PNEUMATICKÝ MANIPULÁTOR PRO ODBĚR KERAMICKÝCH DESEK

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MACHINE AND INDUSTRIAL DESIGN PNEUMATICKÝ MANIPULÁTOR PRO ODBĚR KERAMICKÝCH DESEK PNEUMATICALLY OPERATED MANIPULATOR TAKE OF EARTHENVARE TILE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR FILIP RICHTER Ing. JIŘÍ DVOŘÁČEK BRNO 2011

2

3 Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav konstruování Akademický rok: 2010/2011 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): Filip Richter který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Strojní inženýrství (2301R016) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: v anglickém jazyce: Pneumatický manipulátor pro odběr keramických desek Pneumatically operated manipulator take of earthenvare tile Stručná charakteristika problematiky úkolu: Cílem bakalářské práce je konstrukční návrh pneumatického odběru keramických dlaždic z pracovního prostoru lisu s těmito parametry: hmotnost dlaždice 1 až 3 kg, současný odběr 4 až 6 ks dlaždic. Cíle bakalářské práce: Bakalářská práce musí obsahovat (odpovídá názvům jednotlivých kapitol v práci): 1.Úvod 2.Přehled současného stavu poznání 3.Formulaci řešeného problému a jeho technickou a vývojovou analýzu 4.Vymezení cílů práce 5.Návrh metodického přístupu k řešení 6.Návrh variant řešení a výběr optimální varianty 7.Konstrukční řešení 8.Závěr (Konstrukční, technologický a ekonomický rozbor řešení) Forma bakalářské práce: průvodní zpráva, technická dokumentace Typ práce: konstrukční Účel práce:pro potřeby průmyslu

4 Seznam odborné literatury: firemní literatura a.s. Hydraulické stroje, Blansko Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Dvořáček Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2010/2011. V Brně, dne L.S. prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. Ředitel ústavu prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty

5 ABSTRAKT, KLÍČOVÁ SLOVA, BIBLIOGRAFICKÁ CITACE ABSTRAKT Cílem bakalářské práce je návrh konstrukce pneumatického manipulátoru na odběr keramických dlaždic z pracovního prostoru lisu. První část se věnuje rozdělení manipulátorů z hlediska principu pohonu, využití manipulátorů v průmyslu a přípravků, kterými mohou být tyto manipulátory osazeny. Ve druhé části je návrh a konstrukce ručně ovládaného prototypu přípravku na zakládání topných těles do keramických desek, který je součástí již zmíněného manipulátoru. KLÍČOVÁ SLOVA manipulátor, přípravek manipulátoru ABSTRACT The objective of this bachelor thesis is suggestion of the construction of pneumatically operated manipulator také of earthenware tile from working area of press. First part focuses on distribution of manipulators in therms of principle of drive, use manipulators in industry and preparations, which manipulators may be equipped with. In the second part are suggestion and construction manuály operated prototype of preparation for setting up radiators in to earthenware tile, which is part of alredy mentioned manipulator. KEYWORDS manipulator, preparation for manipulator BIBLIOGRAFICKÁ CITACE RICHTER, F. Pneumatický manipulátor pro odběr keramických desek. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Jiří Dvořáček

6

7 ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci, Pneumatický manipulátor pro odběr keramických desek vypracoval samostatně pod odborným vedením Ing. Jiřího Dvořáčka a za pomocí uvedené literatury. V Brně dne. podpis

8

9 PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Chtěl bych poděkovat svému vedoucímu Ing. Jiřímu Dvořáčkovi a panu Slámovi za ochotu, cenné rady a připomínky, kterými přispěl k vypracování této bakalářské práce. A dále pak mojí rodině, která mě během studia podporovala.

