Jyrki Hietasaari J2- LAVAMODUULIN MALLINTAMINEN JA RÄJÄYTYSKUVIEN LUONTI

Transkriptio

1 Jyrki Hietasaari J2- LAVAMODUULIN MALLINTAMINEN JA RÄJÄYTYSKUVIEN LUONTI Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Kone- ja tuotantotekniikan koulutusohjelma Marraskuu 2008

2 Toimipiste Aika Ylivieskan yksikkö Marraskuu 2008 Koulutusohjelma Kone- ja tuotantotekniikka Työn nimi J2- lavamoduulin mallintaminen ja räjäytyskuvien luonti Työn ohjaaja Sami Mustonen Tiivistelmä opinnäytetyöstä Tekijä Jyrki Hietasaari Sivumäärä liitesivua Työn valvoja Tapio Malinen Kartanokoneet Oy:n valmistamasta J2-lavamoduulista uupuivat 3D- mallit, joita voitaisiin käyttää tuotteen kehityksessä ja markkinoinnissa. Tämän vuoksi yritys halusi teettää tarkan 3D- mallin tuotteesta. Projekti toteutettiin suunnitelmien ja vaatimuksien mukaisesti. Työ rajattiin siten, että minun kuului tehdä annetuista tiedoista tarkat 3D- mallit ja räjäytyskuvat. Yrityksen henkilöstölle tehtäväksi jäivät työpiirustusten luonti ja mallin simulointi. Työhön liittyen opeteltavaksi tuli SolidWorks- ohjelmisto, jonka toimintoja työssä käydään läpi. Konepäätös liittyy koneen suunnitteluun ja valmistamiseen merkittävästi ja siksi työssä tutustutaan siihen pääpiirteittäin. Opinnäytetyön lopussa pohditaan työn onnistumista, aikataulua ja ongelmia, joita projektin aikana kohdattiin. Asiasanat 3D- mallintaminen, lavamoduuli, sketsi, kokoonpano, simulointi, räjäytyskuva

3 CENTRAL OSTROBOTHNIA POLYTECHNIC Degree program Mechanical and production technology Name of thesis Date Abstract November 2008 Author Jyrki Hietasaari Modelling J2 exchangeable module bed and exploded view design Instructor Pages Sami Mustonen Supervisor appendix Tapio Malinen This work was commissioned by Kartanokone corporation. There were no present 3Dmodels for interchangeable platform J2 manufactured by the company. The company wanted to have an exact 3D- model of the product done so that models could be used in the development and marketing. The main goal of this work was to create exact 3D- models and exploded views from given information. The company was responsible for simulating the model and making technical drawings. The models were created by SolidWorks software the functionality of which is also presented in this work. Safety of machinery directive is introduced in general in this work because it lays down the terms for design and manufacturing. Assessment of success, scheduling and problems are considered at the end of the work. Key words 3D- modelling, platform, sketch, assembly, simulating, exploded view

4 Sisällys TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1. JOHDANTO KUVAUS LÄHTÖTILANTEESTA Yritysesittely Työn toteuttamisen lähtökohdat TYÖN TOTEUTUS Aloitusvaihe Mallintaminen ja SolidWorks ohjelmistoon tutustuminen Sketsin luonti Sketsistä 3D- muotoon Kokoonpanojen luonti Räjäytyskuvien luonti KONEPÄÄTÖS Kone- ja laiteryhmät joita konepäätös ei koske Koneen valmistajan tehtävät CE- merkintä Koneen riskien arviointi Vapaa liikkuvuus Konedirektiivi uudistuu Konepäätös lavamoduulin valmistuksessa ARVIOINTI JA POHDINTA Lähteet Liitteet

5 1 1. JOHDANTO Tämän opinnäytetyön aiheena oli vaihtomoduulilavan J2 3-d mallinnus ja räjäytyskuvien laadinta. Tarkoituksena oli tehdä olemassa olevasta tuotteesta 3-d mallinnus, jota pystyttäisiin käyttämään tuotteen valmistuksen, markkinoinnin, huollon ja kehittämisen yksinkertaistamiseen sekä tehostamiseen. Opinnäytetyössä keskityttiin tuoteperheen yhteen malliin, J2, joka on varustettu lavamoduulilla. Tuotteen nimi tulee sen rakenteen mukaan eli kyseessä on kaksiakselinen, vapaasti ohjautuva ja jousitettu versio. Päätavoitteena oli saada yritykselle toimivat ja helposti muokattavat mallit tuotteesta. Tämän lisäksi siitä tehtiin räjäytyskuvat irrotettavien osien osalta. Omana tavoitteenani oli parantaa mallinnustaitoja ja oppia projektin hallintaa. Työssä käytiin läpi myös konepäätöstä ja sen vaikutusta koneiden valmistukseen, myyntiin ja markkinointiin. Aiheen työhän sain koulun organisaation kautta. Työtä tarjottiin opiskelijoiden tekemäksi resurssien ja ajan puutteen vuoksi. Tämä opinnäytetyö on malliltaan toiminnallinen työ ja noudattaa sen mukaista rakennetta. Johdannossa esiintyviä käsitteitä selvennetään työn myöhemmissä vaiheissa

