Inovace přípravku pro př TÉMA:
Inovace p
ANO T AC E: Diplomová práce používá pro datové a rozm
procedury ustavení souř měření a vyhodnocování proces výběru jednoho ř v CAD software Catia V5.
metody konečných prvků
TRIZ, došlo k zásadnímu zjednodušení elektroniky k pneumatickým prvk
Klíčová slova: CMM, konstrukce p systém
TO P IC:
Innovat i on of hol di ng devi ce f or port abl e AN NO TA TIO N:
Measuring Machine’ describes an advance concerning the coordinate measuring machine (CMM), a device used for data and dimensional analysis by the Czech corporation Skoda Auto. The primary aim of the project was to save time pr
car measuring efficiency in the areas of data interpretation and device manipulation. This thesis describes the one
ANSYS, a finite element method
mechanical load and calculates overall construction deformation. The TRIZ method created a principal simplification and conversion from electronic systems to pneumatic elements.
The innovative CMM device was optimized by D
K ey w ords: CMM, holding device's design, MKP, TRIZ, DFX, FMEA, pneumatic systems
ípravku pro přenosné CMM zařízení
Anota ce
DI PLO MO VÁ PRÁCE
Inovace pří pravk u pr o přenos né CMM zaří zení
Diplomová práce se zabývá inovací přípravku pro CMM za používá pro datové a rozměrové analýzy ve Škoda Auto, a.s. Cílem inovace bylo procedury ustavení souřadného systému a měření hotového vozu, celkové snížení
ení a vyhodnocování dat a ulehčení manipulace s přípravkem. Diplomová práce popisuje ru jednoho řešení na základě zpracovaných konceptů a virtu
CAD software Catia V5. Byla provedena simulace zatížení vítězného čných prvků ve výpočtovém software ANSYS. Aplikací došlo k zásadnímu zjednodušení pohonu a ovládání přípravku p
pneumatickým prvkům. Přípravek byl optimalizován metodami DFX a FMEA.
CMM, konstrukce přípravku, MKP, TRIZ, DFX, FMEA,
DI PLO MA THESES
Innovat i on of hol di ng devi ce f or port abl e c oordi nat e m easuri n g m achi ne The following thesis ‘Holding Device Innovation for Coordinate Measuring Machine’ describes an advance concerning the coordinate measuring machine (CMM), a device used for data and dimensional analysis by the Czech corporation Skoda Auto. The primary aim of the project was to save time programming the CMM and increase car measuring efficiency in the areas of data interpretation and device manipulation. This thesis describes the one-solution choice procedure based on CAD software Catia V5.
finite element method simulations system, provides a stress simulation of mechanical load and calculates overall construction deformation. The TRIZ method created a principal simplification and conversion from electronic systems to pneumatic elements.
The innovative CMM device was optimized by DFX and FMEA.
holding device's design, MKP, TRIZ, DFX, FMEA, pneumatic
6
ř ízení
ípravku pro CMM zařízení, které se koda Auto, a.s. Cílem inovace bylo zrychlení ení hotového vozu, celkové snížení času Diplomová práce popisuje a virtualizaci modelu ězného přípravku pomocí í inovačních nástrojů řípravku přechodem od optimalizován metodami DFX a FMEA.
FMEA, pneumatický
c oordi nat e m easuri n g m achi ne ce Innovation for Coordinate Measuring Machine’ describes an advance concerning the coordinate measuring machine (CMM), a device used for data and dimensional analysis by the Czech corporation Skoda ogramming the CMM and increase car measuring efficiency in the areas of data interpretation and device manipulation. This solution choice procedure based on CAD software Catia V5.
provides a stress simulation of mechanical load and calculates overall construction deformation. The TRIZ method created a principal simplification and conversion from electronic systems to pneumatic elements.
holding device's design, MKP, TRIZ, DFX, FMEA, pneumatic
Inovace přípravku pro př P oděkování
Rád bych poděkoval pomoc a cenné rady př Ing. René Fichnovi, který m duchovnímu otci oboru Inova
Doc. Dr. Ing. Ivanu Mašínovi a jeho kolegovi Ing.
TRIZ. Poslední poděkování bych cht studia.
Vznik této diplomové práce byl systematické kreativity na makro
spolufinancovaného Evropským sociálním fondem a státním rozpo
Př
ípravku pro přenosné CMM zařízení
vedoucímu svojí diplomové práce Ing. Petru Lepšíkovi, Ph.D. za pomoc a cenné rady při vypracovávání této diplomové práce. Rovněž bych rád pod
René Fichnovi, který mě vedl při konstrukci přípravku. Zvláštní pod duchovnímu otci oboru Inovační inženýrství na Katedře částí strojů Doc. Dr. Ing. Ivanu Mašínovi a jeho kolegovi Ing. Pavlu Jirmanovi, který m
ěkování bych chtěl věnovat rodině, jenž mě byla podporu
této diplomové práce byl podpořen projektem „CREATex – excelence v
systematické kreativity na makro- i mikro-úrovni“ (CZ.1.07/2.2.00/28.0321 spolufinancovaného Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem Č
Realizace projektu: 2012 - 2015
Příjemce dotace: Technická univerzita v Liberci
Manažer projektu: Ing. Petr Lepšík, Ph.D.
7
vedoucímu svojí diplomové práce Ing. Petru Lepšíkovi, Ph.D. za ěž bych rád poděkoval ípravku. Zvláštní poděkování patří
částí strojů a zařízení TUL , který mě nadchl pro
odporu po celou dobu
excelence v metodách CZ.1.07/2.2.00/28.0321) em ČR.
Inovace přípravku pro př
Obsah
Seznam použitých zkratek a symbol
1. ÚVOD ...
2. PŘEDSTAVENÍ ÚKOLU
2.1 Představení spole
2.2 Seznámení s úkolem ...
2.3 Popis stávajícího 2.4 Seznámení s CMM m
2.5 Vytyčení cíle ...
3. NAPLÁNOVÁNÍ PROJEKTU
3.1 Identifikace inova
3.2 Harmonogram prací...
3.3 Koncept inovovaného m
3.4 Průzkum trhu ...
3.5 Patentový prů
3.6 Inovační prohlášení ... ...
4. NÁVRHY INOVAČNÍCH
4.1 Návrh č.1 ...
4.2 Návrh č.2...
4.3 Návrh č.3 ...
4.4. Návrh č.4 ...
4.5 Návrh č.5 ...
4.6 Hodnotící kriteria ...
4.7 Rozbor jednotlivých koncept 5. ZÚŽENI VÝBĚRU KONCEPT
5.1 Kontrola konstrukce koncept
5.2 Výběr finálního konceptu ... ...
6. ROZPRACOVÁNÍ F
6.1 Návrh řešení zástavby ...
6.2 Aplikace metodiky TRIZ ...
6.3 Technické provedení inovace ...
6.4 Kontrola konstrukce finální varianty pomocí MKP ...
6.5 Výpočet namáhání v kritickém míst
ípravku pro přenosné CMM zařízení Seznam použitých zkratek a symbolů ...
...
EDSTAVENÍ ÚKOLU...
ředstavení společnosti Škoda AUTO, a.s. ...
Seznámení s úkolem ...
Popis stávajícího řešení ... ...
Seznámení s CMM měřícím zařízením ...
čení cíle ...
PLÁNOVÁNÍ PROJEKTU...
Identifikace inovační příležitosti ...
Harmonogram prací...
Koncept inovovaného měřícího zařízení...
ůzkum trhu ...
Patentový průzkum ...
ční prohlášení ... ...
ČNÍCH ŘEŠENÍ...
č.1 ...
č.2...
č.3 ...
č.4 ...
č.5 ...
Hodnotící kriteria ...
bor jednotlivých konceptů ...
ĚRU KONCEPTŮ ...
Kontrola konstrukce konceptů metodou MKP ...
ěr finálního konceptu ... ...
FINÁLNÍ VARIANTY ...
řešení zástavby ...
Aplikace metodiky TRIZ ...
Technické provedení inovace ...
Kontrola konstrukce finální varianty pomocí MKP ...
čet namáhání v kritickém místě paty sloupku ...
