Framtagning av rullbanesystem : Konstruktion av rullbanor och tillbehör för ABB

(1)

Postadress:

Besöksadress:

Telefon:

Box 1026

Gjuterigatan 5

036-10 10 00 (vx)

551 11 Jönköping

Framtagning av

rullbanesystem

Konstruktion av rullbanor och tillbehör för ABB

HUVUDOMRÅDE: Maskinteknik - Produktutveckling och Design FÖRFATTARE: Shivani Kara, Shanemae Sareno

HANDLEDARE:Nils-Eric Andersson

(2)

Postadress:

Besöksadress:

Telefon:

Box 1026

Gjuterigatan 5

036-10 10 00 (vx)

551 11 Jönköping

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

Examinator: Don Weiss

Handledare: Nils-Eric Andersson Omfattning: 15 hp

(3)

Abstract

1 Abstract

The report presents the final thesis of a bachelor’s degree for Mechanical engineering within product development and design at Jönköping University. As a concluding part of the program, this work was done by Shivani Kara and Shanemae Sareno in collaboration with ABB.

ABB in Hovslätt manufactures a variety of machines with different accessories. One of the accessories is a roller conveyor for pallets. At the moment, this is a product that is purchased, but now the company wants to investigate whether it would be profitable or not to manufacture their own roller conveyor. This would, among other things, mean that the design would fit in better with their products, the dimensions can be adapted to their machines and the costs would probably be reduced. The runway shall be divided into three modules case 1, case 2 and case 3. With the help of various theories and a feasibility study, a greater understanding of the problem was created. Based on this, the requirements could be set and the requirements specification was prepared. Then the design process was started and based on the set requirements, various possible variants and concepts were conceived that could be used. Many of the concepts were disqualified because the requirements were not fully met or because there were better ways to construct it.

The result is a roller conveyor with standard steel plates created for a path with 2 pallets although it is possible to build on even longer paths to fit case 1 if that is desired. For this, an exchange-station was also designed which is adapted to the system. On the finished and final roller conveyor, a FEM analysis and strength calculations were made in SolidWorks to see how well it could handle the desired weight without plastic deformation happening.

During the market research, it became very clear of the problems with the conveyor on the market today and why ABB needs to design its own. As this is a real problem, this work has produced a proposal on how this can be solved and a concept that can be implemented into ABB:s machines. With a few small adjustments to the final concept, the result can hopefully lead to something ABB themselves can manufacture and use in their machines internationally.

(4)

Sammanfattning

2 Sammanfattning

Rapporten redovisar ett examensarbete inom utbildningen maskinteknik med inriktning produktutveckling och design vid Jönköpings Tekniska Högskola. Som en avslutande del av programmet gjordes detta arbete av Shivani Kara och Shanemae Sareno i samarbete med ABB. ABB i Hovslätt tillverkar en mängd olika maskiner med olika tillbehör. Ett av de tillbehören är rullbanor för lastpallar. För tillfället är detta en produkt som köps in, men nu vill företaget undersöka ifall det skulle vara lönsamt att tillverka en egen rullbana. Detta skulle bland annat medföra att designen skulle passa in bättre med maskinerna, måtten kan anpassas efter deras maskiner och eventuellt kan det bli billigare. Rullbanan ska vara uppdelad i tre moduler case 1, case 2 och case 3.

Med hjälp av diverse teorier och en förstudie skapades en större förståelse kring problemet. Utifrån detta kunde kraven sättas och kravspecifikationen framställdes. Därefter startades designprocessen och baserat på de satta kraven konstruerades olika eventuella varianter och koncept som kan tänkas använda. Många av koncepten sållades bort på grund av att kraven inte helt uppfylls eller för att det fanns bättre sätt att konstruera det på.

Resultatet blev en rullbana med standard plåtar skapat för en bana med 2 pallar, men utifrån plåtarna går det att bygga på för att kunna passa till case 1 men även om längre bana skulle önskas. Till detta konstruerades även en växelstation som är anpassad till systemet. På den färdiga rullbanan gjordes en FEM-analys och hållfasthetsberäkningar i Solidworks för att se hur pass bra den klarar av att ta den önskade vikten utan att deformeras plastiskt.

Under marknadsundersökningen framkom det väldigt tydligt problematiken med banorna på marknaden idag samt varför ABB behöver konstruera ett eget. Eftersom detta är ett verkligt problem har detta arbete tagit fram ett förslag på hur detta kan lösas och ett koncept som går att implementera i ABB:s maskiner. Med lite små justeringar på slutkonceptet kan resultatet förhoppnings vara något som de i framtiden själva kommer att börja tillverka och använda i deras maskiner internationellt.

(5)

Innehållsförteckning

3 Innehållsförteckning

1 Introduktion

1

1.1 BAKGRUND 1 1.2 PROBLEMBESKRIVNING 2

1.3 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR 2

1.4 AVGRÄNSNINGAR 3

1.5 DISPOSITION 3

2 Teoretiskt ramverk

4

2.1 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH TEORI 4

2.2 PRODUKTUTVECKLING 4

2.3 COMPUTER-AIDED DESIGN (CAD) 5

2.4 HÅLLFASTHETSLÄRA 5 2.5 FEA/FEM-ANALYS 5 2.6 MEKANIK 5 2.7 TILLVERKNINGSMETODER 6 2.6.1 Bockning 6 2.6.2 Stansning 6 2.6.3 Laserbearbetning 6 2.6.4 Metallsvetsning 6 2.8 HUR FUNGERAR EN RULLBANA? 6

2.9 OLIKA TYPER AV TRANSPORTBAND 7

3 Metod

8

3.1 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH METOD 8

3.2 PLANERING AV PROJEKTET 8

3.2.1 Projektplan 8

3.2.2 GANTT - schema 9

3.3 FÖRSTUDIE 9

(6)

Innehållsförteckning

4

3.3.2 Marknadsundersökning 9 3.3.3 Intervju 9 3.3.4 Riskanalys 9 3.4 DESIGNPROCESSEN 10 3.4.1 Konceptutveckling 10 3.4.1.1 Brainstorming 10 3.4.2 Sållning av koncept 10 3.4.2.1 “Gut Feel”-metod 10 3.5 UTVÄRDERING 10

3.5.1 Hållfasthetsberäkningar med FEM-Analys 10

3.5.2 Måluppfyllelsemätning 10

4 Genomförande och implementation

11

4.1 PLANERING AV PROJEKTET 11 4.1.1 Projektplan 11 4.1.1.1 Planering 11 4.1.1.2 Förstudie 11 4.1.1.3 Designprocessen 11 4.1.1.4 Utvärdering 11 4.1.2 GANTT-Schema 12 4.2 FÖRSTUDIE 12 4.2.2 Produktspecifikation 12 4.2.2.1 Cases 13 4.2.2.1.1 Case 1 13 4.2.2.1.2 Case 2 13 4.2.2.1.3 Case 3 13 4.2.3 Marknadsundersökning 14 4.2.3.1 Leverantörer 14 4.2.3.1.1 Rotab 15 4.2.3.1.2 Intersystem 15 4.2.3.1.3 Interroll 15

(7)

Innehållsförteckning

5

4.2.3.1 Transportrullar 16 4.2.3.2 Tillbehör för rullbana 16 4.2.4 Intervjuer 17 4.2.4.1 Intersystem 17 4.2.4.2 Hanter IT 18 4.2.4.3 ENP 18 4.2.4.4 Bofab 18 4.2.5 Riskanalys 18 4.3 DESIGNPROCESSEN 19 4.3.1 Konceptutveckling för rullbanan 19 4.3.1.1 Version 1 20 4.3.1.2 Version 2 21 4.3.1.3 Version 3 21 4.3.1.4 Version 4 22 4.3.1.5 Tillbehör 22 4.3.2 Konceptutveckling för växelstation 25 4.3.2.1 Version 1 25 4.3.2.2 Version 2 25 4.3.2.3 Version 3 26 4.3.3 Konceptutveckling för säkerhetsbox 26 4.4 UTVÄRDERING 27

4.4.1 Hållfasthetsberäkningar med FEM-analys 27

4.4.1.1 Simuleringar på Case 3 27 4.4.1.1.1 Simulering 1 27 4.4.1.1.2 Simulering 2 27 4.4.1.1.3 Simulering 3 27 4.4.1.1.4 Simulering 4 28 4.4.1.2 Simuleringar på Case 1 28 4.4.1.2.1 Simulering 5 28 4.4.1.3 Simuleringar på Driv-distansen 28 4.4.1.3.1 Simulering 6 28

