Part- och sammanställningsmodellering

Sub-funktionerna kunde urskiljas i den uppdelning som gjordes i cad-modellerna enligt listan nedan.

• S2 – Mottagare +Bana+ Raket • S3 – Karusell +Fastsättning kassett • S5 - Skydd

En redogörelse för innehållet i varje sammanställning följer nedan. De beräkningar som behövts för dimensionering är också redogjorda för. I viss utsträckning redogörs också för avsett handhavande av mekanismen.

6.1.1 Karusell

Karusellen är den del som anses vara direkt kopplat mot underlaget; Bracke P11. Navet är enligt skisser tvunget att vara fritt för att ge rum åt stillastående konstruktioner som tar hand om kassetten. Därför bestämdes det att ett svängkranslager enligt Figur 24 skulle sköta karusellens roterande rörelse. Ett underrede skapades där kranslagret skulle sättas fast. Underredet sattes i sin tur fast i planteringsaggregatet som också kan ses i Figur 24.

Figur 24. Svängkranslager och underrede

Om friktionen antas vara noll blir det moment som krävs ifrån motorn till kranslagret lika med tröghetsmomentet gånger vinkelaccelerationen som krävs för att få magasinet i snurrning, i proportion till den utväxling som sker mellan magasinets rotation och motorns.Tabell 4visar de indata som behövs för uträkning av momentet för en motor med ett 15 kuggars kugghjul kopplat till

svängkranslagret. Accelerationen antas behöva fördubblas för att erhålla snitthastigheten vid halva tiden för rörelsen. Det antas vidare att magasinets form kan liknas vid en cylinder med yttre och inre radie enligt specifikationerna för svängkranslagret. Massan erhållen från magasinets andra delar såsom kassetter och kassetthållare är inkluderade i massan i Tabell 4, dock antas ingen formförändring på grund av detta.

Tabell 4. Indata för uträkning av erforderligt vridmoment för svängkranslager.

Indata Värde Enhet Noteringar

Vinkeländring 0,79 rad

Tid för vinkeländring 1 s

Vikt på rotationskropp 45 kg Enligt CAD-modell Kuggantal svängkranslager 136 -

Kuggantal motorkugghjul 15 - Yttre radie lager 0,523 m

Inre radie lager 0,473 m

En cylinders tröghetsmoment kan räknas ut enligt: (www.livephysics.com)

(1)

I detta fall används svängkranslagrets inre och yttre radie och den massa som skall rotera enligt CAD-modellen.

Vinkeländringen 0,79rad skall göras på 1 sekund. Detta ger en vinkelhastighet på 0,79rad/s hela vinkeländringen. Om ett antagande görs att hastigheten skall nås inom halva tiden (0,5s) blir

vinkelaccelerationen .

Vridmomentet kan vid rotation beräknas enligt:

(2)

Insatta data ger för rotation av svängkranslagret. En utväxling mellan svängkranslager och motoraxel på 136/15 ger att det lägsta moment motor skall ha är

Det låga vridmomentet gjorde att en elektrisk DC-motor valdes till driften av lagret. Med enbart pneumatik och elektronik som drivkällor minskar komponentantalet, jämfört med till exempel hydraulik.

Det bestämdes att åtta stycken kassetter skulle användas till planteringsmaskinen. Eftersom kassettmagasinet har en cirkulär form där kassetterna ligger ner plant med kortsidorna i radiell led kunde en ungefärlig magasinstorlek tidigtbestämmas genom att placera ut åtta kassetter i en ring.

Figur 25 visar en av fastsättningsanordningarna som håller kassetten och cupcake-formen då dessa roterar i magasinet. Två lister sitter fast i svängkranslagret som utgör magasinet. I dessa kancupcake-formen med kassett glida. Denna cupcake-form berörs vidare i kapitel6.1.2Rack.

