Efter konceptgenereringen utfördes ett konceptval med hjälp av Pughs matris. Betygsättning baserades på QFD information och funktionsanalys. Alla framtagna konceptet diskuterade med handleder för att veta om man får använda på monteringsstation eller inte och vilka svårigheter kan förekomma.
Alternativ Koncept Kriterium Faktor vikt Koncept 1 Koncept 2 Koncept 3 Koncept 4 Användning av verktyg ska inte skada
montörer eller produkt
3 - 0 0 0
Den ska kunna trycka minst 7845 N 3 - + 0 +
Pressa 11 mm 3 0 0 0 0
Ska pressa centrerad och stabilt och bara uppifrån
3 0 0 0 0
Totalt vikt max 3 kg, då processen inte kräver lyft över 3 kg
2 0 0 0 -
Inte komplicerad teknik, så enkel så möjlighet
2 + - + +
Montering process ska vara enkel för montörer med lägre kompetens
2 + - + +
Inte ha vassa kanter, ergonomisk design
1 - 0 + 0
Miljövänligt 2 0 - 0 0
Den ska vara hållbart 2 - - + 0
Kräver underhåll max 2–3 gånger per år
Användningstid bör vara ungefär 2 minuter
1 0 + - -
Den ska ha så många
standardkomponenter som möjligt
1 - - + 0
Den ska gå att användas med befintlig design av växelhus
3 0 0 0 0 Klämfritt verktyg 3 - 0 0 - Antal + 3 2 6 3 Antal - 6 6 - 4 Summa +/- -3 -4 +5 -1 Viktad summa -8 -7 +6 0
Figur 29 Pugh,s Matris för att välja ur ett bästa koncept.
4.5 Vidare Konceptutveckling
Pugh’s matris sållades fram koncept 3 som är mest lovande enligt kravspecifikation. Koncept 1 och 2 sållades bort på grund av sina krångligheter, exempelvis mer krävande av underhåll och användning svårigheter. Koncept 4 var också ganska bra men vann inte på grunda av att det tar mer tid i användning eller kräver ändringen i arbetsfixtur. Koncept 3 är att omvandla skruv kraften till presskraft. Detta koncept fick mer poäng i Pughs matris, för att den inte kräver så ofta underhåll, har standardkomponenter och är lätt att använda.
Konceptet 3 var att den ska vara ett verktyg som går att använda med ett vanligaste spärrskaft eller med befintliga skruvdragare på monteringsstation som kan utföra 17 NM moment. Man ska först lägga radialtätningen och sedan lägga pressverktyg på den och rotera skruv för att pressverktyg ska utföra nedpressningen. När pressningen sker då man får motkrafter och därför verktyget designen ska ha ett motstånd som håller mot och inte deformerar sig. Även ska den ha en svirvlande funktion för att den inte ska göra sönder radialtätningen. Eftersom när man roterar skruven då pressmunstycke går ut samt roterar, vilket kan göra sönder gummi del av radialtätningen.
För att testa vinande konceptet byggdes en snabb prototyp 1 med hjälp av 3D skrivare, vinkeljärn, kullager, skruv och muttrar. Prototyp 1 funkade delvis och tryckte ner ostabil och det kändes att den tar mer kraft från handen. Den inte tryckte exakt centrerad för att skruvlängd och kullager hade svängande rörelse.
Figur 31 Prototyp 1 och prototyp 2 . Figur 30 Tilltänkt koncept CAD bild.
Efter erfarenhet från prototyp 1, förbättrade konceptet och byggde en till prototyp. I prototyp 2 fokus var att den ska vara stabil, centrerad och lätt trycka ner. För att den ska hålla centrerad, utnyttjades två hål i växelhus och lagt 2 styrpinne som ska gå in i hål, en utväxling för att den inte ska ta så mycket kraft från handen, och ett stöd i bygel för att den ska var mer stabil. Med hjälp av styrpinne den går centrerad men problem var att den blev krångligt. Eftersom på grund av svirvlande funktion styrpinne hamnar inte rätt position, man ska först hantera styrpinne.
Handledare på företaget tyckte den är stor, klumpig och svårt hantera.
