Förord
Detta projekt är ett examensarbete som är den sista delen i högskoleingenjörsprogram- met inom maskinteknik (180 hp) vid Umeå universitet. Temat för detta projekt har varit konceptframtagning men också produktionsteknik gällande arbetsmiljö. Projektet har varit på uppdrag av Cranab AB under period två på vårterminen 2020.
Jag skulle vilja rikta ett extra stort tack till Lennart Engström på Cranab AB som varit min handledare under hela projektet och han har varit med och sett till att pro- jektet blev möjligt att genomföra under den pågående pandemi som drabbat världen.
Utöver det har Lennart bidragit som ett perfekt bollplank för alla idéer och Lennart har även kommit fram till några egna idéer som kunde appliceras i projektet. Sen skulle jag vilja tacka Magnus Malmehed och Jakob Sällström på Cranab AB som varit tillgänglig när jag behövt hjälp med Inventor, både vid installation och vid konstruktionsarbetet.
Sedan vill jag tacka hela Cranab som tillåtit mig fullfölja mitt examensarbete under den- na prövande pandemi. Sist men inte minst vill jag rikta ett stort tack till Lars Bygdén vid Umeå universitet. Lars har varit en utmärkt handledare och varit med under hela arbetet och sett till att arbetet gått framåt.
Jag hoppas Cranab och ni som läser denna rapport finner den både givande och in- tressant.
Sammanfattning
Cranab AB i Vindeln konstruerar och producerar produkter för skogsbruk och vägröj- ning, däribland kranar, gripar och buskröjare.
På uppdrag av Cranab AB i Vindeln utarbetades ett koncept för en ny slaggtransportör för pulversvetsning. Syftet med detta projekt har varit att lösa denna transport på ett billigt och enkelt men robust sätt. Denna transportör ska sedan monteras upp vid Cra- nabs nya pulversvets. Konstruktionen måste kunna transportera slagg och pulver i väldigt höga temperaturer, samtidigt som den inte fick ta för stor plats. Under transporten av slagg och pulver ska det även ske en separering av slagget och pulvret för att enkelt kunna återanvända pulvret och deponera slagget. Konstruktionen ska vara tillräckligt enkelt för att Cranab sedan ska kunna reparera transportören vid eventuellt slitage eller liknande.
För att lyckas med detta har det gjorts en brainstorming och flera diskussioner med handledare från Cranab. När konceptet var fastställt ritades och designades denna trans- portör i CAD-programmet Inventor för att sedan placeras in i en virtuell verkstadsmiljö som skapats.
Resultatet från detta projekt är ett koncept av en slaggtransportör som uppfyller de krav som ställts där transportören klarar av höga temperaturer, men också stora påfrest- ningar. Konceptet bygger på att slagg och pulver kommer falla ner på en kana som för slagget och restpulvret vidare till en ränna. Denna ränna drivs av en skaktransportör för att transportera slagget och restpulvret mot en separering som sker via en perforerad plåt. Därefter kommer slagget och pulvrets transporteras vidare till varsin behållare för återbruk och deponering.
Slutsatsen av projektet är att det är fullt möjligt att tillverka en slaggtransportör som uppfyller de krav som ställts av Cranab AB.
Abstract
Cranab AB in Vindeln designs and manufactures products for forestry and road clearing, including cranes and tongs. On behalf of Cranab, a concept for a novel type of transpor- ter for slag and powder from powder welding machine was developed.
The purpose of this project was to find a simple, cost-effective and robust solution for the design of the transporter that will be assembled at Cranabs new powder weld. The structure must be able to transport slag and powder at very high temperatures, and fit within a limited space. The product should also enable separation of slag and powder during transport to simplify the reuse of powder and to deposit the slag. The structure has to be very simple so that Cranab will be able to repair the transporter if there is too much wear.
To succeed with this aim, there have been brainstorming sessions and repeated discus- sions with supervisors at Cranab AB. After deciding on the concept, the transporter was drawn in a CAD-program called Inventor, so that the product could be placed in a virtual workshop environment.
The result from this project is a concept of a slag transporter that fulfills the demands set by Cranab, including the requirement to withstand high temperatures and large strains.
The concept is based on slag and powder falling down on a plate, which then transports both towards a separation unit that makes use of a perforated plate. Following the se- paration, slag and powder are transported to separate containers to be deposited and reused, respectively.
In conclusion, it was possible to design a slag transporter that fulfills the demands set up by Cranab AB and is ready for production.
