Ontwerpen van een opspaninrichting voor een lasmanipulator.

Transcriptie

1 Ontwerpen van een opspaninrichting voor een lasmanipulator. Naam : Wilco Bakker Student nr. : / 2008 t/m 2009 Studierichting : ACE Mechanical Designer Examendatum : Docent : Ir. R. Boeklagen

2 Voorwoord Ik ben Wilco Bakker, ben geboren op te Gorinchem en ik ben nu 3,5 jaar in het bezit van mijn MTS werktuigbouwkunde diploma. Na het behalen van dat diploma ben ik gaan werken. Via het bedrijf waar ik op dat moment stage liep Iv bouw en industrie te Papendrecht, ben ik in contact gekomen met architectenbureau Midden Nederland te Giessen. Hier heb ik vooral staalbouwkundige tekeningen en puien leren tekenen met AutoCAD. Bij dit bedrijf ben ik een half jaar werkzaam geweest. Voordat ik bij Midden Nederland ben gaan werken, toen ik dus nog op school zat, deed ik al veel vakantiewerk bij Van Dijk Inpijn Engineering B.V te Arkel. Ik ben op een gegeven moment gevraagd of ik daar wilde komen werken. Mijn contract bij Midden Nederland liep al bijna af en deze heb ik op dat moment niet verlengd en ben bij Van Dijk-Inpijn B.V. gaan werken. Hier werk ik inmiddels alweer zo n 3 jaar als werkvoorbereider. Mijn werkgever geeft mij en mijn collega s ook de gelegenheid om cursussen te volgen. Mijn leidinggevende heeft deze cursus inmiddels ook gedaan en afgerond en dit leek mij ook wel wat. Ik heb dat aangegeven en het was geen enkel probleem. Ik heb allereerst de cursussen Inventor voor gevorderden en Inventor ontwerpen gevolgd, waarna nu de laatste stap van deze reeks de HBO afstudeeropdracht. Binnen ons bedrijf werken we niet met het methodisch ontwerp proces, dit komt vooral door de korte levertijden en denk ik denk het niet kennen van de manier van werken. Daarom heb ik met mijn leidinggevende een opdracht genomen die al wel uitgewerkt is door mijn collega s maar die ik doormiddel van dit verslag ga controleren. De opdracht is het ontwerpen van een opspaninrichting van een lasmanipulator. In de inleiding leg ik het verder uit. Wilco Bakker Wilco Bakker student nr.: Pagina 2 van 27

3 Inhoudsopgave Voorwoord Inleiding Van Dijk-Inpijn B.V De machines binnen VDI Mijn functie Van tekeningen maken tot het produceren van het product Tekeningen / schetsen van de klant uitwerken Offerte tekeningen / afbeeldingen maken Aanleiding Probleemstelling Doelstelling Het product Methodisch ontwerpproces - De probleemdefiniërende fase Methodisch ontwerpproces - Werkwijze bepaling Schetsen Combinaties Tabel weegfactoren combinaties De kesselring grafiek Conclusie Literatuurlijst Bijlage Wilco Bakker student nr.: Pagina 3 van 27

4 1. Inleiding Ik ben nu zo n twee jaar werkzaam als werkvoorbereider bij metaalverwerkingsbedrijf Van Dijk- Inpijn Engineering (afgekort VDI) uit Arkel. Wij bedenken en produceren oplossingen voor o.a. de transport- bouwen industrie sectoren. Voor een klant van ons maken wij o.a. ophangingen voor lcd en plasma schermen. Deze klant heeft aangegeven dat wij de producten te duur aanbieden. Hoofdzakelijk om deze reden is er door de directie een manipulator met een lasarm aangeschaft. Voor deze lasmanipulator moet nog wel een opspaninrichting bedacht worden. Hier is door collega s al een oplossing voor bedacht, maar ik wil dit verslag gebruiken om te controleren of er inderdaad gekozen is voor het beste ontwerp. Het ontwerp waar nu voor gekozen is, is niet gekozen door middel van het methodisch ontwerp proces, maar door oplossingen die op dat moment bedacht worden en het beste lijken. Ik beperk mijzelf voor dit verslag voor puur alleen de opspaninrichting van het product. Voor het frame en de ondersteuning van de buis houdt ik aan wat er al voor bedacht is. Wilco Bakker student nr.: Pagina 4 van 27

