UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Danijel HABJAN

NADGRADNJA LINIJSKEGA STROJA ZA

BRIZGANJE POLIETILENA PE S SISTEMOM

ZA REZANJE POLIESTERSKIH VLAKEN

Diplomsko delo

Visokošolskega strokovnega študijskega programa

Strojništvo

Maribor, junij 2012

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

II

Fakulteta za strojništvo

NADGRADNJA LINIJSKEGA STROJA ZA

BRIZGANJE POLIETILENA PE S SISTEMOM

ZA REZANJE POLIESTERSKIH VLAKEN

Diplomsko delo

Študent(ka): Danijel HABJAN

Študijski program: Visokošolski strokovni; Strojništvo

Smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev

Mentorica: viš. pred. dr. Marina NOVAK

Somentor: izr. prof. dr. Bojan DOLŠAK

Maribor, junij 2012

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

III

Vložen original sklepa o

potrjeni temi diplomskega dela

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

IV

I Z J A V A

Podpisani Danijel Habjan izjavljam, da:

je bilo predloţeno diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom

viš. pred. dr. Marine Novak in somentorstvom izr. prof. dr. Bojana Dolšaka ;

predloţeno diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloţeno za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjiţnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, 18. 6. 2012 Podpis: ___________________________

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

V

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorici viš. pred. dr. Marini Novak

in somentorju izr. prof. dr. Bojanu Dolšaku za pomoč

in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Zahvaljujem se tudi mentorju v podjetju mag. Marjanu

Korošcu

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

VI

Nadgradnja linijskega stroja za brizganje polietilena PE s

sistemom za rezanje poliesterskih vlaken

Ključne besede: Nadgradnja, brizganje polietilena PE, ekstrudiranje, 3D model

UDK: 678.07-045.43(043.2)

POVZETEK

Cilj diplomske naloge je predstaviti celoten potek razvoja oziroma nadgradnje namenskega

stroja za brizganje polietilena s sistemom za rezanje poliestrskih vlaken. Nadgradnja

obstoječega linijskega stroja za brizganje polietilena se vrši na željo podjetja, ker bi se z

nadgradnjo privarčevala velika količina osnovnega materiala, s tem pa tudi denarja. Podjetje

sedaj porabi velike količine osnovnega materiala, kar pa želimo s sistemom za rezanje

poliestrskih vlaken zmanjšati na minimum in s tem prihraniti pri osnovnem materialu, s tem

pa tudi pri denarju. V diplomi sem podrobneje opisal postopke nastanka novega izdelka

oziroma v mojem primeru postopek nadgradnje obstoječega izdelka. Prav tako sem

podrobneje opisal modeliranje s programskim paketom SOLIDWORKS.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

VII

Upgrading line injection machine for molding polyethylene PE with

system for cutting polyester fibers

Key words: Upgrading, polyethylene PE molding, extrusion, 3D model

UDK: 678.07-045.43(043.2)

ABSTRACT

The main target of my diploma work is to present the whole course of development or

upgrading of a dedicated machine, which is used to inject molding of polyethylene. It also

consists of a system for cutting polyester fibers. The upgrading of an existing machine is done

on the request of the company, because with the upgrade the company will be able to save

large amounts of a basic material and money. Company nowadays consumes much larger

amounts of a basic material, which is tried to be reduced to a minimum and save the base

material and money at the same time. In my diploma work I also focused on the creation

procedures of a new product and upgrading of an existing product respectively. I also

explained in detail the modeling with the SOLIDWORKS software package.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

VIII

Kazalo vsebine

1 UVOD ........................................................................................................................... - 1 -

1.1 OPREDELITEV PODROČJA IN OPIS PROBLEMA ............................................................ - 1 -

1.2 CILJ IN STRUKTURA DIPLOMSKE NALOGE .................................................................. - 2 -

1.3 OPIS PODJETJA IK ISOKON D. O. O. ............................................................................ - 2 -

1.3.1 Kje vse se uporabljajo plastike podjetja IK-Isokon? ....................................... - 3 -

1.3.2 Poslanstvo podjetja .......................................................................................... - 4 -

1.3.3 Usmeritve podjetja ........................................................................................... - 4 -

2 OPIS LINIJSKEGA STROJA ZA BRIZGANJE POLIETILENA PE .................. - 5 -

2.1 NAPRAVA ZA DOZIRANJE GRANULATA ...................................................................... - 6 -

2.2 NAPRAVA ZA SUŠENJE GRANULATA .......................................................................... - 6 -

2.3 EKSTRUDER .............................................................................................................. - 7 -

2.4 KALUP S ŠIROKO ODPRTINO ...................................................................................... - 8 -

2.5 HLADILNI VALJI ...................................................................................................... - 10 -

2.6 VALJASTA POT ZA PROSTO HLAJENJE NA ZRAKU ..................................................... - 12 -

2.7 VLEČNI VALJI .......................................................................................................... - 12 -

2.8 NAPRAVA ZA OBREZ ROBOV.................................................................................... - 13 -

2.9 ŠKARJE ZA RAZREZ ................................................................................................. - 14 -

2.10 NAPRAVA ZA ZLAGANJE ALI NAVIJANJE V ROLO .................................................. - 14 -

2.11 MATERIAL ZA BRIZGANJE [4] .............................................................................. - 15 -

2.12 VRSTE POLIETILENA PE, KI SE UPORABLJAJO V NAŠEM PRIMERU ........................ - 16 -

2.12.1 Polietilen nizke gostote (PE-LD) ................................................................... - 16 -

2.12.2 Polietilen visoke gostote (PE-HD) ................................................................ - 16 -

2.12.3 Polietilen visoke gostote in zelo velikih molskih mas (PE-UHMW) ............ - 17 -

3 NADGRADNJE LINIJSKEGA STROJA ZA BRIZGANJE POLIETILENA PE - 18

-

3.1 NAČRTOVANJE .................................................................................................. - 18 -

3.2 KONCIPIRANJE ................................................................................................... - 25 -

3.2.1 Zahtevnik ....................................................................................................... - 26 -

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

IX

3.2.2 Funkcijska struktura ...................................................................................... - 27 -

3.2.3 Metode iskanja rešitev delnih funkcij ............................................................ - 29 -

3.2.4 Konceptne rešitve delnih funkcij .................................................................. - 29 -

3.2.5 Izbrane konceptne rešitve delnih funkcij ....................................................... - 37 -

4 IZDELAVA 3D MODELA ....................................................................................... - 38 -

4.1 PROGRAMSKI PAKET SOLIDWORKS .......................................................................... - 38 -

4.2 MODELIRANJE PODNOŢJA ....................................................................................... - 39 -

4.3 MODELIRANJE NOSILNO-MOBILNE MIZE ................................................................. - 40 -

4.4 MODELIRANJE GLAVNEGA IN POMOŢNEGA VALJA ................................................... - 41 -

4.5 MODELIRANJE SKLOPA NAVIJALCA ZA ODVEČNI MATERIAL .................................... - 42 -

4.6 MODELIRANJE PRITRDILNE PLOŠČE NOŢA ............................................................... - 43 -

4.7 VIJAČNA VRETENA .................................................................................................. - 43 -

4.8 STANDARDNE IN OSTALE KOMPONENTE, IZBRANE PO KATALOGIH .......................... - 44 -

4.8.1 Obstoječe komponente .................................................................................. - 44 -

4.8.2 Standardne komponente ................................................................................ - 45 -

4.9 PRIMERJAVA KONČNIH SESTAVLJENIH MODELOV .................................................... - 51 -

4.10 SKLEP .................................................................................................................. - 54 -

VIRI IN LITERATURA .......................................................................................................... - 55 -

ŢIVLJENJEPIS ..................................................................................................................... - 56 -

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

X

Kazalo slik

Slika 1: Logotip podjetja ....................................................................................................... - 4 -

Slika 2: Celotna postavitev linijskega brizgalnega stroja ...................................................... - 5 -

Slika 3: Podtlačna naprava za transport granulata ................................................................. - 6 -

Slika 4: Sušilnik granulata .................................................................................................... - 6 -

Slika 5: Različne oblike polţnih valjev ................................................................................. - 7 -

Slika 6: Primer manjšega ekstrudorja .................................................................................... - 8 -

Slika 7: Kalup za ekstrudiranje traku .................................................................................... - 8 -

Slika 8: Shema prečnega prereza kalupa ............................................................................... - 9 -

Slika 9: Prikaz porazdelitve tlaka po kalupu [10] ................................................................. - 9 -

Slika 10: Kalup z moţnostjo nastavitve širine traku ........................................................... - 10 -

Slika 11: Hladilni valji v navpični postavitvi ...................................................................... - 10 -

Slika 12: Hladilni valji s postavitvijo pod kotom ................................................................ - 11 -

Slika 13: Valjasta pot za prosto hlajenje na zraku .............................................................. - 12 -

Slika 14: Sistem z rezalnimi valji ........................................................................................ - 13 -

Slika 15: Sistem togega vpetje tapetniškega noţa ............................................................... - 13 -

Slika 16: Udarne strojne škarje za rezanje........................................................................... - 14 -

Slika 17: Nosilno-mobilna miza s sistemom za vpetje in zavoro koluta ............................. - 19 -

Slika 18: Nosilno-mobilna miza s kolutom poliestrskih vlaken .......................................... - 19 -

Slika 19: Dodajanje poliesterskih vlaken ............................................................................ - 20 -

Slika 20: Prostor izbran za nadgradnjo ................................................................................ - 21 -

Slika 21: Eden izmed rezalnih sistemov podjetja Menzel ................................................... - 22 -

Slika 22: Primeri rezalnih noţev podjetja Elio cavagna ...................................................... - 23 -

