3 Metod
3.6 Val av koncept
3.6.1 Detaljerad analys på de valda koncepten
Externa sökningar genomfördes för att få inspiration till val och typ av komponenter som går att tillämpa på de två valda koncepten samt för att kunna åstadkomma en detaljerad analys. Anledningen var att bland annat kunna ta reda på komponenternas funktion, hur mycket omsorgs krävande de är och hur de fungerar i förhållande till varandra. Detta gjordes för att bli upplyst om de två koncepten och skapa ett underlag. Underlaget var för att sedan klargöra vilka av dessa två koncept som gick vidare i processen (konceptpoängsättning) med tillförda urvalskriterier.
3.6.1.1 Koncept 3
Figur 19: Koncept 3 som valdes att vidareutveckla.
Komponenter för koncept 3: Axelförband, kugghjul, rullningslager, remväxlar (olika typer) och snäckväxlar. Beskrivning av funktion samt detaljernas egenskaper förklaras nedan.
Axelförband
Många maskiner innehåller element som snurrar och vanligtvis så är det axlar. Med ett axelförband kan (kugghjulet rotera med axeln) man skapa rotationer mellan en axel och ett infäst kugghjul. Den vanligaste metoden för axelförband är att ett nav fästs på en axel och tillämpar en kil som är formbetingad. Detta görs för att skapa en geometriskt förhållande mellan axeln och kugghjulet (se figur 20). Nackdelen med detta är att nav och axel försvagas på grund av spänningskoncentrationer som uppstår. I koncept 3 är tanken att konstruktionen ska bestå av sju axelförband som fungerar som en transmission med målet att få kugghjul och axlar att röra sig tillsammans [10].
Figur 20: Axelförband med kilspår
Kugghjul
Med hjälp av ett kugghjul (se figur 21) överförs rotationen till en remväxel enligt konstruktionen för koncept 3. I koncept 3 är tanken att konstruktionen ska bestå av fem kugghjul med varierande diametrar. Kugghjulet har som funktionen att överföra rotation från en axel till en annan. Fyra av kugghjulen kommer att bestå av antal kuggtänder och som är ihopkopplad med två kedjeremmar. Målet är att kunna överföra rotationsrörelsen från kugghjulet till kedjeremen. Tanken med kugghjulen är att de ska kunna hjälpa till att rotera komponenter (hyllplanen) med hjälp av en tillämpad kraft. Ett kugghjul kommer ha en mindre diameter än de andra, som ska bilda en snäckväxel [10].
Figur 21: Kugghjul med kilspår
Snäckväxlar
Axlarna i koncept 3 är vinkelräta med varandra på snäckväxeln (se figur 22) och denna typ av växel har en självlåsning. Vid användningen av snäckväxlar ger det en mycket tyst gång vilket är fördelaktigt om konceptet ska placeras i en matbutik. Nackdelen är att dessa måste underhållas genom smörjning för att minimera nötning mellan kuggarna. I koncept 3 så är inte snäckväxeln i drift konstant utan rör sig med hjälp av en tillämpad kraft från kunden. Detta leder till ett antagande på att drifttemperaturen inte kommer bli så hög. Vilket innebär att det inte leder till haveri på grund av smörjmedlet. Om drifttemperaturen är för hög finns det en risk att smörjmedlet förlorar sina skyddande egenskaper [10], [11].
Rullningslager
När två komponenter glider mot varandra uppstår det friktioner som ger upphov till värme och nötning på komponenterna. Detta leder till att komponenterna slits och i sin tur minskar på livslängden. För att minimera friktionerna kan olika smörjmedel användas och ett rullningslager.
Rullningslager består av ytterring som i denna lösning inte kommer att röra sig. Sedan finns det en innerring som kommer att vara ihopsatt med axeln. Mellan dessa ringar placeras kulor på ett jämnt avstånd mellan varandra. När axeln roterar och därmed även innerringen snurra börjar kulorna rulla, detta gör att ingen friktion uppstår mellan ytter och innerring vilket leder till en mer hållbar rotationsrörelse (se figur 23). Dock går rullningslager inte att använda i oändlighet. Vid uträkningar för rullningslagrets livslängd beräknas antal driftstimmar och antal varv (uttryckt i miljoner varv). I koncept 3 så kommer rullningslager inte utsättas för kontinuerligt varvtal vilket leder till att man kan bortse ifrån beräkning på livslängden [10].
