Фискальный регистратор Pirit
Автор: admin | Рубрика: Конструирование компонентов, Листовой металл, Проектирование Вторник, 14 Апр 2015| Устройство Фискальный регистратор Pirit предназначается для быстрой печати фискальных чеков. Печатающее устройство позволяет бесшумно печатать качественные графические чеки и может быть использовано в сфере торговли. Была разработана конструкторская документация, изготовлены несколько промежуточных прототипов. Были изготовлены, аттестованы, и запущены в производство в России пресс-формы. Изделие производится серийно в белых и черных корпусах с возможностью загрузки рулонной бумаги шириной 57, 80 и 82,5 мм. |
 |
Заказчик: ООО Кристалл Сервис
Сроки участия в проекте: с ноября 2011.
 Рис.1
|
 Рис.2
|
Участие в проекте:
Идеологом устройства и заказчиком была фирма ООО Кристалл Сервис. Их зоной ответственности была электронная часть устройства и программное обеспечение. Дизайн внешнего вида создавал Ильшат Гарипов.
Моими задачами были: Разработка корпусных элементов изделия для производства литьем под давлением из пластика. Сопряжение частей печатающего механизма находящихся внутри корпуса и на откидной крышке. Разработка конструктива печатной платы с учетом геометрии корпуса. Подготовка конструкторской документации для серийного производства. Сопровождение изготовления пресс-форм. Сопровождение ввода в эксплуатацию пресс-форм. Сопровождение серийного производства.
История проекта:
В середине ноября 2011 года ко мне обратился дизайнер из г. Санкт-Петербург Ильшат Гарипов с просьбой помочь его заказчику в решении вопросов по разработке пластикового корпуса. Он отправил мне предварительную дизайнерскую 3D модель изделия и некоторые рендеры.
 Рис.3 |
 Рис.4 |
Проект меня заинтересовал и я дал согласие на встречу с заказчиком.
Через несколько дней мне был передан образец предыдущего печатающего устройства и образец, выпускаемый конкурентами на изучение. Изучив конструктивные особенности и оценив сложность проекта я подготовился к обсуждению проекта с заказчиком. Через неделю состоялась встреча на которой мы обсудили детали проекта. В конце ноября был подписан договор и я смог приступить к написанию ТЗ на разработку, а затем к эскизному проектированию.
В рамках эскизного проекта (ЭП) решались задачи по компоновке главной печатной платы, ее формфакторе и способах крепления. Проработан механизм откидывания верхней крышки устройства. Организованы точки крепления для печатающего механизма. За время ЭП было проработано несколько вариантов главной печатной платы. После того, как всё встало на свои места, возникла необходимость в частичной доработке корпуса в части небольшого увеличения габаритов на плоскости стыка корпусных деталей для обеспечения входа в зацепление крепежных элементов.
 Рис.5 |
 Рис.6 |
 Рис.7 |
 Рис.8 |
После получения финальной дизайнерской модели мы смогли закончить ЭП и в конце ноября 2012 года напечатать первую пробную модель для оценки эргономики изделия и работы механизма. Для обсуждения результатов испытания прототипа и дальнейших шагов мы собрались группой разработчиков и менеджеров в головном офисе компании.
Макет проявил очень неприятную вещь с точки зрения эргономики. Сопряжение откидной крышки с корпусом имело переход с выступом, который мог являться препятствием для открывания крышки при некоторой постановке пальцев. Было принято решение изменить геометрию сопряжения для решения этой проблемы.
Кроме того, было обнаружено, что некоторые рулоны бумаги имеют наружный диаметр 90 мм, а мы, изначально, в проект закладывали диаметр рулона до 73 мм с шириной 82,5 мм. Было принято решение увеличить объем корпуса для обеспечения возможности использования больших рулонов.
Еще одной проблемой стало то, что бумага могла заминаться при выходе из корпуса, когда рулон заканчивался. Пришлось увеличить открытый угол выхода бумаги из печатающего механизма.
Так же был замечен ряд конструктивных мелочей, требующих корректировки.
 Рис.9 |
 Рис.10 |
 Рис.11 |
После внесения всех корректировок в 3D модели, в начале марта 2012 года, мы построили еще один прототип для проверки эргономики и работы устройства. Испытание макета прошло успешно. Самая большая проблема, которая была обнаружена на макете — это недостаточный угол откидывания крышки. Крышка не фиксировалась в открытом положении, т.к. ее центр тяжести не переваливался за ось вращения. Это произошло из-за увеличения объемов корпуса для большого рулона. Было принято решение увеличить угол открытия крышки. Этот и другие незначительные пункты было решено учесть в рамках следующего этапа разработки.
На этапе технического проекта (ТП) были детально проработаны все компоненты изделия с учетом всех имеющихся недочетов и технологичности отдельных операций производства и сборки. Работы были завершены к концу марта и мы создали финальный прототип, по которому было принято решение о подготовке чертежной документации к серийному производству.
Этап подготовки конструкторской документации был завершен в мае 2012 года. Финальные чертежи и 3D модели были отправлены для предварительной оценки стоимости пресс-форм на Тайвань. Далее начался длительный этап подготовки производства.
