MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR
TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
Takács Ágnes V. éves gépészmérnök hallgató
Konzulens: Dr. Kamondi László egyetemi docens Gépelemek Tanszéke
Miskolc, 2004
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
TARTALOMJEGYZÉK
SUMMARY
4
BEVEZETÉS
5
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
SZABADALOMKUTATÁS Mechanikus edzogépezet (1909, T. Volk) Készülék atlétikai célra (1912, T. R. Barrett) Tornakészülék (1921, O. L. Samuelson) Járómalom (1930, A. J. Wood) Sétáló szerkezet (1931, I. M. Petersime) Tornázó gépezet (1933, A. S. Fitz Gerald) Tornázó készülék (1943, E. Le Roy Jones) Rehabilitációs- és tornáztató szerkezet (1967, J. W. Brown) Antisztatikus kapaszkodóval ellátott futógép (2004, John C. Pan) Rehabilitációs adapter négylábúak részére (2002, H Victor Felger)
7 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17
2 AZ ISMERT SZALAGOS FUTÓGÉPEK BEMUTATÁSA 2.1 Gravitációs hajtású, fék nélküli, csukható vázas futógép 2.2 Fékkel szabályozható, csukható vázas futógép 2.3 Vízszintes futófelületu, csukható vázas, motoros hajtású futógép 2.4 Motoros hajtású, kézi lejtoállítású, merev vázas futópad 2.5 Motoros hajtású, kézi lejtoállítású, csukható vázas futópad 2.6 Motoros hajtású, motoros lejtoállítású, merev vázas futópad 2.7 Motoros hajtású, motoros lejtoállítású, csukható vázas futópad 2.8 Szalagos futógépek Roth-táblázata
18 18 19 19 20 20 21 21 21
3 A FUTÓFELÜLET FEJLESZTÉSI LEHETOSÉGEI 3.1 Megoldási lehetoségek a futószalag anyagára 3.1.1 Futószalag legfontosabb mechanikai követelményei 3.1.2 Futószalaggal szembeni ergonómiai követelmények 3.1.3 Futószalaggal szembeni esztétikai követelmények 3.1.4 A rekortán fajtái 3.1.5 Poly 1000 3.1.6 Poly 2000 3.1.7 Poly 2000- modified 3.1.8 Poly 3000 3.1.9 Poly 3000 Encapsulated 3.1.10 Poly 4000-Rekortan M 3.1.11 Poly 4000 Encapsulated 3.1.12 Értékelés
24 24 24 25 25 26 26 28 29 30 31 32 32 33
4
36
MÓDSZEREK LEÍRÁSA
5 FUTÓPAD KONCEPCIONÁLIS TERVEZÉSE 5.1 Lehetséges elvi megoldások rendszerezése 5.1.1 Merev futófelületu futógépek 5.1.2 Merev szegmenses futófelületu gépek 5.2 A megvalósított funkciók TDK DOLGOZAT
39 39 40 40 41 2
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.2.1 A funkciók leírása 5.3 Ismert megoldások funkcióstruktúrái 5.3.1 Gravitációs hajtású, kézi lejtoállítású, csukható vázas futógép 5.3.2 Vízszintes futófelületu, csukható vázas, motoros hajtású futógép 5.3.3 Motoros hajtású, kézi lejtoállítású, merev vázas futópad 5.3.4 Motoros hajtású, kézi lejtoállítású, csukható vázas futópad 5.3.5 Motoros hajtású, motoros lejtoállítású, merev vázas futópad 5.3.6 Motoros hajtású, motoros lejtoállítású, csukható vázas futópad
42 45 45 46 47 48 49 50
6
51
KONCEPCIONÁLIS TERVEK AUTOMATIKUS LÉTREHOZÁSA
7 BINÁRIS STRUKTÚRA -GENERÁLÓ PROGRAM 7.1 A bináris struktúra -generáló pro gram felhasználó felületének elemei 7.2 A bináris struktúra-generáló program fomenüje 7.3 A bináris struktúra-generáló program által létrehozott muködoképes megoldások
54 55 56
8
64
60
AZ EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE
IRODALOMJEGYZÉK
TDK DOLGOZAT
66
3
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
SU M M A R Y
The most exciting and difficult period of a product’s birth is the conceptional design. Costumers do no t even have the slightest idea, what a long chain of ideas a designer-engineer has, till he finds the last and final solution and how many versions he carries out and analyse to make a product’s properties better (cheap, economic, etc.). At the same time the designer is also doubtful, whether he thought of everything. One of the most exceptional advantages of the methodical design is that it shows all the variables of a product, besides given margin conditions. It increases the safety of a designer and improves the quality of the design if the number of the variable functions is increased. But reaching a big amount of function-number, the variables can be produced only with the aid of a computer. The topic of this paper is the computer aided methodical machine design, which creates a precedent for a computer aided conceptional design method through a treadmill’s example. The first part of this essay presents a patent investigation and analysis that shows the technical development of the treadmills as well, while concentrating the managed and the manageable functions. Than nowadays often treadmills with endless belt were introduced, with the help of the function- focused analysis again. Last the representation of the hunted out solutions were systemized with the help of the Roth knowledge- matrix. Creating a programme for a PC that automatically generates function structures from the given function outfit was the aim of this paper. Avoiding and treating the Combinatorial Bang and eliminating the false solutions a ‘rule-box’ can be found in the core of the programme. This function-structure generator was developed by Microsoft Visual Basic.NET. The self-developed programme creates a ‘*.scr’ file that can be played out with AutoDesk Mechanical Desktop 6.0 as it visua lizes the 3D model of the given function structure. There is a different chapter about different materials can be used as treadmill belt. Besides analysing the possibilities, the ergonomics was also highlighted. The bests of the self- made programme generated function-structures were introduced in the last chapter. Among these solutions the best will be chosen with the help of an estimation. My aim is to present the detailed plans of the selected solution as a diploma piece.
TDK DOLGOZAT
4
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
BE V E Z E T É S
A futás történelme az oskorig nyúlik vissza. Ahogy az osember eljutott az evolúció azon szintjére, hogy felegyenesedett, úgy fejlodtek képességei. A lábakon való járás, majd a futás elsajátítása után, már képes volt vadat ejteni, vadászni. A járás és a futás természetesen ösztönös cselekvések, ha veszélyben érezzük magunkat, az elso, amit gondolkodás nélkül teszünk, hogy felgyorsítjuk lépteinket, futásnak eredünk. A futás fontos szerepet töltött be a történelem csatáiban, lehetové tette az Olimpiai játékok kialakulását. Az elso Olimpiai-játékot i. e. 776-ban, Zeusz tiszteletére rendezték meg, aki apját legyozve érdemelte ki foisteni rangját. Ezen az elso Olimpián még csak egyetlen versenyszám volt, a stadionfutás, melyet egy szakács nyert meg, az éliszi Koroibosz. A nok még csak nézoként sem vehettek részt ezeken az ókori játékokon. A Pennsylvaniai egyetem Archeológiai és Antropológiai Múzeumának honlapja [21] szerint azonban, ugyanilyen játékokat rendeztek Zeusz feleségének, Héra istennonek tiszteletére is. A Héra tiszteletére rendezett játékokon hajadon lányok mérhették össze lábaik képességét. „Esküszöm Apollónra és Panakeirára, minden istenre és istennore, hogy erom és képességem szerint betartom az alábbi esküt és vallást…”–mondja a Hippokratészi-eskü. Az ókori Hellászban élo Hippokratészt az utókor az Orvostudomány Atyjaként ismeri, hiszen könyvei a mai orvoslás alappilléreit jelentik. A terheléses EKG-vizsgálat ugyan több mint 2000 évvel a tudós halála után jelent meg a szívdiagnosztika szakterületén, de neki köszönheto a gyó gyítás iránti elhivatottság, valamint az orvostudomány kifejlodése. Néhány évtizede az infarktus gyanús betegeknél alkalmazzák a terheléses EKG- vizsgálatot. A terhelés sokáig egy szobakerékpáron való kerékpározást jelentett, melyet az utóbbi néhány évben a futópad kezd felváltani. A vizsgálat lényege, hogy a páciens az elobb említett két speciális edzogép egyikén végez gyakorlatot, miközben EKG-berendezéssel mérik a szív teljesítoképességét. A futás pozitív hatásait a gyógyítás területén nemcsak az elobbiekben ismertetett módon használják ki, de ülomunkát végzok számára is javasolják; az izmok megmozgatására, valamint a napi stressz feloldására, a mozgáshiány okozta betegségek megelozésére alkalmas. A tornatermi, illetve szobai futás elonyei közt említést érdemel, hogy a természetes futáshoz nagyon hasonló módon futhatunk, miközben az évszak, az idojárás, a környezet, és egyéb káros hatásoktól függetlenül sportolhatunk. Napjainkra a mérnöki munka és az orvostudomány szorosan összekapcsolódik, mivel a mérnöki alkotások révén kényelmesebbé, és egészségesebbé válhat rohanó életünk, de a szerkezetek élettani hatásait csak az orvostudomány révén ismerhetjük meg.
TDK DOLGOZAT
5
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
TDK feladatomban egy szobai futópad koncepcionális tervezését tuztem ki célul. Feladatom elso felében a már létezo mego ldásokat rendeztem, ezzel kapcsolatosan a téma szabadalmi kutatását is elvégeztem. Ahol lehetett igyekeztem bemutatni azt, hogy az egyes szabadalmak hogyan épültek be a mai futógépek egyes mego ldásaiba. A terméktervezés során rendkívül fontos tényezo a beépített anyagok helyes megválasztása, különösen, ha ennek környezetvédelmi és ergonómiai hatásai is va nnak. Dolgozatom második részében a futópadoknál alkalmazott futófelületek anyagát kívánom elemezni. A koncepcionális tervezés során a módszeres géptervezés és a számítógépes tervezés eszközrendszerét kívánom felhasználni, illetve ötvözni. A funkcióstruktúrák eloállítását és szelektálását saját fejlesztésu programmal kívánom megvalósítani.
