KONSTRUKTIONSFÖRSLAG TILL EN KANTSKYDDSAUTOMAT

Examensarbete, 15 hp

Högskoleingenjörsprogrammet i maskinteknik, 180 hp

Vt 2019

KONSTRUKTIONSFÖRSLAG TILL EN

KANTSKYDDSAUTOMAT

Design proposal of an automatic corner board applicator

Daniel Sjögren

i

Förord

Denna rapport innefattar examensarbetet av den sista delen i högskoleprogrammet i

maskinteknik vid Umeå universitet. Mitt arbete är utfört hos Höga Kusten Teknikresurs AB under en 10 veckorsperiod från den 26/3 till 9/6 2019.

Jag vill tacka Stefan Andersson VD på Höga Kusten Teknikresurs som har gett mig den här möjligheten och som har varit en hjälp genom projektet.

Jag vill även tacka Erik Sjögren som har väglett och gett mig råd när jag har stött på problem.

Slutligen vill jag tacka min familj som har hjälpt och stöttat mig på olika sätt genom hela arbetet.

Daniel Sjögren

2019-05-21

ii

Sammanfattning

Höga Kusten Teknikresurs är ett ingenjörsföretag med en stor inriktning mot träindustrin.

Detta examensarbete omfattar ett arbete för att ta fram och presentera en funktionsmässigt riktig 3D modell av en kantskyddsautomat som placerar kantskydd på kollin med limträbalkar.

Kantskyddens funktion är att skydda kollit mot stötar och slag som kan tillkomma under hantering med stroppar eller med truck. Efter att kantskyddsautomaten har placerat de fyra kantskydden längs kanterna på ett kolli bandas de fast av en redan befintlig bandningsmaskin.

Kollina kan komma i olika storlekar, så kantskyddsautomaten har därför designats för att klara de olika storlekarna.

En förstudie har gjorts där olika lösningsalternativ har begrundats. Ett antal funktionskrav har undersökts och fastställts. Beräkningar för bland annat dimensionering av pneumatiska cylindrar och krafter har gjorts. Ytterligare har en enkel 3D-modell av en mekanisk lyftanordning för kollin av limträbalkar skissats fram. Detta är endast ett visuellt förslag på en möjlig design och

presenteras endast som en illustration i bilaga 3.

Projektet har till sin största del utförts med hjälp av CAD-programmet IronCad vilket var ett krav från uppdragsgivaren. I IronCad har modellen av kantskyddsautomaten och lyftanordningen skapats. En färdig funktionsmässig modell av kantskyddsautomaten har presenterats för företaget som kommer att utföra vidare arbeten som ska leda till en färdig produkt.

iii

Abstract

Höga Kusten Teknikresurs is an engineering company with a focus on the wood industry.

This degree project includes a work to produce and present a functionally correct 3D model of an automatic corner board applicator that places edge protection on packaging of glulam beams.

The function of the corner board is to protect the packaging from shock and impact damage that may occur during handling and transport. The packaging comes in different sizes and the

automatic corner board applicator should therefore be designed to cope with these variations.

A preliminary study has been carried out, where various solution options have been considered.

Several functional requirements have been investigated and established. Calculations for dimensioning of pneumatic cylinders and forces have been made. Furthermore, a simple 3D model of a mechanical lifting device for the glulam packaging has been created.

The project was mainly carried out using the CAD program IronCad, which was a requirement of the client. By using IronCad, the 3D model of the automatic corner board applicator and the lifting device have been created. A complete functional model of the automatic corner board applicator has been presented to the company that will carry out additional work, which, in turn will lead to a finished product.

iv

Innehållsförteckning

1. Inledning ... 1

1.1 Bakgrund med en kortfattad presentation av företaget/organisationen ... 1

1.2 Syfte och problemställning ... 1

1.3 Mål ... 2

1.4 Avgränsningar ... 3

1.5 Krav ... 3

2. Teori ... 4

2.1 Formler ... 4

2.2 Beräkningar för den nedre armen ... 5

2.3 Beräkningar för den övre armen ... 7

3. Metod ... 9

3.1 Grundläggande design ... 9

3.2 Framtagande av idéer ... 9

3.3 Arbetet i CAD ... 10

4. Resultat ... 11

4.1 Översikt ... 11

4.1.2 Arbetscyklernas funktioner ... 12

4.2 CAD Detaljer ... 13

4.2.1 Nedre led ... 13

4.2.3 Lyftarm ... 15

4.2.4 Magasin ... 17

5. Diskussion och slutsatser ... 19

5.1 Diskussion ... 19

5.1.1 Att arbeta med CAD-programmet IronCad [4] ... 19

5.1.2 Kortfattat om projektet ... 19

5.1.3 Fördelar och nackdelar ... 19

5.2 Slutsatser ... 20

5.2.1 Sammanställning ... 20

5.2.2 Rekommendationer/fortsatt arbete ... 21

Referenser ... 22 Bilaga 1 Sidovyer ... B1 Bilaga 2 Topp- och översiktsvy ... B2 Bilaga 3 Funktions-förslag på kollilyft ... B3

