MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR
TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT
Nullpont rendszerű készülékcsalád tervezése Kővágó Máté IV. éves gépészmérnök hallgató
Konzulens: Dr. Takács György egyetemi docens Szerszámgépek Tanszék Hegedűs György egyetemi adjunktus Szerszámgépek Tanszék
Miskolc, 2011
Tartalomjegyzék 1.
Bevezetés .............................................................................................................. 2 1.1.
2.
3.
Felhasználási területek, követelmények [7] ......................................................... 2
Szabadalomkutatás, funkciók feltárása ...................................................................... 3 2.2.
Gyorsműködésű rögzítő henger folyadék kifolyóval [2] ....................................... 4
2.3.
Befogókészülék és szorító szerelvény, munkadarabokhoz és szerszámokhoz [2] ..... 5
2.4.
Rögzítő készülék tokmánnyal és oldható munkadarab hordozóval [2] .................... 7
2.5.
Paletta pozicionáló és rögzítő berendezés [2] ...................................................... 8
2.6.
Rögzítő apparátus tokmánnyal, oldható és csatlakoztatható palettával [2]............... 9
2.7.
Értékelemzés ................................................................................................. 11
Piackutatás ........................................................................................................... 13 3.1.
Röhm [5]....................................................................................................... 13
3.2.
Vischer & Bolli AG [3] .................................................................................. 14
3.3.
Stark [4] ........................................................................................................ 15
3.4.
Összehasonlító táblázatok [6] .......................................................................... 17
4.
Összetett funkcióstruktúra ..................................................................................... 18
5.
Megvalósítás ........................................................................................................ 20
6.
5.1.
Gyártmánycsalád kialakítása ........................................................................... 20
5.2.
Behúzó csap kialakításának vizsgálata .............................................................. 21
5.3.
A szerszámgép asztalára való rögzíthetőség vizsgálata ....................................... 22
Méretezés ............................................................................................................ 23 6.1.
Henger méretezése [8] .................................................................................... 23
6.2.
Dugattyú kialakítása, tömítések [11] [12] ......................................................... 25
6.3.
Rugók kiválasztása [10] .................................................................................. 26
7.
Gyártmánysorozat kialakítása [6] ........................................................................... 27
8.
Összegzés és tovább fejlesztési irányok [9] ............................................................. 28
9.
Irodalomjegyzék ................................................................................................... 30
1
1. Bevezetés A dolgozat célja bemutatni a megfogás technikában alkalmazott nullpont rendszerű készülék elemek, alkalmazási területét, és a hozzájuk kapcsolódó követelmény rendszert. Az első rész az eszközök megismerésével foglalkozik, bemutatja a szabadalom és piac kutatás során feltárt változatokat. A megismert elemek működése alapján funkcióstruktúrák képezhetők, amelynek célja a további lehetséges változatok képzése, az esetleges tovább fejlesztési irányok meghatározása. A struktúra képzés során feltárásra kerülnek a működéshez szükséges funkciók, az ezeket megvalósító funkcióhordozók és a működés feltételei. Műszaki érték elemzési módszer alapján kiválasztott új típusú eszköz esetén ismertetésre kerül egy készülék-család koncepciója. A készülék-család kialakításának alapja a módszeres tervezés eszköz rendszere, melyen belül a gyártmánysorozatok tervezésének módszere, a megoldáselemek kombinálás adott lehetőséget az új változatok feltárására. A gyártmány-sorozat egy jellemző tagján keresztül bemutatásra kerülnek a szilárdságtani méretezés egyes lépései. A dolgozat végén megfogalmazásra kerülnek tovább fejlesztési irányok a szabadalom, piackutatás és tervezés során feltárt fejlesztési irányokra. Tekintettel az automatizálásra rendszerbe illeszthetőségre valamint intelligens funkciók bevezetésére.
1.1.
Felhasználási területek, követelmények [7]
A megfogás technikában alkalmazott készülékelemek feladata többcélú. Alapfeladat, hogy a megmunkálás során lehetővé tegye a munkadarab és a szerszám szerszámgépre való felfogását, azaz a viszonylagos helyzeteik meghatározását és megmunkálását közben azok biztonságos fenntartását. Valamint tegye lehetővé a munkadarab és szerszám gyors cseréjét. A nullpont rendszerű készülékek feladata a munkadarab csere idejének lecsökkentése. Alkalmazási területe főleg a nagy értékű szerszámgépek termelékenységének növelése az által hogy a megmunkálandó alkatrészek csere idejét minimalizálja. Ez úgy valósul, meg hogy a munkadarabokat, a géptéren kívül elhelyezik a befogó készülékbe, központosítják, majd a nullpont rendszerű készülék elemek segítségével rögzítik a gép asztalához. A rövidebb mellék időknek köszönhetően nő a megtermel érték egy műszak alatt. Felhasználási területek: Sorozatgyártás.(Például: autóipar motorblokkok gyártása) ebben az esetben a gyártmány saját maga készüléke. Ez azt jelenti, hogy kihasználják az elő gyártmányban található furatokat és más rögzítési lehetőségeket. Egyedi gépgyártás: a különböző méretű, alakú alkatrészek befogó készülékeit nem szükséges felszerelni a szerszámgép asztalára. Elsődleges követelmények: gyártott termék minősége és a gyártás termelékenysége javuljon, biztosítsa az alkatrészrajzon megadott pontossági és felület minőségi előírásokat, készülékbe való gyors be és kifogás, járuljon hozzá a megmunkálás időigényének a csökkentéséhez,
2
energia kimaradás esetén is biztosítsa a rögzítő erőt, a balesetek és káresetek megelőzése miatt, könnyen automatizálható legyen, automatikus tisztítási lehetőség, kis mértékben csökkentse a megmunkálható munkadarab méretét a szerszámgép munkaterében, egyszerű rögzíthetőség mind a szerszámgép asztalához mind a munkadarabhoz, kis tömeg a mozgó asztalok miatt, és a gyártás során történő mozgatás miatt, kis térfogat a tároló hely csökkentése érdekében univerzális alkalmazhatóság, legyen rögzíthető mátrix asztalokhoz és T-hornyos asztalokhoz is illetve legyen bázis testekbe építhető.
2. Szabadalomkutatás, funkciók feltárása A szabadalomkutatás célja a korábbi eszközök megismerése, a funkciók feltárása funkcióstruktúra kialakítása. A kutatás végén végeztem értékelemzést ez alapján választottam ki a további vizsgálatokhoz készülékeket. A szabadalom kutatás menete: A szabadalomkutatáshoz első sorban a Google Patents-et használtam. A kereső angol nyelvű, ezért a külföldi szakirodalomban használatos clamping system kifejezést használtam a keresés során. A megvizsgált szabadalmak kiválasztásakor ügyeltem arra, hogy mimnél több félét tudjak bemutatni, illetve az iparban elterjedt típusokat igyekeztem megismerni.
2.1.
