Framtagning av prototyp

implementering enkelt genom att påverka så få komponenter som möjligt. På så sätt undviks problematiken med olika årsmodeller som kräver olika reservdelar och att behöva lagerhålla olika versioner av komponenter med samma funktion.

För att kunna implementera ett frihjul på dagens Piraya måste dock borsten delas upp i två delar för att kunna placera frihjulet i linje med remdriften. En lösning för hur

borstarna skall tillverkas och sättas ihop måste därför tas fram tillsammans med en infästning av frihjulet. Att endast borsten modifieras och är utbytbar helt utan

modifikationer till en Piraya med en äldre borste är mycket fördelaktigt då borsten är en slitagedel som ofta byts ut. Detta gör att borstarna succesivt kan bytas ut i samband med service för en sömlös implementering av den nya tekniken.

En annan lösning som kräver en designändring av hjulen är att flytta ut remdriften från insidan av hjulen till utsidan. På så sätt behövs inte längre borsten tillverkas som två separata delar, vilket tillåter en enklare tillverknings-och monteringsprocess samt en potentiell viktbesparing. Den största fördelen att montera remdriften på utsidan av hjulet är att detta underlättar för kunden vid demontering av borstarna för rengöring då remmarna inte längre behöver träs över borsten och hjulet, utan enkelt dras av utåt.

4.3.1.1 Framtagning av prototyp

För att kunna testa funktionen av idén med frihjulet skapades en 3D-printad prototyp.

Med denna prototypframtagning undersöktes även möjligheten att ta fram ett lösningsförslag som PirTec själva kan producera tillsammans med sina

underleverantörer.

Den första prototypen skapades enbart för att testa funktionen av mekanismen och undersöka hur olika fjädringslösningar fungerar. Fokus låg på att ta fram en mekanism som roterade lätt vid frikoppling och samtidigt stadigt låste åt motsatt riktad rotation.

En process för att ta fram ett helt egendesignat frihjul påbörjades genom iterativ modellering med hjälp av sammanställningar och 3D-utskrifter.

Den första fungerande iteration består av 7 komponenter, varav fem stycken 3D-printade delar och två fjädertrådar. Antalet tänder i ytterringen är jämnt och låsningständerna är positionerade 180 grader från varandra, vilket innebär en symmetrisk låsning av båda tänderna samtidigt för att undvika snedbelastning.

Ett ojämnt antal tänder hade gett en högre upplösning av antal stoppunkter med ett osymmetriskt lastfall som följd, något som valdes bort i detta steg av processen på grund av material och toleranser.

I figur 20 nedan visas den första fungerande mekanismen som även 3D-printades och sedan vidareutvecklades för att passa på borsten.

Figur 20: Första prototypen för illustration av frihjul

Nästa iteration av frihjulet utvecklades primärt för att kunna monteras på borstarmen för att undersöka möjligheten för implementering. Ett spår för remdriften placerades i ytterringen som då tillåter remmen att driva borsten via frihjulet. Eftersom frihjulet skall monteras mellan två borstsektioner måste en genomgående axel gå genom frihjulet och på så sätt koppla samman de två borstsektionerna. För att koppla in frihjulet mot borstsektionerna togs två monteringsplattor fram. Dessa plattor är försedda med fyra hål för montering mot borstarna, samt ett hål i centrum av plattan för att monteras mot frihjulet. Hela sammanställnings syns i figur 21 nedan.

Utöver monteringsmöjligheterna förbättrades även mekanismen, tänderna gjordes bland annat brantare för att få en säkrare låsningsmekanism. Ett större utrymme till fjädertrådarna skapades för att ge mer plats för dessa att kunna röra sig fritt.

Låsningständerna fästs nu även med fingängade skruvar genom två plattor på vardera sidan av innerringen för att kunna ta upp ett större moment jämfört mot de tidigare integrerade plastaxlarna.