1. ábra 1881-bol származó, állati erovel hajtott járómalom
TDK DOLGOZAT
6
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
1 SZABADALOMKUTATÁS
A szabadalomkutatást az Amerikai Szabadalmi Hivatal internetes keresojének segítségével végeztem [9]. A Hivatal lajstromjegyzéke 1790-ig nyúlik vissza, az elso, mai értelemben vett futógépeket, azonban csak az 1900-as századforduló tájékán jegyezték be. Ebben a fejezetben a kutatás során feltárt, funkcióit tekintve érdekes, és egyedi megoldásokat szeretném bemutatni, illetve összefoglalni.
1.1 Mechanikus edzogépezet (1909, T. Volk) Az elso feltárt szabadalom Thomas Volk nevét jegyzi, aki 1908. szeptember 9-én nyújtotta be szabadalmi pályázatát, a 3. ábra szerinti elrendezésrol. Ennél a szabadalomnál a futófelület nem futószalaggal van megoldva, hanem görgokön gördülo, szegmentált felületdarabok alkotják a végtelenített futófelületet. A szalag egyenletes mozgását a 24-es jelu lendkerék biztosította. Az 2. ábra Thomas Volk szabadalmának egy mai, korszeru változatát mutatja be. A szabadalmaztatott megoldás elonye, hogy a gördülo elemek miatt jó hatásfokkal és csendes üzemmel dolgozik a berendezés.
2. ábra A szabadalom napjainkból származó megoldása
TDK DOLGOZAT
7
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
3. ábra Mechanikus edzogépezet
1.2 Készülék atlétikai célra (1912, T. R. Barrett) Timothy R. Barrett készülékét 1911-ben nyújtotta be szabadalmi vizsgálatra, mely találmányt 1912. február 6-án végül lajstromoztak. A szerkezet különlegessége abból a pántból adódik, mely a felhasználó derekára van rögzítve és megakadályozza, hogy a berendezés használója „lefusson” a futófelületrol. A készülék másik különlegessége, hogy sebességméro órával van ellátva, mely a korábbi szabadalmakhoz képest újítást jelentett. A végzett szabadalomkutatás során a ma széles körben használt futószalag enné l a megoldásnál jelent meg eloször. A szalag megtámasztása itt még görgosorral történt.
TDK DOLGOZAT
8
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
4. ábra Készülék atlétikai célra
1.3 Tornakészülék (1921, O. L. Samuelson) 1921. augusztus 2-án jegyezték be O. L. Samuelson találmányát, melyet a sífutógépek osének tekinthetünk. Felhasználói oldalról nézve ugyanis a két szerkezet –a mai, illetve az 1921-bol származó– hasonlóan muködik abból a szempontból, hogy nincs futófelület, a sportoló lábai által meghatározott kötött pályán mozo gnak. Minkét megoldás koordinálja a kezek mozgását is. Az 6. ábra szerinti megoldás továbbfejlesztette Samuelson ötletét, mert a pedálok nem kör, hanem egy torz, ellipszis jellegu pályán mozognak, ezáltal a berendezés a természetes mozgást jobban közelíti.
TDK DOLGOZAT
9
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5. ábra Tornakészülék
6. ábra Sífutógép napjainkból
TDK DOLGOZAT
10
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
1.4 Járómalom (1930, A. J. Wood) A gépet A. J. Wood találmányaként regisztrálták 1930. június 24-én. A gép a technikai újításokon túl még egy nagyon fontos jellemzovel bír, mégpedig azzal, hogy ez az elso, mely a mai angol elnevezést, vagyis a „treadmill”-t viseli. Ahogyan az ábrán is látható ez egy fix lejtoju szerkezet. Mivel ebben az idoben még nem jöttek rá arra, hogy a szalag sebességének korlá tozására féket kell beépíteni, a felhasználóra egy hevedert erosítettek, mely megtartotta a berendezésen. Az ábra alján kiemelt részletnek külön jelentosége van, hiszen segítségével a szalag feszessége állítható be.
7. ábra Járómalom
TDK DOLGOZAT
11
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
1.5 Sétáló szerkezet (1931, I. M. Petersime)
8. ábra Sétáló szerkezet Az 1931-ben szabadalmat nyert szerkezet érdekessége, hogy ez a futógép volt a motoros futógépek elofutára. Ez a 0°-os lejtoszög mellett is muködoképes szabadalom nagyban hozzájárult a mai sétálógépek és univerzális futógépek kialakulásához.
TDK DOLGOZAT
12
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
1.6 Tornázó gépezet (1933, A. S. Fitz Gerald)
9. ábra Tornázó gépezet Fitz Gerald tornázó gépezetét, 1931-ben nyújtotta be szabadalomra. Ez is egy szalagos, motoros futógép volt. A futófelület mentén érzékelok voltak elhelyezve, melyek érzékelték a tornagyakorlatot végzo személy helyét a berendezésen és a szalag sebessége ennek függvényében változott. Ez az automatikus szalagsebességszabályozás a mai napig sem terjedt el széles körben, pedig az elektronika mai eszközeivel már könnyebb volna a megvalósítás.
TDK DOLGOZAT
13
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
1.7 Tornázó készülék (1943, E. Le Roy Jones)
10. ábra Tornázó készülék A tornázó készülék megalkotása Edward Le Roy Jones nevéhez fuzodik, aki tornagépéért 1943-ban megkapta a szabadalmat. A gép, szerkezeti felépítését tekintve hasonló a futógépek ma gyakori szalagos példányaihoz, azonban a rajta végzett feladat inkább a kötélhúzást imitálja, mintsem a futást.
TDK DOLGOZAT
14
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
1.8 Rehabilitációs- és tornáztató szerkezet (1967, J. W. Brown)
11. ábra Rehabilitációs- és tornáztató szerkezet Az 1967-ben szabadalmaztatott szerkezet a lépcsozés, a futás, és a mai elliptikus futógépek mozgáskomponenseit ötvözi. J. W. Brown eredetileg mozgássérült emberek lábainak tornáztatására szánta szabadalmi elképzelését. Emiatt a berendezésbe motor van beépítve (16), mely hajtja a pedálokat és tornáztatja a beteg lábát. Talán ez a szabadalom tekintheto a mai „taposógépek” (12. ábra) elofutárának. Ezek azo nban kondicionáló, és nem rehabilitációs készülékek. A taposógép úgy muködik, hogy a sportoló az egyik hengerbol egy fojtáson keresztül a másik he ngerbe „tapossa” a hidraulika folyadékot. TDK DOLGOZAT
15
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
12. ábra Taposógép
1.9 Antisztatikus kapaszkodóval ellátott futógép (2004, John C. Pan)
13. ábra Antisztatikus kapaszkodóval ellátott futógép Az idén, július elso felében szabadalmat nyert futógép újdonságtartalma a sztatikus elektromosságtól mentes kapaszkodóban fogalmazódik meg. A szigetelo részegységet a vázszerkezeten helyezték el, hogy meggátolják az elektromos csatlakozású futó-részegység kapaszkodóval való érintkezését. Az antisztatikus kapaszkodó azért lett ilyen elrendezésben felszerelve, hogy megvédje a felhasználót a futás közbeni feltöltodéstol. TDK DOLGOZAT
16
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
1.10 Rehabilitációs adapter négylábúak részére (2002, H Victor Felger)
14. ábra Rehabilitációs adapter A szabadalomban bemutatott szerkezet kutyák és egyéb négylábúak számára rehabilitációs céllal készült. Látható, hogy a négylábú a futópad vázára szerelt box felso, merevíto eleméhez van kötve, egy hám segítségével. Az adapter méretei könnyen beállíthatók a különféle méretu állítok számára. Az adapter futógéphez való csatlakoztatása is univerzálisan van megoldva, hogy minél több futógép típusra könnyen felszerelheto legyen.
TDK DOLGOZAT
17
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
2 A Z ISMERT S Z A L A G O S F U T Ó G É P E K B E MUTATÁSA
Ebben a fejezetrészben az irodalomkutatás során feltárt megoldásokat foglaltam össze, elvi kialakításukra, felépítésükre koncentráltan, majd egy táblázat segítségével rendszerezem oket. A felsorolást a legegyszerubb változattal kezdem, majd a felépítés bonyolultságának megfeleloen egy, a technika jelenlegi állása szerinti legbonyolultabb típussal fejezem be.
2.1 Gravitációs hajtású, fék nélküli, csukható vázas futógép
15. ábra
16. ábra
A legolcsóbb kivitelu futópadok gravitációs hajtással, fék nélkül készülnek. Ezeknél a megoldásoknál a felhasználó súlyának lejtoirányú komponense hajtja a szalagot. Mivel fék nincs beépítve, a futószalag sebessége és a nehézségi fokozat nem változtat ható függetlenül. Mivel muszakilag ez a lehetséges legegyszerubb me goldás, így a bennük fellelheto egyetlen bonyolultabb mechanizmus a váz csukhatóságát teszi lehetové. A mechanikus futópad elvi megoldására a fenti ábrák szo lgáltatnak illusztrációt. A 15. ábra egy egyfokozatú, míg a 16. ábra egy háromfokozatú lejtoállításos mechanikus futópadot ábrázol. TDK DOLGOZAT
18
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
2.2 Fékkel szabályozható, csukható vázas futógép
17. ábra Az 2.1 pontban jellemzett futógépektol ez a csoport abban tér el, hogy ezekbe a gépekbe egy féket is beépítettek, mely lehetové teszi, hogy a szalag sebessége a lejtoszögtol függetlenül is beállítható legyen. A 17. ábra egy fékes megoldást szemléltetnek.