Funkcióstruktúra [1]
Funkció struktúra létrehozásának a célja hogy a szerkezetet elemi funkciókra bontsuk a működés jobb megértése miatt. A vizsgálatot mind a szabadalomkutatásnál talált készülékeken és a piackutatás során megismert eszközök esetén is elvégeztem. A megismert eredményeket felhasználtam a saját konstrukció esetén. Funkció struktúra: elemi funkciók egymáshoz kapcsolása. Struktúra részei: Kötelező elemi funkciók a részegység nem működik e-nélkül. Kötelező alternatív elemi funkciók: ezek hatása egyenértékű, de a részegység funkció struktúrában valamelyik alternatív funkciónak szerepelni kell Nem kötelező elemi funkció növelik a részegység funkció tartalmát, de alkalmazásuk nem feltétlenül szükséges a részegység működéséhez. Kötelező elemi funkciók
Nem kötelező elemi funkciók
3
A vizsgálat menete: a készülék jellemzőinek megismerése, leírás és a rajzok tanulmányozása, fontosabb tulajdonságok rendszerezése, a kötelező elemi funkciók meghatározása, az alternatív funkciók feltárása csoportosítása az interfész felületek szerint, funkcióhordozók feltárása, a nem kötelező elemi funkciók elkülönítése, csoportosítása a funkció struktúra felvázolása.
2.2.
Gyorsműködésű rögzítő henger folyadék kifolyóval [2]
Quick action clamping cylinder with fluid outlet Szabadalmaztató: Emil Stark; Szabadalom száma: 607332; Kelt:2000.június 13 A szabadalom témája egy gyors működésű rögzítő henger, ami rendelkezik hűtőkenő folyadék elvezetéssel, ami csökkenti a belső szerkezeti elemek korrózióját. A készüléket az 1. ábra segítségével mutatjuk be. A funkció struktúrát 2. ábra mutatja. A rögzítő kúp (3) menet segítségével kapcsolódik a munkadarabhoz vagy palettához.(25). A rögzítő erőt rugók biztosítják (4) az oldáshoz hidraulikus hengert (9) alkalmaznak, a rögzítést golyók végzik. Előny a folyadék elvezetés miatt hosszabb az élettartama a szerkezetnek. A menetes csatlakozás miatt univerzális alkalmazási lehetőség. Kis tömeg, nagy rögzítő erő jellemzi. Hátrány: csak hidraulikus működtetésű lehet, a hűtőkenő folyadék elvezetése probléma lehet a gép asztalára rögzített eszköz esetén. Hűtés nélküli megmunkálás esetén nincs lehetőség a forgács automatikus eltávolítására.
1. ábra Gyorsműködésű rögzítő henger folyadék kifolyóval [2]
4
. 2. ábra Funkcióstruktúra a gyorsműködésű rögzítő henger folyadék kifolyó alapján Jelölések: he: hűtő kenő folyadék elvezetése, me: merevség biztosítása, om: munkadarab rögzítése oldása, rm: munkadarab rögzítés,
rö: rögzíthetőség szerszámgép, asztalához sr: szabványos rögzítő elemek a szerszámgép asztalához való rögzítéshez (beépítéshez), munkadarab rögzítéshez, tá: tájolás központosítás
2.3. Befogókészülék és szorító szerelvény, munkadarabokhoz és szerszámokhoz [2] (Clamping device and clamping assembly for clamping workpieces or tools in a vell defined position ) Szabadalmaztató: Basil Obrist;Cég:Certa AG; Szabadalom száma:6089557; Kelt:2000.julius 18 A szabadalom (3. ábra, 4. ábra) egy olyan eszközt mutatat, ami képes munkadarabokat és szerszámokat rögzíteni a szerszámgép asztalához. A munkadarabhoz (vagy munkadarab hordozóhoz) rögzíthető elem (1) tartalmazza a központosító furatot és hornyokat. A szerszámgép asztalához kapcsolható eszköz (2) tartalmazza a központosító csapot és a rögzítő berendezést(golyók(22) és kosár szerkezet(21)).A rögzítő erőt rugók biztosítják, oldáshoz pneumatikus hengert használ. Előny nagy pontossággal képes központosítani a munkadarabot vagy szerszámot X-Y irányban. Hátránya: nem rendelkezik sűrített levegős tisztítással, nem tudja elvezetni a hűtő kenő folyadékot. A nagyméretű hordozó elem kis munkadarabok estén felesleges tömeget jelent. 5
3. ábra Befogó készülékű [2]
4. ábra Befogó készülék metszeti rajz [2]
5. ábra Funkció struktúra a befogó készülék és szorító szerelvényhez Jelölések: me: merevség biztosítása, om: munkadarab rögzítés oldása, rg: rögzítő test munkadarabokhoz, rm: munkadarab rögzítés,
rö: rögzíthetőség szerszámgép asztalához, sr: szabványos rögzítő elemek a szerszámgép asztalához való rögzítéshez (beépítéshez), munkadarab rögzítéshez, tá: tájolás központosítás
6
2.4.
Rögzítő készülék tokmánnyal és oldható munkadarab hordozóval [2]
(Clamping apparatus with a clamping chuck and work piece carrier releasably connectable thereto) Szabadalmaztató: Karl Fries; Cég: Erowa AG; Szabadalom száma: 6641128 B2 Kelt: 2003. november 4 A szabadalom (7. ábra) olyan készüléket mutat be, amely képes precíz X-Y központosításra. A durva központosítást a munkadarab hordozóra (10) erősített rögzítő csap (11) elemei végzik és a szerszámgép asztalára rögzített befogó (1), a precíz tájolást a csapra munkált kúpos lelapolások (12) végzik. A behúzó erőt rugók biztosítják (20). A rögzítést golyók (16) végzik. Az oldást hidraulikus vagy pneumatikus dugattyú (15) végzi. Rendelkezik sűrített levegős tisztítással (6,5 jelű furatok és 23,24. jelű csatornák).A készülék 20kN rögzítő erőt biztosít. Előnye a levegős tisztítás, nagy rögzítő erő. Szerszámgép asztalba építhető. Hátránya a nagy felületű munkadarab hordozót igényel kisseb munkadarabok estén feleslegesen nagy tömeget jelent.
6. ábra Funkcióstruktúra rögzítő készülék tokmánnyal és oldható munkadarab hordozó alapján Jelölések: rö: rögzíthetőség szerszámgép asztalához, he: hűtő kenő folyadék elvezetése, sr: szabványos rögzítő elemek a szerszámgép asztalához való rögzítéshez hv: hűtő kenő folyadék elvezetése, (beépítéshez), munkadarab rögzítéshez, me: merevség biztosítása, tá: tájolás központosítás, om: munkadarab rögzítés oldása, ti: kapcsolódó felületek automatikus rg: rögzítő test munkadarabokhoz, tisztítása. rm: munkadarab rögzítés,
7
7. ábra Rögzítő készülék tokmánnyal és oldható munkadarab hordozóval [2]
2.5.