Slika 23: Protirezilni obroč .................................................................................................. - 23 -

Slika 24: Primer noţa podjetja Double e international ........................................................ - 24 -

Slika 25: Shema postrojenja avtomatskega rezalnega sistema [10] .................................... - 27 -

file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327736087file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327736088file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327736092file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327736093file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327736097file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327736098file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327736099file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327736105

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

XI

Slika 26: Razdelitev delnih funkcij ..................................................................................... - 28 -

Slika 27: Nastavitev z zatičem............................................................................................. - 30 -

Slika 28: Nastavitev z vijakom ............................................................................................ - 30 -

Slika 29:Nastavitev s pomočjo navojnega vretena .............................................................. - 31 -

Slika 30: Nastavitev na osnovi zateznega trenja ................................................................. - 31 -

Slika 31: Fina nastavitev noţa s vijačnim vretenom ........................................................... - 32 -

Slika 32: Sistem nastavitve s hidravličnim cilindrom ......................................................... - 33 -

Slika 33: Nastavitev s pomočjo zateznega trenja ................................................................ - 33 -

Slika 34: Vodenje traku po zgornji strani ............................................................................ - 34 -

Slika 35: Vodenje traku po spodnji strani ........................................................................... - 34 -

Slika 36: Koncept z navijanjem v rolo ................................................................................ - 35 -

Slika 37: Koncept z dvema vlečnima valjema..................................................................... - 36 -

Slika 38: Enojna pnevmatska disk zavora ........................................................................... - 36 -

Slika 39: Grobi osnutek nadgradnje .................................................................................... - 37 -

Slika 40: Obstoječe nosilno podnoţje ................................................................................. - 39 -

Slika 41: Novo nosilno podnoţje ........................................................................................ - 39 -

Slika 42: Stara nosilno-mobilna miza ................................................................................. - 40 -

Slika 43: Nova nosilno-mobilna miza ................................................................................. - 41 -

Slika 44: Glavni valj za rezanje poliestra ............................................................................ - 41 -

Slika 45: Sklop navijalca za odvečni material ..................................................................... - 42 -

Slika 46: Drsna sklopka ....................................................................................................... - 42 -

Slika 47: Pritrdilna plošča noţa ........................................................................................... - 43 -

Slika 48: Manjše vreteno za pomik mize ............................................................................ - 43 -

Slika 49: Daljše vreteno za pomik noţa .............................................................................. - 44 -

Slika 50: Preklopni leţaj ...................................................................................................... - 44 -

Slika 51: Preklopni leţaj ...................................................................................................... - 45 -

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

XII

Slika 52: Model preklopnega leţaja .................................................................................... - 45 -

Slika 53: Model leţajnega ohišja glavnega valja ................................................................ - 46 -

Slika 54: Model leţajnega ohišja vodilnega valja ............................................................... - 47 -

Slika 55: Model ročnega kolesa........................................................................................... - 48 -

Slika 56: Model vozička tirnega vodila ............................................................................... - 50 -

Slika 57: Model tira tirnega vodila ...................................................................................... - 50 -

Slika 58: Shematski prikaz reduktorja z motorjem ............................................................. - 50 -

Slika 59: Model stare nosilno-mobilne mize ....................................................................... - 51 -

Slika 60: Model nadgradnje sistema za rezanje poliestra s prednje strani .......................... - 52 -

Slika 61: Model nadgradnje sistema za rezanje poliestra z zadnje strani ............................ - 52 -

Slika 62: Povečan nadgrajen rezalni sistem ........................................................................ - 53 -

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

XIII

Kazalo tabel

Tabela 1: Shematski prikaz strukture in gostote osnovnih tipov PE ................................... - 15 -

Tabela 2: Leţajna ohišja z izbranim ohišjem za glavni valj ................................................ - 46 -

Tabela 3: Leţajna ohišja z izbranim ohišjem za pomoţni valj ............................................ - 47 -

Tabela 4: Ročna kolesa ........................................................................................................ - 48 -

Tabela 5: Tirna vodila podjetja Ideal Velenje ..................................................................... - 49 -

Tabela 6: Izbira reduktorja .................................................................................................. - 51 -

file:///C:/Documents%20and%20Settings/xp/Desktop/LEKTORIRANA%20DIPLOMSKA%20daniHABI%204.docx%23_Toc327722749

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

1.1 Opredelitev področja in opis problema

Diplomska naloga se navezuje na področje strojništva, konkretneje na področje nadgradnje

obstoječega linijskega stroja za brizganje polietilena. V nalogi smo podrobneje obdelali tudi

področje predelave plastičnih mas in racionalno rabo osnovnih surovin za predelavo plastičnih

mas.

Glavni problem, s katerim se srečujejo v podjetju IK Isokon kjer sem opravljal praktično

usposabljanje, je ponovna predelava ţe predelane osnovne surovine. Predelava oziroma

ponovna uporaba ţe predelanih plastik v osnovi ni problematična. Problemi pri predelavi ţe

predelane plastike se pojavijo, kadar na neko vrsto plastike nanašamo material, ki ima

popolnoma drugačne lastnosti kot osnovni material, v našem primeru poliester. Podjetje se

srečuje s problemom pri predelavi plastičnih mas na področju brizganja plastičnega traku

oziroma ekstrudiranja.

Postopek brizganja plastičnega traku poteka tako, da se najprej osnovni material in ostali

dodatki k osnovnemu materialu skupaj segrevajo v mešalnogrelni komori oziroma

ekstrudorju. Po segrevanju in mešanju pa se material brizga v posebno linijsko pripravo za

izdelavo traku. Po linijski pripravi trak teče skozi kalibrirno-hladilne valje, kjer se uravnava

debelina traku. Ko trak teče skozi kalibrirno-hladilne valje se istočasno na trak nanašajo

poliestrska vlakna, ki sluţijo kot zvočna in toplotna izolacija. Glavni problem takšnega

brizganja nastopi ravno pri nanosu plasti poliestra, kajti trak s poliestrskimi vlakni ni mogoče

ponovno predelati zaradi predelovalnih lastnosti poliestra.

Postopki, ki sledijo po zapustitvi kalibrirno-hladilnih valjev so hlajenje traku na valjčni progi

oziroma v hladilni komori, rezanje traku na končno širino ter nazadnje razrez traku na končno

dolţino na strojnih škarjah. Končni produkt brizgalnega postopka so plošče različnih dimenzij

s prevleko iz poliestrskih vlaken. Glavni problem, ki se pojavi pri takšni predelavi plastičnih

mas s poliestrsko prevleko, je odpadni material, katerega ni mogoče predelati za ponovno

uporabo, ampak ga je potrebno zavreči, pri čemer pa nastajajo velike izgube materiala in

poraja se vprašanje glede ekološke spornosti.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 2 -

1.2 Cilj in struktura diplomske naloge

Za razvoj in izdelavo nekega novega izdelka ali, v našem primeru nadgradnje obstoječega

stroja moramo skozi več korakov za razvoj novega izdelka. Med samimi koraki pri razvoju

nadgradnje me je usmerjal delodajalec, bodisi s svojimi ţeljami ali predlogi. V diplomski

nalogi ţelim podrobneje predstaviti postopek izdelave novega izdelka oziroma v mojem

primeru postopek nadgradnje obstoječega linijskega brizgalnega stroja z rezalnim sistemom

za poliester.

Cilj diplomske naloge je bil zasnovati optimalno rešitev rezalnega sistema za rezanje

poliesterskih vlaken na končno mero po širini. S tem, ko bi uvedli sistem rezanja poliesterskih

vlaken po širini pred samim nanosom na PE trak, bi lahko odrezan odvečni PE trak ponovno

predelali. S takšnim sistemom rezanja bi dosegli bolj racionalno rešitev predelave plastičnih

mas. Končni cilj diplomske naloge je izdelava tehnične dokumentacije oziroma izdelava

modela optimalne rešitve nadgradnje linijskega stroja za brizganje plastičnih mas v

programski opremi SolidWorks.

1.3 Opis podjetja IK Isokon d. o. o.

Isokon je srednje veliko podjetje, ki ima več kot 30-letno tradicijo na področju proizvajanja

tehniških plastik. Je naslednik podjetja KONUS KOTERM, iz katerega se je leta 1995

preoblikoval in preimenoval v sedanje podjetje (slika 1). Istega leta so dobili tudi 100 %

lastnika, matično podjetje, ki se imenuje ISOSPORT in ima sedeţ v Avstriji. V dveh večjih

enotah, ISOFORM in KOTERM, je okoli 130 zaposlenih. Podjetje ima sedeţ v Slovenskih

Konjicah.