8
... 10
... 11
... 12
nosti Škoda AUTO, a.s. ... 13
Seznámení s úkolem ... 14
... 15
ízením ... 20
ení cíle ... 22
... 23
íležitosti ... 23
... 25
... 26
zkum trhu ... 26
zkum ... 28
ní prohlášení ... ... 31
... 32
.1 ... 32
... 33
.3 ... 33
... 34
.5 ... 35
Hodnotící kriteria ... 36
... 38
... 40
... 40
r finálního konceptu ... ... 46
... 48
ešení zástavby ... 48
Aplikace metodiky TRIZ ... 50
... 52
Kontrola konstrukce finální varianty pomocí MKP ... 55
paty sloupku ... 58
Inovace přípravku pro př
6.6 Výpočet mezní síly pro p 6.7 Výpočet sváru v oblasti paty pilí 6.8 Výpočet sváru v oblasti krku pilí
6.9 Návrh pneumatického systému ... 67
7.0 Zástavba pneumatického systému do p 7.1 Design for X ... 7.2 FMEA ... 8. EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ 9. ZÁVĚR ... Seznam obrázků ... Seznam tabulek ... Použitá literatura a odkazy Seznam příloh ... ípravku pro přenosné CMM zařízení čet mezní síly pro překlopení přípravku ... čet sváru v oblasti paty pilíře ... 62
čet sváru v oblasti krku pilíře ... Návrh pneumatického systému ... 67
Zástavba pneumatického systému do přípravku ... 68
Design for X ... 69
FMEA ... KONOMICKÉ ZHODNOCENÍ ... ... ... nam tabulek ... a odkazy ... ...
9
ípravku ... 61
e ... 62
... 65
Návrh pneumatického systému ... 67
ípravku ... 68
... 69
FMEA ... 70
... 72
... 76
... 79
nam tabulek ... 80
... 81
... 83
Inovace přípravku pro př
Seznam použitých zkratek a symbol
Označe ní Je dnotka ANSI
Assembly design
CAD CMM
ČSN
Datový model DFA
DFD DFE DFX
E MPa
F N
FMEA Leap-Frog LSS zařízení Metrologie
Mk Nm
MKP MPEE
p MPa
PC
r m
Re MPa
Rm MPa
RPS SS TR TRIZ WiFi μ
σ
A MPaσ
D MPaípravku pro přenosné CMM zařízení Seznam použitých zkratek a symbolů
Je dnotka Náze v ve ličiny / popis Americká norma
Modul vytvoření virtuální sestavy dílů v CAD software CATIA V5
Computer-aided Design - navrhování pomocí po Coordinate Measuring Machine - souřadnicový m stroj
Česká státní norma
virtuální model dílu vytvořeného v CAD software Design for Assembly
Design for Disassembly Design for Environment Design for X
MPa Modul pružnosti v tahu Síla
Failure Mode Effects Analysis Přenášení souřadného systému Lokální souřadný systém
Obor zabývajícíc se měřením, měřícími jednotkami, měřícími metodami, měřidly, technikou měř
požadavky na kvalifikaci osob provádě
Nm Točivý moment
Metoda konečných prvků
Délková odchylka měření, vypovídá o p p měřícího stroje v závislosti na velikosti měř předmětu
MPa Tlak
Personal Computer - osobní počítač Délka ramene
MPa Mez kluzu
MPa Mez pevnosti
Referenzpunktystem - systém referenč Souřadný systém
Technický rozpor
Tvorba a Řešení Inovačních zadání Wireless Connection Lan
Poisonova konstanta MPa Dovolené napětí v ohybu
MPa Dovolené napětí
10
ů v CAD software
Computer-aided Design - navrhování pomocí počítače Coordinate Measuring Machine - souřadnicový měřící
eného v CAD software
ěřícími jednotkami, idly, technikou měření a požadavky na kvalifikaci osob provádějících měření
ení, vypovídá o p přesnosti ícího stroje v závislosti na velikosti měřeného
Referenzpunktystem - systém referenčních bodů
Inovace přípravku pro př
1. ÚVOD
Automobilový průmysl se v pr přicházejí jako odpověď
vozů klesají, ale tlak na kvalitu neustává, což nutí nasazovat stále výkonně
zisku na minimálně té samé úrovni
Pozitivním trendem posledních let je snižování ceny speciálních technologií, vztaženo ke strojní výrobě, přesných m
machine). Trendem v oblasti p bezkontaktnímu měření.
vzdálenosti a měří úlohy v 3D prostoru s nejistotou m
CMM stroje jsou př
kontrole dílů vstupujících do procesu od subdodavatel
výrobků opouštějících výrobní linky. Specifickou disciplínou jsou malá, p zařízení, která slouží v terénu k rychlým rozm
závady, identifikace viníka a co nejrychlej linkové výrobě stojí každá minuta prostoje ale mnohem všestranně
Reverse-engineeringu, digitalizace a kontroly p
případě oprav prováděných v terénu. Rozsah použití CMM se s masovým rozšiřováním
Konkurenční tlak zejména asijských výrobc nevýrobních procesů. Úkolem inova
řešení, která by zvýšila konkurenceschopnost našich výrobk
hodnotu a tím je odlišila od levné masové produkce pronikající sem z Asie. Inova v automobilovém průmyslu musí v první
nástrojů a postupů, aby dosáhl pr
procesů přirozenou cestou, což bude jeho úkolem v nastávajících letech o víc se vyostřujícího konkuren
ípravku pro přenosné CMM zařízení ůmysl se v průběhu posledních deseti let dramaticky m icházejí jako odpověď na finanční krizi a rovněž vyostřující se konkuren
klesají, ale tlak na kvalitu neustává, což nutí management automobilových firem výkonnější metody optimalizace, aby udržely poměr vynaložených náklad
té samé úrovni.
Pozitivním trendem posledních let je snižování ceny speciálních technologií, vztaženo ke ě řesných měřících zařízeních tzv. CMM strojů (Coordinate measuring . Trendem v oblasti přesného měření se stal postupný přechod od kontaktního k
ěření. Nejnovější technologie využívají optické prvky a laserové m ěří úlohy v 3D prostoru s nejistotou měření v řádu stovek
přibližně dvacet let nasazovány ve strojní výrobě
vstupujících do procesu od subdodavatelů, tak ke kontrole hotových, finálních ějících výrobní linky. Specifickou disciplínou jsou malá, p
ízení, která slouží v terénu k rychlým rozměrovým analýzám, což znamená viníka a co nejrychlejšímu nasazení nápravného opat každá minuta prostoje nemalé finanční prostředky.
všestrannějším pomocníkem, který zvládá například úlohy Rapid engineeringu, digitalizace a kontroly při stavbě prototypů či jako inspek
oprav prováděných v terénu. Rozsah použití CMM se s jeho klesající cenou a tím řováním neustále zvětšuje.
ční tlak zejména asijských výrobců nutí k optimalizaci všech výrobních i ů. Úkolem inovačního inženýra v zemích EU je pak navrhovat taková výšila konkurenceschopnost našich výrobků, dala jim vyšší p
hodnotu a tím je odlišila od levné masové produkce pronikající sem z Asie. Inova
ůmyslu musí v první řadě využívat všech dostupných technologických ů, aby dosáhl průběžného a kontinuálního zlepšování optimaliza irozenou cestou, což bude jeho úkolem v nastávajících letech o
konkurenčního boje.