Paletta pozicionáló és rögzítő berendezés [2]
(Work palett positioning and fixing device) Szabadalmaztatók: Takayuki Kawakami, Ichiro Kitaura, Seiji Kimura,Takayuki Kuroda,;;Cég: Pascal Engineering Corporation, Hyogo (JP); Szabadalom száma:6955347; Kelt:20005.október 18 Ez a szabadalom (8. ábra, 9. ábra) egy palettarögzítő (1) berendezést mutat be, amely képes mind horizontális és vertikális irányban pozícionálni, kihasználja a gyűrűs kapcsoló rész (66) plasztikus deformációját is. Rendelkezik sűrített levegős tisztítással. Az előzőhez képest ez egy kifordított változat a rögzítő mechanizmus a csap (ez van a gép asztalához rögzítve), és a paletta tartalmazza a hüvelyt (60). a rögzítést golyók végzik. A tartóerőt rugók (30) biztosítják. Az oldást hidraulikus hengerrel (31) oldották meg. Előnye a nagy precizitás akár 1µm pontosság. A szerkezet tömítése egyszerűbb, könnyebben védhető a korrózióval szemben. Hátránya csak paletták rögzítéséhez használható, nagy helyet vesz, el az megmunkálóeszköz munkateréből a gép asztalához kell rögzíteni az bázistestet (2) és csak ehhez kapcsolható a munkadarab hordozó.
8. ábra Paletta pozicionáló és rögzítő berendezés [2]
9. ábra Rögzítő elemek [2]
8
10. ábra Funkció struktúra paletta pozicionáló és rögzítő berendezés esetén Jelölések sr: szabványos rögzítő elemek a me: merevség biztosítása, szerszámgép asztalához való rögzítéshez (beépítéshez), munkadarab rögzítéshez op: munkadarab rögzítés oldása, tá: tájolás központosítás, rp: rögzítő test palettákhoz, ti: kapcsolódó felületek automatikus rm: munkadarab rögzítés, tisztítása, rö: rögzíthetőség szerszámgép tö: tömítés. asztalához,
2.6. [2]
Rögzítő apparátus tokmánnyal, oldható és csatlakoztatható palettával
(Clamping apparatus with a chuck and a pallet releasably attachable thereto) Szabadalmaztató: Peter Nie; Cég: Erowa AG; Szabadalom száma:7303195; Kelt:2007.december 4 A szabadalom (11. ábra, 12. ábra) egy palettarögzítő berendezést mutat be, ami rögzítő reteszeket (13) alkalmaz. A munkadarab hordozó négy központosító csapot tartalmaz (20), ezek illeszkednek be a központosító hornyokba. A rögzítéshez rugóerőt használnak (19) az oldás pneumatikus dugattyúkkal történik (16). Szerszámgép asztalához rögzíthető az alap lemez segítségével (3). Előny egyszerű szerkezet, kis tömeg. Hátrány nincs sűrített levegős tisztítás, nem rendelkezik nagy Z-irányú rögzítő erővel, csak paletták rögzítésére alkalmas.
9
11. ábra Rögzítő berendezés [2]
12. ábra Rögzítő berendezés metszete [2]
13. ábra Funkcióstruktúra rögzítő apparátus tokmánnyal, oldható és csatlakoztatható palettával esetén Jelölések: rm: munkadarab rögzítés, rö: rögzíthetőség szerszámgép asztalához, he: hűtő kenő folyadék elvezetése, sr: szabványos rögzítő elemek a szerszámgép hv: hűtő kenő folyadék elvezetése, asztalához való rögzítéshez (beépítéshez), me: merevség biztosítása, munkadarab rögzítéshez, om: munkadarab rögzítés oldása, tá: tájolás központosítás. rp: rögzítő test munkadarabokhoz, 10
11
Hátrány
Előny
nincs lehetőség nagyméretű nagy felületű a forgács munkadarab munkadarab automatikus hordozó hordozó eltávolítására nem rendelkezik sűrített levegős tisztítással nem tudja elvezetni a hűtőkenő folyadékot
csak paletták nincs sűrített rögzítésére levegős tisztítás alkalmas nem rendelkezik nagy teret vesz nagy Z irányú el a meg rögzítő erővel munkáló eszköz csak paletták munkateréből rögzítésére alkalmas
Rögzítő apparátus és tokmánnyal és csatlakoztatható palettával
nagy pontosság precíz X-Y nagy precizitás egyszerű X-Y irányban központosítás egyszerű tömítés szerkezet Sűrített levegős kis tömeg tisztítás nagy rögzítő erő
Paletta pozicionáló rögzítő berendezés
Hűtőkenő folyadék elvezetés rögzítő kúp tányér rugók
Rögzítő készülék tokmánnyal és oldható munkadarab hordozóval
Befogó készülék és szorító szerelvény munkadarabokho z és szerszámokhoz
Gyors működésű rögzítő henger folyadék kifolyóval
2.7. Értékelemzés
Az értékelemzés célja megtalálni az ideális fejlesztési irányt. A megvizsgált szabadalmak előnyös, hátrányos tulajdonságait az 1. táblázat foglalja össze. A 2. táblázat többségi módszer alkalmazásával értékeli az eszközöket. 1. táblázat Értékelemzés
Többség módszer [6] Ez egy egydimenziós érték elemzési modell. Megállapíthatjuk, melyik modellnek van a legnagyobb számú előnyös helyi értéke. Végrehajtás módja: A módszert úgy kell lefolytatni, hogy, az összehasonlítandó változatokat (Ai), minden értékelési szempont szerint (Ci) páronként értékeljük. Az értékelés ezen a szinten nincs számszerűsítve, csak azt kell eldönteni, hogy az aktuális követelmény szerint (Ci) a változatokat párba rendezve melyik változat jobb a másiknál. Az értékeléshez táblázatot készítettem. Sorokban az összehasonlítandó modellek szerepelnek, oszlopok az értékelési szempontokat tartalmazzák. A táblázat rovataiba az egyes értékelési szempontok szerint,a változatpárok összehasonlása alapján a jobb változat azonosítóját írjuk. Ha az összehasonlított változatpár a vizsgált szempont szerint egyforma értéket képvisel, akkor ezt a táblázat megfelelő rovatába írt „=”jellel lehet dokumentálni. A változat párok lehetséges számának meghatározása:
s- sorok száma i-változatok száma Az értékelemzés során használt jelölések: A- Gyors működésű rögzítő henger folyadék kifolyóval B- Befogó készülék és szorító szerelvény munkadarabokhoz és szerszámokhoz C- Rögzítő készülék tokmánnyal és oldható munkadarab hordozóval D- Paletta pozicionáló és rögzítő berendezés E- Rögzítő apparátus tokmánnyal oldható és csatlakoztatható palettával Kritériumok: K1-Megvalósíthatóság: a szerkezetek bonyolultságát hasonlítom össze. Alkatrészek alakját és összetettségét. K2-Várható pontosság: csatlakozó felöletek kialakítása, alkalmaz-e plasztikus deformációt illesztéshez. K3-Rögzítő erő nagysága az alkalmazott rugók száma és fajtája, illetve a rögzítés módjának összehasonlítása. K4-Tisztítási lehetőség: ez a szempont veszi figyelembe a csatlakozó felületek tisztítási módját és a korrózió védelmet a tömítési lehetőségeket. K5-Munkadarabokhoz való rögzíthetőség minősége: előny a szabványos rögzítő elemek alkalmazása, illetve a munkadarabhoz kapcsolódó eszközök tömege minél kisseb legyen. K6-Munkatérből elfoglalt hely: a készülék csak minimális mértékben csökkentse a megmunkálható munkadarab méreteit.