ISOFORM je vrhunska blagovna znamka za ekstrudirane in koekstrudirane plošče ter

granulate. Ekstrudiranje in koekstrudiranje se izvaja iz raznih termoplastičnih polimernih

kompozitnih materialov, kot so polipropilen, polietilen nizke in visoke gostote, linearni

polietilen nizke gostote, kopolimer etilena – vinila acetata, polistiren in ostali. Poleg ostalih

standardnih polimerov podjetje ponuja tudi plošče iz mešanih materialov z dodatnimi

različnimi specialnimi mineralnimi polnili. Lastnosti izdelkov oblikujejo z uporabo različnih

dodatkov in ojačal, kar daje izdelku višjo dodano vrednost. Izkušnje s področja

kompavdiranja in sodobne tehnologije omogočajo izdelavo visoko kakovostnih granulatov z

raznimi polnili za nadaljnjo predelavo. Predelava je moţna z injekcijskim vbrizgavanjem,

ekstrudiranjem in stiskanjem.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 3 -

KOTERM je trgovsko ime podjetja za sintrane (PE) in polipropilen (PP) materiale. Podjetje

zagotavlja vrhunsko mehansko obdelavo termoplastov lastne proizvodnje, dopolnjene z

materiali naših partnerjev za predelavo v proizvode, polproizvode in rezervne dele. KOTERM

proizvaja stiskane polietilenske plošče in polipropilenske plošče, KOTERM strojne

komponente po načrtih, modelih in vzorcih. Nudi tudi svetovanje in partnerski razvoj. Z

uporabo specialnih materialov za izboljšanje lastnosti proizvaja izdelke, ki imajo ultravioletno

stabilnost, antistatičnost, samougasljivost, temperaturno obstojnost, drsnost, obrabno

obstojnost, mehanske lastnosti, antibakterijske in druge lastnosti. Podjetje je usmerjeno v

inovativnosti, kontinuiran in celovit razvoj, reševanje zahtev kupcev, negovanje partnerskega

odnosa s kupci, socialno varnost in skrb za posameznika. Z negovanjem medsebojnih

odnosov, usposabljanjem in izobraţevanjem zaposlenih podjetje dosega zastavljene razvojne

cilje. Poslanstvo podjetja sta razvoj in proizvodnja izdelkov s področja okolju prijaznih

tehniških plastik, katerih osnovne značilnosti so visoka prilagodljivost zahtevam kupcev,

visoka kakovost in cenovna konkurenčnost ter ekološka usmerjenost [1].

1.3.1 Kje vse se uporabljajo plastike podjetja IK-Isokon?

Uporabljajo se v:

gradbeništvu,

avtomobilski industriji,

prehrambeni industriji,

pohištveni industriji,

elektroindustriji,

termičnem preoblikovanju,

kemični industriji,

embalaţi,

strojegradnji,

ladjedelništvu.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 4 -

1.3.2 Poslanstvo podjetja

Poslanstvo podjetja je razvoj in proizvodnja izdelkov s področja okolju prijaznih tehniških

plastik, katerih osnovne značilnosti so visoka prilagodljivost zahtevam kupcev, visoka

kakovost in cenovna konkurenčnost ter ekološka usmerjenost.

1.3.3 Usmeritve podjetja

Isokon je usmerjen v inovativnost, kontinuiran in celovit razvoj, reševanje zahtev kupcev,

negovanje partnerskega odnosa s kupci, socialno varnost, skrb za posameznika ter negovanje

medsebojnih odnosov, kvalitetno usposabljanje in izobraţevanje za doseganje razvojnih ciljev

[1].

Slika 1: Logotip podjetja

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 5 -

2 OPIS LINIJSKEGA STROJA ZA BRIZGANJE

POLIETILENA PE

Brizgalni stroj sestavljajo naslednje komponente [3]:

naprave za doziranje granulata,

naprava za sušenje granulata,

ekstruder,

kalup s široko odprtino (kalup za ekstrudiranje),

hladilni valji,

valjasta pot za prosto hlajenje na zraku,

vlečni valji,

naprava za obrez robov,

škarje za razrez in

naprava za zlaganje ali navijanje v rolo.

Za laţjo predstavo je na spodnji sliki (slika 2) prikazan celotni linijski brizgalni stroj s skoraj

vsemi komponentami, med komponentami na brizgalnem stroju manjka naprava za doziranje

in sušenje materiala. Stroj ima nameščen goli lijak brez dozatorjev.

Slika 2: Celotna postavitev linijskega brizgalnega stroja

V nadaljevanju sledi kratek opis zgoraj navedenih komponent.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 6 -

2.1 Naprava za doziranje granulata

Granulat se na stroj najpogosteje dovaja s pomočjo podtlačne naprave (slika 3). Podtlak

ustvarimo s pomočjo ventilatorja. Podtlak povzroči gibanje zraka, ki s seboj odnaša granulat.

Ko je komora naprave polna, se vakumska črpalka izključi ter se ponovno vključi, ko je

komora prazna [2].

2.2 Naprava za sušenje granulata

Stroj ima lahko namesto golega lijaka za doziranje materiala nameščen lijak z vgrajenim

grelcem. Ventilator potiska hladen zrak preko grelca, kjer se zrak segreje, nato zrak potuje na

dno lijaka, kjer se dovaja v napravo (slika 4). Tako se vrši sušenje in predgrevanje granulata

za ekstrudiranje [2].

Slika 3: Podtlačna naprava za transport granulata

Slika 4: Sušilnik granulata

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 7 -

2.3 Ekstruder

Za proizvodnjo ekstrudiranih polimernih trakov se najpogosteje uporabljajo ekstrudorji (slika

6), ki imajo presek polţnega valja (slika 5) od 90 mm do 150 mm in dolţine od 2500 mm do

3000 mm. Ekstrudorji manjšega preseka polţnega valja (od 45 mm do 90 mm) se v večini

uporabljajo za pokrivni sloj ali za lepljenje pri večslojnih ploščah. Po večini imajo vsi

ekstrudorji, ki se uporabljajo za predelavo polimerov, vakumsko odsesavanje plinov. V coni

vakumskega odsesavanja je polţni vijak zoţen, pri čemer pride do ekspandiranja raztopa in

padca tlaka. S tem se iz polimera prične izločati plin. Odsesavanje plinov se vrši s pomočjo

ventilatorjev ali vakumske črpalke preko odprtine na cilindru polţnega vijaka [3].

Slika 5: Različne oblike polţnih valjev

Oblike in dimenzije polţnega valja so plod dolgoletnih izkušenj v predelavi polimerov.

Njegova geometrija je izvedena tako, da omogoča dobro predelavo odpadlega mletega

materiala. Na izstopu iz ekstruderja oziroma na vhodu v kalup za ekstrudiranje se nahaja sito.

Sito sluţi blokadi nečistoč ob morebitnem pojavu v materialu [3].

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 8 -

Slika 6: Primer manjšega ekstrudorja

2.4 Kalup s široko odprtino

Kalup (slika 7) za proizvodnjo ekstrudiranega traku je konstruiran tako, da zadovolji reološke

lastnosti materiala, ki se ekstrodira. Kanali skozi katere teče raztopina, morajo biti

konstruirani in narejeni tako, da se v njih material ne zaustavlja. Pri proizvodnji polimerov se

v večini primerov uporablja kalup s centralno odprtino, kjer vstopi raztopina iz ekstrudorja.

Slika 7: Kalup za ekstrudiranje traku

Iz cilindričnega ali ovalnega kanala na vstopu raztopina preide v ravni kanal, kjer se

enakomerno razporedi po celotni širini kalupa. Ravni kanal (slika 8) za razporeditev raztopine

ima običajno okroglo obliko ali obliko deţne kaplje. V primeru uporabe ravnega kanala v

obliki deţne kaplje doseţemo boljše tečenje materiala. Vse notranje površine v kalupu morajo

imeti aerodinamično obliko, da ne bi prišlo do zaustavljanja materiala, pregrevanja in

degradacije. Kanal za razporejanje je lahko linearen ali v obliki lastovičjega repa.

Konfiguracija kanala je najugodnejša, če ima kanal obliko lopatice ventilatorja.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 9 -

Najboljša konstrukcija razporejevalnega kanala je, če se njegov prečni presek zmanjšuje od

centra glave proti krajema. Pri takšnih kanalih je zastoj raztopine minimalen, laţje se čistijo,

obstaja pa tudi moţnost samočiščenja. Pri ekstrudiranju se v kalupu zaradi konstrukcije

kalupa pojavijo veliki tlaki, tudi čez 200 bar (slika 9).

Konstrukcijsko je kalup za trakove konstruiran tako, da ima na prednji strani oziroma pri

mestu, kjer raztopina izstopi, regulacijsko gredico, s katero nastavljamo debelino traku.

Regulacijska gredica je nameščena v specialnem kanalu, kjer ne prihaja do zaustavitve

materiala. Ekstrudiran trak se oblikuje v izhodnem delu kalupa, ki se imenuje usta. Notranji

površini ust sta medsebojno vzporedni. Za različne debeline traku se običajno uporabljajo

različna usta, ki pokrivajo določeno delovno območje oziroma debelino traku. Kalupi se

izdelujejo iz specialnega jekla, notranje površine kalupa pa so še dodatno kromirane. Usta so

kaljena. Kalup je običajno razdeljen na 4 do 5 grelnih con. Gretje kalupa je zelo pomembno

za dobro kvaliteto traku. Konstrukcija kalupa je takšna, da je mogoče kalup primakniti čim

bliţje hladilnim valjem. Poznamo fiksne kalupe s fiksno širino in kalupe, ki so nastavljivi po

širini (slika 10) [3].

Ravni kanal

Ovalni kanal

Slika 8: Shema prečnega prereza kalupa

Slika 9: Prikaz porazdelitve tlaka po kalupu [10]

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 10 -

Slika 10: Kalup z moţnostjo nastavitve širine traku

2.5 Hladilni valji

V odvisnosti od debeline ekstrudiranega traku oziroma od konstrukcije kalupa se uporabljata

dve konstrukciji valjev za hlajenje. Pri debelejših trakovih se uporablja konstrukcija s tremi

valji istega premera, ki so eden na vrh drugega razporejeni po vertikali (slika 11). Kadar se

ekstrudirajo velike količine, se uporablja konstrukcija s petimi valji enakega preseka in enake

vertikalne razporeditve. Pri tanjših trakovih ali folijah, kjer material iz kalupa priteka na

vertikalni niţji točki, se uporabljata predvsem dva valja enakega preseka, pogosta pa se

uporablja tudi tretji valj, ki pa je manjšega preseka kot ostala dva. Pri tanjših trakovih so

lahko valji tudi pod kotom (slika 12).

