Tillbehör för Lawn Striping : Produktutvecklingsprojekt för Husqvarna Group

Postadress:

Besöksadress:

Telefon:

Tillbehör för

Lawn Striping

Produktutvecklingsprojekt för Husqvarna Group

HUVUDOMRÅDE: Produktutveckling och konstruktion FÖRFATTARE: Linnéa Bengtsson, Hanna Weiler Hagelin

HANDLEDARE: Jonny Tran (Jönköping University), Martin Elonsson (Husqvarna Group) JÖNKÖPING 2021 JUNI

Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom Maskinteknik, produktutveckling och design. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.

Examinator: Jonas Bjarnehäll

Handledare: Jonny Tran, Martin Elonsson Omfattning: 15 HP (grundnivå)

Abstract

Abstract

The report was written for a project with the robotic lawnmower department at Husqvarna AB. Their new product Husqvarna CEORA has been developed for larger professional facilities, such as golf courses and football pitches. These facilities often use lawn striping, a method for creating patterns in the lawn by turning the grass in various directions. In order to compete with existing lawn care products available on the market, an automated lawn striper accessory was of interest to the company. The purpose of this project was therefore to develop a prototype that helps to arrange the grass in specific directions, which can be raised and lowered automatically and be fixed in height if necessary. The function must not be affected by changes in height and the product must be able to be mounted and dismounted on CEORA by the end customer.

In the theoretical framework, various relevant theories are addressed. Theory on how lawn striping is done and its effect, information on Husqvarna CEORA, theory on various fastening devices available on the market and theory on power conversion and movement are discussed. These theories form the basis for the decisions that are then made in the work.

The project uses lean product development, as it fits a project that involves product development and design. The five main areas in the process are planning and strategy,

feasibility study, product development, evaluation and concept selection, and finally prototype development. The methods section describes the methods that are included in these

categories.

The implementation chapter uses product development methods to produce the prototypes. Requirements and restrictions were developed together with Husqvarna AB. To get further information about the stakeholders who may use the product, a representative from

Jönköping Golf Club was interviewed. The interview was supplemented with a study on lawn striping done by Ingarö Golf Club. Based on this and the competition analysis, it emerged that most existing solutions consist of either integrated rollers or brushes. Different concepts were made, which led to three final concepts.

The three final concepts consist of a rubber scraper that can be raised and lowered with a linear motor. The linear motor is attached to a steel structure which is connected to CEORAS mounting plate. The scraper and linear motor are stabilized by means of two brackets. The prototypes have two degrees of freedom for pivoting, to enable the best possible compliance with the ground. The three concepts have some individual differences, mainly the third concept which has two scrapers. After undergoing a decision matrix, two of the concepts were selected for further development by Husqvarna. SLS prototypes were manufactured to evaluate the mobility of the two final concepts, Enkel and Dubbel. The prototype met all the requirements for pivoting and height mobility.

Sammanfattning

Sammanfattning

Rapporten skrevs för ett projekt från robotgräsklipparavdelningen på Husqvarna AB. Deras nya produkt Husqvarna CEORA har tagits fram för större professionella anläggningar, som till exempel golfbanor och fotbollsplaner. Dessa anläggningar användes sig ofta

av lawn striping, en metod för att skapa mönster i gräsmattan genom att vända gräset i olika riktningar. För att kunna konkurrera med befintliga grönskötselprodukter som finns på marknaden var ett automatiserat lawn striper-tillbehör av intresse för företaget. Projektets syfte blev därför att ta fram en prototyp som bidrar till att arrangera gräset i specifika riktningar, som kan höjas och sänkas automatiskt samt kunna vara fixerad i höjdled vid behov. Funktionen ska inte påverkas av förändringar i höjdled och produkten ska kunna monteras och demonteras på CEORA av slutkund.

I det teoretiska ramverket tas olika relevanta teorier upp. Teori om hur lawn striping görs och dess effekt, information om Husqvarna CEORA, teori om olika fästanordningar som finns på marknaden samt teori om kraftomvandling och rörelse diskuteras. Dessa teorier ligger till grund för de beslut som sedan tas i arbetet.

I projektet används lean produktutveckling, då det passar ett projekt som involverar produktutveckling och konstruktion. De fem huvudområdena i processen är planering och strategi, förstudie, produktframtagning, utvärdering och konceptval, och slutligen

prototypframtagning. I metodavsnittet beskrivs metoderna som ingår i dessa kategorier. I genomförandekapitlet används produktutvecklingsmetoder för att ta fram

prototyperna. Krav och begränsningar togs fram tillsammans med Husqvarna AB. För att få ytterligare information om de intressenter som kan tänkas använda produkten intervjuades en representant från Jönköpings Golfklubb. Intervjun kompletterades med en studie om lawn striping som gjorts av Ingarö Golfklubb. Utifrån detta och konkurrentanalysen framkom att majoriteten av befintliga lösningar består av antingen integrerade rullar eller borstar. Olika koncept gjordes, som ledde fram till tre slutkoncept.

De tre slutkoncepten består av en gummiskrapa som kan höjas och sänkas med en linjärmotor. Linjärmotorn är fäst på en stålkonstruktion som ansluts till CEORAS

fästplåt. Skrapan och linjärmotorn stabiliseras med hjälp av två stavar. Prototyperna har två frihetsgrader för pivotering, för att möjliggöra bästa möjliga följsamhet med marken. De tre koncepten har vissa individuella skillnader, främst det tredje konceptet som har två skrapor. Efter att ha genomgått en beslutsmatris valdes två av koncepten ut för

vidareutveckling av Husqvarna. SLS-prototyper tillverkades för att utvärdera rörligheten hos de två slutkoncepten Enkel och Dubbel. Prototypen uppfyllde alla krav på pivotering och rörlighet i höjdled.

Innehållsförteckning

Innehållsförteckning

Introduktion... 1

1.1 BAKGRUND ... 1

1.2 PROBLEMBESKRIVNING ... 1

1.3 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ... 1

1.4 AVGRÄNSNINGAR ... 2

1.5 DISPOSITION... 2

Teoretiskt ramverk ... 3

2.1 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH TEORI ... 3

2.2 TEORI OM LAWN STRIPING ... 3

2.3 HUSQVARNA CEORA ... 5 2.4 TEORI OM FÄSTANORDNINGAR ... 5 2.4.1 Skruvförband ... 5 2.4.2 Snap-fit Joint ... 6 2.4.3 Quik-Latch ... 6 2.4.4 One-Touch Fasteners ... 7

2.5 TEORI OM KRAFTOMVANDLING SAMT RÖRELSE ... 9

2.5.1 Hydraulik och pneumatik ... 9

2.5.2 Elmotorer ... 9

2.5.3 Linjärmotorer ... 9

Metod ... 10

3.1 KOPPLING MELLAN STUDIENS FRÅGESTÄLLNINGAR OCH VALDA METODER ... 10

3.2 PRODUKTUTVECKLINGSPROCESS ... 10

3.3 PLANERING OCH STRATEGI ... 10

3.3.1 Work Breakdown Structure (WBS) ... 10

3.3.2 Program Evaluation Review Technique (PERT) ... 11

3.3.3 GANTT ... 11

3.4 FÖRSTUDIE ... 11

Innehållsförteckning

3.4.2 Litteraturstudie... 11

3.4.3 Intervjuer ... 11

3.4.4 Marknadsanalys ... 11

3.5 PRODUKTFRAMTAGNING ... 11

3.5.1 Kravspecifikation och produktspecifikation ... 11

3.5.2 Funktionsanalys ... 12

3.5.3 Quality Function Deployment (QFD) ... 12

3.5.4 Themeboard ... 12

3.5.5 Brainstorming ... 12

3.5.6 Morfologiska metoden ... 12

3.6 UTVÄRDERING OCH KONCEPTVAL ... 12

3.6.1 Elimineringsmatris efter Pahl och Beitz ... 12

3.6.2 Pughs relativa beslutsmatris ... 13

3.7 PROTOTYPFRAMTAGNING ... 13

3.7.1 Detaljkonstruktion ... 13

3.7.2 Prototyptillverkning ... 13

3.7.3 Design For Manufacturing (DFM) ... 13

3.8 VALIDITET OCH RELIABILITET ... 14

Genomförande och resultat ... 15

4.1 PLANERING... 15

4.1.1 WBS ... 15

4.1.2 PERT ... 15

4.1.3 GANTT ... 16

4.2 FÖRSTUDIE ... 16

4.2.1 Intervju med Jönköpings golfklubb ... 16

4.2.2 Studie från Ingarö golfklubb ... 17

4.2.3 Marknadsanalys av lawn striping ... 17

4.3 PRODUKTFRAMTAGNING ... 19

4.3.1 Kravspecifikation ... 19

Innehållsförteckning

4.5.1 Slutligt resultat / Slutligt koncept ... 31

4.5.2 Hur kan tillbehöret designas för att kunna justeras i höjdled? ... 32

4.5.3 Hur kan tillbehöret konstrueras för att möjliggöra montering och demontering på Husqvarna CEORA? ... 32

4.5.4 Hur kan tillbehöret designas för att kunna följa underlaget? ... 32

Analys ... 33

5.1 HUR VÄL FUNGERAR MEKANISMEN SOM JUSTERAR TILLBEHÖRET I HÖJDLED? ... 33

5.2 HUR SMIDIGT KAN TILLBEHÖRET MONTERAS OCH DEMONTERAS PÅ HUSQVARNA CEORA? 33 5.3 KOMMER PRODUKTEN KUNNA FÖLJA UNDERLAGET? ... 34