11
deseti let dramaticky mění. Změny ující se konkurenční boj. Ceny management automobilových firem ěr vynaložených nákladů a
Pozitivním trendem posledních let je snižování ceny speciálních technologií, vztaženo ke (Coordinate measuring řechod od kontaktního k technologie využívají optické prvky a laserové měření
stovek mikrometrů.
dvacet let nasazovány ve strojní výrobě, jak k rozměrové , tak ke kontrole hotových, finálních jících výrobní linky. Specifickou disciplínou jsou malá, přenosná CMM což znamená určení příčiny nasazení nápravného opatření, neboť v ředky. CMM zařízení jsou íklad úlohy Rapid-prototypingu, ů či jako inspekční nástroj v jeho klesající cenou a tím
nutí k optimalizaci všech výrobních i ního inženýra v zemích EU je pak navrhovat taková ů, dala jim vyšší přidanou hodnotu a tím je odlišila od levné masové produkce pronikající sem z Asie. Inovační inženýr využívat všech dostupných technologických žného a kontinuálního zlepšování optimalizačních irozenou cestou, což bude jeho úkolem v nastávajících letech očekávaného stále
Inovace přípravku pro př
2. PŘEDSTAVENÍ ÚKOLU
Cílem diplomové práce je měření s přenosným CMM za celého procesu provádě měl snížit čas pro přípr
žádná hodnota. Tak, dojde ke zvýšení efektivity m počátečního ustavení na sou
průběhu měření, až po záv
Pomocí metod inovač
možných řešení, na jejíchž základ
výhod a nevýhod plynoucích ze specifickýc řešení bude zjednodušeno
konstrukce a principu, tak, aby uvažované za výrobních a provozních nákla
Konstrukce vítězného FMEA. Konstrukce bude
na okrajové podmínky a silové zatížení plynoucí ze zadání průhyb přípravku nesmí být vyšší, než je deklarovaná p
Bude provedeno ekonomické vy
vyčíslení časové úspory pramenící z navýšení zpracována výkresová dokumentace.
Inovační proces přípravku pro m tak, aby byly uspokojeny
dalšímu zlepšení. Přípravek by m zastará a bude nahrazeno, p
přestavbu. Závěr diplomové práce tedy p
provedených úprav a zejména další návrhy na zlepšení CMM zařízením.
ípravku pro přenosné CMM zařízení
EDSTAVENÍ ÚKOLU
Cílem diplomové práce je inovovat přípravek, který slouží jako nosi enosným CMM zařízením firmy Romer Infinite 2.0. S tím souvisí
u provádění datových a rozměrových analýz. Přípravek nové konstrukce by avu měření a manipulaci s CMM zařízením tj. čas, kde není p
Tak, dojde ke zvýšení efektivity měření a zkrácení celkové doby m ního ustavení na souřadný systém vozu, přes přenášení souř
závěrečné vyhodnocení výsledků.
Pomocí metod inovačního inženýrství bude projekt naplánován, bude proveden pr na jejíchž základě se udělá návrh několika konceptů, z nichž po posouzení výhod a nevýhod plynoucích ze specifických podmínek se vybere jedno finální
zjednodušeno metodami TRIZ, kde rozborem funkce dojde k zjednodušení celé konstrukce a principu, tak, aby uvažované zařízení plnilo svojí funkci za vynaložení nižších výrobních a provozních nákladů.
ězného konceptu bude od počátku optimalizována z pohledu metod DFX a FMEA. Konstrukce bude následně prověřena metodou konečných prvků
na okrajové podmínky a silové zatížení plynoucí ze zadání úkolu s podmínkou, že celk ípravku nesmí být vyšší, než je deklarovaná přesnost měřícího zař
provedeno ekonomické vyčíslení provedených úprav a zjednodušení, jakož i asové úspory pramenící z navýšení kapacity měření. Pro vybrané
acována výkresová dokumentace.
řípravku pro měření s přenosným CMM zařízením byly uspokojeny požadavky zákazníka Škoda Auto, a.s. a zárove
řípravek by měl být univerzální, aby až samotné CMM za
zastará a bude nahrazeno, přípravek dále plnil svůj úkol, jen s minimálními nároky na ěr diplomové práce tedy přinese zhodnocení inovačního procesu, vý provedených úprav a zejména další návrhy na zlepšení a optimalizaci procesu m
12
ípravek, který slouží jako nosič a platforma pro . S tím souvisí optimalizace řípravek nové konstrukce by čas, kde není přidávaná ení a zkrácení celkové doby měření od enášení souřadného systému v
naplánován, bude proveden průzkum ů, z nichž po posouzení h podmínek se vybere jedno finální řešení. Toto , kde rozborem funkce dojde k zjednodušení celé ízení plnilo svojí funkci za vynaložení nižších
optimalizována z pohledu metod DFX a ných prvků (MKP) s ohledem úkolu s podmínkou, že celkový
ěřícího zařízení.
íslení provedených úprav a zjednodušení, jakož i Pro vybrané řešení bude
řízením by měl proběhnout a zároveň vytýčit směr k y až samotné CMM zařízení morálně j úkol, jen s minimálními nároky na inese zhodnocení inovačního procesu, výčet a optimalizaci procesu měření s
Inovace přípravku pro př 2.1 Předs tav ení spol e
Škoda Auto, a.s. je nejv výrobková paleta obsahuje SUV. Představenstvo nastínilo producentů automobilů
jeden z předních ochránc strategie). Od roku 1991 je
Firma Škoda má v souč
s vlastní svařovnou a lakovnou, kde se vyrábí nap
Superb. Druhý výrobní závod Ve Vrchlabí produkuje moderní automatické p např. : DQ200 pro celý koncern VW.
než 28 tisíc zaměstnanců
Historie firmy se váže k roku 1895 a je spojena s
Klement. Prvním výrobkem bylo jízdní kolo a od roku 1899 osobní motocykly. V roce 1905 už opouští brány závodu
transformace na akciovou sp
výroby o nákladní automobily a letecké motory. V roce 1925 došlo ke spojení s kapitálem strojírenského podniku Škoda Plze
Škoda.
Velká hospodářská krize a
orientuje na válečný program. Po válce se zna
závod, národní podnik a stává se monopolním výrobcem osobních automobil prodávány ve východním bloku v rámci RVHP.
V roce 1991do Škody vstupuje spole technologie. Původní vů
a.s. se umisťují na předních místech v žeb optimalizuje svoje procesy v duchu Lean inženýrství, aby dosáhla vyt
náskok před konkurencí.
ípravku pro přenosné CMM zařízení
eds tav ení spol ečn osti Škoda Au to, a. s .
Škoda Auto, a.s. je největším tuzemským výrobcem automobilů. V sou výrobková paleta obsahuje mini automobil i vůz vyšší střední třídy. Chystá se n
nastínilo dlouhodobý plán, stát se do roku 2018 automobilů s roční výrobou 1,5 milionů kusů. Firma se zárove edních ochránců životního prostředí (princip Green-Future j
Od roku 1991 je členem koncernu VW.
Firma Škoda má v současnosti dva pobočné závody. Prvním jsou Kvasiny, výrobní závod ovnou a lakovnou, kde se vyrábí například vůz Yeti, Roomster, nebo limuzína
ý výrobní závod Ve Vrchlabí produkuje moderní automatické p : DQ200 pro celý koncern VW. Škoda je jedním z největších zamě
ěstnanců do čehož jsou počítáni kmenoví i externí zaměstnanci.
váže k roku 1895 a je spojena se jmény Václav Laurin a Václav výrobkem bylo jízdní kolo a od roku 1899 osobní motocykly. V roce 1905 brány závodu první automobil Voiturette A. Příliv kapitálu umožnila transformace na akciovou společnost v roce 1907. První světová válka p
výroby o nákladní automobily a letecké motory. V roce 1925 došlo ke spojení s kapitálem strojírenského podniku Škoda Plzeň a starý znak L&K je nahrazen znakem ok
řská krize a Druhá světová válka opět narušila úspěšný trend a výroba se čný program. Po válce se značka přejmenovává na AZNP
závod, národní podnik a stává se monopolním výrobcem osobních automobil ve východním bloku v rámci RVHP.
V roce 1991do Škody vstupuje společnost Volkswagen, který přinesl kapitál a moderní ůvodní vůz Favorit je nahrazený modernizovanou Felícií. Vozy Škoda Auto, ují na předních místech v žebříčcích oblíbenosti a bezpeč
optimalizuje svoje procesy v duchu Lean-designu a přejímá moderní metody pr
inženýrství, aby dosáhla vytyčených dlouhodobých cílů a uhájila svojí vynikající pozici a konkurencí.
