Konstruktion av kabelvinda till Linde´s truck T16

Full text

(1)2006:249 CIV. EX A M E N SARB E T E. Konstruktion av kabelvinda till Linde’s truck T16. PER ANDERSSON. CIVILINGENJÖRSPROGRAMMET Maskinteknik Luleå tekniska universitet Institutionen för Tillämpad fysik • Maskin- och materialteknik Avdelningen för Datorstödd maskinkonstruktion. 2006:249 CIV • ISSN: 1402 - 1617 • ISRN: LTU - EX - - 06/249 - - SE.

(2) FÖRORD Detta examensarbete utgör avslutningen av min civilingenjörsutbildning vid Luleå tekniska universitet inom maskinteknik med konstruktionsinriktning. Examensarbetet har utförts åt Linde Material Handling i Örebro. Jag vill tacka alla som har varit inblandade i projektet, speciellt handledarna Rainer Ehrt och Magnus Karlberg samt Anders Håkansson vid avdelning industriell design på LTU, som varit till god hjälp vid prototyptillverkningen. Luleå tekniska universitet 2006-05-24 _______________________________ Per Andersson. 1.

(3) SAMMANFATTNING Linde Material Handling AB i Örebro kundanpassar truckar och har i sitt produktutbud truckar med inbyggd laddare. Detta för att ge kunden en flexibel lösning, som inte är beroende av en specifik laddstation eftersom truckarna då har en anslutningskabel som ansluts till ett vanligt vägguttag. Det finns även en säkerhetsbrytare som kontakten måste placeras i efter laddning, säkerhetsbrytaren är till för att förhindra att trucken körs iväg med kontakten kvar i väggen. Arla är en stor kund till Linde Material Handling, de har haft synpunkter på anslutningskabel och efterfrågat en kabelvinda för förvaring av kabeln. Målet med detta examensarbete är att leverera en fungerande prototyp på förvaringen av kabeln i trucken som uppfyller kundens behov. Då det inte fanns någon lämplig kabelvinda som passade in i utrymmet, kom detta examensarbete att innerhålla modulering av kabelvinda, komponent och materialval samt en hållfasthetsanalys. Moduleringen skedde i 3-D miljö, varpå en prototyp tillverkades med Rapid Prototyping. Det som styrde konstruktionen var prisvärdhet, driftsäkerhet, kvalitet. Kostnaderna spelade en viktig roll, på grund av att detta var en goodwillhandling, vilket inte skulle belasta kunden. Det säljs av Linde Material Handling i Sverige ca 100 truckar per år med inbyggd laddare [16], vilket ger få enheter att fördela de fasta kostnaderna på om kabelvindan tillverkas. För att hålla de fasta kostnaderna nere valdes skärande bearbetning som tillverkningsmetod varpå geometrierna anpassades för att möjliggöra denna typ av bearbetning. Montering av kabelvindan på trucken är dessutom enkel och ingreppet påverkar inte designen av trucken. Truckarna är konstruerade för att hålla länge, om en enkel men vital del som energiförsörjningen fallerar, ger det ett dåligt renommé samt driftstörningar. För att säkerhetsställa att kabelvindan lever upp till de krav som finns fastställda av SEK [14] analyserades hållfastheten med hjälp av Finita Element Metoden. SEMKO testar kabellåsningar [11] och eftersom en godkänd kabellåsning används kontrollerades hur resten av modellen påverkas då kabellåsningen är belastad till max enligt reglerna. Lösningen skall vara säker vid de tillfällen trucken tvättas varpå de utsatta komponenterna valdes med avseende på god elsäkerhet. Resultatet blev en fjäderdriven kabelvinda med styrning för kabeln. Styrningen för kabeln är integrerad i trumman, då den är konstruerad som en spiral har den inga rörliga delar samt lägger kabeln i ett förbestämt läge, vilket ger driftsäkerhet. Trumman har en automatisk spärrfunktion, vilket ger reglerbar kabellängd och avlastar kabeln ifrån drivfjäderns kraft. Inne i trumman finns ett släpringsdon av open face modell. Eftersom utrymmet var begränsat modulerades det även upp ett släpringsdon för kabelvindan. POM (Polyoxymethylene) valdes som material, vilket i hållfasthetsanalysen gav en säkerhetsfaktor på sju.. 2.

(4) SUMMARY Linde Material Handling AB in Örebro customizing trucks and have in their product supply trucks with built in charger. This is to give the costumer a flexible solution, which isn’t dependent of a special charging station, the trucks then have an extension flex that can be used at any wall socket. It’s even a safety switch that the plug needs to be set in after loading. The safety switch makes sure that the truck can’t move with the plug left in the wall. Arla are a big customer to Linde Material Handling, they have standpoints about the extension flex and demand a cable reel to store the cable on. The goal with this project was to create a working prototype for storage of the cable in the truck that complies with the consumer’s needs. As no suitable cable reel existed for the space in the truck, become this dissertation to contain modulation of the cable reel, component and material election and also strength analyse. The modulation was done in 3-D environment, whereas a prototype gets manufactured with Rapid Prototyping. The determining parameters for the construction were the prise, reliability and quality. The cost was important, because this was a goodwill act, which shouldn’t be a load for the customer. Linde Material Handling in Sweden sells around 100 trucks each year with built in charger [16], which needs to take the fixed cost if the cable reel gets into production. To keep the fixed cost down the construction was done with a geometry that could be made by cutting. Mounting of the cable reel to the truck is uncomplicated and the operation does not affect the design of the truck. The trucks are constructed to hold for a long time. If a simple but vital thing as the energy supply is out of order, it gives bad reputation and puts the truck out of order. A strength analysis was done with the Finite Element Method, this to make sure that cable drum should live up to the demand that are settled by SEK [14]. SEMKO test strain relief bushes for cables [11], then an approved strain relief bush are used, the rest of the model was analysed about how it got influenced when the strain relief bushes are loaded to maximum according to the rules. The solution should even be safe then the truck gets washed, so the exposed components are elected to keep good electrical safety. The result is a spring driven cable reel with a guide for the cable. The guide for the cable is integrated in the reel, and then it is constructed as a spiral, has no movable parts and takes the cable to a specified position, this gives the construction reliability. The reel has an automatic lock function, which gives adjustable cable length and keeps the cable relieved from the power of the spring. In the reel there is an open face slip ring assembly. As the space was limited, a modulation of an open face slip ring assembly was done for the cable reel as well. POM (Polyoxymethylene) was the selected material and it gives a security level of seven in the strength analysis.. 3.

