Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky DIPLOMOVÁ PRÁCE

Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky Str. 1

DIPLOMOVÁ PRÁCE Abstrakt

Cílem této diplomové práce je seznámit se s technologií tváření – nerozebíratelným spojením, pochopit princip a navrhnout jednoúčelový nýtovací stroj. Prokázat schopnost orientovat se v literatuře, vytvořit návrh analyzovat výhody a nevýhody variant provedení a pevnostně zajistit bezpečnost, trvanlivost hlavní konstrukce. Vybrat a vzájemně sestavit vhodné pohonné a pracovní jednotky a umět výsledek interpretovat.

The merit of this graduation thesis is to get known with a moulding technology - non rewirable bond to understand principle and design one-purpose riveting machine. To show aknowligement and orientation in literature create a design analyze features and disadvantages types of constuction and be able to assure stability and safety long life of a head frame. Pick up and one another put together suitable working units and be able to interpret the results.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Bibliografická citace Bibliografická citace mé práce: HLOUŠEK, P. Radíální nýtovačka. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2008. XY s. Vedoucí diplomové práce Ing. Bronislav Foller, Ph.D. 56stran http://www.fmw-friedrich.de/cz/index1_cz.htm http://www.baltec.ch/en/products/riveting-machines.html http://www.stasto.cz/produkty.aspx http://www.vondra-vondra.cz/ http://kovarna.webzdarma.cz/stranky/zakladni_postupy/nytovani.htm http://www.referaty.cz/referaty/referat.asp?id=3009&pageTitle=NTOV%20SPOJE


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Prohlášení autora

Prohlašuji, že jsem závěrečnou práci zpracoval samostatně V Brně dne 23. 05. 2008 Hloušek Petr Bc.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Poděkování

Chci poděkovat vedoucímu diplomové práce Ing. Bronislavu Follerovi, Ph.D. za odbornou konzultační podporu při tvorbě závěrečné práce. Rovněž bych chtěl poděkovat konstrukčně vývojové firmě Gemax sro Hodonín za vstřícnost, praktickou ukázku jejich nýtovacího stroje vyvinutého pro firmu IAC Hodonín A také Firmě Magneton Kroměříž Ing. Blažovi za užitečné rady při návrhu jednoúčelových strojů i za jejich názornou ukázku. Hloušek Petr


DIPLOMOVÁ PRÁCE Obsah 1. Úvod 1.1. historie nýtování 1.2. druhy nýtů 1.3. nýtové spoje 1.4. orbitální a radiální nýtování 1.5. kontrola nýtování 2. Literární rešerše 3. Patentová rešerše 4. Návrh variant 4.1. varianta A 4.2. varianta B 4.3. varianta C 5. Výběr variant 5.1. výběrová kritéria 5.1.1. konstrukční 5.1.2. bezpečnostní 5.1.3. ekonomická 5.1.4. výkonová 6. Návrh a konstrukce stroje 6.1. stůl stroje 6.1.1. volba profilu 6.1.2. výpočtová analýza 6.2. stojan 6.2.1. volba profilu 6.2.2. výpočtová analýza 6.3. příslušenství 6.3.1. upínací deska 6.3.2. vložka pro upínání kotoučů 7. Nýtovací jednotka 7.1. volba jednotky 8. Pohony a posuvy 8.1. volba pohonu pro lineární vedení 8.2. lineární vedení 8.3. otočný stůl 8.4. pneumatická brzda 9. Další prvky 9.1. zásobníky vibrační


DIPLOMOVÁ PRÁCE 10. Tribotechnika 11. Analýza rizik 12. Posouzeni shody 13. Závěr 14. Seznam použitých zdrojů 15. Seznam použitých symbolů 16. Přílohy


DIPLOMOVÁ PRÁCE 1. Úvod 1.1. Historie nýtování Nýtování je klasická kovářská technika spojování dvou částí. V minulosti bylo používáno nejenom v kovářství, ale hlavně při stavbách všech ocelových konstrukcí věží, mostů, kotlů a podobně. Nýty v kovařině plní funkci nejenom spojovací, ale i ozdobnou. Zatímco u stavebních a zámečnických konstrukcí se potkáte pouze s nýty s půlkulatou hlavou, případně zapuštěnými, protože tady je důležitá především pevnost spoje, v kovařině narazíte na nepřebernou škálu tvarů jak hlaviček, tak i celých nýtů. Nýtovat můžete tak, že vytvarujete precizní půlkulatou hlavu na obou stranách (za použití hlavičkářů), nebo hlavu tvarujete jen tak "z ruky" kladivem v tom případě je hlava vyjádřením vaší osobní představy o tvaru, nikoli jen strojní součástí. Je nepochybně krásnější, ale i pečlivě provedená a přesná půlkulatá, nebo zdobená hlava má své opodstatnění.

Obr. 1 Nýty Ocelové nýty (dříve velice rozšířený, dnes už poměrně vzácný sortiment železářských obchodů) koupíte ve dvou různých provedeních hlavy - se zapuštěnou a s půlkulatou hlavou, v různých průměrech a délkách (tedy abych pravdu řekl největší na jaké jsem v poslední době narazil byly o průměru 10 mm). Nýty se prodávají vyžíhané, tedy měkké. Komu kupované z nějakých důvodů nevyhovují, může si zkusit udělat vlastní. U běžných rozměrů jsem k tomu zatím neměl důvod, ale pokud chcete nýtovat čtverhranným nýtem (třeba aby se součásti neprotáčely) nic jiného vám nezbude.

Obr. 2


DIPLOMOVÁ PRÁCE Nářadí Na nýtování potřebujete dva hlavičkáře: spodní - podpěrný a horní - závěrný. Samozřejmě kladivo a na utažení spojů před nýtováním - utahovák Podpěrný hlavičkář - usazuje se do kovadliny, nebo svěráku a slouží k tomu, aby se hlava při nýtování nezdeformovala. Důlek v něm tedy odpovídá hlavě koupeného nýtu.

Obr. 3

Obr. 4

Závěrný hlavičkář je nástroj do ruky, nebo na násadě - tvaruje druhou, nově vytvořenou hlavu Utahovák, je trubkový nástroj o průměru nýtu, kterým se spasují dosedající části (platí hlavně u plechů, tlustou tyč asi jen tak nesrovnáte).

Obr. 5 Délka nýtů - trefit správnou délku není jednoduché. Záleží jak na celkové síle nýtovaných materiálů, tak na velikosti a způsobu vytvoření díry pro nýt. Díra musí být nepatrně větší, než je průměr nýtu jinak skrz ní ohřátý nýt neprojde (ohřátím se zvětší). Není to úplně kovářské, ale dám přednost vrtání vrtákem o 0,2 - 0,4 mm


DIPLOMOVÁ PRÁCE větším. Pokud budete probíjet, pak zvolte průbojník co nejlépe odpovídající nýtu, nebo menší a použijte kalibrovací trn. Čím větší je díra, než nýt, tím delší nýt potřebujete. Obecně by se dalo počítat s přesahem na vytvoření hlavy 1,6 - 1,8 násobkem průměru. Čím je díra větší, tím více se musí nýt napěchovat, aby ji vyplnil. Nýt ale musí jít do díry zasunout lehce, s dostatečnou vůlí, žhavý nýt nelze narazit kladivem - zdeformoval by se. Postup při nýtování Při malém průměru nýtů je možné nýtovat za studena, bez ohřevu. Prodávané nýty jsou dostatečně měkké, proto lze hlavu tvarovat kladivem, nebo hlavičkářem i bez ohřevu. Podstatou nýtování za tepla je ale využití tepelné roztažnosti železa, respektive jeho smrštění po ochlazení. Spoj, který byl nýtován za tepla je pevnější, protože nýt se po vychladnutí nepatrně smrští, a tím přitáhne nýtované součásti pevněji k sobě. Vlastní nýtování vyžaduje ale rychlé provedení všech operací a tedy i pomocníka, " v jednom" to jde špatně. Ohřev nýtu - nýt je poměrně drobná součást, snadno se při ohřevu "ztratí mezi uhlím, ohřejeme ho na povrchu žhavého uhlí. K jeho vyjmutí a nasazení se používají kleště s tenkými dlouhými čelistmi. Nasazení a utažení - po ohřátí nastává boj s časem. Je - li to možné, spasujte a stáhněte dohromady svěrkou obě nýtované součásti. Horký nýt prostrčíte dírou a položte na podpěrný hlavičkář. (Každý si asi postupně vyzkouší, v jaké poloze je nejlepší nýt nasunout do díry a hlavou posadit do podpěrného hlavičkáře. V jednom to je opravdu složité, zvláště pokud nýtujete rozměrný kus). Nasadíte utahovák a jednou dvěma ranami na něj přitisknete nýtované součásti k sobě. Utahování nemá vcelku smysl u masivních součástí, kde síla úderu za studena nestačí na srovnání nýtovaných součástí. Naopak smysl má při nýtování plechů.