Innehållsförteckning
Förord i
Sammanfattning ii
Abstract iii
1 Inledning 1
1.1 Bakgrund med kortfattad presentation av företaget 1
1.2 Nuläge 1
1.2.1 Tömning av restprodukter från svetsning 2
1.3 Syfte och problemställning 2
1.4 Mål 2
1.4.1 Övergripande mål 2
1.4.2 Delmål 3
1.4.3 Leveransform 3
2 Teori 4
2.1 Pulversvetsning 4
2.2 Automatiserad svets 4
2.3 Transportören 5
2.4 Lägen för svetsprofilen 5
2.5 Fixturer 6
3 Metod 7
3.1 Förberedelser 7
3.2 Förstudie och mätning 7
3.3 Metod för filhantering 7
3.4 Metod för konceptframtagning 7
3.4.1 Brainstorming 7
3.4.2 Framtagning av koncept 7
3.4.3 Konceptval 8
3.5 Leverantörer 8
3.5.1 Transportör 8
3.5.2 Rullist 8
3.6 Metod för CAD 8
3.7 Slaggvikt 9
3.8 Problemlösning 10
4 Resultat 11
4.1 Kana med klaff 11
4.2 Ränna 12
4.3 Skaktransportör 14
4.3.1 Krav 14
4.3.2 Placering 14
4.3.3 Modell 15
4.4 Rullist 16
4.5 Pulverseparerare 17
4.5.1 Pulverbalja 18
4.6 Dammsugare 19
4.6.1 Ejector 20
4.6.2 Pulverbinge 20
4.7 Slaggskopa 21
4.8 Kostnader 21
4.8.1 Offertförfrågan 21
4.8.2 Slutkalkyl 22
5 Diskussion/Reflektion/Slutsatser 23
5.1 Hur arbetet gått 23
5.2 Kommentarer till resultat 23
5.3 Förbättringar 23
5.3.1 Vibrationstransportör 23
5.4 Andra slaggtransportörer 24
5.5 Förutsättningar 24
5.6 Cranab om arbetet 24
Referenser B Bilagor
B.1 Skaktransportör, Produktblad
B.2 Skaktransportör, Produktspecifikation B.3 ESAB ejector, Produktblad
B.4 Agab TP-70, Offert B.5 Kostnader, Slutkalkyl
1 Inledning
1.1 Bakgrund med kortfattad presentation av företaget
Cranab Group består av fyra varumärken: Cranab, Slagkraft, Vimek och Bracke Forest.
Verksamheten bedrivs i Vindeln, Västerbotten samt i Bräcke, Jämtland och består av konstruktion och produktion av produkter för skogsbruk och vägröjning. Cranab AB utvecklar och tillverkar kranar, gripar och buskröjare för det moderna skogsbruket. Sam- verkan mellan skogsindustrin, modern teknik och avancerat utvecklingsarbete bidrar till att Cranab idag är världsledande inom sitt segment [1].
1.2 Nuläge
Tillverkningen av profiler till kranarmar sker i flera olika operationer. Ämnen för profiler skärs med hjälp av laserteknik. Ämnen pressas till en övre och en undre profilhalva.
Halvorna häftsvetsas och därefter svetsas profilens längdsvets med UP (UP = under pulver) (se figur 1). Cranab har nu i vinter investerat i en ny UP svets. I samband med pulversvetsningen så genereras det en stor mängd slagg. Slaggen hackas bort med hjälp av ett stämjärn innan profilen lyfts ut ur utrustningen. Det blir även en del restpulver som inte har smälts ned vid svetsningen [2].
Figur 1 – Svetsning under pulver av övre och undre profil i dagsläget.
1.2.1 Tömning av restprodukter från svetsning
Denna svetsslagg hamnar sedan i en ränna (se figur 2). Denna ränna töms sedan manuellt av operatören med hjälp av en skyffel. Tömningen sker ungefär en gång per vecka, alter- nativt vid behov. Denna tömning kostar både tid från operatören och ger påfrestningar på grund av manuella lyft.
Figur 2 – Balja som slagget och pulvret samlas i.
1.3 Syfte och problemställning
Syftet med detta projekt är att ta fram en konstruktion på en svetsslaggstransportör som separerar svetsslagg och oförbränt svetspulver. Cranab vill åstadkomma detta för att kunna återvinna restpulvret och deponera svetsslagget. Denna transportör ska vara tillräckligt automatiserad för att den inte ska kräva några större manuella lyft. Den ska antingen köra en gång i timmen eller intermittent efter behov och detta kontrolleras av operatören.
1.4 Mål
1.4.1 Övergripande mål
Målet med detta examensarbete är att konstruera en fungerande transportör som kan separera svetsslagg och oanvänt svetspulver i varsin behållare för att det oanvända svetspulvret ska gå att återanvända.
1.4.2 Delmål
• Ge förslag på några koncept som går att konstrueras och uppfyller de krav som ställs på transportören.
• Analysera koncepten med hjälp av handledare från Cranab och diskutera vilken transportör som är mest lämpad för Cranabs ändamål.
• Välja ut de koncept som anses vara de mest lämpade utifrån kraven som ställts.
• Rita konceptet i en virtuell verkstadsmiljö för att Cranab sedan ska kunna kon- struera transportören till deras nya svetsstation.
• Om det finns tid över ska även arbetsmiljön kontrolleras för att se till att konceptet är tillräckligt säkert för att konstrueras.
1.4.3 Leveransform
Målsättningen är att transportörens koncept ska vara komplett och redo att börja till- verkas efter att examensarbetet är slutfört. Det ska inte tillverkas någon prototyp av transportören.