(5) INNEHÅLLSFÖRTECKNING FÖRORD................................................................................................................................... 1 SAMMANFATTNING ............................................................................................................ 2 SUMMARY............................................................................................................................... 3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING .............................................................................................. 4 1. 2. INLEDNING..................................................................................................................... 6 1.1. Företaget Linde Material Handling AB ..................................................................... 6. 1.2. Projektbakgrund ......................................................................................................... 7. 1.3. Mål ............................................................................................................................. 7. METODIK ........................................................................................................................ 8 2.1. 3. 4. 5. BEHOVSANALYS........................................................................................................... 9 3.1. Vem är användaren?................................................................................................... 9. 3.2. Hur används produkten?............................................................................................. 9. INRIKTNING................................................................................................................. 10 4.1. Idégenerering............................................................................................................ 10. 4.2. Marknadsundersökning ............................................................................................ 10. 4.3. Liknande teknologi................................................................................................... 10. KONCEPTFRAMTAGNING ....................................................................................... 11 5.1. 6. 7. 8. SIRIUS Masterplan .................................................................................................... 8. Produktkännetecken ................................................................................................. 11. DETALJKONSTRUKTION ......................................................................................... 12 6.1. Modulering ............................................................................................................... 12. 6.2. Delarnas funktion ..................................................................................................... 15. KOMPONENTER.......................................................................................................... 16 7.1. Kabel ........................................................................................................................ 16. 7.2. Kontakt ..................................................................................................................... 16. 7.3. Släpringsdon............................................................................................................. 17. 7.4. Dragfjäder till spärren .............................................................................................. 19. 7.5. Drivfjädern ............................................................................................................... 19. 7.6. Mikrobrytaren........................................................................................................... 19. TILLVERKNINGSMETODER FÖR PROTOTYP................................................... 20 8.1. Rapide Prototyping................................................................................................... 20. 8.2. Skärande bearbetning ............................................................................................... 20. 8.3. Val av tillverkningsmetod för prototyp.................................................................... 21 4.

(6) 9. TILLVERKNINGSMETODER FÖR SERIETILLVERKNING ............................. 22 9.1. Skärande bearbetning ............................................................................................... 22. 9.2. Formsprutning .......................................................................................................... 22. 9.3. Gjutning.................................................................................................................... 22. 9.4. Val av serietillverkningsmetod................................................................................. 22. 10. MATERIALVAL ....................................................................................................... 23 10.1. Plaster ....................................................................................................................... 23. 11. HÅLLFASTHETSBERÄKNINGAR MED FINITA ELEMENT METODEN ... 26. 12. RESULTAT ................................................................................................................ 29. 13. DISKUSSION ............................................................................................................. 33. 14. SLUTSATS ................................................................................................................. 34. REFERENSER ....................................................................................................................... 35 Bilagor (ritningar): Bilaga 1, Sammanställnings ritning. Bilaga 2, Hus. Bilaga 3, Trumma. Bilaga 4, Gavel höger. Bilaga 5, Gavel vänster. Bilaga 6, Hake. Bilaga 7, Drivfjäderfäste. Bilaga 8, Bricka.. 5.

(7) 1. INLEDNING. 1.1 Företaget Linde Material Handling AB Linde är en global aktör och tillhör världens ledande tillverkare av utrustning för materialhantering med truck. Produktprogrammet består av ca 150 modeller av lager-, motvikts- och containertruckar. Lindes Svenska huvudanläggning ligger i Örebro, se Figur 1. Där finns ett 6000 kvm stort centra för truckutrustning, reservdelar, teknik, konstruktion, teknisk support och utbildning. Linde erbjuder kundanpassade truckar för att tillgodose kundernas krav av ökad produktivitet, effektivitet och lönsamhet, vilket även innerfattar körglädje och god ergonomi. Helst levererar Linde hela truckfunktionen – truck, finansiering, service och underhåll, vilket kräver god kvalité och produkter som inte resulterar i dyrt underhåll. Linde truckar har funnits på den svenska marknaden i mer än 30 år. April 2004 ändrade företaget namn till Linde Material Handling AB. Bolaget har expanderat kraftigt de senaste åren och finns med en kundnära organisation på fem orter i landet, Malmö, Göteborg, Örebro, Stockholm och Örnsköldsvik, med totalt 290 anställda i Sverige.. Figur 1. Lindes anläggning i Örebro. 6.

(8) 1.2 Projektbakgrund. Figur 2. Befintlig förvaring av kabeln, samt säkerhetsbrytare.. En stor kund till Linde Material Handling AB använder en truck av modellen T16. För att få en flexibel laddning som endast kräver ett 230V eluttag är dessa truckar försedda med inbyggd laddare som har en kabelanslutning. Kunden önskar att trucken blir utrustad med en sladdvinda i stället för vanlig rak elkabel, se Figur 2. Med den befintliga konstruktionen skall kabeln efter laddning ner i ett förvaringsutrymme, varpå kontakten skall sättas i en säkerhetsbrytare för att trucken skall kunna köras. Detta anser kunden vara besvärande och drog en parallell med dammsugare, ”om man köper en truck för hundratusen så får man en enkel skarvsladd, men köper man en dammsugare på Rusta för 300 kronor så är den utrustad med en smidig sladdvinda”.. 1.3 Mål Målet med detta examensarbete är att leverera en fungerande prototyp på förvaringen av kabeln i trucken som uppfyller kundens behov.. 7.

(9) 2. METODIK. Vid Luleå universitet finns kursen SIRIUS, vilken är en 20 poängs projektkurs där arbetet utförs i olika team. Kortfattat skall kursen ge eleverna ett arbetssätt som genererar en bredd av idéer samt praktiska och teoretiska erfarenheter i de olika momenten, till sin hjälp följs en guide på olika arbetssätt, vilken går under namnet SIRIUS Masterplan. Detta examensarbete utgick ifrån SIRIUS Masterplan, men med vissa avvikelser för att passa in i detta projekt.. 2.1 SIRIUS Masterplan Delar av SIRIUS Masterplan användes, den dominerande delen blev detaljkonstruktion och prototyptillverkning, arbetsgången följer nedan. Omfattning av projektet Behovsanalys • Vad är behovet? • Vem är användaren? • Hur används produkten? Inriktning Grundidé Idégenerering Marknadsundersökning • Vad finns det för produkter på marknaden? • Vem tillverkar dem? • Hur löser de liknande problem? Liknande teknologier Konceptframtagning Produktkännetecken Detaljkonstruktion Modulering Komponentval Prototyptillverkning • Tillverkningsmetoder • Val av tillverkningsmetod • Resultat Förslag för serietillverkning • Tillverkningsmetod • Komponentval. 8.

(10) 3. BEHOVSANALYS. Behovet är att förse laddaren med ström på ett sätt som tillfredställer kunden. Kunden förväntar sig en sladdvinda inbyggd i trucken och valet av truck tyder på att kunden inte vill ha någon speciell laddningsstation, annars kunde man ha nöjt sig med en standardsladdvinda fäst på väggen. Det som skall känneteckna produkten är kvalitet, driftsäkerhet och prisvärdhet. För att ge tillfredsställande kvalitet åt slutprodukten behövs en genomtänkt modell. Truckar byggs för att hålla länge, om driftstörningar beror på en enkel men vital del som energiförsörjningen ger det ett dåligt renommé för trucken som helhet. Lösningen skall även vara säker vid de tillfällen trucken tvättas, de utsatta detaljerna skall hålla god elsäkerhet. De kunder som eventuellt får prova lösningen betalar inget extra för det, vilket medför att produkten måste vara billig både att tillverka och montera.. 3.1 Vem är användaren? Kunden som det här projektet inriktar sig mot är Arla i Stockholm som är en stor kund med serviceavtal på truckarna. Det tas inget extra betalt av kunden för att förse trucken med en annan lösning, utan tillmötesgåendet ses som en ”goodwillvinst”. Om resultatet blir bra kan dock fler kunder erbjudas lösningen. Linde Material Handling säljer i Sverige ca 100 truckar per år med inbyggd laddare.. 3.2 Hur används produkten? Det har visat sig att kunder med serviceavtal är mer hårdhänta i hanteringen och enkel skötsel prioriteras inte så högt i jämförelse med kunder som inte har serviceavtal. Vid fel kommer en servicetekniker ifrån Linde Material Handling, en kostnad som ofta ingår i serviceavtalet. Det är därför av vikt att lösningen är robust och även enkel att byta.. 9.