12
2. táblázat Többségi módszer szabadalom kutatáshoz Összegzés
Összehasonlítás szempontjai Változat párok A-B A-D A-C A-E B-C B-D B-E C-D C-E D-E
K1
K2
K3
K4
K5
K6
A
= = A E B B E C E E
= = = A = = B = C D
A A = A C D B D C D
A C D A C D B C C D
A A A A = B B C C =
= = A A = B B C C E
3 2 3 5
B
C
D
E
1 1 1 1 2 5
2 1 3 5
1
1 3 2 ∑A=13 ∑B=9 ∑C=8 ∑D=7 ∑E=4 Az értékelemzés alapján az A és a B változatokat érdemes tovább vizsgálni.
3. Piackutatás A piackutatás során igyekeztem megismerni és összehasonlítani a piacon kapható termékeket, valamint tovább bővíteni a funkció struktúrát.
3.1.
Röhm [5]
A gyártónál csak egy méretben kapható az eszköz. A Stark és VB termékéhez képest ez egy kifordított változat a központosítást egy csap végzi, ez tartalmazza a rögzítő elemeket. Plasztikus deformációt a központosítására. Rendelkezik sűrített levegős tisztítással. Hátránya nagy teret vesz el a szerszámgép munkateréből.
14. ábra Röhm által alkalmazott rendszer [5] Beépítési megoldások: Bázis testbe építhető Felhasználási terület:marás, fúrás, köszörülés, mérés.
13
15. ábra Funkcióstruktúra Röhm által gyártott készülékek alapján Jelölések: sr: szabványos rögzítő elemek a szerszámgép asztalához való rögzítéshez me: merevség biztosítása, (beépítéshez), munkadarab rögzítéshez, om: munkadarab rögzítés oldása, tá: tájolás központosítás, rg: rögzítő test munkadarabokhoz, ti: kapcsolódó felületek automatikus rm: munkadarab rögzítés, tisztítása. rö: rögzíthetőség szerszámgép asztalához
3.2.
Vischer & Bolli AG [3]
A cég által alkalmazott rögzítő rendszer: szabadalmaztatott patronos zár (funkció összevonás a golyók és golyókosár között ). A zár előnye a kevesebb elem könnyebb tisztíthatóság. Jó rezgés csillapító. Egyes speciális csapok tartalmaznak hőmérsékletkompenzáló tagot is a pontosság növelése érdekében. A készülék család bizonyos tagjai rendelkeznek sűrített levegős tisztítással és adat átviteli eszközökkel.Felhasználási terület: mérés, esztergálás, marás, köszörülés. Beépítési formák: Flexibilis felhasználás (szerszámgép asztalára rögzíthető eszközök) Alaplemezbe építhető változat ( az alaplemez rögzíthető a szerszámgép asztalához) Közvetlenül integrálható változat A gyártó által készített méretcsaládot mutatja az 3. táblázat.
16. ábra VB által alkalmazott patronos befogó szerkezet [3] 14
Termék neve SAFE 20 SAFE30 SAFE50
Behúzó erő/egységenként [N] 12500 20000 30000
3. táblázat VB készülék család adatai Meg fogóerő/egységenként legnagyobb átmérő [N] [mm] 40000 120 60000 160 90000 190
17. ábra Funkcióstruktúra Vischer & Bolli AG által gyártott készülékek alapján Jelölések: rö: rögzíthetőség szerszámgép asztalához, he: hűtő kenő folyadék elvezetése, sr: szabványos rögzítő elemek a szerszámgép asztalához való rögzítéshez hv: hűtő kenő folyadék elvezetése, (beépítéshez), munkadarab rögzítéshez, me: merevség biztosítása, tá: tájolás központosítás, om: munkadarab rögzítés oldása, ti: kapcsolódó felületek automatikus rg: rögzítő test munkadarabokhoz tisztítása. rm: munkadarab rögzítés,
3.3.
Stark [4]
A cég golyós rögzítést alkalmaz. A rögzítő erőt rugók biztosítják. Egyes termékek érzékelővel vannak ellátva ezek a rögzítés állapotát képesek jelezni a szerszámgép felé. Sűrített levegős tisztítás is elérhető az egységekhez. Több célra alkalmazható: esztergálás, fúrás, marás, üregelés, teszt állványok (összeszereléshez). Beépítési megoldások: közvetlenül a szerszámgép asztalába építhető változatok, asztalra rögzíthető egységek. 15
A katalógusokban található adatok szerint az elérhető pontosság kisebb, mint 0.01 mm. A gyártó által készített méret családot mutatja a 4. táblázat. Az alkalmazott technológiát a 18. ábra mutatja.
18. ábra A Stark általalkalmazott rendszer [4] 4. táblázat Stark készülék család adatai Termék neve SPEEDY classic 1 SPEEDY classic 2 SPEEDY classic 3
Behúzó erő/egységenként [N]
Megfogó erő/egységenként [N]
Legnagyobb átmérő [mm]
6500
25000
105
20000
38000
135
30000
55000
176
19. ábra Funkcióstruktúra Stark által gyártott készülékek alapján
16
rö: rögzíthetőség szerszámgép asztalához, sr: szabványos rögzítő elemek a szerszámgép asztalához való rögzítéshez (beépítéshez), munkadarab rögzítéshez, tá: tájolás központosítás, ti: kapcsolódó felületek automatikus, tisztítása.
Jelölések: áj: állapot jel, he: hűtő kenő folyadék elvezetése, me: merevség biztosítása, om: munkadarab rögzítés oldása, rg: rögzítő test munkadarabokhoz, rm: munkadarab rögzítés
3.4.