2.3 Vízszintes futófelületu, csukható vázas, motoros hajtású futógép
18. ábra TDK DOLGOZAT
A baloldali képen egy motoros szalaghajtású futógép látható. A motoros futópadok közül ez a megoldás a legegyszerubb, mivel a lejto szöge nem állítható. A motoros hajtású megoldások nagy elonye, hogy a beépített motor miatt a szalag sebessége független a lejtoszögtol. Emiatt ezek a berendezések teljesen vízszintes futófelülettel is üzemeltethetok, ezáltal nem csak a futás, de a kényelmes kocogás, és a gyaloglás is imitálható velük. Így idosebb, vagy beteg emberek is haszná lhatják. A berendezés futófelülete a használaton kívüli idoszakban függoleges helyzetbe billentheto, a helytakarékos tárolás miatt. 19
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
2.4 Motoros hajtású, kézi lejtoállítású, merev vázas futópad Az 19. ábra olyan futógépet ábrázol, mely az elozo pontban említett csoporttól annyiban tér el, hogy a futófelület dolésszöge kézzel beállítható. Így a vízszintes futástól nagyobb nehézségu feladatok is megoldhatók. Azonban tartalmazza az elozoekben említett lehetoséget, hogy a sportolókon és fiatal embereken kívül idosebb, vagy beteg felhasználók is használhatják. Ez a me goldás merev vázzal rendelkezik, így használata fix telepítéssel, kond icionáló termekben, vagy nagyobb lakásokban javasolt. 19. ábra
2.5 Motoros hajtású, kézi lejtoállítású, csukható vázas futópad
20. ábra
21. ábra
A fenti képeken látható modellek nem rendelkeznek kevesebb funkcióval, mint a 19. ábra szerinti modell, de többletfunkcióként megjelenik az összecsukható váz, ezáltal már nem csak edzotermi alkalmazásra, de otthoni használatra is alkalmas. Összecsukott állapotban a mozgatást a vázra szerelt kerekek segítik.
TDK DOLGOZAT
20
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
2.6 Motoros hajtású, motoros lejtoállítású, merev vázas futópad
22. ábra
A futópadok felsokategóriás változatait azok a megoldások képezik, melyeknél a motoros szalaghajtáson kívül, a nehézségi fokot meghatározó lejtoszög is motorikusan állítható. Ha ez a megoldás olyan komputerrel van szerelve, melyben elore tárolt programok vannak, akkor használat közben a gép automatikusan leképezi az elore tárolt terep domborzati viszonyait. Így edzotermi körülmények között valóságos terepeket futhatunk be. Egyszerubb megoldásoknál a kezelopulton található, emelo- és süllyeszto go mbokkal a felhasználó edzés közben állítja a sebességet és a nehézséget, vagyis a futófelület lejtoszögét.
2.7 Motoros hajtású, motoros lejtoállítású, csukható vázas futópad A már megvalósított futópadok tanulmányozása során a 23. ábra szerinti változatot találtam a legösszettebbnek. A fenti képen látható modell a 22. ábra szerinti futógép minden funkciójával rendelkezik, de többletfunkcióként megjelenik az összecsukható váz, ezá ltal már nem csak edzotermi alkalmazásra, de igényesebb felhasználó otthoni eszközévé is válhat. Összecsukott állapotban a futópad mozgatását a vázra szerelt kerekek segítik.
23. ábra
2.8 Szalagos futógépek Roth-táblázata A szalagos futógépek hajtás szempontjából két csoportra oszthatók, a mechanikus hajtású-, valamint a motoros hajtású futópadok csoportjára. A mechanikus hajtású futópadok esetén a szalagsebesség a gép belso súrlódása, a fék hatására alakul ki. Emiatt ezek a berendezések vízszintes futófelülettel muködésképtelenek. A legTDK DOLGOZAT
21
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
egyszerubb mechanikus futópadok dolésszöge általában egy állású, arra az optimális értékre állítva, melynél a futás biztonságos körülmények között valósulhat meg. Azonban lehet több állású is, ilyenkor a futás nehézségét mindenképpen a lejto kézi állításával lehet szabályozni. Ez a fékes futópadokra is érvényes, de ezeknél a modelleknél a fék lehetové teszi, hogy ha egy adott fokozatban a szalag a futó számára gyorssá válik, akkor a szalagsebesség csökkentheto legyen. A ma fellelheto, hagyományos megoldások közül a motoros, szalagos futópadok a legelterjedtebbek, melyekre számos megoldás született, róluk számos adat áll rendelkezésre. Ezeket a következo táblázat foglalja össze.
Mechanikus hajtás
Hajtás Sebességállítás módja módja
Fékezetlen gravitációs hajtás
Nehézségi fokozat
Van de ne m állítható
Fékezett gravi- Mechanikus tációs hajtás lejto állítás
Motoros hajtás
Szalagos futógépek
Nincs
Kézi vezé rlésu Mechanikus elektronikus lejto állítás szala gsebesség
Motoros lejto állítás Nincs
*
H S B ** O E M
Helytakarékosság
Célcsoport*
Felhasználás helye**
Merev váz
H
O
Csukható váz
H
O
Merev váz
H, B
O
Csukható váz
H, B
O
Merev váz
H, S, B
O, M
Csukható váz
H, S, B
O
Merev váz
H, S, B
E
Csukható váz
H, S, B
O
Merev váz
H, S, B
E
Csukható váz
H, S, B
O
Merev váz Csukható váz
S, B S, B
E,M O
Automatikus Mechanikus szalagsebe sség lejto állítás szabályozás
Merev váz
S
E
Csukható váz
S
O
Motoros lejto állítás
Merev váz Csukható váz
S S
E E
Ábra
15. ábra 16. ábra 17. ábra 18. ábra 19. ábra 20. ábra 21. ábra 22. ábra 23. ábra
Hobbi Sportolók Betegek Otthoni felhasználás Edzotermi felhasználás Orvosi felhasználás
TDK DOLGOZAT
22
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A táblázatból látható, hogy muszakilag az utolsó sorban lévo változat a legfejlettebb, de emiatt biztosan ez a megoldás lesz a termékmix legdrágább termékvonala, ezért a célcsoport csak egy nagyon szuk réteg lesz, többnyire edzotermek engedhetik meg ezt a termékvonalat.
TDK DOLGOZAT
23
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
3 A F U T Ó F E L Ü L E T F E J L E S ZTÉSI LEHETOSÉGEI
3.1 Megoldási lehetoségek a futószalag anyagára A piackutatás során nem állt rendelkezésre adat a futópad futófelületének anyagára vonatkozóan. Ezért feladatomban olyan anyagokat is vizsgálok, melyek a futást segítik, és alkalmasak arra, hogy egy végtelenített futószalagra felvihetok legyenek, ellenállva a folyamatos hajtogatásnak. Majd javaslatot teszek arra, milyen anyagból készüljön egy, a késobbiekben általam tervezendo futópad futófelülete. 3.1.1
Futószalag legfontosabb mechanikai követelményei
Kopásállóság: egy futópad igénybevétele egy fitness-szalonban akár rendkívül nagy is lehet, ha figyelembe vesszük, hogy átlagosan napi tizenhat órás, heti hat napos nyitva tartással üzemelnek az ilyen fitness-termek. A kopásnak a futószalag mindkét felülete ki van téve, mivel a belso felület a görgök hatására keletkezo súrlódás miatt, a külso felület pedig a futó talpaitól keletkezo súrlódás miatt kopik. Nyúlás: ezt a fogalmat két irányból kell megvizsgálni. Súrlódási réteg (a futószalag alsó része): ennek a rétegnek nem szabad nyúlékonynak lennie, mivel merevíto funkciót is ellát. Fedoréteg (a futószalag felso része): ennek a rétegnek rugalmasnak kell lennie, hogy megfelelj en a futáshoz szükséges ergonómiai követelményeknek Öregedésállóság: az anyag öregedése az anyag töredezettségéhez vezethet. Ilyen esetben már nem használható teljes értékkel a futószalag: nem terhelheto maximálisan, ezenkívül sem az ergonómiai, sem az esztétikai követelményeket nem elégíti ki. Kifáradás: fontos, hogy az anyag ne fáradjon ki, ellenálljon a futószalag két végén elhelyezett görgoknél történo állandó hajtogatásnak.
TDK DOLGOZAT
24
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
3.1.2
Futószalaggal szembeni ergonómiai követelmények
A kemény felületen, például az aszfalton való futást az orvosok többsége ellenzi, mivel az arra érzékeny személyeknél ez csonthártyagyulladáshoz vezethet. A futófelület keménysége valamelyest korrigálható speciális futócipok segítségével, ezek azonban nagyon drágák. Ezért a futógép futófelülete felé támasztott legfo ntosabb ergonómiai követelmény, hogy a kényelmesen puha legyen. 3.1.3
Futószalaggal szembeni esztétikai követelmények
Az esztétika és az ergonómia egymáshoz nagyon közel eso fogalmak. Mégis a futószalag színét, mintáját az ergonó miától szétválasztva, az esztétika cím alatt szeretném megvizsgálni. A modern futópályák építésekor a tervezok szem elott tartották, hogy a hagyományos salakpályákon rengeteg gondot jelent a pálya rendszeres karbantartása, így új anyagok születtek, úgymint a tartán, majd késobb a rekortán. Az 24. ábra a miskolci Herman Ottó Gimnázium tornaudvarát mutatja madártávlatból. A kép balo ldalán látható 100 m-es futópálya a rekortán pályára mutat példát. A rekortán a futást kényelmessé teszi, kissé rugalmas felületének köszönhetoen a futó lábait szinte eltaszítja magától, ezzel téve örömtelivé a futást. A rekortán egy olyan megoldás, mely nemcsak hogy felidézi osét, a salakot, de nem igényel karbantartást, a szemet gyönyörködteti, a futást pedig felpörgeti. Ez utóbbi tulajdonságát nemcsak pszichikai értele mben kell értelmezni, de puha felülete valóban segít a földtol való elrugaszkodásban, a cipo nem tapad a talajra, és a futás szinte légiessé válik.