(11) 4. INRIKTNING. 4.1 Idégenerering Innan intryck tagits av tillgängliga lösningar på marknaden gavs ett par dagar till idégenerering, om hur kabeln skulle kunna få plats i utrymmet. Detta resulterade i två idéer. Den ena idén byggde på två ihopsatta trummor, där kabeln är fastsatt och ändrar riktning emellan trummorna, se Figur 3. Kabeln drivs in till trummorna av en drivfjäder, vilken är fäst i en av trummorna och i ett yttre hus. Det gjordes ett så Figur 3 kallat ”Dark Horse” projekt på den idén, dvs. en enkel modell som är snabb att bygga för att ta lärdom av misstagen. En enkel trumma svarvades ut i trä för att pröva idén. Det visade sig att kabeln fick en kraftig böjning där kabeln bytte lindningsriktning. Denna böjpåkänning skulle kunna minskas om det borrades ett hål genom trumman för kabeln. Men kabelvindan kommer att följa med ut och bli liggandes mellan truck och vägguttag. Den andra idén byggde på att flera fjäderbelastade armar av typ flippermodell packade ihop kabeln emellan sig, efter lärdomen av trumman i trä, där kabeln blev för kraftigt böjd lades projektet ner.. 4.2 Marknadsundersökning På Internet söktes efter en produkt som skulle passa in direkt, då ingen produkt direkt passade in övergick sökandet till att hitta modeller som fanns tillgängliga. Både uppbyggnad och komponentval studerades i dessa produkter.. 4.3 Liknande teknologi Den teknik som granskades via Internet var hur luftslangar förvaras, samt vajerspel. Vajerspelens styrning av vajern visade sig vara användbart. Till styrningen används i vissa fall evighetsgänga [4]. En evighetsgänga gör att då vajern kommer till änden av trumman ändras riktningen, detta sker på grund av att vajern följer gängningen.. 10.

(12) 5. KONCEPTFRAMTAGNING. 5.1 Produktkännetecken Den tidiga idégenereringen gav inte några hållbara idéer, det fanns inte heller någon färdig kabelvinda som passade för ändamålet. Därför skissades det upp riktlinjer för en egen modell. Det ursprungliga kravet var att 1.5m kabel ska finnas tillgänglig. Det kompletterades med några punkter: • Fast montage i trucken: Efter Dark Horse projektet insågs nackdelarna med att få en kabelvinda liggande utanför trucken, det blir osmidigt för användaren att varje dag lyfta in den, dessutom kan kabelvindan skadas då den inte ligger skyddat. • Kabelstyrning: kabeln får inte böjas kraftigt, vilket undviks av en trumma med större diameter, detta medför dock att endast ett lager av kabel får plats på trumman. På en fjäderbelastad kabeltrumma undersöktes hur kabeln rullades in. Det blev ojämna mellanrum på varven och slutsatsen blev därför att kabeln behöver styras för att få plats. • Drivfjäder: En kabelvinda utan automatisk inrullning är det ingen större vits att tillverka. En drivfjäder är en enkel och pålitlig lösning som gör kabelvindan användarvänlig. • Spärr: Kabeln skall inte ligga spänd mellan trucken och vägguttaget, då kommer någon att förr eller senare snubbla på kabeln, dessutom får man en lösning med varierbar längd på den utdragna kabeln, då det finns en spärr till trumman. • Säkerhetsbrytare: Det sitter ett uttag i förvaringsutrymmet på trucken där kontakten måste anslutas, anledningen till detta är att trucken inte skall kunna köras utan att kabeln är i trucken. Detta för att minska antalet reparationer som sker då truckar körs iväg med kontakten kvar i vägguttaget. Om en kabelvinda placeras i det aktuella utrymmet behöver den nuvarande säkerhetsbrytaren placeras om eller omkonstrueras.. 11.

(13) 6. DETALJKONSTRUKTION. Moduleringen skedde parallellt med sökandet efter lämpliga komponenter. Nedan följer bilder ifrån modulerad prototyp. 6.1 Modulering. Figur 4. Kabeln lindas upp på trumman, som drivs med en drivfjäder. Det är en spiralformad styrning för kabeln, detta för att undvika att kabeln rullas in med mellanrum. Trummans cirkulära början och slut glider i huset och håller trumman på dess plats. Kuggarna till vänster i figur 4 utgör en del av spärrmekanismen för trumman. Försänkningen innan kuggarna är till för att spärren skall kunna släppa. När kabeln är helt utdragen sitter den fastsatt i trumman via en kabellåsning, se Figur 5. Trumman hålls på plats radiellt i huset sånär som spelet på 0,5 mm diametralt. Trummans position axiellt styrs av 0.4 mm spel mellan trumman och gavlarna.. Figur 5. Ett släpringsdon överför strömmen för att undvika tvinning av kabeln. Släpringsisoleringen får stöd i trummans periferi, samt att det får stöd och kläms fast i centrum av trumman med en skruv och en bricka, se Figur 6.. Figur 6. Borstdelen av släpringsdonet sitter fastskruvad i den vänstra gaveln, se Figur 7. Borstdelens position bestäms även av två styrstift.. Figur 7. 12.

(14) Drivfjäderns centrum fästs i skåran på den vita axeln, se Figur 8. En vit hake skymtas också till vänster i denna figur, vilken har till uppgift att spärra trumman.. Figur 8. Huset är även försett med ett dräneringshål för damm och skräp, se Figur 9. Vilket med tiden kommer in i huset via kabeln.. Figur 9. Huset är slutligen fastskruvat i trucken med M6 skruv i de insatta plattjärnen. På höger sida av Figur 10 syns låsningen för kabeln som skall in till truckens batteriladdare.. Figur 10. Den befintliga säkerhetsbrytaren ersätts med en mikrobrytare. Vilken sluter kretsen när kontakten är i det rektangulära urtaget, se Figur 11. Genom de två hålen nitas mikrobrytaren på plats.. Figur 11. 13.

(15) För att ge en överblick över delarnas placering samt underlätta montering visas sprängskisser i Figurerna 12-15.. Figur 12. Figur 13. Figur 14. Figur 15. 14.