5 2 Van Dijk-Inpijn B.V. Het bedrijf is in 1985 opgericht door de heren Gert-Jan Inpijn en Dirk van Dijk. Dit was naast het huis van de heer Inpijn. In die tijd bestonden de werkzaamheden vooral uit klein constructiewerk en reparatiewerk. Sinds januari 1998 is het bedrijf te vinden in een, gedeeltelijk zelf gebouwd, nieuw pand op het industrieterrein te Arkel. De Totale bedrijfsoppervlakte bedraagt 5000m² waarvan 2700m² is bebouwd. Afbeelding 2.1. Het huidige bedrijfspand Momenteel heeft het bedrijf een vijftal afdelingen namelijk: Constructie afdeling; Licht constructie werk Machine bouw Trappen en bordessen Non-Ferro afdeling ; RVS en aluminium plaatwerk Onderdelen voor de voedingsindustrie Puien afdeling; Stalen en RVS ramen en deuren Vliesgevels Verspanings afdeling; CNC draai- en frees werkzaamheden Laser afdeling. Wilco Bakker student nr.: Pagina 5 van 27

6 Hieronder staat het organogram (figuur 2.1) van VDI. Als werkvoorbereider val ik onder de werkvoorbereiding. Figuur 2.1. Organogram Van Dijk-Inpijn Engineering Wilco Bakker student nr.: Pagina 6 van 27

7 3 De machines binnen VDI. Omdat het verderop in het verslag van belang is te weten welke capaciteiten de machines van VDI hebben, maak ik hieronder een opsomming van de belangrijkste machines en hun capaciteiten. Plaatbewerkingsmachines: Machine: Amada promecan afkantpers Capaciteit: 170 ton, 4 meter lang (3 meter tussen de kolommen). Machine: Darley knipschaar type GS3113C Capaciteit: Plaatdikte Plaatbreedte Staal 13mm 3000mm; RVS 10mm 3000mm; Aluminium 15mm 3000mm. Wilco Bakker student nr.: Pagina 7 van 27

8 Verspanende machines: Machine: CNC freesbank TOS F2V-CNC-1 Capaciteit: X-660mm x Y-350mm x Z-150mm. Machine: Novar bedfreesmachine 2200 Capaciteit: X-2000mm x Y-800mm x Z-600mm. Wilco Bakker student nr.: Pagina 8 van 27

9 Machine: CNC Centreerdraaibank Pinacho Capaciteit: ø300mm x 2000mm. Machine: CNC bewerkingscentrum YCM Capaciteit: X-1000mm x Y-800mm x Z-650mm. Wilco Bakker student nr.: Pagina 9 van 27

10 Lasersnijden: Machine: Prima Platina Capaciteit: Plaatdikte Plaatafmetingen Staal 20mm 3000mm x 1500mm; RVS 10mm 3000mm x 1500mm; Aluminium 6mm 3000mm x 1500mm. Wilco Bakker student nr.: Pagina 10 van 27

11 4 Mijn functie Mijn functie is, het vertalen van opdrachten van de klant naar de productie. Dit houdt in het bedenken van oplossingen voor de klant, vaak is dit ( of grotendeels ) al in het voortraject gebeurd tijdens de calculatie en wordt er tijdens de werkvoorbereiding nog eens gekeken of het nog makkelijker, goedkoper of mooier kan, dit gaat dan wel in samenspraak met de collega van de calculatie. Vervolgens het idee uitwerken en tekeningen maken met Autodesk Inventor. Na alles te hebben uitgewerkt ga ik de zaaglijsten maken en laser bestanden in de laserlijst zetten, dit gebeurt in Navision financials. Ook moet voor de meeste orders materialen worden besteld en koopdelen worden ingekocht. De materialen inkopen wordt door een vast persoon gedaan binnen het bedrijf, namelijk het hoofd ondersteuning, het enige wat ik daarvoor hoeft te doen is de benodigde materialen op geven met een gewenste levertijd. Het meeste van de koopdelen bestel ik wel zelf of door het magazijn als het een leverancier betreft die bijna wekelijks een bestelling bij ons aflevert, dan kan het namelijk in het magazijn gecombineerd worden met meerdere bestellingen. Verder vraag ik nog offertes aan en besteed ik wanneer nodig werk uit. De opdrachten die wij verwerken zijn te verdelen in drie soorten: Van tekeningen maken tot het produceren van het product; Tekeningen / schetsen van de klant uitwerken en produceren product; Offerte tekeningen / afbeeldingen maken. Wilco Bakker student nr.: Pagina 11 van 27