Diskussion och slutsatser ... 35

6.1 IMPLIKATIONER ... 35

6.2 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 35

6.3 VIDARE ARBETE ... 35

Referenser ... 36

Introduktion

Introduktion

I introduktionen ges en grundläggande bakgrund om problemet och hur projektet är upplagt. Syfte och frågeställningar presenteras och det klargörs vad som tas upp i rapporten. Kapitlet avslutas med avgränsningar.

1.1 Bakgrund

Lawn striping är en metod för att arrangera gräs för ett estetiskt tilltalande resultat. Metoden är vanlig på golfbanor, fotbollsplaner och andra bollspelsplaner, främst utomlands men även i Sverige. Genom att gräset rullas eller stryks i olika riktningar kan olika mönster skapas. Husqvarna AB är ett företag som tillverkar olika trädgårdsprodukter och skogsbruksprodukter, som till exempel åkgräsklippare och robotgräsklippare. Robotgräsklipparavdelningens nya produkt Husqvarna CEORA är framtagen för större professionella anläggningar, som till exempel fotbollsplaner och golfbanor. Tillbehöret lawn striper är därför av intresse. På fotbollsplaner är lawn striping vanligt förekommande och i princip ett krav i högre serier. Även golfbanor har börjat använda lawn striping mer och mer. I USA stripas även andra typer av bollspelsanläggningar. För att kunna konkurrera med befintliga grönskötselprodukter på marknaden behövs därför ett tillbehör för lawn striping. Detta skulle höja CEORA från endast robotgräsklippare till en mer mångsidig och användbar produkt, som kan konkurrera med åkgräsklippare. Idag har de flesta produkter på marknaden en roller integrerat vilket gör att det inte går att välja om striping önskas eller inte. Det finns inte heller lawn stripers till robotgräsklippare, eller automatiserade lawn stripers. Då världen blir mer och mer automatiserad finns en marknadsöppning som bör undersökas.

1.2 Problembeskrivning

På utvecklingsavdelningen för robotgräsklippare på Husqvarna AB finns idag en vision där man vill ta fram en lösning som gör det möjligt att arrangera gräset bakom robotgräsklipparen. Detta gäller den nya produkten Husqvarna CEORA, där robotgräsklipparen med hjälp av GPS-styrning rör sig i förutbestämda mönster.

För att göra detta ska ett tillbehör med en inbyggd gummiskrapa utvecklas. Tillbehöret behöver kunna ta upp viss rörelse i höjdled utan att dess funktion påverkas. Dessutom ska det vara motoriserat och kunna höjas och sänkas automatiskt. Tillbehöret ska kunna monteras och demonteras av slutkund. Produkten ska vara anpassad för standardiserade tillverkningsmetoder.

Skrapan ska användas, dels för att ”kamma” gräset i en riktning och på så sätt skapa visuella effekter på gräsytan, dels för att fördela eventuella ansamlingar av gräs.

1.3 Syfte och frågeställningar

Syftet med projektet är att ta fram en prototyp med en gummiskrapa som bidrar till att arrangera gräs i specifika riktningar. Prototypen ska kunna höjas och sänkas automatiskt, samt kunna vara fixerad i höjdled vid behov. Dess funktion ska inte heller påverkas av höjdförändringar i gräsmattan. Prototypen ska kunna monteras och demonteras av slutkund. Därmed är studiens frågeställningar:

[1] Hur kan tillbehöret designas för att kunna justeras i höjdled?

[2] Hur kan tillbehöret konstrueras för att möjliggöra montering och demontering på Husqvarna CEORA?

Introduktion

1.4 Avgränsningar

Fokus ligger på produkten gummiskrapan är fäst på, ej på gummiskrapan. Detta innebär att skrapan inte kommer att genomgå konceptgenerering i projektet.

Produkten är framtagen för större professionella anläggningar och ej för privat bruk.

Frågor angående motorstyrning och automatik ingår ej i uppdraget. Arbetet innefattar endast mekanisk konstruktion.

Arbetet ska ej resultera i färdig produkt, utan i prototyper som ska utvärderas av företaget Hållfasthet och krocktålighet behöver inte beräknas.

Mjukvaruutveckling samt programmering kommer inte beröras.

Hållbarhet ur ekonomisk, social och ekonomisk synpunkt kommer inte beröras. Ändring av befintlig produkt, Husqvarna CEORA, kommer inte beröras.

Konceptgenerering kring klippfunktion kommer inte beröras. Produkten ska anpassas till befintliga gränssnitt.

Regntålighet behöver inte beröras. En eventuell kåpa kommer inte utvecklas.

1.5 Disposition

Rapporten inleds med bakgrund och problembeskrivning. Här klargörs även rapportens syfte och relevanta avgränsningar görs. I det teoretiska ramverket redogörs olika teorier som är relevanta för arbetet och annan viktig information. Denna information kommer användas för att analysera resultatet. Metodavsnittet redogör för de olika metoder som kommer användas i arbetet. I genomförandet används tidigare nämnda produktutvecklingsmetoder och resultatet beskrivs. Extra information återfinns i bilagor. Framkommen information och resultat diskuteras i analysavsnittet. Slutligen förs diskussioner om resultatet och förslag på framtida forskning och arbete ges.

Teoretiskt ramverk

Teoretiskt ramverk

2.1 Koppling mellan frågeställningar och teori

Lawn

striping

Husqvarna

CEORA

Fästanordningar

Kraftomvandling

samt rörelse

Frågeställning

1

x

Frågeställning

2

x

x

Frågeställning

3

x

x

Tabell 1: Frågeställningar ställda mot teorier.

2.2 Teori om lawn striping

Lawn striping används för att skapa ett estetiskt tilltalande mönster i gräsmattan. De ljusa och mörka ränderna skapas genom att grässtråna böjs åt olika håll. När stråna böjs bort från betraktaren upplevs de som ljusare på grund av ljusreflektioner, då ljusstrålar reflekteras längs den långa ytan på grässtrået. Böjs istället grässtråna mot betraktaren upplevs de som mörkare, då betraktaren ser den mindre toppen på grässtrået samt skuggorna på grässtrånas undersidor. Genom att klippa eller pressa gräset i motsatta riktningar fås det tydligaste resultatet.

De vanligaste mönstren är ränder, schackrutor eller diamantformer.

Randmönster (BSP) åstadkoms genom att gräset klipps parallellt, med motsatt riktning vid varje vändning (se Bild 1).

Teoretiskt ramverk

Schackrutemönster (CSP) påbörjas som ränder, och mönstret upprepas sedan vinkelrätt mot de första ränderna (se Bild 2).

Bild 2: CSP [1].

Diagonalmönster (DSP) görs som CSP, men utförs istället diagonalt. Detta skapar diamantformade rutor i gräset (se Bild 3).

Bild 3: DSP [1].

Eventuell lawn striping utförs efter att gräset är klippt, eller i samband med klippningen. Detta kan göras med en roller som fästs bakom gräsklipparen[1].