(16) 6.2 Delarnas funktion Huset Huset är den del som fästes i trucken. Det skall även ge trumman möjlighet att rotera, varför en fin yta inuti är att eftersträva. Trumman Trummans funktion är att förvara kabeln med hänsyn taget till böjradie och kabellängd. För att få plats med kabeln används en i trumman integrerad styrning, vilken utgörs av ett spår som löper efter trumman iform av en spiral. Släpringsdelen är fäst i trumman för att överföra strömmen från kabeln. Drivfjäderfästet I den högra gaveln skruvas drivfjäderfästet fast se Figur 15, dess åttakantiga ansats mot gaveln förhindrar rotation. Då drivfjäderfästet och gaveln är isärtagbara medför det en enklare montering av drivfjädern. Vänstra gaveln På den vänstra gaveln fästs borstkonstruktionen, det finns även ett parti med större godstjocklek för att ge fäste åt skruvarna till den utvändiga kabellåsningen, se Figur 14. Högra gaveln Ett urtag finns på gaveln för att förhindra rotation av drivfjäderfästet, drivfjäderfästet skruvas fast i denna gavel. Gaveln ger även stöd axialt sett åt drivfjädern. Spärren Spärren ger trumman möjlighet att rotera fritt i båda riktningarna, men medger endast ändring av rotationsriktning under halva varvet, vilket är där haken kan rotera förbi trumman. Vid övriga lägen bottnar haken emot trumman och med hjälp av kraft från fjädern bibehålls positionen. Genom att dra i kabeln släpper haken, då den kommer till ett läge där den kan passera trumman. Brickan För att fjädern skall kunna fästas i spärren behövs ett avstånd mellan huset och spärren vilket brickan ger. Den placerar även spärren i dess rätta läge jämte trumman, samt medför att haken roterar lätt. Plattjärnen För att undvika att skruva i plasten gjordes fästningen av kabelvindan mot trucken med två plattjärn, dessa gängades med M6 för att spänna fast kabelvindan ordentligt. Säkerhetsbrytaren Mikrobrytarens läge jämte kontakten är avgörande för att säkerhetsbrytaren skall fylla sin funktion, därför skars en plåt ut med hål för brytaren samt kontakten. Mikrobrytaren nitas fast i plåten för att hålla rätt position. De mått som används beror dock på vilken gjuten kontakt som används, gjutna kontakter har ofta en fyrkantig form på kabelns böjskydd, en fyrkantig form ger bättre funktionalitet än ett runt böjskydd.. 15.

(17) 7. KOMPONENTER. 7.1 Kabel Vid utformning av kabelvindan är ett av problemen att tillgodose kabelns längd samt den rekommenderade böjradien för kabeln, detta pågrund av brist på utrymme. Den kabel som Linde Material Handling förde på tal var ÖLFLEX-FD® 855 P, vilket är en styrkabel och då tvinnad i lager med korta slaglängder. Den används vanligtvis för kabelsläpkedjor och har låg böjradie (5 ggr kabeldiametern). Denna kabel användes som utgångspunkt för skisser på kabeltrummor. Samtidigt söktes olika lösningar inne i trumman för att överföra rotationen av kabeln. Kabeldiametern är 7,6 mm för en treledad kabel med 1,5 mm2 area på vardera ledaren, vilket ger en trumma på 76 mm i diameter. Det får endast plats en kort trumma av den diametern i utrymmet, varpå antalet varv av kabel blir få och därmed kabellängden kort. Denna typ av kabel visade sig inte var lämplig för kabelvindor, eftersom den lätt blir tvinnad om trumman inte ger rätt böjradie (detta på grund av den korta slaglängden i kabeln). En annan kabel är Roflex, vilken är flexibel ner till -40°C (kabelns böjradie varierar dock med temperaturen). Den har en diameter på 8,2 mm för en treledad kabel med 1,5 mm2 area på vardera ledaren [9]. Roflex kabeln har en slaglängd på koppartrådarna som är lämplig för upprullning, kabeln har även en glättad yta med låg friktion. Placeringen av trumman valdes för att maximera den möjliga trumlängden vilket i sin tur resulterade i en trumdiameter på 50mm. Försäljaren av Roflex kabeln tyckte att 50 mm trumdiameter var lite [13], men han tror att det fungerar, dock med en kortare livslängd på kabeln (för närvarande viks kabeln ihop, vilket medför än mindre hänsyn till kabelns böjradie). En nackdel med Roflex kabeln är att den har större ytterdiameter. Behövs den stora arean på ledarna? Kabeln blir billigare och fler varv kan lindas med något större diameter, om ledarnas area kan minskas. Arean är normalt 1,5 mm2, men kablar under två meter är undantag ifrån den regeln, enligt standarden SS-EN 60 799 [14]. Detta medförde att arean på ledarna valdes till 1mm2, den är då godkänd för en belastning på 16 A vid 230VAC. Kabeln kommer att belastas med 10A, vilket innebär att kabeln inte behöver vara fullt utrullad ifrån trumman. Valet blev en Roflex kabel med en ytterdiameter på 7.4 mm.. 7.2 Kontakt Kontakten sitter utsatt placerad på trucken och kan därför få vatten på sig när trucken tvättas. Därför valdes en gjuten kontakt, vilken dessutom tar mindre plats än en icke gjuten kontakt.. 16.

(18) 7.3 Släpringsdon För att lösa rotationsrörelsen på ledarna i vindans centrum följer här tre modeller: Axiellt monterade Med axiellt monterade släpringar krävs en stor trumma eftersom borsthållarna måste integreras i denna för att få plats. Normalt används koppargrafitborstar för strömöverföring, vilka skall släpa emot ringarna. Priset på ett släpringsdon är ca 2000 kronor, men priset kan gå ner till ca 200 kronor vid stora serier [20]. Vid större serier kan även utformningen anpassas. På billigare kabelvindor som tillverkas i stora serier, kan det axiella släpringsdonet vara utformat enligt Figur 16.. Figur 16. Roterande kontakter De roterande kontakterna som är aktuella för strömöverföring är ca 32 mm i diameter. De klarar en strömstyrka på 25A, dessutom finns de i IP-klass 67 vilket är vattentätt. En kontakt ifrån den amerikanska tillverkaren Mercotac (Modell 330) kostar 3 326: -, den innehåller dock kvicksilver varför den är på väg ut ifrån marknaden [12]. Marcegaglia är en Italiensk tillverkare av kontakter, modell 03 i Marcegaglia sortiment kostar vid enstycksbeställning 4374: - [15]. En roterande kontakt syns på Figur 17. Figur 17. Radiellt monterade. Figur 18. Av de radiellt monterade släpringsdonen finns några standardmodeller, men det är vanligt med kundanpassad tillverkning. BGB är en tillverkare som lämnar förslag på lämplig lösning efter att uppgifter om på antal ringar, spänning, ström och rotationshastighet lämnats till dem [5]. Materialet i släpringarna är vid överföring av ström och låga rotationshastigheter mässing, annars är ringarna pläterade med silver, guld eller rodium. Borstarna består vanligen av silver och borsthållarna av koppar för att vara lödbara, se Figur 18. I detta fall är fastsättningen av släpringshållaren och dess mått viktiga för att få plats på trumman. Openfacelösningen finns även på kabelvindor av den tyska tillverkaren Schill och med på deras reservdelslista. Den openfacelösningen passar om den skruvas fast i centrum och dess övriga skruvhållare tas bort, se Figur 19. Priset är 600 SEK/st vid köp av enstaka enheter [21].. Figur 19. 17.