Összehasonlító táblázatok [6]
A gyártók által elérhető termékek összehasonlítása. A 5. táblázat be építésies működési adatokat hasonlítja össze. A 6. táblázat az előnyöket és hátrányokat mutatja be. 5. táblázat A piackutatás során megvizsgált eszköz családok összehasonlítása Szempontok VB Stark Röhm Behúzó erő/egység [N] 12500 20000 Megfogó erő/egység[N] 40000 38000 22000 Jellemző átmérő[mm] 120 135 129 Magasság[mm] 70 40 68,75 Ismétlési pontosság[mm] ±0,0002 <0,005 0.002 Működtetéshez szükséges 35-40(hidraulikus) 6(pneumatika) nyomás[bar] Tömeg[kg] 3,6 4,5 6. táblázat Előnyök hátrányok összehasonlítása Stark
Röhm
Számos változatban elérhető Egyes példányok automatizált kivitelben is elérhetők
Pneumatikával üzemeltethető T-hornyos asztalhoz illeszkedik a mérete
Kis ismétlési pontosság VB által gyártott termékhez képest nagy tömeg Összetett szerkezet zavar érzékeny
csak egy méretben elérhető nagy helyet foglal el a gép munkateréből
VB
Előnyök
Hátrányok
Kevesebb elem kevésbé érzékeny a szennyeződésekre Könnyen karbantartható Jó rezgés csillapító Nem rendelkezik az automatizáláshoz szükséges részekkel
17
4. Összetett funkcióstruktúra
20. ábra Összetett funkció struktúra Jelmagyarázat: rö: rögzíthetőség szerszámgép asztalához, rg: rögzítő test munkadarabokhoz, tá: tájolás központosítás, rm: munkadarab rögzítés, áj: állapot jel, om: munkadarab rögzítés oldása, me: merevség biztosítása, sr: szabványos rögzítő elemek a ti: kapcsolódó felületek automatikus szerszámgép asztalához való rögzítéshez tisztítása, (beépítéshez), munkadarab rögzítéshez, he: hűtő kenő folyadék elvezetése. A 20. ábra alapján feltárt funkciók megvalósításának bemutatása. Munkadarab rögzítés és oldás lehetséges megoldásai: Tisztán hidraulikus elven működő berendezés. Mind a munkadarab rögzítése és oldása hidraulikusan történik egy kettős működtetésű hengerrel. Előnye nincs szükség rugókra, gyorsabb működésre képes, könnyen alkalmazható teljesen automatizált rendszerekben. Hátránya megmunkálás közben biztosítani kell a rögzítő erőt, nagy erőkhöz viszonylag nagyméretű dugattyúra van szükség. Rugók alkalmazása. Csak az oldáshoz van, szükség energiára ez lehet hidraulikus pneumatikus esetleg mechanikai energia. Hátrány plusz elemek növelik a berendezés tömegét. Pneumatika alkalmazása. Viszonylag kis erők hozhatóak létre vele. De egyszerűen előállítható, meghibásodás estén nem okoz környezet szennyezést. Gyors működést tesz lehetővé. Alkalmazási területe a nagy tisztaságot igénylő területek például élelmiszeripar gyógyszeripar. 18
Elektromágneses elven működő rendszerek. Nagy energia igény, a megmunkálás során felmágneseződhet a darab, Vonza a forgácsot is, nehézkes a tisztítás. Mechanikus zárak. Nagy tömeg, bonyolult szerkezetek, jelentős kopás jelentkezhet a hosszú távú használat során. Tájolás központosítás: Kúpos felületek alkalmazása: A könnyebb használhatóság miatt a felületek között nem lehet önzárás, figyelembe kell venni, hogy Z-irányban nem határozza meg teljesen a munkadarab helyzetét, szükséges síkfelületre való ütköztetés. Ütköztetés: sík és hengeres felületek alkalmazása Poligon kötés alkalmazása a bonyolult megmunkálás miatt az alkalmazása nem célszerű. A felület képes tájolni a munkadarabot és elfordulás ellen is rögzíteni. Rögzíthetőség szerszámgép asztalára: T-hornyos és furatmátrixos asztalok szabványihoz illeszkedő méretek kialakítása. Ebben az esetben könnyen akár hagyományos kialakítású gépekhez illeszthető eszközt kapunk. Hátránya nehezebb eltávolítani a forgácsot a szerszámgép asztaláról. Könnyű beépíthetőség elősegítése bázis testekbe, asztalokba Ezek az alkalmazások cél gépeknél illetve nagy munkaterű gépeknél előnyösek. A forgács és a hűtő kenő folyadék elvezetése egyszerűbb, mint a T-hornyos asztalokra épített példányok esetén. Rögzíthetőség munkadarabokhoz: Menetes rögzítő elemek: sokoldalú felhasználást tesznek lehetővé, egyaránt rögzíthető ezzel a megoldással a munkadarab, vagy a munkadarabot tartó készülék. Szabványos csatlakozó felületek kialakítása a megfogás technikában használt többi elemhez. Tisztítás: élettartam növelés Sűrített levegős tisztítás: a megmunkálás során keletkező forgács eltávolítása a csatlakozó felületekről fontos a precíz működé érdekében. A sűrített levegőt csak a munkadarab leválasztásakor kell alkalmazni megmunkálás közben nem. Tömítés: az élettartam növelés egyik eszköze meggátolja a hűtő kenő folyadék bejutását a készülékekbe ez által csökkentve a korróziót. Hűtő kenő folyadék kifolyó: készülékekbe bekerült szennyező anyag eltávolítását segíti elő. Mosófolyadék: a forgács eltávolítást segíti elő a csatlakozó felületekről, gyakran hűtő kenő folyadékot alkalmaznak erre a feladatra.
19
5. Megvalósítás A szabadalom kutatás és piackutatás alatt szerzett tapasztalatok alapján kialakítottam egy saját elképzelést a megvalósítandó példányról (21. ábra). Ezt tovább vizsgálva igyekeztem az összevont funkcióstruktúrán bemutatott funkciók közül minél többet megvalósítani. Ennek alapján vizsgáltam meg a gyártmánycsalád kialakíthatóságát különböző szempontok szerint. A saját ötlet kialakításakor nagy hangsúlyt fektettem a minél több funkció megvalósítására. Rögzítőkészülék kúpos központosítással és tájolást segítő bütykökkel A központosítást kúpos csap végzi (1), tartalmaz tájolást segítő bütyköket (2). A rögzítő erőt tányérrugók biztosítják (3) a rögzítést golyók végzik (4). Az oldáshoz szükséges erőt hidraulikus henger biztosítja (5).
21. ábra Rögzítőkészülék kúpos központosítással és tájolást segítő bütykökkel (első vázlat) Megvalósított funkciók: munkadarab rögzítés, oldás, tájolás központosítás. A henger kialakítása során még vizsgálható a hűtő kenő folyadék elvezetésének lehetősége.
5.1.