24. ábra A gyakorlatban nagyon gyakran alkalmaznak zöld színu szalagot futófelület gyanánt, mely a zöld füvet, a természet szabadságát idézheti fel. Cél tehát egy olyan futófelület létrehozása, mely az óceán tisztaságát, nyugalmat árasztó moraját juttatja a felhasználó eszébe, mindezt a rekortán pozitív tulajdonságaival ötvözve. Az óceán felidézésével a nyugalom gondolata jut el a felhasználóhoz, a kellemes felület segítségével pedig a futás könnyusége. E két tulajdonság elegyítésével elérheto, hogy a felhasználó mind gyakrabban használja a terméket. TDK DOLGOZAT
25
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
3.1.4
A rekortán fajtái
A poliuretán rendszeru rekortánt 1969-ben, a berlini Olimpiai Stadionban alkalmazták eloször. Ugyanezt használták 1972-ben a Müncheni Olimpián is, ahol 11 világrekord, és 20 olimpiai rekord született a rugalmas talajú futópályának köszönhetoen. A rekortán gyártásával már számos cég foglalkozik. Dolgozatomban a Tennis and Track Surface Company [12] termékeit vizsgálom, abból a szempontból, hogy alkalmasak-e a futószalag felso rétegének kialakítására. 3.1.5
Poly 1000
Vízátereszto, helyszínen eloállított, szintetikus futópálya- felület újrahasznosított SBR (butadién-sztirol kopolimer) gumi alapszonyegbe ágyazott poliuretánból. Az eredmény egy tartós és rugalmas, mindenféle idojárást túlélo felület. 25. ábra Poly 1000 Poliuretán: olvadáspontja 180°C-körüli, hostabilitása kicsi, 220°C felet bomlik. Komponenseinek arányváltoztatásával a keletkezo termék tulajdonságai széles határok között változtathatók. Eloállíthatók lágy és szabályos kristályos polimerek, valamint amorf, kaucsukszeru anyagok. A poliuretánokat (26. ábra) a felhasználási célnak megfeleloen csoportosítják: szálképzok, habok, elasztomerek, lakkok, ragasztók. SBR: addíciós polimer, mivel gerince tisztán karbon atomokból áll, és ahogyan a természetes gumi, a monomerek kettos kötéseket tartalmaznak. Monomeregységét a 27. ábra szemlélteti.
26. ábra Poliuretán
TDK DOLGOZAT
26
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
27. ábra A poliuretán monomeregysége
28. ábra
A poliuretán két anyag reagáltatásával jön létre, és a baloldali ábrán lá tható módon viselkedik. A második összetevo fenilizocianát, mely szerkezetét a 29. ábra szemlélteti. Látható, hogy ez az anyag benzolt is tartalmaz.
Poliol+MDI=Poliuretán
29. ábra Fenilizocianát
TDK DOLGOZAT
27
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A Poly 1000 kikészített felületi tulajdonságai: Szín Vastagság Keménység Nyúlás Szakító szilárdság Maradó összenyomódás Kopásállóság Meszezés Súrlódási együttható Rugalmasság Öregedésállóság
3.1.6
Fekete Átlag 12mm, vagy ahogy az építész, a mérnök, vagy a vevo rendeli. Nem mérheto a pórus szerkezet miatt 83% 0,7 MPa 38°C-on 90-95% 38°C-on (24 órás periódus után) 0,25g/1000kör 1000 óra változó idojárás után sincs változás Szárazon:1,07 Nedvesen:0,73 37-44% 35-53MPa
Poly 2000
Vízátereszto, helyszínen eloállított szintetikus futópálya felület újrahasznosított SBR (butadién-sztirol kopolimer) gumi alapszonyegbe ágyazott poliuretánból, poliuretán alapú, festett, üvegszál erosítéses EPDM (etilén/propilén/dién) gumidarabokat tartalmazó burkola ttal. Az eredmény egy tartós és rugalmas, „négy évszakos” felület 30. ábra, Poly 2000 EPDM: az EPDM (32. ábra) hármas kopolimer, etilénbol, propilénbol, és diénbol áll. Kiválóan ellenáll az oxidációnak, valamint az ózon degradációs hatásának. Szakítószilárdsága 10-20 MPa, rugalmassági modulusa 8,5-18 MPa, szakadási nyúlása 300-400%, Shore A keménysége pedig 70-80.
TDK DOLGOZAT
28
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
32. ábra EPDM mikroszkópi képe 31. ábra A kikészített felület tulajdonságai: Szín Vastagság Keménys ég Nyúlás Szakító szilárdság Maradó összenyomódás Kopásállóság Meszezés Súrlódási együttható Rugalmasság Öregedésállóság 3.1.7
Fekete, piros, bézs, zöld, kék, stb. Átlag 12mm, vagy ahogy az építész, a mérnök, vagy a vevo rendeli. Nem mérheto a felso réteg pórus szerkezete miatt 83% 0,7 MPa 38°C-on 90-95% 38°C-on (24 órás periódus után) 0,25g/1000kör 1000 óra változó idojárás után sincs változás Szárazon:1,07 Nedvesen:0,73 37-44% 35-53MPa
Poly 2000-modified
Vízhatlan, helyben eloállított szintetikus futópálya felület újrahasznosított SBR (butadién–sztirol kopolimer) gumi alapszonyegbe ágyazott poliuretánból, poliuretán alapú, festett, üve gszál erosítéses EPDM (etilén/propilén/dién) gumidarabokat tartalmazó burkolattal, valamint egy elsodleges vízzáró réteggel. Az eredmény egy tartós és ruga lmas, „négy évszakos” felület. 33. ábra, Poly 2000–modified
TDK DOLGOZAT
29
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A Poly 2000-rel szemben a különbség a vízhatlanság területén jelentkezik, mivel a Poly 2000 vízátereszto volt, anyaga nem tartalmazott vízzáró réteget. Ez a réteg – mely gumibetétként funkcionál– EPDM por, valamint kétkomponensu poliuretánt tartalmaz. A vonal felfestésre ennél az anyagnál is, mint a Poly 2000-nél, egy poliuretán alapú festék a legalkalmasabb. A Poly 2000- modified kikészített felületi tulajdonságai: Szín Vastagság Nyúlás Szakító szilárdság Maradó összenyomódás Kopásállóság Meszezés Súrlódási együttható Rugalmasság Öregedésállóság 3.1.8
Fekete, piros, bézs, zöld, kék, stb. Átlag 13mm, vagy ahogy az építész, a mérnök, vagy a vevo rendeli. 83% 0,7 MPa 38°C-on 90-95% 38°C-on (24 órás periódus után) 0,25g/1000kör 1000 óra változó idojárás után sincs változás Szárazon:1,07 Nedvesen:0,73 37-44% 35-53MPa
Poly 3000
A „szendvics”-rendszer, egy helyszínen eloállított, tartós, rugalmas, textúrált, „négy évszakos”, vízlepergeto kivitelu felület. A Poly3000 poliuretánkötésu, fekete gumialapra épül, melyre folyékonyan betáplált, festett poliuretán burkolat kerül. A burkolatra színezett EPDM gumi granulátumot szórnak. 34. ábra, Poly 3000 Az alapanyag ebben az esetben is szintetikus, fekete SBR gumi, de a vízhatlanságot biztosító réteg csupán szintetikus, színezett EPDM gumiból áll. A felület felso borítása szintén ezzel az anyaggal valósul meg.
35. ábra TDK DOLGOZAT
30
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A Poly 3000 kikészített felületi tulajdonságai: Szín Vastagság Keménység Nyúlás Szakító szilárdság Maradó összenyomódás Súrlódási együttható Rugalmasság 3.1.9
Piros Alap: 9-10mm, teteje: 3-4mm, átlag: 12-13mm, vagy ahogy az építész, a mérnök, vagy a vevo rendeli. Shore A: 45-55, 38°C-on 82% 0,75 MPa 38°C-on 90-95% 38°C-on (24 órás periódus után) Szárazon:1,07 Nedvesen:0,73 33-40%
Poly 3000 Encapsulated
36. ábra Poly 3000 Encapsulated
A „zárt szendvics”-rendszer, egy helyszínen eloállított, tartós, ruga lmas, textúrált, „négy évszakos”, vízlepergeto kivitelu felület. A Poly 3000 Encapsulated poliuretánkötésu, fekete gumialapra épül, melyre folyékonyan betáplált, festett poliuretán burkolat kerül. A burkolatra színezett EPDM gumi granulátumot szórnak. Egy kiegészíto szórt-réteg alkalmazásával zárják le a talajanyagot.
A záró réteg egykomponensu poliuretán, UV-álló alifás vegyületre alapozva.