Obr. 6


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Pěchování - několika silnými údery kladivem - přesně v ose nýtu napěchujeme nýt a vytvoříme základ hlavy. Pokud napěchujeme hlavu křivě, jde to špatně opravit. Pozor na to, aby po úderu spodní hlava nevyskočila z hlavičkáře a dalším úderem se nezdeformovala - zkazilo by to vzhled.

Obr. 7 Vykování hlavy - hlavu můžeme dotvarovat buď volně kladivem, kdy střídavě vedeme údery šikmo ze čtyř směrů. Pokud má mít hlava i svou funkci pevného konstrukčního spoje, měla by si zachovat i rozměry odpovídající strojně vyrobené půlkulaté hlavě. Rozměry hlav lze najít ve strojnických tabulkách. Závěrným hlavičkářem vytvarujeme hlavu půlkulatou, nebo takovou, jaký tvar hlavičkář má. Údery kladivem na hlavičkář musí být poměrně silné, nýt už většinou stačil dost vychladnout a tvarujeme poměrně velkou plochu najednou. Ve strojírenství byly používány pneumatické nýtovačky - ruční stroje na tvarování hlav. Nýtování vytlačilo postupem doby svařování obloukem a šrouby, ale všechny historické ocelové stavby jsou spojeny tisíci nýty, většinou v několika řadách za sebou. Jak často se nýty používaly, si uvědomíte, až se podíváte třeba na některý ze starých železničních mostů. Dekorační funkce - nýtů je významným atributem kovaných výrobků. Hlava nýtu může být nenápadným prvkem na spoji dvou součástí, nebo naopak dominantním motivem celého výrobku. Jednak můžeme použít ozdobný hlavičkář a hlavy vytvarovat do hvězdic, květů nebo dáme přednost volnému ručnímu vykování hlavy. Není nutné se omezovat na prodávané nýty, ale můžeme vykovat nýty čtvercového, nebo obdélníkového průřezu, případně roznýtovat osazený trn přímo na konci spojované součásti. Zajímavým prvkem je nýt rozštěpený v jednom, nebo dvou směrech.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 8

Obr. 9

Nástroje - hlavičkáře by měly být vyrobeny z uhlíkové nástrojové oceli tř 19, zakalené a popuštěné, obdobně jako zápustky, oblíky... Pokud nýtujete pár nýtů, vystačíte s uhlíkovou ocelí s 0,4 - 0,6% uhlíku (např.11 560 - Označení neberte doslova, je to jedna z možností - tohle je ocel použitelná na kladiva). Když nebudete mít nic jiného, poslouží i žebírková armovací ocel (roxor - chcete-li drát do betonu) o větším průměru, za které hlavičkář vykováme. S úspěchem lze využít staré kladivo, koupené v bazaru, které překováme na požadovaný tvar (pokusím se tomu věnovat na některé další stránce o výrobě nástrojů). Z oceli si nejprve vyrobte důlčík s pracovní plochou ve velikosti a tvaru hlavy nýtu, vykovejte vybruste a zakalte pracovní plochu. (trik k nezaplacení - máte li k dispozici stará ložiska, najděte kuličku odpovídající velikosti a přivařte ji na podložku - získáte nástroj s dokonale kulatou plochou). Z nástrojové oceli, starého kladiva...(viz předchozí popis) vykovejte polotovar hlavičkáře, ohřejte pracovní část v co nejkratší délce na kovací teplotu a naražením důlčíku vytvarujte důlek pro hlavu nýtu pracovní plochu. Nástroj dotvarujte a zakalte. Ozdobný hlavičkář je nástroj do ruky, nebo na násadě - kterým se dává ozdobný tvar nově vytvořené hlavě. Pokud se do toho chcete pustit, musíte nejprve z kalitelné oceli (vyžíhané na měkko) vyrobit vzorovou hlavu - broušením, rytím,... takto vyrobenou matrici zakalíte a obtisknete - vyrazíte za tepla do budoucího hlavičkáře. Nakonec pracovní plochu takto vyrobeného nástroje zakalíte. (takhle daleko jsem se zatím nedostal)


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 10 1.2.

Druhy nýtů

plné nýty, poloduté nýty

Plné nýty Obr. 11

Poloduté nýty Obr. 12 1. plné nýty (DIN 660 - ČSN 2301 - ISO 1051, DIN 661 - ČSN 2311 - ISO 1051, DIN 7338A) 2. poloduté nýty (DIN 7338B - ČSN 2330) Vše dle normy i výkresu. Používané materiály: hliník, měď, mosaz, ocel, nerezová ocel. Nýty jsme schopni nabídnout s různou povrchovou úpravou jako galvanické zinkování, černý chromát apod. 1.3.

Nýtové spoje

Spoj vzniká deformací konce jedné ze spojovaných součástí vložené do díry v druhé součásti – přímé nýtování, nebo deformací konců nýtů vložených do průchozích děr ve spojovaných součástech – nepřímé nýtování. U přímého nýtování se roznýtovává nejčastěji za studena a proto musí být součást, která se roznýtovává z dobře tvárného materiálu. Tohoto spojení se používá jen u málo namáhaných součástí.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Nepřímé nýtování nýty se rozlišuje na: o pevné nepropustné (kotlové) ś o pevné (stavební, letecké a konstrukční) ś o nepropustné (nádržkové) ś Výhody nýtování: · spolehlivost nýtových spojů je ověřena mnohaletou praxí a je snadno kontrolovatelná · nýtové spoje, podobně jako šroubové spoje, jsou pružnější než svařované · při nýtování nedochází k deformacím spojovaných materiálů místním nahromaděním tepla jako u svařování Nevýhody nýtování: · rozebírání nýtového spoje je možné jen porušením nýtů nebo spojovaných součástí · nýtové spoje nezaručují přesnou vzájemnou polohu spojovaných součástí · ve spojovaných materiálech je třeba udělat pro nýty otvory · spojované materiály jsou nýtovými dírami zeslabeny · nepropustnost nýtového spoje se musí často zvyšovat papírovou nebo plátěnou vhodně impregnovanou vložkou · hlučnost při nýtování Použití nýtových spojů: Nýtované spoje se dnes používají jen ve zvláštních případech. Většinou byly nahrazeny svarovými a lepenými spoji, které vyžadují méně přípravných prací a podstatně snižují hmotnost konstrukcí. Svařované konstrukce z tvarové oceli jsou proti nýtovaným asi o 15 až 20 % lehčí. Ve značném rozsahu se stále používá nýtování v leteckém průmyslu, nýty z vodivých materiálu se používají v elektrotechnice. Dnes je nýtování opodstatněné u spojování těžko svařitelných materiálů, u spojů na montážích, kde není přívod elektrického proudu, u spojení plechů a profilů z lehkých kovů a slitin apod. Surový nýt se skládá z přípěrné hlavy a dříku, závěrná hlava se vytvoří nýtováním. U hrubých nýtů je dřík u hlavy mírně kuželový, dále pak válcový, u drobných nýtů je celý dřík válcový. Hlavy nýtů mají podle použití různé tvary (se zápustnou hlavou, s půlkulatou hlavou apod.). Mezi zvláštní nýty patří nýt rozštěpený, nýty dvoudílné uzavřené a otevřené, nýt výbušný a různé další nýty. Materiálem nýtů jsou nejčastěji oceli 10 341, 10 371, 10 451, 11 341, 11 371 a dále pak slitinová ocel niklová, měď, mosaz, hliník aj. Doporučuje se používat nýtů z téhož materiálu, z jakého jsou spojované součásti. Nýty vystavené chemickým účinkům prostředí se chrání pokovováním. Ocelové nýty do průměru 10 mm a všechny nýty z neželezných i lehkých kovů se nýtují za studena, ocelové nýty větších průměrů jen za tepla. Druhy: 1. nýtování pevné nepropustné (kotlové) se hojně používalo při výrobě parních kotlů a potrubí, dnes je jeho použití omezené. Těsnost nýtových švů se dosahuje tužením zkoseného okraje plechů, popřípadě i okrajů hlav nýtů. U kotlů se používá spojů