10

11 OBSAH OBSAH OBSAH 11 ÚVOD 13 1 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Klasifikace průmyslových robotů a manipulátorů [5] Jednoúčelové Universální Charakteristické znaky jednotlivých typů PraM [5] Podavače Synchronní Programovatelné Pohony PraM [5] Elektrický pohon Pneumatický a hydraulický pohon Pracovní hlavice [5] 21 2 FORMULACE ŘEŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO TECHNICKÁ A VÝVOJOVÁ ANALýZA 22 3 VYMEZENÍ CÍLŮ PRÁCE 23 4 NÁVRH METODICKÉHO POSTUPU K ŘEŠENÍ 24 5 NÁVRH VARIANT ŘEŠENÍ A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Rám Varianty přidržovacích čepů Varianta s přidržovací pružinou z jednoho kusu Varianta s přidržovací pružinou ze dvou kusů Volba varianty přidržovacího čepu 28 6 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Funkce přípravku Upevnění přidržovacích čepů v pevné desce Realizace hlavního pracovního pohybu desky Zajištění ovládacího čepu proti axiálnímu pohybu Vedení hlavního pracovního pohybu Uložení a zajištění vodícího pouzdra v pevné desce Uložení a zajištění vodícího čepu v posuvné desce, vodícím pouzdře a horním členu Upevnění pevné desky k rámu Volba pružin 33 7 ZÁVĚR KONSTRUKČNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR ŘEŠENÍ 34 8 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 35 9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOLŮ A VELIČIN SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ SEZNAM PŘÍLOH Seznam výrobní dokumentace 38 11

12 OBSAH 12

13 ÚVOD ÚVOD Při výrobě keramických desek je nutné s těmito deskami a případně s jejich částí. K tomu jsou vhodné různé manipulátory, pracujících na různých principech pohybu. Cílem této bakalářské práce je popsat dnešní trendy v oblasti těchto manipulačních prostředků, ať už v oblasti výroby keramických dlaždic, tak celkově ve výrobě různých výrobků, dále pak navrhnout a vyhotovit výrobní dokumentaci k části pneumaticky ovládaného manipulátoru při výrobě keramických desek. Konstrukčně je řešen přípravek pro zakládání topných těles do pracovního prostoru lisu. V této práci bude popsán ručně ovládaný prototyp k ověření funkce a technologického postupu výroby keramické desky. 13

14 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Rostoucí tlak na zvyšování produktivity a kvality výroby je jedním z důvodů rostoucího zájmu o využívání automatických výrobních zařízení. Automatizace přetváří strukturu celé výrobní základny nejen strojírenství, mění výrobní technologii, působí na vývoj vlastního výrobního procesu. V rámci automatizace celé řady úkonů i celých procesů v různých odvětvích se čím dál tím více prosazují manipulátory a roboty. Zvyšování produktivity práce nelze zajistit bez modernizace, rekonstrukce a automatizace výrobního zařízení. Je třeba nahradit pracovníka automatem všude tam, kde se jedná o monotónní práci nebo práci ve škodlivém prostředí. Automatizace nahrazuje pracovníka i tam, kde zvýšená automatizace výroby přinese i zvýšenou kvalitu výroby. Při všech automatizačních, ale i mechanizačních projektech je nezanedbatelná ekonomika, a to jak u výrobce automatizačních či mechanizačních prostředků, tak zvláště u jejich uživatelů.[5] Automatizaci technologických procesů je nutno chápat komplexně. Nelze ji zúžit pouze na vlastní stroj. Patří sem i automatizovaná doprava, manipulace s materiálem, kontrola a měření, výměna nástrojů a podobně. Automatizaci technologického procesu lze řešit za pomoci univerzálních či jednoúčelových zařízení nebo jejich prvků, případně jejich vhodnou kombinací. Při řešení každého konkrétního případu je třeba se zabývat optimalizací řešení, a to po stránce nejen technické, ale i ekonomické. Samozřejmě je třeba každé navržené řešení posoudit i z dalších hledisek, jako např. rychlost dodávky určitého systému, přesnost výroby, prostorové možnosti, energetická náročnost a podobně.[5] Obr. 1-1 Průmyslový manipulátor [5] Robotizace průmyslových procesů nachází uplatnění nejen v hromadných výrobách, jak se původně předpokládalo, ale i ve výrobách malosériových a kusových. Robotizace je významným činitelem kultivace lidské práce. Osvobozuje člověka od fyzicky namáhavé a monotónní práce, umožňuje mu vymanit se ze zdravotně 14

