Sållning

Genom att undersöka varje koncept på en grundlig nivå kunde vidare utveckling motiveras eftersom vissa koncept visade på bättre resultat än andra. För att avgöra vilka koncept som skulle gå vidare användes en Pughs-matris, se figur 12. Den referenslösning som valdes för att utvärdera alternativlösningarna var den redan befintliga stoppringen som ROL Ergo använder. Matrisen användes för minska antalet lösningar som skulle fortsättas arbetas med i vidareutvecklingen.

Figur 12. Phugs-matris.

För att försäkra ett fullgott resultat, användes en fokusgrupp på ROL Ergo som med hjälp av erfarenhet och insikt i andra projekt, kunde ge rekommendationer om vilka koncept som hade störst potential att leverera bäst resultat. Detta tillsammans med Phugs-matrisen gjorde så att tre koncept kunde väljas för vidareutveckling.

Vidareutveckling

Efter sållning av koncept var det tre koncept som gick vidare, Fjäderstopp, Mutterglid och C-ring. För att bättre få en förståelse över koncepten modulerades koncepten i 3D med hjälp av CAD programmet SolidWorks och prototyper i form av 3D utskrivna modeller gjordes.

4.4.1

I processen där de positiva egenskaperna hos Fjäderstopp skulle verifieras, var SolidWorks det mest använda verktyget.

Genomförande och resultat

Med hjälp av CAD-modeller kunde konceptet utformas på plats inne i bordet, på så vis kunde flera åtgärder göras före konceptet skulle byggas i verkligheten. Efter att ha fått önskade mekaniska egenskaper, simulerades rörelser och krafter i SolidWorks för att få en indikation om konceptet var värt att satsa på.

För att kunna utföra ett fysiskt test gjordes fullständiga CAD-ritningar i SolidWorks av konceptet för att sedan 3D-printas. Resterande delar blev handborrade och svarvade på ROL Ergo av standarddelar. Montering skedde i testlabbet på ROL Ergo.

Vidareutveckling

För att minska antal delar för konceptet, började tester för att skapa en ny prototyp utan fjädrar. För att få samma effekt som med fjäder, förlängdes kroppen på detaljen för att på så vis ha mer material som kan böjas. Detta resulterar i att plasten inte utsätts för samma påfrestning.

För att visa på att det är möjligt att få ett elastiskt resultat på detaljen, gjordes simuleringar i SolidWorks som visade på bra förutsättningar.

Begränsningar inom 3D-printad plast (PLA) gjorde så att resultatet inte blev det som var tänkt. Egenskaperna hos PLA-plast skiljer sig från egenskaperna hos till exempel POM-plast. Detta eftersom plasternas elastiska egenskaper inte är de samma.

Istället för att Fjäderstoppet böjdes till önskat läge för att sedan återvända till ursprungsläget, inträffade en plastisk deformation på det svagaste stället som i sin tur led till att detaljen gick sönder. Samma test genomfördes flera gånger, med liknande resultat.

Konceptet verkade fortfarande lovande, men krävde betydligt mer utvecklingstid. Detta i kombination av brist på förutsättningar att göra det i rätt sorts plast, gjorde så att konceptet lades ned.

4.4.2

För att verifiera idén med konceptets stoppfunktion utfördes ett enkelt test. Genom att rotera en gängstång samtidigt som mutterns rotation förhindrades, testades idéen med en mutter som förflyttas längs gängstången. För att vidare testa om muttern lyckas förhindra gängstångens rotation om muttern kommer i kontakt med ett stopp, monterades två stopp på gängstången där muttern var placerad i mitten. Med hjälp av en skruvdragare roterades gängstången och muttern förflyttade sig i sidled. När muttern nådde ett stopp förhindrade stoppet mutterns rörelse längs gängstången samtidigt som mutterns rotation förhindrades. Detta resulterade i att gängstångens rotation förhindrades, vilket antydde på att principen fungerade. Efter detta enkla test konstruerades en CAD-modell utav konceptet.