DIPLOMOVÁ PRÁCE přeplátováním plechů s jednou až třemi řadami jednostřižných nýtů nebo spojů se dvěma stykovými deskami a dvoj střižnými nýty. Tam, kde jde o dokonale kruhový tvar kotle, uplatňuje se spoj s jednou stykovou deskou. Průměry nýtů, rozteče, vzdálenosti řad, součinitele zeslabení a míry bezpečnosti, síla připadající na 1 cm šířky spoje se volí podle druhu spoje. U kotlového nýtování se určí počet nýtů z podmínky, aby celou sílu přenášelo jen tření mezi spojovanými plechy. 2. nýtování pevné se uplatňuje při výrobě různých ocelových konstrukcí, jako jeřábů, jeřábových drah, mostů, sloupů apod. Ocelové konstrukce se stavějí z válcované oceli profilů „I“, „L“, „T“, „C“, pásů a plechů. Podle důležitosti konstrukce se používá různých druhů ocelí. Konstrukce, které mají vzdorovat korozi, se zhotovují z oceli s přísadou mědi. Materiál nýtů má být přiměřený materiálu konstrukce. U pevného nýtování se vyskytují dva druhy spojů, a to: · spoje s nýty nosnými (silovými) – určeny k přenosu sil · spoje s nýty spínacími (spojovacími) – jen spojují jednotlivé součásti a síly nepřenášejí Většinou tu jde o dvoj střižné nýty. Nýty pevného nýtování se zatahují za tepla, jen některé montážní nýty se zatahují za studena. Průměr nýtů nemá být menší než 13 mm a větší než 28 mm. Tloušťka plechu se volí minimálně 5 mm. U pevného nýtování jsou nýty namáhány na střih a otáčení. S třením mezi stykovými plochami se nepočítá. Dovolené namáhání ve střihu se volí cca 0,8 sdov. Rozteč nosných nýtů v nýtových spojích přenášejících tlak nebo tak, bývá t = 4d, nejmenší přípustná rozteč je 305d, největší 6d. Základní druhy konstrukcí pevného nýtování jsou plnostěnné nosníky, příhradové nosníky a nýtované sloupy. 3. nýtování nepropustné se uplatňuje ve výrobě otevřených i uzavřených nádob na kapaliny i plyny bez přetlaku, u potrubí velkých průměrů, kouřovodů apod. Nádrže se vyrábějí z konstrukčních plechů s tloušťkami 3 až 12 mm z ocelí 10 420 a 11 420. Nýtování je tu nejčastěji jednořadé přeplátované. Plechy tenčí než 6 mm se utěsňují vložkami z lepenky nebo plátna, napuštěnými olejem nebo suříkem, u spojů pracujících za vyšších teplot azbestovou lepenkou. Plechy tlustší než 6 mm se tuží. Rozteč nýtů t = 3d + 5 mm, u nádrží na oleje t = 2,5d, u nýtovaných komínů t = (5 až 8)d. Tloušťka dna nádrží je o 1 až 2 mm větší než stěny. U kapalin jen tlak na stěny a dno nádrže závislý na výšce kapaliny. U hlubokých nádrží jsou tlaky kapaliny velmi rozdílné, proto je nutno volit různou, těmto tlakům příslušící tloušťkou stěny. Nádrže je nutno chránit proti korozi nátěrem, zinkováním, smaltováním nebo povlakem z plastických hmot.

Neželezné nýty: Hliníkové nýty se používají jen velmi zřídka pro malou smykovou pevnost. Častěji se používá jeho slitina dural (Al-Cu-Mg). Dural má velkou smykovou pevnost, nevýhodou je malá odolnost proti korozi. Tam, kde je větší nebezpečí vzniku koroze, se používají nýty plátované hliníkem nebo slitinou Al-Mg-Si. Nýty z neželezných kovů (mědi, mosazi apod.) se hodí pro méně náročné spoje. Jsou odolné proti korozi a dobře tvárné. Pro nezatížené spoje se používají nýty z termoplastů. Jejich výhodou je naprostá odolnost proti korozi, nevýhodou je malá odolnost proti teplotám nad 100 °C.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 1.4.

Orbitální a radiální nýtování

Nýtování orbitální

Nýtování radiální

Obr. 13 Všechny stroje mají společnou charakteristiku: - homogenní deformace nýtu - snadná a rychlá výměna nýtovacího nástroje - rychlost a nehlučnost nýtovacího procesu - progresivní regulace nastavení nýtovacího času a síly - mikrometrické nastavení kroku nýtovací hlavice - malé rozměry - nízká spotřeba energie 1.5.

Kontrola nýtování

FMW-Nýtovací řízení: Zajištění kvality pro nýtové spojení

Nýtovací řízení FMW, ovládací systém pro radiální bodové nýtovací stroje s patentovanými měřicími osami. Hlavní myšlenka úspěchu nýtovacího řízení FMW je : Minimální námaha obsluhy = Maximální provozní bezpečnost = optimální zajištění kvality Nýtovací řízení FMW ovládá a ověřuje veškeré rozhodující parametry nýtového spojení. Všechny tyto parametry se sledují pomocí měření délky, tlakové síly a nýtovacího času. Jednotlivé relevantní údaje se zobrazují na displeji a zaznamenávají se pod číslem programu. Zjišťují se chybná místa a zobrazuje se místo jejich vzniku. Nejdůležitějším parametrem pro zajištění kvality nýtového spojení představuje měření dráhy. Měření dráhy na nýtovacím pracovišti, tedy nýtovací délku, přesah a výšku nýtovací hlavy, je možné kdykoliv zopakovat až


DIPLOMOVÁ PRÁCE do setinové přesnosti.Od stroje je možné ověřit a zadokumentovat dodržení tolerancí podle výkresu. Pomocí vizualizace nýtovacího procesu FMW- se průběžně shromažďují měřené hodnoty vydávané řízením a předávají se k výpočtu indexu schopnosti stroje a schopnosti procesu. Nýtovací stroje FMW s délkovým měřením

Měří se délka (Z1) na nenanýtovaném nýtovacím svorníku a délka (Z2) na hotově zanýtovaném nýtovacím svorníku. Měřidlo k délkovému měření je uložené přímo na nýtovacím vřetenu a v milisekundovém taktu přenáší měřené hodnoty do nýtovacího řízení FMW-. Měření probíhá v průběhu nýtovacího procesu neustále. Souběžně v programovatelném časovém intervalu probíhají dotazy, zda vlastnosti materiálu odpovídají předem zadaným hodnotám. Nýtovací proces při délkovém měření. Nýtovací řízení FMW- ovládá nýtovací vřeteno pomocí spouštěcího tlaku nýtovacího razníku, nastaveného v podélné ose na nýt. Aby se předešlo tváření nýtovacího svorníku v průběhu měření, tak dochází k omezení tlaku. Pokud délka nenanýtovaného nýtu (Z1) spadá mimo toleranci, tak se vydává sdělení NIO („není v pořádku“). Protože se nýtovací svorník nebude při měření tvarovat, tak se může vyměnit za nový, se kterým může nýtování proběhnout. Pokud je délka (Z1) uvnitř zadané tolerance, tak se s naprogramovaným tlakem zapne nýtovací motor a proběhne nýtování na hotový rozměr (Z2). Pokud je v řízení uvedený hotový rozměr (Z2) v toleranci a trvání nýtovacího procesu odpovídá zadanému časovému intervalu, tak je nýtování IO („v pořádku“). Nýtovací vřeteno odjede zpátky a nýtovací razník se opět vyrovná do podélné osy. Pokud je změřený hotový rozměr mimo zadanou toleranci nebo pokud doba průběhu nýtování spadá mimo nastavený časový interval, tak se vydá sdělení NIO („není v pořádku“).