Lawn striping kan bidra till bättre hälsa hos gräset, då alla grässtrån får lika mycket solljus. I ojämna gräsmattor finns annars risken att långa grässtrån blockerar solstrålarna för kortare grässtrån, vilket ökar risken att de dör. Effekten av lawn stiping beror till stor del på gräsets längd. Längre grässtrån böjer sig mer vid lawn striping vilket skapar starkare mönstereffekt. Bäst effekt uppnås när gräset är mellan 6-10cm långt. Klipps gräset kortare, kommer lawn striping-effekten vara sämre. För att bibehålla denna längd bör gräset klippas ungefär varannan vecka under sommaren och varannan till var femte vecka under hösten. För att hålla gräset så friskt som möjligt bör man alternera riktningen vid varje klippning. Lawn striping passar dock

Teoretiskt ramverk

2.3 Husqvarna CEORA

Husqvarna CEORA styrs av ett högupplöst positioneringssystem, Husqvarna EPOS Technology, vilket leder till att CEORA kan avgöra på några få centimeter var den befinner sig. CEORA kör systematiskt i raka linjer och i förbestämda rörelsemönster, vilka definieras digitalt, utan guidekablar i marken. En Husqvarna CEORA har kapacitet på 50 000 kvadratmeter [3]. CEORAs fästplåt är 30 x 5 x 120mm med två hål. Hålen är gängade M6-hål som är placerade 15mm från fästplåtens ovansida och 9mm från sina respektive kanter. Fästplåtens undersida är 130mm från marknivå och 210mm från centrumpunkten. För att kunna garantera full frigång från stötfångare bör större yttre komponenter placeras minst 30mm från stötfångare. Frigång innebär att det inte finns någon risk att tillhehöret slår i några övriga komponenter under användning.

Då det finns risk att grus, stenplattor eller asfalt kan påverka klippfunktionen och eventuella tillbehör negativt, bör knivdiskar och tillbehör höjas upp vid sådana områden. I CEORA:s positioneringssystem kan sådana områden markeras, för att Automowern ska veta var klippfunktionen inte ska köras, alternativt var knivdisken och eventuella tillbehör ska höjas. Övriga Automowers som utvecklas av Husqvarna Group rör sig i slumpartade mönster inom ett område som begränsas av guidekablar. Automowers för professionellt bruk och X-line-serien är utrustade med GPS-stödd navigering, som förenklar för Automowern att veta var gräset redan är klippt [4].

2.4 Teori om fästanordningar

2.4.1

Skruvförband

Skruvar kan användas som fästelement i skruvförband och är billiga. Generellt sett är skruvförband reversibla. Skruvförband kan bestå av en skruv som gängas genom ett hål in i en mutter och på så sätt låser två gods mot varandra (se bild 4). En annan variant är att skruven monteras direkt i ett gängat hål i godsen, men detta är dyrare då gängade hål kräver mer bearbetning. Till följd av friktion förslits gängan vid upprepad montering och demontering. Friktionen i skruvförbandet ger en kraft som håller ihop komponenterna. I mjuka material kan även brickor behövas för att ytorna inte ska skadas [5, pp. 481-482].

Teoretiskt ramverk

2.4.2

Snap-fit Joint

För plastmaterial kan snap-fit joints integreras. Ena komponenten har en utstickande krok, knopp eller pinne som fastnar i en hålighet i andra komponenten. Beroende på utformningen kan en snap-fit joint vara reversibel eller permanent. Formen kan även påverka hur lätt eller svårt det är att lossa komponenterna. Efter montering bör en snap-fit joint designas så den är fri från spänningar. Generellt sätt är snap-fit joints snabba, ekonomiska och enkla att använda. Plast används för att möjliggöra viss flexibilitet. Snap-fit joints finns i olika utföranden (se Bild 5) [7].

Bild 5: snap-fit Joint [7].

2.4.3

Quik-Latch

Quik-Latch (se Bild 6) är en låsmekanism som öppnas med en knapptryckning, och låses genom att trycka ihop komponenterna. Produkten tillverkades ursprungligen för bilar, men används nu för fler ändamål. Kopplingen tillåter för viss rörelse mellan kroppen och pinnen. Två muttrar och två brickor låser fast den gängade stången mot den ena komponenten, och den knappförsedda kroppen fästes på den andra komponenten som ska låsas fast. Produkterna är generellt rostfria, finns i olika storlekar och kan målas[8].

Teoretiskt ramverk

2.4.4

One-Touch Fasteners

Det finns flera kategorier av One-Touch Fasteners.

Quarter-turn clamps är små skruvtvingar som vrids ett kvarts varv för att låsa eller öppna. Denna lösning är kompakt och enkel, men stark. Då handtaget vrids gör pinnarna i botten att skruvtvingen fästs. Quarter-turn clamps finns i olika utförande för olika ändamål (se bild 7), ofta för industriella applikationer. Produkten håller för minst 1800 N skjuvspänning och minst 1200 N dragspänning [10].

Bild 7: Quarter-turn clamps [10].

Pin holding clamps (se bild 8) liknar Quarter-turn clamps, även vrids mekanismen ett kvarts varv för att låsa fästanordningen. Skillnaden är att pin holding har staven fäst på bottenplåten istället för i vredet. Produkten håller för minst 1100 N skjuvspänning och minst 250 N dragspänning [11].

Teoretiskt ramverk

Button locking pins är en annan undergrupp av One-touch fasteners. Vid en knapptryckning dras små pinnar i skaftet in och möjliggör infästning, när knappen släpps sticker pinnarna ut och förhindrar att mekanismen lossnar. Dessa pins finns i olika utföranden (se Bild 9). Produkten håller för minst 3000 N skjuvspänning och minst 500 N dragspänning [12].

Bild 9: Button locking pins [12].

Knob locking pins (se Bild 10) är en hybrid med infästningen från button locking pins och vridmekanismen från pin holding clamps. Produkten håller för minst 3000 N skjuvspänning och minst 500 N dragspänning [13].

Teoretiskt ramverk

Snap-in clamps (se Bild 11) är en hybrid med knappmekanismen från button locking pins, samt skaftet från Pin holding clamps. Produkten håller för 1100N skjuvspänning och 250N dragspänning [14].

Bild 11: Snap-in clamps [14].

2.5 Teori om kraftomvandling samt rörelse

Rörelse kan skapas genom kraftöverföring, något som kan göras med hjälp av exempelvis hydraulik, pneumatik eller motorer.

2.5.1

Hydraulik och pneumatik

Hydraulik och pneumatik möjliggör kontrollerad energiöverföring via vätska respektive luft. För hydrauliksystem används vanligen trycksatt olja och i pneumatik används trycksatt luft. Kraftomvandlingen i systemet kan till exempel användas för att skapa rörelse i höjdled. Hydraulik och pneumatik används oftast inom automatisering och mekanisering. Ett enkelt system kan bestå av en pump eller kompressor, tank, slangar och kopplingar, filter, regulator, ventiler, motor, eventuella lägesgivare och andra instrument. I systemet används motorer eller cylindrar för att konvertera rörelseenergin tillbaka till mekanisk energi. [15]



2.5.2

Elmotorer

Elmotorer av roterande typ kan användas för att ge energi i form av vridmoment, som kan driva andra element. En principiell elmotor fungerar genom järnkärnor som bildar en magnetisk krets, en axel och lindningar i järnkärnorna. Strömningarna i järnkärnorna skapar ett flöde i kretsen, vilket bildar ett magnetiskt kraftfält som i sin tur driver motoraxeln [16].

2.5.3

Linjärmotorer

Linjärmotorer skiljer sig från roterande motorer då linjärmotorer inte genererar roterande rörelser, utan istället förflyttar axeln i en rät linje eller i ett spår utan rotation. Detta är mer lämpligt då en direkt translationsrörelse önskas, till exempel om något ska höjas och sänkas. En viktig skillnad är att linjärmotorer inte kräver remmar eller kedjor för att skapa en translationsrörelse, vilket roterande motorer gör. Linjärmotorers uppbyggnad är i övrigt lik elmotorer av roterande typ [17].

Metod

Metod

I kapitel 3 beskrivs de olika metoder som används i den konceptuella studien, samt hur de bidrar till att frågeställningarna besvaras (se Tabell 2). Att använda sig av en experimentell studie eller en fallstudie är ej tillämpligt i detta projekt då det inte är ett teoretiskt arbete eller forskningsarbete. Konceptuell studie har valts då det passar produktframtagningsprocessen bäst.