Genomförande och resultat

Med hjälp av CAD-ritningarna kunde delarna 3D-printas vilket resulterade i en fullständig prototyp som fungerade mekaniskt. Men på grund av att den 3D-printade modellen inte har den hålfastighet som eftersträvades gjordes en prototyp i metall. Denna prototyp blev tillverkad i bockad plåt för att kunna demonstrera fysiska krafter på 1.2 kN. Modellen konstruerades på ett sådant vis att viktiga delar av prototypen som gängstången och muttrarnas storlekar kunde ändras för olika storlekar.

Vidare utveckling av Mutterglid

Efter goda resultat vid tidigare byggda prototyper ritades en fullständig modell på de mekaniska delarna i prototypen. Även en skyddande låda designades efter ROL Ergos önskemål att synliga prototyper ska täckas. För att ytterligare visa på konceptets mångsidighet designades ett enkelt system för att koppla ihop den nuvarande axeln under bordet med konceptet. Tanken är att konceptet skall kunna eftermonteras på bordet, men även kunna användas på andra bordsmodeller om så önskas.

Konceptet är utformat på ett sådant vis att en platta kan placeras under för att skydda undersidan av bordet om så krävs. En platta under skulle också kunna fungera som en mall för montering av konceptet. Detta skulle kunna underlätta både eftermontering på redan existerande produkter, samt se till så att måtten för den totala verkningslängden på gängstången blir så exakt som möjligt.

Plastkåpan som är tänkt att täcka de mekaniska delarna är designad för att smälta in i bordets redan existerande formspråk för att vara så neutral som möjligt. Figur 13 visar det färdiga konceptet.

Genomförande och resultat Vidare fundering kring funktionalitet

Vid vidare fundering kring konceptet och hur stopfunktionen fungerar kan konceptets stoppfunktion efterliknas ett skruvförband. Genom att se den stoppande plattan och den glidande plattan som två delar i ett skruvförband som förbinds, kan den axiala kraften som uppkommer beräknas. Kraften som påverkar dessa delar kommer till största del att påverka gängstångens gängor vilket betyder att en gängstång som tåler dessa krafter måste efterforskas.

Vid beräkningar av skruvförband beräknas den axiala kraften med hjälp av en rad olika parametrar som förklaras i avsnitt 1.5.3. Beroende på gängstångens utformning av gängor, diameter och stigning ändras den axiala kraften som uppstår. Därför måste en gängstång som tåler de krafter som uppstår vid det vridmoment som veven uppnår noga väljas för att förhindra att gängstången går sönder.

För att minska storleken på konceptet valdes en gängstång med storleken m8 med en stigning på 1.25 mm. Detta gjorde att mellanrummet mellan de två stopplattorna beräknades till ca 58 mm vilket var inom den storlek som önskades. Däremot blir den axiala kraften som påverkar stoppet upp emot 5 kN enligt beräkningarna. För att minska den axiala kraften måste en annan gängstång användas, men på så sätt ökas även storleken på konceptet.

På grund av detta dilemma som uppstått valdes det att vidareutveckla C-ringen för att kunna jämföra koncepten med varandra och sålla ned koncepten till ett slutgiltigt koncept.

4.4.3

Efter att ha brutit ner de olika beståndsdelarna och försökt skapa en så simpel modell av problemet som möjligt, resulterade det hela i att en O-formad ring kunde monteras i en svarvad profil i gängstången. Det hela gav goda resultat med en standard o-ring, men efter fler tester, blev en C formad ringen verklighet.

En standard O-ring gjord av gummi visade sig både för hal och mjuk för att lösa problemet. Vidare tester krävde att CAD ritningar skapades och 3D-printades. På så vis kunde C-Ringen testas för bästa möjliga egenskaper. Lösningen med C-ringen, skapade bra förutsättningar för att både tillfredsställa ROL Ergos krav samt de uppsatta kraven för projektet. Efter att ha bevisat konceptets potential med 3D Printad plast, skapades en prototyp av de använda materialen. En standard gängstång svarvades ner till ritade mått och C-ringen testades för användning och kraftpålägg.