6 2 2. KUVAUS LÄHTÖTILANTEESTA Vaihtomoduulilavaa on valmistettu Kartanokoneiden toimesta jo parin vuoden ajan. Heillä oli nähtävillä valmiita laitteita välivarastossa, mutta tuotteista uupuivat kunnolliset 3d-mallit. Yritys tahtoi teettää nämä mallit, koska silloin saataisiin uutta tehokkuutta tuotekehitykseen ja markkinointiin. Nykyisillä ohjelmilla näistä malleista saataisiin myös helposti tehtyä tarkat työpiirustukset valmistusta varten. Tässä työssä ei ollut tarkoituksena tehdä suuria muutoksia nykyiseen kärryn rakenteeseen. Malliin päivitettiin ainoastaan muutokset, joita vuosien varrella oli tehty. Yrityksestä kuitenkin sanottiin että, jos mieleen tulee parannusehdotuksia, niin niistä keskustellaan ja tehdään päätökset ovatko ne hyödyllisiä. Minulla ei ollut aikaisempaa kokemusta kyseisestä alasta. Mallintamista olin tehnyt aiemmin muutaman muun ohjelman parissa, mutta en koskaan tässä työssä käytetyn SolidWorks- ohjelmiston avulla. 2.1 Yritysesittely Opinnäytetyö on tehty Kartanokoneet yritykselle, jonka pääasiallinen toimipaikka on Kalajoella. Yritys valmistaa raskaansarjan moduuliperävaunuja maatalouden ja traktoriurakoinnin käyttöön. Yritystoimintaa nykyisen firman omistajat ovat harjoittaneet vuodesta 1989 asti. Tällöin heidän toimialaansa oli lypsykarjatalous, traktorikoneurakointi ja maatalouden biokaasutoiminnot. Ajatus moduuliperävaunujen valmistukseen syntyi käytännön ja oman tarpeen kautta. Traktoriurakointia tehdessään he havaitsivat silloisten kuljetuskalustojen riittämättömyyden. Vuosien aikana he

7 3 valmistivat itselleen prototyyppejä, joita kokeilivat omissa toimissaan. Havaitessaan kalustojen toimivuuden ja käytännöllisyyden he päättivät aloittaa tuotteiden valmistuksen myös muiden käyttöön. Yritys perustettiin vuonna 1998, jonka jälkeen tuotteita myytiin ja markkinoitiin lähialueiden ympäristöön. Tätä toimintaa jatkettiin aina vuoteen 2003 asti. Valtakunnallinen myynti ja markkinointi alkoivat vuonna Vuoden 2004 jälkeen yrityksen tuotteita on myyty ja markkinoitu kymmenille eri paikkakunnille ympäri Suomen. (Hannula, Kartanokoneet) Kartanokoneiden tuotevalikoima on laaja. Siihen kuuluu seitsemän erilaista alustamallia, joihin jokaiseen on saatavana useita erilaisia lava- tai säiliömoduuleja. Näistä mainittakoon vuonna 2005 tuotevalikoimaan tulleet alustatyypit: J2, J3 ja J3P. Nämä kaikki alustat ovat varustettu jousilla, kääntyvillä akseleilla ja jousitetuilla vetoaisoilla. Jokaiseen alustamalliin on saatavilla lava- vilja-, rehu-, paalilava- ja lietemoduuli. Viime vuoden uutuutena oli kuivalantamoduuli, joka tuli markkinoille syksyn aikana. Tämä opinnäytetyö koskee J2 mallia, joka on varustettu lavamoduulilla. (Hannula, Kartanokoneet) 2.2 Työn toteuttamisen lähtökohdat Työ kuulosti alusta asti erittäin mielenkiintoiselta ja sopivan haasteelliselta. Aloituskokouksessa Kalajoella 26. huhtikuuta 2007 sovittiin alustavasti siitä, mitä työltä vaaditaan. Työn tarkoituksen tultua lopullisesti selville, kävi ilmi, että minun tulisi opetella käyttämään myös SolidWorks 3D- mallinnus ohjelmaa. Työtä kuitenkin rajattiin niin, että sain keskittyä vain itse mallinnus puolen käyttöön, eikä minun tarvinnut opetella esimerkiksi Cosmosta. Cosmos on SolidWorksin yksi ominaisuus, jolla voidaan tarkastella kappaleiden käyttäytymistä erilaisten voimien vaikutuksessa. Lavamoduulille oli jo aiemmin tehty tarvittavat lujuuskokeet, joten Cosmoksen käyttö voitiin jättää pois. Työssäni tutustutaan SolidWorksin ominaisuuksiin, joita tarvitsin tehdessäni mallinnusta.