Slika 11: Hladilni valji v navpični postavitvi

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 11 -

Osnovne naloge valjev za hlajenje:

končno oblikovanje traku oziroma zadrţevanje ţelene debeline po celotni širini traku,

zadostno hlajenje traku,

končna obdelava zunanje površine do ţelenih lastnosti.

Slika 12: Hladilni valji s postavitvijo pod kotom

Valji za hlajenje ekstrudiranih trakov so običajno izdelani v premerih od 300 do 500 mm.

Velik premer valjev omogoča hitro hlajenje traku, manjša je moţnost upogiba valjev in

zmanjša se tudi samo krivljenje ter zvijanje traku. Stične površine valja morajo biti visoko

polirane ter trdo kromirane. Valji se temperaturno uravnavajo oziroma hladijo s pomočjo

organskih olj ali vode. Temperatura mora biti enaka po celotni dolţini valja. Srednji valj je

najpogosteje nepomično vpet ali leţajen, medtem ko se zgornji in spodnji valj lahko

premikata, lahko pa se tudi snameta. Valji se dinamično balansirajo v času montaţe. V

proizvodnji takšnih valjev se zahtevajo naslednje karakteristike: odstopanje od premera

maksimalno 0,020 mm, koncentričnost maksimalno 0,005 mm in odstopanje od oblike

cilindra maksimalno 0,005 mm. V proizvodnji debelejših trakov se doseţejo hitrosti valjev do

10 m/min, pri proizvodnji tankih trakov pa se doseţejo hitrosti do 50 m/min [3].

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 12 -

2.6 Valjasta pot za prosto hlajenje na zraku

Po zapustitvi valjev za hlajenje mora trak prepotovati neko zadostno pot, na kateri se

zreducirajo toplotne sile, ki se pojavijo v traku. Poleg sil v traku je potrebno trak tudi

primerno ohladiti, da ne pride do poškodbe vlečnih valjev. Za podaljšanje poti traku za

zadostno ohladitev na zraku se uporablja sistem malih valjev, ki se prosto vrtijo (slika 13). Ti

valji so najpogosteje iz jekla ali plastične mase in razporejeni na dolţini od 5 m do 10 m [3].

2.7 Vlečni valji

Vlečni valji so konstruirani tako, da zagotovijo kontinuirano vleko ekstrudiranega traku. Valji

so gumirani in imajo samostojen pogon. Glavna naloga valjev je, da skrbijo za vleko traku, da

ne bi prišlo do zaustavljanja [3].

Slika 13: Valjasta pot za prosto hlajenje na zraku

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 13 -

2.8 Naprava za obrez robov

Poznamo dva sistema rezanja robov. Prvi sistem rezanja robov reţe robove s pomočjo

rezalnih valjev (slika 14), medtem ko drugi sistem reţe robove s pomočjo togega vpetja

tapetniškega noţa (slika 15). Sistem z valji se uporablja pri trakovih večjih debelin, medtem

ko se sistem s togim vpetjem noţa uporablja za rezanje tanjših trakov. Pri sistemu z rezalnimi

valji se noţ ali noţa na valju nahajata vzporedno in se lahko poljubno nastavljata.

Valji se morajo sinhrono vrteti, ker bi drugače prišlo do hitrejšega vleka traku od valjev za

vleko traku. Sistem s togim vpetjem je nameščen pred vlečne valje, noţa pa sta ravno tako

nameščena vzporedno na osi, kjer se lahko poljubno nastavljata na ţeleno dimenzijo.

Slika 14: Sistem z rezalnimi valji

Slika 15: Sistem togega vpetje tapetniškega noţa

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 14 -

2.9 Škarje za razrez

Ekstrudiran trak se na dolţino reţe s pomočjo udarnih strojnih škarij (slika 16). Škarje so

pritrjene na posebno vodilo, ki jim omogoča premikanje s trakom. Ko škarje reţejo trak na

določeno mero, se premaknejo skupaj s trakom, nato pa se vrnejo v prvotni poloţaj.

Slika 16: Udarne strojne škarje za rezanje

2.10 Naprava za zlaganje ali navijanje v rolo

Debelejši trakovi se reţejo na ţeleno mero in zlagajo na paleto. Naprave za zlaganje

odrezanih plošč so v več konstrukcijskih izvedbah. Ena izmed konstrukcijskih izvedb je z

vakumskim agregatom, ki se premika nad transportnim trakom in tako s pomočjo vakuma

zlaga plošče na paleto. Prav tako se uporablja miza s premikajočima trakovoma, ki odpeljeta

odrezano ploščo in jo odloţita na paleto.

Tanjši trakovi do 2.5 mm se navijajo na kolut s pomočjo namenskega stroja za navijanje.

Obstaja več sistemov za navijanje traku. Najpogosteje se uporabljajo sistemi, na katerih se

pogon navijalnega koluta vrši preko elektromotorja in je tako moţno spreminjati hitrost

navijanja traku. Eni izmed boljših so hidravlični navijalci, kjer je mogoče naviti trakove folije

tudi do premera 2000 mm.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 15 -

2.11 Material za brizganje [4]

Karakteristike polietilena (PE)

• PE je najenostavnejši polimer;

• industrijsko ga pridobivajo s polimerizacijo etena (etilena);

• kemijska formula

• na osnovi molekulske strukture PE delimo na:

– polietilen nizke gostote (PE-LD);

– linearni polietilen nizke gostote (PE-LLD);

– polietilen visoke gostote (PE-HD);

– polietilen srednje gostote (PE-MD);

– polietilen zelo nizke gostote (PE-VLD);

– polietilen visoke gostote in zelo velikih molskih mas (PE-UHMW).

Shematski prikaz strukture in gostote osnovnih tipov PE (tabela 1)

Tabela 1: Shematski prikaz strukture in gostote osnovnih tipov PE

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 16 -

2.12 Vrste polietilena PE, ki se uporabljajo v našem primeru

2.12.1 Polietilen nizke gostote (PE-LD)

Lastnosti: – dobra udarna trdnost,

– dobra kemijska obstojnost,

– dobra upogibnost,

– slaba UV obstojnost,

– dobro toplotno preoblikovanje.

Uporaba: – embalaţne ovojnine,

– embalaţne posode,

– izolacija za kable,

– kemijsko obstojne podloge.

2.12.2 Polietilen visoke gostote (PE-HD)

Lastnosti: – dobra togost in čvrstost,

– dobra udarna trdnost,

– dobra kemijska obstojnost,

– slaba UV obstojnost.

Uporaba: – embalaţne ovojnine,

– cevi,

– embalaţne posode,

– pihana embalaţa.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 17 -

2.12.3 Polietilen visoke gostote in zelo velikih molskih mas (PE-UHMW)

Lastnosti:

– visoka molska masa, razpon 2–6 × 106 g·mol−1,

– visoko viskozni polimer (PE1000),

– se teţje predeluje, postopek stiskanja ali RAM ekstruzije,

– izjemna abrazijska odpornost,

– izjemna udarna trdnost,

– gladka in nelepljiva površina,

– odlične mehanske lastnosti, tudi v kriogenih pogojih (nizke temperature),

– dobra kemijska obstojnost,

– nizek faktor trenja, dobre drsne lastnosti materiala.

Uporaba:

– različni mehanski deli (nadomestilo kovin) v prehrambni in kemijski industriji,

– oprema za prosti čas (rekreacija),

– deli pri transportnih sistemih,

– ortopedski implatanti.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 18 -

3 NADGRADNJE LINIJSKEGA STROJA ZA BRIZGANJE

POLIETILENA PE

3.1 NAČRTOVANJE

Načrtovanje proizvoda je faza sistematičnega iskanja in zbiranja idej za nove izdelke, ki bodo

v skladu s splošnimi druţbenimi potrebami in cilji podjetja zagotavljali optimum sedanjega in

bodočega razvoja in dobička [5].

Glavni cilj diplomske naloge je zasnova rezalnega sistema za rezanje poliesterskih vlaken

oziroma nadgradnja linijskega brizgalnega stroja za brizganje polietilena s prej navedenim

rezalnim sistemom. Nadgradnja takšnega rezalnega sistema se načrtuje zato, ker se na

polietilen med postopkom brizganja nanaša trak poliesterskih vlaken, ki pa se pri ohlajanju

sprimejo s polietilenom in tvorijo celoto oziroma končen produkt. S takšnega traku polietilena

s poliesterskimi vlakni se izrezujejo plošče različnih dimenzij. Glavni problem takšne

proizvodnje plošč nastopi pri odrezanih koncih traku, ki ostanejo. Takšni konci traku se zaradi

plasti poliesterskih vlaken ne morejo ponovno predelati.

Z nadgradnjo linijskega stroja z rezalnim sistemom bi poliesterska vlakna rezali na končno

širino pred samim nanosom na polietilenski trak. S tem bi omogočili, da bi se odrezani

odpadni kosi polietilena lahko ponovno predelali. Do sedaj ponovna predelava odrezanih

kosov ni bila mogoča zaradi poliesterskih vlaken, saj so zelo zahtevna za predelavo ali pa se

sploh ne dajo predelati.

Glede na obstoječi linijski stroj za brizganje polietilena in na zahtevo proizvodnega procesa

smo bili v podjetju enotnega mnenja, da je najprimernejše mesto nadgradnje stroja obstoječe

mesto nosilno-mobilne mize (slika17), ki se nahaja za hladilnimi valji. Natančneje je mesto

nadgradnje za hladilnimi valji oziroma med komponento hladilnih valjev in valjasto potjo za

prosto hlajenje na zraku. Obstoječe mesto je bilo najprimernejše, ker smo imeli moţnost

razširitve prostora.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 19 -

Slika 17: Nosilno-mobilna miza s sistemom za vpetje in zavoro koluta

Slika 18: Nosilno-mobilna miza s kolutom poliestrskih vlaken

Nosilno-mobilna miza

Podstavek ali postelja

Zavora koluta

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 20 -

Slika 19: Dodajanje poliesterskih vlaken

Na zgornjih slikah (sliki 18, 19) je viden dosedanji potek dodajanja poliesterskih vlaken na

polietilenski trak. Poliesterski trak se dodaja na polietilenski trak pri postopku valjanja na

hladilnih valjih. S tem, ko poliesterski trak dodamo, na tem mestu doseţemo, da se le-ta

dobro sprime in enakomerno porazdeli po polietilenskem traku.