13
ů. V současnosti jeho řídy. Chystá se nové, velké dlouhodobý plán, stát se do roku 2018 jedním z největších . Firma se zároveň profiluje jako Future je součástí Růstové
Prvním jsou Kvasiny, výrobní závod z Yeti, Roomster, nebo limuzína ý výrobní závod Ve Vrchlabí produkuje moderní automatické převodovky, ětších zaměstnavatelů, má více
ěstnanci.
jmény Václav Laurin a Václav výrobkem bylo jízdní kolo a od roku 1899 osobní motocykly. V roce 1905 říliv kapitálu umožnila ětová válka přinesla rozšíření výroby o nákladní automobily a letecké motory. V roce 1925 došlo ke spojení s kapitálem a starý znak L&K je nahrazen znakem okřídleného šípu
ěšný trend a výroba se ejmenovává na AZNP - Automobilový závod, národní podnik a stává se monopolním výrobcem osobních automobilů. Vozy jsou
řinesl kapitál a moderní z Favorit je nahrazený modernizovanou Felícií. Vozy Škoda Auto, oblíbenosti a bezpečnosti. Škoda Auto ejímá moderní metody průmyslového jí vynikající pozici a
Inovace přípravku pro př
2.2 Sezn á mení s úkol em
Na strojní výrobu obecn
průmyslu tomu není jinak, naopak, další vstupující faktor je bezpe bezpečnost chodců. Př
úlohy, které si vzájemně
se dosáhlo nízkých emisí, na druhou stranu dostate konstrukce, aby v případě
materiály, namátkou
Automobilový průmysl používá stále modern a s požadavkem na dobrou sva
Kombinace materiálů Jedním ze sledovaných parametr
tolerance. Právě z důvodu kombinace materiál
spoilery), přiléhající na ocelové prvky karoserie (blatník, kapota, postranice) je d na rozměrovou stálost díl
stálost vlivem působení vn ultrafialová složka), teploty tj.
do tropických oblastí, tak do arktických podmínek. Za všech t sestavy dílů splňovat rozm
tento požadavek jsou použív sledované rozměrové parametry
celé řady nástrojů. Nás zajímá speciální segment, tak zvan Historicky první takový př
sondou pohybující se v 3D prostoru a ur pomocí koordinátů v os
tj. odměřování vzdálenosti z jedné polohy do druhé,
jejich velkou výhodou je zejména jejich kompaktnost, malé rozm možnost je přemisťovat. Díky p
zařízení vysoké přesnosti ve srovnání se statickými CMM za pořizovacích nákladů.
velkých statických, dotykových, až po malé kompak pracujících na principu m
řadu příslušenství k těmto rozmezí použití, stejně
účelu použití, které je zákazníkem požadováno.
ípravku pro přenosné CMM zařízení
ní s úkol em
Na strojní výrobu obecně jsou kladeny velké nároky z hlediska jakosti. V automobilovém myslu tomu není jinak, naopak, další vstupující faktor je bezpeč
ů. Přitom je neustávající tlak na snižování emisí, co , které si vzájemně odporují. Automobil by měl být lehký tj. malé setrva
o nízkých emisí, na druhou stranu dostatečně tuhá, robustní tj.
řípadě nehody karoserie ochránila posádku. Východiskem jsou speciální namátkou Kevlar, kompozitní materiály a jiné, které jsou ovšem drahé
ůmysl používá stále modernější hlubokotažné oceli s tažností okolo 20 a s požadavkem na dobrou svařitelnost.
ce materiálů, použitých pro karoserii automobilu nesnižuje nároky na kvalitu.
Jedním ze sledovaných parametrů je rozměrová přesnost, která musí splň
ě z důvodu kombinace materiálů, jako plastové prvky (nárazník, lišty, iléhající na ocelové prvky karoserie (blatník, kapota, postranice) je d
rovou stálost dílů vstupujících do výrobního procesu, stejně jako na rozm ůsobení vnějších vlivů, jmenovitě slunečního zář
ultrafialová složka), teploty tj. vysoké i nízké -automobily jsou dodávány zákazník
do tropických oblastí, tak do arktických podmínek. Za všech těchto okolností musí díly a ňovat rozměrové tolerance vyplývající z nominálů CAD dat. Aby byl spln
jsou používána specializovaná měřící CMM zařízení, která
ěrové parametry. Firma Škoda Auto, a.s. používá ke kontrole rozm ů. Nás zajímá speciální segment, tak zvaná přenosná CMM za Historicky první takový přístroj byl složen z pevného, statického, tuhého rámu s pohyblivou
se v 3D prostoru a určující svojí polohu v kartézském
osách X, Y, Z. Přenosná CMM zařízení pracují na podobném principu, ování vzdálenosti z jedné polohy do druhé, či měření geometrických prvk jejich velkou výhodou je zejména jejich kompaktnost, malé rozměry a tím pohyblivost a
ř ťovat. Díky přesným elektronickým senzorům dosahují p řesnosti ve srovnání se statickými CMM zařízeními
ů. Na trhu je několik výrobců, kteří vlastní paletu CMM stroj velkých statických, dotykových, až po malé kompaktní dotykové, případn
pracujících na principu měření laserovým paprskem. Stejně tak tito výrobci nabízejí celou ví k těmto zařízením. Toto příslušenství je však specializované pro úzké rozmezí použití, stejně jako finančně nákladné, hlavně však nevyhovující zamýšlenému
elu použití, které je zákazníkem požadováno.
14
jsou kladeny velké nároky z hlediska jakosti. V automobilovém myslu tomu není jinak, naopak, další vstupující faktor je bezpečnost posádky, nově itom je neustávající tlak na snižování emisí, což dohromady jsou alé setrvačné hmoty, aby tj. naneštěstí i hmotná posádku. Východiskem jsou speciální
které jsou ovšem drahé.
jší hlubokotažné oceli s tažností okolo 20-30%
pro karoserii automobilu nesnižuje nároky na kvalitu.
esnost, která musí splňovat výkresem dané , jako plastové prvky (nárazník, lišty, iléhající na ocelové prvky karoserie (blatník, kapota, postranice) je důležité dbát ě jako na rozměrovou čního záření (infračervená a automobily jsou dodávány zákazníkům , jak ěchto okolností musí díly a AD dat. Aby byl splněn řízení, která dokážou změřit Škoda Auto, a.s. používá ke kontrole rozměrovosti řenosná CMM zařízení.
ístroj byl složen z pevného, statického, tuhého rámu s pohyblivou ující svojí polohu v kartézském souřadném systému ízení pracují na podobném principu, ěření geometrických prvků, ale ěry a tím pohyblivost a dosahují přenosná CMM řízeními - ovšem za zlomek í vlastní paletu CMM strojů od tní dotykové, případně bezdotykové, tito výrobci nabízejí celou íslušenství je však specializované pro úzké však nevyhovující zamýšlenému
Inovace přípravku pro př 2.3 Popis stáva jí cího
Současná měřící platforma se skládá ze kostru měřícího přípravku
kalibračním přípravkem. Podle pot
obdélníku, kde jednotlivé strany se dají posuvem uzp Škoda City Go až po vů
např. dveře, přípravek se postaví do tvaru písmena T.
Podrobný postup stávajícího 1. Sestavení měř
2. Rozmístění modul
3. Nahrání virtuálního modelu do vyhodnocovacího za 4. Ustavení 3D zař
5. Provádění měř
6. Příprava přenesení sou 7. Přenesení 3D za 8. Definice změ 9. Měření modelu z
Obr. 1 Přenášení sou
Procesy č. 5 až č. 9
který je součástí vyhodnocovacíh
ípravku pro přenosné CMM zařízení
Popis stáva jí cího řešení
ěřící platforma se skládá ze čtyř prvků obdélníkového řípravku (obr. 1), po níž se pohybují vozíky s měř
řípravkem. Podle potřeby může být přípravek pro měření karoserie postaven do , kde jednotlivé strany se dají posuvem uzpůsobovat spektru
až po vůz Škoda Superb. V případě, že se měří menší řípravek se postaví do tvaru písmena T.
Podrobný postup stávajícího řešení měření:
Sestavení měřící platformy do požadovaného tvaru.
ění modulů pro měření (2 moduly) a kalibračního modulu Nahrání virtuálního modelu do vyhodnocovacího zařízení.
Ustavení 3D zařízení do souřadného systému měřeného dílu.
ění měření na měřeném díle.
řenesení souřadného systému.
enesení 3D zařízení z modulu 1 na modul 2.
Definice změny souřadného systému pomocí kalibrátoru.