2 Teori
2.1 Pulversvetsning
På Cranab är man mycket specialiserad på olika typer av svetsning och i detta projekt hanteras just pulversvetsning. Pulversvetsning fungerar genom att man tillsätter material i pulverform mellan de ytor som ska fogas ihop. Sedan hettar man upp detta material till cirka 2000 grader Celsius (se figur 3). och därefter formas en lång rand med förbränt svetspulver ovanpå svetsfogen. Denna rand kallas för svetsslagg. Under svetsslagget finns svetsfogen som uppstått vid svetsningen.
Figur 3 – Pulversvetsning i närbild.
2.2 Automatiserad svets
Det senaste tillskottet hos Cranab är den nya automatiserade UP-svetsen. Denna svets fungerar precis som en vanlig pulversvets förutom det att den kommer att göra alla svets- moment utan något manuellt arbete. Under svetsningen står operatören och överblickar processen för att allting ska gå rätt till.
2.3 Transportören
I detta projekt hanteras mycket varmt svetsslagg från en automatiserad UP-svets. Det- ta innebär att transportören måste kunna hantera denna svetsslagg utan att påverkas.
Svetsslagget är cirka 1400 grader Celsius vid svetsning. Därefter stelnar den och närmar sig en temperatur på 400-500 grader Celsius. När den stelnat på den svetsade profilen kan den hackas bort och därefter kommer den att hamna i transportören. Därför behöver transportören klara av att hantera svetsslagg med en temperatur på minst 400 grader Celsius.
2.4 Lägen för svetsprofilen
Under den automatiska svetsprocessen kommer fixturen att roteras (se figur 5a). Dessa rotationer kan komma att genomföras i två riktningar, vilket innebär att svetsen kan gå ett fullt varv. I de lägen som rotationen avstannar kommer profilerna att längdsvetsas (4), och det sker i två lägen (se figurerna 5b & 5c). Efter att profilerna svetsats kommer rotationen återupptas och återgå till grundläget (se figur 5d), vilket leder till att den slagg som bildats kommer att falla ner från profilerna. Detta betyder att uppfånget behöver vara ganska stort då slagget kan falla på en stor yta.
Figur 4 – Fixturen uppspänd vid svetsning.
(a) Läge nummer 1, startläge. (b) Läge nummer 2, första svetsningen.
(c) Läge nummer 3, andra svetsningen. (d) Läge nummer 4, tillbaks till grundläget.
Figur 5 – Svetsens rotation under svetsprocessen.
2.5 Fixturer
De profiler som ska svetsas i denna svets är framför allt balkar. Dessa balkar består av två profiler som häftsvetsas ihop för att sedan längdsvetsas (se figur 6). Man häftsvetsar dessa profiler för att hålla fixturerna på plats inför längdsvetsen. Om fixturerna inte skulle häftsvetsas finns det en stor risk att fixturerna skulle flytta sig efter att längdsvetsen stelnat.
Figur 6 – Två profiler som häftsvetsats ihop för att sedan längdsvetsas.
3 Metod
3.1 Förberedelser
Innan projektet hann påbörjas blev det fastställt att hela arbetet bör göras hemifrån.
Detta på grund av den rådande pandemi som pågick i Sverige. För att projektet skulle kunna genomföras behövdes både CAD-program och CAD-filer finnas på funktionsdug- lig dator som sedan gick att använda hemifrån. Däremot var de två första dagarna av projektet planerade att påbörjas på Cranab. I detta projekt användes CAD-programmet Autodesk Inventor 2020.
3.2 Förstudie och mätning
För att kunna påbörja arbetet med projektet blev jag tvungen att samla kunskap från handledare och flera kompetenta personer inom svetsning. En förstudie påbörjades för att få en förståelse av vad som skulle göras. Förstudien bestod av fotografering av svets- stationen, analysering av CAD-ritningar och att mäta utrustningen som var i fråga. När mätningen av utrustningen var gjord ändrades CAD-ritningarna efter de uppmätta måt- ten. Tillsammans med bilderna som tagits kunde detta ge en bra bild om hur området såg ut även fast arbetet inte genomfördes på plats.
3.3 Metod för filhantering
De delar och ihopsättningar som konstruerades i Inventor sparades alltid på en USB- sticka, detta gjordes för att det skulle vara möjligt att jobba på Cranab men också hemifrån. Och för att göra all information tillgänglig sparades bilder, anteckningar och skisser i en mapp på dropbox.
3.4 Metod för konceptframtagning 3.4.1 Brainstorming
För att få fram förslag på olika typer av transportörsmöjligheter påbörjades en brainstorm för att få fram potentiella idéer. Eftersom att arbetet inte genomfördes på plats under brainstormingen var det kontinuerlig kontakt med handledaren under denna fas och en del eftersökning på nätet. Denna brainstorming genomfördes framför allt i Autodesk Inventor för att man snabbt kan infoga dessa i befintliga ritningar för att illustrera funk- tioner. Under eftersökningen på nätet hittades en studie om separering sand. I studien undersöktes det om man kunde separera sand med hjälp av vibrationer [5] och vad som påverkade resultatet. Denna studie gav inspiration och mycket bra information till den separering som senare användes i resultatet.