8 4 Traktoreiden peräkärryjen valmistus oli minulle alana sekä tuotteena jotakin aivan uutta. Aluksi tämä toikin epävarmuuden tunnetta miettiessäni, otanko työn vastaan. Heti ensimmäisen tapaamiskerran jälkeen minulle oli kuitenkin selvää, että haluan tehdä juuri tämän työn. Kiinnostukseni heräsi lopullisesti nähdessäni tuotteet, joita yritys valmisti. Sopiva haasteellisuus ja halu oppia uutta innoittivat ottamaan työn vastaan. Kyseisen alustamoduulin valmistuksessa oli aikaisemmin käytetty lähinnä työntekijöiden omia piirustuksia ja työntekijältä toiselle kulkeutuvaa tietoa. Tämä oli heikentänyt työn tehokkuutta ja aiheuttanut virheitä. Joistakin osista oli olemassa viralliset työpiirustukset, jotka olivat tehty Autocad ohjelmistolla. Näissä oli kuitenkin joitakin puutteita, eikä tarvittavia muutoksia ollut päivitetty piirustuksiin, jotka olivat tuotannon käytössä. Suurelta osin alustamoduulit oli vuoden 2007 loppuun asti valmistettu alihankintana. Yrityksen tulevaisuuden suunnitelmaan kuului kuitenkin yritysstrategian muuttaminen. Tähän perustuen myös opinnäytetyöni tuli tarpeelliseksi, sillä yrityksen tarkoituksena oli siirtää kaikki tuotannollinen toiminta omiin tiloihin omien työntekijöiden valmistamaksi. Tämän vuoksi oli erittäin tärkeää saada tuotteesta tarkka ja helposti muokattava 3D-malli, joka sisältäisi kaikki osat ja kokoonpanot. Sovimme yrityksen johtohenkilöiden kanssa, että minulle kuuluisivat 3D-mallintaminen sekä kokoonpanojen ja räjäytyskuvien tekeminen. Näin heille itselleen jäi työpiirustusten luonti tuotantoa varten.

9 Kuvio 1. Mallintamani J2 alustamoduuli varustettuna soralavalla. 5

10 6 3. TYÖN TOTEUTUS 3.1 Aloitusvaihe Aloitin työn tutustumalla yritykseen ja sen tuotteisiin. Erityisesti keskityin vaihtomoduulilava J2:en tutkimiseen. Tätä helpotti se että, yritys on valmistanut kyseistä tuotetta jo parin vuoden ajan ja heillä oli valmiita lavamoduuleita nähtävillä. Selvitin kärryn toimintaa ja rakennetta henkilökunnalta ja yhdeltä asiakkaalta, jolla oli positiivisia kokemuksia laitteesta ja sen käytöstä. Keräämieni tietojen avulla pyrin saamaan yleiskuvan siitä, miten kärry toimii ja olisiko siinä mahdollisesti jotain parannettavaa. Seuraava vaihe oli olemassa olevien piirustusten ja tietojen hankkiminen. Yrityksen aliurakoitsijalta löytyi Autocad- piirustuksia lavan vaativimmista osista. Saatuani kaikki olemassa olevat tiedot lavasta, järjestelin ne loogisesti helpottaakseni mallinnusta. Työtäni edisti se, että piirustuksissa oli valmiina tunnisteet eri osille. Käytin järjestelyssä valokuvia ja valmista lavamoduulia. Näiden avulla kykenin hahmottamaan joidenkin osien paikat, mikä ei olisi muuten onnistunut. SolidWorksin opettelemisessa käytin kirjaa Tietokoneavusteinen suunnittelu (kirjoittaja: Esa Hietikko) sekä Internetistä löytyviä keskustelupalstoja ( joissa eri käyttäjät antavat neuvoja ohjelman käytöstä. Kirjassa käydään läpi ohjelman eri osa-alueet ja siihen on sisällytetty harjoitustehtäviä, joiden avulla ohjelmiston käyttö voidaan opiskella itsenäisesti. Näiden harjoitustehtävien avulla opin myös itse käyttämään SolidWorksia. Työtäni helpottivat myös kaksi aiemmin suorittamaan kurssia 3d- suunnittelusta, ja vaikka ohjelman opetteleminen oli mielekästä, vei se paljon aikaa.

11 7 3.2 Mallintaminen ja SolidWorks ohjelmistoon tutustuminen Kyseiseen ohjelmistoon en ollut törmännyt aikaisemmin opiskeluissani enkä harjoittelussani. Apuna minulla kuitenkin olivat suoritetut kurssit Inventorista ja Catia V5:stä sekä tilaamani kirja, SolidWorks- Tietokoneavusteinen suunnittelu. Jo ensimmäisestä käyttökerrasta alkaen huomasin, kuinka samankaltaisia ohjelmistoja CatiaV5 sekä SolidWorks ovat. Tämä helpottikin urakkaani huomattavasti, koska olin juuri muutamaa päivää aikaisemmin saanut suoritettua loppuun Catia- kurssin. Seuraavissa kappaleissa tutustutaan ohjelmiston toimintoihin, joita käytin tehdessäni tätä työtä. Vaitiolovelvollisuuden vuoksi kuvissa esiintyvät kappaleet esitellään anonyymeinä ilman mitoituksia tai muuta vastaavaa tietoa. Kuvio 2. SolidWorks käyttöliittymän ulkoasu

12 8 Aloitin mallintamisen helpoimmista osista oppiakseni käyttämään SolidWorksiä sujuvasti. Ensin mallinsin osat, joista oli olemassa Autocad- piirustukset. Samalla merkitsin ylös mitkä tiedot uupuivat, jotta tiesin, mitkä osat minun piti käydä mittaamassa. Suoritin mittauksen valmiista tuotteesta ja mittavälineinä käytin työntö-, rulla- sekä kulmamittaa. Otin myös kuvia digitaalikameralla helpottaakseni myöhempää hahmottamista osien rakenteista ja mitoista. 3.3 Sketsin luonti Sketsi on tavallinen piirustus, jossa piirteen muoto esitetään erilaisia geometrisia alkioita hyödyntäen. (Kuvio 2.) Sketsi muodostetaan aina tasolle, joka kuuluu ohjelmiston perustasoihin (Front, Top, Right). Se voidaan luoda myös osaan jo aiemmin mallinnuksen yhteydessä syntyneeseen tasopintaan (Face) tai erikseen luotavaan aputasoon (Plane). Uuden osan mallinnusta aloitettaessa on aina ensin luotava sketsi. SolidWorks ehdottaa aina piirtämisen yhteydessä monenlaisia ehtoja. Näiden hyötynä ovat esimerkiksi kohtisuoruus, vaakasuoruus ja yhdensuuntaisuus. Näillä ehdoilla varmistat piirtämäsi viivan oikeellisuuden. Taulukossa 1. (Hietikko 2006) on kuvattu muutamia yleisimpiä ehtoja selityksineen. Kuvio 3. Piirretty sketsi, jossa näkyvillä myös ehto symbolit