Na sliki (slika 20) je razvidno, da je prostor za nadgradnjo rezalnega sistema zelo majhen,

nekje 150 mm x 400 mm. Zaradi tega je bilo potrebno rekonstruirati tudi nosilno podnoţje

celotne nosilno-mobilne mize. Rekonstrukcija oziroma podaljšanje mize je potrebna

predvsem zato, ker je miza mobilna; če miza ne bi bila mobilne izvedbe, rekonstrukcija ne bi

bila potrebna. Pri izvleku mize se zmanjša prostor zaradi inštalacije na stroju. Zmanjšanje

prostora se lepo vidi na sliki (slika 20).

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 21 -

Slika 20: Prostor izbran za nadgradnjo

V podjetju smo do neke mere raziskali oziroma poizvedeli o tovrstnih rezalnih sistemih in

podjetjih, ki jih izdelujejo. Na trgu sicer ţe dlje časa obstajajo sistemi za rezanje plastičnih

trakov ali tekstilnih vlaken. Takšni sistemi so ţe predvideni v sami fazi konstruiranja

brizgalnega stroja. Kot moţnost pa je seveda tudi nadgradnja obstoječega brizgalnega stroja,

vendar pa moramo imeti pri takšni izbiri na razpolago dovolj prostora.

Kot izbiro nadgradnje nam je nemško podjetje Menzel ponudilo celovito rešitev na področju

rezanja tkanin. Ponudili so nam rezalni sistem (slika 21), ki reţe tkanino ali podobne

materiale na končno širino z ene ali dveh strani z gnanimi rezili. Poleg rezanja so nam

ponudili tudi ustrezno napenjanje tkanine z napenjalnimi valji, če seveda to potrebujemo. Za

odrezane robove imajo dovršen sistem za navijanje z elektromotorjem. Po naši ţelji pa nam

lahko napravo naredijo v mobilni ali fiksni izvedbi [7]. Podjetje nam je za ves rezalni sistem

izstavilo tudi predračun stroškov. Ker je predračun zgoraj naštetih komponent krepko presegal

100.000 evrov, smo v podjetju razmišljali, da bi lahko nadgradnjo oziroma razvoj nadgradnje

naredili v lastni reţiji.

150 mm

400 mm

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 22 -

Ob predhodnih posvetih in pregledu trga rezalnih sistemov različnih podjetij tudi zgoraj

omenjenega smo se v podjetju odločili, da rezalni sistem izdelamo oziroma razvijemo v lastni

reţiji. Seveda smo pri tem uporabili ţe obstoječe komponente znanih podjetij te stroke.

Pod drobnogled smo vzeli rezalne sisteme dveh podjetji, na odločitev izbire pa so vplivale

lastnosti ter velikost rezalnih sistemov.

Podjetji ELIO CAVAGNA s. r. l. in DOUBLE E INTERNATIONAL izhajata z evropskega

trga. Njuna osnovna dejavnost je poleg ostalih komponent za papirnato in kemijsko

predelovalno industrijo izdelovanje rezalnih sistemov za omenjeno industrijo. Podjetji imata

več desetletno tradicijo izdelovanja rezalnih sistemov in ostalih komponent na področju

papirnate in kemijsko predelovalne industrije. Odličnost je filozofija obeh podjetij, saj

izdelujejo in oblikujejo napredno opremo, s katero svojim strankam omogočajo, da vodijo

svoje stroje hitreje, da zmanjšajo količino odpadkov, zmanjšajo poškodbe in izboljšajo

učinkovitost zaposlenih. Inovativnost in visoko tehnološki rezalni sistemi so karakteristike

obeh podjetij, kar nam dokazujejo številni patenti na teh področjih.

Slika 21: Eden izmed rezalnih sistemov podjetja Menzel

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 23 -

Podjetje Elio cavagna ima na področju rezanja serije noţev J tipi J2-40, J3L-48, J3H-75.

Pnevmatski noţi serije J (slika 22) vključujejo vse funkcije visoke zmogljivosti z enostavno

in inovativno zasnovo. Zahvaljujoč novi robustni in stabilni obliki lahko noţi serije J doseţejo

višjo zmogljivost rezanja, tudi za močnejše materiale pri visoki hitrosti delovanja. Serije J

ohranjajo dobro znane in preizkušene Soft-cut sisteme, ki zagotavljajo odlično kakovost reza

brez prahu in daljšo ţivljenjsko dobo noţa. Sistem deluje na podlagi vrtečega rezalnega

segmenta, ki je gnan preko pnevmatike, ter vrtečega protinoţa oziroma protirezilnega obroča

(slika 23), ki ga poganja sam trak, ki teče skozi glavni val [8].

Slika 22: Primeri rezalnih noţev podjetja Elio cavagna

Slika 23: Protirezilni obroč

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 24 -

Podjetje Double e international se predstavlja z novimi sistemi mario cotta Tiny serije, ki so

najbolj primerne za rezanje tankih materialov, kot so papir, folije in tkanine (slika 24).

Omogoča ozko rezanje materiala do širine 25 mm. Serija je idealna za rekonstrukcijo starejših

sistemov rezanja oziroma nadgradnjo starejših brizgalnih sistemov brez rezalnega sistema. S

takšnim rezalnim sistemom lahko dosegamo hitrosti rezanja do 700 m/min [9].

Slika 24: Primer noţa podjetja Double e international

Po posvetu v podjetju smo se odločili za noţ serije j podjetja Elio cavagna, saj smo menili, da

ima vse lastnosti, ki smo jih pri naši nadgradnji potrebovali.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 25 -

3.2 KONCIPIRANJE

Koncipiranje proizvoda je faza konstrukcijskega procesa, v katerem podrobno razdelamo

tehnične lastnosti izdelka, odkrivamo in raziskujemo funkcionalne in delovne principe moţnih

rešitev ter v obliki funkcionalnih modelov in dokumentacije predlagamo optimalne konceptne

rešitve. Funkcionalni modeli in dokumentacija prikazujejo uporabljene principe delovanja, na

stopnji skic, fizikalnih efektov, matematičnih formulacij in kratkih opisih ustvarjenega

tehniškega sistema. Faza koncipiranja se ukvarja z iskanjem kvalitativne tehniške rešitve, ko

ni v ospredju materialna, oblikovna in proizvodnja realizacija [5, 6].

Ker gre v našem primeru za konstruiranje nadgradnje ţe obstoječega stroja smo morali najprej

analizirati obstoječi stroj, njegove funkcije – rešitve zanje in ugotoviti, kakšne so omejitve

prostora, kjer je nadgradnja mogoča, in kakšne so zahteve, ki izhajajo iz namena nadgradnje

oziroma njene funkcije.

Kot je bilo ţe omenjeno, smo se odločili, da najprej prilagodimo nosilno podnoţje celotne

nosilno-mobilne mize in tako trenutni prostor 150 mm x 400 mm povečamo toliko, da dobimo

potreben prostor, namenjen sistemu za rezanje poliesterskih vlaken.

Glede na postavljeno nalogo smo izdelali listo zahtev. Listo projektno-tehniških zahtev na

kratko imenujemo ZAHTEVNIK PROIZVODA. Zahtevnik je eden pomembnejših delov

razvojno konstrukcijske dokumentacije, saj so v njem kvalitativno in kvantitativno definirani

namen, vmesniško okolje in okolje proizvoda, predvidenega za razvoj. Zahtevnik predstavlja

tehnično razvojni normativ, ki je v rabi od začetka razvojne faze pa do končne izvedbe in

potrditve rešenega problema.

V nadaljevanju je predstavljena lista zahtev (specifikacija), ki smo jo izdelali za našo

nadgradnjo linijskega stroja in nam je predstavljala vodilo pri iskanju rešitev.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 26 -

3.2.1 Zahtevnik

Geometrija

Povečanje prostora iz 150 mm x 400 mm na 450 mm x 400 mm.

Povečanje širine podstavka nosilno-mobilne mize za 300 mm.

Povečanje mobilne mize v širino iz 500 mm na 800 mm.

Rezanje poliestra po širini z ene strani do sredine nosilno-mobilne mize oziroma do

širine 1000 mm.

Gaberitne mere rezalnega noţa: 330 mm x 160 mm x 50mm.

Kinematika

Hitrost rezanja poliestra je odvisna od hitrosti gibanja polietilanskega traku, ki je do

10 m/min.

Linearno gibanje po vijačnici: – mala vijačnica do 200 mm,

– velika vijačnica do1000 mm.

Signal

Merjenje širine poliesterskega traku z merilno skalo, ročna nastavitev ter odčitavanje

z merilne skale.

Izdelava

Izdelava nadgradnje zunaj podjetja pri izbranem podjetju.

Pri izdelavi se upošteva zahtevana kvaliteta izdelave ter predpisane tolerance.

Kontrole

Natančnost reza poliesterskega traku, torej širina reza, se še dodatno preveri s tračnim

merilom na 30 do 60 minut.

Preverjanje nastavljenih parametrov na 60 minut.