12 4.1. Van tekeningen maken tot het produceren van het product. Van zo n 70% van de opdrachten die wij binnen krijgen, moeten wij zorgen voor de tekeningen van het product tot het produceren ervan. Een klant komt in dit geval met een probleem en/of een schets/tekening daarna wordt er een offerte of een opdracht aangemaakt. Op het moment dat hier opdracht van gemaakt is, wordt er indien nodig een afspraak gemaakt met de klant om ter plaatse in te gaan meten. Wanneer er voldoende informatie verzameld is kunnen wij gaan tekenen en een goedkeuringstekening gaan maken. Een voorbeeld van een dergelijke goedkeuringstekening is te zien in afbeelding Afbeelding Goedkeuringstekening. In deze goedkeuringstekening staan nog vrij veel maten omdat de klant deze schoorsteenkap zelf monteert en dus is de bemating interessant voor hem. Vaak is een goedkeuringstekening zonder al te veel bemating, omdat dit simpelweg niet interessant is voor de klant. Die willen vaak alleen een plaatje en de hoofdmaten weten. Als de tekening goedgekeurd is door de klant worden hiervan tekeningen gemaakt voor de productie. Een voorbeeld hiervan is te zien in afbeelding Wilco Bakker student nr.: Pagina 12 van 27

13 Afbeelding Productietekening. Op deze tekening staat het gezette model en een uitslag van het product. Ook hierop zetten we alleen de bemating die interessant is voor de productie mensen. Bijvoorbeeld de bemating van de gaten wordt niet aangegeven deze worden gelaserd. Bij deze schoorsteenkap hebben we ook een lassamenstelling. Ook hier maken we een aparte tekening van, deze is te zien op afbeelding Afbeelding Tekening lassamenstelling Wilco Bakker student nr.: Pagina 13 van 27

14 Als alle tekeningen gemaakt zijn en alles duidelijk is voor de productie maken we een zaaglijst in Navision, voeren we de laserregels in en controleren we of het materiaal op voorraad is. Als het materiaal niet op voorraad is schrijven we een bestelbon en laten het bestellen. Als dit allemaal gedaan is voegen we alles samen in een kunststof mapje welke naar de chef werkplaats gaat en vervolgens wordt het product geproduceerd Tekeningen / schetsen van de klant uitwerken. We krijgen vaak ook een handschets van een klant of bijvoorbeeld een tekening van een architect. Deze gebruiken we om een tekening te maken welke we eventueel nog ter goedkeuring opsturen naar de klant. Een voorbeeld van een dergelijke schets is hieronder te zien in afbeelding Afbeelding Schets Hier maken wij wanneer gevraagd of wanneer wij denken dat het nodig is, ook weer een goedkeuringstekening van zie afbeelding Afbeelding Goedkeuringstekening gemaakt van schets Als de goedkeuringstekening van de schets goedgekeurd is, kan deze uitgewerkt worden voor de productie. Wilco Bakker student nr.: Pagina 14 van 27

15 4.3. Offerte tekeningen / afbeeldingen maken Heel af en toe wordt door een collega van de calculatie gevraagd om een afbeelding of tekening van het product wat zij aan willen bieden, puur om de offerte duidelijkheid te geven en te laten zien dat er aandacht aan besteed is. Afbeelding Offerte afbeelding balkon met geperforeerd hekwerk. Afbeelding Offerte afbeelding balkon met spijlen hekwerk. De klant waarvoor ik de afbeeldingen van de balkons heb getekend, had nog geen keuze gemaakt welk type ondergrond en welk type hekwerk hij wilde hebben. Daarom hebben wij van een aantal ideeën, wat afbeeldingen gerenderd met Inventor studio. Zie afbeeldingen en Wilco Bakker student nr.: Pagina 15 van 27

16 Opdrachtomschrijving De opdracht die ik met mijn leidinggevende heb vastgelegd is: het ontwerpen van een opspaninrichting van een lasmanipulator 5 Aanleiding In eerste instantie wilde ik een spiltrap parametrisch op gaan zetten, maar naar mijn idee heb ik hier voor mijn verdere ontwikkeling minder aan dan het onder de knie krijgen van het methodisch ontwerp proces. Dit heb ik ook overlegd met mijn leidinggevende, waarna wij samen op het idee kwamen om dit toe te passen op de toen al wel ontworpen opspaninrichting voor de lasmanipulator. De opspanning voor de lasmanipulator zoals die nu gemaakt is, is hoofdzakelijk bedacht door de technisch directeur. Hij heeft hierbij geen gebruik gemaakt van het methodisch ontwerp proces. Door middel van dit verslag wil ik proberen aan te tonen dat er met het methodisch ontwerp proces een beter eindresultaat wordt gemaakt, de problemen niet ontdekt worden tijdens het produceren en dat de productie mensen ook achter het product staan. Het huidige ontwerp ondervindt veel tegenstand, omdat in gedachte van de werknemers in de productiehal, deze innovatie is gemaakt omdat de mensen niet snel en nauwkeurig genoeg werken. 5.1 Probleemstelling De huidige manier waarop deze producten gelast worden is door middel van een losse manipulator en een redelijk- tot ervaren lasser die de buizen met kopplaten aan elkaar last. Wat er ten opzichte van de oude methode verbeterd moet worden is het volgende: Dure vakbekwame kracht kwijt; Te duur ten opzichte van de concurrentie; Geen constante kwaliteit; Geen opspanning. 5.2 Doelstelling Het doel van de toepassing is de klant de producten goedkoper en van beter kwaliteit te kunnen aanbieden. Wilco Bakker student nr.: Pagina 16 van 27