(8)

Innehållsförteckning

6

4.4.1.3.2 Simulering 7 28

4.4.1.4 Simulering på Instyrning med påkörningssydd 28

4.4.2 Måluppfyllelsemättning 29

4.5 VALIDITET OCH RELIABILITET 29

5 Resultat

30

5.1 RESULTAT FRÅGESTÄLLNING 1 30 5.2 RESULTAT FRÅGESTÄLLNING 2 31 5.3 RESULTAT FRÅGESTÄLLNING 3 32 5.2.1 Case 1 32 5.2.2 Case 2 33 5.2.3 Case 3 34

5.4 SLUTLIGT RESULTAT /SLUTLIGT KONCEPT 35

6 Diskussion och slutsatser

37

6.1 FRÅGESTÄLLNING 1 37

6.4 IMPLIKATIONER 38

6.5 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER 38

6.6 VIDARE ARBETE ELLER FORSKNING 39

1. Referenser

41

(9)

Introduktion

1

1 Introduktion

Kapitlet ger en bakgrund till studien och det problemområde som studien byggts upp kring. Vidare presenteras studiens syfte och dess frågeställningar. Därtill beskrivs studiens avgränsningar. Kapitlet avslutas med rapportens disposition.

1.1 Bakgrund

1890 bildades Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget (Asea) från en sammanslagning med Wenströms & Granströms Elektriska Kraftbolag som hade en central roll för den svenska industrins utveckling. I Schweiz 1891 bildades Brown Boveri. 1988, nästan 100 år efter gick de två företagen samman och bildade ABB (Asea Brown Boveri Ltd). [1]

ABB är idag ett världsledande teknikföretag som arbetar för att främja omvandlingen av samhälle och industrier för att kunna uppnå en produktivare och hållbarare framtid. De skapar lösningar som driver teknikens möjligheter framåt genom att koppla samman mjukvara med produkter inom electrification, robotics, automation och motion. Deras framgång bygger främst på en lång teknisk ledarposition som börjar redan 130 år tillbaka och har cirka 105 000 medarbetare i mer än 100 länder och regioner. [2]

Idag har ABB tre syften som kan sammanfattas: 1. Vi lyckas genom att skapa överlägset värde.

2. Vi tänjer teknikens gränser för att driva prestandan till nya nivåer.

3. Vi ger energi till omvandlingen av samhälle och industri för att uppnå en mer produktiv och hållbar framtid.

De på ABB vill skapa framgång, vilket startar hos deras kunder. Kundernas framgång leder till framgång hos alla intressenter som till exempel aktieägare och anställda. För att nå framgång strävar företaget alltid efter att bli bättre och utvecklas inom teknologi. Om det är något som ABB är känt för, är en ledande teknologi. Deras anställdas expertis lockar kunder att gå till dem för större utmaningar. För att kunder, partners och samhället ska gynnas skapas bland annat nya affärsmodeller och arbetet anpassas för att få det bästa möjliga resultatet.

Som pionjärer inom automation och elektricitet, hjälper de till att möta energi utmaningarna i världen. Deras läsningar gör att bland annat hem och kontor blir säkrare, energieffektivare och dessutom blir energin billigare. I framtiden förutspår de att den digitala och de fysiska världen sammanfogas, vilket kommer göra verksamheter smartare, produktivare och säkrare. ABB arbetar med hållbarhet i allting de gör. Deras lösningar bevarar naturresurserna och de skadliga utsläppen reduceras. [3]

Dagens utbud av rullbanor är brett. De finns bland annat i olika storlekar och klarar av olika belastningar. Trots det breda utbudet är det få rullbanor som är kompakta både i höjd och bredd. De flesta rullbanor konstruerade för lastpallar, har en bredd som ger pallen relativt mycket utrymme på sidorna. Detta för att det bland annat ska vara enklare att placera lastpallen på rullbanan och för att få plats med önskade tillbehör som till exempel sensorer. I många fall har rullbanorna ett öppet utrymme de ska placeras i och då spelar inte de extra centimetrarna på bredden någon roll. Oftast är höjden inte heller något som behöver vara speciellt specifikt eftersom det oftast är en truck som placerar pallen på rullbanan och sedan förflyttar den. Trucken kan enkelt anpassas efter höjden på rullbanan, vilket innebär att höjden på rullbanan inte är särskilt noggrann. Men i vissa fall ska rullbanan integreras med andra system vilket kan leda till att måtten på rullbanan blir väldigt viktig. Vid dessa tillfällen görs oftast specialanpassade rullbanor för att passa de specifika önskemålen.

(10)

Introduktion

2 1.2 Problembeskrivning

ABB i Hovslätt tillverkar olika maskiner vilket medför en mängd olika tillbehör. Ett av de tillbehören är rullbanor för lastpallar. För tillfället är detta en produkt som köps in, men nu vill företaget undersöka ifall det skulle vara lönsamt att tillverka en egen rullbana. Detta skulle bland annat medföra att designen skulle passa in bättre med maskinerna, måtten kan anpassas efter deras maskiner och eventuellt kan det bli billigare.

I ABB:s fall behövs en specialanpassad rullbana eftersom bredden är väldigt begränsad och för att placeringen av dess ben är väldigt viktig. Rullbanan ska konstrueras för att passa ABB:s maskin FL-M. För att kunna förbättra produktionsflödet ska rullbanan dessutom gå att anpassa efter kundernas olika önskemål. Kraven ställs bland annat utefter det som kunderna tros förvänta sig, samt vad de tros kommer vilja ha ut av systemet.

För att möta kraven ska det konstrueras tre stycken case med rullbanor som har olika längd. Det ska finnas möjlighet att använda en enskild rullbana eller inkludera en in- och en ut-bana om det begärs. Alla system ska däremot ha en och samma grunddesign, vilket ska göra det enkelt att förlänga bana till önskad längd. Systemet ska fungera på så sätt att fyllda pallar lastade med obehandlade delar åker in på den ena banan fram till roboten där delarna plockas ur, därefter förflyttas den tomma pallen till ut-banan med hjälp av växelstationen. Roboten kan då lägga i de färdiga delarna i den tomma pallen. När pallen sedan är full med de färdiga delarna transporteras den ut av rullbanan. Sedan är pallen med de behandlade delarna klar för att tas bort från systemet. Pallarna ska kunna placeras på rullbanan med hjälp av vanliga truckar eller AGV-robotar, Automated guided vehicle, är en robot som körs av sig själv och flyttar laster och material likt truckar i lager miljöer.

Till detta krävs det en tillhörande växelstation. Därför ska det dessutom undersökas ifall det finns passande växelstationer som kan köpas in för ett bra pris. Om det inte hittas kommer också denna del att konstrueras.

För att få en bättre överblick på marknaden och för att få inspiration till bland annat konstruktionen, ska det studeras vilka rullbanor som redan finns på marknaden. Det ska undersökas bland annat hur de är konstruerade, vilka vikter de klarar och hur långa de är.

1.3 Syfte och frågeställningar

ABB vill utveckla en anpassningsbar rullbana som smidigt och säkert kan transportera lastpallar. Syftet är att framföra en lösning på detta problem. Konceptet ska ha underlag som bygger på litteratur och fysiska beräkningar. Målet är att konceptet ska kunna hjälpa och effektivisera för uppdragsgivarna.

Därmed är studiens frågeställningar:

1. Vad finns det för rullbanor på marknaden? 2. Vilka krav ställs på rullbanan?

(11)

Introduktion

3 1.4 Avgränsningar

Arbetet kommer främst vara inriktad på att besvara frågeställningarna. På grund av begränsad tid kommer fokuset inte ligga på någon djupgående materiallära utan projektet kommer att utgå från de standardmaterial företaget brukar använda sig utav.

En annan avgränsning är att det inte kommer att göras beräkningar på totala kostnader. Det är något ABB vidare utforskar för att se hur lönsamt det är för dem att konstruera en egen rullbana istället för att köpa in.

Alla delar av rullbanan kommer inte behöva konstrueras från grund. Till de delar som ska köpas in såsom drivrullar och Pallet-/Multicontrollers, används färdiga CAD-modeller från de företag produkterna ska köpa in från.