15 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ škodlivých a rizikových pracovišť. Navíc umožúje růst produktivity práce a otvírá nové možnosti pro přerozdělování pracovního fondu společnosti ve prospěch intelektuálního uplatnění lidí v tvůrčí práci a vytváření podmínek pro kvalitativně vyšší způsob života. Ve všech průmyslových odvětvích se vyskytují monotónní práce, činnost spojená s vynakládáním značné fyzické námahy, práce v nezdravém prostředí i práce kladoucí značné nároky na svědomitost, pečlivost a bdělost pracovníka. Tam všude lze použít manipulační zařízení s různým stupněm automatizace. Investice do těchto zařízení se pak vyplatí nejen snížením provozních nákladů, zvýšením bezpečnosti a produktivity práce, ale i tím, že se v nich získá univerzální prostředek, použitelný bez velkých nákladů jinde a jinak.[5] 1.1 Klasifikace průmyslových robotů a manipulátorů [5] 1.1 Průmyslové roboty a manipulátory (PraM) jsou mechanismy užívané k manipulaci s různými předměty. Tyto PraM rozdělujeme podle funkce, provedení, aplikačních možností, míry autonomnosti, úrovně řízení atd. Základní rozdělení (obr. 1-2). Obr. 1-2 Klasifikace PraM [5] Jednoúčelové Vyznačují se: Omezenými pohybovými možnostmi (přizpůsobenými dané aplikaci) Úrovní řízení vyhovující dané aplikaci Konstrukčním provedením a pohony korespondujícími s obsluhovanými zařízeními a používanou technologií Universální Jsou pak víceúčelové s možností přizpůsobení různým technologiím Volba mezi jednoúčelovými a univerzálními PraM je na základě zhodnocení technologie užité ve výrobě, druhu pracoviště, ekonomického a technického hlediska. 15

16 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.2 Charakteristické znaky jednotlivých typů PraM [5] Podavače Patří k nejjednodušším jednoúčelovým manipulátorům. Ve většíně případů tvoří s ovládaným strojem jeden celek. Ovládaný stroj řídí podavač, který má od něj odvozen pohon (ruční, elektromotorem atd.). Podavače mají velký význam pro automatizaci technologických procesů. Obr. 1-3 Podavač [6] Ostatní typy jednoúčelových PRaM se podobají obdobným typům univerzálním - následující popis je tedy popisem univerzálních PRaM Synchronní Také známé jako teleoperátory, slouží k mnoha účelům: Zesilovač pohybů člověka (viz Obr. 1-4), který zesiluje silové a pohybové veličiny na základě popudů vyvolaných řídícím pracovníkem, který poté může manipulovat z těžkými, nebo objemnými předměty vez větší námahy. Přenos pohybu člověka na dálku. Tyto manipulátory se v současnosti využívají k lékařským účelům (operace na dálku, kdy operující lékař není přítomen v místě operace a jeho pohyb je převáděn na miniaturní manipulátor), vojenským účelům (pyrotechnické práce) vědeckým účelům (manipulace s nebezpečným materiálem. 16