(19) Egen modell En alternativ CAD-modell har tagits fram i detta projekt. Efter att varit i kontakt med Carbex AB kom det fram att de tillverkar prototyper på släpringsdon med hjälp av Rapide Prototyping tillverkning. Denna modell konstruerades med mer avstånd mellan släpringarna, vilket ger bättre isolation och större säkerhet då damm alstras vid kontakten mellan borstar och släpringar. Figur 20. för att förhindra rotation av släpringarna relativt trumman försågs släpringshållaren med ett spår på baksidan vilket passar på axeln i trumman. Släpringshållaren samt isoleringen för borsthållarna kan skrivas ut med en 3-D skrivare.. Figur 21. Borstarna var större jämfört med de i Schill`s kabelvinda. Det medför större kontaktyta varpå mindre värme alstras. Företaget Carbex AB i Vadstena kunde förse modellen med borstar. Borsthållare och släpringar kan t.ex. laserskäras. Det som kvarstod var bockningen samt att modellen skulle behöva testas och beräknas. Figur 22. Borsthållarna skall ge borstarna rätt tryck emot släpringarna, vilket är 40 kN/m2 [20]. Figurerna 20-23 på CAD-modellen visar dock tankegången.. Figur 23. Val av Släpringsdon Ett axiellt släpringsdon medför en besvärligare montering av borsthållarna, samt är dyra vid korta serier och är dessutom det mest utrymmeskrävande alternativet.. 18.

(20) De roterande kontakterna är vattentäta och mycket små, vilket gör att de kan placeras inuti trumman. Trumman blir då kortare. De medför även en enklare geometri på trumman. De roterande kontakterna är dock dyra, varför detta alternativ väljs bort. Det radiellt monterade släpringsdonet valdes pga. av priset och möjligheten med anpassning, även för en kortare serie.. 7.4 Dragfjäder till spärren Dragfjädern till spärren skall för att passa in i modellen hålla följande mått (mm) Tillåten utdragslängd för dynamisk belastning (L1): 25 Ospänt läge (L0): 15 Ytterdiameter (Dy): 5 Tråddiameter (Dt): 0.5 Antal verksamma varv: 12 stycken Det är en vanlig standardfjäder och tillhandahålls exempelvis av Lesjöfors Stockholms Fjäder AB. Beteckningar, se Figur 24 [8]. Figur 24. 7.5 Drivfjädern. Figur 26. Figur 25. Drivfjädern fästs i trummans innervägg, samt i fjäderfästet som utgår ifrån sidogaveln. Måtten på drivfjädern (mm då inget annat anges): Ytterdiameter(Di): 42 Innerdiameter(Ø): 12 Instick (A): 4 Diameter vid infästningen i trumman (B): 3 Bandbredd: 8 Bandtjocklek: 0.25 Bandlängd 2 m 10 varv ger då ett moment på 64Nmm [17]. Drivfjädern tillverkas i rostfritt stålband, för att lättare kunna böjas, då ingen glödgning krävs. Beteckningar, se Figur 25 [8].. 7.6 Mikrobrytaren Det som skall brytas är strömmen till startnyckeln, vilken är på 7.5A och av en spänning på 24 VDC. Med mikrobrytarens placering behöver den skyddas mot fukt, då truckarna spolas rena med vatten. Mikrobrytaren ifrån Saia-Burgess med modellbeteckningen V9 är av IP-klass 67, vilket innebär att den är vattentät. Brytaren har en kort hävarm med rulle, vilken kräver en manöverkraft på 7.2 N. Mikrobrytaren som finns i den befintliga säkerhetsbrytaren är inte av lika hög IP-klassning men sitter mer skyddad.. 19.

(21) 8. TILLVERKNINGSMETODER FÖR PROTOTYP. 8.1 Rapide Prototyping Det finns flera olika sätt att tillverka en modell direkt ifrån CAD underlaget. Med de olika metoderna varierar bl.a. precision och möjliga material. I denna rapport behandlas metoderna lasersintring samt stereolitografi. Lasersintring -SLS SLS står för Selektiv Laser Sintering [10], metoden används då funktion och hållfasthet på detaljen är viktig. Genom olika materialval åstadkoms detaljer med egenskaper som flexibilitet, styvhet eller slagtålighet. Processen bygger på att materialpulver smälter då det värms till en viss temperatur, vilket sker med hjälp av en laserstråle. Genom att styra laserstrålen över ett pulverlager på ett kontrollerat sätt, kan man smälta önskade delar av Figur 26 pulverytan, medan övriga områden lämnas. Varje sådant härdat skikt bygger ca 0,1 mm i höjdled, man bygger skikten lager på lager tills en färdig tredimensionell modell har uppnåtts. Den färdiga modellen borstas, blästras och blåses ren och kan sedan efterbearbetas till önskad finish, se Figur 26. Stereolitografi -SLA Stereolitografi är den dominerande tekniken för Rapid Prototyping. Tekniken introducerades i mitten av 80-talet och är idag den metod som bäst kombinerar noggrannhet med snabbhet. Materialutvecklingen går snabbt framåt och man räknar med att i framtiden kunna direktframställa serier av plastlikande detaljer i en SLA-maskin, se Figur 27. Processen bygger på det faktum att vissa vätskor, så kallade fotopolymerer, kan Figur 27 fås att byta fas från vätska till fast då de utsätts för ultraviolett ljus. Genom att styra en laserstråle av en viss effekt över en sådan vätskeyta på ett kontrollerat sätt, kan man härda önskade delar av vätskeytan medan övriga områden lämnas flytande. Varje sådant härdat skikt bygger ca 0,1 mm i höjdled, varpå man bygger skikten lager på lager tills en färdig tredimensionell modell har uppnåtts. Den färdiga modellen tvättas ren från ohärdad vätska, varpå den efterbehandlas i en UV ugn för att säkerställa genomhärdning, därefter kan den efterbearbetas till önskad finish. Med denna teknik kan prototypen tillverkas i ett ABS-liknande material.. 8.2 Skärande bearbetning Med en skärande bearbetning ges möjligheten till att välja bland olika material, vilket annars är uppbundet till skrivaren vid Rapide Prototyping. Det blir då möjligt att välja de material som ska används vid serietillverkning d.v.s. material med god hållfasthet och låg friktion. Måttnoggrannheten blir också större och ytorna bättre än vid Rapide Prototyping.. 20.

(22) 8.3 Val av tillverkningsmetod för prototyp Syftet med att tillverka en prototyp av kabelvindan är att hela funktionen skall prövas, så att alla delar fyller sin funktion. Prototypen bör därför bli klar på så kort tid som möjligt för att hinna utvärderas Den tillverkningsmetod med Rapid prototyping som bäst kombinerar noggrannhet med snabbhet är SLA [10], med SLA tekniken erhålles en modell i ABS liknande plast, vilket ger möjlighet till att prova modellens funktioner. Skärande bearbetning kräver mer tillverkningsunderlag jämfört med Rapid Prototyping som tillverkas utan ritningar direkt ifrån 3-D moduleringsfilen. Skärande bearbetning tar dessutom längre tillverkningstid än Rapide Prototyping, med Rapide Prototyping skrivs en hel assembly ut på en gång och tillverkningsmateriel i olika dimensioner behöver inte finnas tillgängligt. Luleå Tekniska Universitet (LTU) utför Rapide Prototyping med SLA teknik. LTU kunde till ett förmånligt pris börja skriva direkt, varpå prototypen skulle bli klar på ca 25 timmar[18]. SLA valdes som tillverkningsmetod och arbetet utfördes av LTU, detta på grund av att arbetet kunde utföras på kort tid, till ett förmånligt pris och att inget extraarbete behövdes utföras för att ta fram tillverkningsunderlag till prototypen.. 21.