DIPLOMOVÁ PRÁCE FMW- Nýtovací stroje s měřením přesahu

Měřit se bude přesah nýtovacího svorníku (H1) na nenanýtovaném nýtu a výška hlavy (H2) na hotově zanýtovaném nýtu. Měřicí prostředek je v případě měření přesahu umístěný přímo na odpruženém přidržovači- K nastavení se měřicí systém přidržovače přitiskne na rovnou plochu. Pokud jsou přidržovač a nýtovací razník v jedné rovině, tak se měřicí systém vynuluje. Při zpětném pohybu nýtovacího vřetena se přidržovač uvolní a nýtovací razník se dostane o velikost zdvihu za přidržovač. Hodnota přesahu se zobrazí na displeji. Nýtovací proces při měření přesahu. Nýtovací řízení FMW- ovládá nýtovací vřeteno pomocí spouštěcího tlaku nýtovacího razníku, nastaveného v podélné ose na nýt. Při pohybu nýtovacího vřetena dopředu se nejdříve předepne měřicí systém přidržovače, až do bodu dosažení razníku na nýt. Měření (H1) se uskutečňuje s malým tlakem, takže zde nedochází k žádnému tváření nýtovacího svorníku. Současně se při měření přesahu ověřuje, zda jsou k dispozici všechny části nýtového spojení. Pokud některý díl chybí, vydá se sdělení NIO („není v pořádku“). Chybějící díl je možné doplnit a hotově přinýtovat. Při měření přesahu tak je možné zabránit vzniku nežádoucího chybného přinýtování. Pokud je míra přesahu nenanýtovaného nýtu uvnitř stanovené tolerance, tak se připojí nýtovací motor s programovaným nýtovacím tlakem a bude se nýtovat na hotový rozměr. Pokud se dosáhne hodnota zadaného hotového rozměru (výška nýtovací hlavy H2) a nýtovací proces proběhne v zadaném časovém intervalu, tak je nýtování IO („v pořádku“). Nýtovací vřeteno odjede zpátky a nýtovací razník se opět vyrovná do podélné osy. Pokud je naměřený hotový rozměr (H2) vně zadané tolerance nebo se doba průběhu nýtování dostane mimo nastavený časový interval, tak se vydá sdělení „NIO“ („není v pořádku“).


DIPLOMOVÁ PRÁCE FMW- Nýtovací řízení s měření přesahu a s délkovým měřením Nýtovací stroj je vybavený dvěma měřicími osami. Uživatel tak může stanovit priority , které jsou pro jeho systém řízení kvality („QS“) nejdůležitější. Například může jako první prioritu pomocí délkového měření stanovit celkovou délku nenanýtovaného nýtovacího svorníku a jako druhou prioritu potom měřením přesahu stanovit hotově zanýtovanou výšku hlavy. Zvolené priority je možné libovolně přiřadit k jednotlivým nýtovacím bodům. Zajištění kvality materiálových vlastností nýtovacího materiálu. Poznání správného nýtovacího materiálu má velký význam pro zajištění kvality. Pokud se vysoce namáhané konstrukční díly budou namísto ocelových nýtů nýtovat s použitím hliníkových nýtů, může mít tato chyba zhoubné následky. Proto je důležité, aby nýtovací stroj s jistotou rozeznal nesprávný materiál. K poznání a k ověření vlastností materiálu jsou známé následující postupy. 1. Měření průběhu síla – dráha nýtového spoje. 2. Měření průběhu síla – čas nýtového spoje. 3. Měření průběhu dráha – čas nýtového spoje.

V důsledku komplikovaného měření síly při postupu nýtování nejsou postupy 1 a 2 pro zajištění kvality vhodné. Při vysoce dynamickém postupu nýtování je přesné stanovení síly takřka nemožné. Ověření vlastností materiálu se proto může uskutečnit pouze využitím „tvrdých“ parametrů. Reprodukovatelné „tvrdé“ parametry, jako je dráha a čas, se mohou velmi dobře měřit a patřičným způsobem dobře zadokumentovat. Tato parametry jsou vhodné pro zajištění kvality. Dráha nýtovacího vřetena se pomocí měřicího čidla přesně změří v rozsahu setin a zaznamená se. Časový údaj se s programovým vybavením nýtovacího řízení FMW- rozčleňuje v milisekundových úsecích. Teoreticky by bylo možné rozdělit trvalou křivku na libovolně velký počet časových intervalů. V praxi se ale vystačí s jedním, popřípadě se dvěma časovými intervaly.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Znázornění průběhu nýtování pomocí závislosti dráhy a času.

Diagram dráha - čas : Křivka 1: materiál je příliš tvrdý. Křivka 2: materiál je správný Křivka 3: materiál je příliš měkký

2. Literární rešerše Konstrukční náměty a výběr konstrukčních prvků jsem čerpal od známých světových i tuzemských výrobců jednoúčelových strojů. Friedrich / postup nýtování – produkty – kontrola nýtovacího procesu Bal Tec / riveting machines Guillemin / the riveting technology Magneton / výrobní možnosti / závod nářadí Rivetec / produkty / jednoúčelové stroje Vondra a Vondra / vibrační pohony Stasto / produkty a služby / pneumatické pracovní prvky – elektromechanické polohovací stoly Rollon / world / compact rail


DIPLOMOVÁ PRÁCE 3. Patentová rešerše Český normalizační ústav / produkty a služby – technická normalizace Seznam ČSN Knihovna norem

Úřad průmyslového vlastnictví / databáze on line Databáze průmyslových patentů a užitných vzorů Databáze průmyslových vzorů Databáze ochranných známek platných v České republice Seznam všeobecně známých ochranných známek Seznam ochranných známek prohlášených za proslulé

4. Návrh variant Pro výběr nejvhodnějšího provedení stroje se dále budu rozhodovat ze 3. variant. Tyto varianty schématicky znázorňují koncepci stroje tzn. ustavení nástroje a obrobku. 4.1.

Varianta A

Toto provedení zobrazuje nýtovací jednotku uchycenou ve vertikálním vedení stojanu pevně přichyceného ke stolu stroje. Pracovní zdvih nýtovací jednotky je veden odspodu nahoru. Obrobek je polohován přesným otočným stolem pevně spojeným s lineárním posuvným vedením.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 14

4.2.

Varianta B

Tato varianta je konstrukčně stejná jako předchozí. Liší se pracovním zdvihem nýtovací jednotky, který je v opačném směru tedy odshora dolů. Zde je s rámem pevně spojen polohovací stůl s obrobkem a lineární posuv koná stojan.

Obr. 15



Varianta C

Poslední varianta je kombinací variant A a B. Na rámu stroje se pohybuje stojan i polohovací stůl. Jsou použity 2 stejné nýtovací jednotky umístěné proti sobě.

Obr. 16

5. Výběr variant Abych vybral nejvhodnější variantu provedení, zaměřil jsem se na několik nejdůležitějších aspektů, které nejvíce ovlivňují výrobu stroje, finanční a bezpečnostní požadavky. Posuzoval jsem následující výběrová kritéria: -

konstrukci

-

bezpečnost

-

ekonomika

-

výkon

5.1. 5.1.1.