3.1 Koppling mellan studiens frågeställningar och valda

metoder

Frågeställning 1 Frågeställning 2 Frågeställning 3

Planering och strategi

_x

_x

_x

Förstudie

_x

_x

Produkt-framtagning

_x

_x

_x

Utvärdering och konceptval

_x

_x

_x

Prototyp-framtagning

_x

_x

_x

Tabell 2:Koppling mellan studiens frågeställningar och valda produktutvecklingsmetoder.

3.2 Produktutvecklingsprocess

För att skapa struktur kommer lean produktutveckling att användas i projektet. Lean produktutveckling kan även benämnas som resurseffektiv produktutveckling och går ut på att så långt möjligt fokusera på åtgärder som skapar värde för projektet och undvika de åtgärder som slösar tid eller inte är viktiga. Åtgärder som slösar tid kan till exempel vara dåliga utvecklingsmetoder, oklarhet angående ansvarsområde eller att beslut som fattas inte underbyggs av data. Sådana åtgärder ökar risken för senare misslyckanden inom projektet. Det är därför viktigt att tidigt i projektet lägga tid på att inhämta kunskap och testa olika lösningar. I lean-filosofin är det även mycket viktigt att förstå sig på sin kund och dennes behov, vilket i sin tur leder till att arbetets fokus blir att uppfylla behoven. Produktens, eller projektets, kvalité bedöms utefter hur nöjd kunden är [5, pp. 112-114].

Studien genomförs genom att följa produktutvecklingsprocessens olika faser. Genom att arbeta i denna systematiska process blir arbetet väldokumenterat och beslut blir lätta att spåra. De olika stegen och deras respektive metoder anges nedan i ordning [5, p. 115].

3.3 Planering och strategi

3.3.1 Work Breakdown Structure (WBS)

WBS används för att bryta ner ett projekt i olika delar för att förtydliga var ansvar ska ligga och vad det finns för relationer mellan aktiviteter. Aktiviteterna i en WBS kan kategoriseras som data, produkt, tjänst eller olika kombinationer av dessa. Ofta används mallar specifikt för WBS eller flödesschema och kan ändras under projektets gång allt eftersom ny information erhålls. WBS har ett hierarkiskt upplägg där summan av varje undernivå ska motsvara det överordnade elementet. WBS hjälper till med att svara på frågan ”vad” och inte ”hur”. Syftet är att visa hur man får fram resultatet snarare än aktiviteter. De olika delarna skall inte vara beroende av varandra. Finns det delar som är beroende av varandra underlättar det att ackumulera dessa för att få ett tydligare upplägg över ansvarsområden. För att få en bra detaljnivå på WBS:en är det bra att ha mellan 3–5 nivåer. WBS har inte tidslinjer eller resurser [18, pp. 147-148].

Metod

3.3.2 Program Evaluation Review Technique (PERT)

PERT används för att planera och koordinera uppgifter i projekt som har många delmoment. Pilar visar beroenden mellan aktiviteter, som måste genomföras i den ordning pilarna visar. PERT-schemat används för att komplettera WBS:en och beskriver i vilken ordning olika moment i projektet behöver göras, samt deras beroenden. Här skattas även den tid momenten förväntas ta. Ofta kan flera uppgifter utföras samtidigt av olika individer, vilket gör att den så kallade kritiska vägen ofta utnyttjas. Kritiska vägen är den kedja av moment som tar längst tid totalt och avgör därför hur lång tid projektet kommer ta. Vid skapandet av en PERT bör även hänsyn tas till eventuella förseningar [18, pp. 150-151].

3.3.3 GANTT

Vid skapandet av ett GANTT-schema tar man PERT-schemat och lägger till en tidsaxel, så att uppgifterna kan följas upp. Momenten representeras av staplar, vilka löper över en tidsperiod. I GANTT-schemat representerar x-axeln tiden och y-axeln momenten. Staplarnas längd från slutpunkt till startpunkt är aktivitetens varaktighet. Uppgifter som kan utföras samtidigt läggs in parallellt med varandra [18, pp. 153-154].

3.4 Förstudie

3.4.1 Datainsamling

Datainsamling definieras som insamling av data från olika källor för ett bestämt ändamål. Insamlade data ligger till grund för statisk analys. Till exempel kan enkäter, observationer, befintliga handlingar eller elektroniska apparater användas [19].

3.4.2 Litteraturstudie

För att skapa förståelse för ett ämne kan en litteraturstudie genomföras. En litteraturstudie är en systematisk och kritisk granskning av litteratur som görs ur ett vetenskapligt syfte. Artiklarna bör vara originalartiklar, vetenskapliga och referentgranskade, samt relevanta för syftet [20].

3.4.3 Intervjuer

Intervjuer kan vara antingen kvantitativa eller kvalitativa. Exempel på kvantitativa metoder är enkäter eller intervjuer. Kvantitativa metoder är speciellt bra om kundernas eller användarnas synpunkter på till exempel design eller användaranpassning önskas. Kvalitativa metoder kan till exempel vara djupintervjuer eller fokusgrupper. Djupintervjuer med öppna frågeställningar kan väljas då en dialog om produkten önskas, alternativt hårt styrda med strukturerade frågor om specifika svar önskas [5, pp. 103-104].

3.4.4 Marknadsanalys

Marknadsanalyser är viktiga i produktutvecklingsprocessen, för att ge förståelse för marknadens potential, kundsegment och eventuell marknadsandel. För att få fram produktinformation om befintliga lösningar och konkurrerande produkter kan olika informationskällor användas. Exempel på källor är till exempel den egna organisationen, patent, representativa kunder, statistik och konkurrenters produkter [5, pp. 100-103].

3.5 Produktframtagning

3.5.1 Kravspecifikation och produktspecifikation

Kravspecifikation är en samlad lista på krav som ställs på lösningen. Dessa samlas in under förstudien och inkluderar krav från tex uppdragsgivare, intressenter, marknaden, tillverkare och montörer [5, pp. 150-151]. Kravspecifikationen görs sedan om till en produktspecifikation. I denna bedöms kraven som antingen krav eller önskemål, samt om de är funktionella eller begränsande [5, pp. 156-159]. Kravspecifikationen görs sedan om till en produktspecifikation. I denna bedöms kraven som antingen krav eller önskemål, samt om de är funktionella eller begränsande [5, pp. 156-159].

Metod

3.5.2 Funktionsanalys

I funktionsanalysen används kraven från kravspecifikationen. Dessa konverteras till mätbara funktioner, beskrivna som predikat och objekt, samt delas in i tre grupper: ”huvudfunktion”, ”nödvändiga funktioner” och ”önskvärda funktioner” [5, pp. 152, 163-164].

3.5.3 Quality Function Deployment (QFD)

QFD-modellen används för att vikta kraven mot funktionerna och för att visa korrelationer som kan uppstå mellan dessa. Korrelationerna syns i taket på modellen och markeras med antingen + eller – beroende på om det handlar om en positiv eller negativ samverkan. I en QFD-mall skrivs kraven in i en rad till vänster och viktar dem antingen med 1, 3, eller 9 som motsvarar 1=svag koppling, 3=medelstark koppling och 9=stark koppling. I kolumnen längst upp skrivs funktionerna och kopplingen skrivs sedan upp i rutnätet däremellan. Kopplingen bedöms oftast av en utvald grupp i projektet. Om en ruta lämnas tom visar krav eller funktion ingen koppling. När viktningen är klar summeras värdena i de olika raderna för att visa var fokus bör läggas när det kommer till produkten [5, pp. 296-299].

3.5.4 Themeboard

För att definiera vad produkten ska ha för känsla och vilket formspråk produkten ska efterlikna kan en moodboard eller themeboard användas. En moodboard är uppbyggd av bilder, färger, texturer och former av olika slag, men som tillsammans ger designtemat för produkten. Under projekt där fler personer är inblandade under designfasen är detta ett väldigt bra sätt att visa åt vilket håll produkten är på väg. Uttrycket “en bild säger mer än tusen ord” blir väldigt tydligt här då det hjälper gruppen att se samma mål och riktning. En generell regel för en moodboard är att inte visa konkreta lösningar utan den ska finnas där för att ge inspiration, men också kunna kommunicera någon form av tema. Detta gäller dock inte themeboard, där befintliga produkter eller funktioner får användas. Themeboards används för att definiera känslan produkten ska inge. Den ger även inspiration till form och funktion. När flera individer genererar olika koncept till samma projekt är themeboard ett bra verktyg för att förtydliga målbilden och förståelsen för projektet [21].