17 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 1-4 Synchronní manipulátor [5] Programovatelné Jsou řízeny programovým ústrojím, provedením, pohonem a funkcí jsou na obsluhovaném stroji nezávislé Dělí se na: S pevným programem, který se v průběhu činnosti manipulačního mechanizmu nemění. Programové ústrojí je jednoduchého provedení. Nazýváme je "jednoduché průmyslové roboty". S proměnlivým programem, které mají možnost přepínání nebo volby jeného programu v závislosti na situaci, ve které se manipulační mechanizmus nachází. Bývají to zařízení s adaptivním řízením. Představují v současné době špičku konstrukčního provedení a nazýváme je "Průmyslovými roboty". Kognitivní roboty jsou roboty, které mají možnost vnímat a racionálně myslet (kognitivní proces = proces vnímání a racionálního myšlení). 17

18 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 1-5 Programovatelný manipulátor, Výukový a demonstrační robot FESTÍK ČVUT [7] 1.3 Pohony PraM [5] Funkcí pohonu manipulátoru i průmyslového robotu je přeměna vstupní - primární energie na mechanický pohyb. Pohon je tvořen motorem, který zprostředkovává tuto přeměnu, blokem pro ovládání energie do motoru a spojovacím blokem, který zprostředkovává vazbu mezi výstupem motoru a pohyblivou částí pohybové jednotky. Pohyb z výstupu motoru se na výstup pohybové jednotky přenáší buď přímo, nebo přes transformační blok.[5] V souvislosti s průmyslovými manipulátory a roboty jsou na jejich pohony kladeny především tyto požadavky: Plynulý bezrázový rozběh a brždění Vysoká přesnost polohování Minimální hmotnost Minimální rozměry Vhodné prostorové uspořádání Elektrický pohon K rozšíření elektrického pohonu v současnosti napomáhá zlevňování a zkvalitňování elektrických motorů, ať už na střídavý tak i na stejnosměrný elektrický proud. Toto dovoluje osazovat manipulační mechanizmy různými druhy elektrických pohonů do výkonu asi 6 kw. V pohonech manipulátorů a robotů se uplatní prakticky všechny základní typy elektrických motorů. Jde o tyto motory: 18

19 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1. S rotačním výstupem: rotační motory se spojitým pohybem rotační krokové motory otočné elektromagnety 2. S přímočarým výstupem: lineární motory se spojitým výstupem lineární krokové motory hybridní motory přímočaré elektromagnety Přednosti elektrického pohonu: V dnešní době snadná regulace rychlosti otáčení za pomocí měničů frekvence U krokových motorů velká přesnost pohybu Snadno dostupný zdroj energie, jednoduché vedení zdroje k motoru Nízká hlučnost oproti hydraulickým a pneumatickým pohonům Jednoduché spojení s řídícími prvky Čistota provozu Menší nároky na chlazení Nižší pořizovací a udržovací náklady Nedostatky elektrického pohonu: Závislost na dodávce elektrického zdroje Požadavky na kvalitu provedení všech částí mnohdy složitých systémů Nebezpečí úrazu elektrickým proudem Pneumatický a hydraulický pohon Pneumatický a hydraulický pohon (tekutinový pohon) se uplatňuje ve dvou hlavních oblastech: Hydraulický pohon v zařízeních především větších výkonů a to jak se spojitým řízením pohonu, tak i při realizaci jednoduchých pohybových funkcí. Pneumatický pohon je zajímavý pro konstrukce jednodušších manipulátorů s menší nosností a periferních prvků a zařízení automatizovaných pracovišť. V souvislosti s konstrukcemi manipulátorů a robotů. K výhodám kapalinových pohonů patří: Možnost realizace přímočarých pohybů konstrukčně jednoduchými, rozměrově malými a spolehlivými motory bez nutnosti zařazení transformačního bloku. 19