1.5 Disposition

Rapporten börjar med en introduktion där uppdraget beskrivs och företaget introduceras tillsammans med syfte, frågeställningar och arbetets avgränsningar. Därefter kommer en teoretisk bakgrund där relevant fakta som behövs för att besvara frågeställningarna tas upp. Vidare beskrivs metoderna som används för projektet och därefter redogörs genomförandet av arbetsgången. Kapitlet därpå presenterar resultatet och sedan följer en del med en diskussion samt slutsatser.

(12)

Teoretiskt ramverk

4

2 Teoretiskt ramverk

Kapitlet ger en teoretisk grund som används i studieupplägget och en bas för att analysera resultatet av de frågeställningar som formulerats.

2.1 Koppling mellan frågeställningar och teori

För att få en bättre förståelse av projektet finns det med en del teori om olika faktorer som rör projektet. Tabell 1 visar kopplingen mellan studiens frågeställningar och den använda teorin. Tabell 1: Koppling mellan frågeställningar och teori

Teori

Frågeställning

1 2 3

2.2 Produktutveckling x x

2.3 Computer-Aided Design (CAD) x

2.4 Hållfasthetslära x

2.5 FEA/FEM-Analys x

2.6 Mekanik x

2.7 Tillverkningsmetoder x

2.8 Hur fungerar en rullbana? x x

2.9 Olika typer av transportband x

2.2 Produktutveckling

Produktutveckling är ett begrepp som omfattar både konstruktion och industridesign. Begreppet produktutveckling används som ett gemensamt samlingsord för utveckling av olika produkter. Den beskriver processen om att förbättra befintliga produkter eller utveckla nya produkter. Varje produkt har en kravspecifikation som bestäms av kunden/användaren där det finns information om hur komplex produkten ska vara, i form av teknologi och ingående komponenter. Även information om tillverkningskostnaderna och hur den ska placeras på marknaden för att skilja sig från konkurrerande produkter.

I dagens samhälle finns det flera aspekter på produktutveckling såsom marknadsdriven-, teknikdriven- och samhällsdriven utveckling. Teknikdriven utveckling grundas på användningen av ny teknologi, som öppnar för nya tillämpningar som marknaden inte kunnat förutse. Oftast är den mer långsiktig då det kan ta lång tid innan användningen av den nya tekniken etableras på marknaden. Den marknadsdrivna utvecklingen baseras istället på marknadens krav och konkurrerande produkter. Det strävas därför efter att på nya sätt kombinera och effektivt utnyttja känd samt beprövad teknik. En samhällsdriven utveckling baseras däremot på lagstiftning och regler, till exempel regler och lagar för miljöfrågor och säkerhet. Dessa tre faktorer är grundläggande för företagen och något som ska ta hänsyn till när produkter utvecklas. Viktiga parametrar under hela produktutvecklingsprocessen är produktkostnad, kvalitet, nya lagar, nya material och tiden från idé till leverans av färdig produkt. [4]

(13)

Teoretiskt ramverk

5 2.3 Computer-Aided Design (CAD)

CAD är ett datorstöd som används för att skapa tredimensionella modeller med fasta dimensioner men även parametersatta dimensioner. Dessa kan styras med hjälp av olika parametervärden. Begreppet CAD omfattar olika sätt datorsystem används när en design skapas, ändras, analyseras eller optimeras. Anledningarna till att det används kan vara för att öka produktiviteten eller i syfte att förbättra kvaliteten på en design. Även vid massproduktion av en produkt kan CAD vara bra för att skapa en databas. Andra fördelar som CAD bidrar med i designprocessen är att enkelt och snabbt kunna göra ändringar i modeller. Designmodeller som redan har skapats kan återanvändas. Det går att skapa realistiska simuleringar utan att behöva fysiska prototyper, dessutom finns möjligheten att integrera ritningar med databasprogram. [4]

2.4 Hållfasthetslära

Hållfasthetslära är läran om fasta kroppars beteende vid mekanisk belastning, vid påtvingad deformation och till följd av växlande temperaturfält. Den omfattar fenomen som deformation, spänning, brott, svängningar och instabilitet. Hållfasthetsläran är baserad på en analys som är kombinerad av matematiskt teoretiska, numeriska och experimentella metoder. Helt enkelt se hur material påverkas när de påfrestas. Hållfasthetsläran sätter i industriella sammanhang grunden för hur produkter och artiklar konstrueras. Den har en avgörande betydelse för att uppnå ett effektivt materialutnyttjande och för att undvika risker som materialet kan utsättas för. [5]

2.5 FEA/FEM-Analys

Den finita elementmetoden, även kallad FEM, är en numerisk teknik i syfte att hitta approximativa lösningar av partiella differentialekvationer och integralekvationer. FEM visualiserar detaljerat var böj- och vridmoment sker på strukturer samt hur fördelningen av spänningarna och deformationerna ser ut. Det erbjuds även ett brett utbud av simuleringsalternativ för att kontrollera komplexiteten i systemmodellering och analys. Med hjälp av FEM-analys kan konstruktioner byggas, raffinerade och optimeras innan konstruktionen ska tillverkas. Fördelarna med FEM är bland annat en ökad noggrannhet, en billigare och snabbare produktutveckling och ökad produktivitet. [6]

2.6 Mekanik

Mekanik eller maskinlära är den äldsta, grundläggande delen av fysiken. Rörelselagarna för materiella kroppar formuleras med hjälp av begrepp som rum, tid och massa. Mekaniken brukar delas in kinematik och dynamik. Kinematik beskriver rörelse utan hänsyn till dess orsak medan dynamik beskriver krafters inverkan på kroppars rörelse.

I partikel- och stelkroppsmekanik undersöks idealiserade modeller av kroppar med begränsade frihetsgrader. När realistiska modeller med oändligt många frihetsgrader används kontinuummekanik för att beskriva deformerbara kroppar, vätskor och gaser. I statistisk mekanik används sannolikhetslära för att beskriva växelverkan på ett stort antal kroppar, som i statistisk termodynamik eller kinetisk gasteori. [7]

(14)

Teoretiskt ramverk

6 2.7 Tillverkningsmetoder

För kunna gå vidare i studien krävs det kunskap kring diverse tillverkningsmetoder. Val av tillverkningsmetod beror på krav och önskemål som ställs på de olika delarna.

2.6.1 Bockning

Bockning är en bearbetningsmetod där ett material, oftast metall, formas genom att utsätta materialet för böjande momentkrafter. Främst används bockning för att ge enkelkrökt form åt plåt-, band-, tråd- och stångmaterial. Materialet blir inte permanent deformerat i hela tvärsnittet och kommer att ha kvar restspänningar vilket kommer att ge återfjädringen. Därför minskar bockvinkeln när materialet inte längre utsätts för momentet. För att undvika detta problem finns det metoder där man deformerar materialet plastiskt i hela tvärsnittet. [8]

2.6.2 Stansning

När ett det behövs skapa ett cirkulärt hål eller liknande i ett material utan att skada själva plåten används främst stansning. Vid stansning består verktyget i första hand av en stämpel och dyna. Där placeras plåten på dynan varpå stämpeln sedan belastar plåten med en viss kraft vilket ger en avskiljning. Detta sker genom att plåten först deformeras genom böjning och därpå skjuvning. Därefter deformationshårdnar materialet och kan inte längre deformeras plastiskt, vilket gör att skjuvningen övergår i sprickbildning och brott. [9]

2.6.3 Laserbearbetning

Inom verkstadsindustrin används laserbearbetning för att skära exempelvis stålplåt. Den konventionella gasskärningen ersätts då den typen av metod påverkar ett mindre område i arbetsmaterialet. Svårbehandlade material som keramik kan också skäras med hjälp av laserbearbetning. [10]

2.6.4 Metallsvetsning

Det finns olika metallsvetsningsmetoder som motståndssvetsning, bågsvetsning och lasersvetsning. Vid motståndssvetsning, pressas metallerna ihop och mellan delarna kommer värme att genereras med hjälp av övergångsmotståndet. När det ska punktsvetsas kommer två kopparelektroder att användas. Kopparelektroderna kommer tryckas på vardera sida av metalldelarna som önskas svetsas ihop. Sedan kommer en ström få passera via metalldelar och elektroder, efter att en elektrodkraft applicerats. Detta leder till att det smälter i kontaktpunkterna. [11]

2.8 Hur fungerar en rullbana?

En rullbana är en snabb och effektiv lösning som automatiskt transporterar laster och material en viss sträcka. Transportsystemet i form av rullbana kan använda ett bälte, hjul, rullar eller en kedja för att transportera föremål.