4.5.1 Konceptutveckling på detaljnivå
4.5.1.1 Förbättring av design
Enligt Pughs matris Koncept 3 var mer lovande koncept. Vid experiment av prototyp 1 och 2 blev det synlig att koncept 3 behövs fortfarande mer utveckling för att full uppfylla kravspecifikation. Det gjordes brainstormingen och kom på en ny design där istället behållning bygel finns en kåpa som håller pressning munstycke och även håller motkrafter. En skruv som går genom både kåpan och pressmunstycke, när man roterar skruv då pressmunstycke går ut och trycker. Hela konstruktionen är inte så stor eller klumpig och har inte vassa kanter. I prototyp 1 och 2 när man roterar
skruven då den omvandlar vridkraft till axial kraft samt skruven går upp eller ner beroende rotationsriktning. I denna design skruven ska rotera men går inte upp eller ner, däremot pressmunstycke ska gå upp eller ner.
4.5.1.2 Kåpa
Från prototyp 1 och prototyp 2 man lär sig att det går att pressa radialtätningen men båda är stort verktyg och inte trycker centrerad. Dessutom måste man behålla pressmunstycke med handen annars den trycker inte centrerad. I denna design
utnyttjar 2 hål i växelhus, där först man fäster kåpan med M6 skruvar och då blir hela konstruktionen stabil. En till fördel med denna design är att pressmunstycke går ut centrerad och hela pressverktyget är inte så stor. Kåpans mått finns i ritningen och i bilagan Nr 3 visar 3D tillverkat prototyp av kåpan.
4.5.1.3 Pressmunstycke
Enligt kravspecifikation pressningen ska ske centrerad och vilket inte uppnådde i den design som används i prototyp 1 och 2. Då utvecklades fram pressmunstycke som liknar med nuvarande metalldon och har en del samma geometri som metalldon. I denna design har lagt plats för en utbytbar mutter och kan byta när den är sliten vilket underlättar underhållning process. Pressmunstycke är rund och med specifik tolerans är mindre in kåpan. Pressmunstycke ska sätts in kåpan och när skruvvridningen sker då pressmunstycke ska komma ur från kåpan och trycka centrerad. Dessutom finns två symmetriska fläns som stöder pressverktyg att trycka exakt men inte mer än 11 mm.
Figur 33 Utnyttjade håll i befintligt växelhus. Figur 34 Prototyp med fäste. Undersida av Kåpan.
Figur 35 3D tillverkat prototyp av Pressmunstycket.
4.5.1.4 Svirvlande funktion
I kravspecifikation står att pressverktyg inte får skada radialtätningen. Därför om man inte har någon svirvlande funktion i pressverktyg då pressmunstycke roterar på radialtätningen när man roterar skruven, vilket leder till gummiskador oss radialtätningen. Det var bäst att lägga ett kullager istället svirvel platta/fjäder för att få centrerad svivelande funktion.
5 Resultat
5.1 Ny hylla på monteringsstation.
Efter observation och tillställde frågor till montörer man märker att förbättra nuvarande materialflöde för monteringsstation IRB 360 handlar inte bara om att hantera material på ett bra sätt, dessutom har den kopplingen till slöseriet och arbetssäkerhet av montörer. Tanken var att vilka åtgärder man ska göra för att skippa bort alla upptäckta problem som tillkommer från materialhantering.
Konceptet blev att flytta alla detaljer från P- verket till på arbetsstationen på ett systematiskt sätt för att den ska funka som ett flöde. Med hjälp av CAD skapades en 3D layout för befintliga monteringsstation för att se vart materialen kan få plats. Efter brainstorming blev lösningen att den ska lägga en till Small Box på monteringsstation och flytta ca 80 detaljer från P- verket till den ny Small Box och den ska skötas och fyllas av logistiktåg. Lösningen diskuterade med handledare på företaget. Handledaren berättat att hela monteringen station för IRB 360 ska flyttas efter ett tag (hemligt tid) och detta är onödig att göra så stor investeringen. Då skapades en ny idé och lösningen övergick till att lägga en ny hylla och den ska skötas och fyllas av personer som delar material varje morgon på övriga närliggande monteringsstationer. Det är viktig att ny hyllan ska fungera på ett systematiskt sätt och även
dess ska inte bli mycket jobb för personer som ska hämta material. Med hjälp av logistikavdelningen skapades årsförbrukning lista av alla detaljer för IRB 360 som ligger i P- verket och befintliga Small Box. Syfte med årsförbrukning lista var att sortera och ge dem optimal plats på monteringsstation. Alla detaljer som har hög årsförbrukning hamnade på befintliga 2 small Box, för att det är lättare för logistiktåget att hämta så många så möjligt. Över blivande ca 50 detaljer som har låg årsförbrukning övergick till ny hyllan vilket lede att personer som delar material behövs inta komma varje morgon. 2 Bin kanban system tillämpade på nya hyllan för att hå bra materialflöde.