ěření modelu z nové měřící polohy.
enášení souřadného systému pří měření karoserie
9 se periodicky opakují po dobu, než je celé měření hotovo. Software, částí vyhodnocovacího zařízení zajišťuje přenášení souř
15
obdélníkového profilu, které tvoří měřícím zařízením a ěření karoserie postaven do vyráběných vozů od menší panelové díly, jako
čního modulu.
ěření hotovo. Software, enášení souřadného systému a
Inovace přípravku pro př koriguje odchylku tj.
zkušeností, založenou na experim systému se ztrátou př
univerzálnosti přípravku jsou dv (obr. 2) a druhá pro
vícenásobného přenášení sou RPS body (Referenzpunktsystem přenáší je na vnitřní plech dve
Obr. 2 Sestava měř
Obr. 3 Sestava měř
Na dalším příkladu (o
poloměrem dotykové sondy CMM za
ípravku pro přenosné CMM zařízení tj. chybu vzniklou přenášením 3D měřícího zař založenou na experimentech lze změřit celý vůz na 7 př
systému se ztrátou přesnosti ustavení ±0,2 mm oproti výchozímu ustavení řípravku jsou dvě možné varianty uskupení, jedna pro m
2) a druhá pro měření panelových dílů s menším rozměrem, kde není pot řenášení souřadného systému (obr. 2). Zde vidíme, že operátor odm (Referenzpunktsystem - Systém referenčních bodů) z pohledové
řní plech dveří při druhém ustavení SS (Souřadný systém)
Sestava měřící platformy pro potřeby měření karoserie
Sestava měřící platformy pro potřeby měření bočních dveř
říkladu (obr. 4) jsou vidět obalové křivky, které jsou definovány maximálním rem dotykové sondy CMM zařízení. Při přenášení souřadného systému (SS) mus
16
ěřícího zařízení. Praktickou přenesení souřadného mm oproti výchozímu ustavení. Ukázkou jedna pro měření celého vozu ěrem, kde není potřeba 2). Zde vidíme, že operátor odměřuje z pohledové části dveří a adný systém).
ních dveří vozu
ivky, které jsou definovány maximálním řadného systému (SS) musíme
Inovace přípravku pro př
dbát na to, aby se obálky navzájem prolínaly. J
které se musí nacházet co nejdále od sebe, ovšem stále v obálce pr systémů. Musíme tedy plnit t
SS našeho CMM zařízení:
• uložení přípravků musí se nacházet v míst
• přípravky Leap nejideálnější poloze v paralelní),
• vzdálenost všech p trojúhelník o délce odv
Obr. 4 Příklad př
CMM zařízení fy. Romer roce 2005. Účelem nákupu byla pot
výrobku (konformita) a dále datové analýzy, které spolu s m
vozů, jako jsou ovládací síly, kroutící momenty, odskok a rychlosti dávají dopov otázku hledající příčinu závady, která m
subdodavatele), chybném ustavení (ned špatná rozměrovost (viník je subdodavatel,
(nedostatečné vůle v uložení, chyba konstruktéra, podcen
Jednou z nevýhod př Měřící rozsah ramene je ur
ípravku pro přenosné CMM zařízení by se obálky navzájem prolínaly. Je třeba sejmou 3 body z př které se musí nacházet co nejdále od sebe, ovšem stále v obálce průniků
. Musíme tedy plnit tři podmínky jako garanci kvalitního a bezchy řízení:
řípravků Leap-Frog musí být možné měřit z obou měř se nacházet v místě průniků obou dvou obálek souřadného systému, ípravky Leap-Frog by měly být uloženy každá, pokud možno v ideá
ější poloze vůči jednotlivým souřadným osám SS (jejich osy by m
zdálenost všech přípravků Leap-Frog by neměla být menší než délce odvěsen cca 300mm (u tří kusů přípravku).
říklad přenesení souřadného systému během měření boč
Romer Infinite 2.0 (obr. 5) bylo pro potřeby zkušebny
čelem nákupu byla potřeba provádění pravidelného měření z hlediska shodnosti nformita) a dále datové analýzy, které spolu s měřením ostatních parametr , jako jsou ovládací síly, kroutící momenty, odskok a rychlosti dávají dopov
ř činu závady, která může být jednak v chybném provedení (chyba ), chybném ustavení (nedůslednost pracovníka montáže
rovost (viník je subdodavatel, či svařovna), nebo je viníkem ůle v uložení, chyba konstruktéra, podcenění okolních vlivů
nevýhod přenosných CMM strojů je malý měřící rozsah, což je
ící rozsah ramene je určený celkovou délkou jejich ramene a rozsahem úhlových
17
eba sejmou 3 body z přípravků Leap-Frog, ůniků obou souřadných i podmínky jako garanci kvalitního a bezchybného přenesení
it z obou měřících stanovišť, tj.
řadného systému,
ly být uloženy každá, pokud možno v ideální, nebo co adným osám SS (jejich osy by měly být
la být menší než pravoúhlý
ení bočních dveří vozu
řeby zkušebny zakoupeno v ěření z hlediska shodnosti ěřením ostatních parametrů , jako jsou ovládací síly, kroutící momenty, odskok a rychlosti dávají dopověď na že být jednak v chybném provedení (chyba pracovníka montáže), nebo je na vině viníkem špatná konstrukce ní okolních vlivů a jiné).
ící rozsah, což je daň za mobilitu.
a rozsahem úhlových
Inovace přípravku pro př
snímačů, uložených v kloubových spojích jednotlivých os. Naše za má měřící rozsah 2,4 metru
má délku téměř pět metrů našem případě jde o softwarové souřadnému systému vozu (v
Obr. 5 Přenosné CMM za
Inovovaný přípravek tedy bude novým pomocníkem pro práci s CMM za zákazník nemá v současnosti žádnou jinou možnost, j
zakoupené přípravky k danému ú co by přesně splňovalo požadavky a o (obr. 6), který umožňuje m
přípravku, avšak idea mo
požadavkem je jeden univerzální, kompaktní p
Obr. 6 Starý stav, modulární koncepce m
ípravku pro přenosné CMM zařízení , uložených v kloubových spojích jednotlivých os. Naše zařízení cí rozsah 2,4 metru [1], což znamená, že nelze najednou změř
ěř ět metrů. Každý výrobce dodává vlastní řešení, nejinak firma ě jde o softwarové řešení přenesení souřadného systému CMM za adnému systému vozu (vůz je dnes konstruován v CAD).
řenosné CMM zařízení Infinite Arm od fy.Romer
řípravek tedy bude novým pomocníkem pro práci s CMM za zákazník nemá v současnosti žádnou jinou možnost, jak změřit hotový, celý v
ípravky k danému účelu nelze použít a dodavatel CMM zař
ňovalo požadavky a očekávání zákazníka. Již nevyhovující, starý p , který umožňuje měření vozu může být částečnou inspirací
ípravku, avšak idea modulárního uspořádání technicky a morálně zastarala. Sou požadavkem je jeden univerzální, kompaktní přípravek, který slučuje více funkcí.
Starý stav, modulární koncepce měřícího přípravku
magnetická upínací
18
řízení Romer Infinite 2.0 ěřit hotový vůz, který nejinak firma Romer . V adného systému CMM zařízení vůči
ípravek tedy bude novým pomocníkem pro práci s CMM zařízením a ěřit hotový, celý vůz, protože elu nelze použít a dodavatel CMM zařízení nenabízí nic, Již nevyhovující, starý přípravek nou inspirací pro tvorbu nového
ě zastarala. Současným čuje více funkcí.
magnetická upínací platforma
Inovace přípravku pro př Z rozboru starého řešení m
který měření stabilizuje a zvyšuje tak p chtít rám odstranit a př
požadavek na vyšší stabilitu a dostate
Obr. 7 Starý stav, modulární koncepce m
Pomocí CAD konstruk konstrukčních návrhů viz.
návrhem. Všechny návrhy budou podrobeny analýze. Podle výsledků
vyberu jedno nejlepší řešení
Obr. 8 Postup tvorby inovovaného p
ípravku pro přenosné CMM zařízení
Z rozboru starého řešení měřícího systému je patrná závislost systému na vodícím rámu, ení stabilizuje a zvyšuje tak přesnost měření a jeho opakovatelnost. Pokud budu chtít rám odstranit a přitom zachovat podmínku modularity (obr. 7), budu muset p
stabilitu a dostatečnou tuhost na samotný měřící modul.