3.5.5 Brainstorming

När en produktspecifikation är upprättad används informationen från den i konceptgenereringsfasen. Brainstorming räknas som en kreativ metod för att komma på olika konceptidéer. Tanken är att deltagarna ska väcka tankar på koncept hos de andra deltagarna som de sen kan spinna vidare på. Denna metod innehåller vanligtvis följande faser: först kommer vanliga idéer fram, därefter är det ofta tyst och tempot är lägre. Efter ett tag börjar ”storhjärnan” eller brainstormingen fungera. Detta följs ofta av tystnad eller mindre produktivitet och slutligen kommer ovanliga idéer fram [5, p. 167].

3.5.6 Morfologiska metoden

Morfologiska metoden används för att ta delar från olika koncept som framkommit under, i detta fall, brainstorming. Det här görs genom att lägga in olika dellösningsalternativ mot olika funktioner från funktionsanalysen. Efter detta väljs dellösningarna som bäst svarar till funktionerna och går vidare med slutsammansättningen av dessa [5, p. 178].

3.6 Utvärdering och konceptval

3.6.1 Elimineringsmatris efter Pahl och Beitz

Elimineringsmatriser används för att eliminera lösningsförslag som inte uppfyller samtliga kriterier. De olika förslagen undersöks med avseende på om huvudproblemet blir löst, kravspecifikationen uppnås, om förslaget är realiserbart, passar företagets produktkatalog och andra krav. Endast koncepten som klarar denna första utvärdering och de förslag som behöver undersökas närmare tas vidare för att genomgå en beslutsmatris [5, pp. 182-183].

Metod

3.6.2 Pughs relativa beslutsmatris

I beslutsmatrisen ställs de godkända alternativen från elimineringmatrisen mot en referenslösning, som kan vara en befintlig lösning eller ett av alternativen. Specifikationens krav och önskemål används för att bedöma lösningarna. Alternativen jämförs med referensen och bedöms som sämre, likvärdiga eller bättre. Lösningarna med bäst nettovärden väljs ut, förbättras, genomgår en ny matris och därefter väljs det bästa förslaget [5, pp. 183-184].

3.7 Prototypframtagning

3.7.1 Detaljkonstruktion

När ett slutgiltigt koncept är valt görs en detaljkonstruktion av produkten i CAD-programmet CATIA V5, I programmet skapas solida 3D-geometrier från skisser med hjälp av booleska operatorer. Booleska operatorer adderar, subtraherar eller gör snitt mellan solida kroppar för att skapa avancerade geometrier [5, pp. 503-506]. Den slutgiltiga modellen benämns ofta som en CAD-konstruktion. Produkten ska vara realiserbar och uppfylla kriterierna ur kravspecifikationen. Den slutgiltiga konstruktionen bör även vara produktionsanpassad. För att skapa estetiskt tilltalande bilder av CAD-konstruktionen kommer renderingsprogrammet Keyshot 10 att användas. Först importeras en 3D-modell av produkten, därefter färgsätts den och material adderas, miljö och ljussättning väljs och kameravinkel justeras. Därefter kan återgivande bilder av produkten skapas [22].

3.7.2 Prototyptillverkning

Fysiska prototyper är viktiga för att skapa en känsla för hur en produkt kommer se ut och för att kunna genomföra tester. Olika mock-ups kan tillverkas, vilka visar ytegenskaper, form och färg. Först tillverkas pappers-mock-ups för att skapa en idé av designen och ungefärlig storlek. Därefter kan mock-ups i foam-material tillverkas, där form och ytor kan utvärderas. Om dessa godkänns tillverkas funktionsprototyper med hjälp av additiv tillverkning. Slutligen färdigställs slutprototypen, vilken kan göras antingen med additiv tillverkning eller med mer traditionella tillverkningsmetoder [5, pp. 124-125].

Additiva tillverkningsmetoder kan med fördel användas för att tillverka prototyper, då metoderna är relativt snabba. Detta resulterar i att koncept snabbt och enkelt kan utvärderas och testas. Metoder som stereolitografi, lasersintring, FDM, LOM, och 3D-printning med flera kan användas. Fysiska modeller för demonstration, funktionstest och miniatyrer kan göras [5, pp. 587-589].

3.7.3 Design For Manufacturing (DFM)

Då prototyper inte produceras i större serier behöver inte heller samma krav beaktas. I sådana fall måste efterarbete göras för att produkten ska möta de krav som tillverkning ställer. Detta steg bör dock involveras redan i detaljkonstruktionsfasen. Produkten bör utformas så att den kan tillverkas och monteras med utvalda produktionsmetoder och utrustning. De potentiella verktyg och fixturer som kommer krävas bör också tas i beaktande [5, p. 125].

Metod

3.8 Validitet och reliabilitet

Informationen om lawn striping är tagen från en referentgranskad vetenskaplig tidskrift. Informationen bedöms därför vara tillförlitlig.

Texten om snap-fit joints är baserad på studiematerial från MIT (Massachusetts Institute of Technology) och Bayer Material Science. Då MIT är ett universitet med högt anseende är denna information med hög sannolikhet pålitlig.

Information om övriga fästelement är framtagna från företagens produktkataloger. Då företagen har god kännedom om sina produkter och deras funktioner har de bedömts vara pålitliga källor.

Informationen som lämnats från Husqvarna AB:s representanter eller hemsida kan antas vara korrekt. Företaget har god kännedom om sina produkter och om Husqvarna CEORA. Grönskötselteamet på Jönköpings golfklubb har erfarenhet av lawn striping och skötsel av grönytor, vilket gör att deras information troligen är korrekt. Då endast en källa använts finns det en risk att informationen inte är tillräckligt underbyggd, men sekretess gör att det inte är möjligt att utföra kvantitativa intervjuer.

Teorierna om hydraulik och pneumatik kommer från Hydraulik och Pneumatikförbundet, numer Swedish Fluid Motion Association, SFMA. Föreningen arbetar för att sprida information samt stödja forskning inom ämnet. Informationen från denna förening kan anses vara trovärdig då översiktlig information om ämnet räcker.

Informationen om motorer är acceptabelt trovärdig. SEW Eurodrive säljer linjärmotorer

och övrig information om motorer kommer från energimyndigheten via Jernkontorets

energihandbok. Då arbetet inte handlar om motorer räcker översiktlig information om

ämnet.

Majoriteten av de metoder som beskrivs i metodkapitlet är tagna ur kurslitteratur, med undantag från moodboard och themeboard.

Boken ”Produktutveckling: Effektiva metoder för konstruktion och design” har använts som kurslitteratur i ett flertal kurser i Produktutvecklingsprogrammet. Från denna bok har större delen av produktutvecklingsprocessen tagits. Boken erbjuder en tydlig källhänvisning för använda teorier, de metoder som förklaras är tydliga och väl underbyggda. Författarna är professorer med lång erfarenhet inom läraryrket, forskning och industriell produktutveckling. Denna källa och därför även dessa metoder kan därför antas vara tillförlitliga.

Även boken ”Arbeta i projekt – Individen, gruppen, ledaren” har använts som kurslitteratur i Produktutvecklingsprogrammet. Denna bok har varit grund för de metoder som bygger upp projektets planering och strategi. Även här finns en tydlig källhänvisning och metoderna är tydliga. Bokens författare är forskare och teknologie doktor med lång erfarenhet av projekthantering och projektledning. Även denna källa med respektive metoder kan anses vara tillförlitliga.

Boken “Product Design: A Practical Guide to Systematic Methods of New Product Development” användes för teorin om moodboard och themeboard, då denna metod saknas i ovan nämnda källor. Boken har en referenslista och metoderna är tydligt beskrivna med bilder, exempel och text. Mike Baxter var då boken skrevs dekanus och har undervisat i produktdesign. Trots att boken skrevs 1993 och därför skulle kunna vara en osäker källa har moodboards och themeboards inte ändrats nämnvärt. Därför kan källan och metoderna antas vara trovärdiga.

Genomförande och resultat

Genomförande och resultat

I detta kapitel framförs information om hur projektet har genomförts och vad metoderna har resulterat i. Planingsfasen redogörs här genom att bland annat visa WBS och Gantt-schema. Kapitlet fortsätter sedan med förstudie och avslutas med konceptframtagning vilket genererade två slutkoncept.

