............................................................................................................. 18 11. ábra: a) Jelenlegi megfogó hüvely, b) Az új hüvely ........................................................................................ 19 12. ábra: Kétpofás gyűrűperem megfogó a) és b) változat .................................................................................... 20 13. ábra: Hibás megfogás a) és b) variációk esetében ........................................................................................... 21 14. ábra: Hibakezelés újrazárással ......................................................................................................................... 21 15. ábra: Négypontos megfogó .............................................................................................................................. 22 16. ábra: Kétpontos, két lépésben lezáró megfogó ................................................................................................ 23 17. ábra: Lezárási folyamat kétpontos megfogó esetén ......................................................................................... 24 18. ábra: Kupakfogó munkahenger végállás érzékelője ........................................................................................ 25 19. ábra: Munkahengeres letapogató ..................................................................................................................... 26 20. ábra: Időterv .................................................................................................................................................... 28 21. ábra: Fogadóállomás háromdimenziós modellje (1. – Kapszulakezelő, 2. - Kapszulafogó egység) ............... 29 22. ábra: Kapszulafogó egység .............................................................................................................................. 30 23. ábra: A csúszóhüvely eredeti tervrajza a), és valós állapota b) ....................................................................... 30 24. ábra: Az új kapszulafogó szerkezet 3D robbantott ábrája (1. Fogadócső, 2. Csúszóhüvely, 3. Fogadócső – persely, 4. Tömítőgyűrűk (szimering), 5. Megfogó foglalat perselye, 6. Megfogó foglalat, 7. Megfogó tüskék, 8. Tüsketartó, 9. Zárólap tömítés, 10. Zárólap, 11. Munkahenger tömítése, 12. Pneumatikus munkahenger ........... 32 25. ábra: a) Fogadócső; b) csúszóhüvellyel, bronzperselyekkel, gumialátéttel és tőcsavarokkal szerelve ............ 33 26. ábra: a) Foglalat bronzpersellyel és tömítő gyűrűvel szerelve; b) pofatartó nyílás gumitömítéssel ................ 34 27. ábra: a) Megfogó tüskék a tüsketartó testben; b) Munkahengerre szerelt pofa ............................................... 34 28. ábra: Az elkészült kapszulafogó modell metszete ........................................................................................... 35 29. ábra: Pneumatikus munkahenger ellen ható erő kapszulazáráskor (Fp) .......................................................... 37 30. ábra: Erőhatások emelés közben...................................................................................................................... 38 31. ábra: Alkatrészek súlyszámítása ...................................................................................................................... 39 32. ábra: Palást-munkahenger emelőfelület kiszámítása ....................................................................................... 40 33. ábra: Kapszulanyitás folyamata ....................................................................................................................... 41 34. ábra: Eredeti kupakfogó megfogás közben ...................................................................................................... 42 35. ábra: Hosszabbított kupakfogó fej megfogás közben ...................................................................................... 43 36. ábra: Pozícióérzékelők felhelyezése ................................................................................................................ 43 37. ábra: Eredeti vezérlőprogram folyamatábrája.................................................................................................. 44 38. ábra: A módosított vezérlőprogram folyamatábrája ........................................................................................ 45 39. ábra: a) Fogadócső súlycsökkentés előtti állapotban; b) Megfogó foglalat ..................................................... 51 40. ábra: a) Elkészült alkatrészek összeszerelt állapotban; b) beépítve ................................................................. 52

66


13. Táblázatjegyzék 1. táblázat: Eredeti konstrukció éves üzemeltetési költségei ................................................................................. 48 2. táblázat: Fejlesztés költségei ............................................................................................................................. 48 3. táblázat: Fejlesztés megtérülési ideje ................................................................................................................ 49

67


14. Irodalomjegyzék 1. Kiváltó ok elemzési és feltárási eszközök különböző tanácsadói módszertanokban és kultúrákban – Bárány Péter 2. Plant-side automatic unit PBA-U/S – Machine manual by Polysius AG

68

CAM eszközeivel. Készítette:

Recommend Documents