Výběrová kritéria Konstrukční

Z hlediska konstrukce mají všechny tři varianty stejný základ tj. pevný stůl na něm stojan s uchycenou nýtovací jednotkou, lineární posuvné vedení s pevně spojeným polohovacím otočným stolem. Rozdíl je mezi směrem pohybu pracovního zdvihu nýtovací jednotky. Uvažujeme-li o automatizaci nebo ručním zakládání nýtů do břitových destiček skrze pilový kotouč tak nám varianty nabízí tyto výhody a nevýhody:


DIPLOMOVÁ PRÁCE varianta A -

nýty lze do otvorů zakládat ručně i za použití zásobníků nýtu dříkem směrem dolů

-

pro vyšší zabezpečení nežádoucího protočení pilového kotouče při nýtování je možno uvažovat o pneumatickém přítlačném válci

varianta B -

nýty je nutné vkládat do otvorů obráceným směrem než u varianty A což vyžaduje jejich podepření, aby během celého nýtovacího procesu nevypadly pomocí univerzálního přípravku

-

zde by zásobník nýtů musel splňovat tuto podmínku a nýty před vsunutím do otvorů otáčet to by navíc znamenalo složitější konstrukci podávání

varianta C -

tato varianta je univerzálním řešením tzn. způsob jakým budou nýty vkládány ať ručně nebo pomocí zásobníku je otevřený a lze si vybrat ten nejjednodušší způsob

varianta D -

u všech předchozích variant je počítáno s konstrukcí stojanu pro nýtovací jednotku zde se nám nabízí ještě jedna možnost, a to tuto konstrukci vynechat a nakoupit přímo od výrobce dle našich požadavků a parametrů výrobce stolní provedení nýtovacího stroje, které pak umístíme, jak je již popsáno výše

Pohybuje –li se stojan s nýtovací jednotkou(kami) nebo polohovací stůl s pilovým kotoučem či oba nezávisle na sobě z konstrukčního hlediska to nijak zásadně neovlivňuje stavbu stroje. Můžeme to zohlednit z hlediska manipulačního a pracovního prostoru, který máme pro stroj k dispozici. 5.1.2.

Bezpečnostní

Bezpečnost je u všech tří variant stejná vzhledem ke konstrukčním rozměrům a umístění pracovních prvků. Zvýšení bezpečnosti je možné dosáhnout postavením zábran nebo ochranných krytů kolem nýtovacího stroje v kombinaci infračervené závory v prostoru výměny obrobku a za nimi nechat prostor pro obsluhu pro ovládání při pracovním cyklu. Vzhledem k různé hmotnosti obrobku bude nutné pro manipulaci použít jeřábové rameno s minimální nosností 500kg a náležité proškolit manipulačními pokyny obsluhu. 5.1.3.

Ekonomická

Tento aspekt je pro varianty A a B stejný. Náklady na výrobu stolu a rámu popřípadě příslušenství jako podpěrné desky nebo přípravku pro upnutí pilového kotouče jsou v režii výrobce. Cena nakupovaných prvků je standardní katalogová. Pouze u varianty C se náklad zvýší o jednu nýtovací jednotku. U varianty D se lze domnívat, že nákup celého stolního provedení nýtovacího stroje přesáhne finanční částku, než když si nýtovací jednotku nakoupíme a konstrukci provedeme sami či zaplatíme u


DIPLOMOVÁ PRÁCE subdodavatele neb se dá předpokládat, že návrh naší konstrukce bude úspornější na materiálu. 5.1.4.

Výkonová

Výkonové kriterium je opět u všech tří variant stejné. I když u varianty C jsou použity dvě nýtovací jednotky tak rychlost nýtování je přesně daná parametry od výrobce. Můžeme také porovnávat i výkon manipulační tj. jak dlouho nám potrvá upnutí pilového kotouče a čas přípravný k samotnému nýtování, ten ovlivňuje lidský faktor. 6. Návrh a konstrukce Při návrhu a konstrukci stroje jsem se zaměřil na jednoduchost konstrukce a komerční dostupnost automatizačních prvků. Po vyhodnocení výběrových kritérií jsem se přiklonil k variantě A. Návrh jsem rozdělil do dvou hlavních skupin: 1) vyráběné -

stůl stroje

-

stojan

-

příslušenství

2) nakupované -

nýtovací jednotka

pohony -

lineární posuvné vedení

-

polohovací otočný stůl

další prvky -

zásobníky

-

pneumatické prvky

6.1.

Stůl stroje

Stůl by měl přenášet zatížení celého stroje jak statické tak i dynamické proto jsem zvolil ocelový obdélníkový dutý profil s dostatečné silnou stěnou vzhledem k šířce a délce. Celá konstrukce je svařovaná. Je potřeba dodržet kolmost a rovinnost. Pro vyrovnání do roviny je možné uvažovat stavěcí podpěry s trapézovým nebo lichoběžníkovým závitem. Nejjednodušším řešením povrchové úpravy po očištění konstrukce, svarů a jejich zabroušení může být nátěr v základové a vrchní vzhledové vrstvě v takovém barevném odstínu splňující naše nároky a požadavky.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 6.1.1.

Volba profilu

Profil čtyřhranná dutá trubka 120 x 120 x 8 mm SC 120 mm Materiál Ocel třídy 10 340 Modul pružnosti E = 2,1 105 [MPa] Maximální pevnost v tahu σPT = 340 - 420 [MPa] Dovolená pevnost v tahu σDOVT = 115[Mpa] Dovolená pevnost v ohybu σDOVOH = 120 [MPa] Dovolená pevnost v ohybu τDOVK = 65 [MPa]

Obr. 17 Stůl 6.1.2.

Výpočtová analýza

Výpočet na prostý ohyb pomocí MKP


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 18 Napětí v uzlech

Obr. 19 Posun v uzlech


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 20 Poměrná deformace Výpočet na prostý krut pomocí MKP



DIPLOMOVÁ PRÁCE


Obr.23 Poměrná deformace Závěr Konstrukční návrh stolu stroje vyhovuje požadavkům zatížení a namáhání.



Stojan

Stojan je klasického tvaru „C“ spojeného se základnou, která je pevně umístěna na stolu stroje. Základna a stojan je z plného materiálu. Musí být schopen přenést zadanou nýtovací sílu. Povrchovou úpravu provedeme obdobně jako u stolu stroje.

6.2.1.

Volba profilu

Profil Plný materiál (tlustý plech)obdélníkového průřezu 90 x 60 mm Materiál Ocel třídy 11 600 Modul pružnosti E = 2,1 105 [MPa] Maximální pevnost v tahu σPT = 600 - 700 [MPa] Dovolená pevnost v tahu σDOVT =200 [MPa] Dovolená pevnost v ohybu σDOVOH = 210 [MPa]

Obr. 24 Stojan 6.2.2.

Výpočtová analýza


DIPLOMOVÁ PRÁCE




DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 27 Poměrná deformace Závěr Konstrukční návrh stojanu vyhovuje požadavkům zatížení a namáhání. 6.3.

Příslušenství

6.3.1.

Upínací deska

Upínací deska slouží pro upnutí otočného polohovacího stolu. Sama je pevně spojena s lineárním posuvným vedením a pohyb je vykonáván otáčením šroubovou tyčí, kterou pohání servomotor s převodovkou. Materiál Ocel třídy 11 523 Modul pružnosti E = 2,1 105 [MPa] Maximální pevnost v tahu σPT = 500 - 600 [MPa] Dovolená pevnost v tahu σDOVT = 160 [MPa] Dovolená pevnost v ohybu σDOVOH = 170 [MPA]


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 28 Upínací deska

Obr. 29 Upínací deska řez


DIPLOMOVÁ PRÁCE 6.3.2.