Genomförande och resultat Fortsatt utveckling av koncept

För att efterlikna gängstångens diameter på 12 mm så bra som möjligt men även skapa bästa förutsättningar för passform, ritades ringen med en yttre diameter på 11,5 mm och en inre diameter på 7 mm, samt med tjockleken 2,75 mm. Detta, i kombination med en svarvad profil på gängstången med diameter 7 mm och en brädd på 3 mm, blev resultatet lovande.

Figur 15. Färdigt koncept utav C-ring.

Resultat frågeställning 2

[2] Hur skall ett stopp utformas för att förhindra bordet att höjas över det översta tänkta läget?

För att förhindra bordet att höjas, krävs det att ett stopp monteras på de mekaniska komponenterna som fördelar kraften. Detta görs med hjälp av montering av antingen Mutterglid eller en C-ring på ett fungerande bord. Med dessa koncept krävs endast få ändringar av de befintliga delarna.

För att montera en C-ring och få bordet att stanna på rätt ställe, krävs det att en profil på skruvstången i benen svarvas ner till 7 mm diameter och 3 mm brädd. C-ringen, med måtten diameter 11,5 mm och bredd 2,8 mm monteras sedan i den svarvade profilen. (Se figur 16.)

Genomförande och resultat

Måtten för montering av C-ringen fastställdes genom att mäta gängstången och hur spindeln förflyttas de 470 mm som krävs för att bordet slaglängd blir 470 mm.

För att montera ett Mutterglid och få bordet att stanna på rätt ställe krävs det att den underliggande axeln under bordsskivan gängas med en stigning på 1 mm eller byts ut mot en gängstång med stigningen 1 mm. Sedan kan Mutterglid monteras på undersidan av bordsskivan. På så vis kan de två stoppen som ingår i Mutterglid kallibereras in för önskat resultat.

Av Mutterglid och C-ring så är C-ring det koncept som löser problemet bäst utan att ha gjort någon fältstudie eller simulering. Konceptet löser problemet på ett sådant vis att bordet kommer att stanna på rätt ställe och kräver inget installationsarbete från kunden. Den yttre sidan av bordet kommer heller inte ändras eftersom C- ringen sitter monterad inne i respektive ben. Detta gör så att inget estetiskt på bordet kommer att ändras. Genom att ha fått förståelse av hur gängstänger och skruvförband fungerar med hjälp av det teoretiska ramverket, drogs slutsatsen att stigningen på den underliggande axeln i konceptet Mutterglid var tvungen att forskas på vidare. För att minska storleken på konceptet valdes en gängstång med liten stigning (1 mm), men vid beräkning av den axiala kraften som uppstår vid stoppet blev resultatet för stort. För att minska kraften måste gängstångens utformning ändras där gängstångens stigning ökas vilket resulterar i att avståndet mellan stoppen blir större och storleken på konceptet ökas.

Efter att konceptet C-ring hade fått bäst resultat i Phugs, samt fått bra rekommendationer från fokusgruppen på ROL Ergo, blev det naturligt att vidare test och studier skulle avgränsas till att enbart göras på C-Ring. Detta, eftersom allting pekade på att lösningen hade goda förutsättningar att lösa alla de krav som var uppsatta för projektet.

Genomförande och resultat

Fysisk test (Verifiering av koncept)

För att verifiera att det koncept som tagits fram håller för det krafter som beräknats gjordes FEM beräkningar på konceptet med hjälp av SolidWorks Simulations. Dessutom gjordes fysiska tester på konceptet för att kunna jämföra resultaten mellan simulationerna och testerna. Med hjälp av både simuleringar och fysiska tester kan frågeställning 3 besvaras, där frågeställningen berör hur framtaget koncepts stoppfunktion kan verifieras.