Рис.12
Сборочный чертеж принтера
В июне 2012 года были обсуждены конструктивные особенности разработанных деталей с Российским производителем, на котором планировалось серийно отливать пластиковые детали. Технологи выдали некоторое количество замечаний, по которым детали пришлось отредактировать. В августе 2012 года был подписан договор между заказчиком и Тайваньским изготовителем пресс-форм и штампов. После этого мы смогли получить замечания от их технологов. По этим замечаниям некоторые 3D модели и чертежи так же пришлось повторно подкорректировать. В сентябре был дан старт изготовлению 3-х экспортных пресс-форм для пластиковых корпусных деталей и одного комплекта штампов для изготовления шасси из листового металла.
 Рис.13 |
 Рис.14 |
 Рис.15 |
 Рис.16 |
 Рис.17 |
 Рис.18 |
В ноябре 2012 года были получены первые пробные отливки и образцы шасси. Некоторые детали имели серьёзные дефекты литья, которые требовали устранения путем доработки конструкции пресс-формы.
 Рис.19 |
 Рис.20 |
 Рис.21 |
Процесс состоял из нескольких итераций. Мы пробовали менять точки и типы впрыска, редактировали толщины стенок и рёбер, углы наклонов, добавляли дополнительные элементы и т.п. В конце концов, к весне 2013 года тайваньцы прислали нам комплект отливок приемлемого качества. Тогда мы еще даже не подозревали во что нам это обернется. Но об этом — позднее…
В качестве первого пробного заказа, заказчиком было принято решение запросить 10 комплектов белых деталей. В апреле мы сделали этот заказ. Его сложность была в подборе правильного материала с нужным цветом по RAL.
В то же время заказчик принял решение о том, чтобы обеспечить возможность использования для печати рулоны бумаги шириной 57 мм. Я достаточно быстро разработал вкладыш, который должен был плотно устанавливаться в полость принтера, удерживать и направлять бумагу в печатающий механизм. В конце апреля 2013 года мы заказали экспортную двухместную пресс-форму для этой детали с таким расчетом, чтобы получить одновременно все четыре пресс-формы.
 Рис.22 |
 Рис.23 |
 Рис.24 |
В мае 2013 года пришли 10 комплектов отливок белого цвета. Мягко говоря, мы были в шоке от качества. Корпусные детали выглядели хуже ранее утвержденных образцов. Наибольшие проблемы были с нижней корпусной деталью. На поверхности просматривались следы воздушных закупорок и следы от течения пластика.
Начался новый виток мозгового штурма с целью добиться постоянного качества. Было принято решение заново дорабатывать пресс-форму, чтобы добавить еще 2 точки впрыска и вентили для балансировки потоков пластика при заливке. Одновременно с этим мы заказали первую серию металлических шасси.
В июне 2013 года доработка пресс-формы корпусной детали была закончена и мы увидели новые детали. Они были получше предыдущих, но хуже утвержденных. Мы уже начали задумываться о том, чтобы закончить этот процесс и запросили видео с работающими пресс-формами. С ужасом мы обнаружили, что пресс-формы не работают в автоматическом режиме, т.е. не могут при открытии автоматически сбрасывать детали и литник. Потребовались очередные доработки…
Тем временем были получены первые отливки вкладышей для бумаги 57 мм. Они имели небольшие дефекты, но, в целом удовлетворительные. Нужно было лишь отполировать формообразующие поверхности и нанести текстурирование на некоторые из них.
К концу июля 2013 года все пресс-формы были доработаны. Качество отливок нижней корпусной детали, все равно, было заметно хуже, чем в утвержденных образцах. Однако отдел продаж уже торопил и требовал выдавать изделие в продажу. Посовещавшись, мы решили, что нет смысла далее пытаться улучшать пресс-формы на Тайване, т.к. на каждое изменение с учетом доставки образцов в Россию, уходит не менее месяца. Было принято решение заказать серию комплектов корпусов с вкладышами из белого и черного пластика и отправлять их вместе с металлическими деталями и пресс-формами одновременно. После согласования всех формальностей в сентябре 2013 года груз был отправлен. Часть груза (100 комплектов) была отправлена экспресс доставкой для ускорения получения и возможности отладки сборочного производства.
В тот же месяц заказчик принял решение о том, чтобы обеспечить возможность использования для печати рулоны бумаги шириной 80 мм. Новый вкладыш, так же как и вкладыш на 57 мм, был достаточно быстро разработан. В конце октября 2013 года мы заказали экспортную двухместную пресс-форму для этой детали.