3.4.2 Framtagning av koncept
Det togs fram två koncept under detta projekt. Eftersom detta projekt handlar om att ta fram en helt unik transportör gjordes två koncept. Detta gjordes för att få två helt olika
koncept som sedan kan diskuteras och möjligen komplettera varandra. Båda koncepten konstruerades i Inventor och placerades in i en virtuell verkstad. Tidigt i detta projekt kunde man se att koncept 1 var effektivare, billigare och hade en enklare konstruktion.
3.4.3 Konceptval
När de två konceptidéerna framtagits presenterades dessa för handledare. Då jämförs koncepten med för och nackdelar och därefter valdes ena konceptidéen. Framför allt var priset och funktionen något som avgjorde detta val.
3.5 Leverantörer 3.5.1 Transportör
För att hitta leverantörer av en pneumatisk eller elektrisk skaktransportör gjordes en ef- tersökning via nätet. Där hittades flertalet av leverantörer varav två av dessa leverantörer mötte de krav som ställdes.
3.5.2 Rullist
Eftersom det kommer att behövas flertalet stöd till skaktransportören gjordes en efter- sökning på nätet efter företag som kunde leverera dessa. Det fanns flera företag som erbjöd detta men eftersom det krävdes en viss passform och vissa justeringar valdes det att tillverka dessa rullister i Cranabs fixturverkstad.
3.6 Metod för CAD
Efter att framtagningen av konceptet var färdigt och att det fanns en leverantör för skaktransportören kunde konstruktionsarbetet påbörjas. Konstruktionsarbetet innefat- tade konstruktion av nya delar, ihopsättning av leverantörens delar och placering av alla delar i ett virtuell verkstadsmiljö (se figur 7). De nya delarna som konstruerats gjordes utifrån mått från den virtuella verkstadsmiljön.
Figur 7 – Virtuell verkstadsmiljö som delarna placerades i.
3.7 Slaggvikt
För att kunna konstruera en transportör måste man veta hur mycket slagget i transpor- tören kan väga. För att ta reda på vad slagget väger plockas 100 millimeter svetsslagg ur skrotbingen för att vägas. Eftersom slagget ofta spricker när de faller ner i skrotbingen fick tre bitar sättas ihop för mätning (se figur 8). Eftersom Cranab svetsar många olika profiler kan det variera hur mycket svetsslagg som blir av svetsningen. I snitt blir det cirka 2,5 meter svetsslagg per svetsning. Efter att ha vägt svetsslagget får man ut vad 100 millimeter svetsslagg väger (se figur 9), detta kan sedan multipliceras för att veta hur mycket svetsslagget väger vid de olika svetsningarna.
Figur 8 – En decimeter svetsslagg.
Figur 9 – Vikt på svetsslagget.
3.8 Problemlösning
Under projektet har det dykt upp mindre problem i framtagningen av slaggtransportören.
Dessa problem har därefter hanterats genom diskussioner med konstruktörer och hand- ledare på Cranab. Eftersom projektet genomfördes på distans hölls möten i Microsoft Teams.
4 Resultat
Arbetet har resulterat i en slaggtransportör som separerar svetsslagg och svetspulver.
Transportören består av fyra sektioner (se figur 10), och den första är uppfånget på en vinklad plåt som kallas kana. Därefter kommer slagget och pulvret transporteras längst rännan med hjälp av en skaktransportör och separeras i ena änden. Sedan kommer pulvret sugas upp i en behållare och slagget hamnar i en skopa.
Figur 10 – Här visas svetsslaggtransportören med pulverseparering.
4.1 Kana med klaff
När slagget och pulvret faller ned från de svetsade fixturerna behöver de fångas upp för att kunna hamna i rännan vid skaktransportören. Därför konstruerades denna komponent som kallas kana (se figur 11). Kanan fångar upp slagget och pulvret och får de att rinna ner i rännan. Eftersom kanan inte är vinklad särskilt mycket är det också tänkt att operatören kan skotta ner slagget och pulvret till rännan. Den vikbara klaffen finns till för att operatören ska kunna komma närmare svetsfixturerna när man spänner fast dem.
Klaffen viks sedan upp med hjälp av en gasdämpare efter att fixturerna sitter på plats.
Hade det inte funnits en klaff hade kanan inte kunnat fånga upp allt slagg. För att kanan ska klara av sin egna vikt, slagget och pulvret har varje kana fyra stödben (se figur 12).
Fyra stödben är överdimensionerat men eftersom operatören kommer att skotta slagget själv behöver man dimensionera för att operatören eventuellt skulle kunna tappa ett tungt verktyg på kanan. Kanan sitter fastbultad i golvet, men lossas dessa bultar kan kanan förflyttas med truck om det skulle behövas, till exempel vid underhåll. För att undvika att slagg eller pulver faller ned mellan klaffen och kanan monteras klaffen med ett litet överlapp på kanan. Klaffen monteras med gångjärn för att enkelt kunna röra sig vid vikning.