Vanligtvis består transportsystem av ett band sträckt över två eller flera remskivor. Bältet bildar en sluten slinga runt remskivorna, vilket gör att den kontinuerligt kan rotera. En remskiva eller drivhjul, driver eller drar bandet vilket flyttar föremålen från en plats till en annan. De vanligaste konstruktionerna för rullbanor använder en rotor för att driva drivhjulet och remmen. Bältet förblir fäst vid rotorn genom friktionen mellan de två ytorna. För att remmen ska kunna röra sig effektivt måste både drivremskivan och drivhjulet gå i samma riktning, antingen medurs eller moturs. Mer konventionella transportsystem som används i rörliga gångbanor och livsmedelsbutiker är raka, då måste enheten ibland vända för att leverera föremålen till rätt plats. För svängarna finns det unika konformade hjul eller rotorer som gör att bältet kan följa en böjning eller vridning utan att trassla.

(15)

Teoretiskt ramverk

7

För rullbanor finns det främst tre huvuddelar, remstödet, remskivan och drivenheten. Varje komponent har en viktig roll. Trots att alla rullbanor eller transportsystem innehåller dessa tre, varierar designen i konstruktionsmaterialet och placeringen av de olika komponenterna. Utöver detta finns det andra komponenter som kan behövas. Den komponenten som säkerställer att bältet rör sig smidigt är bältesstödet. Om stödet inte är fast, sjunker bältet när arbetare placerar tunga föremål ovanpå, vilket gör att bältet inte rör sig så pass smidigt eller snabbt som det ska. Med hjälp av en fast stödenhet håller bältet sig spänt och går effektivt. Remskivsystemet är en extern komponent som används för att kontrollera själva remrörelsen. Varje enhet har minst två remskivor, en som drivs under kraft och en utan. Vissa komplexa transportsystem kan ha ytterligare rotorer genom hela ramen. Drivenheten möjliggör systemets rörelse. Drivenheten innehåller ett motlager som håller delarna i rörelse effektivt. Dessutom möjliggör också drivenheten att bältet kan röra sig bakåt och hantera upprepade justeringar i riktning för vissa system. [12]

2.9 Olika typer av transportband

Oavsett vilken typ av rulltransportstyp som väljs är det några vanliga specifikationer som måste bestämmas för att veta vilken typ som ska användas i vilket sammanhang. Materialet som ska användas för rullarna samt ramen är en av specifikationerna. Vanligtvis är ramen gjord av aluminium eller stål, beroende på den belastning som rullbanan kommer utsättas för. Rullarna är mer varierande eftersom de kommer i direkt kontakt med pallen eller produkterna ovan och kan därmed påverka dess beteende när systemet rör sig. Vissa rullar är gjorda av plast eller gummi medan andra är gjorda av aluminium eller stål. Rullarnas material väljs så att pallen eller produkterna inte påverkas negativ. Ramens material väljs så att det kan bära godsets vikt samt vikten på rullarna.

Storleken på rullarna och orienteringen bestäms utifrån hur stort gods som ska placeras på rullbanan. De bestäms dessutom utefter att rörelsen och flödet på bandet inte ska försämras. Detta gör att storleken av rullarna bestäms genom att beakta både last och lastförhållandena. Tyngre belastning kräver större rullar medan långsam och låg belastning gynnas av mindre rullar då en mindre belastning inte kräver lika starka rullar, vilket i sin tur blir billigare att tillverka. Avståndet mellan rullarna kräver att minst tre rullar alltid är i kontakt med produkten som ska lastas på bandet. Lasttyp och ackumulering är helt beroende av produkten. Vikten på godset och ömtålighet är centralt i denna fråga. Även faktorer som beteende, kontroll och miljö är viktiga att ha i åtanke när typen av transportband väljs.

Det finns olika typer av transportband som skiljer sig, främst gällande vad det är som driver rullarna framåt. Det finns bland annat gravitations-, bältdriven-, linjeaxel- och zero pressure rullbana. Den typ det här projektets fokus kommer ligga på är kedjedriven rullbana. De fungerar på det sätt att kedjorna används för att driva rullarna framåt. Denna typ av rullbana är vanligt för transport av tungt gods.

Även kedjedrivna rullbanor kan se olika ut. Antingen kan kedjan lindas runt varje rulle och hålla fast vid två kedjehjul på varje rulle, dessa är lämpade för extrema belastningar eller när flödet ska gå åt båda hållen (demonstrerat i figur 1). Sedan finns det den typen där rullarna drivs av en enda, icke-loopad kontinuerlig kedja via kedjehjulen på rullarna (demonstrerat i figur 2). [13]

(16)

Metod

8

3 Metod

Kapitlet ger en översiktlig beskrivning av i studien använda angreppssätt, med referenser.

3.1 Koppling mellan frågeställningar och metod

För att besvara studiens första frågeställning har det krävts en planering av projektet samt förstudie.

För att besvara studiens andra frågeställning har en dialog mellan författarna och projektledaren genomförts. Detta har utförts under förstudien och designprocessen utefter planeringen av projektet.

För att besvara studiens tredje frågeställning har en planering av projektet använts för att senare kunna göra en förstudie tillsammans med designprocess. Detta för att i slutet kunna utvärdera projektet.

I Tabell 2 beskrivs kopplingen mellan studiens frågeställningar och metoderna som används för att bearbeta frågeställningarna.

Tabell 2: Koppling mellan frågeställningar och metod

Teori Frågeställning 1 2 3 3.2 Planering av projektet x x x 3.3 Förstudie x x x 3.4 Designprocessen x x 3.5 Utvärdering x

3.2 Planering av projektet

Planeringen av projektet är en viktig del att ta hänsyn till för att få ett så bra projekt som möjligt. I planeringen bör bland annat projektets mål, projektinnehåll, delprojekt och tidsplaner kartläggas. Detta för att få en bra struktur och överblick av helheten samt för att underlätta uppföljningen senare i projektet. [4]

3.2.1 Projektplan

I projektplanen redovisas information om projektet. Varför personerna har valt att göra ett visst projekt och vilka mål som ska uppnås. Den ska innehålla ett antal frågeställningar som under projektets gång kommer att besvaras. Dessutom ska det innehålla en metodbeskrivning som kan innehålla exempelvis beskrivningar av experiment som kommer att utföras. Det är också bra att inkludera hur projektet är tänkt att redovisas eller presenteras. Detta för att bland annat underlätta organiseringen av arbetet och för att lättare kunna göra en tidsplanering. [4]

(17)

Metod

9 3.2.2 GANTT - schema

GANTT-schema är en metod där varje aktivitet består av en horisontell linje, längden på linjen motsvarar tiden för aktiviteten. Genom denna metod fås ett översiktligt perspektiv av projektets tidsåtgång med huvudaktiviteter och dess start samt slut. [4]

3.3 Förstudie

Förstudie görs i syfte att samla bakgrundsmaterial kring marknad, design och teknik för att kunna belysa hela problemet. Under förstudien finns det möjlighet att undersöka potentiella lösningar och andra förutsättningar, vilket är essentiellt för att projektet inte ska starta på felaktiga premisser. Med hjälp av en bra förstudie undviks omkonstruktioner och ändringar senare i projektet vilket annars kan vara både tids- och kostnadskrävande. [4]

3.3.1 Produktspecifikation

Under produktspecifikations-fasen ska det specificeras VAD som ska åstadkommas av produktutvecklingsprocessen. Det ska vara tillräckligt tydligt beskrivet så att informationen ska kunna användas som utgångspunkt vid sökandet av konstruktionslösningar. Produktspecifikationen ska kunna användas som utgångspunkt när konstruktionslösningar tas fram men även som referenser vid utvärdering av lösningarna och den slutgiltiga produktlösningen. [4]

3.3.2 Marknadsundersökning

Marknadsundersökningen är en betydelsefull del av produktutvecklingen för att analysera och undersöka marknaden för den potentiella produkten. Under denna process samlas information om marknaden, vilka konkurrerande produkter som finns samt befintliga, kända tekniska lösningar. Informationskällorna kan vara allt från representativa kunder, mässor, tekniska konferenser till offentlig- och branschorganisationers statistik, marknads- och affärskonsulter men även, som tidigare nämnt, konkurrenters produkter. [4]

3.3.3 Intervju

Intervju är en grundläggande metod som används för att samla information kring vad en person tycker och tänker. Det blir en samling av kunskaper gällande personen i frågas upplevelser, erfarenheter och åsikter men även en förståelse för hur personer resonerar. När intervjuer genomförs behöver intervjuaren vara påläst kring områden och vara medveten om vilken information som är viktig att samla in så att informationen är användbar vid sammanställningen. Syftet med intervjun och vad informationen ska användas till är även något som ska framföras. [14]

3.3.4 Riskanalys

Riskanalys används för att göra en systematisk identifiering av olika olycksrisker samt bedömning av risknivåerna för respektive risk. Det finns olika metoder för riskanalyser beroende på användningsområdet. Vissa riskanalysmetoder belyser de olika olycksrisker, andra är mer ändamålsenliga. Vanligtvis bör en riskanalys omfatta uppskattningar av sannolikheter och konsekvenser samt belysa eventuella osäkerheter i analysen.