Груз, полученный экспресс доставкой, разочаровал всех нас. Качество внешнего вида поверхностей было получше предыдущих отливок, но по явным деформациям внутренних стенок деталей прослеживалось нарушение технологического процесса, а именно недостаточное время остывания деталей. Груз, который пришёл морем в декабре 2013 года, был такого-же качества, т.е. непригоден для сборочного производства. По нашей претензии тайваньцы компенсировали заказчику расходы на изготовление деталей. Но потерянного времени, увы, не вернуть…
Теперь о том как сумели нас обмануть тайваньцы. Мы очень долго ломали голову как же они смогли сделать отливки, которые мы утвердили весной, но не смогли повторить этого чуда позднее. Вскрытие пресс-форм показало, что их достаточно жёстко прогревали, чтобы пластик хорошо затекал. Наблюдались побежалости цвета на подвижных элементах формы (шиберы и косые толкатели). Таких высоких температур можно было достичь только с масляной системой термостатирования. Очевидно, что перегрев явился причиной некачественных отливок из груза. Пластик просто не мог до конца остывать в перегретой форме. Более того, анализ материала весенних отливок показал, что они сделаны не из PC/ABS, как требовалось по чертежам, а из более текучего пластика. После такого жульничества я строго решил больше не заказывать новых пресс-форм в этой компании. С ними я теперь занимаюсь только сопровождением старых заказов по неэкспортным пресс-формам, которые остались у них на ответственном хранении.
Итак, в декабре 2013 года мы имели на руках пресс-формы, которые не могут выдавать качественные отливки. Начинался творческий процесс ввода пресс-форм в эксплуатацию. Поиск технических решений включал в себя: детальное изучение конструкции пресс-форм, изучение течения пластика внутри пресс-формы при впрыске в реальных условиях при различных режимах, компьютерное моделирование впрыска в текущих условиях и сравнение смоделированного впрыска после внесения предполагаемых корректировок. В результате нами было принято решение о некоторых срочных доработках пресс-форм. Мною были разработаны чертежи на корректировки матриц и пуансонов, чертежи и 3D модели электродов для прожига формообразований в нужных местах. С помощью стандартных толкателей мы смогли перегородить прямые потоки пластика в некоторых местах и, тем самым, оптимизировать заливку детали без образование воздушных закупорок. На все эти работы мы потеряли более месяца, но смогли добиться достаточно качественных поверхностей.
В то же время, в конце декабря 2013 года, тайваньцы опробовали последнюю пресс-форму по вкладышу 80 мм. Первые пробы прошли ужасно. Деталь отказывалась проливаться при нормальных параметрах. А при увеличении давления происходило переуплотнение пластика в зоне впрыска. После нескольких неудачных попыток горе-литейщики сломали тонкие толкатели и прекратили пробы. Было принято решение: добавить толкателей, доработать точки впрыска, увеличить толщину боковых стенок детали, увеличить литейные уклоны в зоне впрыска.
Тем временем, во время доработок пресс-формы корпуса, было обнаружено, что от одного косого толкателя откололся небольшой фрагмент. Эта сколотая деталь была сфотографирована. Фото отправили изготовителю в качестве рекламации. Нам пообещали изготовить новый толкатель. Анализ сломанного толкателя показал, что он сделан из порошковой стали, которую невозможно отремонтировать методами сварки. Пористый материал, при проведении сварочных работ, начинал газить. Понимая серьезность ситуации заказчик принял решение заказать запасной комплект всех косых толкателей на все пресс-формы.
 Рис.25 |
 Рис.26 |
 Рис.27 |
В конце января 1014 года тайваньцами было проведено следующее испытание пресс-формы вкладыша 80 мм. Форма заработала. Однако, во время ее доработки были поцарапаны формообразующие поверхности. Потребовалась их полировка. Соответственно, следующие образцы были получены уже в начале марта 2014 года. Всё бы ничего, но было обнаружено несоответствие качества деталей в отчете тайваньцев и качества реально полученных образцов. Согласно отчету, детали были деформированы, а по факту — вполне приемлемого качества. Это несоответствие вызвало сильное недопонимание со стороны заказчика. Поскольку, ранее уже был обнаружен обман со стороны тайваньцев, мы стали задумываться о том, что эти образцы так же получены нечестно, а отчет был написан по другим деталям. На выяснение ситуации ушла не одна неделя. В конце концов, было принято решение забрать пресс-форму как есть и больше не терять с тайваньцами время. В середине апреля 2014 года пресс-форма отправилась в Россию.
На удивление с последней пресс-формой не было особых проблем при вводе ее в эксплуатацию на Российском производстве.
Далее, с моей стороны, начался достаточно пассивный процесс сопровождения серийного производства. Меня еще несколько раз привлекали для небольших доработок пресс-форм корпусных деталей. Например: доработка корпуса для запрессовки резьбовой втулки крепления шасси; доработка зацепов корпуса для улучшения внешнего вида собранного изделия. Я сопровождаю заказы последующих партий шасси на Тайване. Подготавливал сборочную чертежную документация для выхода продукта на Белорусский рынок. Дорабатывал конструкцию шасси под новую модификацию печатной платы.
В настоящее время Фискальные регистраторы Pirit выпускаются серийно и продаются.
p.s. Работать с фирмой ООО Кристалл Сервис было очень комфортно как с заказчиком. Замечательно, когда решения в фирме принимаются технически грамотными людьми. Искренне надеюсь, что когда-нибудь наступит время и мы сможем создать что-то новое, или вернуться к тем проектам, которые развивались параллельно с этим, но временно были приостановлены почти на самом финише…