(23) 9. TILLVERKNINGSMETODER FÖR SERIETILLVERKNING. 9.1 Skärande bearbetning Geometrierna till kabelvindan är skärbara. Genom att använda skärande bearbetning blir floran av material stor, material av mycket god kvalitet kan väljas, vilket möjliggör låg friktion och hög hållfasthet. Skärande bearbetning ger dessutom möjlighet till hög måttnoggrannhet.. 9.2 Formsprutning Vid formsprutning smälts termoplastmaterialet i en uppvärmd cylinder samtidigt som det matas fram av en roterande skruv [3]. Det smälta materialet sprutas under högt tryck (200 till 1000 bar) i en form av stål där det får svalna och stelna varefter den produkt som bildats stöts ut. Plastmaterialet som används är oftast termoplaster eller termoelaster. Termoelaster är elastiska ungefär som ett gummimaterial. Men även härdplaster och elaster formsprutas, materialet värms i dessa fall endast så mycket att de kan sprutas in i formen utan att i förtid härda eller vulka. Formen är i dessa fall uppvärmd till en temperatur som startar härdningsprocessen i formen. Efter genomförd härdning kan detaljen stötas ut och plockas ut, se Figur 28. Kabelvindor är ofta formsprutade av Propenplast (PP), vilket är en termoplast. Vid formsprutning av konstruktioner med varierande godstjocklek, sker insjunkningar i materialet [1]. Detta för att plasten svalnar långsammare vid de områden som har större godstjocklek. Formsprutning är inte lämpligt för kortare serier på grund av att verktyget är dyrt, visserligen har verktygen gått ner i pris då de svenska tillverkarna fått konkurrens av tillverkare ifrån bland annat Kina. Verktyget Figur 28 orsakar ändå en stor höjning av priset per detalj vid korta serier.. 9.3 Gjutning Denna metod används även vid korta serier och lämpar sig också för komplexa geometrier. När gjutning sker med plast används det uteslutande härdplaster. I de fall där geometrier är komplexa måste som regel gjutformen förstöras efter gjutningen.. 9.4 Val av serietillverkningsmetod En skärande bearbetning kräver betydligt mer arbetstid per enhet än formsprutning. Därför får en avvägning göras var gränsen går på seriestorlek, om serien skulle vara stor är formsprutningen med dess korta tillverkningstider fördelaktigt ekonomiskt. Den skärande bearbetningen ger dock en större valbarhet på material av bättre kvalitet och en slutprodukt med hög måttnoggrannhet. Gjutning kräver en form, samt ger litet urval på material. Valet blir skärande bearbetning, för att slippa de verktygskostnader som tillkommer vid formsprutning eller gjutning, men även med tanke på kvalitet, eftersom materialutbudet och precisionen ökar.. 22.

(24) 10 MATERIALVAL Materialvalet för kabelvindan görs med avseende på funktionernas krav på egenskaper. Området där trumman skall glida emot huset skall hålla låg friktion, jämn yta och vara nötningstålig. Spärren och trumman behöver vara slagtåliga eftersom spärren slår in emot trumman. Om kabelvindan blir utsatt för hårdhänt hantering och kabeln rycks loss får kabelvindan inte bli elektriskt ledande. Därför är det nödvändigt med ett icke elektriskt ledande material. Materialet behöver också vara styvt, spiralen som styr kabeln är av tunt gods, därför krävs ett styvt material. Krav på materialet: • Låg friktion • Nötningshållfast • Slagtåligt • Elektriskt isolerande • Styvt • Lämplig för skärande bearbetning och då ge en jämn yta (för att lätt glida). • Prisvärt En materialgrupp där dessa krav tillgodoses är plaster.. 10.1 Plaster Begreppet plast spänner över ett mycket stort antal kemiska föreningar med det gemensamma att var och en består av dels en polymer och ett eller flera additiv (tillsatser). Men plaster är inte en helt fristående familj av föreningar utan ingår tillsammans med några ”släktingar” i en materialsläkt, som här kallas ”Polymerbaserade material för tekniska tillämpningar”, Figur 29. Polymerbaserade material för tekniska tillämpningar. Styva material. Icke smältbara material HÄRDPLASTER. Elastiska material. Smältbara material TERMOPLASTER. Smältbara material TERMOELASTER. Polymera Legeringar Figur 29. 23. Naturgummi. Icke smältbara material ELASTER. Syntetiskt gummi.

(25) De polymerbaserade materialen utgörs av ett mycket stort antal ämnen, av vilka de flesta är plaster. Tyvärr finns det inte någon allmänt erkänd övergripande systematik, vissa termoplaster kan till exempel omvandlas till härdplaster efter bearbetning, pågrund av en kemisk reaktion med fukten i luften. Ett vanligt sätt är dock att dela in materialen i styva och elastiska. Det första valet blir att välja material som innerhåller styva plaster, vilket är härdplaster och termoplaster. Valet mellan härdplaster och termoplaster gjordes med kravet på skärande bearbetning, det krävs härdade verktyg för att skära i härdplaster, bearbetningen framkallar mycket rök och lukt, rundstång av härdplast är också dyrt i jämförelse med termoplaster. Därav valdes termoplaster. Nästa val skulle tillgodose egenskaperna låg friktion samt bra nötningsegenskaper. Dessa mekaniska egenskaper styrs i hög grad av valet mellan ett amorft eller delkristallint material. Ett delkristallint material har låg friktion och god nötningstålighet [2]. Några termoplaster som är delkristallint uppbyggda valdes ut, vilka beskrivs kort nedan. Polyamider PA (amidplaster) Polyamiderna har allmänt goda mekaniska och kemiska egenskaper [7]. Speciellt värdefulla är deras nötningshållfasthet och seghet. Polyamiderna har låg friktionskoefficient men för många ändamål måste hänsyn tas till dimensionsförändringar, som kan uppstå vid variationer i luftfuktighet. De isolerande egenskaperna är dåliga på grund av den höga vattenupptagningen (upp till 4 %). Polyamider har i allmänhet god beständighet mot organiska och oorganiska kemikalier. För att ge slutprodukten optimala egenskaper (exempelvis slagseghet) vattenkonditioneras ofta formgods av polyamid. Användningsområden: Fiber, hushållsmaskiner, kontorsmaskiner, kugghjul, verktygsskaft, dörrhandtag, block, taljor. Polyeten PE (etenplast) Etenplasterna är halvgenomskinligt vita beroende på kristalliniteten. De används ofta i ren form utan andra tillsatser än stabilisatorer och eventuella färgpigment. Till etenplasternas goda egenskaper hör den goda slagsegheten och kemikalieresistensen samt det låga priset. Till de sämre sidorna kan räknas den begränsade värmetåligheten samt risken för nedbrytning i UV-ljus. Den senare kan dock minskas genom pigmentering med kimrök (sot). PEHD (HD = high density) Kristallinitet 70-90 %. Användningsområden: Rör, behållare, flaskor, film, fiber. Polyetentereftalat PET (termoplastisk polyester) PET finns i såväl amorf som delkristallin form. Det är ett konstruktionsmaterial som lämpar sig för mekaniskt utsatta produkter då det har en relativt god styvhet förenad med god utmattningsbeständighet. Den kemiska resistensen är mycket god förutom att materialet är känsligt för alkalier. Polybutentereftalat (PBT) är nyare och ersätter mer och mer PET som konstruktionsplast. Användningsområden: Textilfibrer, flaskor, folier (exempelvis bandspelarband), lager, bussningar, kugghjul, dörrhandtag, elektriska komponenter.. 24.