Riskanalyser kan visa på brister gällande säkerheten och med hjälp av kunskapen går det sen att utgöra ett underlag för riskreducerande åtgärder. Reduktion av risken går att åstadkomma genom att reducera sannolikheten för händelsen eller genom att reducera konsekvensen av olyckan. Naturligtvis kan en kombination av dessa också̊ vara aktuellt. [15]

(18)

Metod

10 3.4 Designprocessen

Under designprocessen ingick en konceptutveckling med brainstorming.

3.4.1 Konceptutveckling

Konceptutveckling definieras olika beroende på sammanhang. I konstruktionsvetenskapliga sammanhang, med ett produktkoncept i mål, definieras det med ett första försök till lösning av ett konstruktionsproblem. Utgångspunkterna för konceptutvecklingen ska vara de funktionella kriterierna eller kraven från produktspecifikationen. [4]

3.4.1.1 Brainstorming

Syftet med brainstorming är ta fram idéer eller eventuell problemlösningar till ett problem och är en metod som används för att sporra olika idéer. Det finns 4 viktiga grundregler vid brainstorming.

- Kritik är inte tillåten, varken positiva eller negativa.

- Kvantitet eftersträvas, viktigt att många idéer kommer fram. - Gå utanför det vanliga, ovanliga och tokiga idéer är beaktat.

- Kombinera idéer, nya problemlösningar kan uppstå genom att kombinera olika förslag. [4]

Under brainstormingen görs oftast enkla skisser för att visualisera idéerna. Att skissa och visualisera koncept är ett sätt för designers eller konstruktörer att kommunicera och dokumentera sina idéer. Det förekommer att många har det lättare att förstå sig på skisser än maskinritningar. Genom detta kan kommunikationen mellan designers och projektgruppen underlättas men även resultera i att eventuella brister och fel tidigt filtreras bort. [16]

3.4.2 Sållning av koncept

Sållning av koncept gör för att kunna arbeta vidare med de lösningar som uppfyller krav och önskemål utifrån kravspecifikationen.

3.4.2.1 “Gut Feel”-metod

I “Gut Feel”-metoden arbetar individer utav magkänslor. Under arbetets gång görs beslut utifrån magkänslan om lösningen har en potential för vidareutveckling. Denna metod används för mesta dels av erfarna och de med mycket kunskap kring ett område. Metoden går ut på att sålla bort onödiga och orealistiska lösningar [4]

3.5 Utvärdering

3.5.1 Hållfasthetsberäkningar med FEM-Analys

Hållfasthetsberäkningar i Solidworks görs i syfte att se räkna ut max spänningen och deformationer på enskilda delar men även en hel sammansättning. Detta för att utvärdera ifall konstruktionen klarar av den bestämda vikten. [5][6]

3.5.2 Måluppfyllelsemätning

Utvärdering är en sammanfattande term för olika metoder som används för att bedöma resultatet och de långsiktiga effekterna av de genomförda insatserna. I pedagogiska sammanhang, gäller begränsade frågeställningar, relateras studiens resultat i förhållande till hur målen uppfylls. Detta kallas för måluppfyllelsemätning. [17]

(19)

Genomförande och implementation

11

4 Genomförande och implementation

Kapitlet ger en beskrivning av studiens genomförande. Det vill säga hur man gått tillväga för att möta studiens frågeställningar och syfte. I detta avsnitt beskrivs också hur designprocessen har blivit implementerad och använd.

4.1 Planering av Projektet

Under planering av projektet gjordes en projektplan där det beskrivs hur delmomenten ska genomföras. Även en tidsplan i form av ett GANTT-schema presenteras.

4.1.1 Projektplan

Under projektplanen delades arbetet upp i 4 olika delmoment för att få en bättre struktur av projektet (se figur 3).

Figur 3 - Uppbyggnaden av Projektplanen

4.1.1.1 Planering

Metoderna som kom att följas under designprocessen var till en början planering av arbetet med projektplan samt tidslinje. Detta gjordes för att kunna se hur mycket tid som fanns och hur mycket tid som kan behövas för det olika delarna av projektet.

4.1.1.2 Förstudie

En förstudie behövdes för att samla in fakta och data i syfte att få fram den teorin som krävs. I den fasen behövdes dessutom en marknadsundersökning samt konkurrensanalys för att undersöka vad det finns för rullbanor på marknaden och för att se hur de är konstruerade. På så sätt gick det sedan att göra en kravspecifikation. Detta för att få en större förståelse av problemet och kunna lösa det på bästa möjliga sätt. Under denna period undersöktes och valdes även de delar som ska köpas in. Utöver detta framställdes en riskanalys.

4.1.1.3 Designprocessen

Under designprocessen konstruerades rullbanan i SolidWorks. Där började konstruktionen av enskilda delar för att sedan sättas ihop det till en sammansättning. När delarna var färdigkonstruerade gjordes ritningar.

4.1.1.4 Utvärdering

Avslutningsvis gjordes en utvärdering av det slutgiltiga konceptet samt slutsatser av studien. Där utvärderades det huruvida kraven uppfylls, om huvudmålet och problemformuleringarna är lösta samt hur bra det är gjort. Under den tiden skulle även hållfasthetsberäkningar i SolidWorks göras för att kunna avgöra om rullbanan klarar av den önskade maxvikten och om den kan uppfylla de krav som ställts. Även tidsplanen utvärderades och analyserades för att se hur den har följts under projektets gång.

(20)

Genomförande och implementation

12 4.1.2 GANTT-Schema

För att kunna planera upp arbetet gjordes ett GANTT-schema med veckovisa aktiviteter. Syftet var att få en bild över hur arbetet skulle läggas upp och hur mycket tid som skulle läggas på de olika momenten samt när delmålen skulle vara nådda (se tabell 3).

Tabell 3: GANTT - schema

4.2 Förstudie

Under förstudien gjordes olika typer av informationssamlingar i form av en produktspecifikation, marknadsundersökning och intervjuer.

4.2.2 Produktspecifikation

I syfte att få en bättre struktur på arbetet och för att få en klarare bild över vad som skulle konstrueras, gjordes en produktspecifikation med krav tillsammans med ABB. Kraven som sattes var:

● Måttanpassad för EUR pall - Ska passas både hel och halvpall.

Minst 2st kragar, helst 3st. (Se Bilaga 1 för mått) ● Vikt

- Minst 1000 kg/pall, upp till 3 pallar samtidigt på bandet ● Längd av rullbana

- Vid placering av pall manuellt: FL-M + längden av en EUR-pall - Vid placeringen av pall med AGV: FL-M

- Helpallar (EUR-pallar) kan endast användas då lång botten på FL-M används - Halvpallar (EUR-pallar) kan användas oavsett om lång eller kort botten på FL-M används

● Passa för case 1, case 2 och case 3

● Säker för maskinerna/robotarna ● Säker för människor

● Pris

- Kostnadssnål

● Tillgänglig för underhåll

- Ska kunna byta ut reservdelar, speciellt de delar som utsätts för slitage. ● Drivs av elektriska motorer

(21)

Genomförande och implementation

13 4.2.2.1 Cases

Rullbanorna ska kunna anpassas för tre olika cases. Casen ska fungera för inkörning manuellt men även med automatisk-inmatning med hjälp av AGV-robotar.