Vložka pro upínání kotoučů

Vložka pro upínání pilových kotoučů je vyměnitelná. Je umístěna na polohovacím stole. V tabulkách parametrů je naznačeno kolik vložek je zapotřebí pro výměnu při určitém množství průměrů pilových kotoučů. Materiál Ocel třídy 11 500 Modul pružnosti E = 2,1 105 [MPa] Maximální pevnost v tahu σPT = 500 - 600 [MPa] Dovolená pevnost v tahu σDOVT = 160 [MPa] Dovolená pevnost v ohybu σDOVOH = 170 [MPA]

Obr. 30 Vložka pro upínání pilových kotoučů


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 31 Řez vložkou 1 Tabulka parametrů disků D

370 370 400 400 425 450 450 460 460 500 500 560 560 630 660 660 710 760 760 800

E

2,8 2,8 3,2 3,2 3,2 3,3 3,3 3,3 3,3 3,8 3,8 3,7 3,7 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 4,5 4,0

H

50 50 50 50 50 50 50 50 60 50 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80

nx D3

4 4 4 4 4 4 4 4 8 4 4 4 8 4 4 8 4 4 4 4

D3

15 15 15 15 15 15 18 18 16 18 23 23 22 23 23 22 23 23 27 23

D2

80 85 80 85 80 80 100 100 90 100 120 120 142 120 120 142 120 120 160 120

n

D12

D14

Počet nýtů DIGI vstup

rozteč

d nýtu

Manuální nastavení

64 64 64 64 72 72 72 72 72 72 72 72 72 80 80 80 96 96 96 96

301,0 301,0 330,1 330,1 353,0 378,0 378,0 378,0 378,0 428,0 428,0 489,0 489,0 554,0 854,0 854,0 634,0 685,0 685,0 718,0

4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0

Upínací průměry

Použitelných pro x ks disků

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

4 2 3 1 8 2 4 1 3 3 1 1 1


DIPLOMOVÁ PRÁCE 800 800 800 910 910 1000 1020 1120 1250 1250 1320 1410 1510 1610 1810 2015

4,0 4,75 4,75 5,0 5,0 6,0 6,2 6,5 7,0 7,0 7,0 7,5 8,5 8,5 12,0 14,0

80 80 80 80 100 100 100 100 100 100 100 100 x x 160 240

4 4 4 4 8 4 4 4 4 4 4 4 x x 4 4

27 23 27 27 27 32 32 32 32 32 32 32 x x 36 37

160 120 160 160 186 200 200 200 250 220 250 250 x x 320 320

96 96 96 120 120 120 120 144 144 144 144 144 144 160 168 176

718,0 718,0 718,0 824,0 824,0 910,5 932,0 1025,5 1156,5 1156,5 1224,0 1310,0 1405,0 1505,0 1690,0 1881,0

5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,5 6,0 6,0 6,0 6,0 6,5 6,5 6,5 6,5 7,5 8,0

2 Tabulka vložek pro upnutí pilových disků Vložka

H

nx D3

D3

D2

Φ

d

Φ

D

1

50

4

15

80

0

160

2 3 4 5

50 50 60 80

4 4 8 4

15 18 16 23

85 100 90 120

60 80

P 300

6 7 8

80 80 100

8 4 8

22 27 27

142 160 186

100

600

9 10 11 12 13

100 100 100 160 240

4 4 4 4 4

32 32 32 36 37

200 250 220 320 320

160 240

P P

a – Φ f: upnutí

Φ

Φ

Φ

a

Φ

b

Φ

c

80 4x 15

85 4 x 15

90 8 x 16

120 4x 23

142 8 x 22

160 4 x 27

160 4x 36

186 8 x 27

200 4 x 32

Φ

d

Φ

e

Φ

100 4 x 18

220 4 x 32

240 4 x 37

250 4 x 32

průměry roztečných kružnic, na každé z nich jsou čtyři závity M 16 pro pilového disku

f


DIPLOMOVÁ PRÁCE 7. Nýtovací jednotka Nýtovací jednotka je kompaktní celek. 7.1.

Výběr

Nýtovací jednotku si máme možnost vybrat od několika světových výrobců podle zadaných paramerů a provedení. Zvolil jsem radiální bodovou nýtovací jednotku NE 300 od fy Friedrich FMW. FMW – Radiální bodovýNýtovací stroj

NE300

Technická data: Nýtovací síla Průměr dříku nýtu

16 kN 3 - 12mm

zdvih vřetena

až do 40 mm

Výkon motoru

0,75 kW

Otáčky motoru Hmotnost stroje

15001/min. 56 kg

Diagram síla - tlak:

Možnosti dodávky řídicí jednotky : ·Standardní Řízení •Nýtovací řízení „smart“ („chytré“) •Nýtovací řízení Obr. 32 8. Pohony a posuvy Pro navržený nýtovací stroj potřebujeme zvolit vhodné lineární vedení buď s pohonem nebo si pohon navrhneme sami, dále pohon a upevnění pro polohování


DIPLOMOVÁ PRÁCE pilových kotoučů. Zvolil jsem přesný polohovací stůl od fy Stasto ke kterému jsem navrhnul pneumatické brždění a lineární vedení od fy Rollon řadu compact rail. 8.1.

Volba pohonu pro lineární vedení

Pro lineární vedení jsem navrhnul jednoduchý systém. Šroubová tyč poháněná servomotorem. Šroubová tyč trubkový závit G 1“ Materiál Ocel třídy 12 050.8 Modul pružnosti E = 2,1 105 [MPa] Maximální pevnost v tahu σPT = 750 [MPA] Dovolená pevnost v tahu σDOVT = 205 [MPA]

Obr. 33 Šroubová tyč Servo motor s převodovkou

8.2.

Lineární vedení

ROOLON COMPACT RAIL je citlivé lineární řešení odlišné od ostatních lineárních posuvů dostupných na trhu.


DIPLOMOVÁ PRÁCE -

Jednoduchý, precisní systém lineárního vedení nenáročný na montáž na jakoukoli plochu

-

Systém je dobře chráněn, jezdec se pohybuje ve vedení z tvrdé oceli

-

Rychlost do 9m/s , tichý chod, mnohem víc než odvalování kuliček

-

Patentovaná technologie lubrikace při pohybu

Vedení Rozlišují se 3 typy

T

U

K

Obr. 34 Materiál -

Uhlíková ocel

Stykové plochy -

Indukčně kaleny

Povrchová úprava -

Elektrolytické zinkování dle ISO 2081

T + U systém Problém axiální souososti Systém vedení T + U jednoduše a nenáročně řeší problém axiální souososti, který se vyskytuje v případech, když namontujete vedení vedle sebe.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 35 T + U vedení Kapacitní zatížení Kapacitní zatížení znázorněné viz níže se vztahuje na standardní pozice jezdce ve vedení fixované rolnami pro radiální zatížení.

Obr. + Tab. Znázornění zatížení , Hodnoty

Vedení U série má ploché stykové plochy, které umožňují pohyb jezdce do strany. S1 a S2 jsou maximální výchylky jezdce na vnitřní a vnější stranu v závislosti na nominálním rozměru Bnom


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Tab. Vůle U vedení

Obr. 36 Vůle U vedení

Zatím co T vedení přenáší zatížení od jezdce a vede přímočarý pohyb,U vedení vyrovnává nerovnosti materiálu a ještě přenáší radiální a momentové zatížení. Na obrázku viz. níže je příklad použití systému vedení T + U kdy jezdec má správnou funkci i v případě že úhel mezi dvěma vedle sebe uloženými vedeními není roven nule.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 37 Příklad použití v praxi systém T + U Známe-li délku vedení, můžeme vykalkulovat maximální hodnotu úhlu alfa mezi rovinami: a = arctang S/L = arctang (0 + 3,5) / 1360 = 0,14° kde S1 a S2 je součet vnitřních a vnějších odchylek L je délka vedení V tabulce viz. níže jsou uvedeny maximální hodnoty úhlu u jednotlivých typů pro maximální délky vedení.