A Poly 3000 kikészített felületi tulajdonságai: Szín Vastagság Keménység Nyúlás Szakító szilárdság Maradó összenyomódás Súrlódási együttható Rugalmasság
TDK DOLGOZAT
Piros Alap: 9-10mm, teteje: 3-4mm, átlag: 12-13mm Shore A: 45-55, 38°C-on 82% 0,75 MPa 38°C-on 90-95% 38°C-on (24 órás periódus után) Szárazon:0,80 Nedvesen:0,63 33-40%
31
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
3.1.10 Poly 4000-Rekortan M
37. ábra Poly 4000-Rekortan M
A teljesöntésu-rendszer, egy helyben öntött, tartós, textúrált, „négy évszakos”, vízlepergeto kivitelu felület, mely többrétegu felhasználást biztosít. A Poly4000 folyékonyan betáplált poliuretánborításból, valamint beágyazott SBR vagy EPDM szemcsékbol áll. A felületi borítás folyékonyan betáplált, festett poliuretán burkolat, melyre színezett EPDM gumi granulátumot szórnak.
Az alapszemcsék újra feldolgozott SBR-bol, vagy szintetikus, fekete EPDM gumiból készülnek. A fedo-szemcsék szintetikus, színezett EPDM gumigranulátumok. A poliuretánborítás kétkomponensu, MDI alapú rendszer, mely poliuretán kötoanyagból, valamint egy festett poliol borításból áll. A Poly 4000 kikészített felületi tulajdonságai: Szín Vastagság Keménység Nyúlás Szakító szilárdság Maradó összenyomódás Súrlódási együttható Rugalmasság
Piros 10-13mm Shore A: 45-55, 38°C-on 115% 1,10 MPa 38°C-on 90-95% 38°C-on (24 órás periódus után) Szárazon:0,80 Nedvesen:0,63 33%
3.1.11 Poly 4000 Encapsulated
38. ábra Poly 4000 Encapsulated TDK DOLGOZAT
A zárt, teljesöntésu-rendszer, egy helyben öntött, tartós, textúrált, „négy évszakos”, vízlepergeto kivitelu felület, mely többrétegu felhasználást biztosít. A Poly 4000 folyékonyan betáplált poliuretánborításból, valamint beágyazott SBR vagy EPDM sze mcsékbol áll. A felületi borítás folyékonyan betáplált, festett poliuretán burkolat, melyre színezett EPDM gumi granulátumot szórnak. Talapzatrendszert lezáró kiegészíto réteg egy UV-álló uretánréteg. 32
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A poliuretánborítás ebben az esetben egykomponensu, MDI alapú poliuretán, mely az UV sugárzásnak ellenáll. A Poly 4000 Encapsulated kikészített felületi tulajdonságai: Szín Vastagság Keménység Nyúlás Szakító szilárdság Maradó összenyomódás Súrlódási együttható Rugalmasság
Piros 10-13mm Shore A: 45-55, 38°C-on 115% 1,10 MPa 38°C-on 90-95% 38°C-on (24 órás periódus után) Szárazon:0,80 Nedvesen:0,63 33%
3.1.12 Értékelés
39. ábra
40. ábra
41. ábra
42. ábra
TDK DOLGOZAT
33
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
Az elozokben ismertetett és vizsgált rekortán fajták elemzése során kiderült, hogy az EPDM gumi önmagában is hatékonyan alkalmazható, például gyermekek számára kiépített játszószigeteken (39. ábra, 40. ábra, 41. ábra, 42. ábra), ahol a kopás, és az igénybevétel nagyon jelentos, hiszen a bölcsodés korú gyermekek eloszeretettel mászkálnak a talajon. A következokben táblázat foglalja össze az EPDM tulajdonságait. EPDM TULAJDONSÁG Kopásállóság Nyúlás
Öregedésállóság
Ergonómia Esztétika
JELLEMZOK kopásálló 300-400% Idojárás-próba: 336 óra UV-sugárzás, majd 8 órányi, 50°C-os kondenzáló fürdo. Eredményként nem mutatkozik semmilyen törés vagy repedés, nem válik ragadóssá, nyúlóssá, viszkózussá. Rugalmas=puha hatás Színezheto
Az EPDM gumi tulajdonságai alapján javaslom egy újszeru futószalag kialakítását, melynek alapjául a már létezo, végtelenített szállítószalagok szolgálnak.
Felso súrlódási réteg Húzó réteg Alsó súrlódási réteg
43. ábra
TDK DOLGOZAT
34
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A manapság forgalomban lévo futószalagok általában három részre tagolhatók, úgymint: • Felso súrlódási réteg • Húzóréteg • Alsó súrlódási réteg, ahogy azt a 43. ábra is mutatja. Az általam javasolt megoldás a szalag felso rétegét módosítja, a Poly 3000 Encapsulated zárt, „szendvics”-jellegu kivitelét ötvö zve. Így tartós, ruga lmas, vízlepergeto, végtelenített felületet kapunk. A szalagra színezett EPDM gumi granulátumot szórva, valamint egy kiegészíto szórt-réteget alkalmazva a fe lület zárt lesz, és a kívánt vízlepergeto hatás elérheto. Ergonómiailag is hatásos a színezheto felso gumiréteg, hiszen ezáltal lehetoség nyílik arra, hogy a felhasználó a tengerpart homokos talaját, vagy az erdo puha aljzatát képzelje a lábai alá. Ezzel a megoldással kiküszöbölheto a helyhez kötöttség nyomasztó érzése, melyet a jelenleg forgalomban lévo futópadok többsége nyújt.
44. ábra Minták a Blue Grass Playgroung Inc. Ajánlatából
TDK DOLGOZAT
35
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
4 M ÓDSZEREK LEÍRÁSA
A mérnöki tervezo munka összetettségét, és szépségét a hibák folyamatos javításából adódó iterációs körfolyamatok jelentik. Egy termék tervezése során számos problémát kell figyelembe venni, még ha csak egy, már elavult termék továbbfejlesztésérol vagy újra tervezésérol van is szó. Figyelembe kell venni a piac, a környezet, valamint a vállalat igényeit, lehetoségeit (pl.: SWOT-analízis).
45. ábra A terméktervezés folyamata TDK DOLGOZAT
36
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A 45. ábra [3] a terméktervezés folyamatát szemlélteti. Látható, ahogy a különbözo tudományterületek, a menedzsment, a marketing, a mérnöki munka összekapcsolódik a teljes folyamat során. A mérnöki munka során a tervezés két fázisa –az elvi tervezés és a konstrukciós tervezés– jól elkülönítheto egymástól. Az elvi tervezés során az elvi lehetoségeket vesszük számba, azt vizsgáljuk, hogy egy–egy elv figyelembe veheto–e a késobbi konstrukciós tervezés során. A konstrukciós tervezés az egyes elemek egymáshoz kapcsolódását –az elvi tervezés eredményeit–, valamint a designt használja fel, fedi le. Az elvi tervezés tulajdonképpen a módszeres terméktervezés, melynek folyamatát a 46. ábra [1] jól szemlélteti. A módszeres tervezés az elvárás egy elembol álló fiktív termékébol indul ki, és egy optimális, még mindig fiktív, ugyancsak egy, vagy kevés számú elembol álló mego ldáshoz vezet. A folyamat során számos megoldás jön létre funkcióábrák formájában; a szelektálás után kapjuk meg az optimális elvi megoldást. Az analízis, és absztrahálás az elvi tervezés elso konkrét lépése. Ebben a szakaszban a mérnök ismereteit bovíti, rendszerezi, melyek az adott termékkel kapcsolatban felmerülnek. Ezeket a már létezo megoldásokat elemzi, bontja vissza az elvi kapcsolatok szintjére, majd az absztrahálás, elvonatkoztatás segítségével új elvi lehetoségeket is vet fel. Ezután az alapelvek, lehetoségek felsorolásra kerülnek, melyeket különbözo szempontok szerint a mérnök tovább rendszerez, majd funkciókat képez le belolük. A funkciók különféle kombinálásával funkcióstruktúrák jönnek létre. Ezek képezik a megoldásokat. Ezek azonban lehetnek muködésképtelen megoldások is, tehát hibavizsgálat következik. Ezzel megkezdodik az elvi tervezés szelektálási folyamata, melynek eredményeképpen létrejönnek a javított megoldások. Ezeket az átdolgozott, elvileg lehetséges változatokat értékelemzéssel megvizsgálják, melynek eredménye az optimális, elvileg helyes megoldás.
46. ábra A módszeres géptervezés folyamata TDK DOLGOZAT
37
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A módszeres tervezést követi a konstrukciós tervezés, mely már az elvi tervezésre is befolyásolja. Ekkor számolja ki a tervezo mérnök a termék adatait, kényszereit, egyéb jellemzo, muszaki paramétereit. Ekkor választ megfelelo anyagot a termék különbözo részeinek megoldására. A konstrukciós tervezés szerves részét teszi ki a design, hiszen a szerkezet belso felépítése szab korlátot, vagy ad lehetoséget a termék formájának. A design nem csak egy termék alakját jelenti, de az ergonómiai szempontokat –pl. a termék színvilágának megtervezését– is magába foglalja. Ez azonban a konstrukciós tervezéstol manapság már nagymértékben függetlenítheto, csupán néhány anyag jellemzo tulajdonsága szabhat korlátot a színeknek.
TDK DOLGOZAT
38
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5 F UTÓPAD K O N C E P C I O N Á L I S T E R V E Z É S E
5.1 Lehetséges elvi megoldások rendszerezése FUTÓGÉPEK Merev futófelületu Henger Henger Henger Külso Belso Homlok Palást Palást Felület
Rugalmas futófelületu Szalag Belso Felület
Szalag Külso Felület
Merev szegmenses futófelületu
Virtuális futófelületu
Alsó Vissza– vezetésu
Elliptikus futópad
A fenti táblázat az elvi megoldások lehetoségeit foglalja magába. A „Virtuális futófelület”–elvi megoldással a késobbiekben nem foglalkozom, mivel az elliptikus futógépeknél (47. ábra) nincs valóságos futófelület, átmenetet képeznek a kerékpár, és a futógép között. Pedál segítségével hajtható, mint a szobakerékpár, mégis a futás mozdulatsorát imitálja.