4.2.2.1.1 Case 1

I case 1 ska det finnas en in-bana för tre pallar. En pall som roboten plockar ifrån med obehandlade delar och två väntandes pallar. På andra sidan ska det finnas en ut-bana för tre pallar och däremellan någon typ av transport utav tompallar (se figur 4).

Figur 4 - Case 1

4.2.2.1.2 Case 2

I case 2 ska det finnas endast en bana, vilket menas att in- och utmatningen sker på samma rullbana. Detta innebär att det endast kan finnas en pall på banan och inga väntades. Delarna plockas från pallen och när de är behandlade läggs de undan. Därefter körs den tomma pallen ut och lyfts bort från systemet innan en ny pall placeras på rullbanan (se figur 5).

(22)

Genomförande och implementation

14 4.2.2.1.3 Case 3

Rullbanan har en in- och ut-bana, det får plats två stycken EUR-pallar på vardera rullbana, vilket innebär att det som mest kan vara fyra stycken EUR-pallar i systemet samtidigt. Mellan rullbanorna kommer det placeras någon form av transport som kan förflytta en EUR-pall från ena rullbanan till den andra (se figur 6).

Figur 6 - Case 3

4.2.3 Marknadsundersökning

Under marknadsundersökningen studerades först och främst vilka leverantörer och företag som kunde leverera färdiga rullbanesystem genom insamling av data. Detta gjordes genom att söka på nätet efter företag som kunde leverera rullbanesystem. Efter att ha hittat ett antal företag valdes de mest relevanta företagen ut. De olika företagens rullbanor granskades och längden samt den maximala belastningen observerades. Dessutom studerades systemets utseende och uppbyggnad. Bland annat hur plåtar var bockade, hur transportrullarna var monterade och hur rullbanan skulle drivas. Detta i syfte för att sedan kunna jämföra de konstruerade banorna med konstruktioner som redan finns på marknaden. Undersökningen gjordes även för att se vad som kan förbättras på de befintliga rullbanorna. Marknadsundersökningen gjordes i form av informationssamling.

(23)

Genomförande och implementation

15 4.2.3.1 Leverantörer

4.2.3.1.1 Rotab

Rotab är ett företag som levererar färdiga rullbanor (se figur 7). Längden går att anpassa mellan 884 mm – 1284 mm och rullbanan kan även beställas som driven eller odriven enhet. Rullbanan har en lastkapacitet på 1800kg/m och det går dessutom att välja mellan materialen rostfritt stål eller galvaniserat stål. [18]

Figur 7 - Rullbana från Rotab

4.2.3.1.2 Intersystem

Företaget Intersystem har även en mängd olika typer av rullbanor som går att måttanpassa. Materialet som används är galvaniserat stål och de har drivna, odrivna och även en variant med ackumulerade rullar. Ackumulerade rullar gör så att när godset stoppas ackumuleras bakomvarande gods i syfte att pallar inte ska krocka eller köra på varandra (se figur 8). [19]

(24)

Genomförande och implementation

16 4.2.3.1.3 Interroll

Interroll är ett annat företag med många olika typer av rullbanor för pallhantering. De har banor anpassade för både GMA-pallar, som står för Grocery Manufacturers Association (se bilaga 2) och EUR-pallar. De banor anpassade för EUR-pallar och tungt gods tar vikter upp till 1200 kg per pall. Skillnaden mellan de två rullbanorna är sättet de styrs och kontrolleras. PM9711 är kopplad till deras zero-pressure-accumulation som används för att pallarna på banan inte ska köra in i varandra utan stannar med marginal mellan (se figur 9 och 10). [20][21]

Figur 9 och 10 - Rullbanor från Interroll, PM9711 åt vänster och PM9710 åt höger

4.2.3.1 Transportrullar

För att konstruera systemet av rullbanor krävdes passande transportrullar. En drivare skulle hittas, antingen en extern motor eller drivande transportrulle med inbyggd motor. Utöver detta skulle även odrivna transportrullar hittas. Därför undersöktes vilka leverantörer som fanns, samt vilka leverantörer som hade drivande transportrullar som uppfyllde de krav som ställdes på vikt samt längd.

Det som redan finns på marknaden är väldigt varierat. Drivande transportrullar från InterSystem hade en maxvikt på 360kg eller 200kg, beroende på vilken modell som önskades. Priserna var 420 kr/st respektive 860kr/st. Längden på båda rullarna var 950mm, ett mått som inte gick att justera utan specialanpassningar. [22][23]

Det fanns dessutom drivande transportrullar från Pulseroller som klarade en vikt på 2700lbs, vilket motsvarar drygt 1224 kg. Dock tar dessa drivande transportrullar mycket plats på sidorna eftersom de hade två kedjehjul, vilket är ett stort problem då platsen redan är väldigt snäv. [24] Även Interroll har drivande transportrullar för vikter upp till 1250 kg där rull-diametern kan väljas mellan 80mm eller 89mm (se figur 11). Längden kan anpassas efter önskade mått mellan 500mm och 1500mm. Det fanns dessutom varianter med både ett eller två kedjehjul. Priset för dessa rullar var 6500kr styck. Transportrullarna har ett moment på 22 Nm. [25]

(25)

Genomförande och implementation

17 4.2.3.2 Tillbehör för rullbana

För att få ett säkert och väl fungerande rullbanesystem med ett bra flöde behövs det en del tillbehör. Vanliga tillbehör för rullbanor är påkörningsskydd, ändstopp och olika typer av styrningar (se figur 12). Styrningarna kan vara både styrningar som styr pallarna när det står på rullbanan men även pallinstyrningar som hjälper truckföraren eller roboten med placeringen av pallen på rullbanan. [26][27][28][29]

Figur 12 - Tillbehör från Intersystem

4.2.4 Intervjuer

I syfte att undersöka huruvida det finns färdiga växelstationer som kan anpassas till rullbanorna gjordes ett flertal muntliga och skriftliga intervjuer med säljare från olika leverantörer. Många av de företagen som undersöktes under marknadsundersökningen för rullbanor erbjöd även olika typer av växelstationer och kedjetransportörer. Frågorna som ställdes var ifall de kunde leverera en lösning som passade det nya rullbanesystemet genom att redogöra de önskade måtten. Då många av måtten på rullbanan samt FL-M maskinen är begränsade var det viktigt att undersöka vilka eventuella lösningar olika leverantörer kan erbjuda. För att få ett underlag att diskutera kring, skickades mejl ut till de valda företagen. Sedan kontaktades de via telefon för att få snabbare svar. Under intervjuerna förklarade företagen vad de hade för lösning, vilket oftast var en höj och sänkbar kedjetransportör. Sedan förklarade de lätt hur den fungerar och om de använde pneumatik eller elektricitet för att höja och sänka växelstationen. Tillsammans med detta diskuterades också ifall det gick att anpassa företagets konstruktion utefter de förutsättningar vi hade. De största hindren var den låga höjden växelstationen behövde och att växelstationen helst skulle bäras helt av stöd som endast var placerade i mitten av konstruktionen. Det vill säga, växelstationens delar som var över rullbanorna skulle bäras upp utan stöd i marken. Om företaget kunde erbjuda en lösning, gav företaget oss en ungefärlig kostnad i slutet av intervjun.

4.2.4.1 Intersystem

Intersystem är ett av företagen som studerades under marknadsundersökningen. I intervju med en av deras säljare diskuterades det hur de hade kunnat anpassa något som passat ABB. Det som erbjöds från deras håll var att de kunde måttanpassa de flesta måtten som begärdes, däremot hade höjden på deras kedjetransportör inte kunnat sänkas tillräckligt då de inte kan få plats mot bland annat motor på ett bra sätt. Detta är ett mått som inte heller kunnat ändras på banan då det inte hade funnit tillräckligt med utrymme för en pall med tre kragar att få plats

(26)

Genomförande och implementation

18

i maskinen. Dessutom vill de helst inte bara leverera kedjetransportörer utan även den tillhörande växelstation med rullar, annars tappar de lätt kontroll över funktionen och kan inte lova leverera ett system som fungerar som det är tänkt.

4.2.4.2 Hanter IT

Ett annat företag som kontaktades var Hanter IT. De levererar bland annat höj- och sänkbara kedjetransportörer. Däremot hade även dem samma problem som intersystem. Utifrån deras kedjetransportörer krävdes ett högre mått till rullarnas överkant, främst för att kunna få plats med en motor. Detta ledde till att de inte kunde erbjuda en lösning som passade rullbanesystemet.