(26) Polyoximetylen POM (acetalplast) POM är en högkristallin plast (80 - 90 %). Materialet har goda mekaniska egenskaper och ganska god kemikalieresistens mot organiska lösningsmedel, drivmedel och mineraloljor. POM har dålig beständighet mot UV-ljus och måste därför stabiliseras mot detta. Acetalplast används främst som konstruktionsplast där det ställs krav på ythårdhet, utmattningshållfasthet och hydrolysbeständighet. POM ersätter ofta metall i maskinelement, t ex kugghjul, pumpar och ventiler. Den låga friktionskoefficienten gör också att den kan användas till lagermaterial. Låg vattenabsorption gör POM dimensionsstabil. Materialet är dock anvisningskänsligt. Användningsområden: Pumphjul, pumphus, kugghjul, remskivor, glidlager, fläktpropellrar, bensinpumpar, skruv, vattenmätare och finmekaniska detaljer. Polypropen PP (propenplast) Polypropen är till sin kemiska sammansättning ganska lik polyeten. Egenskaperna är också tämligen jämförbara (närmast med PEHD). Den spänningsinducerade kristallisationen blir också kraftigt orienterad i spänningsriktningen. Materialet får unika utmattningsegenskaper och kan motstå ett stort antal bockningar, vilket utnyttjas i produkter där man vill ha vikbarhet (gångjärn) längs en linje (t ex plastpärmar). Till polypropenets nackdelar kan räknas UV känsligheten som är större än hos PE. Vid lägre temperaturer (20 °C) förlorar materialet en del av sin slagseghet. Detta kan dock avhjälpas om PP sampolymeriseras med t ex polyeten, vilket dock sänker materialets styvhet. Användningsområden: Hushållsartiklar, laboratorie- och sjukhusartiklar för engångsbruk, behållare, flaskor, rör, VVS-armatur, fläktpropellrar, förpackningsfilmer. De två material som bäst stämde in på användningsområdet är Polyamider (PA) och Polyoximetylen (POM). Polyamider absorberar fukt och blir därmed inte formstabil, toleransen på spelet mellan hus och trumma kräver ett formstabilt material, blir spelet fel påverkas trummans rotation mot huset, spärrens funktion samt i viss mån borstarnas läge mot släpringarna. Polyamider ger dessutom längre spån vid skärande bearbetning och är svårare att bearbeta än Polyoximetylen[19]. Polyoximetylen har dålig beständighet mot UV-ljus, materialet gulnar och krackelerar i utomhusmiljö. Kabelvindan är dock skyddad mot solljus på grund av dess placering, för skärande bearbetning finns Polyoximetylen vanligtvis i vitt eller svart, där den svarta bättre klarar av UV-ljus (vid formsprutning kan valfri infärgning väljas). Slutsatsen av föregående resonemang ger Polyoximetylen som material för kabelvindan.. 25.

(27) 11 HÅLLFASTHETSBERÄKNINGAR MED FINITA ELEMENT METODEN När kabeln är utdragen belastas låsningen av kabeln, trummans infästning i huset samt husets fäste emot trucken. SEMKO testar kabellåsningar och kravet för ett godkännande är att kabellåsningen klarar en dragkraft på 60N under 100 repetitioner. Då en godkänd låsning används, kontrolleras här hur resten av modellen påverkas av denna kraft. Två fall testades, i det första verkar kraften horisontellt ut ifrån kabelvindan och i det andra fallet verkar kraften med 45° riktning. Som material valdes POM [6] som har Densitet 1410 kg/m3 E-modul 3000 MPa Poisson tal 0.4. Randvillkoren är satta mot de tre ytorna, vilka plattjärnen ligger mot, se Figur 30. Noderna på dessa ytor låstes i alla frihetsgrader.. Figur 30. Fall 1. Antagande: När kabeln är utdragen och vägguttaget skall nås, sker belastningen i samma höjd som kabelvindan befinner sig på. Lasten modelleras här som en kraft vilken angriper mitt på nedre kanten på trumman enligt den röda pilen i Figur 31. Figur 31. 26.

(28) Med denna kraft och dessa randvillkor blir den största deformationen ca 73 μm, i de rödmarkerade områdena i Figur 32.. Figur 32. På framsidan av modellen är spänningen som högst 3MPa, se Figur 33. Spänningen beräknades i de båda fallen med Von Mises.. Figur 33. Den största spänningen i materialet blir på baksidan av huset, vid den nedre fixeringen. Där är spänningen 9.5 MPa, se Figur 34.. Figur 34. 27.

(29) Fall 2. Antagande: När en stående person har dragit ut hela kabellängden, dvs. 1,7 m, blir kraftriktningen ca 45° uppåt. Då tar trumman i på två ställen, vilka här delar på kraften, det illustreras med de röda pilarna i Figur 35. Figur 35. Detta resulterar i en större deformation, som mest 115μm. Denna deformation uppträder i samma område som i fall 1, men det blir här större förskjutningar i hela modellen, se Figur 36.. Figur 36. På framsidan av modellen är spänningen som högst 4 MPa, se Figur 37.. Figur 37. Den största spänningen i materialet är vid den nedre fixeringen, där spänningen är 10.1 MPa, se Figur 38. De två fallen visar dock att spänningen i materialet är som högst 10.1 MPa. Materialet har en dragbrottgräns på 70 MPa, Vilket ger 7 ggr. säkerhetsfaktor.. Figur 38. 28.

(30) 12 RESULTAT Tillverkning med Rapid Prototyping resulterade i en struktur i materialet, vinkelrätt mot uppbyggnadsriktningen, se ovanför spärren på Figur 39. Detta medförde att modellen tillverkades ifrån det håll som ger trumman bäst glidegenskaper i huset.. Figur 39. Hålen i modellen blev efter tillverkningen samtliga mindre än beräknat. Materialstrukturen närmast hålen är solid, varpå den glesnar för att sedan bli av samma struktur som resten av modellen se övre högra hörnet på Figur 40. Detta medförde att mindre skruv valdes till prototypen. Hålen borrades inte upp på grund av att skruvens gängor kunde förstöra det glesare materialet.. Figur 40. Trumma Figur 41 visar trumman. Kabelstyrningen på trumman fick en skiktad struktur. Eftersom modellen byggs upp i lager får spiralen övergångar mellan lagren längst byggriktningen, vilket gav den skiktade strukturen.. Figur 41. 29.

(31) För att få mindre maskintid modulerades ett tomrum inuti trumman. Vid Rapide Prototyping fylls tomrum i CAD-modeller med en enkel stödstruktur, denna stödstruktur tillverkas snabbare och modellen blir därmed billigare. Stödstrukturen syns på Figur 42 som ett mörkare parti i mitten av trumman.. Figur 42. Spelet mellan trumman och huset (Figur 43) samt uppbyggnadsriktningen av materialet valdes för glidegenskaperna mellan trumman och huset. Mitt på Figur 44 syns fjäderfästets åttakantiga form, vilken förhindrar rotation.. Figur 43. Figur 44. 30.