4.1 Planering

4.1.1 WBS

I projektets början identifierades de huvudsakliga arbetsmomenten som planering, förstudie, produktframtagning, dokumentering och redovisning. Därefter identifierades de underliggande moment och metoder som bygger upp arbetsmomenten (se Bild 12). Produktframtagningen är det område som har flest moment och tar därför längst tid generellt.

Bild 12: WBS.

4.1.2 PERT

Arbetsmomenten och de metoder som bygger upp dem arrangerades i en WBS, i den ordning de infaller (se Bild 13). Den kritiska vägen representerades av pilarnas ordning och riktning. Efter anmälan av examensarbetet startade projektets planering, som byggde upp projektplanen. Då projektplanen blivit godkänd följde förstudien, där alla moment kan utföras parallellt med varandra. När tillräcklig information framkommit följde alla steg i produktutvecklingsprocessen i ordning. Endast QFD och moodboard, alternativt themeboard, kunde utföras samtidigt. Då koncept har genererats genomfördes beslutsmatriser. Valda koncept detaljkonstruerades, prototyper togs fram och därefter kunde projektet presenteras. Rapportskrivning var inte med i PERT:en då det skedde löpande under projektet.

Anmälan av Ex-Jobb WBS PERT GANTT-Schemat Projektplan

Beslutsmatriser

Detaljkonstruktion

Prototypframtagning

Presentation

Marknadsanalys Fältstudie Litteraturstudie

Genomförande och resultat

4.1.3 GANTT

I GANTT-schemat identifierades fyra huvudområden: projektuppstart, förstudie, produktframtagning och redovisning. Momentens ordning togs från PERT. Viktiga möten och deadlines markerades i schemat. GANTT-schemat (se bilaga 1) användes som ett schema i projektet.

4.2 Förstudie

I förstudien genomfördes litteraturstudier, studie av Husqvarna CEORA och marknadsanalys med flera vilka utgör grunden för teoriavsnittet. Intervjuer i projektet var kvalitativa med hänsyn till sekretess kring Husqvarna CEORA.

En litteraturstudie om lawn striping gjordes för att skapa förståelse för hur metoden fungerar. I studien användes en referentgranskad vetenskaplig artikel. Använda sökord var bland andra ”lawn striping”, ”lawn care”, ”robotic lawn mower”, ”soccer field” och ”golf course”. Intervjun med Jönköping Golfklubb genomfördes för att få en större förståelse för hur stripingresultatet uppnås idag. För att komplettera detta studerades även en rapport om lawn striping som Ingarö Golfklubb har gjort. Med avseende att skapa ytterligare förståelse för lawn striping gjordes en konkurrentanalys av befintliga produkter på marknaden.

För att undersöka vilka eventuella fästelement som finns och hur de fungerar gjordes en marknadsanalys på internet.

För att förstå Husqvarna CEORA:s funktion gjordes intervjuer med produktansvariga på Husqvarna, samt undersökningar på internet. Skillnaden mellan Husqvarna Automower och Husqvarna CEORA studerades. Härigenom samlas information om gränssnitt, kundunderlag, rörelsemönster och annan information om Husqvarna CEORA in.

En studie om kraftomvandling och rörelse gjordes för att finna en lämplig motoriserad lösning till produkten. För att skapa förståelse studerades befintliga produkter och artiklar om ämnet.

4.2.1

Intervju med Jönköpings golfklubb

I intervjun med Jönköpings golfklubb deltog Markus Rehnström, banchef på anläggningen, och Pär Forsman, representant från Husqvarna AB. Nedan redovisas en sammanfattning av intervjun. (För att se intervjun i sin helhet se bilaga 2.)

Vid tiden för intervjun (våren 2021) använder Jönköping golfklubb oftast TORO Reelmaster 5010-h vid klippning med striping. Gräsklipparen har inbyggda rullar som tynger ner gräset och på det sättet bidrar med striping. De sitter fastmonterade bakom klippaggregatet. Rullarna är alltid i aktivt läge om klippfunktionen är aktiv. Det är därför inte möjligt att enbart klippa eller stripea, utan det är antingen båda eller inget av det. När golfklubben klipper i områden där de inte vill ha striping får de åka och byta till riders eller fairwayklippare utan striper. Vissa greener klipps med robotgräsklippare, andra klipps manuellt med riders. Husqvarna CEORA har testats på olika delar av golfbanan.

Ur grässynpunkt kan striping vara bättre för gräset. Om gräset endast pressades ner istället för att klippas någon gång i veckan kan grässjukdomar som klippning orsakar undvikas, då grässtråna inte skadas. Det är dock viktigt att variera klippmönstret och att ibland borsta upp gräset för att få ett jämnare resultat. Tidsaspekten kan påverka valet att använda striping. Dock upplevs klipptiden vid striping inte ta längre tid idag än att inte stripa banan. Det här beror på att TORO-klipparen har en integrerad striper. När ränder klipps är en bredd på 2–3 meter önskvärt. En kortare striper kan då köras flera gånger parallellt i samma riktning för att uppnå samma resultat. Smala ränder är inte lika estetiskt tilltalande. Banorna klipps cirka tre gånger i veckan, vissa delar klipps oftare. Gräset på greenen ska vara 3.5cm, utslagsplatsen 12cm och fairway 13–15 cm.

I en enkät som skickades ut av STERF (Scandinavian Turfgrass and Environment Research Foundation) tillfrågades 200 golfare om bland annat deras åsikt om lawn striping. De flesta var neutrala till lawn striping, 10 av de som svarade saknade det aktivt på sina golfbanor.

Genomförande och resultat

4.2.2

Studie från Ingarö golfklubb

Lars Friberg arbetar på Ingarö golfklubb med grönytor och har tidigare tävlat i golf. För att undersöka mönsterklippning genomfördes en studie av bland annat lawn striping, dess fördelar och nackdelar samt hur det påverkar hur golfbanan upplevs. Under 8 dagar i rad under sommaren genomfördes mönsterklippning med en 3235 John Deere fairwayklippare, i 45° mot spelriktningen. Tidsåtgång och mönster undersöktes därefter. I undersökningen framkom att vid en längre tids klippning i samma mönster kan problem med liggräs, packningsskador och slitskador från hjulspår uppstå. Detta hände främst vid blöta områden i gräsmattan. Friberg rekommenderar därför att cirka 8 dagar är maximal tid innan riktning byts för att undvika ovan nämnda skador. På smala golfbanor finns även en risk för slitage om klipparen behöver vändas på samma ställe flera gånger. En positiv effekt var dock att befintliga skador, till exempel blötfläckar eller gräsbrist kamouflerades i mönstret. Friberg upplevde även att medlemmarna hade få eller intetsägande reaktioner angående mönsterklippningen, men att grönskötselteamet motiverades av att mönsterklippa. Han uppskattar personligen mönsterklippning och menar att det ger karaktär och gör att golfbanan framstår som professionell. Vid test av tidsåtgång med mera framgick det att antalet vändningar, totala sträckan och tidsåtgången ökar (se Tabell 3). Att mönsterklippa med 45° vinkel mot spelriktning tog 6 timmar och 45 minuter, medan vanlig mönsterklippning tog 5 timmar. Friberg kom slutligen fram till att mönsterklippning kan höja det positiva intrycket av banan, men att metoden är svår att motivera i vanlig banskötsel på grund av tidsåtgång. Då det finns både fördelar och nackdelar anser Friberg att beslut får tas vid varje enskild situation [23].

Tabell 3: Skillnader mellan olika mönsters tidsåtgång och sträcka [23].

4.2.3 Marknadsanalys av lawn striping

Lawn striping-effekten kan uppnås på olika sätt. Det finns professionella produkter, men även hemmagjorda varianter. Några exempel på hemmagjorda varianter är tunga rullar, sandsäckar eller tunga gummimattor. Exempel på rullar kan vara stängda PVC-rör fyllda med sand eller kompakta rullar gjorda av gummi. Dessa släpas bakom traktorn eller gräsklipparen [24]. Många lawn striping produkter är snarlika, men olika varianter finns.

SCAG power equipment har en lösning som består av ett flertal rullar. Fjäderkraft används för att trycka rullen mot gräsmattan. Lösningen fästs bakom de bakre drivhjulen (se Bild 14) [25].