13 9 Taulukko 1. SolidWorksin yleisimpiä ehtoja EHTO VAIKUTUS SELITYS Horizontal/ Kahteen viivaan Viivat muuttuvat vaaka- tai Vertical tai pisteeseen pystysuoriksi ja pisteet kohdistetaan vaaka- tai pystysuunnassa Perpendicular Kaksi viivaa Viivat ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan Intersection Kaksi viivaa Piste asetetaan viivojen ja piste leikkauspisteeseen Paraller Kaksi tai Viivat ovat samansuuntaiset useampia viivoja Coradial Kaksi tai useampia Kaarilla sama keskipiste ja säde kaaria (ympyrää) Fix Mikä tahansa alkio Alkion koko ja asema pysyy muuttumattomana Sketsi piirretään ensin suuntaa antavaksi, ilman tarkkoja mitoituksia. Tämän jälkeen se voidaan kätevästi mitoittaa juuri oikeankokoiseksi käyttämällä Smart Dimensiontoimintoa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että henkilö voi klikata hiirellä haluamaansa viivaa ja antaa sille mitan, jonka jälkeen ohjelma muuntaa viivan automaattisesti oikean pituiseksi. Tämä helpottaa sketsin myöhempää muokkausta erikokoiseksi ja muotoiseksi, jos tilanne sitä vaatii.

14 Sketsistä 3D- muotoon Seuraava toimenpide sketsin luonnin jälkeen on tehdä siitä 3- ulotteinen. Tässä on mahdollista käyttää monia eri tapoja, joista valitaan aina tilanteeseen sopivin. Kaikista yleisimpiä käskyjä ovat: o Pursotus (Extrude)- piirre muodostuu siirtämällä piirrettyä sketsiä avaruudessa halutun matkan verran. o Pyörähdys (Revolve)- käskyssä piirrettyä sketsiä pyöräytetään tietyn akselin ympäri, jolloin saadaan aikaiseksi haluttu piirre. o Sweep- käskyllä voidaan tiettyä sketsiä siirtää haluttua avaruuskäyrää pitkin joka muodostaa piirteen. o Loft- käskyä käytetään kun halutaan yhdistää kaksi sketsiä jotka sijaitsevat eri tasoilla. o Coil- toiminnossa sketsiä liikutetaan kierrepolkua (helix) pitkin, josta muodostuu haluttu piirre. o Hole- toiminnolla piirre muodostetaan sketsiin määritetyn pisteen kohdalle. (Hietikko 2006) Työssäni tarvitsin eniten pursotus-, hole- ja pyörähdys- käskyjä. Tämä johtui siitä, että suurin osa mallinnettavista osista oli yksinkertaisen muotoisia. Kuvioissa 4 ja 5 on esimerkkejä mallinnetuista kappaleista, joissa on käytetty edellä mainittuja käskyjä.

15 11 Kuvio 4. Pyörähdys- komennolla mallinnettu kappale, johon on tehty Hole- komennolla reikä. Kuvassa katkoviivalla näkyvät käytetyt apuakselit. Kuvio 5. Kuvassa Sweep- komennolla mallinnettu kappale ja käytetyt apuakselit.

16 12 Osan työni osista tein käyttäen ohutlevymallinnus ominaisuutta (Sheet Metal). Tämä toiminto on tehty erityisesti ohutlevyjen suunnitteluun. Itse levyjen mallinnuksen pystyy myös tekemään normaalisti pursottamalla, mutta tästä seuraa ongelmia tehtäessä piirustuksia kyseisistä kappaleista. Sheet metal ominaisuudella tehtynä saadaan kappaleista helposti tarvittavat työpiirustukset ns. levityskuvina. Varsinkin jos kappaleet sisältävät useita taivutuksia, on ehdotonta tehdä ne käyttäen sheet metal puolta. Tällöin osasta saadaan todenmukaiset piirustukset, joka helpottaa tulevaisuudessa sen valmistamista. Kuviossa 6. on esimerkki ohutlevypuolella valmistetusta levystä. Kuvio 6. Sheet metal- ominaisuudella valmistettu ohutlevyosa. Käytetty Flange-, cut- ja peilaus komentoja Yleensä mallintamisessa pyritään pitämään sketsit mahdollisimman yksinkertaisina. Pyöristyksiä (Fillet) tai viisteitä (Chamfer) ei tehdä vielä sketsiin, jos ne on mahdollista tehdä myöhemmin 3-d mallissa. Etuna näin työskenneltäessä on, että malli pysyy mahdollisimman kevyenä ja on helpommin muokattavissa. Fillet ja chamfer komennoille ei tarvitse luoda sketsiä erikseen. Yleensä näille voidaan osoittaa haluttu nurkka tai särmä, johon muutoksia halutaan tehdä. Esimerkiksi fillet- komennolle näytetään särmä johon pyöristykset tulevat ja annetaan säde jonka mukaan se tehdään.