1

1. Inledning

Teknikföretaget Höga Kusten Teknikresurs AB som detta examensarbete är utfört hos har främst sina kunder inom träförädlingsindustrin. I detta examensarbete presenteras ett

konstruktionsförslag av en robot som kan automatisera applicering av kantskydd på kollin bestående av limträbalkar.

1.1 Bakgrund med en kortfattad presentation av företaget/organisationen

Höga Kusten Teknikresurs är en ingenjörsfirma som startades 1993 av Stefan Andersson.

Företaget har efterhand vuxit och har i dagsläget 25 anställda. Av dom 25 sitter ungefär 10 stycken på huvudkontoret i Svartnora i höga kusten. Höga Kusten Teknikresurs har kontor i Sundsvall, Härnösand, Kramfors, Örnsköldsvik och Bollnäs. Till störst del är Höga Kusten

Teknikresurs AB [1] inriktade mot träindustrin men erbjuder tjänster inom många olika områden.

Företaget är verksamt inom nedanstående områden:

• Konstruktion och produktutveckling

• Projektering och projektledning

• Design och visualisering

• Tillverkning, test och validering

• Produktförsäljning

De tillhandahåller även utbildning inom 3D-modellering och CAD med kunder såsom Mittuniversitetet i Sundsvall.

1.2 Syfte och problemställning

En kund till Höga Kusten Teknikresurs som tillverkar limträbalkar är intresserad av att helt automatisera sin emballering av kollin med limträbalkar. I dagsläget appliceras kantskydd manuellt av två personer på kollit med limträbalkar. Därefter bandas kantskydden fast med en handhållen bandningsmaskin. Dessa arbeten medför tunga lyft och är ett tidskrävande arbete.

Här nedan i figur 1 ses ett kolli av limträbalkar med tillhörande kantskydd. Automatiseringen ska dessutom öka effektiviteten i produktionslinan.

2 Figur 1. Kolli av limträbalkar, bandad med tillhörande kantskydd.

1.3 Mål

Projektet består av att skapa en konceptmodell av en kantskyddsautomat och ett tillhörande magasin för kantskydden. Företaget presenterade en idé på en grundläggande design. Det förslaget kan ses här nedan i figur 2. Kantskyddsautomaten ska plocka kantskydd ur ett magasin som sen placeras centrerad på kollits längsgående fyra kanter. Magasinet ska vara helt

automatiserat och klara att leverera kantskydd med en längd av 2600 mm. Oavsett längden på kollit med limträbalkar ska endast fyra stycken kantskydd med en längd av 2600 mm monteras.

Kantskyddens uppgift är att skydda kollit vid hantering med truck, som lyfter vid kollits centrum.

Bandningen av kantskydden kommer att ske med hjälp av en automatisk bandningsmaskin som placeras i direkt anslutning till kantskyddsautomaten. Den bandningsmaskinen finns redan hos företaget. Eftersom att kantskyddens glatta yta har en häftande verkan till kollits plastfolie, förväntas denna korta förflyttning till bandningsmaskinen inte riskera att kantskydden ramlar av.

Figur 2. Företagets grundläggande förslag på en kantskyddsautomat.

3

1.4 Avgränsningar

Avgränsningar som finns för examensarbetet och projektet är att det har en begränsad tid på totalt 10 veckor. Detta ska utföras av en person som jobbar ensam med projektet.

1.5 Krav

Kraven som har ställts för kantskyddsautomaten är enligt följande:

• Kantskyddsautomaten bör konstrueras så att den går att frakta med lastbil och hanteras med truck.

• Till en stor utsträckning bör automaten och dess delar konstrueras av laserskuren plåt.

• Detaljerna som ska laserskäras ur plåt bör ha tappskärning och tillhörande hål som underlättar vid montering och svetsning.

• Kantskyddsautomaten ska klara kollin med mått från 245x225x3000 mm upp till måtten 900x700x15000 mm.