Genomförande och resultat

Bild 14: en av SCAG power equipments rullar för Lawn striping [25].

Big League Lawns har ett liknande koncept, men med textur på rullarna [26].

TORO är ett märke som istället har valt att satsa på en enklare modell, som består av en enda lång rulle som plattar till gräset (se Bild 15). Modellen har även en kamningsfunktion [27].

Bild 15: TORO 30" Lawn Striping System (20602) [27].

Bild 16: John Deere, Grass groomer [28]

.

John Deere har valt en annan metod än konkurrenterna. Deras lawn striper, Grass groomer, är en flexibel borste (se Bild 16) som stryker gräset för att skapa lawn striping-effekten, utan att göra jorden för kompakt [28].

Genomförande och resultat

4.3 Produktframtagning

4.3.1

Kravspecifikation

Kravspecifikationen togs fram i samarbete med handledare och produktansvariga på Husqvarna AB. Produkten behöver passa ett befintligt gränssnitt för tillbehör till Husqvarna CEORA, vilket gav majoriteten av kraven. Listan med krav omarbetades därefter till en produktspecifikation (se Tabell 4).

Produkten får maximalt väga ca 3 kg totalt.

Produkten ska kunna fästas i befintlig fästplåt bak på karossen på CEORA, i två stycken gängade M6-hål.

Produkten ska kunna monteras och demonteras av slutkund utan att CEORA ska behöva vändas.

20 mm frigång åt alla håll krävs.

Produkten får ej påverka stötfångaren på något sätt.

Pivotering med ca ± 5 grader i färdriktningen krävs så att striper kan följa marken och anpassa sig själv.

Produkten ska vara placerad längs bak, bakom drivhjulen. Striper ska vara 600 mm bred. Max 5 mm överlapp tolereras.

Produkten ska kunna höjas och sänkas vid vändning, backning och övriga områden där den ej ska brukas.

Striper ska kunna höjas automatiskt till minst 80 mm från marken för full frigång. CEORA:s backfunktion ska ej påverkas av tillbehöret.

Tillbehöret ska ej ha egna hjul.

Produktens komponenter ska kunna tillverkas med konventionella tillverkningsmetoder.

Genomförande och resultat

4.3.2

Produktspecifikation

Kriterierna i produktspecifikationen bedömdes som önskemål eller krav, samt om de var funktioner eller begränsningar (se Tabell 5).

Kriterium Krav=K Önskemål=Ö Funktion=F Begränsning=B Maximal vikt 3 kg K B Infästning i befintlig fästplåt K B

Installering kan göras av slutkund K F

20 mm frigång åt alla håll K B

Ingen interaktion mellan stötfångare och produkt K B

Pivotering ±5 grader i färdriktning K F

Produkten ska följa underlaget och anpassa sig själv K F

Placering längst bak på CEORA K B

600 mm bredd på striper K B

Höjas och sänkas vid utvalda områden och vid inaktivitet

K F

Striper ska kunna höjas till 80 mm från marken K B Produkten ska ej ha negativ inverkan på CEORA:s

backfunktion

K B

Inga egna hjul Ö/K B

Konventionella tillverkningsmetoder ska användas Ö B

Tabell 5: Produktspecifikation.

4.3.3 Funktionsanalys

Produktens huvudfunktion är att tillföra striping på gräsmattor. Därefter följer tidigare ställda krav omformulerade som funktioner med begränsningar (se Tabell 6). Att följa underlaget är mycket viktigt för att lawn striping-resultatet ska bli effektivt och jämnt. Då produkten ska anpassas till en befintlig gräsklippare är det av högsta vikt att följa det befintliga gränssnittet. Produkten får inte heller inverka negativt på CEORAS funktion. Funktionen med avseende på hjul är önskvärd då Husqvarna AB kan acceptera en produkt som har hjul, men helst vill undvika detta om möjligt. Då kåpan inte heller ska designas är Husqvarnas logotyp inte av hög relevans.

Genomförande och resultat

Kraven viktades och utvärderades i QFD:n. Därefter rangordnades funktionerna från viktigast till minst viktig. De högst viktade funktioner blev pivotering, höjning och sänkning samt frigång. Dessa är de värden som är av högst relevans att möta i projektet (se bild 17).

Verb Substantiv Klass Begränsning/anmärkning

Tillföra striping H På gräsmatta, 600mm bredd

Följa underlag N Pivotering +-5 grader i färdriktning, ta upp rörelse i höjdled, automatisk anpassning

Följa gränssnitt N Givna mått, frigång till omkringliggande element Möjliggöra montering N Infästning i fästplåt, DFM/DFA

Förenkla användning N Montering och demontering av produkt från CEORA, ergonomi

Undvika blockering N Av CEORA:s rörelse vid backning, placering av produkten på CEORA

Erbjuda lägesförändring N Automatiserad rörelse i höjdled (höjning och sänkning) vid utvalda områden, 80mm

Vara lätt N Maximal vikt på ca 3 kg

Förenkla konstruktion N/Ö Inga egna hjul

Visa Identitet Ö Husqvarnas logotyp

Tabell 6: Funktionsanalys.

4.3.4 QFD

Genomförande och resultat

4.3.5 Themeboard

Bild 18: Themeboard 1.

Themeboard 1 (se Bild 18) gav tydliga former från Husqvarnas tidigare design för att ge inspiration till vilka former, färger och linjer som integrerades i den nya designen. Då lawn stripern är ämnad till en sorts gräsklippare togs bilder på robotgräsklippare och riders från Husqvarna. Themeboard 1 har även med bilder på två skrapor för att tydligt visa

huvudkomponenten på produkten. I themeboarden visas olika användningsområden: golfbana, fotbollsplan och en basebollplan.

Themeboard 2 (se Bild 19) gav mer en känsla över vart produkten kommer att användas för att väcka tankar kring vilka hinder som kan uppstå under användning. På themeboarden finns bland annat bilder på kuperad terräng, golfbanor, en fotbollsplan och Husqvarna

Automowers.

Båda themeboards använde sig av färger ur Husqvarnas designspråk, med störst fokus på grått, svart och Husqvarnaorange. Utöver det har även båda themeboards bilder på olika områden där striping av gräs appliceras. Detta för att få en förståelse för vad det är för funktion produkten ska ha.

Genomförande och resultat

4.3.6 Konceptgenerering

Installering i fästplåten kan göras med de olika fästanordningar som nämns i teoriavsnittet. CEORAs fästplåt har två gängade M6-hål. När det kommer till materialval bör hänsyn tas till maxvikten på 3 kg.

Då ± 5° pivotering i färdriktning önskades finns olika lösningar (se Bild 20). Pivotering var inte önskvärt i alla riktningar eller fullt ut. Lederna behövde begränsas och några konceptidéer genererades. Två varianter av en slags begränsad kulled, två sorters gångjärnsleder och en flexibel led togs fram med flera.

Bild 20: Förslag på leder som erbjuder pivotering.

Pivotering var viktigt för att produkten skulle kunna följa underlaget och kunna anpassa sig själv. Detta löses delvis genom infästningen i CEORA, men viss förfining behövs.

Då produkten inte får påverka CEORA negativt vid backning fick det inte finnas någon möjlighet för produkten att svänga in i stötfångaren. Stripern i sig består av en gummiskrapa eller gummilist som tillför stripingeffekt.

Stripern behövde även kunna höjas, bland annat vid backning. Automatiska funktioner som kunde höja och sänka stripern konceptgenererades därför för att möta behovet. Mekanismer som drivs av hydraulik eller pneumatik kunde potentiellt användas, samt mekanismer som drivs av motorrotation. Linjärmotorer var en annan kandidat, som tog bort behovet av ytterligare mekanismer för att utveckla en linjär rörelse.

Ytor bör vara utformade så att vatten rinner av. Det ska inte finnas någon yta där vatten kan ansamlas eller rinna in. Till följd av det valdes material som tål vatten.

Genomförande och resultat

4.3.6.1 Koncept 1

Bild 21: Koncept 1.

Koncept 1 (se Bild 21) använde sig av en typ av snäckväxel. En enaxlad motor roterade ett kugghjul, en kuggstav låg emot och momentet överfördes från rotation till höjdskillnad. Skrapan kopplades till kuggstaven och kan därför höjas och sänkas med hjälp av motorn. Tillbehöret skruvades fast med två skruvar i en fästplåt. (För ytterligare vyer se bilaga 3.)