Montaţa

Na samem stroju v času, ko stroj ne deluje, ali v času servisa katere od komponent

stroja.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 27 -

Stroški

Predvideni stroški naj ne bi presegli 1/3 podane ponudbe podjetja Menzel, torej ne

več kot 40.000 evrov.

Vzdrţevanje

Vzdrţevalni intervali na 150 ur do 200 ur dela.

Zagotavljanje rezervnih delov v najkrajšem moţnem času.

Gradivo

Uporaba standardnih profilov: – kvadratni profil 60 mm x 60 mm x 5 mm in

kvadratni profil 80 mm x 80 mm x 5 mm.

Uporaba standardnih elementov: vijaki, matice, podloţke, sorniki, vzmeti, leţaji.

Varnost

Ustrezna usposobljenost posluţevalca stroja.

Seznanitev delavcev o morebitnih nevarnostih pri delu z rezalno napravo.

Uporaba piktogramov ter opozorilnih napisov.

3.2.2 Funkcijska struktura

Slika 25: Shema postrojenja avtomatskega rezalnega sistema [10]

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 28 -

Preden smo se lotili iskanja rešitev za našo nalogo, smo analizirali podoben obstoječ primer

za rezanje (slika 25). Na sliki je prikazana shema avtomatskega rezalnega postrojenja za

podoben primer rezanja kot v našem primeru. Sistem deluje povsem samostojno, neodvisno

od brizgalnega postrojenja. Takšen rezalni sistem lahko tudi izključimo po ţelji, če ga ne

potrebujemo. Sistem deluje avtomatsko preko računalniškega programa tako, da ni potrebno

dodatno ročno delo, razen menjave nove role poliestra.

Odločili smo se, da naredimo podoben sistem rezanja, vendar ne na povsem avtomatiziran

način. Stopnja avtomatizacije je namreč tesno povezana s samo ceno nadgradnje.

Zastavljena naloga je predstavljala kompleksen problem zato, smo jo razdelili na manjše

probleme oziroma smo določili delne funkcije, ki so predstavljene na sliki (slika 26).

Slika 26: Razdelitev delnih funkcij

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 29 -

3.2.3 Metode iskanja rešitev delnih funkcij

Za iskanje rešitev delnih funkcij poznamo številne metode, kot so: dialog, vihranje moţganov

ali brainstorming, metoda 635, katalog, obstoječa rešitev in kakšna druga izbira.

V našem primeru smo se omejili na metodo dialoga. Standardne komponente in mehanizme

pa smo poiskali v ustreznem katalogu.

DELNE FUNKCIJE NALOGE:

nastavitev nosilno-mobilne mize,

fina nastavitev rezalnega noţa,

pot za odvajanje odvečnega odrezanega materiala,

mehanizem oziroma priprava za odvajanje materiala,

zavora koluta.

3.2.4 Konceptne rešitve delnih funkcij

3.2.4.1 Nastavitev nosilno-mobilne mize

Pri slednji delni funkciji imamo tri vrste rešitev:

mehansko ročno,

hidravlično,

preko elektronskih komponent.

Po posvetu z mentorjem in vodilnimi inţenirji v podjetju smo se odločili, da izberemo rešitev

z mehanskim ročnim upravljanjem. Za tovrstno rešitev sem predlagal štiri konceptne rešitve

problema, katere so predstavljene v naslednjih skicah.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 30 -

Slika 27: Nastavitev z zatičem

Konceptna rešitev z zatičem (slika 27) je do sedaj ţe bila prisotna na stari konstrukcijski

zasnovi mize. Koncept z zatičem ali koncept z vijakom (slika 28) sta sicer dobri rešitvi za

zastavljen problem, vendar je pomanjkljivost takšnih sistemov predvsem v tem, da ni moţna

fina ali brezstopenjska nastavitev, ki jo potrebujemo. Skupna odločitev je pripeljala k temu,

da koncepta z zatičem in vijakom ne vključimo v konstrukcijsko zasnovo nove nosilno-

mobilne mize. Na odločitev je vplivalo predvsem to, da brezstopenjska nastavitev ni mogoča.

Mogoča je samo nastavitev po korakih, za kolikor so razdeljene izvrtine.

Slika 28: Nastavitev z vijakom

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 31 -

Rešitev s pomočjo navojnega vretena (slika 29) in rešitev, pri kateri nastavitev izvedemo na

osnovi zateznega trenja (slika 30), sta primernejši za obstoječi problem fine nastavitve

nosilno-mobilne mize in omogočata brezstopenjsko nastavitev.

Slika 29:Nastavitev s pomočjo navojnega vretena

Slika 30: Nastavitev na osnovi zateznega trenja

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 32 -

Kot najbolj optimalno rešitev smo izbrali nastavitev s pomočjo navojnega vretena. Odločitev

za slednjo temelji na dejstvu, da je upravljanje z ročico navojnega vretena precej laţje in

hitrejše kot pri sistemu na osnovi zateznega trenja.

3.2.4.2 Fina nastavitev rezalnega noža

Pri slednji delni funkciji imamo tri vrste rešitev:

mehansko ročno,

avtomatsko preko računalnika,

hidravlično.

Glede na rešitev prejšnje delne funkcije smo se tudi tukaj na osnovi dialoga odločili za

mehansko ročno fino nastavitev noţa.

Pri nastavitvi rezalnega noţa smo ţeleli zagotoviti, da bo nastavitev noţa natančna in da med

samim delovanjem ne bi prišlo do nenadnih sprememb nastavitev. Do sprememb lahko pride

predvsem v nastavitvi širine rezanja zaradi nestabilnosti ali premajhne togosti konstrukcije.

Slika 31: Fina nastavitev noţa s vijačnim vretenom

Na sliki (slika 31) je viden sistem z vijačnim vretenom, ki je za tovrstno nastavitev zelo

primeren. Primernost takšne nastavitve je predvsem v fini nastavitvi, ker je segment vijačnice

ločen od segmenta vodil.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 33 -

Slika 32: Sistem nastavitve s hidravličnim cilindrom

Nastavitev na osnovi hidravličnega cilindra (slika 32) je sicer zelo dobra rešitev zastavljenega

problema, vendar predstavlja velik problem inštalacija sistema, s tem so mišljene predvsem

hidravlične cevi. Negativnost takšnega koncepta je tudi v tem, da potrebuje cilinder za gibanje

tudi svoj agregat oziroma črpalko za pogon cilindra.

Slika 33: Nastavitev s pomočjo zateznega trenja

Konceptna rešitev s pomočjo zateznega trenja (slika 33) je verjetna rešitev danega problema,

saj je mogoča poljubna brezstopenjska nastavitev rezalnega noţa. Problem sistema na zatezno

trenje je predvsem v tem, da potrebujemo več prostora za samo nastavitev noţa ter da lahko

pri zatezanju vijakov pride do premika nastavljene mere.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 34 -

Na končno izbiro koncepta za fino nastavitev rezalnega noţa je vplivalo predvsem to, da je

sistem preprost za uporabo, ima nekomplicirano konstrukcijo, primeren je za prašne prostore

ter preprost za vzdrţevanje. Med koncepti smo se tako odločili za koncept z navojnim

vretenom, ker menimo, da je ena izmed najbolj optimalnih rešitev.

3.2.4.3 Pot za odvajanje odvečnega odrezanega materiala

Za odvajanje odvečnega odrezanega materiala smo imeli na razpolago dve konceptni izvedbi.

Odrezan material lahko odvedemo po zgornji ali spodnji poti. Zgornja pot poteka nad vrtečo

se rolo poliestra, medtem ko spodnja pot poteka pod vrtečo se rolo poliestra. Pri izvedbi z

zgornjo potjo (slika 34) imamo na razpolago več prostora, vendar mora biti konstrukcija

konstruirana tako, da ne zapira poti za menjavo novega koluta.

Slika 34: Vodenje traku po zgornji strani

Izvedba z vodenjem materiala spodaj (slika 35) je teţavna predvsem zaradi prostora. Omejeni

smo na prostor med rolo poliestra ter med mobilno mizo. Za omejitev prostora pri vodenju

spodaj je potrebno upoštevati uporaben prostor, ko je nameščena polna rola poliestra.

Slika 35: Vodenje traku po spodnji strani

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 35 -

Odločili smo se za koncept vodenja odvečnega traku po spodnji strani, kljub manjšemu

prostoru. Za koncept zgornjega vodenja se nismo odločili, ker bi bila potrebna posebna štrleča

konstrukcija, ki pa ni primerna za to mesto vgradnje.

3.2.4.4 Mehanizem oziroma priprava za odvajanje materiala

Pri slednji delni funkciji imamo dve vrsti rešitev:

ročno,

strojno.

Za to delno funkcijo smo v podjetju izbrali strojno odvajanje.

Za pripravo za odvajanje odvečnega odrezanega materiala smo predlagali dve konceptni

rešitvi. Prvi koncept temelji na principu navijanja odvečnega traku na tulec oziroma v rolo

(slika 36) in s tem enakomerno odvajanje. Tulec je potrebno po potrebi izprazniti ali

zamenjati z novim.

Slika 36: Koncept z navijanjem v rolo

Druga konceptna rešitev pa temelji na odvajanju s pomočjo dveh vlečnih valjev (slika 37),

skozi katere teče odvečen trak. Valji odvečen trak odlagajo v namensko posodo ob valjih.

Posoda za odrezan trak se ob napolnitvi zamenja.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 36 -

Slika 37: Koncept z dvema vlečnima valjema

Kot optimalno izbiro za odvajanje odvečnega odrezanega materiala smo določili koncept z

navijanjem v rolo.

3.2.4.5 Zavora koluta

Za zavoro koluta smo uporabili ţe obstoječo zavoro koluta (slika 38), ki je nameščena na stari

mobilni mizi. Zavora deluje s pomočjo zraka, ki ustvari določeno silo in s tem posledično tudi

trenje. Zavora sluţi predvsem temu, da je poliestrski trak napet, ko se nanaša na polietilen.