5.2 Nytt pressverktyg.
Enligt observationen märker man att pressning av radialtätning som inbjuder arbetsmiljöproblem. För att skippa bort arbetsmiljöproblem utvecklades fram ett nytt pressverktyg. Pressverktyget utvecklades med hänsyn till kravspecifikation och behov. Denna pressverktyget består av total 5 delar. 3 styckena är standard industrikomponenter: skruv, mutter, kullager och resten 2 styckena är bearbetade aluminium delar.
5.2.1 M8 skruv
På monteringsstation finns 2 laddningsbar och en luftdriven skruvdragare som används för olika syfte. Alla tre skruvdragare kan överföra högst 17Nm till 20 Nm vridmoment. Tanken var att utnyttja vridmoment 17 Nm och välja en sådan skruv och mutter som kan omvandla 17Nm till 7845 N axial kraft. Det var också viktigt att skruven ska ha en bra hållfastighet för att klara alla belastningar. För detta syfte samlades skruven tekniska data från Sifvert. Enligt Sifvert alla skruvar från M5 och uppåt (med hållfasthetsklass 8.8) klarar 9KN belastningar och blir inte
deformerar. För säkerhetsskäl valdes M8 skruv (med hållfasthetsklass 8.8) som klarar en sträckraft på 23,4KN.
Sedan beräkningen gjordes för att se hur mycket vridmoment behövs för M 8 skruv att trycka 7845 N. Beräkningen skull samlades skruv data från Sifvert och gjordes beräkningen.
Skruvdata för M 8 Ytterdiameter d = 8 mm Medeldiameter dm = 7,19 mm Innerdiameter di = 6,47 mm Stigningen p = 1,25 Friktion µ = 0,2 Kraft F = 7845 N Sökta vridmoment M =? 𝑇𝑎𝑛 𝛼 = p/ dm∗π 𝑇𝑎𝑛 𝛼 = 0,056 Resultatet från ekvation Nr1 M = 7,3 Nm
Resultaten övergick till att 7,30 Nm räcker för att trycka eller lyfta 7845 N.
5.2.2 Kullager SKF 51100
När man trycker ned 7845 N då får man tillbaka 7845 N reaktion kraft som hamnar på spärrmutter och sedan vidare överförs axial till kullager. Därför är det viktig att välja rätt kullager som kan tåla 7845 N axiala laster. Med hjälp av SKF online kullagerhandbok, det sållade fram en axialkullager SKF 51100 som tåler 12,2 KN och har rätt önskade dimension. Mer information om kullager finns i bilagan Nr 2. (SKF, 2020)
5.2.3 Simuleringen.
För att kontrollera konstruktions hållfasthet, utfördes 2 olika FEM simuleringen för att se om den klarar av alla laster. En för pressmunstycke och andra för kåpa som håller den. Mjukvaran Solidworks 2018 har använt för göra FEM analys. Syfte var att kolla hur mycket spänningen man får och är det blir någon deformation i konstruktion. Tillverkningen material för båda delarna är S355, som har sträckgräns på 355 Mpa.
Nedan blå bilden visar randvillkor för FEM analys av pressmunstycke för att se om den blir deformeras eller plasticeras vid 7845 N. När 6 kantig mutter trycker ned pressmunstycke med 7845 N och då ytan under mutter får tillbaka lika mycket reaktion kraft. Randvillkor för simuleringen blev att undersida av pressmunstycke bli fast och 7845 N lagt nedåt riktning på ytan där muttern trycker ned. Rosa pilarna på blåa bilden representerar 7845 N kraft neråt och bruna pilarna visar att den är fast på undersida av pressmunstycke. Beräkningen genomfördes och fick resultat i form av högsta tillåtna spänningen upp till 116 Mpa. Vilket är 3 gånger mindre än sträckgräns av stål S355. På högersidan av bilden nedan visar en färgskala för 0 till 117,5 Mpa och med hjälp av olika färger den visar att vilket ställe av är svag eller tillräcklig stark.
