Konstrukční principy energeticky úsporné mezioperační dopravy

Jakub Lomozník

Doctoral thesis

Design principles of the energy efficient inter-operation transport

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá konstrukčním řešením mezioperační dopravy se zaměřením na snížení energetických nároků. Řešení této problematiky je postavené na studii historického vývoje montážních linek, štíhlé výroby a japonských mechanických robotů. Převážně studium těchto robotů nazývaných Karakuri bylo zdrojem konstrukčních řešení jednoduchých mechanismů. Tyto informace zároveň s popisem současného stavu techniky slouží jako počáteční požadavky pro konstrukční řešení. Snížení energetických nároků můžeme docílit využitím nových efektivních technologii nebo nahrazením složitých zařízení jednoduchými mechanismy. Práce pojednává o možnostech využití základních fyzikálních zákonů a principů v souvislosti s mezioperační dopravou. Příklady těchto zákonů použitých při řešení konstrukčních úloh jsou například gravitační zákon, nakloněná rovina či pákový mechanismus s využitím protizávaží. V této práci jsou detailně popsaný konstrukční návrhy jednotlivých dílčích členů, řešených pomocí jednoduchých mechanismů a fyzikálních zákonů, tak aby docházelo k eliminaci energetických nároků. Konstrukční řešení jsou koncipována tak, aby mohla sloužit jako návody pro řešení obdobných problematik. Základní konstrukční principy popsané v této práci vedly ke konstrukci prototypu dopravního systému postavené na jednoduchých mechanismech. Na tomto prototypu proběhlo ověření teoretických předpokladů s následnou optimalizací.

Abstract:

The presented dissertation deals with the design solution of an inter-operational transport with a focus on reducing energy requirements. The solution to this problem is based on the study of the historical development of assembly lines, the lean manufacturing and the Japanese mechanical robots. Mostly the study of these robots called Karakuri was a source of design solutions for simple mechanisms. This information, together with a description of the current state of the art, serves as initial requirements for the design solution. The requirements for the energy reduction can be achieved by using new efficient technologies or by replacing complex solutions with simple mechanisms. The thesis deals with the possibilities of the utilization of the laws of physics for a design of the inter- operational transport. Examples of these laws and principles used as the design solution are the law of gravity, an inclined plane or a lever mechanism using counterweights. The thesis describes the design solutions of individual sub-members, which are solved using simple mechanisms and physical laws, with a goal to eliminate energy requirements. The concept of these solutions is done in such away, that they can serve as instructions for solving similar problems. The basic design principles described in this work led to the construction of a prototype transport system based on simple mechanisms. This prototype was used to verify the theoretical assumptions with subsequent optimization.

Keywords

montážní linky, štíhlá výroba, jednoduché mechanismy, Karakuri, transportní systémy

Keywords

assembly line, lean manufacturing, simple mechanism, Karakuri, transfer systems

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 8. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 5. 2. 2021
• Supervisor: Ladislav Kovář
• Reader: Radek Knoflíček, Radim Halama, Ladislav Zela

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Stavba výrobních strojů a zařízení