Gyártmánycsalád kialakítása
Gyártmány család: olyan eszközök, melyek alap funkciói és méretei meg egyeznek, de a megvalósításban különbségek vannak. A kiválasztott Rögzítőkészülék kúpos központosítással és tájolást segítő bütykökkel eszköz esetén is képezhetünk ilyen változatokat. A választott eszköz funkcióinak részletezése, és ezen keresztül változatok képzése: Rögzítő test munkadarabokhoz, a behúzó csapok szerint képzett változatokat az 5.2 pontban mutatom be. Munkadarab rögzítés, a munkadarab rögzítését a behúzó csaphoz kapcsolódó golyók végzik, az behúzó erőt tányér rugók biztosítják. A golyók teherbírását ellenőrizni kell felületi nyomásra. Munkadarab rögzítés oldása, ezt hidraulikus hengerrel célszerű megoldani. A kisseb méretű változatok esetén célszerű megvizsgálni a tisztán pneumatikával üzemeltetett eszközöket. A 6.2 kerül részletezésre a dugattyú kétféle kialakításának lehetősége. 20
Szabványos rögzítő elemek a szerszámgép asztalához való rögzítéshez (beépítéshez), ezek az elemek csak a rögzítést szolgálják például csavarok. Rögzíthetőség szerszámgép asztalához, a beépítési példákat az 5.3 pontban ismertetem. Tájolás központosítás, ezeket a feladatokat ebben az esetben a behúzó csap végzi. Állapot jel, ebben az esetben nem rendelkezik a készülék ilyen funkcióval, ezt a tovább fejlesztési lehetőségek között kap fontos szerepet. Merevség biztosítása, a megmunkálás pontosságához elengedhetetlenül szükséges funkció, ezt befolyásolja a szilárdságtani méretezés eredményei, és a gyártásnál elérhető megmunkálási pontosság. Kapcsolódó felületek automatikus tisztítása, a készüléket sűrített levegős tisztítással szeretném ellátni. De vizsgálható az a lehetőség is, amikor a forgács eltávolítására a hűtő kenő folyadékos átöblítést alkalmazunk. Hűtő kenő folyadék elvezetése, ez a funkció az élettartam növelés szempontjából fontos. A bemutatott készüléket módosítani szükséges ahhoz, hogy ez a funkció teljesüljön.
5.2.
Behúzó csap kialakításának vizsgálata
Az alap készülék (21. ábra) rendelkezik tájolást segítő bütykökkel, ez a kialakítás akkor előnyös, ha csak egy eszközt használunk az elő gyártmány rögzítésére tájolására. Házszerű alkatrészek esetén megnehezíti a felszerelést. Tehát a készülék második változata a tájolást segítő bütykök elhagyásával készül. Így ez a készülék nem képes osztásra és a forgó mozgás megakadályozására, csak több csap egyidejű alkalmazása határozza meg a darab helyzetét teljesen. A csapok további két féle kialakítása lehetséges a munkadarabhoz való kapcsolás módja szerint. Az első változat, hogy magából a csapból alakítjuk ki a menetes részt. Előnye nem szükséges csak egy alkatrészt tárolni, hátránya egy csap csak egy féle hosszúságú menettel látható el. A másik lehetőség a belső kulcsnyílású csavar alkalmazása. De ebben az esetben vizsgálni kell a csavar teherbírását és anyagát. Előnye rugalmasan változatható hosszúságú menet lehet kialakítani, a csavarok variálásával. Hátrány több alkatrészt kell tárolni, a csavarok kialakításából eredően nő a pontatlanság. Vizsgálni kell a szilárdságtani jellemzőket.
a,
b, 22. ábra Behúzó csap változatok
21
c,
d, 23. ábra Behúzó csap változatok
5.3.
A szerszámgép asztalára való rögzíthetőség vizsgálata
Az eszközt a szerszámgép munkaterében rögzítik, ennek lehetséges megoldásait a 24. ábra mutatja. A hagyományos gépek nagy része rendelkezik T hornyos asztallal. A rögzítés történhet ezekhez közvetlen módon is (24. ábra/a). Ekkor vizsgálni kell a csatoló elemek teher bírását. Előnye csak az eszköz kerül rögzítésre, ez által minimális a plusz tömeg, a munkatér könnyen átrendezhető. Hátránya a hidraulikus és pneumatikus csövek könnyem sérülhetnek, megnehezedik a forgács eltávolítása a munkatérből. Bázis testek alkalmazása (24. ábra/b) ebben az esetben a rögzítő elemeket egy testbe építik be, ami könnyen rögzíthető a munka térben. Előnye a hidraulikus pneumatikus csövek védett helyre helyezhetők, könnyebbé válik a forgács eltávolítása. Hátránya csökkentheti a megmunkálható munkadarab méretét. Különböző feladatok esetén nehezebb variálhatóság. Mátrix asztalok kialakítása (24. ábra/c) az elemek beépíthetők lehetnek közvetlenül a szerszámgép asztalába. Ebben az esetben nem csökken a megmunkálható munkadarab mérete. Előnyös kialakítás lehet célgépek esetén, ekkor a hidraulikus pneumatikus rendszer a szerszámgépbe szerelhető.
a,
b, 24. ábra Beépítési példák [3]
22
c,
6. Méretezés A gyártmánysorozat elkészítéséhez meg kell határozni az alap adatokat. Én a tervezést az átmérő és a nyomás megállapításával kezdtem ebben felhasználtam a piac kutatás során szerzett tapasztalatokat. Így a jellemző átmérőt120mm-re a működéshez szükséges nyomást 40 bar-a választottam, gyártmány család középső elemét terveztem meg pontosan a többit csak közelítő számításokkal képeztem, a fontosabb méreteket ellenőrzőszámítással ellenőriztem.
6.1.
Henger méretezése [8]
A szerkezet bonyolult kialakítása miatt a szilárdságtani számítások csak közelítő jellegűek. A méretezés menete: A számítások kezdetén a szerkezet kialakítását figyelembe véve próbáltam meghatározni a dugattyú átmérőjét. Figyelembe vett szempontok: a megfelelő nagyságú erőt kell biztosítani a munkadarab rögzítéséhez, a fedél rögzítését belső kulcsnyílású csavarok felhasználásával célszerű megoldani, ezek elhelyezéséről is gondoskodni kell. Az előzetes számításoknál a dugattyú átmérőjét 85mm-re választottam. És első lépésként meghatároztam az ehhez tartozó minimális falvastagságot tisztán a nyomás figyelembe vételével. A méretezésnél azt feltételeztem, hogy a henger falvastagsága kisebb, mint 24 mm (v <24mm), így mint egyszeresen görbült héj méretezhető. Héjnak nevezzük az olyan teherhordó szerkezeti elemet, amelynek falvastagsága kisebb, mint a szerkezet jellemző külső geometriai mérete átmérője. Egyszer görbült héjnak nevezzük az olyan szerkezetet, amely geometriai modelljének vezérgörbéje egyenes. Mivel a geometria és a terhelés is körszimmetrikus ezért kizárólag normálfeszültségek keletkeznek. σa- tengelyirányú feszültség σR- sugárirányú feszültség σφ- érintőirányú feszültség D-a héj közepes átmérője Dk-külső átmérő (nem a szerkezet teljes átmérője, ez csak a héjra jellemzője) p- belső túlnyomás v- hj falvastagsága d- dugattyú átmérője A méretezéshez a Mohr szerinti redukált feszültséget vettem figyelembe: (1) (2) (3)
23
(4)
25. ábra Feszültségi főirányok A belső átmérő ismeretében csak a külső átmérőt kell meghatározni. A választott anyag a C60E. Nem szükséges korrózióálló acélt választani, mivel a hűtő kenő folyadék tartalmaz korrózió gátló adalékot. A minimális külső átmérő meg határozásához a (4) egyenletből kiindulva történik (5) (6) (7) (8) A (8) képletbe történő behelyettesítés előtt meg kell határozni a σred maximális értékét n- biztonsági tényező Reh- anyagra jellemző folyáshatár (9) A v meghatározása után kiszámítottam az anyagban ébredő feszültségeket (10) (11) (12) (13) Az így nyert vastagságot a biztonság javára felfelé kerekítettem. Figyelembe kell venni a munkadarabról a készülékre ható erőt is, amit csak tisztán nyomásként vettem figyelembe. A feltételezett erő 10kN.De a szerkezet belsejében is keletkeznek, erők ezek közül a legjelentősebb a hidraulikus munkahenger által összenyomott rugókból származó erők ez a dugattyú méretéből számíthatók. Ez az erő megközelítőleg 23kN és tisztán húzásként vehető figyelembe. Az így keletkező feszültség: megközelítőleg 28,4591 MPa. így a Mohr elmélet szerint végzett számítások nem változnak. 24
6.2.