Figur 11 – Placering av skaktransportören.
Figur 12 – Ett koncept av stöd till kana.
4.2 Ränna
När slagget och pulvret blivit nedskottat från kanan samlas det i rännan (se figur 13).
Denna ränna är 11 meter lång men endast 20 centimeter bred och den är tillverkad av aluminium som har blivit bockat till en ränna. Eftersom denna ränna är 11 meter lång består den av ett flertal sammanfogade rännor av aluminium. Rännan är anpassad efter att klara av större fixturer än de som Cranab arbetar med, vilket betyder att rännan kan
kortas ner vid tillverkningen. Eftersom operatören ska skotta ner slagg och pulver från kanan ner i rännan har det gjorts en enkel stänkskärm för att slagget och pulvret inte ska skottas över kanten på rännan (se figur 14).
Figur 13 – Rännans placering.
Figur 14 – Koncept av ränna.
4.3 Skaktransportör
Eftersom svetsslagg kan vara upp till 700 grader Celsius efter svetsning behöver trans- portören kunna hantera dessa extrema temperaturer, därför kan man inte ha ett vanligt rullband eller liknande eftersom det skulle smälta vid dessa temperaturer. För att slagget och svetspulvret ska kunna transporteras horisontellt och inte röra sig vertikalt, valdes därför en skaktransportör (se figur 15). Skaktransportören klarar av att arbeta i extre- ma temperaturer. Denna skaktransportör fungerar genom att den drar tillbaka rännan långsamt och sedan skjuter fram rännan snabbt och därav förflyttar svetsgodset framåt.
Denna process sker väldigt snabbt och kan få gods att färdas i upp till 10 meter/minut.
Figur 15 – Uppbyggnad av skaktransportör på transportören.
4.3.1 Krav
Denna skaktransportör ställer en del krav på godset då det inte får vara för stora klumpar av svetsslagg eller pulver, men eftersom svetsslagget aldrig kommer överstiga 1,44 kg per bit (vilket är totala vikten på 3.5 meter slagg) kommer transportören klara av detta.
Transportören måste monteras på ett fast och plant underlag, då den maximalt kan transportera gods med en vinkel på 7 grader. Däremot finns det en studie som visar att en ökning av vinkeln på rännan kan påverka separeringen av godset som transporteras [5]. För att vara säkra på skaktransportörens funktion kommer den monteras och arbeta med en vinkel på 0 grader.
4.3.2 Placering
Denna skaktransportör kommer att placeras på mitten av slaggrännan (se figur 16) och kommer att bultas fast i verkstadsgolvet. För att kunna bulta fast transportören kommer en tjock plåtbit placeras under transportören som sedan bultas fast i golvet.
Figur 16 – I figuren visas placeringen av skaktransportören på rännan.
4.3.3 Modell
Den variant av skaktransportör som valdes i detta projekt heter TP-70 och tillverkas av AGAB (se figur 17). Denna transportör drivs av tryckluft och kan transportera upp till 70 kg samtidigt (se B.1 & B.2). En likvärdig transportör som drivits av elektricitet hade kostat nästan dubbelt så mycket. Denna transportör valdes för att transportören ska vara överdimensionerad för jobbet den ska utföra. Detta eftersom transportören inte ska kunna bli överansträngd vid användning.
Figur 17 – En TP-70 som tillverkas av Agab.
4.4 Rullist
Eftersom att rännan kommer att röra sig horisontellt under transport med skaktrans- portören kan man inte fästa några stödben i rännan. Därför måste stöden fästas i golvet och sedan agera som glidlager. För att det inte ska vara slitsamt för rännan med metall mot metall har jag valt att använda mig av kullager som är inklädda i gummi (se figur 18). Dessa kullager kommer då roteras i den riktning som rännan rör sig utan att rännan eller lagren slits ut. I detta koncept är det tre kullager under rännan och ett kullager på vardera sida om rännan. De kullager på sidorna kommer att förhindra rännan att spåra ur från stödet. För att få upp kullagren från golvet har de placerats på en platta som sedan står på ett stödben. Detta stödben är det som kommer att ha kontakt med golvet, och därför har en platta fästs under benet. Denna platta kan sedan bultas fast i golvet, vilket ger den stabilitet.
Figur 18 – Koncept av stöd till rännan.
4.5 Pulverseparerare
När denna svets svetsar blir det upp till 1 kg överblivet svetspulver som är helt oanvänt.
Detta överblivna pulver kommer då att ramla ner tillsammans med slagget. När pulvret har transporterats till ena ändan av rännan kommer pulvret att separeras från slagget.
Denna separering kommer att göras med hjälp av en bit plåt på rännan som har många små hål (se figur 19). Dessa hål kommer att vara tillräckligt stora för att pulvret ska åka igenom men inte så stora att slagget följer med. Ytan som hålen är utspridda på är 146x300 millimeter.