20 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Jednoduché spojité řízení základních parametrů pohonu, tzn. síly, kroutícího momentu, rychlosti v celém rozsahu prostřednictvím řízení tlaku a proudu tekutiny. Nízká hodnota poměru hmotnosti a výkonu zejména u hydraulických motorů. Možnost přetížení motoru bez nebezpečí poškození. Hydraulické i pneumatické pohony pracují se stejným druhem média s tekutinou. Z rozdílných vlastností kapalin a plynů se na rozdílných vlastnostech mechanismů podílí především různá poddajnost a viskozita. Jako pracovní kapaliny se v hydraulických mechanismech používají minerální oleje, pracovním médiem pneumatického pohonu je stlačený vzduch.[5] Přednosti hydraulického pohonu: velká tuhost, plynulý chod, možnost dosažení i malých rychlostí pohybů bez převodů a s velmi dobrou rovnoměrností, velká účinnost. Nedostatky hydraulického pohonu: potřeba samostatného, odděleného energetického bloku, poměrně obtížné dosažení vyšších pohybových rychlostí, závislost viskozity kapaliny na teplotě, což se projevuje ve změně tlakových poměrů a případně i rychlosti pohybu motoru, hořlavost některých druhů pracovních kapalin. Přednosti pneumatického pohonu jsou: možnost připojení na centrální rozvod stlačeného vzduchu v rámci pohonu jednoduchý rozvod bez zpětného odvádění vzduchu z motoru, možnost dosažení rychlých přímočarých pohybů, možnost činnosti ve velkém tepelném rozsahu, ve výbušném prostředí a v provozech s nebezpečím vznícení od otevřeného ohně. Nedostatky pneumatického pohonu: obtížné udržování rovnoměrného pohybu, zejména při malých rychlostech, poměrně komplikované mazání pohyblivých částí prvků mechanismu, poměrně drahý provoz, výroba stlačeného vzduchu je (6-8) krát dražší než výroba elektrického proudu a asi 4 krát dražší než výroba tlakové kapaliny. S uvedený skutečnosti lze říci, že použití pneumatického pohonu je účelné u manipulátorů menších výkonů, tj. asi do 1 kw, jednodušších pracovních cyklů, kde se vystačí s nastavováním polohy na pevné dorazy a kde nevadí obtížné řízení rychlosti pohybu a jeho nerovnoměrnost. 20

21 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.4 Pracovní hlavice [5] K činnosti manipulátoru nebo robotu patří nastavování diskrétních poloh pracovní hlavice nebo ve spojitém pohybu pracovní hlavice po definované obecně prostorové dráze, přičemž se zpravidla řídí i orientace pracovní hlavice. Pracovní hlavice je tedy funkční část, která podle charakteru požadované činnosti určuje využití pohybového systému manipulačního prostředku. 1.4 Pracovní hlavice je umístěna na výstupu pohybového systému manipulátoru nebo robotu a proto se setkáváme v této souvislosti i s označením výstupní hlavice. Provedení pracovní hlavice odpovídá charakteru aplikace manipulátoru nebo robotu a ve výrobě lze uvažovat tyto charakteristické typy aplikací: Vkládání objektů do pracovního prostoru výrobních zařízení a jejich vyjímání. Mezioperační manipulace. Technologická operace. Kontrolní operace. Podle charakteristických typů operací prováděných manipulátory nebo roboty lze uvažovat tyto typy pracovních hlavic: úchopné hlavice technologické, kontrolní a měřící hlavice kombinované hlavice speciální hlavice 21

22 FORMULACE ŘEŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO TECHNICKÁ A VÝVOJOVÁ ANALÝZA 2 FORMULACE ŘEŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO TECHNICKÁ A VÝVOJOVÁ ANALÝZA Cílem bakalářské práce je konstrukční návrh pneumatického odběru keramických dlaždic z pracovního prostoru lisu s těmito parametry: hmotnost dlaždice 1 až 3 kg, současný odběr 4 až 6 ks dlaždic. Vzhledem k tomu, že se jedná o příliš rozsáhlý úkol, bylo po dohodě u vedoucího bakalářské práce upřesněno zadání. V další části je řešen přípravek pro vkládání topných spirál do keramických desek. Pro ověření funkce je zpracována verze pro ruční vkládání s tím, že bude upravena pro pneumatický pohon. 22