47. ábra Elliptikus futógép
TDK DOLGOZAT
39
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.1.1
Merev futófelületu futógépe k
MEREV FUTÓFELÜLETU FUTÓGÉPEK Henger Külso Palást Henger Belso Palást Henger Homlok Felület
48. ábra
49. ábra
50. ábra
Hordó-elv
Mókuskerék -elv
Lemezjátszó-elv
A Henger Homlok Felület–elvét úgy kell elképzelni, mintha a felhasználó a lemez felületén futna (50. ábra). Ezzel a megoldással szemben a henger palástján való futás a lejtoállítás szempontjából jóval elonyösebb, mivel a henger külso– (48. ábra), vagy belso palástján (49. ábra) való futáskor a lejtoállítás automatikusan megvalósul, a felhasználó súlyánál és a súlypontjának helyzeténél fogva. A „Rugalmas futófelület” elvén belül a szalag külso felületén való futást, a hagyományos értelemben vett futópad jelenti. A szalag belso felületén való futás pedig a „mókuskerék” (49. ábra) analógiáját fedi le, azonban a futófelület ebben az esetben nem merev felület, hanem rugalmas szalag. 5.1.2
Merev szegmenses futófelületu gépek
51. ábra TDK DOLGOZAT
40
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A szabadalomkutatás, és a piackutatás során feltárt lehetoségek között ismertetett merev szegmenses futófelületu megoldások képezik a futógépek ezen csoportját. A merev szegmenses futófelületet az 1909-ben szabadalmat nyert megoldásnál a végtelenített futófelületet görgokön gördülo, szegmentált felületdarabok alkotják. A napjainkban is létezo megoldás esetében (52. ábra) a hasonlóság jól megfigyelheto, hiszen a szabadalmaztatott, úgynevezett „léc-szalag” (slat-belt), alakját tekintve az 1909-es megoldással teljesen megegyezik. Ez a megoldás magával hordozza a szalag vastagíthatóságának lehetoségét, a futás puhább felületre történo átvitelét, a térdizületek terhe ltségének csökkentését.
52. ábra
5.2 A megvalósított funkciók A következokben a már megvalósított konstrukciókat funkcióstruktúrába képezem le, általam választott funkcióábrákkal, melyek a következok:
53. ábra TDK DOLGOZAT
41
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.2.1
A funkciók leírása
Az 54. ábra a váz- funkciót szemlélteti. Ez a funkció a futófelület megtámasztására és továbbítására szolgál. Segítségével a puha és rugalmas, végtelenített futószalag merevvé válik, ezáltal alkalmas lesz arra, hogy merev futófelületként szolgáljon.
54. ábra
55. ábra
A gyakorlatban kivitelezett futógépeknél leggyakrabban alkalmazott mego ldás a futószalag, mert kis méretek me llett is megfelelo méretu sík futófelület alakítható ki vele. Hátránya, hogy szalagos kivitelben csak vékony futófelületek alakíthatók ki a szalag hajtogatásából adódó kifáradás–veszély miatt.
A futóhenger elméletben létezo me goldáselem. Ilyen futófelületu, gyakorlatban kivitelezett futógépet irodalo mgyujtés során nem találtam. Hátránya, hogy a felhasználónak domború, vagy homorú felületen kell futnia, mely csak igen nagy sugárméret mellett hanyagolható el.
56. ábra
57. ábra A rugalmas futófelületu megoldásoknál (futószalag) a futófelület hátoldalát meg kell támasztani. Mivel a szalag hátfelülete csúszik a megtámasztó elemen, fontos kritérium a kis súrlódás, és a megfelelo anyagpár kiválasztása a kopás elkerülése végett.
TDK DOLGOZAT
A szegmenses futófelület gyakorla tban létezo megoldáselem. Elonye a futószalaghoz képest, hogy felületén vastag bevonat (Tartán, Rekortán) is kialakítható. A gyakorlatban kivitelezett gépeknél a tervezok ezt a tulajdonságot hangsúlyozták ki. Az izületi betegségek szempontjából rendkívül ergonómikus megoldás.
58. ábra
42
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A futószalaggal megoldott berendezéseknél görgoket kell alkalmazni a szalag vezetésére. 59. ábra A gyakorlatban kivitelezett motoros hajtású, szalagos futógépeknél a hajtó motort az egyik görgo belsejében helyezik el. Ezek olyan speciális motorok, melyek tengelye áll és rögzített, a köpenye forog. Ilyen motoros görgoket alkalmaznak például anyagmozgató gépeknél is. (Interroll [22])
60. ábra
Gravitációs meghajtású berendezéseknél, ha a gravitációs ero szalag irányú komponense túl nagy sebességet eredményez, a sebességet fékkel lehet csökkenteni. 61. ábra Segédfunkció, mely a mindenkori berendezés esetében (motoros, vagy gr avitációs) elvégzi a futópad vezérlését (sebesség állítás, lejtoszög állítás) és méri az orvos-diagnosztikai adatokat (vérnyomás, pulzus, stb.). 62. ábra
63. ábra
A futófelület-dolésszög beállításra két ok miatt van szükség. Egyrészt a lejtoszöggel lehet beállítani a gyakorlat nehézségi fokát, másrészt gravitációs hajtás esetén a berendezés vízszintes futófelülettel üzemképtelen.
Motoros lejtoállítás esetén, a futópad kezelopultján lévo gombok segítségével a végzett gyakorlat közben, annak megszakítása nélkül lehet a nehézségi fokot (terepviszonyokat) beállítani. 64. ábra TDK DOLGOZAT
43
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A kapaszkodó funkcióra balesetvédelmi okok miatt van szükség, különös tekintettel az idosebb korú vagy beteg felhasználókra. A futógép formai kialakítását leginkább meghatározó design-elem. 65. ábra
A kerék funkció az összecsukható vá ltozatok esetén a gép mozgatását segíti. 66. ábra
A fix láb feladata a futópad stabil alátámasztása. 67. ábra
A futógépek fontos központi eleme, mely majdnem minden változatnál megtalálható. Általában ehhez kapcsolódik a többi funkciót megvalósító elem. 68. ábra
69. ábra
TDK DOLGOZAT
A csukható vázas berendezéseken található. Feladata, hogy a használaton kívüli futópad kisméreture összecsukható legyen. Egyes változatoknál a csukló a lejtoszög beállítása során is funkcionál.
44
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.3 Ismert megoldások funkcióstruktúrái
5.3.1
Gravitációs hajtású, kézi lejtoállítású, csukható vázas futógép
70. ábra A legolcsóbb kivitelu futópadok motoros hajtás nélkül készülnek. Ezeknél a me goldásoknál a felhasználó súlyának lejtoirányú komponense hajtja a szalagot. A lejto állítása hatással van a feladat nehézségi fokára (hegyre futás), valamint a szalag sebességére is. Ezért van szükség fék beépítésére, hogy a szalag sebessége csökkentheto legyen nagy lejtoszög esetén. A 70. ábra erre a megoldásra mutat példát, mely csukható vázzal rendelkezik. Összecsukott állapotban a mozgatást a vázra szerelt kerekek segítik.
71. ábra
TDK DOLGOZAT
45
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.3.2
Vízszintes futófelületu, csukható vázas, motoros hajtású futógép
72. ábra A 72. ábra szerinti megoldás motoros szalaghajtású futógépet szemléltet. A motoros futópadok közül ez a megoldás a legegyszerubb, mivel a lejto szöge nem állítható. A motoros hajtású megoldások nagy elonye, hogy a beépített motor miatt a szalag sebessége független a lejtoszögtol. Emiatt ezek a berendezések teljesen vízszintes futófelülettel is üzemeltethetok, ezáltal nemcsak a futás, de a kényelmes kocogás és a gyaloglás is imitálható velük. Így idosebb, vagy beteg emberek is használha tják.
73. ábra
TDK DOLGOZAT
46
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.3.3
Motoros hajtású, kézi lejtoállítású, merev vázas futópad
74. ábra Az 74. ábra olyan futógépet ábrázol, mely az elozo pontban említett csoporttól annyiban tér el, hogy a futófelület dolésszöge kézzel beállítható. Ezáltal a vízszintes futástól nagyobb nehézségu feladatok is megoldhatók. Azonban tartalmazza az elozoekben említett lehetoséget, hogy a sportolókon, és fiatal embereken kívül, idosebb, vagy beteg felhasználók is használhatják. Ez a megoldás merev vázzal rendelkezik, így használata fix telepítéssel, kondicionáló termekben javasolt.
75. ábra
TDK DOLGOZAT
47
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.3.4
Motoros hajtású, kézi lejtoállítású, csukható vázas futópad
76. ábra A fenti képen látható modell nem rendelkezik kevesebb funkcióval, mint az 74. ábra szerinti modell, de többletfunkcióként megjelenik az összecsukható váz, ezáltal már nem csak edzotermi alkalmazásra, de otthoni használatra is alkalmas. Összecsukott állapotban a mozgatást a vázra szerelt kerekek segítik.
77. ábra
TDK DOLGOZAT
48
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.3.5
Motoros hajtású, motoros lejtoállítású, merev vázas futópad
78. ábra A futópadok felsokategóriás változatait azok a megoldások képezik, melyeknél a motoros szalaghajtáson kívül, a nehézségi fokot meghatározó lejtoszög is motorosan állítható.