• Den totala cykeltiden för att montera de samtliga fyra kantskydden ska inte överstiga 30 sekunder.

4

2. Teori

Här följer några teoretiska beräkningar och antaganden som användes under framtagandet av konceptkonstruktionen.

2.1 Formler

Formler som användes vid beräkningar presenteras här under.

Pneumatik och hydraulik

Kraftberäkning av pneumatiska cylindrar: 𝐹 = 𝑝 • 𝐴 • 10 [[2] Sid.243] (1)

För kraftberäkning av pneumatiska cylindrar användes formel 𝐹 = 𝑝 • 𝐴 • 10 (1).

Formeln är skriven i hydrauliska enheter, där 𝐹 är kraften i Newton (N), 𝑝 är trycket i bar och A är arean på kolven som mäts i cm².

Mekanik

Beräkning av vridmoment: 𝑀 = 𝐹 • 𝑎 [[3] Sid.17] (2)

Vid beräkning av vridmoment användes formeln 𝑀 = 𝐹 • 𝑎 (2). Formeln är skriven i SI-enheter där 𝐹 är kraften i Newton (N). 𝑀 är vridmomentet och mäts i newtonmeter (Nm). 𝑎 är det vinkelräta avståndet mellan verkningslinje och

rotationscentrum. Avståndet 𝑎 mäts i meter (m).

Kraftkomposanter för rätavinklar: 𝐹_𝑥 = 𝐹 • 𝑐𝑜𝑠(𝛼) [[3] Sid.17] (3) 𝐹_𝑦 = 𝐹 • 𝑠𝑖𝑛(𝛼) [[3] Sid.17] (4)

För beräkningar av kraftkomposanter användes formlerna 𝐹_𝑥 = 𝐹 • 𝑐𝑜𝑠(𝛼) (3) och 𝐹_𝑦= 𝐹 • 𝑠𝑖𝑛(𝛼) (4). Formeln är skriven i SI-enheter. 𝐹_𝑥 är den resulterande kraften i x-led. 𝐹𝑦är den resulterande kraften i y-led. 𝐹 är den verkande kraften. Samtliga krafter mäts i newton (N). 𝛼 (alfa) är dess vinkel och mäts i grader (°).

5

2.2 Beräkningar för den nedre armen

I figur 3 illustreras kraftsituationen för beräkning av cylindern som ska lyfta upp den nedre armen. Vi kallar denna cylinder för cylinder 1. T är spännkraften som cylinder 1 ska utföra, mg är tyngdkraften och N står för den resulterande kraften.

Figur 3. Kraftsituation för kantskyddsautomatens nedre arm.

Ansätter krafterna till: N> 0 och T > 0

Jämvikten kräver enligt ekvationer (3) och (4):

N•cos(𝛼) – T = 0 (3) N•sin(𝛼) – mg = 0 (4)

En omskrivning ger:

T = N• cos(𝛼) (3)

N = _{𝑠𝑖𝑛⁡(𝛼)}^𝑚𝑔 (4)

Insättning av ekvation (4) i ekvation (3) ger ekvationen för spännkraft T:

T= ^𝑚𝑔

𝑠𝑖𝑛⁡(𝛼) • cos(𝛼) = mg • ^{𝑐𝑜𝑠(𝛼)}

𝑠𝑖𝑛⁡(𝛼) = mg • ¹

𝑡𝑎𝑛⁡(𝛼) = ^𝑚𝑔

𝑡𝑎𝑛⁡(𝛼)

I Ironcad [4] gör jag en beräkning av vikten på armen och jag uppskattar kraften hos punkten för mg till 49,1 N, det vill säga ungefär 5 kg.

Vinkeln 𝛼 = 22,5°.

Insättning av värden i ekvationen ger: T = _{𝑡𝑎𝑛(22.5°)}^{5𝐾𝑔•9.82} ≈ 118,54 N Cylinder 1 ska minst klara en kraft på 118,54 N.

𝛼

N

⨁ mg

T

6 För att bestämma kolvens radie skriver jag om formel (1):

𝐹 = 𝑝 • 𝐴 • 10 (1)

r(cm) = √_{10•𝜋•𝑝}^𝐹 (1)

Trycket p sätts till det i anläggningen passande 5 bar.

Insättning av värden ger:

r(cm) = √_{10•𝜋•5⁡𝑏𝑎𝑟}^{118.54⁡𝑁} ≈ 0,87 cm.