FIGUR 31 SIMULERING I SOLIDWORKS FÖR PRESSMUNSTYCKE.
Simuleringen för kåpan också kördes med randvillkor. Pressmunstycke överför reaktion kraft vidare till undersidan av kåpan. Randvillkor för kåpan blir att den blev fast på stället där man fäster den. 7845 N kraft har lagt undersida av kåpan riktning uppåt. Rosa pilarna i nedan bilden visar att 7845 N trycker uppåt och gröna pilarna visar att kåpan är fast på denna stället. Beräkningen genomfördes och fick högsta tillåtna spaningen 113 Mpa, vilket är 3 gång mindre än sträckgräns av stål S355. Man kan säga att båda delar av pressverktyg tåler laster och blir inte deformerad eller plasticeras. Mer information och grafer om
simuleringen finns i bilaga Nr 4.
6 Analys
Projektet har försökt svara alla frågeställningar som finns i kapitel 1. Målet med examensarbetet var att förbättra monteringsstation och ha ett förbättrat materialflöde och eliminera arbetsmiljöproblem.
Frågeställning 1: Hur man kan förbättra materialflöde?
Frågeställning 1 har löst genom att flytta alla detaljer från P-verket till monteringsstation. En ny hylla ställdes för material på monteringsstation och flytta 50 detaljer från P-verket till hyllan. Resten ca 30 detaljer har fått plats på nuvarande Small box. Denna utförande kräver inte extra resurser eller personalstyrka. Eftersom Small box skötas av morgontåg och tåget kommer varje dag oavsett hur många detaljer finns i Small box. Hyllan ska skötas av nuvarande personal som hämtar material till bredvidliggande monteringsstation. Däremot den utförande tog tid på grund av att 3 avdelningar var inblandad, exempelvis logistikavdelningen som styr morgontåg för materialleverans. Även detta utförande eliminerade övriga problem som tillhör materialflöde, se nedan
• Ingen risk av truckpåkörning.
• Inga störningar till andra arbetsstation (när man passerar genom)
• Inga kötid att hämta ut material från P-Verket, när andra som använder P-Verket. • Inget produktionsstopp på grund av fel i P- Verket.
• Material är tillgänglig på arbetsstation i god tid. • Sparar 10 minuter/person och per dag.
• Per år det bli 10*264= 2640 minuter = 2640/60= 44 timmar/år.
Figur 40 Spagettidiagram för nya layouten med ny hyllan.
Frågeställning 2: Hur kan man minimeras arbetsmiljöproblem.
Enligt arbetsmiljöforskning (2015) oftast förkommande skador i industri är från där finns risk av kläm eller sker bankningen. Arbetsmiljöproblem på monteringsstation var att det finns skaderisk i form av kläm eller slag, och dessa tillhör när man pressar in en radialtätning med hjälp av bankning. Dessutom bankningen tar mycket kraft från handen och kommer bullret från bankningen. Vilket leder till obehaglig upplevelse på monteringsstationen. Om radialtätningen är på plats med någon annan teknik, då har man inte sådana problem. För att skippa bort arbetsmiljöproblem utvecklades fram ett nytt pressverktyg. Pressverktyget löser alla arbetsmiljöproblem som tillhör pressning av radialtätning. Pressverktyget uppfyller alla krav som ställdes i kravspecifikation.
• Användning av verktyg skadar inte montörer, eftersom den är inte så stor eller har krångelteknik. När man har fästat verktyget då finns ingen klämrisk eller slaggriks.
• Kan trycka mer än 7845 N. • Pressar exakt 11 mm.
• Pressar centrerad och stabilt och uppe ifrån. • Montering process kräver inte ny kompetens.
• Miljövänligt.
• Den ska tillverkas i stål S355 och är hållbart.
• Kräva inte så ofta underhålls, i värsta fall behövs byta mutter och skruv. • Användning tid är mindre än bankningen och är mindre än 2 minuter. • Den håller standardkomponenter, skruv, mutter och kullager.