Figur 23: rullningslager
Remväxlar
Olika typer av remväxlar är kedjerem och planrem. Fördelarna med en remväxel är att den vanligtvis är tystgående och vibrationsdämpande samt att de tål höga varvtal. Kedjeremens funktion i koncept 3 är att överföra rotation till kugghjul som är infäst med en axel. Syfte med detta är att hyllplanen ska kunna rotera från högt till lågt läge. Planremens funktion i koncept 3 är att det kommer tillämpas en kraft från en användare för att skapa rotationer på hjulet, planremen är ihopkopplad med. Ett exempel på en typ av planrem (se figur 24) [10].
Figur 24: Planrem
3.6.1.2 Koncept 8
Figur 25: Griptång förlängnings med en inbyggd elektrisk motor
Komponenter för koncept 8: Elektrisk cylindermotor (DC- motor), Gängad axel, muttrar, ihåliga cylindriska axlar, handtag, gripare. Beskrivning av funktion samt detaljernas egenskaper förklaras nedan.
Elektrisk cylindermotor
Elektrisk cylindermotor fungerar som en drivenhet då elektrisk (likström/DC) energi omvandlas till mekanisk rörelse. Den mekaniska rörelsen är rotationer som går i medurs samt moturs, detta görs genom en elektromagnet som är en magnet vars magnetiska fält skapas av en elektrisk ström. En enkel elektromagnet skapas med hjälp av en järnstav som är inlindad i koppartråd. Koppartrådens funktion i det här fallet är att tråden ska fungera som en ledare så att strömmen kan passera. Beroende på strömmens riktning och riktning på lindning får man antingen en nord-syd magnet eller en syd- nordmagnet, där det sker repellering samt attraktioner hos magneterna. Genom att ändra på den ingående riktning på strömmen leder detta till att den mekaniska rörelsen kan rotera medurs samt moturs. Koncept 8 kommer att bestå av en elektrisk cylindrisk motor med typen DC motor. Motorn kommer att alstra rotationsrörelse i medurs samt moturs till en ihopkopplad gängad axel. DC-motor för koncept 8 kan ses i (figur 26) nedan [12], [13].
Gängad axel och mutter
Syftet med att använda en gängad axel är att den ska vara ihopkopplad med DC-motorn. Detta görs för att kunna skruva in en muttrar på den gängade axeln (se figur 27). Målet är att skapa en lämplig passning mellan mutter och den gängade axeln. Avsikten är att muttern ska kunna förflyttas in och ut genom moturs och medurs rotation. Därför är det viktigt att dess komponenter får en lämplig passning mellan varandra.
Figur 27: Motorn monterad ihop med axeln
Ihåliga cylindriska axlar
Konstruktionen kommer bestå av två ihåliga cylindriska axlar, inre cylindrisk axel och ytter cylindrisk axel, med olika diametrar samt tjocklekar. Att ha ett material med låg densitet är något att föredra för hela konstruktionen. Detta i sin tur uppfyller kravet att konstruktionen kommer bli mer kundvänlig på grund av vikten.
Inre cylindriska axeln
Den minsta diameter på den innersta ihåliga cylindern kommer att vara ihopkopplad med mutterns ytterdiameter, detta är för att uppfylla en linjär rörelse som förflyttas in och ut. På den innersta ihålig cylinder kommer det därmed vara en bit som är upphöjd på cylindern (se figur 28) nedan. Funktionen för den inre cylindriska axeln är att den ska kunna förlängas.
Figur 28: Den inre cylindriska axeln som kan förflyttas fram och tillbaka
Yttercylindriska axeln
Tanken med yttercylindriska axeln är att den ska fungera som en broms mot rotationsrörelse som kommer ske i den inre cylindriska axeln. Detta görs genom att konstruera en lång inskärning på hela cylindern (se figur 29). Inre- och yttrecylindern ska ha en lämplig passning så att den inre cylindriska axeln ska kunna röra sig linjärt.
Figur 29: Yttercylindriska axeln med en inskärning
Handtag
Materialet för handtaget (se figur 30) kommer att vara i gummi av anledning till att det ska vara enkelt att rengöra samt skapa friktion mellan handgreppen och handtaget. Detta leder till att konsumenten ska kunna få ett fastare grepp vid användning. Med hjälp av en knapp ska den inre cylindriska axeln kunna förlängas. Då kunden trycker på knappen igen så sker det även en translation tillbaka till ursprungsläget. För maximal komfort och fastare grepp kan handtaget vara format efter handen. Handtaget kommer också bestå av en till knapp för “griparen”.
Figur 30: Handtaget med en knapp
Gripare
Griparen (se figur 31), som styrs med den andra knappen, har som funktion att greppa produkter från hyllan. Materialet för denna komponent kommer vara i plast. Tack vare knappen så behöver inte konsumenten klämma själv med handen vid nedtagning av en produkt. I detta arbete kommer griparen inte att vara i fokus.
Figur 31: Griparen som greppar varor från hyllan