Dugattyú kialakítása, tömítések [11] [12]
Ebben a pontban szeretném vizsgálni a hűtő kenő folyadék elvezetésének lehetőségét illetve a tányérrugók terének leválasztását. Figyelembe kell venni már ebben a pontban azt is, hogy nem lehet akármekkora belső átmérőjű tányérrugókat választani. A hűtő kenő folyadék elvezetése nem kötelező elemi funkció ezért csak a fő funkciók megvalósítása után vizsgálható. Ebben az esetben viszont függhet tőle a hidraulika általbiztosított erő. A henger kialakításánál a tömítések kiválasztásához a Trelleborg cég katalógusait használtam. A tömítési feladat: egyenes vonalú mozgást végző görbe felületeket kell tömíteni. Ehhez a feladathoz több féle tömítés is alkalmazható. Az alkalmazott tömítések keresztmetszete lehet tömör ( O-gyűrű, négyszög keresztmetszetű gyűrű stb.) nyitott profilú (U-profil, V-profil stb.) és több anyagból álló, különleges kialakítású. A választott eszköz ebben az esetben egy összetett tömítés, amely egy O-gyűrűből és egy teflon gyűrűből áll. Előnye a kis csúszási súrlódás és nagy sebességre képes. Sokféle olajjal üzemeltethető (pl.: ásványi olajok, szintetikus olajok, környezet barát hidraulika folyadékok).
26. ábra Dugattyú A folyadék hűtőkenő folyadék elvezetését nem biztosító dugattyúk megközelítőleg 6% nagyobb erő biztosítására képesek, mint a folyadék elvezetését biztosító dugattyúk. Előnyük a egyszerűbb kialakítás, és a könnyebb tömítési feladat. De a szerkezet élettartama csökken. Nehezebb megtisztítani a csatlakozó felületeket.
27. ábra Dugattyú folyadék elvezetővel A folyadék elvezetését biztosító dugattyúk, egyszerűbb tisztítást tesznek lehetővé, ezáltal növelik a szerkezet élettartamát.
25
6.3.
Rugók kiválasztása [10]
A rugók kiválasztásánál a Schnorr cég katalógusát használtam fel. A rugók helye adott tehát csak a számukat és az egymásra helyezésük módját kell meghatározni. A tányérrugók a hajlító igénybevételt szenvedő rugók csoportjába tartozik. A rugótányérokat megfelelő hengeres üregbe lehet beépíteni vagy pedig csapra lehet felfűzni. A gyári katalógusok tanulsága szerint a tányérrugókra jellemző, hogy nagyon váltakozó görbéjű rugókarakterisztikájú oszlopokat lehet belőle összeállítani. De a kis rendelkezésre álló hely miatt nehéz biztosítani azt, hogy a különböző vastagságú rugók ne terhelődjenek túl, ezért csak ugyanolyan vastagságú rugók kerülnek beépítésre. Ebben az esetben a csapon vezetett megoldást választottuk, és a beépítés úgy történik, hogy a rugók előfeszítve legyenek. Ennek oka, hogy a rögzítő erőt biztosítani kell, a működés egész időtartama alatt A rugó oszlop kialakításakor, figyelmet kell arra fordítani, hogy minél nagyobb elmozdulást biztosítsunk. Az elő feszítés mértéke 25% a maximális terhelés nem érheti el a 75% lehajlást. A szerkezetben vegyes rugó oszlop kerül beépítésre. A kiválasztásnál több lehetséges variációt figyelembe vettem. A legfontosabb szempont az volt, hogy mind folyadék kifolyóval és a nélkül is megfelelő erőt tudjon biztosítani minél kisebb változtatás nélkül. A számítások során felhasznált képletek: Eredő erő tányérrugó köteg esetén
28. ábra Tányérrugó jelölések magyarázata (14) Erdő elmozdulás (15) Váltakozó értelemben beépített tányérrugók esetén az eredő erő (16) Eredő elmozdulás (17) Vegyes rugóoszlop esetén az eredő rugó oszlop magasság [ ] i- váltakozó értelemben beépített rugók száma (vagy rugókötegek száma) n- rugókötegbe beépített rugók száma [(
)(
26
)
]
(18)
(19)
E-Young modulus ν- Poisson tényező t- vastagság h0- kúp magasság ( h0 =l0 –t) K1 - konstans Az elmozdulás számításánál felhasznált (19)képletet számítógépes program segítségével számítottam ki. Az elmozdulásokat a kisebb erőt biztosító folyadék kifolyóval ellátott dugattyú esetén végeztem el majd a kiválasztott példányt ellenőrzésre kerül, hogy a nagyobb terhelés esetén se érje el a lehajlás a 75%-ot. 7. táblázat Összefoglaló táblázat rugókhoz Azonosító Dr×dr db s [mm] se4 [mm] se6 [mm] L4 [mm] L6 [mm] szám [mm×mm] 016500 70×30,5 3 1,46 5,87 8.76 39,6 59,4 016600 70×30,5 2 1,44 5,78 8.64 32,4 48,6 016700 70×35,5 2 1,31 5,25 7,86 32,4 48.6 016800 70×35,5 1 1,19 4,77 7,14 23,2 34,8 016900 70×40,5 1 1,09 4,36 6.54 22,4 33,6 017000 70×40,5 1 0,56 2,26 3,39 24,8 37.2 db- kötegbe szükséges rugók száma s- egy rugó lehajlása a terhelés hatására se4 – eredő elmozdulás 4 váltakozó értelemben beépített rugóköteg vagy rugós tag esetén L4 –rugó oszlop magassága Az kiválasztott rugó a 016900 azonosító számú 70×40.5mm átmérőjű rugóból készített 6 elemet tartalmazó rugóoszlop. Ez megfelelő nagyságú erőt biztosít, és kis méretet. Az elmozdulás, amit ezzel a rugóoszloppal el lehet érni (az előfeszítést levonva) 4.14 mm.