4.2.4.3 ENP

Företaget ENP kunde erbjuda en lösning som skulle passa rullbanesystemet. Det skulle vara en höj- och sänkbar kedjetransportör. Problemet var att deras standard lösningar och standardmått inte passade. Det största problemet var att deras befintliga lösning för att höja och sänka transportören inte gick att använda eftersom maskinens botten och stödet till rullbanan hade varit i vägen. Detta innebar att de behövde konstruera en ny specialanpassad lösning, vilket medförde ett höjt pris. Om en av deras standardlösningar hade gått att använda, skulle priset hamna på ca 45 000kr, men på grund av alla specialanpassningar stiger priset upp mot 80 000kr.

4.2.4.4 Bofab

Bofab var ett av företagen som hade möjlighet att erbjuda en kedjetransportör enligt begäran. Men som de andra företagen, hade de inte en standardlösning som kunde användas vid detta tillfälle. Detta innebar att de hade behövt specialanpassa deras lösning efter ABB:s behov. Anpassningarna innebar ett högre pris, i detta fall hade en specialanpassad kedjetransportör kostat från 70 000kr.

4.2.5 Riskanalys

Syftet med riskanalysen var att undersöka vilka eventuella risker som fanns och vad som skulle kunna göras för att undvika detta i design- och konstruktionsprocessen. Dessutom för att få ut ett riskvärde som ger en blick över hur riskerna är rankade (se tabell 4).

(27)

Genomförande och implementation

19 4.3 Designprocessen

Under designprocessen konstruerades olika koncept som togs fram genom brainstorming. Till en början konstruerades rullbanorna med dess tillbehör och därefter växelstationen. Utifrån de förutsättningar som kom från ABB var det beslutat att rullbanan skulle monteras fast på ett lågt stöd som endast var drygt 170mm högt. Utrymmet i maskinen som rullbanan skulle få plats i har en bredd på endast 900mm. Standardmåttet för bredden på en EUR-pall är 800mm, vilket innebar att det skulle vara väldigt små marginaler för pallen på grund av de begränsade utrymmet.

Under designprocessen hade författarna mycket kontakt med projektledaren och konstruktörer på ABB. Det hölls möten ungefär en gång i veckan med en eller flera av dem under hela projektets gång. Detta för att stämma av och för att få feedback på det som gjorts. Då presenterades idéerna och nya konstruktioner, vid dessa tillfällen togs majoriteten av besluten. Eftersom de från ABB var erfarna och visste vad som skulle fungera eller inte, användes gut-feel metoden för att bestämma om en konstruktion var bra eller inte. Om en konstruktion eller idé inte var bra användes brainstorming för att komma på en ny lösning till nästa möte. Detta pågick tills att alla delar kändes tillräckligt bra. Därefter utvärderades resultaten för att bestämma om det skulle bli slutresultatet eller ifall konstruktionen skulle utvecklas vidare.

4.3.1 Konceptutveckling för rullbanan

När kraven var satta började designprocessen för rullbanorna. Första steget var att bestämma hur rullbanan skulle drivas, om det skulle användas en driven transportrulle eller om en separat motor skulle användas. Eftersom rullbanans höjd skulle bli väldigt låg och stödet skulle ta mycket plats, valdes det att en driven transportrulle skulle användas. När beslutet var taget undersöktes vilka drivna transportrullar som fanns på marknaden. De skulle klara en vikt på minst 1000 kg, dessutom skulle de helst köpas från ett internationellt företag då slutresultatet skulle säljas i flera länder. Resultatet blev en driven transportrulle från Interroll, det var ett av få företaget som hade en driven transportrulle som klarade mer än 1000kg per pall. Däremot hade transportrullen två stycken kedjehjul, vilket egentligen tog för mycket plats. Men eftersom utbudet av drivna transportrullar var smalt, bestämdes det att ändå använda de från Interroll. För att smidigt sammankoppla rullbanan togs beslutet att använda odrivna transportrullar från Interroll med.

Sedan började konstruktionen av rullbanor till case 2 och case 3. Alla koncept ritades upp i Solidworks som CAD-modeller. Första steget var att undersöka hur långa banorna behövde vara. Mellan transportrullarnas centrum skulle det vara 200mm, ett mått som bestämdes baserat på befintliga rullbanor från InterSystem som har ett stort utbud av rullbanor. För att det önskade antalet EUR-pallar skulle få plats, behövdes det till case 2, 6 stycken transportrullar. Till case 3 behövdes det 12 stycken transportrullar (se figur 13) och till case 1 behövdes det 18 stycken transportrullar. Rullbanorna till case 2 och case 3 skulle börja precis där maskinen började och rullbanan till case 1 skulle ha plats för en pall framför maskinen. Eftersom en pall skulle kunna stanna utan att den andra pallen stannade, behövde rullbanans transportrullar delas in i olika grupper. Grupperna skulle ha plats för en EUR-pall. Det blev två grupper med 6 stycken transportrullar vardera för rullbanorna i case 2 och case 3. De yttersta rullarna i grupperna skulle endast ha ett kedjehjul eftersom de endast kopplades samman med en annan transportrulle (se figur 13). Resterande transportrullar hade två stycken kedjehjul som den drivande transportrullen. Hur kedjorna kopplas ihop illustreras i figur 1.

(28)

Genomförande och implementation

20

För att kedjorna skulle fördelas jämnt behövde de transportrullar med ett kedjehjul vara kortare än resterande. Den drivande transportrullen placerades i mitten av vardera grupp eftersom det var en rekommendation från Interroll. En annan anledning till varför den driva transportrullen placerades i mitten var för att den säkert skulle orka dra runt de två yttersta odrivna transportrullarna med.

Figur 13 - vy underifrån på hur kedjorna är kopplade med rullarna

4.3.1.1 Version 1

Sedan började konstruktionen av sidoplåtarna för case 2 och case 3. I case 2 skulle det bara vara en pall på banan, men för att pallen skulle kunna sättas in vid början av maskinen och sedan transporteras fram till roboten krävdes det att den var lika lång som rullbanan i case 3. Den skulle alltså ha plats för två stycken EUR-pallar.

En plåtkonstruktion gjordes till vardera sida. Då kugghulen på transportrullarna behövs täckas, gick det inte att tillämpa samma konstruktion till båda sidorna (se figur 14). För att kontrollera att längden på banan var bra, sattes rullbanan in i maskinen. Det visade sig då att den var aningen kort och därför lades ytterligare en transportrulle till. Det blev då istället 6 stycken transportrullar i en grupp och 7 stycken transportrullar i den andra. När sidoplåtarna lades samman med transportrullarna hade pallen totalt 23 mm till godo på sidorna. För att kontrollera hur den passade maskinen, sattes CAD-modellen av rullbana in i maskinen. Det visade sig då att rullbanan endast hade 1 mm tillgodo totalt till maskinens väggar, vilket var alldeles för lite. Det bestämdes att rullbanan åtminstone behövde 5mm tillgodo på vardera sida. Kortare transportrullar lades in i modellen och pallen hade då endast 13 mm tillgodo när den stod på rullbanan, vilket är en väldigt låg marginal.

(29)

Genomförande och implementation

21 4.3.1.2 Version 2

Det försökte hittas lösningar till hur pallen skulle få mer utrymme. Förslaget var att ena sidoplåten gjordes lägre än transportrullarna. Vilket möjliggjorde det för pallen att åka utanför plåten, över sidoplåten, vilket skulle ge pallen tillräckligt med utrymme (se figur 15). Pallen hade då täckplåten, till ena sidoplåten och maskinens innervägg som gjorde att pallen inte åkte av rullbanan i sidled. Täckplåten över kedjehjulen konstruerades som en skyddsåtgärd för att minska klämrisken vid kedjorna. Problemet var nu hur pallen smidigt skulle placeras rätt på rullbanan. Det skulle behövas insturningar för att guida pallen rätt under placeringen. Eftersom rullbanan inte stack ut något från FL-M och inget fick fästas på FL-M, behövde instyrningarna vara monterade på rullbanan. Det skulle helst inte monteras någon plåt på varken insidan eller utsidan av sidoplåtarna eftersom detta skulle ta plats. Detta var något som rullbanan inte kan tillåta och eftersom utrymmet är så pass snålt i maskinen räknas varje millimeter.