Starý stav, modulární koncepce měřícího přípravku
Pomocí CAD konstrukčního a analytického nástroje CatiaV5 bude viz. obr. 3, kde budou zohledněny požadavky definované
Všechny návrhy budou podrobeny kontrole statického zatížení a frekven analýze. Podle výsledků analýz a s přihlédnutím k materiálním a ekonomickým faktor
jlepší řešení (obr. 8).
Postup tvorby inovovaného přípravku
19
ícího systému je patrná závislost systému na vodícím rámu, ení a jeho opakovatelnost. Pokud budu , budu muset přenést ěřící modul.
bude provedeno pět definované Inovačním kontrole statického zatížení a frekvenční ihlédnutím k materiálním a ekonomickým faktorům
Inovace přípravku pro př
2.4 Sezn á mení s CMM za
3D měřící zařízení
measuring machine), které je schopné m přesných rotačních inkrementálních
Obr. 9: Rotační inkrementální
Bylo zakoupeno zař tj. pohybuje se v rozmezí 2.
z hlediska ovladatelnosti za pro potřeby datových analýz, kde na svařenec ±0,2 až ±0,5mm
který je popsán pravoúhlým pravoto Vstupem pro analýzu jsou
nominálu:
Obr. 11 Výstup z rozm
ípravku pro přenosné CMM zařízení
Sezn á mení s CMM zaří zení m
ěř řízení fy.Romer je přenosné šestiosé měřící zařízení (CMM
measuring machine), které je schopné měřit vzdálenosti a úhly. Pracuje na principu vysoce čních inkrementálních čidel (obr. 9 a obr. 10).
ní inkrementální čidlo[2] Obr. 10: Princip inkrement
Bylo zakoupeno zařízení o celkové délce 2,5m (údaj je vztažený k délc tj. pohybuje se v rozmezí 2.4 až 2.5m) , což je kompromis pro měření uvnit
adatelnosti zařízení. Prostorová přesnost je ± 0,051mm [3
eby datových analýz, kde je požadovaná přesnost na výlisek zpravidla cca
±0,2 až ±0,5mm (dle interních předpisů). Zařízení měří ve virtuálním prostoru, který je popsán pravoúhlým pravotočivým souřadným systémem ve tř
Vstupem pro analýzu jsou aktuální data virtuálního modelu, tj. protokol s
Výstup z rozměrové analýzy bočních dveří vozu
20
řízení (CMM – Coordinate acuje na principu vysoce
inkrementálního čidla [2]
(údaj je vztažený k délce měřící sondy, ěření uvnitř vozu i vně vozu 3] , což plně dostačuje ost na výlisek zpravidla cca ±0,2mm a ěří ve virtuálním prostoru, adným systémem ve třech osách X, Y, Z.
protokol s odchylkami od
Inovace přípravku pro př
Pro potřeby diplomové práce který má rozměry a rozsahy pohyb
Obr. 12 3D přenosného m
Toto důležité z důvodu tvorby obalové k ve své krajní poloze, ve které je ješt
Obr. 13 Obalová k
ípravku pro přenosné CMM zařízení diplomové práce byl vytvořen schematický model 3D za ěry a rozsahy pohybů totožné se svojí reálnou předlohou.
řenosného měřící zařízení fy.Romer, virtuální model
ůvodu tvorby obalové křivky, kterou tvoří keramický hrot m , ve které je ještě možné snímat měřené body (obr. 13).
Obalová křivka měřícího dotyku 3D zařízení fy. Romer
21
en schematický model 3D zařízení (obr. 12), ředlohou.
model
í keramický hrot měřícího čidla 13).
Inovace přípravku pro př 2.5 Vy tý čení cíle
Cílem práce je vytvoř umožní měření celého vozu. P
nesplňuje dané požadavky na dobu trvání m Přípravek by měl být schopný se p
měl by slučovat všechny funkce modulárního p přitom by měl být i uživatelsky p
přípravek, který by zrychlil m jednotku času (směna).
K dosažení cíle práce je p zohlednění následujících
Přemisťování vynaloženým úsilím.
pohyb přípravku po m
obsluze čas koncentrovat se na m Výškové přestavení
pomocí obsluhy. Zdvih p aby bylo možné p
zdvihu by měl být zabudovaný v t
jednoduše stabilizovatelný, nejlépe mechanickou aretací.
Multifunkční
by měl podporovat p technologie (obr. 16).
a rychlejší, než stávající pevnou součástí vozu.
Uživatelsky př ě
řešené ovládání (velikost pák, tla jedno místo, viditeln
Zvýšení kapacity m přenášení souř
zjednodušením údržby dojde ke zkrácení doby m tedy možné o ušet
Pokud se podaří najít
požadavky, můžeme považovat cíl projektu za dosažený.
ípravku pro přenosné CMM zařízení
č ení cíle
Cílem práce je vytvořit přípravek, který bude nosičem pro CMM zařízení ení celého vozu. Přípravek nahradí stávající zařízení (obr. 7), které za
uje dané požadavky na dobu trvání měření, náročnost obsluhy a jednoduchost obsluhy.
ěl být schopný se přemisťovat, měl by mít možnost výškového p ovat všechny funkce modulárního přípravku, kterého je ná
ěl být i uživatelsky přívětivý a ergonomicky řešený. Souhrnný cíl je vytvo ípravek, který by zrychlil měření a tím navýšil celkovou kapacitu nam
ěna).
K dosažení cíle práce je předpokládaná nutnost realizace následujících krok ní následujících aspektů:
- přípravek by měl být autonomní a přemisťovat se s co nejmenš vynaloženým úsilím. Do přípravku bude třeba zabudovat mechanismu, který obstará
řípravku po měřící ploše, tím zkrátí čas potřebný pro m čas koncentrovat se na měření.
řestavení - přípravek by se měl výškově přestavovat, bu pomocí obsluhy. Zdvih přípravku by měl rozšířit rádius CMM zař
aby bylo možné přenést RPS body z platformy na střechu vozu. Mechanismus ěl být zabudovaný v tělese přípravku, měl by být snadno ovladatelný a stabilizovatelný, nejlépe mechanickou aretací.
- ve významu plnění všech funkcí starého přípravku. Nový p ěl podporovat přenášení souřadného systému pomocí
technologie (obr. 16). Přenášení souřadného systému pomocí Leap a rychlejší, než stávající řešení - Leap-Frog [5] se stávají p
částí vozu.
Uživatelsky přívětivý (user-friendly) - ovládací prvky v dosahu paže,
ešené ovládání (velikost pák, tlačítek, madel). Všechny ovládací prvky seskupit na , viditelně označené, předcházet záměně.
Zvýšení kapacity měření - vhodnou konstrukcí přípravku, snížením enášení souřadného systému, zrychlením manipulace s p zjednodušením údržby dojde ke zkrácení doby měření a provádě tedy možné o ušetřený čas navýšit celkovou denní kapacitu měřených voz
ří najít řešení, které skloubí v rozumném poměru ůžeme považovat cíl projektu za dosažený.
22
em pro CMM zařízení fy. Romer [3] a ízení (obr. 7), které zastaralo a už nost obsluhy a jednoduchost obsluhy.
l by mít možnost výškového přestavení, ípravku, kterého je nástupcem (obr. 7) a Souhrnný cíl je vytvořit ení a tím navýšil celkovou kapacitu naměřených vozů za
ná nutnost realizace následujících kroků a
ř ťovat se s co nejmenším eba zabudovat mechanismu, který obstará řebný pro měření a poskytne
řestavovat, buď sám, nebo s CMM zařízení (obr. 13) tak, řechu vozu. Mechanismus ěl by být snadno ovladatelný a
řípravku. Nový přípravek adného systému pomocí Leap-Frog [5]
adného systému pomocí Leap-Frog je přesnější se stávají pro potřeby měření
ovládací prvky v dosahu paže, ergonomicky ítek, madel). Všechny ovládací prvky seskupit na
řípravku, snížením času na adného systému, zrychlením manipulace s přípravkem a ení a provádění analýzy. Bude
ěřených vozů.