DIPLOMOVÁ PRÁCE Tab. Hodnoty úhlu alfa Závěr Maximální úhel pro vedení o délce 1360 mm je 0,14°

Výpočet síly k překonání odporu F = (µ + µW + µS)P 9,81

Tab. Hodnoty µ (pozn. P je v gramech) µW = ln(P) / 0,06 P = ln (300000) / 0,06 300000 = 0,0007 µS = ln(P) / 0,15 P = ln (300000) / 0,15 300000 = 0,00028 F = (0,006 + 0,0007 + 0,00028 ) 300 9,81 = 20,5N Závěr Síla k překonání odporu je 20,5N

Určení životnosti Životnost vedení vztahující se k poměrům zatížením vychází od 100km. LKM = 100 (C/P + fc/fi . fh)3

LKM – teoretická životnost v km C – dynamické zatížení vN P – ekvivalentní vnější zatížení v N fc – stykový součinitel fi – součinitel opotřebení


DIPLOMOVÁ PRÁCE fh – součinitel pracovní délky Závěr Výpočet životnosti sem neprovedl, protože výrobce uvádí min hodnotu 100km. Pro tento případ by se jednalo zhruba o 73,5 tis. délek. 10.3. Otočný stůl Výhody řady TO s přímým pohonem Vynikající dynamika Rampy, úhel otočení i rychlosti volně programovatelné Přímá vazba na zatížení Žádné dílce s mechanickým pohybem Bez olejové náplně - čistý pracovní prostor Elektronické jištění proti přetížení Vysoká přesnost pozicování / vynikající opakovatelnost Pevný středový díl / dutá hřídel (velký středový otvor) Bez vůlí Kompletní provozuschopný modul Chemicky niklované ocelové dílce Tichý provoz Heatpipes - patentovaný chladící systém, jednoduchý, účelný, nevyžadující údržbu. Hvězdicovitý na spodní straně nosné desky umístěný systém Heatpipes odvádí efektivně veškeré teplo, vyvíjené pohonem. Velká plocha zvyšuje účinnost chlazení. Aplikace softwaru WAS - WEISS jednoduchá, spolehlivá, praktická Nevyžaduje programování Zajišťuje rychlé, snadné a spolehlivé uvádění do provozu Tento systém zajišťuje automaticky řadu činností za Vás a umožňuje Vám tak, abyste se soustředili Technické údaje Typ stolu TO150A Průměr talíře: 150 mm Směr otáčení: volně programovatelný Max. otáčky talíře: 100 U/min Hmotnost: 13 kg Montážní poloha: libovolná Přesnost polohování: ± 10“ Přesnost opakování: ± 2“ Max. čelní házení talíře: 0,01 mm (na Ø150 mm) Max. obvodové házení: 0,01 mm


DIPLOMOVÁ PRÁCE Čidlo otáček V krocích kódovaný systém měření úhlů Referenční pohyb: 30-60° Počet inkrementů na otáčku: 1800 Výstupní signál: 1Vss Údaje o motoru Moment: Bez Heatpipes S Heatpipes Jmenovitý: 25 Nm 30 Nm Śpičkový : 45 Nm 55 Nm Elektrické údaje Napájecí síťové napětí: 3 x 400 až 480 VAC ±10%; 48 až 62 Hz, TO 150A: 3 kVA Napájecí napětí 24V: 24 VDC ±5%; 2,5 A Rozměry (šířka x výška x hloubka): 70,5 x 375 x 236 mm

Obr. 38 Rozměry stolu Přepočet přesnosti polohování vzhledem k maximálnímu průměru pilového kotouče přesnost polohování +- 10“ maximální průměr pilového kotouče D = 1900 mm


DIPLOMOVÁ PRÁCE α° = 10“ /3600 = 0,0027° s = π R α°/ 180° = 0,046 mm Závěr Úchylka polohy pro maximální průměr pilového kotouče je 0,046 mm 10.4. Pneumatická brzda Pneumatická brzda je umístěna na stolu stroje a slouží jako pomocný prvek při polohování pilových kotoučů. Po najetí do výchozí polohy pojistí kotouč proti protočení při procesu nýtování. Pro konstrukci jsem zvolil tvarový hliníkový profil a pneumatický válec s nízkým zdvihem. Konzola Materiál Plech nerezový tl 6mm Pneumatický válec s nízkým zdvihem SHSM 32 -20 Průměr na pístnici 32mm Délka zdvihu 20mm Tlačná síla 450N

Obr. 39 Pneumatická brzda 9. Další prvky Jako další automatizační prvek je možno použít násypky nebo zásobníky. Pro informaci uvádím několik způsobů pro dopravu spojovacího materiálu. 9.1.

Zásobníky vibrační násypky


DIPLOMOVÁ PRÁCE NÁSYPKY KUŽELOVÉ typ NK Kuželové násypky jsou zhotoveny a svařeny z plechu. Materiál násypek, jejich povrchová úprava, nebo jejich kombinace se vždy volí s ohledem na dopravované díly ve spolupráci se zákazníkem. Zároveň lze měnit od standardního provedení šíři dráhy. Dle požadavku zákazníka se zhotovují a zabudovávají orientační prvky, které zaručují jednotné napolohování dílů na výstupu z násypky.

Obr. 40 NÁSYPKY VÁLCOVÉ typ NV Válcové násypky jsou zhotoveny a svařeny z plechu. Materiál násypek, jejich povrchová úprava, nebo jejich kombinace se vždy volí s ohledem na dopravované díly ve spolupráci se zákazníkem. Zároveň lze měnit od standardního provedení šíři dráhy. Dle požadavku zákazníka se zhotovují a zabudovávají orientační prvky, které zaručují jednotné napolohování dílů na výstupu z násypky. násypka válcová, průměr násypky, levá, pravá, 1 - materiál násypky 11 373 2 - materiál násypky 17 246 A - bez povrchové úpravy B - komaxit C - pogumováno černou tech. pryží D - nástřik polyuretanovou pryží MetaLine E - vibrační koberec


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 41 VIBRAČNÍ POHONY KRUHOVÉ - typ C Vibrační zásobníky jsou určeny pro podávání a orientaci dílů do jednotné polohy před jejich dalším zpracováním. Vibrační zásobník je tvořen základovou a nosnou deskou, soustavou pružin a elektro magnetickým budičem. Násypka je upnuta středovým šroubem. Tím je umožněno natočení násypky o 360° kolem osy vibrační jednotky. Mimo jednotky VZ/C - 600 a 600A. K řízení výkonu slouží plynulá regulace typ DIGR, nebo REVI.

Obr. 42 VIBRAČNÍ POHONY KRUHOVÉ - typ E Vibrační zásobníky jsou určeny pro podávání a orientaci dílů do jednotné polohy před jejich dalším zpracováním. Vibrační pohon je tvořen základovým tělesem, soustavou pružin, elektromagnetickým budičem a nosnou deskou násypky. Násypka je upnuta šroubem. Tím je umožněno natočení násypky o 360° kolem osy vibrační jednotky. Tento pohon ve spojení s kuželovou násypkou je určen pro podávání miniaturních dílů, čemuž odpovídá frekvence kmitů v rozsahu 160 - 220 Hz. K řízení se dodává plynulá regulace s proměnnou frekvencí.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 43 VIBRAČNÍ POHONY PŘÍMOČARÉ - typ A Vibrační zásobníky přímočaré jsou určeny k dopravě zorientovaných dílů z kruhového zásobníku do místa odběru, nebo montáže. Pohon je tvořen základovou deskou, nosnou deskou vodící lišty, soustavou planžet a elektromagnetickým budičem. K řízení slouží plynulá regulace DIGR, nebo REVI. Zařízení se připevňuje pomocí 2 závitů v základové desce. Tento pohon přenáší chvění do základu stroje. Z tohoto důvodu je vhodné použití pouze v zařízeních, kde tento jev neovlivní funkčnost ostatních prvků.

Obr. 44 VIBRAČNÍ POHONY PŘÍMOČARÉ - typ B Vibrační zásobníky přímočaré jsou určeny k dopravě zorientovaných dílů z kruhového zásobníku do místa odběru, nebo montáže. Pohon je tvořen upínací deskou, na které je pomocí silent bloků upevněna vibrační soustava skládající se ze základové a nosné desky lišty, soustavy planžet, elektromagnetického budiče a vyvažovacího zařízení pohlcujícího chvění, které vibrační zařízení vytváří. K řízení slouží plynulá regulace DIGR, nebo REVI. Tento typ vibračního pohonu nepřenáší chvění do základu stroje. Připevnění je provedeno pomocí dvou upínek svěrným


DIPLOMOVÁ PRÁCE spojem. Tím je umožněno přesné osové nastavení oproti výstupu z kruhového zásobníku.