7 Referenser
ABB AB. (2019a). Om ABB. Hämtat från https://new.abb.com/se/om- abb/verksamhet/robotics-and-motion/robotics den 05 03 2019
ABB AB. (2019b). ABB Robotics. Hämtat från https://new.abb.com/products/robotics/sv den 05 03 2019
ABB AB. (2019c). NVÄNDNING AV SENSORER OCH ABB SAFEMOVE2. [Fotografi],. Hämtat från https://new.abb.com/products/robotics/sv/event/ny-era-med-okat-samarbete den 05 03 2019
ABB AB. (2019d). ABB Robotics . Hämtat från
https://new.abb.com/products/robotics/industrial-robots/irb-360 den 10 03 2019 ABB AB. (2019e). IRB 360 Flex Picker. [Fotografi]. Hämtat från
https://new.abb.com/products/robotics/industrial-robots/irb-360 den 12 03 2019
Arbetsmiljöforskning. (den 20 06 2015). Hämtat från https://arbetsmiljoforskning.se/wp-
content/uploads/2018/04/anvandbart_nr_1-15.pdf den 20 06 2019
Bark, L. (den 01 07 2009a). QFD. Hämtat från https://v- appeltorp.ita.mdh.se/course/Produktutveckling/qfd.asp den 01 04 2019
Bark, L. (den 01 07 2009b). Funktionsanalys. Hämtat från https://v- appeltorp.ita.mdh.se/course/Produktutveckling/funktionsanalys.asp den 01 05 2019 Bark, L. (den 01 07 2009c). Kravspecifikation. Hämtat från https://v-
appeltorp.ita.mdh.se/course/Produktutveckling/kravspec.asp den 01 05 2019
Bark, L. (den 01 07 2009d). Konceptutvärdering. Hämtat från https://v- appeltorp.ita.mdh.se/course/Produktutveckling/konceptutv.asp den 01 04 2019
Dalhems . (den 01 05 2019). Hämtat från C-Klämma/skruvtving: https://dalhems.com/sv/p/0ab1db713d5a42d59344a69400dc2162/C-klamma-- skruvtving
Gigant. (2019). Lägesstallare kulan. Hämtat från https://gigant.se/produkter/industri-och- verkstad/lyftpelare/lagesstallare/Gigant-lagesstallare-Kulan-533803-sv-
se#v=130251010 den 20 04 2019
Igus. (den 15 06 2020). Hämtat från robot gearbox: https://www.igus.eu/info/robotics-gears Jungheinrich. (den 20 06 2019). JPaternosterverk. Hämtat från Paternosterverk:
https://www.jungheinrich.se/produkter/staellage-och-lagerinredningar/dynamisk- smådelslagring/paternosterverk-hissautomater-455488
Mechanical Engineering. (2019). Hydraulic Press. Hämtat från https://www.mectips.com/hydraulic-press-principle-construction-working-with- applications/ den 01 05 2019
Nationalecyklopedin. (2019). Finita elementmetoden. Hämtat från https://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%C3%A5ng/finita-elementmetoden den 05 04 2019
Om ABB. (den 21 05 2019). ABB AB. Hämtat från https://new.abb.com/se/om- abb/verksamhet/robotics-and-motion/robotics
Orderive. (den 19 03 2019). Kanban. Hämtat från https://www.orderhive.com/knowledge- center/kanban 2019
SKF. (den 17 08 2020). Trust ballbering. Hämtat från
https://www.skf.com/au/products/rolling-bearings/ball-bearings/thrust-ball- bearings/productid-51100
Stacke Hydraulik. (den 20 04 2019). Stacke Hydraulik. Hämtat från https://www.stackehydraulik.com/se/vad-ar-hydraulik/sa-fungerar-hydraulik
StenHöj. (2019). Workshop preses. Hämtat från https://www.stenhyd.com/workshop- presses/c-type/20-ton/ den 01 05 2019
Ullman, David G. (2010). The Mechanical design process. 4. ed. Boston: McGraw-Hill
Ulrich, Karl T. & Eppinger, Steven D. (2014). Produktutveckling: konstruktion och design. 1. uppl. Lund: Studentlitteratur