17 13 Ohjelmassa on mahdollista myös valita koko pinta, jolloin kaikki pintaa ympäröivät särmät pyöristetään. Esteettisestä näkökulmasta ajateltuna saadaan osalle tällöin paljon luonnollisempi ja tarkempi kuvaus (Kuvio 7.). Kuvio 7. Kappale pyöristyksillä ja ilman pyöristyksiä. Kappaleeseen joudutaan joskus tekemään useita samanlaisia reikiä tai ulokkeita, jotka noudattavat symmetrisyyttä. Näiden tekemiseen SolidWorks tarjoaa oivan mahdollisuuden Linear Pattern ja Circular Pattern käskyillä. Linear Patterntoiminnolla kopioidaan yhtä jo mallinnettua reikää tai uloketta, yhteen tai kahteen lineaariseen suuntaan. Circular Pattern- komennolla tehdään vastaavasti kopiointia ympyrän muotoon. Kummassakin käyttäjä voi määrittää, montako kertaa ja monessako rivissä tai ympyrässä haluttua kohdetta toistetaan. Kuviossa 8. on esimerkki Circular Patternin käytöstä. (Hietikko 2006) Kuvio 8. Circularn Patternilla monistettu uloke, monistetut osat ovat vihreällä.

18 14 Yksi vielä todella käytännöllinen toiminto SolidWorksissä on peilaus (Mirror Feature). Nimensä mukaan tätä toimintoa käytetään piirteen peilaamiseen tietyn tason suhteen. Tällä toiminnolla voidaan helposti yksinkertaistaa sketsejä ja vähentää työmäärää, sekä virheiden mahdollisuutta. Peilausta voidaan käyttää niin sketsi- kuin myös 3d-puolella. Parhaassa tapauksessa halutusta osasta tehdään puolet ja toinen puoli peilataan, jolloin säästytään monelta eri työvaiheelta ja kulutetaan vähemmän aikaa ja rahaa. Omassa työssäni pyrin käyttämään peilausta aina, kun siihen oli mahdollisuus. Tietysti edellytyksenä oli, että sillä saavutetaan hyötyä joko ajassa tai työn määrässä. (Kuvio 9.) Kuvio 9. Esimerkki peilauksen ominaisuuksista. Valmis kappaleen puolikas voidaan peilata halutun tason suhteen, tuloksena on valmis osa.

19 Kokoonpanojen luonti Kokoonpanolla tarkoitetaan useamman kuin yhden toisiinsa liittyvän tai liitettävän erillisen osan yhdessä muodostamaa kokonaisuutta. Kokoonpanon luontistrategioita on kolme erilaista, jotka on nimetty Bottom-Up, Top-Down ja Hybridi. o Bottom-Up tyylissä osat ovat mallinnettu valmiiksi, jonka jälkeen ne vain liitetään yhteen kokoonpanoon oikeille paikoille. o Top-Down strategiassa osat mallinnetaan kokoonpanosta käsin oikeille paikoille. Näin ollen osat saadaan suoraan oikeisiin asemiin eikä niitä tarvitse enää jälkeenpäin sijoitella. o Hybridi on yhdistelmä kahdesta edellisestä tavasta eli osia tuodaan valmiiksi mallinnettuna kokoonpanoon ja osa osista mallinnetaan vasta kokoonpanossa. (Hietikko 2006) Kokoonpanon ensimmäiseksi osaksi valitaan keskeisin osa eli runko. Ensimmäinen osa lukittuu automaattisesti paikoilleen. Se näkyy rakennepuussa Fix ehtona, jolloin sitä ei voi liikuttaa. Tämän osan ympärille rakennetaan kokoonpanon muut osat joko mallintamalla tai liittämällä valmiita kappaleita käyttäen erilaisia ehtoja. Näitä ehtoja ovat coincident, parallel ja perpendicular. o Coincident sijoittaa kaksi pintaa, reunaa tai pistettä yhteen siten, että näiden normaalivektorit osoittavat vastakkaisiin suuntiin o Parallel asettaa kaksi pintaa tai reunaa samansuuntaisiksi siten, että niiden välinen etäisyys säilyy. o Perpendicular asettaa kaksi pintaa tai reunaa kohtisuoraan toisiaan vastaan. (Hietikko 2006)

20 16 Kyseisillä ehdoilla osat tulee asemoida niin, ettei niillä ole mahdollisuutta päästä liikkumaan mihinkään suuntaan. Tällä varmistetaan se, ettei kokoonpanossa tapahdu mitään odottamattomia muutoksia esimerkiksi tallennuksen jälkeen. Näin tehtyä kokoonpanoa kutsutaan täysin määritellyksi kokoonpanoksi. Kuviossa 10. on esimerkki luodusta kokoonpanosta. Kuvio 10. Kokoonpano luotu käyttäen Bottom-Up tyyliä. Kokoonpanoon yhdistetty 5 eri osaa käyttäen edellä mainittuja ehtoja. Tein työssäni ensin kaikki mahdolliset alikokoonpanot mahdollisuuksien mukaan, koska halusin säilyttää selkeyden pääkokoonpanossa. Jaoin työni kahteen osaan: moduulinrunkoon ja lavaosaan. Tein ensin kummastakin omat kokoonpanonsa, jotka sitten yhdistin lopulliseen kokoonpanoon. Mielestäni tämä toteutustapa oli kaikista helpoin ja selkein myös ajatellen mahdollisia muutoksia tulevaisuudessa. Pääkokoonpanon olisi voinut tehdä myös kasaamalla sen osa osan jälkeen, mutta työssä oli niin paljon osia, ettei tämä ollut missään vaiheessa järkevä vaihtoehto. Kootessani kokoonpanon useista eri alikokoonpanoista pystyin minimoimaan käytettävien ehtojen määrän ja pitämään kokonaisuuden yksinkertaisena. Tämä myös helpotti osien asemoimista oikeisiin paikkoihin. Kaikkia osia ei kuitenkaan voinut tehdä ensin alikokoonpanoksi, vaan jouduin liittämään myös yksittäisiä osia pääkokoonpanoon.