4.3.6.2 Koncept 2

Koncept 2 (se Bild 22) utvecklades för att vara så lätt som möjligt. En linjärmotor anslöts till stripern, vilket höjer, håller nere eller sänker den. Två leder finns i produkten, en mellan de två huvudkomponenterna för att möjliggöra pivotering i färdriktningen och den andra ansluten till skrapan för att den ska följa marken. Produkten fästs vid CEORAs fästplåt med en u-formad fästplåt. (För ytterligare vyer och ritningar se bilaga 4.)

Genomförande och resultat

4.3.6.3 Koncept 3

Efter möten med Husqvarna framkom synpunkter på koncept 1 och 2. Koncept 1 bedömdes ha risk för att gräsklipp kan fastna i kuggstaven, vilket skulle försämra funktionen. Det saknade även pivoteringen som krävs och mer stabilitet för skrapan önskades. Koncept 2 bedömdes att vara för ostabilt och lederna onödigt sofistikerade. Utefter denna information fortsatte konceptutvecklingen.

Koncept 3 (se Bild 23) är en kombination av koncept 1 och koncept 2. Kraften är förflyttad till de pinnar som stabiliserar stripern. Detta koncept godkändes för vidareutveckling.

En pappers-mock-up i foamboard gjordes för att simulera ungefärlig storlek och rörlighet (se bilaga 5).

Bild 23: Koncept 3

4.3.7 Elimineringsmatris

De tre koncepten genomgick elimineringsmatris för Pahl och Beitz (se Tabell 7). Koncept 3 valdes ut för vidareutveckling.

Genomförande och resultat

En likadan elimineringsmatris gjordes även för fästelementen (se Tabell 8). Resultatet blev att valfri One-touch fastener var en kandidat.

Elimineringsmatris för fästelement

L

ösnin

g

L

öser h

uv

udp

ro

bl

eme

t

Smidi

g l

ösnin

g

Stab

il

ko

n

st

rukti

on

1 fri

h

ets

gr

ad

Kommentar

Beslut

Skruvförband

+

-

sliter på material, ökar

arbetsmoment (vrid)

-

Snap-fit joint

+

+

-

begränsar till

plastmaterial, lägre

hållfasthet

-

Quik-Latch

+

+

+

-

-

Quarter-turn

clamps

+

+

+

+

+

Pin holding

clamps

+

+

+

+

+

Button locking

pins

+

+

+

+

+

Knob locking

+

+

+

+

+

Snap-in clamps

+

+

+

+

+

Tabell 8: Elimineringsmatris för fästelement.

4.4 Detaljkonstruktion

Varianter av koncept 3 med modifieringar togs fram i Catia V5 för att genomgå en beslutsmatris. Samtliga koncept utrustades med en linjärmotor, LM 2070-120-11 från Faulhaber. Motorn har en slaglängd på 120 mm och användes som prototyp i koncepten [29].

Koncept Lång (se Bild 24) väger totalt 2,083 kg. Skrapan kan höjas till 73 mm över marken. Konceptet är längre från CEORAS stötfångare och fästplåt än de två andra koncepten. Kulleden som ansluter stripern till motoraxeln sitter ej i rak linje med axeln. (BOM-lista (Bill of materials), antal komponenter och måttsatta vyer av assemblyn finns i bilaga 6.)

Elimineringskriterier:

(+) Ja

(-) Nej

Beslut:

(+) Fullfölj lösning

(-) Eliminera lösning

Genomförande och resultat

Bild 24: Koncept Lång.

Koncept Enkel (se Bild 25) väger totalt 1,935 kg. Skrapan kan höjas till 83 mm över marken. Koncept Enkel och koncept Dubbel är placerade närmare CEORA och kulleden sitter i rak linje med motoraxeln. (BOM-lista, antal komponenter och måttsatta vyer av assemblyn finns i bilaga 7.)

Genomförande och resultat

Koncept Dubbel (se Bild 26) väger totalt 2,502 kg. Skrapan kan höjas till 83 mm över marken. Till skillnad från koncept Enkel har koncept dubbel två stripers för att förstärka stripingeffekten. Striperna är ihopsatta med en gängstång med möjlighet att ändra avståndet mellan dem. (BOM-lista, antal komponenter och måttsatta vyer av assemblyn finns i bilaga 8.)

Bild 26: Koncept Dubbel.

I de tre slutkoncepten finns olika typer av leder, som möjliggör rörlighet (se Bild 27). Linjärmotorn ansluts till skrapan med en kulled, markerad med turkos, som har full rörlighet. De två lederna markerade med grönt möjliggör pivotering längsmed skrapan (runt y-axeln), de två lederna ovan med blå markering gör att stängerna hålls på plats och möjliggör pivotering i färdriktningen (runt x-axeln). Här finns även extra släppvinklar på sidorna för att inte hindra rörligheten.

Genomförande och resultat

De tre slutkoncepten genomgick Pughs beslutsmatris (se Tabell 9). Koncept Lång användes som referens. Kraven från QFD med viktning användes för att bedöma resultaten. Koncepten Enkel och Dubbels nettovärden blev snarlika och blev även bäst, vilket gjorde att de valdes ut för att vidareutvecklas av Husqvarna AB.

Tabell 9: Beslutsmatris för koncept Lång, Enkel och Dubbel.

Kriterium

Alternativ

Lång(ref) Enkel Dubbel Viktning

Maximal vikt

Da

_tu

m

+

-

5

Installation vid infästning

0

0

8

Frigång åt samtliga håll

0

0

8

Höj- och sänkbar

0

0

8

Följa underlaget

+

+

7

Tillföra striping

0

+

9,5

Inga egna hjul

0

0

1

Stabilitet

+

+

8

Maximal höjd

+

+

6

Inte påverka basfunktion

0

0

8,5

Konventionella

tillverkningsmetoder

0

0

3

Summa + (mer önskvärd)

26

30,5

Summa 0

45,8 36,3

Summa - (mindre önskvärd)

0

-5

Nettovärde

0

26

25,5

Rangordning

3

1

2

Vidareutveckling

nej

ja

ja

Genomförande och resultat

En SLS-prototyp av koncept Dubbel i skala 1:1 beställdes på Husqvarna Group, så att konceptens rörlighet i lederna kunde utvärderas. Koncept Dubbel valdes då den bakre skrapan kan monteras bort om koncept Enkel ska utvärderas. De olika SLS-komponenterna slipades, spacklades på platser där behovet fanns och spraymålades för att se verkliga ut, därefter monterades de ihop. På de ytor där stålkomponenterna är tänkta att svetsas ihop användes lim för att fästa ihop komponenterna Övriga komponenter fästes ihop med skruvar, muttrar och gängstänger. När detta var gjort utvärderades rörligheten i de olika lederna. (Se Bild 28 och bilaga 9 för färdig prototyp.)

Genomförande och resultat

4.5 Resultat

4.5.1 Slutligt resultat / Slutligt koncept

Efter konceptgenerering och beslutsmatriser valdes de två bästa koncepten ut för att utvärderas av Husqvarna Group, då de har olika fördelar och nackdelar. Båda koncepten klarar alla krav som ställts. De kan pivotera ±5° i två riktningar, väger under 3 kg och skrapan kan höjas till 83 mm över mark för att tillåta frigång. Designen gör att det finns frigång med god mån vid montering i CEORA. De båda stängerna som ansluter skrapan till resten av produkten tar upp kraft och stabiliserar skrapan. Koncepten har inte heller egna hjul och är designade med hänsyn till tillverkning.

Enkel (se Bild 29) är lättast viktmässigt av koncepten med en vikt på 1,9 kg och har färre komponenter än Dubbel (se Bild 30). Detta gör konceptet billigare att tillverka och skapar stor designfrihet för kåpan.

Bild 29: Rendering av Enkel.

Dubbel har samma geometri som Enkel med några få justeringar. Till skrapan har det tillkommit två hål som skall användas för att fästa ytterligare en skrapa i färdriktningen. Den andra skrapan använder sig därför av samma linjärmotor som första skrapan och adderas till konstruktionen för att bidra till en skarpare stripingeffekt. Skraporna kopplas samman med hjälp av två gängstänger och åtta muttrar. Den extra skrapan, tillsammans med fästanordningarna ökar vikten med ungefär 600 g och totalvikten blir 2,5 kg.