23 VYMEZENÍ CÍLŮ PRÁCE 3 VYMEZENÍ CÍLŮ PRÁCE 3 Cílem bakalářské práce je konstrukční návrh části pneumaticky ovládaného manipulátoru na odběr keramických desek z pracovního prostoru lisu, s tím že bude řešena část vkládání topných spirál do keramických desek včetně vyhotovení výrobní dokumentaci pro ručně ovládaný prototyp přípravku na zakládání topných spirál (viz obr. 3-1) o rozměrech (viz obr. 3-2). Obr. 3-1 Topná spirála v přípravku pro nasazení na zakladač Obr. 3-2 Rozměrové schéma topné spirály 23

24 NÁVRH METODICKÉHO POSTUPU K ŘEŠENÍ 4 NÁVRH METODICKÉHO POSTUPU K ŘEŠENÍ Postup řešení Návrh principu přípravku na zakládání topných těles Výběr optimální varianty Zhotovení 3D modelu Zhotovení technické zprávy Zhotovení výrobní dokumentace 24

25 NÁVRH VARIANT ŘEŠENÍ A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY 5 NÁVRH VARIANT ŘEŠENÍ A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY 5 Obr. 5-1 celkový pohled 5.1 Rám Hlavní část tohoto přípravku je rám, který bude spojovat všechny pracovní části dohromady. Pro výrobu této součásti lze užít více technologických postupů, jako je odlévání, svařování, nebo třískové obrábění. Vzhledem k tomu, že přípravek bude zhotoven ve velmi malé sérii, jeví se odlitý rám jako příliš nákladný, protože musí být vyroben model, toto řešení je vhodné pro velké série. Třískové obrábění je vhodné pro malé série, ale v tomto případě by byla výroba příliš nákladná z hlediska odpadu a strojního času potřebného k výrobě. A proto volím rám svařený z několika plechů a následně opracovaného (viz obr. 5-2). 5.1 Obr. 5-2 Svařovaný rám 25

26 NÁVRH VARIANT ŘEŠENÍ A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY 5.2 Varianty přidržovacích čepů Přidržovací čepy slouží k přidržení topného tělesa před samotným usazením do pracovního prostoru lisu, v úvahu připadají tyto varianty (viz dále) Varianta s přidržovací pružinou z jednoho kusu Tato varianta má pro přidržení topné spirály přidržovací pružinu z jednoho kusu připevněnou k čepu pomocí zápustného šroubu M2x6 (viz obr. 5-3 a obr. 5-4). Výhody tohoto řešení: Snadná montáž Snadná pozdější výměna opotřebené nebo zničené přídržky Nevýhody tohoto řešení: Obtížná výroba tak malého závitu Obtížná a drahá výroba samotné přídržky Nutnost zajištění šroubu proti případnému povolení během provozu Obr. 5-3 Přidržovací čep varianta 1 celkový pohled Obr. 5-4 Přidržovací čep varianta 1 detail 26

27 NÁVRH VARIANT ŘEŠENÍ A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Varianta s přidržovací pružinou ze dvou kusů Tato varianta má pro přidržení topné spirály přidržovací pružinu ze dvou kusů připevněných k čepu pomocí nýtu (viz obr. 5-5 a obr. 5-6) Výhody tohoto řešení: Jednodušší výroba čepu Jednodušší a levnější výroba samotné přídržky Stálost spojení během provozu Nevýhody tohoto řešení: Obtížnější montáž (nýtování) Obtížnější výměna opotřebené nebo zničené přídržky Obr. 5-5 Přidržovací čep varianta 2 celkový pohled Obr. 5-6 Přidržovací čep varianta 2 detail 27

28 NÁVRH VARIANT ŘEŠENÍ A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Volba varianty přidržovacího čepu Vzhledem k ekonomické stránce a výrobě velmi malé série těchto přípravků volím variantu s přídržkou ze dvou kusů, protože výroba této varianty bude levnější a jednodušší. 28