21 Räjäytyskuvien luonti Räjäytyskuva on kuva, jossa näytetään kokoonpanossa esiintyvät osat tai osakokonaisuudet eriteltyinä. Siinä määritetään siirtymä haluttuun suuntaan tietyn etäisyyden verran komponenteille jotka halutaan eritellä kuvassa. Siirtymä voidaan toteuttaa joko X-, Y- tai Z- akselin suhteen. Räjäytyskuva on oivallinen apu esimerkiksi luodessa varaosaluetteloa jostakin tuotteesta. Räjäytyskuvassa ei välttämättä esitetä kaikkia kokoonpanossa olevia osia, riippuen sen tarkoituksesta. Omassa työssäni ainoastaan kuluvat ja vaihdettavat osat näytetään. (Kuvio 11.) (Hietikko 2006) Kuvio 11. Yksinkertainen räjäytyskuva, osia liikutettu Z- akselin suhteen. Loin räjäytyskuvat jakamalla ensin koko kärryn kahteen eri osaan, jonka jälkeen tein kummastakin ns. isosta kokoonpanosta räjäytyskuvat. Näin sain säilytettyä selkeyden kummassakin pääkokoonpanon räjäytyskuvassa. Kokeilin aluksi sovittaa kaiken yhteen

22 18 ja samaan kuvaan, mutta siitä tuli liian epäselvä. Päädyin tekemään tällaisen ratkaisun yrityksen tahdosta, koska se tulostaa kyseiset kuvat arkkikoolle A3. Arkkikoolle A1 tulostettaessa kuvat olisivat vielä olleet hyvin luettavissa, mutta pienemmälle arkilla se ei enää onnistunut. Yrityksen tahdosta päädyin tekemään tällaisen ratkaisun.

23 19 4. KONEPÄÄTÖS Konepäätös astui voimaan vuoden 1994 alusta. Päätös perustuu EY:n direktiiveihin 89/392/EY ja 91/368/EY. Päätös uudistettiin ottamalla huomioon direktiivit 93/44/EY ja 93/68/EY. Direktiivi 98/37/EY on yhteenveto edellä mainituista direktiiveistä. Siinä on määritelty valmistajan velvollisuudet ennen koneen saattamista markkinoille sekä koneita koskevat olennaiset terveys- ja turvallisuusvaatimukset. Päätös koskee niin Euroopan talousalueelle vietäviä, kotimarkkinoille kuin omaan käyttöön valmistettuja tai tuotuja koneita. Siitä käy myös ilmi kone- ja laiteryhmät, joita konepäätös ei koske. Koneen markkinoille tuova taho on vastuussa konepäätöksen noudattamisesta. Yleensä tämä on koneen valmistaja, edustaja, maahantuoja tai jälleenmyyjä. (Euroopan työterveys- ja työturvallisuusvirasto 09/2007) 4.1 Kone- ja laiteryhmät joita konepäätös ei koske Erikoiskoneryhmät, jotka toimivat pelkällä käsivoimalla eikä niitä käytetä nostoihin. Erikoistoimialoilla käytettävät koneet kuten lääkintälaitteet joita koskevat eri säännökset ja direktiivit. Erityiset koneryhmät, määrätyt sähkökäyttöiset koneet, ajoneuvot ja kulkuvälineet, palavien nesteiden säiliöt ja putkistot, sillä ehdolla että niitä koskevat muut direktiivit ja säännökset. (Euroopan työterveys- ja työturvallisuusvirasto 09/2007)

24 Koneen valmistajan tehtävät: Arvioida koneen riskit. Selvittää konetta koskevat turvallisuusvaatimukset. Suunnitella ja rakentaa kone olennaisten turvallisuusvaatimusten mukaisesti. Laatia a käyttöohjeet ja tehdä koneeseen tarvittavat merkinnät. Laatia tekninen rakennetiedosto. Tehdä vaatimustenmukaisuusvakuutus. Kiinnittää innittää koneeseen CE-merkintä, jos ei edustajan kanssa sa ole sovittu toisin. (Kuvio 12.) Teettää tarvittaessa tyyppitarkastus. Kuvio 12. Virallinen CE- merkintä