7. Gyártmánysorozat kialakítása [6] Azonos funkcióra, azonos működési elv szerint, azonos megoldáselemekből összeállított mérnöki tervek, melyek csak működési és geometriai paramétereikben térnek el egymástól. A gyártmánysorozat kialakításának célja a tervezési idő csökkentése, egyes gyártmányokra vonatkoztatva. Csak a vezér típus megtervezését kell elvégezni, lépésről lépésre. A többi eszközt hasonlósági törvények alkalmazásával lehet származtatni. Jelen esetben az eszköz külső átmérőjét növeltem ez által nőtt a dugattyú átmérője, így a beépíthető rugók mérete és a behúzó erő is. Így nem csak geometriai hasonlóság valósul meg, hanem a statikai hasonlóág is ez azt jelenti, hogy a geometriai hasonlóság mellett az erőarány is állandó. Egy konstrukció akkor elégíti ki a gyártmánysorozat követelményeit, ha legalább egy hasonlóság-típus érvényes a sorozat elemei között. φ-hasonlósági tényező Li-a sorozat egyik tagja
φ= 1,6 választottam a középső elem 120mm nagysága adott. Képeztem kisebb átmérőjű és nagyobb átmérőjű darabokat is. A gyártmánysorozat elemeit 8. táblázat mutatja. 27
8. táblázat Gyártmánysorozat Külső átmérő [mm]
46,875
75
120
192
307,2
Dugattyú átmérő [mm]
31,25
50
80
128
204,8
Folyadék kifolyó nélküli dugattyú esetén 2,684 6,872 17,529 45,037 259,418 keletkező erő [kN] A statikai arány φg=2,56. Az így képzett sorozat első négy eleme jól alkalmaz ható a gépgyártásban. Az ötödik tag mérete túl nagy az általános felhasználáshoz. A piacon található termékek esetén az a trend mutatkozik, hogy a 100mm átmérőnél kisebb eszközök tisztán pneumatikus működtetésűek. A Stark cég is gyárt ilyen készülékeket. A tisztán sűrített levegővel üzemelő készülékek alkalmazási területe a nagy tisztaságot megkövetelő gyártási folyamatok (pl. gyógyszeripar, élelmiszeripar, finommechanika). Pneumatikus üzemeltetés esetén, viszont csak kisseb rögzítő erő állítható elő így abban az esetben csak geometriai hasonlóságról beszélhetünk.
8. Összegzés és tovább fejlesztési irányok [9] A feladat elkészítése során ismeretanyagot gyűjtöttem a nullpont rendszerű készülékekkel kapcsolatban. Az információ gyűjtés fő forrásai a szabadalomkutatás és a piackutatás voltak. A kutatás során feltártam az elemi funkciókat, és az ezeket megvalósító funkcióhordozókat, ezen ismeretek alapján elkészítettem a funkcióstruktúrát. A 20. ábra mind a szabadalom és piac kutatás során megismert készülékek funkcióit tartalmazza. A megismert eszközök alapján megfogalmazásra kerültek a működési feltételek. A dolgozat során többször végeztem érték elemzést, aminek célja a lehetséges fejlesztési irányok feltárása volt. A megszerzett tapasztalatok alapján kialakítottam egy saját ötletet. A tervezés során arra törekedtem, hogy az eszköz minél több funkciót legyen képes megvalósítani, igyekeztem figyelembe venni a többi gyártó által alkalmazott méreteket. A gyártmánycsalád kialakításával a megvalósítható eszközök számát igyekeztem növelni, illetve a készülék alkalmazhatósági tartományát bővíteni. Bemutattam egy lehetséges gyártmánysorozat kialakításának lehetőségét. A tovább fejlesztési irányok a teljes automatizálás felé mutatnak. Ez azért szükséges, hogy a készülékek alkalmazhatóak legyenek a modern rugalmas technológiai rendszerekben. A rugalmas gyártócellák (FMC) és a rugalmas gyár-tórendszerek (FMS) egyidejűleg több különböző alkatrész időben változtatható sorrendű, kötetlen ütemű gyártására alkalmas technológiai rend-szerek. Az FMC-k néhány CNC szerszámgépből, megmunkáló-központból (MC), az ezeket kiszolgáló robotból, valamint kiegészítő anyagtároló, ellátó, és mérőberendezésből állhatnak, az eszközök működésének összehangolását a cellairányító számítógép (FMCC) végzi az aktuális termelési program szerint. A rugalmas gyártórendszerek (FMS) cellákból és/vagy egyedi technológiai erőforrásokból épülnek fel. 28
Az ilyen rendszerekhez való csatlakoztatáshoz elengedhetetlen a villamos interfészen keresztüli csatolás. Szükséges jelet adni a készülék állapotáról, van-e befogott munkadarab, a biztonságos rögzítés megtörtént-e, illetve az oldás állapotáról is szükséges információt szolgáltatni. A szükséges jelek előállításához különböző szenzorok beépítésére van szükség. A készülékeket el lehet látni különböző intelligens funkciókkal ilyen lehet munkadarab azonosítására alkalmas rendszer, és a forgácsolási erőt figyelő erőmérőcellák, amik vész esetén leállíthatják a megmunkálást. A másik tovább fejlesztési irány a pontosság növelése, ezt elsősorban pontosabb megmunkálással lehet elérni. A pontosság meghatározásához, le kellene gyártani egy prototípust, amin méréseket lehet végezni. Az alkalmazhatóság eldöntéséhez meg kell határozni az ismétlési pontosságot. A mért értékek alapján el lehetne végezni a szerkezet korrekcióját.
29
9. Irodalomjegyzék [1]
Takács György – Szilágyi Attila – Demeter Péter – Barak Antal: Forgácsoló szerszámgépek
[2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
http://www.google.com/patents http://www.vb-tools.com http://www.stark-inc.com http://www.roehm.biz/ Dr. Takács György Tervezés módszertan jegyzet Dr. Molnár József – Dr. Szabó Sándor Készüléktervezés M. Csizmadia Béla-Nándori Ernő Mechanika mérnököknek Nemzeti Tankönyvkiadó 1999 Dr. Zsiga Zoltán - Dr. Makó Ildikó CNC szerszámgépek célgépek http://www.schnorr.com/ Font Péter – László György – Varga Béla Tömítések Műszaki Könyvkiadó 1971 http://www.trelleborg.com
[9] [10] [11] [12]
30