29 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 6 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Funkce přípravku Funkce přípravku bude mít dvě fáze. V první fázi (obr. 6-1) bude posuvná deska v horní pozici, přidržovací čepy, upevněné v pevné desce, budou držet topné těleso pod posuvnou deskou. 6.1 Obr. 6-1 Funkce přípravku 1. fáze Druhá fáze (obr. 6-2) bude následovat po dosednutí přípravku na formu pro výrobu keramických desek v pracovním prostoru lisu a bude obnášet toto: posuvná deska klesne do spodní pozice, tento pohyb vytlačí topné těleso z držení přidržovacích čepů a zároveň topné těleso zalisuje do hmoty na výrobu keramických desek. Návrat do původní polohy bude zajišťovat dvojice pružin. Obr. 6-2 Funkce přípravku 2. fáze 29

30 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 6.2 Upevnění přidržovacích čepů v pevné desce Upevnění přidržovacích čepů v pevné desce (obr. 6-3) bude realizováno za pomocí lišt, které budou procházet vyfrézovanou drážkou přidržovacích čepů a bude uložena v drážce pevné desky připevněna pomocí šroubů se zápustnou hlavou M4x16. Toto upevnění zabezpečí čepy proti axiálnímu posuvu a pootočení. Obr. 6-3 Upevnění přidržovacích čepů 6.3 Realizace hlavního pracovního pohybu desky Samotný pohyb desek bude zajišťovat páka s pákovými členy (obr. 6-4) připevněnými pomocí čepů k rámu a hornímu členu přípravku. Obr. 6-4 Realizace pohybu 30

31 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 6.4 Zajištění ovládacího čepu proti axiálnímu pohybu Zajištění čepů proti axiálnímu pohybu zabezpečí dvojice pojistných podložek (obr. 6-5). 6.4 Obr. 6-5 Zajištění ovládacího čepů proti axiálnímu pohybu 6.5 Vedení hlavního pracovního pohybu Hlavní části, které zajišťují hlavní pracovní pohyb, jsou, dvojice vodících čepů a vodících pouzder (obr. 6-6). Tyto části umožňují posuv v axiálním směru. Vodící 6.5 Obr. 6-6 Vedení hlavního pracovního pohybu pouzdro slouží zároveň jako vodící trn vratné pružiny. 6.6 Uložení a zajištění vodícího pouzdra v pevné desce Uložení vodícího pouzdra v pevné desce je provedeno přechodným uložení s tolerancí H7/js6 a zajištěno na svém místě pomocí kruhové matice se zářezy M25x1,5 (obr. 6-7)

32 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Obr. 6-7 Uložení a zajištění vodícího pouzdra 6.7 Uložení a zajištění vodícího čepu v posuvné desce, vodícím pouzdře a horním členu Uložení čepu v posuvné desce je realizováno přechodným uložením s tolerancí H7/js6, čep je zajištěn z jedné strany pomocí osazení, které doléhá do příslušného zahloubení posuvné desky, z druhé strany pak pomocí kruhové matice se zářezy M20x1. Tento čep je pak veden ve vodícím pouzdře, vedení čepu a pouzdra je zajištěno uložením s vůlí H7/f7. Na horní straně čepu je nasazena podložka, která slouží jako opěrný bod pro pružinu, na tuto podložku pak doléhá horní člen, který je na místě zajištěn kruhovou maticí se zářezy M12x1 (obr. 6-8). Obr. 6-8 Uložení a zajištění vodícího čepu 32

33 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 6.8 Upevnění pevné desky k rámu Vymezení správné pozice desky vůči rámu je zabezpečeno dvojicí kolíků 6 x 20. Desku na místě poté drží čtyři šrouby se šesti hranou hlavou M10 x 25 (obr 6-9.). 6.8 Obr. 6-9 Upevnění a zajištění pozice pevné desky 6.9 Volba pružin Pružiny by měly být dostatečně silné, aby dokázaly vrátit přípravek do výchozí polohy. Volím pružiny viz. příloha B