25 CE- merkintä Kaikissa uusissa koneissa on oltava CE- merkintä, riippumatta siitä tuleeko se valmistajan omaan käyttöön vai yleiseen käyttöön. CE -merkintä on valmistajan vakuutus viranomaisille, maahantuojille ja myyjille siitä, että tavara täyttää sitä koskevat Euroopan yhteisölainsäädännön vaatimukset. Koneen valmistajan tai sen edustajan tulee tehdä se tuotteeseen. CE -merkintä ei ole yleinen turvallisuusmerkki, joten se ei ole kuluttajalle tae siitä että kone on turvallinen kaikilta osin. CE- leimalla valmistaja vakuuttaa koneen täyttävän konepäätöksen ja muiden merkintää vaativien määräysten vaatimukset. Ainoastaan kone joka on varustettu kyseisellä merkillä, voidaan tuoda myyntiin ja ottaa käyttöön. 4.4 Koneen riskien arviointi Koneen suunnittelu aloitetaan määrittelemällä sen: tarkoitettu käyttö toimintatapa, asennuksen edellyttämä tila, liitännät koneen elinkaari (Kuvio 13.) Kuvio 13. Koneen elinkaari (Euroopan työterveys- ja työturvallisuusvirasto 09/2007)

26 22 Vaaratekijät ja tilanteet tulee myös tunnistaa järjestelmällisesti koneen suunnittelussa. Suunnittelijan tulee ottaa huomioon seuraavat asiat vaaratekijäluettelossa Koneen tarkoitettu käyttö Vaaravyöhykkeet ja käyttötavat Ennakoitavissa olevat vaaratilanteet Konepäätöksen olennaisten turvallisuusvaatimusten ja yhdenmukaisten standardien avulla arvioidaan koneen vaarat ja poistetaan tai vähennetään niiden aiheuttamaa riskiä mahdollisimman tehokkaasti. Apuna käytetään standardeja, SFS-EN 414, SFS-EN 292 osat 1 ja 2, SFS-EN 1050, muita B- tyypin standardeja sekä konekohtaisia standardeja. Suunnittelussa on myös otettava huomioon vaaratekijöiden aiheuttamien terveyshaittojen todennäköisyys. Siihen vaikuttaa laitteiden ja prosessien toiminnan lisäksi ihmisen oma käyttäytyminen. Esimerkiksi henkilö joka omalla huolimattomuudellaan tai piittaamattomuudellaan aiheuttaa vaaratilanteita. Lisäksi arvioinnin yhteydessä on otettava huomioon laitteiden ja prosessien vikaantuminen ja niiden todennäköisyys. (Kaavio 1.) (Siirilä T. ja Pahkala a J., 1999, 86) Kaavio 1. Riskienhallinnan osa-alueet (

27 Vapaa liikkuvuus Euroopan talousalueella on sovittu tavaroiden vapaasta liikkuvuudesta yli talousalueen sisäisten rajojen. Tavaroiden vapaa liikkuvuus perustuu siihen, että tuotteita koskevat määräykset yhdenmukaistetaan kaikissa talousalueen maissa. Lainsäädännön yleisenä periaatteena on, että yhdessä talousalueen jäsenvaltiossa laillisesti markkinoille tuotua tuotetta saa myydä ja markkinoida myös muissa talousalueen jäsenvaltioissa. Vaikka kone olisi tuotu talousalueen ulkopuolelta, sitä koskevat samat säädökset. (Euroopan työterveys- ja työturvallisuusvirasto 09/2007) 4.6 Konedirektiivi uudistuu EU hyväksyi uuden konedirektiivin huhtikuussa Uuden konedirektiivin tavoitteena on yksinkertaistaa valmistajalle asetettuja velvoitteita sekä poistaa vanhan direktiivin ongelmallisia kohtia. Vanha konedirektiivi tuli Suomessa voimaan Suomen liittyessä Euroopan talousalueeseen Konevalmistajien on noudatettava uuteen konedirektiivin pohjautuvaa lainsäädäntöä 2009 marraskuusta alkaen. (Euroopan työterveys- ja työturvallisuusvirasto_09/2007) 4.7 Konepäätös lavamoduulin valmistuksessa Konepäätöstä on noudatettu lavamoduulin suunnittelussa ja valmistuksessa. Päätökseen liittyvät asiat ovat hoidettu ennen tämän opinnäytetyön tekemistä. Yritys on arvioinut koneen riskit, selvittänyt koneeseen liittyvät turvallisuusvaatimukset sekä suunnitellut ja rakentanut koneen vaatimusten mukaan. Käyttöohje tuotteeseen on tehty ensimmäisen lavamoduulin valmistuttua. Tähän on myös tehty parannuksia tuotteen elinkaaren aikana. Vaatimustenmukaisuusvakuutus on ajan tasalla ja tyyppitarkastus on suoritettu, koska kyseistä konetta käytetään myös tieliikenteessä. Konepäätöksen

28 24 perusasiat on liitetty työhön, jotta saadaan yleiskuva siitä millaisia asioita tulee tehdä ja ottaa huomioon uuden koneen suunnittelussa ja valmistuksessa.