Figur 25. Fastsättning för cupcake-form i svängkranslagret

6.1.2 Rack

Rack utgör fastsättning för kassetten. Under designarbetet av Racktogs hänsyn till att den ska användas för att hantera och förflytta kassetterna till korrekta positioner. Detta ska ske med hög precision, samt god användarvänlighet vid bytet av den samma. Med fastsättningen ska kassetten kunna föras till depopprarna, centreras över depopprarna och även kunna hållas på plats i karusellen. Genom att föra handtaget över en klack och där den tillfälligt fäster, dras tänder in som göra att kassetten med en hand kan sättas i magasinet och fixeras. Den andra sidans tänder är stumma och fungerar enbart som ett stopp för att hindra att kassetten lossnar. Figur 26visar hur kassetten vinklas i läge. Förfarandet kan liknas vid bytet av ett batteri där först ena och sen andra delen vinklas i rätt läge.

Figur 26. Manuell isättning av kassett där kassetten sätts in snett för att sedan fixeras då den hamnat i rätt position. Figur 27visar kassetten fastlåst av de tänder som löper längs hela långsidan av kassetten. Handtaget är i figuren tillbakadraget och hållsmed hjälp av en fjäderbelastning kvar i detta läge. Tandutseendet medger att plantor fortfarande kan tryckas ut utan att cupcake-formen blir ivägen.

Figur 27. Fastsatt kassett och spak tillbakadragen

På båda sidor om cupcake-formen finns också åtta urgröpningar där klackar sedan ska fastna för att exakt centrera en rad i kassetten, se Figur 28. Klackarna är pneumatiskt styrda och passar i ett hål på var sida om kassetten. Dessa klackar beskrivs ytterligare i kapitel 6.1.5Bana. En krok är monterad på ena kortsidan på cupcake-formen som skall göra att kassetten åker med medbringaren till platsen för plantuttryckning, se Figur 28.

Figur 28. Undersida av cupcake-formen. Krok i framkant, lager och klackhål på sidorna.

6.1.3 Mottagare

Med mottagare avses den konstruktion som tar hand om plantan direkt efter att den lämnat kassetten. Fållan som plantan landar i vid uttryckning har en form som är en hybrid mellan ett V och ett U. Detta gör att plantan rullar ner i mitten av plåten och där efter placeras i planteringsröret. Fållan ses i Figur 29.

Figur 29. Fålla som hanterar den uttryckta plantan.

Fållan har två rörelser att utföra; den ena, som görs för varje plantering, roterar fållan cirka 90 grader så att den centrerar över planteringshålet vid plantering och i uppfällt läge vilar strax nedanför den aktiva raden i kassetten i väntan på att nästa planta ska tryckas ut. Den andra rörelsen görs för att kassetten ska ha möjlighet att bytas ut. När kassetten går i banan från aktivt till passivt läge, och vise versa, vinklas fållan så att gröndelen på plantorna och kassetten ska kunna gå fritt utan

att, för plantan skadlig kontakt ska uppstå. Fållans rörelse utförs med en roterande rörelse på cirka 180 grader ifrån utgångsläget strax nedanför aktiv kassettrad, se Figur 30.

Figur 30. Fållan har roterat ur vägen för att medge kassetten förflyttning upp i banan.

Genom att flytta fållan ur vägen på detta sätt kan kassetten passera fritt. För att åstadkomma den större rörelsen på nästan 180 grader. Rörelsen åstadkoms genom tvåpneumatiska cylindrar monterastvå med baksidorna mot varandra för att ge flera möjligheter till slaglängder. En sida är fastsatt på en hävarm på fållans rotationspunkt, se Figur 31 och den andra sidan är fixerad i chassit.

I änden av kolvstången sitter ett länkhuvud som ger rotationsmöjlighet i fästpunkten mot fållan. Tabell 5 visar de egenskaper för mottagarens cylindertyp. Båda cylindrar är likadana.

Tabell 5. Egenskaper på mottagarens två pneumatikcylindrar. Bosch Rexroth R480041556 Värde Enhet

Kolvdiameter 32 mm

Kolvkraft minusrörelse 435 N Kolvkraft plusrörelse 505 N

Vikt 0,6 kg

Slaglängd 50 mm

Den ena pneumatiska cylindern utför själv den ena rörelsen då plantor sätts. Figur 33 kolvstången slår hela sin slaglängd.