Poliestrski trak mora biti napet, da se pri postopku nanašanja na polietilen ne prične gubati.

Slika 38: Enojna pnevmatska disk zavora

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 37 -

3.2.5 Izbrane konceptne rešitve delnih funkcij

Nastavitev nosilne mize.

Za nastavitev nosilne mize smo v podjetju izbrali mehanski ročni način ter konceptno

rešitev z vijačnim vretenom.

Fina nastavitev rezalnega noţa.

Za fino nastavitev rezalnega noţa smo ravno tako izbrali način nastavitve mehanski

ročni ter konceptno rešitev z vijačnim vretenom.

Pot za odvajanje odvečnega odrezanega materiala.

Za pot odvajanja odvečnega materiala smo izbrali pot odvajanja po spodnji strani.

Mehanizem oziroma priprava za odvajanje materiala.

Kot mehanizem odvajanja smo izbrali strojni način z navijanjem v rolo.

Zavora koluta.

Za zavoro koluta smo uporabili obstoječi način zaviranja.

Izbrane konceptne rešitve so zajet v grobem osnutku nadgradnje (slika 39).

Slika 39: Grobi osnutek nadgradnje

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 38 -

4 IZDELAVA 3D MODELA

4.1 Programski paket SolidWorks

SolidWorks je zelo razširjen programski paket za računalniško podprto konstruiranje in

inţenirske analize. Uporablja se tudi pri enostavnejših simulacijah in inţenirskih analizah. V

osnovi zajema 3D modelirnik, modul za sestavljanje in modul za izdelavo tehniške

dokumentacije. Z mnogimi dodatki je uporaben na različnih tehniških področjih: strojništvo,

elektrotehnika, lesarstvo in še bi lahko naštevali.

SolidWorks slovi kot zmogljiv in enostaven programski paket. Čeprav ga po zmogljivosti

pogosto prekašajo ostali 3D programski paketi, je zaradi relativno enostavne uporabe zelo

priljubljen.

Programski paket SolidWorks je namenjen inţenirjem za laţje in produktivnejše delo pri

modeliranju ter izdelavi risb. S programi CAD/CAM je delo preprostejše, hitrejše in kar je

najpomembnejše, natančnejše. V SolidWorks-ovem okolju lahko izdelujemo 3D modele in

kasneje na osnovi le-teh risbe, bodisi delavniške ali sestavne. Risbe lahko po potrebi

prenesemo tudi na delovne stroje.

SolidWorks je program, namenjen modeliranju in konstruiranju poljubnih tehničnih oblik v

okolju Windows. Delo s programom pri ustvarjanju preprostih oblik je relativno preprosto.

Poleg modeliranja posameznih delov in njihovih sestavov v 3D lahko s SolidWorks-om

avtomatično izdelamo 2D delavniške risbe.

Program se prilagaja uporabnikom, ki ţelijo oblikovati izdelke čim hitreje in učinkoviteje.

Med orodja programa spada poleg osnovnih komponent modeliranja tudi dinamični

tridimenzionalni pogled v risbi, kar inţenirjem omogoča tridimenzionalni pogled v

dvodimenzionalnem okolju. Modele lahko opremimo z barvami, teksturami, svetlobo in

prosojnostjo. Sestav lahko istočasno vsebuje modele, ki so prikazani ţično in senčeno.

SolidWorks je zelo primeren program za modeliranje izdelkov široke potrošnje,

preoblikovanje pločevine in na področju strojegradnje [11].

http://sl.wikipedia.org/wiki/Ra%C4%8Dunalni%C5%A1ko_podprto_konstruiranjehttp://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=In%C5%BEenirska_analiza&action=edit&redlink=1http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Simulacijah&action=edit&redlink=1http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=3D_modelirnik&action=edit&redlink=1http://sl.wikipedia.org/wiki/Strojni%C5%A1tvohttp://sl.wikipedia.org/wiki/Elektrotehnikahttp://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Lesarstvo&action=edit&redlink=1

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 39 -

4.2 Modeliranje podnoţja

Za nadgradnjo rezalnega sistema je bilo potrebno sprva pridobiti na prostoru. Prostor smo

povečali tako, da smo obstoječe nosilno podnoţje (slika 40) podaljšali za 300 mm in tako smo

dobili na razpolago prostor velikosti 400 mm x 450 mm.

Slika 40: Obstoječe nosilno podnoţje

Slika 41: Novo nosilno podnoţje

Poleg podaljšanja smo novemu nosilnemu podnoţju (slika 41) dodali podporne nogice, da

razbremenimo dosedanje vpetje nosilnega podnoţja, pri katerem je zaradi podaljšanja

podnoţja prišlo do večje sile, ki deluje na upogib. Dodali smo še manjšo novo konstrukcijsko

zasnovo oziroma ploščo za pritrditev elektromotorja z reduktorjem, ki preko drsne sklopke

poganja navijalec odrezanega materiala. To mesto montaţe reduktorja z elektromotorjem smo

Podporne nogice

Plošča za pritrditev elektromotorja

z reduktorjem

Plošča za pritrditev

navijalca

Ploščica z navojnimi luknjami

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 40 -

izbral zato, da inštalacija motorja pri uporabi nosilno-mobilne mize ni v napoto. Tako sta

motor in reduktor stalno na fiksnem mestu in nista v napoto pri polnjenju mize. Poleg plošče

za pritrditev reduktorja smo dodali tudi ploščo za pritrditev navijalca. Za konstrukcijsko

zasnovo smo uporabil standardni štiristrani profil dimenzij 60 mm x 60 mm x 5mm.

Dodali smo še ploščico z navojnimi luknjami za pritrditev vijačnega vretena za nastavitev

mobilne mize.

4.3 Modeliranje nosilno-mobilne mize

Na staro nosilno-mobilno mizo (slika 42) smo najprej na novo dodelali fino nastavitev mize.

Fino nastavitev nove mize (slika 43) smo izvedeli z vijačnim vretenom. Nadalje je sledilo

povečanje konstrukcijske osnove s štiristranim profilom dimenzije 80 mm x 80 mm x 5 mm

ter vpetje pomoţnega in glavnega valja za rezanje.

Slika 42: Stara nosilno-mobilna miza

Poleg vpetja valjev je bilo potrebno zmodelirati tudi konstrukcijsko vpetje rezalnega noţa za

poliester. Za konstrukcijo vpetja rezalnega noţa smo uporabili štiristrani profil dimenzij 60

mm x 60 mm x 5 mm ter pritrdilno ploščo debeline 10 mm z narejenimi navojnimi luknjami

za pritrditev standardnih komponent. Kot zadnje smo dodali še drsno cev ter drsno ploščo. Pri

modeliranju smo se strogo drţali začrtanih mej glede dovoljenega prostora.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 41 -

Slika 43: Nova nosilno-mobilna miza

4.4 Modeliranje glavnega in pomoţnega valja

Stara konstrukcijska zasnova ni imela valjev za rezanje tkanine. Imela je samo drsno cev za

vodenje tkanine do valjev.

Slika 44: Glavni valj za rezanje poliestra

Glavni valj (slika 44) po celotni dolţini nima enakega preseka zaradi tega, ker so nanj

nameščeni protinoţi oziroma protirezilni obroči. Na mestu, kjer ne protirezilni obroči niso

nameščeni je valj prevlečen s prevleko iz gume. Vodilni valj je preproste oblike enakega

preseka skozi vso dolţino, saj sluţi samo za vodenje tkanine do glavnega valja.

Vpetje pomoţnega valja

Vpetje glavnega valja

Drsna cev

Pritrdilna plošča z navoji

Drsna plošča

Prostor za protirezilne obroče

Prevleka iz gume

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 42 -

4.5 Modeliranje sklopa navijalca za odvečni material

Pri sklopu navijalca (slika 45) smo najprej zmodelirali gred, po kateri smo potem zmodelirali

drsno sklopko in snemljiv kolut za navijanje odvečnega odrezanega materiala.

Slika 45: Sklop navijalca za odvečni material

Drsna sklopka na spodnji sliki (slika 46) je sestavljena iz drsne plošče, ki je pritrjena na

reduktor, pritisne plošče z nalepljenim drsnim segmentom, gnane plošče in iz pripadajočih

standardnih komponent.

Slika 46: Drsna sklopka

Drsna plošča

Pritisna plošča

Gnana plošča

Vzmeti Podloţke in sorniki

Gred Snemljiv kolut

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 43 -

4.6 Modeliranje pritrdilne plošče noţa

Pritrdilna plošča noţa (slika 47) je zmodelirana tako, da prideta nanjo privijačena vozička za

stabilno vodenje noţa levo in desno, z druge strani pa pride pritrjen rezalni noţ. Na sredini

pritrdilne plošče je narejen notranji trapezni navoj za nastavitev plošče levo in desno. Pri vrhu

ima pritrdilna plošča še jeziček, ki sluţi nastavitvi. Jeziček na vrhu kaţe na merilno skalo in

tako lahko odčitamo nastavitev [15].

Slika 47: Pritrdilna plošča noţa

4.7 Vijačna vretena

Pri novi konstrukcijski zasnovi smo za pomik mize in rezalnega noţa uporabil dve vijačni

vreteni. Za pomik mize smo uporabil manjše vreteno (slika 48) z dolţino vijačnice 250 mm.

Za pomik rezalnega noţa pa smo uporabil daljše vreteno (slika 49) z dolţino vijačnice 1000

mm. Označba vretena je Tr24x5, trapezno vreteno preseka 24 mm in koraka navoja 5 mm. Na

slikah so poleg vijačnih vreten dodana še pritrdilna ohišja ter ročna kolesa za nastavitev,

bodisi nosilno-mobilne mize ali noţa [14].