29 25 5. ARVIOINTI JA POHDINTA Työ oli mielenkiintoinen ja opettavainen mallintamisen sekä projektin hallinnan osalta. Työ ei ollut liian vaikea, mutta vei sitäkin enemmän aikaa. Suurin osa ajasta kului mallintamiseen ja ohjelmiston opettelemiseen. Vaikka mallintaminen oli suurimmaksi osaksi perusmallintamista, kului siihen aikaa noin 200 tuntia. Tämä johtui osaltaan siitä, että ohjelmisto oli minulle uusi, enkä aina onnistunut käyttämään sitä haluamallani tavalla. Kunnollisten piirustusten puuttuminen myös hidasti mallintamista, koska osien mittaaminen valmiista tuotteesta oli aikaa vievää. Näiden osien osalta ilmeni myös pieniä mittaepätarkkuuksia, jotka havaitsin kokoonpanojen luomisessa. Nämä eivät kuitenkaan oleellisesti haitanneet kokoonpanojen tekoa, tai millään tapaa tuotteiden valmistusta. Ohjelmiston opettelemisessa minulla oli apuna alan kirjallisuutta ja Internet. SolidWorks on todella yksinkertainen käyttää ja riittävän monipuolinen myös vaativiin mallinnuksiin. Työn aikana opin pitämään todella paljon ohjelman loogisuudesta ja helppoudesta. Aiemmin olin pitänyt Inventor-ohjelmistoa todella hyvänä, mutta oman kokemukseni pohjalta SolidWorks toimii paremmin ja yksinkertaisemmin. Mielestäni tällainen työ vaatii aikaisempaa kokemusta ainakin yhdestä mallinnusohjelmasta. Työn laajuus huomioon ottaen ei olisi mahdollista opetella ohjelmistoa ja mallintamisen perusteita inhimillisessä ajassa. Mallintamisen opetteleminen tulisi aina aloittaa asiantuntevassa ympäristössä, jotta siihen saataisiin tietty rutiini ja asiat tehtäisiin oikealla tavalla. Aikataulullisesti katsottuna työ onnistui mallintamisen osalta erinomaisesti, mutta kirjoittamisen osalta aikataulu venyi huomattavasti. Tämä johtui siitä, että olin samaan aikaan töissä täysipäiväisesti.

30 26 Lopputuloksen kannalta työ oli onnistunut pieniä vajavaisuuksia lukuun ottamatta. Esimerkiksi vetoaisan suljetun rakenteen sisään olisi tullut jäykistelevyjä, mutta kyseisistä levyistä ei ollut saatavilla piirustuksia. Aisan rakenne oli sellainen, ettei jäykistelevyjä pystynyt mittaamaan, joten levyistä en saanut tehtyä malleja. Toisena vajavaisuutena voitaisiin pitää simuloinnin uupumista mallista. Simulointi oli toive, jonka yrityksen henkilökunta teki, mutta mallintamiseen kuluneen ajan vuoksi en lähtenyt enää tekemään sitä. Opinnäytetyöhön varattu aika oli kuitenkin rajallinen. Yritys oli kaikin puolin tyytyväinen saamiinsa 3d- malleihin ja tarjosikin minulle lisää töitä. Tämä vuorostaan kartutti osaamistani mallinnuksen osalta joka toivottavasti auttaa tulevaisuudessa uusien työhaasteiden parissa. Työssä mukana olevat liitteet ovat salaisia, koska yritys haluaa suojata tuotteensa kilpailijoilta.

31 27 LÄHTEET Pekka Hannula, Kartanokoneet OY yritysesite, Kartanokoneet OY, Kalajoki Esa Hietikko, SolidWorks Tietokoneavusteinen suunnittelu, Savonia-ammattikorkeakoulu, Kehittämis- ja palvelukeskus Siirilä Tapio Pahkala Jorma, 1999, EU- määräysten mukainen koneiden turvallisuus 4. Filmtekno OY, Keuruu Sosiaali ja terveysministeriö 2001, Koneisiin sovellettavat säädökset, WWW- dokumentti. Saatavissa %B6kset_ja_soveltaminen.pdf. Luettu Työsuojelupiirit, Riskien arviointi, WWW-dokumentti. Saatavissa Luettu

32 LIITE 1 EY-Vaatimustenmukaisuusvakuutus koneesta (Direktiivi 98/37/EY, liitteen II malli A) Valmistaja (toiminimi) Osoite vakuuttaa, että (koneen kuvaus: merkki, tyyppi, sarjanumero jne.) - täyttää konedirektiivin (direktiivi 98/37/EY) ja siihen liittyvien muutosten sekä ne voimaansaattavien kansallisten säädösten määräykset; - täyttää seuraavien ETY:n muiden direktiivien määräykset (mainitaan ainoastaan mikäli asiaankuuluvaa): ja lisäksi vakuuttaa, että - seuraavia yhdenmukaistettuja standardeja (tai niiden osia/kohtia) on sovellettu (mainitaan ainoastaan mikäli asiaankuuluvaa): - seuraavia kansallisia standardeja ja spesifikaatioita (tai niiden osia/kohtia) on sovellettu (mainitaan ainoastaan mikäli asiaankuuluvaa): (paikka) (aika, ei välttämätön tieto) (allekirjoitus) (sen henkilön täydellinen nimi ja yksilöinti, jolla on valmistajan antama allekirjoitusvaltuus) (On huomattava, että vakuutus on laadittava samalla kielellä kuin alkuperäiset ohjeet (ks. liitteessä I olevaa b kohtaa) ja sen on oltava kirjoitettu joko kirjoituskoneella tai tekstaten suuraakkosilla. Sen mukana on oltava käännös yhdellä sen maan virallisista kielistä, jossa konetta aiotaan käyttää. Tämä käännös on tehtävä samojen edellytysten mukaisesti kuin ohjeiden käännös.)

33 J2- lavamoduulin kokoonpano LIITE 2

34 J2- lavamoduulin räjäytyskuva LIITE 3

35 J2- lavamoduulin rungon räjäytyskuva LIITE 4