34 ZÁVĚR KONSTRUKČNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR ŘEŠENÍ 7 ZÁVĚR KONSTRUKČNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR ŘEŠENÍ V této práci je navrhnut a zkonstruován ručně ovládaný prototyp přípravku pro zakládání topných těles do pracovního prostoru lisu na výrobu keramických dlaždic. Toto řešení je dle mého názoru jednoduché a ekonomicky výhodné díky užití běžných materiálů a co možná nejjednoduššího provedení. V dalším vývoji je nutno vyřešit, samotné upevnění přípravku na manipulátor, nahrazení ručního pohonu pohonem pneumatickým a samotné uvedení do provozu. Obr. 7-1 Předpokládané Připojení pneumatického pohonu 34

35 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 8 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 8 [1] Svoboda, P., Brandejs, J., Prokeš, F. Základy konstruování. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., s. ISBN: [2] Svoboda, P., Brandejs, J., Prokeš, F. Výběry z norem. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., s. ISBN [3] Leinveber, J., Vávra, P., Strojnické tabulky. Úvaly: ALBRA pedagogické nakladatelství, s. ISBN: [4] Sobek, E., Brandejs, J., Dvořáček, J., Mazal, P., Svoboda, F. Základy konstruování: návody pro konstrukční cvičení. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., s. ISBN [5] Průmyslové manipulátory [online] [cit ]. URL:< [6] Dobré stroje [online] [cit ]. URL:< [7] FS ČVUT [online] [cit ]. URL: < 35

36 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOLŮ A VELIČIN 9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOLŮ A VELIČIN PraM -Průmyslové roboty manipulátory 36

37 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ 10 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ 10 Obr 1-1 Průmyslový manipulátor [5]. 14 Obr 1-2 Klasifikace PraM [5] 15 Obr 1-3 Podavač [6].. 16 Obr 1-4 Synchronní manipulátor [5] Obr 1-5 Programovatelný manipulátor, výukový a demonstrační robot FESTÍK ČVUT [7] 18 Obr 3-1 Topná spirála v přípravku pro nasazení na zakladač 23 Obr 3-2 Rozměrové schéma topného tělesa.. 23 Obr 5-1 Celkový pohled. 25 Obr 5-2 Svařovaný rám.. 25 Obr 5-3 Přidržovací čep varianta 1 celkový pohled 26 Obr 5-4 Přidržovací čep varianta 1 detail Obr 5-5 Přidržovací čep varianta 2 celkový pohled 27 Obr 5-6 Přidržovací čep varianta 2 detail Obr 6-1 Funkce přípravku 1. fáze Obr 6-2 Funkce přípravku 2. fáze Obr 6-3 Upevnění přidržovacího čepu.. 30 Obr 6-4 Realizace pohybu.. 30 Obr 6-5 Zajištění ovládacího čepu proti axiálnímu pohybu.. 31 Obr 6-6 Vedení hlavního pracovního pohybu 31 Obr 6-7 Uložení a zajištění vodícího pouzdra Obr 6-8 Uložení a zajištění vodícího čepu. 32 Obr 6-9 Uložení a zajištění pozice pevné desky 33 Obr 7-1 Předpokládané připojení pneumatického pohonu 34 37

38 SEZNAM PŘÍLOH 11 SEZNAM PŘÍLOH 11.1 Seznam výrobní dokumentace Druh dokumentu Výkres sestavy Kusovník Výkres sestavy Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres sestavy Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres sestavy Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Protokol pružiny Formát A1 - A1 A2 A2 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 Číslo výkresu B B B B B B-01/ B B B-05/ B B B-13/ B-05/ B B B B B B-13/ B-13/ B-99 38