(32) Spärr Hålet i spärren fungerar tillsammans med skruven som led för spärren, se Figur 45. Hålet i spärren blev mindre i diameter, det kunde inte borras upp på grund av tidigare nämnd materialstruktur. Skulle avsedd skruv användas försvinner ledegenskapen mellan spärr och skruv varpå en skruv med mindre diameter valdes. Detta resulterade i ett litet glapp vilket dock inte påverkade funktionen. Figur 45. Gavel (Vänster) Eftersom kollisioner kontrollerats i CADsystemet, var det inga problem att montera borstdelen innanför trumman, se Figur 46. Det som dock inte var med i CAD modellen var ledarnas placering, vilket dock inte gav några ytterligare problem.. Figur 46. De svarta punkterna i Figur 47 styr upp den isolerande delen för borsthållarna. Hålen blev även här mindre, vilket resulterade i ett snäppljud när isoleringen klämdes på plats.. Figur 47. 31.

(33) Prototypen fick plats i utrymmet, se Figur 48. Den skruvades dock inte fast, det skulle förstöra plasten i trucken. Istället gjordes en fixtur i plexiglas som visar säkerhetsbrytarens placering, se Figur 49.. Figur 48. Figur 49. 32.

(34) 13 DISKUSSION Kvalitet Begreppet kvalitet innefattar många delar såsom livslängd, robusthet, funktionalitet etc. När det gäller livslängd så spelar handhavandet en avgörande roll. När kontakten dras ur väggen släpps den troligtvis ibland, varpå kabeln rullas in på vindan. Därför är det tänkt att anpassa förspänningen på drivfjädern så inte kontakten slår in med för hård kraft. Detta för att skona kontakten och plasten på trucken som den slår emot. När kabeln är helt utdragen och det dras lite till i kabeln, belastas kabelns fäste i trumman. Detta påverkar trummans fixering i huset och till slut fästpunkterna för huset gentemot trucken. Därför är kabelvindan konstruerad så att trumman inte glider på en liten fastskruvad centrumplacerad axel vilket annars är vanligt, utan den större yttre ytan på trumman används. Fastsättningen i trucken sker inte via några skruvar i plasten, utan i ett gängat plattjärn. En hög kvalitet på kabeln, vilken är lämpad för att rullas upp ingår också i detta koncept. Driftsäkerhet Truckar byggs för att hålla länge, om driftstörningar beror på en enkel men vital del som energiförsörjningen ger det ett dåligt renommé för trucken som helhet. Lösningen skall även vara säker i de tillfällen trucken tvättas, vilket betyder att de måste hålla god elsäkerhet. De utsatta detaljerna som kontakt och mikrobrytare är väl skyddade. Kontakten är gjuten för att fukt inte skall tränga in och mikrobrytaren är av IP-klass 67, dvs. vattentät. Prisvärdhet Det som specialtillverkas i korta serier får inte många produkter att fördela den fasta kostnaden på, fasta kostnader i det här fallet kan vara t.ex. CAM beredning inför skärande bearbetning. Det blir heller ingen kvantitetsrabatt eller gratis anpassningar på komponenter. För att hålla priset nere valdes en skärbar geometri vilket är den billigaste tillverkningsmetoden för denna produkt vid korta serier. Ett befintligt släpringsdon valdes eftersom endast en enkel bearbetning behövs för att passa in i modellen, däremot fick drivfjädern specialtillverkas. Ingreppet i trucken blir litet, fem hål borras och ett kort spår tillverkas i plastmaterial på trucken där kabeln tidigare förvarats.. 33.

(35) 14 SLUTSATS Helhetsintrycket av prototypen är positivt, den fungerar och får plats i det lilla utrymmet. En prototyp ger möjlighet till att åtgärda svagheter som upptäcks, i detta fall har tre svagheter identifierats, vilka åtgärdades i den reviderade CAD-modellen. Ritningar på den reviderade modellen återfinns i bilagorna 1-8. 1. Det finns risk för låsning av trumman då kabeln är helt utdragen. Skulle haken låsa en helt utdragen kabel, måste kabelvindans vänstra gavel monteras av, varpå spärren kan skjutas ur låst läge. På CAD-modellen åtgärdas problemet med att tre kuggar togs bort, se Figur 50. 2. Trummans kabelstyrning är tunn. Den har dock inte visat sig ge efter, vilket beror på att trumman roterar vid belastning på kabelstyrningen. Det finns dock två sätt att göra kabelstyrningen kraftigare, det ena är mer godstjocklek i kabelstyrningen, vilket dock påverkar kabellängden, när inte lika många varv kabel får plats. Det andra alternativet är att ändra geometrin på kabelspåret. Kabeln är rund och utrymmet som är mellan kabeln och det rektangulära spåret används inte. Ett runt kabelspår kan skäras med en pinnfräs av fullradiemodell. Detta medförde att den reviderade kabelvindan försågs med ett rundat spår, se Figur 50. 3. Det tryck vilka borstarna har emot släpringarna gör att höger gavel skevar ut. Det är viktigt att gaveln inte skevar, eftersom det medför glappkontakt mellan släpringar och borstar, vilket i sin tur resulterar i mindre ledyta som ger värmebildning. Detta åtgärdades med mer material på gaveln, hela gavelns godstjocklek kan inte ökas av utrymmesskäl. Det område som kabellåsningen befinner sig på samt där kabeln skall dras, får behålla den nuvarande godstjockleken, se Figur 50.. Figur 50. 34.

(36) REFERENSER Litteratur [1] K Berggren, J-F Jansson, L-Å Nilsson, H-E Strömvall (1997). Konstruera i plast. ISBN 91-7548-462-5 [2] Materialkunskap. Kurs kompendium B. Umeå universitet. [3] Plaster kort om formsprutning. Svensk Plastindustriförening. Trycksak. Hemsidor Besökta under tiden januari-maj 2006 [4] AB Ledarskruv http://www.ledarskruv.se/ [5] BGB Engineering Ltd http://www.bgbengineering.com/ [6] Christian Berner AB http://www.cbab.se/ [7] Konstruktörslotsen http://lotsen.ivf.se/ [8] Lesjöfors Stockholms Fjäder AB http://www.lesjoforsab.com/ [9] Miltronic AB http://www.miltronic.se/ [10] Prototal http://www.prototal.se/ [11] SEMKO http://www.sweden.intertek-etlsemko.com/ Telefon/Direkt kontakter [12] Alverstad Thomas, Cavotec Stockholm [13] Andersson Ulf, Miltronic Nyköping [14] Bengt Hedlund, SEK Stockholm [15] Derkert Anne-Helen, Mets Stockholm [16] Ehrt Rainer, Linde Material Handling AB [17] Eklund Anders, Spiros Stockholm [18] Håkansson Anders, Industriell design LTU [19] Liljeqvist Anders, Christian Berner AB Partille [20] Moulin Michael, Carbex AB Vadstena [21] Nilson Jonas, Selga Örebro [22] Rydén Peter, Almby Mekaniska Verkstad AB Örebro. 35.

(37) Bilaga 1.

(38) Bilaga 2.

(39) Bilaga 2.

(40) Bilaga 3.

(41) Bilaga 3.

(42) Bilaga 3.

(43) Bilaga 3.

(44) Bilaga 4.

(45) Bilaga 5.

(46) Bilaga 5.

(47) Bilaga 5.

(48) Bilaga 6.

(49) Bilaga 7.

(50) Bilaga 8.

(51)

No results found