79. ábra
TDK DOLGOZAT
49
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
5.3.6
Motoros hajtású, motoros lejtoállítású, csukható vázas futópad
80. ábra A már megvalósított futópadok tanulmányozása során a 80. ábra szerinti változatot találtam a legösszetettebbnek, melynek funkcióstruktúráját a 81. ábra szemlélteti.
81. ábra
TDK DOLGOZAT
50
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
6 KONCEPCIONÁLIS TERVEK AUTOMATIKUS LÉTREHO Z Á S A
Az elozo fejezetben bemutattam, hogy az egyedi funkciók ho gyan kapcsolódnak össze funkció struktúrákká és hogyan valósulnak meg kereskedelemben kapható szerkezetek esetében. Felvetodik a kérdés, hogy az 53. ábra szerinti funkciók, variálása, egymással való kombinálása során milyen további új megoldásokat kapnánk. Ezzel összefüggésben olyan módszert kell keresni, mely a várható nagyszámú változat miatt számítógépre is adaptálható. Azt a végso célt tuztem ki, hogy a számítógépes módszer által létrehozott változatok ne funkcióstruktúra, hanem CAD számítógépes állomány formájában jelenjen meg. Mivel az egyes változatokat CAD tervezorendszer segítségével kívántam összehasonlítani egymással, a munka elso fázisában ki kellett választani az a mérnöki tervezorendszert, melynek programozása a TDK feladathoz rendelkezésre álló ido alatt elsajátítható. Korábbi tanulmányaim során az AutoCAD, I-DEAS, és SolidEdge tervezorendszerekkel volt módom megismerkedni. Ezeket a programokat összehasonlítva arra jutottam, hogy a legegyszerubb CAD-programozási lehetoség az elore definiált makrók (AutoCAD esetében script) futtatása. Mivel ezen makrók létrehozási módja az AutoCAD kézikönyvekben [22, 23, 24, 25] részletesen be van mutatva végül az AutoCAD alkalmazása mellett döntöttem. A munka következo fázisában minden tervezett funkcióhoz konkrét méretekkel rendelkezo alkatrészt terveztem. Mivel az AutoCAD nem volt alkalmas olyan söpréssel kialakítható alkatrészek létrehozásához –mint a futópad szabadívu kapaszkodója– végül a különféle AutoCAD programok közül a Mechanical Desktop 6.0 változatot használtam.
82. ábra Csukló- és lejtoállítás- funkciókból funkció-összevonással kialakított komplex részegységek TDK DOLGOZAT
51
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
Az alkatrészek tervezése során a funkció-összevonás elvét is alkalmaztam, mert az 53. ábra szerinti 16 db önálló funkció a várakozások szerint rendkívül nagyszámú funkcióstruktúrához veze tett volna. A számítógépes változat- generáláshoz nem készítettem elo olyan segédfunkciókat, amelyek gépészeti szempontból nem játszanak fontos szerepet (pl. orvos-diagnosztikai számítógép). Minden funkcionális részegység CAD modelljét külön, a részegység nevével ellátott fólián hoztam létre az AutoCAD segítségével. Az egyes változatok megjelenítésére a CAD-fóliák tulajdonságai közül a fóliák láthatóságának vezérlését használtam fel. Tehát, ha egy változatnál a benne szereplo részegységek fóliáit bekapcsoljuk, mialatt a többi fólia láthatatlan marad, akkor a CAD képernyon látszani fog az adott struktúra vázlattal jellemzett változat háromdimenziós CAD modellje (83. ábra).
83. ábra A fóliavezérlo párbeszédablak és a bekapcsolt rétegeknek megfelelo CAD modell Az elobbiek szerint, tehát egy olyan programot kell kifejleszteni, mely ki-be kapcsolgatja az AutoCAD fóliákat az összes lehetséges kombinációban. A fóliák vezérlésével eloállítható változatok száma az alábbiak szerint számítható:
V=2f
(1)
ahol: V, a változatok száma, f, a változatképzésben résztvevo fóliák (funkciók) száma TDK DOLGOZAT
52
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A következo fejezetben ismertetésre kerülo „Bináris struktúra-generáló program”, és az erre épülo módszer az (1) egyenle t alapján kapta a nevét. Komoly problémát okoz, hogy az elvi változatok száma ketto hatványai szerint növekszik, emiatt eloáll a kombinatorikus robbanásnak nevezett helyzet. A kombinatorikus robbanás nem matematikai értelemben jelent végtelen nagy darabszámot, hanem az emberi áttekinto képesség határát haladja meg a változatok száma. Ezt a helyzetet két módon igyekeztem kezelni: egyrészt a variálható fóliák számát maximálisan 12 darabra korlátoztam (maximálisan: 212 =4096 változat lehetséges), másrészt a programot alkalmassá kell tenni arra, hogy a keletkezo változatok közül a program automatikusan kizárja a javíthatatlan, elvileg is rossz változatokat (pl.: a struktúrában nem szerepel futószalag). Az elképzelt struktúrageneráló programnak a 84. ábra szerinti folyamatábrával jellemzett feladatot kell teljesíteni.
84. ábra Fóliavezérlésen alapuló változatgeneráló módszer folyamata
TDK DOLGOZAT
53
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
7 B INÁRIS STRUKTÚRA - G E N E R Á L Ó P R O G R A M
A módszeres géptervezés elozoekben ismertetett elvi alapjainak felhasználásával, a Visual Basic.NET segítségével egy olyan programot készítettem, mely a szobai futógép megadott funkcióinak felhasználásával az összes lehetséges elvi mego ldást legenerálja és AutoDesk Mechanical Desktop 6.0 segítségével ezeket a lehetséges megoldásokat CAD környezetben, automatikusan felépíti. A program elore definiált alkatrész-funkciók segítségével készíti el az utasítás listát a Mechanical Desktop számára, mely lista egyetlen parancs beírásával betöltheto és futtatható. A program jelenlegi verziója maximum 12 darab funkció teljes kombinációját képes elvégezni. A címben szereplo „bináris” jelzo arra utal, hogy a program AutoCAD rétegek ki-be kapcsolásával fogja megjeleníteni az egyes változatokat.
85. ábra A Bináris struktúra-generáló program felhasználói felülete
TDK DOLGOZAT
54
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
7.1
A bináris struktúra-generáló program felhasználó felületének el emei
A program felhasználói felületét a Visual Basic.NET elore definiált objektumainak segítségével építettem fel, így a programablak a következo részekre bontható: − Ablak objektum − Fomenü objektum − Eszköztár objektum, nyomógomb gyujteménnyel − Csoport doboz objektum − Képdoboz objektum − Szövegdoboz objektum − Nyomógomb objektum − Címke objektum A felhasználó számára rejtve, a program további ilyen ablakalkotó elemeket tartalmaz, melyek a következok: − Image- lista objektum − Fájldialógus nyitó panel − Fájldialógus mento panel
86. ábra A program vezérlo moduljának képernyoterve A látható ablakalkotó elemek közül a fomenü elemei koordinálják a program muködését. Tizenhárom eleme tizenhárom különbözo feladatot lát el, melyek terméTDK DOLGOZAT
55
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
szetesen függnek egymástól. Az eszköztár elemei ugyanazokat a feladatokat hajtják végre, melyeket a hozzájuk tartozó menüelemek. A Rétegrend az a csoportdoboz, ahol tizenkét darab képdoboz, szövegdoboz, illetve nyomógomb áll rendelkezésre. Itt lehet beállítani a nyomógomb lenyomásával felbukkanó fájldialógus ablak segítségével, hogy melyik képdoboz milyen képet tartalmazzon. A szövegdobozok automatikusan a felettük beállított képek nevét jeleníti meg. A Változatok száma címu csoportdoboz két darab címkét, két darab szövegdobozt, és egy nyomógombot tartalmaz. A struktúra generálás után itt jelenik meg a beállított projekt alapján képezheto helyes mego ldások száma. A Törlés nyomógombbal a csoportdobozon belül található szövegdobozok tartalma kitörölheto.
7.2 A bináris struktúra-generáló program fomenüje A fomenüben 13 darab menüelem található, melyek közül az elso a Projekt muv eletek címet viseli. Ide tartoznak a fomenü azon elemei, melyek az alkatrészfunkciók betöltésével, illetve mentésével kapcsolatosak.
87. ábra Menüpontok–Projekt muveletek A Létezo projekt betöltése menüponttal már korábban mentett projektet lehet betölteni, illetve egy korábbi projekt változtatása esetén, a Projekt mentése menüTDK DOLGOZAT
56
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
ponttal az újabb változat elmentheto. A Törlés menüpont használata a beállított projekt teljes törlését eredményezi.
88. ábra Menüpontok–Változatok generálása A Változatok generálása menüpont alatt lévo Start menüelem megnyomásával indul el az a ciklus, melyen a szurofeltételeket végigfuttatva a program megtalálja az elvileg jó megoldásokat. Ha a generálás befejezodött, akkor jelenik meg az alsó csoportdobozban a jó megoldások száma. A fomenü ezen elemeinek csoportjában lehetoség van a változatok megtekintésére, mentésére, valamint a Szurofeltételek egyéni beállítására is.
TDK DOLGOZAT
57
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
89. ábra A szurofeltételek beállítása
90. ábra A változatok megtekintése A fomenü harmadik csoportja a Programinfo, a Help, valamint a program Vége menüpontokat foglalja magába. A Programinfo menüpont kiválasztásával a 92. ábra szerinti ablak jelenik meg.
TDK DOLGOZAT
58
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
91. ábra Menüpontok–Program
92. ábra Programinfo
TDK DOLGOZAT
59
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
7.3 A bináris struktúra-generáló program által létrehozott muködoképes megoldások
93. ábra
94. ábra
A 93. ábra 94. ábra szerinti változatok a következo funkcióelemekkel rendelkeznek: − Keret − Kapaszkodó (kapasz1) − Lejtoállítás + csukló − Váz − Futószalag − Fix hátsóláb A 94. ábra szerinti változat csak annyiban tér el a másiktól, hogy ez az összeállítás féket is tartalmaz.