Figur 19 – Separering av pulver och slagg.
4.5.1 Pulverbalja
När pulvret och slagget separerats och pulvret åkt igenom hålen på plåten hamnar det i en pulverbalja. Denna pulverbalja står placerad på golvet under plåten med hål. Ef- tersom plåten med hål kommer att röra sig fram och tillbaka tillsammans med rännan är pulverbaljan mycket större än plåten. Detta för att eliminera problemet med att pulvret skulle hamna bredvid pulverbaljan. För att pulvret lättare ska söka sig ner igenom plå- ten och till pulverbaljan har alla sidor en lutande flik mot utsuget (se figur 20). Utsuget är placerat på ena sidan i mitten av baljan för att allt pulver ska kunna transporteras vidare.
Figur 20 – Placering av skaktransportören.
4.6 Dammsugare
För att transportera vidare pulvret från baljan används en sorts dammsugare. Denna dammsugare leder sedan till en till en behållare ovanför den termos som pulvret kommer från innan svetsning (se figur 21). Här kommer pulvret att samlas för att sedan kunna tömmas och fylla på pulvertermosen.
Figur 21 – Pulvret kommer färdas till pulverbingen (Ovanför där pulvertermosen ska stå.
4.6.1 Ejector
Dammsugaren fungerar genom att man har en tre-vägskorsning (se figur 22) där ena änden är tryckluft från en kompressor, ena kommer från pulverbaljan och den andra är till en ytterligare behållare (se figur 23). Denna konstruktion kallas för Venturiverkan [2]
och är mycket välkänd. Valet föll på denna konstruktion för att Cranab redan använder sig av liknande och har därmed tillgång och kunskap om dessa. Modellen som valts tillverkas av leverantören ESAB och heter Ejector med artikelnummer 0147640880 (se B.3).
Figur 22 – Suganordningen.
Figur 23 – Suganordning med inputs och outputs.
4.6.2 Pulverbinge
Det sista steget för pulvret i kretsloppet är pulverbingen (se figur 24). Denna binge kommer att rymma cirka fyra liter vilket betyder att den kommer behöva tömmas efter en dags svetsning. På ena sidan av toppen kommer pulvret komma in och i botten av bingen finns ett spjäll som går att öppna vid tömning. För att underlätta tömningen kan man montera en slang vid spjället som sedan förs ner till pulvertermosen.
Figur 24 – Ett koncept av pulverbingen.
4.7 Slaggskopa
Medan pulvret åker ner i hålen för återvinning kommer slagget att åka vidare i rännan till ena änden. I änden ramlar de av rännan och ner på en bockad plåt som är vinkelformad och har en stor öppning (se figur 19). Det är här slagget kommer att hamna för att sedan kunna skottas av operatören med en skyffel till en skrotbinge. Detta uppskattas till att behöva göras 1-2 gånger per dag beroende på vilka fixturer som har svetsats. Anledningen till att slagget inte kan åka ner i skrotbingen direkt är på grund av rännans låga höjd.
4.8 Kostnader
Att tillverka, montera och köra in denna process kommer att ta tid och det är väldigt svårt att uppskatta hur mycket tid det totalt kommer kräva. Därför är denna kostnadskalkyl väldigt svår att uppskatta. Däremot är komponenternas kostnader inte särskilt rörliga vilket gör att man ändå kan få en bra uppskattning om dess kostnader.
4.8.1 Offertförfrågan
För att hitta en skaktransportör kontaktades två företag, Aluflex [3] och Agab [4]. Detta gjordes för att undersöka prisskillnaden mellan deras produkter. Därför skickades offert-
förfrågningar till båda bolagen. Båda bolagen hade flera olika modeller av skaktranspor- törer med olika specifikationer. Av dessa modeller var det Agab som hade mest lämplig produkt, TP-70 (se B.1 & B.4). Därför valdes TP-70 för just denna konstruktion.
4.8.2 Slutkalkyl
Enligt mina beräkningar kommer den slutgiltiga kostnaden för allt material vara 23500 kronor (se B.5). Därefter tillkommer monteringskostnader, fraktkostnader och eventuellt moms. Eftersom det inte är fastställt hur lång tid konstruktionen kan ta går det inte att förutspå en slutkostnad för allting tillsammans. Det är satt 500 kronor till diverse monteringstillbehör och denna siffra kan också stiga beroende på hur mycket som Cranab har på lager och vad som behöver köpas in.
5 Diskussion/Reflektion/Slutsatser
5.1 Hur arbetet gått
Arbetet har gått bra och jag är nöjd med resultatet. Allting i projektet har flutit på i bra takt och de små problem som uppstått har hanterats och åtgärdats. Det har varit väldigt lärorikt då jag fått lära mig använda Autodesk-Inventor, men även att jobba med ett riktigt projekt till ett företag har gjort att jag känt mig mer motiverad att få till ett bra resultat. Däremot har det största problemet i detta projekt varit distansarbetet.
