Karakuri je umění vytvářet zařízení bez externího zdroj energie. Po úvodu do této problematiky v minulém příspěvku, bych vám rád představil základní techniky Karakuri.
(Přeloženo z originálu “Fundamentals of Karakuri Kaizen”, autorem je Christoph Roser na blogu www.allaboutlean.com)
Konkrétně bych se rád zaměřil na řízení energie a její spotřeby – odkud se ta energie v takových zařízeních bere, kde se uchovává a kam odchází. A současně se ve zkratce podívám také na kinematiku a nějaké Karakuri, které jdou za hranici kinematiky. A příště se zaměřím na řadu konkrétních příkladů Karakuri z výstavního veletrhu Karakuri Kaizen Exhibition 2017.
Řízení energie a její spotřeby
Zařízení Karakuri potřebuje pro své fungování energii. A místo toho, aby se využívaly jednoúčelové zdroje energie, jako jsou například motory, Karakuri zařízení berou potřebnou energii odkudkoli jen můžou. Připravil jsem si pro vás několik příkladů toho, odkud se ta energie bere, kde se uchovává a kam odchází.
Zdroje energie
Často je zdroje energie lidská síla. Řada Karakuri zařízení je ovládána pomocí rukou, jako například páka nebo kleště. Může se jednat také o nepřímou formu působení (např. odebráním nějaké součásti z jejího původního místa nebo jejím vrácením – takový pohyb této součásti může vytvořit energii pro Karakuri). Řada dalších Karakuri zařízení je ovládána skrze páky a pedály. Tento způsob poskytuje zařízení mnohem více energie, jelikož svaly v dolních končetinách lidí jsou silnější než ty v horních končetinách. Nejvíce energie se vyprodukuje, když člověk stoupne celou svou vahou na nějakou platformu. Níže máte video, ve kterém se můžete podívat na pákově ovládané Karakuri pro transport materiálu.
Další možností, jak získat potřebnou energii je odebrání části energie z jiného zařízení. Pohyb nějakého zařízení je v tomto případě využit k pohánění Karakuri zařízení. Například zásobovací vozík projíždějící kolem skladovacího regálu může aktivovat některý z mechanismů ve skladovacím regálu. Především v situacích, kdy využíváte hmotnost produktů k rozpohybování mechanismů, byste současně měli využít co možná nejvíce této energie ke snížení výškových rozdílů, protože jinak byste si mohli nadělat díry v podlaze.
Obdobně funguje i využití gravitace. Karakuri zařízení může být napájeno těžkým objektem, který se svou vahou pohybuje směrem dolů. Je samozřejmě možné toto kombinovat i s jiným pohybem, jako tomu bylo ve videu v předchozím příspěvku, kdy platforma svou váhou klesala a současně se začala naklánět. Už jsem viděl také mechanismy s velkými a těžkými kovovými koulemi, jejichž kutálení se dolů uvolňovalo energii k rozpohybování vozíků a předměty na vozících tak nemohly spadnout. Nebo jsem viděl také vodní trysky použité jako zdroj energie. Obdobně může být využita také energie větru. Příkladem toho mohu být třeba plastové nebo látkové proužky připevněné na výstupu z ventilace ve výrobních halách – pokud se proužky hýbají (třepetají), ventilace funguje. Na vstupu ventilace by toto bylo složitější, a proto se často používají malé vrtulky nainstalované dovnitř – pokud se vrtulka točí, ventilace nasává vzduch.
Uchování energie
Ve většině Karakuri zařízení musíte ukládat energii. I v tomto případě je možné využít různé způsoby. Celkem běžným přístupem je využití principu houpačky – jeden objekt se pohybuje směrem dolů (uvolňuje gravitační energii) a druhý objekt se pohybuje směrem nahoru (ukládá gravitační energii). Posléze je možné takto uloženou energii využít, když ze zařízení odeberete ten objekt, který je dole. Obdobně můžete využít přivázaného závaží – v průběhu pohybu je závaží vytaženo nahoru a posléze je uvolněno, aby poskytlo energii. Pro tyto účely je možné použít třeba kanystry nebo lahve naplněné vodou či pískem.
Dalším způsobem je kyvadlo. Viděl jsem jeden celkem dobře promyšlený systém. Pracovník odebráním šroubováku z jeho držáku uvedl do pohybu kyvadlo. To začalo vykonávat rotační pohyb, který napájel magnetický disk, jehož úkolem bylo odebrat šrouby z úložného boxu, točit je a umístit do menšího zásobníku pro potřeby pracovníka. Kyvadlo poskytlo dostatek energie pro dodání pěti až šesti šroubů, což bylo přesně tolik, kolik potřeboval.
A samozřejmě můžete využít i pružiny, jak tomu bylo v již zmiňovaném videu v minulém příspěvku. Pro tyto účely se dají použít také gumičky a jiné gumové popruhy. A kromě váhy a gravitační síly je samozřejmě možné využití i hybnosti předmětu. Díky hybnosti může vpřed pohybující se předmět aktivovat například nějakou páku. A třeba takový setrvačník, když je dostatečně velký, může pohánět klidně i celý autobus.
Vydávání energie
Není to sice zcela běžné, ale občas je nutné, aby se zařízení zbavilo přebytečné energie. Taková pohybová energie se jednoduše převede na energii tepla skrze tření. Mohou se k tomu využít třeba brzdy, tlumiče apod. Obvykle se nejedná o nic, co by představovalo nějakou výzvu při konstrukci Karakuri.
Principy pohybů
Pokud jste se někdy setkali se základy kinematiky a přemýšleli, kdy je opět budete potřebovat, tak Karakuri je přesně ten případ. Pokud bych chtěl zmínit úplně všechno, co se týče kinematiky a Karakuri, tak bych musel neskutečným způsobem rozšířit tento příspěvek. Navíc to ani není mou oblastí zájmu. Ale k nějakým úvodním informacím bychom se dostat měli.
Pohyb je možné převádět z jedné formy do jiné. Mimo změnu směru se jedná o převody tam a zpět mezi rotačním pohybem, lineárním pohybem, kýváním a přerušovaným otáčením. K dispozici vám k tomu jsou různé druhy převodovek, lan, řemenic, vaček, ozubených kol, tyčí, spojů, pásů a dalšího.
Za hranicí kinematiky
Samozřejmě nejste omezeni jenom kinematikou. Mnoho Karakuri zařízení používá magnety. V jiných případech se využívají vodní trysky. Dokonce jsem viděl, že byl použit Karakuri mechanismus k aktivaci injekční stříkačky, která vytvořila dostačující vakuové nasávání pro přísavku pro transport počítačového čipu. V dalším příspěvku budu psát o podobných příkladech. A teď je ten pravý čas na kreativitu, takže můžete jít, nenechte se omezovat ve svých nápadech, rozpohybujte všechna ozubená kolečka a zlepšujte vaše procesy!
Přeloženo z příspěvku: Fundamentals of Karakuri Kaizen
Autor: Prof. Dr. Christoph Roser
Přeložil: Pavel Ondra