ěru všechny stanovené
Inovace přípravku pro př
3. NAPLÁNOVÁNÍ PROJEKTU
Procesu vlastního technického vývoje p
Jeho správné sestavení a vedení je pak zárukou toho, že budou napln zadavatele fy. Škoda Auto, a.s.
bezezbytku plnit svojí zamýšlenou funkci.
inovační příležitost. Víme, že se má jednat o p známe parametry a požadavky, které si zákazník vyty přidělení zdrojů bude vypracován harmonogram odhadovaná doba potřebná k jejich spln
zformulované inovační prohlášení, které jednozna předpoklady a případná omezení.
3.1 Iden tifikace inov a
Z popisu současného stavu vyplynulo, že z žádný jiný přípravek, který by spl
strukturované rozhovory a sb zadavatele fy. Škoda Auto a.s. Vý
Protože zamýšlený př
specializovaná technologie, která je užívána malou skupinou odborník závodu Škoda Auto, a.s.,
jen obecné výsledky.
dvanácti pracovníků. Z
zkušeností z měření s podobnými CMM obsluhou.
Tab. 1 Otázky pro interview Otázky kladené v interview :
• Co se vám líbí na práci s CMM za
• Co považujete za nevýhodu p
• Jaké vlastnosti by m
• Jaké vlastnosti by jste u p
• Co lze na vašem pracovišti
• Co vidíte jako nejv
ípravku pro přenosné CMM zařízení
NAPLÁNOVÁNÍ PROJEKTU
Procesu vlastního technického vývoje předchází samotné plánování inova Jeho správné sestavení a vedení je pak zárukou toho, že budou napln
Škoda Auto, a.s. a finální výrobek, vzešlý z inovač bezezbytku plnit svojí zamýšlenou funkci. V začátku plánování je pot
íležitost. Víme, že se má jednat o přípravek pro měření s CMM strojem ožadavky, které si zákazník vytyčil. Po zhodnocení inova
ů bude vypracován harmonogram, kde se k přiřazeným odhadovaná doba potřebná k jejich splnění. Výstupem zjišťování požadavk
ční prohlášení, které jednoznačně popíše vize a pot řípadná omezení.
ace inov ační příl eži tos ti
časného stavu vyplynulo, že zadavatel nenalezl u dodavatele CMM za řípravek, který by splňoval plně jeho požadavky. Proto byly provedeny strukturované rozhovory a sběr dat mezi uživateli měřících zařízení v mě
Auto a.s. Výsledky průzkumu jsou shrnuté v tab. 2 Protože zamýšlený přípravek měl plnit specifické funkce a CMM za specializovaná technologie, která je užívána malou skupinou odborníků závodu Škoda Auto, a.s., bylo rozhodnuto neprovádět dotazníkové šetření
Místo toho byly provedeny strukturované rozhovory Z těchto rozhovorů vyplynuly zákaznické potřeby
podobnými CMM zařízeními, a které byly formulovány
Otázky pro interview interview :
Co se vám líbí na práci s CMM zařízením ?
Co považujete za nevýhodu při práci s CMM zařízením ?
Jaké vlastnosti by měl přípravek pro měření s CMM zařízením mít a pro Jaké vlastnosti by jste u přípravku hodnotili negativně? Rozveď
Co lze na vašem pracovišti vylepšit a proč ?
Co vidíte jako největší problém na vašem měrovém pracovišti?
23
samotné plánování inovačního procesu.
Jeho správné sestavení a vedení je pak zárukou toho, že budou naplněna očekávání a finální výrobek, vzešlý z inovačního procesu bude lánování je potřeba identifikovat ěření s CMM strojem [1] a il. Po zhodnocení inovačních návrhů a ř řazeným činnostem zadá ování požadavků zákazníka bude popíše vize a potřeby zákazníka,
nenalezl u dodavatele CMM zařízení Proto byly provedeny řízení v měrových střediscích
2.
plnit specifické funkce a CMM zařízení je úzce specializovaná technologie, která je užívána malou skupinou odborníků v rámci výrobního dotazníkové šetření, která by přineslo rozhovory se skupinou by vyřčené na základě byly formulovány přímo jejich
řízením mít a proč ? ě? Rozveďte.
pracovišti? Důvody ?
Inovace přípravku pro př
Interpretace odpovědí, které byly v transformovány a zestru
požadavků a potřeb byl shrnut v
Tab. 2 Interpretace za důležité
považuje x % dotazovaných:
95 % odolnost p 88 % mobilní p
83 % jednoduché ovládání 75 % nízká sv
75 % vyhodnocovací PC v dosahu 72 % výškové
52 % autonomní za 48 % podpora p 45 % ergonomické 43 % rozšiř
38 % nenáro
Je patrné, že potřeby obsluh a jejich p
známých z hrubého zadání zadavatele viz. konstrukce odolávající p při manipulaci a měření se konstrukce nedefor
měření, která je u našeho
mm pro prostorovou přesnost ve 3D prostoru Druhou skupinou byly p
urychlit, zjednodušit, snížit pracnost dostupných informací byl shrnut v t příležitostí.
Z hlediska inovace bude na finální variantu, kt variant, nasazena inovač
lze očekávat podstatné zjednodušení celé konstrukce, mechani nekonvenční řešení, které splní požadavky kla
ípravku pro přenosné CMM zařízení odpovědí, které byly v interview položeny obsluhám CMM za
a zestručněny, zprůměrovány a seřazeny podle významnosti byl shrnut v tab. 2.
Interpretace potřeb a požadavků
Interpretované potřeby / důvod
odolnost přípravku vůči působení vnějších sil / př mobilní přípravek / menší námaha pro obsluhu
jednoduché ovládání / málo ovládacích prvků, snadné se nízká světlá výška přípravku / operuje v těsné blízkosti vozu vyhodnocovací PC v dosahu / integrovat PC do př
výškové přestavení / individuální nastavení operátora autonomní zařízení / integrovat zdroj energie do př
podpora přenášení LSS / snížení pracnosti, zrychlení operace m ergonomické řešení / vše dostupné v dosahu paží
rozšiřitelnost zařízení / práce s více CMM zařízeními nenáročná údržba / snadná výměna dílů a opravy
řeby obsluh a jejich připomínky se týkaly věcných post známých z hrubého zadání zadavatele viz. konstrukce odolávající působení vn
ěření se konstrukce nedeformuje, což by snižovalo ve výsledku p našeho CMM [1] zařízení ± 0,038 mm pro opakovatelnost bodu a mm pro prostorovou přesnost ve 3D prostoru.
Druhou skupinou byly připomínky týkající se podnětných návrhů, které by mohl urychlit, zjednodušit, snížit pracnost měření a zvýšit tak produktivitu měř
tupných informací byl shrnut v tab. 3, kde byl učiněn výčet identifikovaných inova
Z hlediska inovace bude na finální variantu, která bude vítěznou z celkového po variant, nasazena inovační metoda TRIZ [8] (Tvorba a Řešení Inovačních Zadání
podstatné zjednodušení celé konstrukce, mechanismu, zástavby. Tedy řešení, které splní požadavky kladené na přípravek.
24
položeny obsluhám CMM zařízení, byly významnosti. Souhrn
ůvod :
přesnost měření
ů, snadné seřízení ěsné blízkosti vozu integrovat PC do přípravku / individuální nastavení operátora
rovat zdroj energie do přípravku, Wi-Fi , zrychlení operace měření
řízeními ů a opravy
ěcných postřehů, obecně ůsobení vnějších sil, tj.
muje, což by snižovalo ve výsledku přesnost 0,038 mm pro opakovatelnost bodu a ± 0,051
ů, které by mohly práci ení a zvýšit tak produktivitu měření. Souhrn všech et identifikovaných inovačních
ěznou z celkového počtu pěti čních Zadání), od které mu, zástavby. Tedy
Inovace přípravku pro př Tab. 3 Inovační př
• uživatel má k dispozici jeden univerzální, multifunk
• uživatel pohybuje p
• uživatel se mů
• uživatel může CMM za
• uživatel měří a zárove
• uživatel má ovládání p
• uživatel provádí nenáro
• uživatel má jistotu, že p
• uživatel ví, že je garantovaná p
Vytvořte přípravek, který bude plnit fu přenosným CMM zař
Přípravek bude bezúdržbový
rozšiřitelný snadnou úpravou konstrukce. CMM za vyhodnocovacím PC bezdrátov
integrovány. Zařízení podporuje vícenásobné p umožňuje měřit i předm
3.2 Harmono g ra m
V harmonogramu přiřazená náročnost, tj.