95. ábra
TDK DOLGOZAT
96. ábra
60
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A két megoldás közötti eltérés oka szintén a fék hiánya, illetve megléte. A korábban szemléltetett megoldásokho z képest az eltérést az magyarázza, hogy az eddigi fix hátsólábakat, az állítható hátsólábak váltották fel. Az összeállításokon látható, hogy elöl, és hátul is van lehetoség lejtoállításra, ami többlet funkciót, valamint a költségek fölösleges növekedését jelenti.
97. ábra
98. ábra
Az elso két változattól (93. ábra, 94. ábra) ez a két változat annyiban más, hogy a lejtovel kombinált csuklót egy sima csuklóra cserélte a program. Mivel így a lejtoállítás funkció már nem szerepel a funkcióstruktúrában, így ez a két változat már csak motorral hajtott görgok esetén lehetséges.
99. ábra
100. ábra
A 95. ábra 96. ábra szerinti megoldásokhoz képest ezek a változatok (99. ábra 100. ábra) kiküszöbölik a dupla lejtoállítás lehetoségét, emiatt gyártásuk gazdaságosabb, mégis a program által egy olyan futópadot kaptunk, mely minden szükséges funkciót tartalmaz. TDK DOLGOZAT
61
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
101. ábra
102. ábra
Az elso két változattól (93. ábra, 94. ábra) ez a két változat csupán annyiban más, hogy a lejto és a csukló kombinálásának sorrendje megváltozott. A futópad felhasználói lehetoségei ezáltal nem változtak, viszont az elvi sorrend más le tt.
103. ábra
104. ábra
A két megoldás közötti eltérés oka a fék hiánya, illetve megléte. Az összeállításokon látható, hogy elöl, és hátul is van lehetoség lejtoállításra, ami ismét többlet funkciót, valamint a költségek fölösleges növekedését jelenti. Az eddigi változatok mindegyikére jellemzo, hogy a keret függoleges helyzetbe billentésével a futópad összecsukható.
TDK DOLGOZAT
62
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
105. ábra
106. ábra
A 105. ábra szerinti elrendezés csak motorral hajtott futószalag esetén válik muködoképessé, mivel nem tartalmaz állítható lábat. A 106. ábra szerinti változat féknélküli gravitációs megoldást mutat. Mindkét változat kevesebb elemet tartalmaz a korábbiaknál, melynek eredményeképpen az összecsukás ezeknél a mego ldásoknál nem lehetséges a csukló hiánya miatt.
Az elozo változattal megegyezo struktúra, mely féket is tartalmaz, hátránya szintén az, hogy a futógép összecsukása nem valósítható meg. A féknélküli gravitációs megoldásoknál jelentos hátrány, hogy a lejtoszög állítása a nehézségi fokra, valamint az így kialakuló szalagsebességre egyaránt hat, emiatt ez a két tényezo egymástól függetlenül nem állítható be.
107. ábra
TDK DOLGOZAT
63
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
8 A Z EREDMÉNYEK ÉRTÉKEL É S E
Egy termék megszületésének legizgalmasabb és legnehezebb szakasza a koncepcionális tervezés. A fogyasztók nem is sejtik, hogy az általuk használt termék megtervezése során a konstruktor- mérnök milyen gondolatsoron keresztül jut el a végleges megoldásig, és hány változatot dolgoz ki, vizsgál meg, annak érdekében, hogy a termék tulajdonságai minél jobbak legyenek (olcsó, gazdaságos, stb.). Ugyanakkor a tervezomérnök is bizonytalan amiatt, hogy valóban számításba vett-e minden lehetséges alternatívát. A módszeres géptervezés egyik legnagyobb elonye, hogy adott peremfeltételek mellett valamennyi változatot megmutatja. A terméktervezo biztonságát növeli, és a terv minoségét javítja, ha a variálható funkciók száma no, azonban bizonyos funkció-szám elérése után a változatok már csak számítógéppel állíthatók elo. A dolgozat tématerülete a számítógéppel segített módszeres géptervezés, mely szobai futógép példáján keresztül mutat be egy számítógéppel segített koncepcionális tervezési módszert. A dolgozat elso része szabadalomkutatást és elemzést mutat be, mely egyben a futógépek technikatörténeti fejlodését is szemlélteti. A feltárt szabadalmak analizálása technikai szempontból, a megvalósított, valamint a megvalósítható funkciókra koncentrálva történt. Ezután napjaink gyakori (szalagos) megoldásai kerültek bemutatásra, szintén a funkciókra fókuszált elemzés segítségével. A szabadalomkutatás illetve a piackutatás során fellelt funkciók végül Roth-féle tudásmátrix segítségével lettek rendszerezve. A dolgozat célja az volt, hogy a módszeres géptervezés eszközrendszerét felhasználva, számítógéppel segített tervezési módszert mutasson be a szabadalomkutatás és az ismert megoldások elemzése során feltárt funkciókból való funkcióstruktúrák (megoldások) automatikus generálására. A kombinatórikus robbanás kezelése és elkerülése, a rossz és javíthatatlan változatok kiszurése a program ciklusmagjában muködo szabálykészlet segítségével valósult meg. A kidolgozott funkcióstruktúra-generáló program Microsoft Visual Basic .NET környezetben lett fejlesztve. A generáló program „script” fájlt hoz létre, mely segítségével az AutoDesk Mechanical Desktop 6.0 program automatikusan megjeleníti az adott funkcióstruktúrával jellemzett szerkezetek 3D-s modelljét. Külön fejezet foglalkozik a futófelület anyagának lehetséges változataival. A lehetoségek vizsgálata, és összevetése közben a mai korszeru anyagok vizsgálatán túl, az ergonómia szélesköru vizsgálata is elotérbe került. Ezek után javasoltam egy ergonómiailag helyes futószalag összetételére, szerkezetének kialakítására.
TDK DOLGOZAT
64
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
A dolgozat utolsó fejezetében a számítógépi programmal eloállított legjobb funkcióstruktúrák kerültek ismertetésre. Ezek közül a változatok közül értékelemzéssel lesz kiválasztva az a legjobb megoldás, mely a részletes muszaki tervek kidolgozására javasolható. Célom, hogy a diplomaterv keretében a kiválasztott megoldás részletes terveit is elkészítsem. Összességében megállapítható: ü a CAD fóliák vezérlésének módszere alkalmas az egyes változatok megj elenítésére, ü a sajátfejlesztésu program –a tesztelésére leegyszerusített– adott bemeneti paraméterek mellett is szolgáltatott érdekes, újszeru megoldásokat, ü a módszer a kedvezo teszt-eredmények miatt alkalmas továbbfejlesztésre (a variálandó funkciók számának növelésének irányában), ü a funkciók teljes kombinációjából származtatható nagyszámú változatból viszonylag kevés feltétel alkalmazásával leszurhetok a rossz megoldások, ü a módszeres géptervezés hagyományos elveinek valamint a korszeru mérnöki tervezorendszerek együttes alkalmazása hatványozottan növeli a tervezo munka hatékonyságát.
Miskolc-Egyetemváros, 2004. november.
TDK DOLGOZAT
65
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
IR O D A L O M J E G Y Z É K
[1]
G. Pahl–W Beitz: A gépterve zés elmélete és gyakorlata, Muszaki Könyvkiadó, Budapest, 1981 ISBN: 963–10–3796–7
[2]
F. Hansen: A módszeres géptervezés, VEB Verlag Technik, Berlin, 1965 ETO: 621.002.2
[3]
Kamondi László: Gépészeti tervezéselmélet, eloadás vázlatok, Miskolc, 1998
[4]
Karlheinz Roth: Tervezés katalógussal, Muszaki Könyvkiadó, Budapest 1989 ISBN 963 10 7246 0
[5]
Microsoft Visual Basic 6.0 Programozói kézikönyv, Park Könyvk iadó,1998 ISBN 963 530 442 0
[6]
Kovács Lajos: Muanyag zsebkönyv, Muszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979, ISBN 963 10 2695 7
[7]
Niebel, B. W., Draper, A. B., Wysk, R. A.: Modern Manufacturing Process Engineering, McGraw–Hill inc., 1989, ISBN 0 07 046563 0
[8]
Marosné Berkes Mária: Nemfémes Anyagok, eloadásvázlatok, Miskolc, 2000
[9]
www.uspto.go v
[10]
www.shop.builder.hu
[11]
www.tunturi.com
[12]
www.tennissurfaces.com
[13]
www.siegling.de
[14]
www.ubrubber.com.my
[15]
www.playsafesurfacing.com
[16] www.shamachemicals.com TDK DOLGOZAT
66
Számítógépre adaptált tervezési módszer szobai futógép koncepcionális tervezésére
[17]
www.chemie.fu-berlin.de
[18]
www.ikp.uni-sutgart.de
[19]
www.nemotrade.com
[20]
www.bluegrassplaygrounds.com
[21]
www.upenn.edu
[22]
www.interroll.com
[22]
www.interroll.com
[23]
Varga Tibor: Az AutoCAD programozása, Computer Studio Gyor, 1996
[24]
Varga Tibor: AutoCAD 2004 kezdoknek haladóknak, Comp uter Studio Gyor, 2003
[25]
Varga Tibor: 3D geometriai modellezés AutoCAD-ban, Computer Stud io Gyor, 2002
[25]
www.autodesk.hu
[26]
Autodesk Mechanical Desktop 6.0 kézikönyv
TDK DOLGOZAT
67