Microsoft-teams är ett väldigt bra verktyg för att kommunicera på distans men det hade nog varit mer effektivt att arbeta på plats med daglig kontakt med handledare och konstruktörer. Då jag inte använt Autodesk-Inventor tidigare tog det väldigt lång tid att komma in i det, även fast jag använt CAD-program tidigare. Jag anser att de fysiska mötena har givit väldigt mycket till projektet då det är enklare att förklara vad man gjort när man kan visar upp det på datorn. Då kan även handledaren ge konstruktiv kritik och man kan diskutera eventuella förändringar.
5.2 Kommentarer till resultat
Jag är mycket nöjd med resultatet på detta projekt då jag uppfyllt de krav som ställdes på slaggtransportören. Det känns väldigt roligt att ha arbetat med någonting som kommer att genomföras och tillverkas. Det finns en del förbättringar som skulle kunna appliceras, men eftersom jag satte upp ett mål om att hålla nere kostnaderna var dessa förbättringar inte prioriterade.
5.3 Förbättringar
Projektets resultat har uppfyllt de krav som ställdes, men det går alltid att göra någon- ting lite bättre. En sak som skulle kunna förbättras är att ta bort de manuella arbets- momenten, däremot skulle detta bli mer kostsamt att tillverka eftersom det kräver fler autonoma lösningar. En sak som skulle kunna förbättras är att man kan korta ner både kanan och rännan utefter den yta som slagget faktiskt kommer att falla. Jag hade tyvärr inte möjlighet att testa detta, vilket ledde till att jag fick ha en stor säkerhetsmarginal.
Jag tror att man bör kunna korta ner dessa med någon meter åtminstone. Sedan kan man även förstora uppfånget av slagget i slutet av rännan. Förstorar man denna kan den samla upp mer slagg innan den behöver tömmas.
5.3.1 Vibrationstransportör
Under projektet har jag sökt på nätet efter liknande transportörer och hittat några alter- nativ till min transportör. Dessa lösningar innefattar bland annat att man transporterar gods via vibrationer från punkt A till B [6]. Detta hade även fungerat för mitt projekt men jag tror att det hade varit svårt att transportera gods längre sträckor med hjälp av detta. I studien transporterades godset maximalt 605 millimeter och det framgår inte heller hur snabbt godset kunde transporteras.
5.4 Andra slaggtransportörer
En annan lösning som jag kunde hitta var en fordonsliknande transportör [7] som fraktade slagg i hinkar. Däremot var denna mer inriktad på större mängder av slagg vilket gjorde att detta inte vore lämpligt att applicera på mitt projekt, men den gav mig en bra bild om vad andra typer av slaggtransportörer används till.
5.5 Förutsättningar
Eftersom det råder en pandemi i Sverige har Cranab fattat ett beslut om besöksförbud.
Detta har påverkat mig eftersom jag inte kunnat arbeta på Cranab under hela ex-jobbet.
Det mesta av arbetet har gjorts hemifrån och enstaka tillfällen på Cranab. Det har fungerat förhållandevis bra då jag haft kontakt med handledare via mejl och Microsoft- teams och jag har kunnat sitta hemma i lugn och ro då jag lärt mig Autodesk Inventor.
Hade arbetet skett på plats hade det funnits fler tillfällen att visa upp det jag arbetat med och diskutera det med handledarna. Däremot har det varit mer miljövänligt för mig att arbeta hemifrån eftersom det är 6 mil enkel väg till Cranab. Detta hade även påverkat min privatekonomi.
5.6 Cranab om arbetet
Projektet har redovisats för Cranabs personal och arbetet har fått bra respons. Arbetet var väl genomfört och funktionerna var mycket tydliga. Detta koncept som tagits fram kommer Cranab att använda sig av som mall när de sedan ska tillverka transportören.
Efter presentationen hade vi tid att diskutera eventuella otydligheter och förbättringar.
Det kom många nya bra idéer och en av dem var att byta ut klaffen mot en infällbar klaff.
Denna klaff skulle drivas av tryckluft och den skulle göra det möjligt att komma ännu närmare fixturen. Sen var personalen osäker på om ljudvolymen från skaktransportören skulle vara för hög. De ljud som kan uppstå är ofta relaterat till vad som transporteras i rännan eller på grund av rännans resonans. Eftersom det endast ska transporteras slagg och pulver bör det därför inte få en hög ljudvolym. Personalen på Cranab tyckte att jag skulle infoga en film av en skaktransportör i kommande redovisning. I övrigt är Cranab nöjd med mitt arbete och de kommer att använda sig av resultatet.
Referenser
[1] Cranab AB, Information om företagets verksamhet., hämtad 2020-03-12
[2] Engström Lennart, Manager Production Engineering at Cranab, projektbeskrivning.