[11] bylo přihlédnuto k náro navzájem, případně možnosti
vytvořen s pomocí programu MS Project.
Obr. 14 Harmonogram úkol
ípravku pro přenosné CMM zařízení ční příležitosti v oblasti tvorby přípravku pro měření s CMM za
Inovační příležitosti
uživatel má k dispozici jeden univerzální, multifunkční přípravek uživatel pohybuje přípravkem s vynaložením minimálního úsilí
uživatel se může pohybovat s přípravkem v těsné blízkosti vozu, bez rizika ůže CMM zařízení výškově přestavovat dle potřeby
ěří a zároveň může sledovat vyhodnocení měření na monitoru PC uživatel má ovládání přípravku v dosahu paží
uživatel provádí nenáročnou kontrolu přípravku
uživatel má jistotu, že přípravek odolá vnějším vlivům (letmé síly, momenty) uživatel ví, že je garantovaná přesnost měření díky konstrukci p
Inovační záměr
řípravek, který bude plnit funkce potřebné k provozování m enosným CMM zařízením. Přípravek bude mobilní s minimem p
bezúdržbový, s jednoduchou robustní konstrukcí, snadno itelný snadnou úpravou konstrukce. CMM zařízení komunikuje s covacím PC bezdrátově, zdroje energie CMM zařízení a PC jsou řízení podporuje vícenásobné přenášení souřadného systému a tak ěř ředměty větší, než je měřící dosah ramene CMM za
Harmono g ra m p ra cí
úkolů (obr. 14) bude uveden výčet jednotlivých čnost, tj. množství času potřebné k odvedení dílčích úkolů
ihlédnuto k náročnost jednotlivých sub-úkolů a jejich návaznosti na sebe ř ě možnosti simultánního inženýrství [10]. Harmonogram úkol en s pomocí programu MS Project.
Harmonogram úkolů
25
ěření s CMM zařízením
č řípravek ípravkem s vynaložením minimálního úsilí
sné blízkosti vozu, bez rizika dle potřeby
ěření na monitoru PC
ům (letmé síly, momenty) ení díky konstrukci přípravku
ebné k provozování měření s ípravek bude mobilní s minimem přívodů energie.
, s jednoduchou robustní konstrukcí, snadno řízení komunikuje s , zdroje energie CMM zařízení a PC jsou řadného systému a tak dosah ramene CMM zařízení.
et jednotlivých činností a k nim úkolů. Při skladbě úkolů a jejich návaznosti na sebe Harmonogram úkolů byl
Inovace přípravku pro př
3.3 Kon cept ino vov aného m
V zadání inovovaného p
sjednocení. Dále nezávislost na m
rámu se v návrzích konceptu nevzdáváme měření – nicméně rozpracujeme více vymezení měřícího prostoru p
měření vzdálenosti), který pak obsluze ur maximální vzdálenost
přenášení souřadného systému) tak, aby šel bezpe jednotlivými měřícími stanovišti.
Požadavky :
měření velkých díl měření malých díl
konstrukčně jednoduchý (lehce a v levný, výrobně
skladný, schopný p podporuje měř možné rozšíření s
nesmí poškodit automobil p nenáročný na obsluhu nenáročný na údržbu
3.4 Prů zku m trhu
V této fázi projektu, již máme p provádět patentové rešerše
bude průzkum konkurenč měřícího pracoviště sys
Systém užívá malý prů
ocelové desce v 800 mm vzdálenostech. Kuželová místa jsou pak ov předpisu [4]. Po přemístě
kuželových sedel. Software provede automaticky transformaci sou počátku.
ípravku pro přenosné CMM zařízení
Kon cept ino vov aného měří cího za ří zen í
zadání inovovaného přípravku je požadavek na nezávislost měřícíc
sjednocení. Dále nezávislost na měřícím rámu, ideálně pak jeho úplné zrušení. M rámu se v návrzích konceptu nevzdáváme – jde o stabilizační prvek pro zvýšení p
ě rozpracujeme více řešení s i bez. V případě odstraně
ěřícího prostoru převzít elektronický systém (např. na bázi ultrazvukového ení vzdálenosti), který pak obsluze určí (např. akustickým signálem) optimální a maximální vzdálenost jednotlivých měřících modulů od sebe o od kalibrátoru (prisma na
řadného systému) tak, aby šel bezpečně přenášet souř ěřícími stanovišti.
ěření velkých dílů (větší než měřící rozsah),
ěření malých dílů (přestavením původního přípravku),
č ě jednoduchý (lehce a v krátkém čase přestavitelný dle pot levný, výrobně nenákladný (ne dražší než nabízí stávající výrobce) skladný, schopný přemisťování (chceme s ním měřit v terénu) podporuje měření metodou „skoků“ (vícenásobné přenášení systému) možné rozšíření s výhledem do budoucna (široká paleta měřených voz nesmí poškodit automobil při manipulaci či měření,
čný na obsluhu, čný na údržbu.
zku m trhu
ktu, již máme představu o požadavcích zákazníka a m
rešerše na trhu s CMM zařízeními a hledat inspiraci. Prvním krokem zkum konkurenčních řešení. Firma EuroPac3D (Velká Británie)
ě systémem s názvem GridLOK [4] na obr. 15.
Systém užívá malý průměr kuželových sedel namontovaných v betonové podlaze nebo ocelové desce v 800 mm vzdálenostech. Kuželová místa jsou pak ově
řemístění ramene do nové polohy se operátor dotkne sondou t kuželových sedel. Software provede automaticky transformaci souřadnic do spole
26
ěřících modulů a jejich pak jeho úplné zrušení. Měřícího ní prvek pro zvýšení přesnosti stranění rámu musí funkci na bázi ultrazvukového akustickým signálem) optimální a d kalibrátoru (prisma na enášet souřadný systém mezi
estavitelný dle potřeby), nenákladný (ne dražší než nabízí stávající výrobce),
terénu), enášení systému),
ěřených vozů),
edstavu o požadavcích zákazníka a můžeme začít ízeními a hledat inspiraci. Prvním krokem 3D (Velká Británie) nabízí upravení
r kuželových sedel namontovaných v betonové podlaze nebo ocelové desce v 800 mm vzdálenostech. Kuželová místa jsou pak ověřeny laserem podle se operátor dotkne sondou tří různých kuželových sedel. Software provede automaticky transformaci souřadnic do společného
Inovace přípravku pro př Obr. 15 Systém měř
Pro podporu přenášení sou firma Romer pod názvem Leap definovaným tvarem
rozměrově velkých dílů
ramene. Měřící přípravek se umístí pomocí magnetu p měření a ustavení se změř
CMM stroje do nové měř
předchozím měření a nový SS se ustavuje na n měřícího a vyhodnocovacího software.
Obr. 16 Sada přípravk
ípravku pro přenosné CMM zařízení Systém měření GridLOK od firmy Romer [4]
řenášení souřadného systému vozu v globálním souřadném s firma Romer pod názvem Leap-Frog (obr. 16) sestavu vysoce přesných p
a magnetickou základnou. Přípravky jsou užívány p velkých dílů - v našem případě karoserie - větších, než je rozsah m
řípravek se umístí pomocí magnetu přímo na měřený př
ení a ustavení se změří spolu s měřeným předmětem. V dalším kroku, po p CMM stroje do nové měřící polohy jako první měří Leap-Frog přípravky, už zm
ěření a nový SS se ustavuje na ně. Přesnost přenesení je kontrolovaná pomocí a vyhodnocovacího software.
Sada přípravků Leap-Frog k přenášení systému od firmy Romer
27
řadném systému, nabízí řesných přípravků s přesně ípravky jsou užívány při měření tších, než je rozsah měřícího ěřený předmět a pří prvním tem. V dalším kroku, po přenesení řípravky, už změřené v je kontrolovaná pomocí
enášení systému od firmy Romer [5]