Designen av innerringen gjordes även om helt på grund av kravet med den

genomgående axeln. Då tanken är att två stycken frihjul skall monteras på Pirayan krävs två olika versioner som är spegelvända mot varandra. För att förenkla framtida arbete och i framtiden minska lagerhållning och antal olika komponenter gjordes innerringen helt symmetrisk vilket innebär att den kommer att passa på båda sidor av borstkonsolen.

Vid provmontering av lösningen med plattorna beslöts att en ny lösning måste tas fram på grund av den låga stabiliteten i systemet med de många olika gränssnitten. Målet med den nya iterationen var att skapa ett system som använde sig av en genomgående bult som höll samman hela frihjulet.

Då den förra mekanismen fungerade mycket väl gjordes inga designändringar i frihjulet, endast infästningen och den genomgående axeln ändrades. Istället för en integrerad plastaxel i frihjulet pressades hela frihjulet på en bult med ett slipat spår som tillåter frihjulets innerhjul att låsas mot borsten. Denna slutgiltiga lösning illustreras i figur 22 nedan.

Figur 22: Slutgiltig lösning för testning av konceptet med frihjul.

4.3.2 Vridfjäder

Idén ligger i att beräkna en vridfjäder som klarar av att motstå de krafter som kan komma att påverka borstens arm med en så liten marginal som möjligt. Detta medför att fjädern säkert kommer hålla nere borstkonsolen så att borsten konstant ligger emot botten av poolen med en bibehållen rörlighet. Om fjädern är för kraftig riskerar hela Pirayan att lyftas istället för enbart borsmodulen.

Montering av fjädern på Pirayans lagerhus sker enkelt med en klämma som spänns med hjälp av en genomgående bult. Klämman har ett spår som tillåter fjädern att klämmas fast och hållas på plats utan att modifiera några befintliga komponenter.

Pirayans lagerhus har förändrats under projektets gång, detta är dock inget som

påverkar lösningsförslaget då lagerhusets diameter är oförändrad. Detta är positivt inför framtida förändringar och justeringar på Pirayan, vridfjädern samt klämman kommer alltid fungera så länge diametern på lagerhuset är densamma.

Fjäderns innerdiameter kommer att vara större än axeln, detta på grund av att fjäderns innerdiameter kommer att reduceras vid höjning av borsten. För att fjädern inte skall bli för hård eller mjuk så kommer en beräkning göras på fjäderkonstanten. Detta går att bestämma tillsammans med ett bestämt vridmoment som sätts med hjälp utav tidigare tester som genomförts där lyftkraften mättes upp.

De största fördelarna med att applicera en vridfjäder är att den har hög pålitlighet och hållbarhet utan att den kräver en lång och komplicerad service. Om klämman för fjädern eller om fjädern havererar så är det lätt utbytbara komponenter som endast ökar

servicetiden marginellt. Hur lösningen ser ut monterad på Pirayan visualiseras i figur 23 nedan.

Vridfjädern är ett bra alternativ för en billig lösning som har en minimal påverkan på den befintliga produkten som samtidigt ser till att det inte uppstår problem vid backning.

Den låga vikten på Pirayan är en viktig punkt för PirTec och vridfjädern är en bra lösning till detta problem då de komponenter som läggs till på den befintliga produkten är lätta.

Den större delen av PirTec:s kunder kommer inte märka av någon större skillnad när det kommer till användandet eller rengöring av Pirayan. De kunder som behöver tänka på förändringarna är de som kör Pirayan på plastduk. Om Pirayan skall köras på

plastduk så monteras borsthållaren av, roteras 180˚ och monteras sedan igen så att kjolen riktas uppåt snarare än nedåt. När detta genomförs måste kunden se till att vridfjäderns ben ligger ovanpå borstens arm. Om vridfjäderns ben inte ligger ovanpå borstens arm så kommer fjärden inte längre behålla sin funktion med att hålla nere borsten.

Figur 24: Första och funktionella fjäderprototypen