Figur 15 - Version 2

4.3.1.3 Version 3

Det tredje förslaget var att ena sidoplåten bockades en bit lägre än rullarna, men sedan bokades upp för att styra pallen rätt på banan (se figur 16). Då det var ont om utrymme, var det svårt att montera på en separat plåt som instyrning. Därför bockades sidoplåtarna så att de även fungera som instyrningar och då kan hjälpa till med placeringen av pallen på rullbanan. På figur 16 syns det att sidoplåten till höger är bockad som ett “S”. Anledningarna till det är främst eftersom den kan styra in pallen rätt på rullbanan, men också för att skydda kedjehjulen. I utrymmet högst upp på “S:et” var det planerat att sladdar skulle förvaras. De skulle kommas åt lätt genom att endast behöva avlägsna en täckplåt som monterades fast med ett fåtal skruvar. På samma sätt täcks även kedjehjulen med hjälp av en täckplåt för att minska klämrisken. De få skruvarna gör det dessutom enkelt att komma åt kedjan vid underhåll.

(30)

Genomförande och implementation

22 4.3.1.4 Version 4

För att få bättre förståelse för transportrullarna kontaktades en säljare från Interroll. Han hade då möjlighet att komma till ABB:s kontor för att visa upp de driva transportrullarna som valts att användas. Tidigt under mötet berättade han att de hade möjligheten att erbjuda en driven transportrulle med endast ett kedjehjul. Det bestämdes direkt att den drivna transportrullen med ett kedjehjul skulle användas eftersom det sparar mycket plats. Säljaren gav dessutom information om att de har Pallet Controls och Multicontrols för att styra transportrullarna. Det var ett system som stannade pallar vid önskad placering på rullbanan. Systemet kunde också kopplas samman med andra system från Interroll. Tidigare har ABB använt sig av ett annat typ av system, men det bestämdes ändå att Pallet Controls och Multicontrols skulle användas. Säljaren förmedlade dessutom att sladden på den drivande transportrullen behövde en böjradie på 80 mm. Den befintliga banan hade då plats för en böjradie på ca 30 mm för sladden. Med all ny information gjordes nya konstruktioner för rullbanan. De inbyggda instyrningarna blev nu för smala eftersom ytan över kedjehjulen minskades på bredden. Sidoplåtarna gjordes lägre igen och utrymmet för sladdarna togs bort (se figur 17). Ändringarna gav totalt 35mm till godo för EUR-pallen när den står på rullbanan. Då finns det dessutom 5mm marginal på vardera sida av rullbanan när den står i FL-M.

För att ge sladden plats för en böjradie på 80mm, byttes de drivan transportrullarna ut mot en kortare modell. Det bestämdes att endast de drivande transportrullarna skulle vara kortare eftersom en smalare rullbana inte skulle ha plats för en EUR-pall

Figur 17 - Version 4

För att transportera en pall från ena rullbanan till andra rullbanan, var planen att använda en kedjetransportör. För att göra det möjligt för en kedjetransportör att transportera en pall, behövde ena delen av en sidoplåt göras lägre (se figur 18). Därför gjordes en lång sidoplåt till två kortare delar på ena sidan. Eftersom rullbanan skulle ha en anpassningsbar längd, gjordes den modulär. Ena modulen bestod av 8 stycken transportrullar och var placerad längs fram vid roboten, det var också i den modulen växelstationen skulle placeras. Den andra modulen bestod av 7 stycken transportrullar och placeras i början av in-banan eller i slutet av ut-banan. Ifall det önskades en längre bana används samma modul för att förlänga rullbanan.

Figur 18 - Sidovy

4.3.1.5 Tillbehör

Det utforskades dessutom ifall det gick att konstruera ett hjälpmedel för att styra in pallarna rätt på rullbanan. Eftersom banan endast hade 5mm till godo på vardera sida och rullbanan började där maskinen började var det svårt att hitta en lösning, utöver de inbyggda instyrningarna. Det var nödvändigt att hitta en lösning som riktar in pallar som kommer framifrån eftersom rullbanan inte stack ut något från maskinen. Om pallen kommer uppifrån är det väldigt trångt eftersom maskinen har ett utrymme med begränsad höjd för pallar som ska placeras på rullbanan (se figur 19). Instyringen var tvungen att monteras på rullbanan då

(31)

Genomförande och implementation

23

den inte fick monteras på maskinen eller på stödet banan stod på. Den skulle helst inte monteras innanför sidoplåtarna eftersom pallen redan hade det trångt och inte heller på utsidan av sidoplåtarna eftersom det endast var 5mm marginal på vardera sida mellan rullbanan och FL-M. På grund av förutsättningarna bestämdes det att rullbanan bör göras längre och sticka ut en liten bit framför FL-M. Detta gjorde att instyrningarna kunde monteras fast på sidoplåtarna på rullbana. Rullbanorna för case 2 och case 3 bestod då av 15 stycken transportrullar och rullbanan för case 1 bestod av 22 stycken transportrullar.

Figur 19 - FL-M maskinen

För att göra det möjligt att fästa den drivna transportrullen, som är kortare än resterande transportrullar, konstruerades en distans som de drivande transportrullarna kunde fästs i (se figur 20). Det gjordes ett spår som transportrullen skulle skjutas ned i. Detta för att undvika behovet att trä igenom den långa sladden genom ett litet hål. För att klara kraften distansen utsattes för från den drivna transportrullen, gjordes den 5mm tjock. För att säkerställa att transportrullen satt stabilt, konstruerades en metallbit som fungerade som ett lås (se figur 21).

(32)

Genomförande och implementation

24

När banorna sätts ihop behövs det något som håller samman banorna vid skarven. Därför konstruerades en 5mm tjock skarvsats som monterades fast vid skarvar (se figur 22). Det konstruerades dessutom ett ändstopp. Detta för att förhindra att pallen rullar vidare då rullbanan tar slut. En säkerhetsåtgärd ifall det blir problem med pallstyrningen som styr var pallarna ska stanna (se figur 23).

Figur 22 - Skarvsatsen

(33)

Genomförande och implementation

25 4.3.2 Konceptutveckling för växelstation

Utifrån marknadsundersökningen samt intervjuerna drogs slutsatserna att det blir mer lönsamt att konstruera en ny och anpassad växelstation som var lämpligare för rullbanan. Detta eftersom de växelstationer som kunde erbjudas hade krävt många specialanpassningar vilket hade medfört med många extra kostnader. Fördelen blir dessutom möjligheten att konstruera en växelstation som passar designen och följer färgerna på maskinen och rullbanan bättre. Syftet med växelstationen är att kunna lyfta över tompallar från ena banan till den andra.

4.3.2.1 Version 1

Första versionen som gjordes var en växelstation uppdelad i tre olika sektioner. Det var tänkt att de yttersta sektionerna lyfts med hjälp av luftbälgar, medan mittendelen alltid var i samma läge. Problemet som uppstod då var att det fanns ont om plats på sidorna för luftbälgarna. Detta på grund av att stödet som rullbanan sitter på inte får ha något i vägen. Vilket innebär att det inte går att montera växelstationen som Version 1 (se figur 24) kräver och med hjälp av “Gut Feel”-metoden kunde denna typ av lösning sållas bort.

Figur 24 - Växelstation, Version 1

4.3.2.2 Version 2

Istället väcktes en idé om att ha gafflar som lyfter pallen och förflyttar den till andra sidan, likt palltruckar (se figur 25). Att utnyttja platsen utanför samt ovanpå rullarna hade kunnat bidra med att det på ett enkelt sätt går att konstruera växelstationen.

Syftet är att gafflar förflyttar sig från in-banan till ut-banan med hjälp av en elektrisk axel med en platta som förflyttas horisontellt. Benen som den elektriska axeln står på höjs och sänks med hjälp av luftbälgar som lyfter gafflarna tillräckligt högt för att lyfta pallen från rullbanan. På undersidan av gafflarna finns fast-monterade hjul som följer ett spår som går tvärs över båda rullbanor som stödjer växelstationen vid förflyttning.

Problemet med koncept 2 är att flödet mellan pallarna blir sämre och därför sållades även denna typ av lösning bort. I vanliga fall körs hela rullbanesystemet synkroniserat. Men med denna lösning måste gafflarna först flytta över pallen till andra sidan, vänta på att pallen körs ut och därefter tillbaka för att vänta in den nya pallen. Även här kunde konceptet sållas bort med hjälp av “Gut Feel”-metoden.