Figur 32. Fålla i läge för att ta emot en planta ifrån kassetten, i detta fall första raden på kassetten.

När plantan är satt efter några tiondels sekunder roteras fållan återigen tillbaka till utgångsläget som kan ses i Figur 32. Endast en cylinder används i denna rörelse. Den andra cylindern behövs då hela kassetten ska bytas ut mot en ny och fållan flyttas, se Figur 30.

Figur 33. Fålla i nerfällt läge centrerad över planteringshålet

6.1.4 Raket

Med Raket menas den konstruktion som hanterar plantuttryckningsmomentet ifrån baksidan av kassetten. Fem pneumatiska cylindrar används för att trycka ut de fem plantor som utgör en rad i en HIKO-kassett. Pneumatik används till följd av dess krav på finkänslighet och möjlighet till inställning av styrka och hastighet utan att behöva kompromissa med dess pålitlighet. Ytterst på varje kolvstång på cylindern finns ett huvud som är i kontakt med och trycker ut plantan, se Figur 34.

Formen på huvudet är avrundat för att medge en viss förskjutning på hålbilden gentemot depopprarnas position. Cylindern slår cirka 100mm och trycker då ut plantan i fållan som för den vidare till planteringshålet genom den rotationsrörelse som beskrivs i kapitel 6.1.3Mottagare.

6.1.5 Bana

Med bana menas den aktiva kassetthanteringen där kassetten förs ifrån att vara ”passivt” hanterad i magasinet till positionen där plantor skall tryckas ut för plantering. Två lister löper längs övre kanten av plåten som utgör stommen till den aktiva kassetthanteringen i vilka cupcake-formens lager rullar, Figur 35.

Figur 35. Bana fast monterad på underredet.

Nedanför listerna löper två kedjor med simultan drift. En medbringare sitter kopplad mellan dessa kedjor som har till syfte att föra kassetten till och frånläget för plantuttryckning. Figur 36 visar medbringaren gul-markerad.

Figur 36. Medbringare i läge där den kommer i kontakt med cupcake-formen. Delar av kedjan syns i blått. Två spår inskurna i varje plåt styr medbringaren exakt efter den bana som cupcake-formens krok följer i sin väg mot ändhållplatsen längst upp på banan. Kedjan följer detta spår vars bana simulerats fram och följer medbringarens rörelse relativt listen. Figur 36 visar spåren som styr medbringaren.Figur 37 visar det spår som medger en på- och avlämning av medbringaren, medbringaren själv samt dess omgivande komponenter i genomskärning. Genom att förflytta sig underifrån och successivt närma sig kroken kan medbringaren gripa i kroken och dra med sig cupcake-formen, se Figur 38.

Figur 37. Figuren visar medbringaren i gult samt dess omgivande komponenter och spåret som medger på- och avhämtning av kassetten i dess cupcake-form.

Figur 38. Medbringare griper tag i kroken i framkant på cupcake-formen.

Varje rad i kassetten måste positionera sig framför depopprarna i Raket så att uttryckning av plantor fungerar problemfritt. Denna positionering sker med hjälp av två klackar på vardera sidan om cupcake-formen fastsatta i plåtarna som utgör banan. Figur 39 visar klackens position relativtcupcake-formen. Kedjan som flyttar cupcake-formen är inte tillräckligt exakt för att kunna centrera en rad i kassetten. Därför utför klackarna det sista arbetet genom att de koniska klackarna centrerar cupcake-formen till den plats den skall vara för uttryckning av plantor. De har också till uppgift att hålla cupcake-formen i rätt position för varje planta i samma rad.

Figur 39.Figuren visar Raket positionerad på baksidan av cupcake-formen, samt en av två klackar till vänster i figuren.

6.1.6 Skydd

Ett skydd från externa påfrestningar bör monteras för att undvika att konstruktionen tar skada under drift.Plexiglas är stabilt och medger att föraren av planteringsmaskinen kan se planteringsförloppet En sarg runt maskinen kan exempelvis användas i kombination med en

lyftanordning för att medge att systemet kan laddas med kassetter och att underhåll ska kunna utföras.