17 6 Het product Het product waar deze lasmanipulator hoofdzakelijk voor bedoeld is, is te zien in afbeelding 6.1. Dit is niets meer als een montageplaatje waar een buis aangelast is. Deze buis is voorzien van een kabeldoorvoer d.m.v. een sleufgat en een aantal gaten waarmee de positie van de monitor is in te stellen. De afmetingen van dit product variëren van ø30mm tot ø80mm en de lengte varieert van 200mm tot 1200mm. Afbeelding 6.1. Het product Wilco Bakker student nr.: Pagina 17 van 27

18 7 Methodisch ontwerpproces - De probleemdefiniërende fase Volgens het methodisch ontwerpproces van prof H.H. Van Den Kroonenberg bestaat het methodisch ontwerpproces uit drie fases namelijk; 1. Probleemdefiniërende fase; 2. Werkwijze bepalende fase; 3. Vormgevende fase. In dit hoofdstuk begin ik met punt 1, de probleemdefiniërende fase. Samen met een aantal collega s ben ik uit gaan zoeken welke eisen er precies gesteld worden aan de opspaninrichting van de lasmanipulator. Allereerst zet ik alle voorwaarden op een rijtje waarna ik ze ga verdelen in twee groepen. 1 persoons bediening; Snelle opspanning in ±20 seconden; Diameter van het product traploos instelbaar van ± ø20 tot ± ø150mm; Betrouwbare opspanning; Altijd dezelfde zuivere opspanning (Buis t.o.v. de voetplaat) tolerantie ± 1mm; Geen aanpassingen maken in de producten; Product handmatig opspannen; Beperkte kosten ongeveer 800, -; Kosten mallen per product Max. 150, - Produceren met beschikbare middelen/machines binnen VDI; Produceren uit materiaal van handelsafmetingen; Snelheid produceren opspaninrichting ± 2 weken. Vervolgens kan ik de voorwaarden op gaan delen. In 3 verschillende groepen namelijk gebruikers eisen en fabricage eisen. Deze kan ik vervolgens onderverdelen in vaste eisen, variabele eisen en wensen. Deze heb ik gerangschikt in tabel 6.1. Tabel 6.1. Voorwaarden gerangschikt Wilco Bakker student nr.: Pagina 18 van 27

19 Om inzicht te krijgen in de mate waarin de voorwaarden bepalend zijn voor het ontwerp worden weegfactoren op de variabele voorwaarden uit tabel 6.1. toegepast. Dit is uitgewerkt in tabel 6.2. Tabel 6.1. Voorwaarden Met de studiegroep hebben wij de weegfactor bepaalt. Voor de weegfactor hebben wij de schaal 1-4 aangehouden. De gedachten achter het bepalen van de weegfactor is bij de functionele voorwaarden, de voorwaarde met het minste puntentotaal krijgt 1 punt, de voorwaarde met de meeste punten 4 punten. Voorwaarde 3 lag hier qua puntentotaal middenin, hier hebben wij gekeken of deze dichter bij punt 1 of bij punt 2 zat. Wij vinden dat deze bijna net zo belangrijk is als voorwaarde 2, daarom krijgt voorwaarde 3, 3 punten. Bij de Fabricage voorwaarden is het een ander geval, hier hebben alle 3 de voorwaarden gelijke punten. Toch vinden wij dat voorwaarde 2 zwaarder mee moet wegen, omdat de malkosten vaker terug zouden kunnen komen. Wilco Bakker student nr.: Pagina 19 van 27