Mars 2020
[3] www.aluflex.se/Skaktransportor, Återförsäljare av Skaktransportörer, hämtad 2020- 04-03
[4] www.agab.se/wp/produkt/power-feeder-skaktransportor, Återförsäljare av Skak- transportörer, hämtad 2020-04-03
[5] Fowler, R.T. and Lim, S.C., 1959. The influence of various factors upon the effectiveness of separation of a finely divided solid by a vibrating screen. Chemical Engineering Science, 10(3), pp.163-170, www.sciencedirect.com/science/article/pii/0009250959800440.
[6] Koyama, D. and Nakamura, K., 2010. Noncontact ultrasonic transportation of small objects over long distances in air using a bending vibrator and a reflector. IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, 57(5), pp.1152- 1159, https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5456264.
[7] Fetzer, J., KAMAG Transporttechnik GmbH and Co, 2002. Slag transporter. U.S.
Patent 6,435,800, https://patents.google.com/patent/US6435800B2/en.
B Bilagor
B.1 Skaktransportör, Produktblad
B.2 Skaktransportör, Produktspecifikation
B.3 ESAB ejector, Produktblad
1 Ejector 0147 640 880
2 Spiral hose 0191 813 801 D47,0/38,1
3 Tension band 0192 855 002
4 Cone 0148 143 001*
5 Tension ring 0148 144 001*
6 O-ring 189.3x5.7 0215 201 353 7 Ball valve 0145 824 881 8a Filter, paper 0155 966 001 8b Filter, cotton 0332 448 001*
9 Funnel 0148 142 001
10 Rubber lining 0145 565 001 11 O-ring 149.2x5.7 0215 201 345
12 Cyclone 0148 141 001
13 Rubber lining 0145 073 001 14 Tension spring 0145 815 001 16 Strainer 0020 301 780
OPC - powerful and reliable flux recovery without moving parts
1 Ejector 0339 720 001 2 Spiral hose 0191 813 801
D47,0/38,1
3 Tension band 0192 855 002
4 Cone 0332 279 001
5 Tension ring 0148 144 001 6 O-ring 189.3x5.7 0215 201 353 7 Ball valve 0333 625 001 8a Filter, paper 0155 966 001 8b Filter, cotton 0332 448 001*
9 Funnel 0332 280 001
10 Rubber lining 0332 282 001 11 O-ring 149.2x5.7 0215 201 345
12 Cyclone 0332 281 001
13 Rubber lining 0332 283 001 14 Tension spring 0145 815 002
15. Clamp 0340 612 001
16 Strainer 0020 301 780 2
7
9
13 4 8a
8b
1a Butt weld 1 0145 501 001 1b Butt weld 2 0145 502 001 1c Fillet weld left 0145 504 001 1d Fillet weld right 0145 505 001 2 Nozzle bracket 0147 384 881 3a Insulator D20 0145 131 004 3b Insulator D35 0145 131 002 4 Flux hose D32.0/25.0
free length / m 0443 383 001 length 0.5 m 0443 383 002 5 Pipe bent 0153 296 001
1a 1b 1c 1d
2 3a 3b
1a Cone Basic 0148 143 001 1b Cone Super 0332 279 001 2 Tension ring 0148 144 001
3 Bend 0413 576 001
4 Spiral hose 0193 125 003 D67,2/63
5 Cyclone 0148 141 001 6a Filter, paper 0155 966 001 6b Filter, cotton 0332 448 001*
7 Tension band 0192 855 002 8 Plastic bag 0190 665 004
9. U-screw 0379 600 001
10. Bracket 0379 599 880
3
1a 1b 2
9, 10 5 8
1a 2
4
15 5.
6.
6a 6b 7 Hose
D22/12.5
Hose D16/9.5
1
1a 1b
1d 1c
4 5
OPC Basic OPC Super
* Optional item Suction nozzle
Cyclone filter
* Optional item 7
3
3 4
1 8a 8b
2
10
14 12
16
ESAB AB Welding Equipment SE-695 81 LAXÅ SWEDEN Phone: +46 584 81000 Fax: +46 584 81243 www.esab.com
11
2010-01-08 / ESAB reserves the right to alter specificationswithoutprior notice
B.4 Agab TP-70, Offert
Offert. 200403-02 AH
Hej Erik,
tack så mycket för förfrågan.
Vi har nöjet att offerera enligt följande:
Pos. 1.0
1 st skaktransportör Typ TP-40 Pris: 15 785:-
Pos. 2.0
1 st skaktransportör Typ TP-70 Pris: 20 462:-
Pos. 3.0
1 st skaktransportör Typ TP-140 Pris: 26 308:-
Pos. 4.0
1 st elektr. skaktransportör Typ TPE100 Pris: 31 385:-
Leveranstid: enl. senare ök
Leveransvillkor: FCA Motala, exkl. emballage Betalning: 30 dagar netto
B.5 Kostnader, Slutkalkyl
Artikel: Antal: Kostnad:
TP-70 1 20462
Plåt, alu, 2mm, 1250x2500 4 1711
Skyffel 1 170
Gasdämpare 2 240
Ejector 1 430
Övrigt material 500
Totalt 23513