VIBRAČNÍ POHONY PŘÍMOČARÉ - typ C Vibrační zásobníky přímočaré jsou určeny k dopravě zorientovaných dílů z kruhového zásobníku do místa odběru, nebo montáže. Pohon je tvořen základovým tělesem, soustavou planžet, elektromagnetickým budičem a nosnou deskou vodící lišty. K řízení slouží plynulá regulace DIGR, nebo REVI.Upevnění tohoto pohonu je pomocí 4 kusů upínek šrouby M4. Tyto upínky jsou pružně uchyceny k základovému tělesu, čímž je zaručeno, že tento přímočarý podavač nepřenáší chvění do základu stroje. Tento typ je určen do prostoru s malými zástavbovými rozměry.

Obr. 45 VIBRAČNÍ POHONY PŘÍMOČARÉ - typ D Vibrační zásobníky přímočaré jsou určeny k dopravě zorientovaných dílů z kruhového zásobníku do místa odběru, nebo montáže. Vodící lištu je možno nahradit žlabem pro dopravu volně ložených dílů. Svojí konstrukcí je předurčen pro větší zatížení, nebo více dráhová vedení. Pohon je tvořen upínacími bočnicemi, elektromagnetickým budičem, soustavou planžet, vyvažovacím zařízením pohlcujícím chvění, které zařízení vytváří. Připevnění je provedeno pomocí 4 silentbloků. K řízení slouží plynulá regulace DIGR.


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 46

10. Tribotechnika pro konstrukční díly stůl stroje je svařenec a nosný prvek stojan nýtovací jednotky je výpalek z plechu nosný prvek není potřeba údržby jako je mazání třecích ploch pro nakupované prvky nýtovací jednotka polohovací otočný stůl lineární vedení servomotor pneumatický válec jsou bud bezúdržbové nebo se údržba provádí dle výrobce v návodu na obsluhu nebo technických listech pro konstrukční díly deska šroubová tyč je potřeba pravidelně kontrolovat a mazat třecí plochy závitů Konce šroubové tyče jsou vsunuty do bronzových pouzder, která jsou nalisována v předním a zadním čele celého pohonu. Třecí plochy mezi pouzdrem a koncem šroubové tyče je nutné promazávat


DIPLOMOVÁ PRÁCE 11. Analýza rizik Kolem celého nýtovacího stroje jsou postaveny bezpečnostní zábrany (ploty), které zabraňují obsluze nebo náhodnému kolemjdoucímu vstupu do prostoru stroje během nýtovacího procesu. Ploty jsou opatřeny infračervenými závorami, které detekují pohyb a v případě porušení paprsku pohybem okamžitě přeruší chod stroje. Stroj je vlastně samostatné automatické pracoviště s manipulací výměny pilových kotoučů.

Obr. 47 Nýtovací stroj s ochranným krytem v procesu nýtování


DIPLOMOVÁ PRÁCE

Obr. 48 Nýtovací stroj s ochranným krytem v klidu

12. Posouzení shody

•

NV č. 17/2003 Sb./směrnice 2006/95/ES - elektrická zařízení nízkého napětí

•

NV č. 18/2003 Sb./směrnice 89/336/EHS - elektromagnetická kompatibilita

•

NV č. 24/2003 Sb./směrnice 98/37/ES - strojní zařízení

•

NV č. 9/2002 Sb./směrnice 2000/14/ES - emise hluku

NV 616/2006 Sb., směrnice 2004/108/ES - elektromagnetická kompatibilita NV 17/2003 Sb., směrnice 2006/95/ES - bezpečnost elektrických zařízení nízkého napětí NV 24/2003 Sb., směrnice 98/37/ES - strojní zařízení NV 9/2002 Sb. (ve znění pozdějších předpisů), směrnice 2000/14/ES - požadavky na výrobky z hlediska emisí hluku


DIPLOMOVÁ PRÁCE 13. Závěr

V diplomové práci jsem se zaměřil na konstrukční návrh stolu stroje, stojanu pro vedení radiální nýtovací jednotky a jejich pevnostní výpočty. Vhodné navržení upnutí a polohovací prvek pro pilové kotouče, zvolení lineárního vedení. Dále jsem navrhl konstrukční řešení pomocného upnutí pilových kotoučů proti protočení při automatickém chodu stroje a jednoduchý systém pohánění lineárního vedení. Pro informaci jsem uvedl možnosti přidání automatizačních prvků k dopravování spojovacího materiálu. Celkovou ekonomickou analýzu stroje nebylo možné zpracovat neboť ceny za některé prvky se mi nepodařilo od subdodavatelů zjistit. V celkovém shrnutí můžu konstatovat že stroj splňuje požadavky na konstrukci i na bezpečnost a lze ho považovat za funkce schopný.


DIPLOMOVÁ PRÁCE 14. Seznam použitých zdrojů Použitá literatura 1. RUDOLF, B.; KOPECKÝ, M. Tvářecí stroje – základy stavby a využití. 1. vyd. Praha: SNTL, 1985.405 s. ISBN 04-231-85 2. BRENÍK, P.; PÍČ, J. Obráběcí stroje- konstrukce a výpočty. 2. vyd. Praha: SNTL, 1986. 576 s. ISBN 04-235-86 3. KOVÁČ, A.; RUDOLF, B. Tváriace stroje. 1. vyd. Bratislava: ALFA, 1989. 376 s. ISBN 80-05-00126-6 4. ŽENÍŠEK, J.; JENKUT, M. Výrobní stroje a zařízení. 2. vyd. Praha: SNTL, 1990. 276 s. ISBN 04-222-90 5. BOLEK, A.; KOCHMAN, J. a kol. Části strojů I a II. Technický průvodce 6 Praha: SNTL, 1990. 6. NĚMEC, J.; DVOŘÁK, J.; HOSCHL, C. Pružnost a pevnost vestrojírenství. 1. vyd. Praha: SNTL, 1988 7. Strojírenská příručka 1. – 8. díl. 1. vyd. Praha: Scienta. 1992-1998,ISBN 80-03-00680-5, ISBN 80-85827-00-x, ISBN 80-85827-23-9, ISBN 80-85827-58-1, ISBN 8085827-59-x, ISBN 80-85827-88-3, ISBN 80-7183-024-0 8. DRASTÍK, F. Normativně technická dokumentace. Ostrava: Montanex, 1998. 9. Nařízení vlády č.24/2003 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na strojní zařízení. 10. BARTOŠ, J.; HÁJEK, G.; HAVLÍČEK, J.; KOCHMAN, J.; KUNC, A.; NOVÁK, V.; RUŽIČKA, F.; ŠLÉGL, M.; WANNER, J. Strojnické tabulky pro průmyslové školy. 4. vyd. Praha: SPN, 1960


DIPLOMOVÁ PRÁCE 15. Seznam použitých symbolů Modul pružnosti E [MPa] Maximální pevnost v tahu σPT [MPa] Dovolená pevnost v tahu σDOVT [MPa] Dovolená pevnost v ohybu σDOVOH [MPA] Dovolená pevnost v ohybu τDOVK [MPA] Hodnota úhlu alfa a [°] Vnitřní odchylka S1 [mm] Vnější odchylka S2 [mm] Součet vnitřních a vnějších odchylek S [mm] Délka vedení L [mm] Síla k překonání odporu F [N ] Koeficient tření rolniček µ [ ] Koeficient tření stěrače µW [ ] Koeficient tření bočního těsnění µS [ ] Teoretická životnost LKM [km] Dynamické zatížení C [N] Ekvivalentní vnější zatížení P [N] Stykový součinitel fc [ ] Součinitel opotřebení fi [ ] Součinitel pracovní délky fh [ ] Úchylka polohování s [mm]


DIPLOMOVÁ PRÁCE 16. Přílohy Nýtovací stroj, Sestava č.v. 001-0000-0000 Stůl, Sestava č.v. 004-00000-0100 Stojan, Sestava č.v. 004-00000-0200 Lineární posuv, Sestava č.v. 004-00000-0300 Otočný stůl, Sestava č.v. 004-00000-0400 Posuv, Sestava č.v. 004-00000-0500 Pneu brzda, Sestava č.v. 004-00000-0600 Stůl , Detail č.v. 002-00000-0100 Stojan, Detail č.v. 003-00000-0200 Deska, Detail č.v. 003-00000-0300 Nosič CD

Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky DIPLOMOVÁ PRÁCE

Recommend Documents