20 8 Methodisch ontwerpproces - Werkwijze bepaling De volgorde die de persoon aan moet houden tijdens het bedienen van de manipulator is in onderstaand functieschema af te lezen. In de probleemdefiniërende fase hoort ook een morfologisch overzicht. In een morfologisch overzicht zijn door middel van principe schetsen mogelijke werkwijzen voor de functies opgezet. In figuur 7.1. heb ik met schetsen de werkwijzen voor de functies weergegeven. Functies Werkwijzen Instellen diameter Opspannen voetplaat Opspannen buis Meedraaien van de buis met de voetplaat. Opspanning buis t.o.v. voetplaat Figuur 7.1. werkwijzen functies Met dit morfologisch overzicht hebben wij met de studiegroep 3 verschillende combinaties bedacht, welke staan aangegeven met een doorgetrokken lijn (A), een gestippelde lijn (B), een gestreepte lijn (C) en de nu bestaande opspaninrichting, met een gestreept-gestippelde lijn (D). Wilco Bakker student nr.: Pagina 20 van 27

21 8.1 Schetsen Combinaties. Combinatie A Instellen diameter: Een kegel naar buiten; Opspannen voetplaat: Kikkerplaten; Opspannen buis: Drukveer; Meedraaien van de buis met de voetplaat: Door de druk van de drukveer; Opspanning buis t.o.v. de voetplaat: Op het oog. Combinatie B Instellen diameter: Een kegel naar buiten; Opspannen voetplaat: Magneet; Opspannen buis: Cilinder; Meedraaien van de buis met de voetplaat: Door de druk van de cilinder; Opspanning buis t.o.v. de voetplaat: Op het oog. Wilco Bakker student nr.: Pagina 21 van 27

22 Combinatie C Instellen diameter: Een kegel naar binnen; Opspannen voetplaat: Klauwplaat; Opspannen buis: Drukveer; Meedraaien van de buis met de voetplaat: Door de druk van de drukveer; Opspanning buis t.o.v. de voetplaat: Een mal. Combinatie D Instellen diameter: Een kegel naar buiten; Opspannen voetplaat: bouten; Opspannen buis: Drukveer; Meedraaien van de buis met de voetplaat: Door de druk van de drukveer; Opspanning buis t.o.v. de voetplaat:op het oog. Wilco Bakker student nr.: Pagina 22 van 27

23 8.2 Tabel weegfactoren combinaties Om de totaal score per voorwaarde voor elke combinatie in kaart te brengen maak ik gebruik van het onderstaande diagram (Diagram 7.2.1). Met een aantal collega s hebben wij voor de vier combinaties punten gegeven voor elke voorwaarde. In het bovenste gedeelte zijn de punten weergegeven voor de functionele voorwaarden, in het onderste gedeelte de fabricage voorwaarden. De combinaties heb ik gekleurd aangegeven, dit gebruik ik later nog in de kesselring grafiek. Diagram Weegfactoren combinaties. Wilco Bakker student nr.: Pagina 23 van 27

24 8.3 De kesselring grafiek Om de score van de drie combinaties zichtbaar te maken, kunnen we een grafiek volgens de kesselring methode gebruiken. Figuur De kesselringgrafiek Op de verticale as staat de score voor de fabricage voorwaarden, op de verticale as de functionele voorwaarden. Zoals te zien is in de kesselring grafiek scoort combinatie A onvoldoende, deze valt daarmee af. Nu blijven combinatie B, C en D over en hiervan scoort combinatie B het hoogst. Wilco Bakker student nr.: Pagina 24 van 27

25 9 Conclusie De uiteindelijk verkregen combinatie (combinatie B) voldoet in meer of mindere maten het beste aan de gestelde eisen. Om nogmaals na te gaan of de combinatie inderdaad voldoet aan de gestelde eisen staan ze hieronder nogmaals opgesomd. Diameter traploos instelbaar van ±Ø20 tot ± Ø150 ja Zuivere betrouwbare opspanning ja Beperkte kosten ongeveer 800, - - ja (zie bijlage) Kosten mallen per product Max. 150, - - ja (zie bijlage) Eenvoudige en snelle bediening ja Snelheid produceren ± 2 weken ja 1 persoonsbediening ja Geen aanpassingen maken in de producten ja Opspaninrichting past op het bestaande frame ja Produceren met middelen/machines VDI ja Produceren uit materiaal van handelsafmetingen ja Er is nu een ander resultaat uitgekomen dan er inmiddels in gebruik is. Zo kan ik nu dus door middel van dit verslag aantonen, dat er met behulp van het methodisch ontwerp proces de juiste keuzes worden gemaakt en het beste eindresultaat geeft. Wilco Bakker student nr.: Pagina 25 van 27

26 10 Literatuurlijst Ir. Boeklagen, R., Inventor 2009, Nijmegen, Beer J.C.F de, Methodisch ontwerpen, Ulvenhout, Voorbeeld verslagen van Wilco Bakker student nr.: Pagina 26 van 27

27 11 Bijlage Wilco Bakker student nr.: Pagina 27 van 27