Slika 48: Manjše vreteno za pomik mize

Jeziček

Izvrtine za pritrditev noţa

Izvrtine za pritrditev vozičkov

Pritrdilna ohišja

Ročno kolo

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 44 -

Slika 49: Daljše vreteno za pomik noţa

4.8 Standardne in ostale komponente, izbrane po katalogih

4.8.1 Obstoječe komponente

Pri dodelavi mize smo nekaj komponent uporabili s stare mobilne mize. Te komponente s

stare mize so preklopni leţaji (slike 50, 51, 52), zavora koluta ter os za tkanino.

Slika 50: Preklopni leţaj

1 – odpiranje leţajev in nasaditev nove role 2 – zapiranje leţajev

3 – delovanje 4 – odpiranje leţajev in odvzem prazne role

Pritrdilni ohišji

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 45 -

Slika 51: Preklopni leţaj

Slika 52: Model preklopnega leţaja

Pri modeliranju preklopnih leţajev nismo upoštevali vseh natančnih linij realnega modela,

ampak smo zmodelirali model po osnovnih najpomembnejših merah in nismo strogo

upoštevali vizualne podobe.

Zavora koluta (slika 36) je predstavljena ţe v poglavju konceptne rešitve delnih funkcije, zato

tukaj ne bo posebej obravnavana.

4.8.2 Standardne komponente

Ravno tako kot pri obstoječih komponentah smo se tudi pri standardnih komponentah omejili

na pomembne mere komponent tako, da je videti odstopanje v vizualni podobi.

4.8.2.1 Izbrane standardne komponente

Ohišja leţajev: CODEX – UCP 206

CODEX – UCFL 205

Ročno kolo z vrtljivo ročico: IDEAL VELENJE – T 34289

Linearna tirna vodila: IDEAL VELENJE – BRE25A

Reduktor z elektromotorjem: BONFIGLIOLI RIDUTTORI – C212 11,2 S2 M2SB4

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 46 -

4.8.2.2 Ohišja ležajev

Izbiral sem standardna leţajna ohišja (tabeli 2, 3) podjetja Codex [12].

Tabela 2: Leţajna ohišja z izbranim ohišjem za glavni valj

Za vleţajenje glavnega valja, kjer se bo vršilo rezanje, smo izbrali ohišje leţaja in pripadajoč

leţak z presekom osi 30 mm.

Slika 53: Model leţajnega ohišja glavnega valja

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 47 -

Tabela 3: Leţajna ohišja z izbranim ohišjem za pomoţni valj

Za pomoţni vodilni valj smo izbrali ohišje s pripadajočim leţajem s presekom osi 25 mm.

Slika 54: Model leţajnega ohišja vodilnega valja

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 48 -

4.8.2.3 Ročno kolo za nastavitev vijačnih vreten

Na izbiro ročnega kolesa je vplivala izbira vijačnega vretena, zato smo na podlagi tega izbrali

ročno kolo, označeno na tabeli (tabela 4). Ročno kolo je standardno kolo podjetja Ideal

Velenje [13].

Tabela 4: Ročna kolesa

Slika 55: Model ročnega kolesa

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 49 -

4.8.2.4 Linearna tirna vodila

Ravno tako, kot smo izbirali ročno kolo, smo tudi linearna tirna vodila izbirali po katalogu

oziroma tabeli (tabela 5) standardnih linearnih vodil podjetja Ideal Velenje [13].

Tabela 5: Tirna vodila podjetja Ideal Velenje

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 50 -

Slika 56: Model vozička tirnega vodila

Slika 57: Model tira tirnega vodila

4.8.2.5 Izbira reduktorja z elektromotorjem

Reduktorski prenos smo izbrali iz kataloga (tabela 6) podjetja Bonfiglioli riduttori [14].

Slika 58: Shematski prikaz reduktorja z motorjem

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 51 -

Tabela 6: Izbira reduktorja

Kot je razvidno iz zgornje tabele, sem izbral elektromotor moči 1.1 kW s pripadajočim

reduktorjem, ki ima izhodne vrtljaje 125 obratov na minuto ter ostale podatke po tabeli.

4.9 Primerjava končnih sestavljenih modelov

Na spodnji sliki (slika 59) je viden sestavljen 3D model stare nosilno-mobilne mize, ki je bila

na stroju nameščena pred nadgradnjo. Razen zavore koluta miza ne vsebuje teţjih

konstrukcijskih komponent.

Slika 59: Model stare nosilno-mobilne mize

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 52 -

Slika 60: Model nadgradnje sistema za rezanje poliestra s prednje strani

Slika 61: Model nadgradnje sistema za rezanje poliestra z zadnje strani

Na slikah (slike 59, 60, 61) je lepo vidna razlika v velikosti in tehnični zapletenosti starega in

novega sistema mobilne mize. Nov sistem je tukaj v celoti sestavljen.

Nastavitev nosilno-mobilne mize

Elektromotor z

reduktorjem

Protirezilni obroči

Sklopka z navijalcem

Nastavitev rezalnega noţa Nadgrajen rezalni sistem

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 53 -

Slika 62: Povečan nadgrajen rezalni sistem

Na povečani sliki (slika 62) se lepo vidi nadgrajen sistem za rezanje poliesterskih vlaken.

Glavni sklopi rezalnega sistema so: rezalni noţ, protirezilni obroči ali noţi, pritrdilna plošča

noţa, tirna vodila in ročno kolo za nastavitev širine reza poliestskih vlaken.

Protirezilni obroči

Ročno kolo za nastavitev

širine reza Tir tirnega vodila

Vozička tirnega vodila

Rezalni noţ z ohišjem

Pritrdilna plošča noţa

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 54 -

4.10 Sklep

Cilj diplomske naloge je bil, predstaviti razvoj oziroma proces konstruiranja nadgradnje ţe

obstoječega stroja za brizganje polietilena z rezalnim sistemom za rezanje poliestra. Ţelel sem

prikazati proces nadgradnje po nekem sistematičnem zaporedju. Za razvoj sistema za rezanje

poliestra so se v podjetju Isokon, kjer sem opravljal prakso, odločili, ker je finančna analiza

ponudbe na trgu pokazala, da je lasten razvoj za podjetje finančno ugodnejši.

Pri razvoju sistema smo skušali upoštevati sistematičen pristop, ki sem ga spoznal med

študijem. Pri zasnovi nadgradnje smo se srečevali s številnimi problemi. Glavni problem pri

nadgradnji nam je predstavljal prostor za nadgradnjo. Tega smo s preprosto rešitvijo povečali

in s tem nismo ogrozili delovanja ostalih funkcij na stroju, kar je ključnega pomena. Pri

nadgradnji smo uporabili komponente priznanih podjetij na področju plastično predelovalne

industrije. Poleg komponent smo uporabili tudi kakšno od tehničnih rešitev, katero od njih pa

smo nadgradili ali predelali za nadgradnjo stroja.

Pri nadgradnji so nam v veliko pomoč bili katalogi in preglednice za izbiro standardnih

komponent. Kjer se je dalo smo uporabljali standardne komponente (vijaki, matice, leţaji ...).

Za izdelavo konstrukcije smo uporabili standardne profile. Na področju modeliranja nimam

veliko delovnih izkušenj, zato sem za nasvete povprašal tudi inţenirje v podjetju ali profesorje

na fakulteti.

Pri modeliranju sem se poleg obstoječega znanja naučil mnogo novih načinov uporabe

programa za modeliranje, saj je problem, ki sem ga obravnaval, zahteval uporabo le-teh. Pri

izdelavi diplomske naloge sem spoznal, da obstaja velika vrzel med teoretičnim in praktičnim

delom in da bo to vrzel potrebno zapolniti bodisi z dodatnim znanjem ali z izkušnjami.

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 55 -

Viri in literatura

[1] www.isokon.si

[2] www.dea.si

[3] Ljubiša Spasojevič, Igor Čatič. Ekstrudiranje polistirenskih traka. Zagreb: Društvo

plastičara in gumaraca, 1985.

[4] Iztok Švab, Polimerni materiali. Isokon, Slovenske Konjice, 2008

[5] Martin Prašnički. Osnove konstruiranja: skripta. Maribor: Fakulteta za strojništvo,

1991.

[6] Dolšak Bojan, Novak Marina. Konstruiranje za proizvodnjo: gradivo za predavanja.

Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2008

[7] www.menzel-maschinenbau.de

[8] www.helioscavagna.com

[9] www.doubleeint.de

[10] Arhiv podjetja Isokon

[11] www.solidworks.com, www.wikipedia.org

[12] www.codex.si

[13] www.ideal-velenje.si

[14] www.tehimpex.si

[15] Kraut Bojan. Krautov strojniški priročnik, 14. slovenska izdaja / izdajo pripravila Joţe

Puhar, Joţe Stropnik. Ljubljana: Littera picta, 2003.

http://www.isokon.si/http://www.dea.si/http://www.solidworks.com/http://www.ideal-velenje.si/http://www.tehimpex.si/

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 56 -

Ţivljenjepis

OSEBNI PODATKI

Ime in priimek: Danijel Habjan

Rojen: 16. 1. 1989 v Celju

Naslov: Tepanje 35/b, 3210 Slovenske Konjice

Državljanstvo: Slovensko

Strokovni naziv: Strojni tehnik

ŠOLANJE

1995 – 2003 Osnovna Šola Ob Dravinji

2003– 2007 Srednja šola za strojništvo Celje, Šolski center Celje

2008– 2011 Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo

Visokošolski študijski program strojništvo, smer konstrukterstvo in gradnja strojev.