Då formel (1) är skriven med hydrauliska enheter beräknas kolvens radie till 0,87 cm. Jag avrundar svaret och konverterar till mm och får då en kolvdiameter på ungefär 20 mm. En närmast passande standard-cylinder av märket FESTO [5] har en kolvdiameter på 32 mm. Med formel (1) ser vi här nedan att den klarar en last på 402 N vid ett tryck på 5 bar.

𝐹 = 𝑝 • 𝐴 • 10 (1)

𝐹 = 5 • 1,6²• 𝜋 • 10 (1)

𝐹 = 402,1 (1)

Cylinder 1 är något överdimensionerad. Men för att välja en standard-cylinder är denna cylinder lämplig.

7

2.3 Beräkningar för den övre armen

Kraftsituationen för beräkning av kraften för cylindern som ska lyfta upp den övre armen illustreras i figur 4 här nedan. F3 är kraften för cylindern och F2 representerar den horisontella kraften av F3. F1 representerar mg och M är rotationscentrum.

Figur 4. Kraftsituation för kantskyddsautomatens övre arm.

Här väljer jag att räkna med momentjämvikt och i det läge när momentet är som störst. Det vill säga när armen befinner sig i horisontellt läge från rotationscentrum. Leden utför en rotation på totalt 45° från det nedre läget till det övre. Bilden här ovan illustrerar armens övre läge.

Momentjämvikt med ekvation (2) ger:

∑M: F1 • 0,075 – F2 • 0,09 = 0 (2) F2 = ^{𝐹1•0,075}

0,09 (2)

Kraften F1 uppskattas med hjälp av CAD-programmet Ironcad [4] till ungefär 49,1 N.

Insättning av värden ger:

F2 = 49.1⁡𝑁⁡•0,075

0,09 ≈ 40,9 N (2)

För att beräkna kraften F3 använder jag kraftkomposanter för rät vinkel enligt ekvation (3).

𝐹₂= 𝐹₃• 𝑐𝑜𝑠(𝛼) (3)

∑F: _cos⁡(45°)^𝐹2 - F3 = 0 (3)

F3 = 𝐹₂

cos⁡(45°) (3)

Insättning av F2 ger:

45°

0,075 m

0,09 m

F

F

F

M

8 F3 =

40.9⁡𝑁

𝑐𝑜𝑠⁡(45°) ≈ 57,8 N (3)

För att bestämma kolvens radie använder jag den sedan tidigare omskrivna ekvationen (1):

r(cm) = √_{10•𝜋•𝑝}^𝐹 (1)

Med värdet för kraften F3 ≈ 58 N och trycket på 5 bar i anläggningen räknar jag ut kolvens radie enligt nedan:

r(cm) = √ ^58⁡𝑁

10•𝜋•5⁡𝑏𝑎𝑟 ≈ 0,61 cm (1)

Kolvens diameter för att uppnå kraften F3 ≈ 58 N vid trycket 5 bar blir således ungefär 12 mm.

Jag väljer att använda samma cylinder av märket FESTO [5] med en standard kolvdiameter på 32 mm som jag även valde till den nedre armen.

9

3. Metod

Här presenteras det grundläggande upplägget för framtagandet av produktens funktionsdesign.

3.1 Grundläggande design

I förstudien bestämdes ett antal krav på både funktion och kapacitet. Tillsammans med företaget diskuterades även olika detaljer som ställdon, cylindrar och lagring. Med dessa förslag som utgångspunkt började jag att skissa upp olika idéer.

3.2 Framtagande av idéer

För att få struktur på arbetet punktade jag allt eftersom upp de lösningar som jag arbetade fram.

Jag gjorde även sökningar på internet för en automat med liknande funktioner. Tyvärr så hittade jag inte något av direkt intresse.

Här efter följer en lista med några av de första idéerna.

Idéer för kantskyddsautomat:

• Att inte använda två skilda enheter med två armar för varje kantskydd. Istället ska det vara en enhet med två armar som vardera kan hantera sitt kantskydd.

• Hämtararmarnas rotationsrörelse kräver endast två positioner. En position för när de hämtar kantskydden och en position för när de håller upp kantskydden. Därför kan pneumatiska cylindrar av standardmodell användas.

• Remdrift till horisontalvagnen. Vagnen får ett klämfäste för rem.

• För att justera höjden på höjdvagnen kan jag använda ett linjärt ställdon från LINAK (LA36) [6]

Idéer för magasin:

• För att öka antalet kantskydd i magasinet ska det vara två fack i magasinet. Automaten ska plocka ett kantskydd ur varsitt fack för varje operation.

• Magasinets hissanordning använder en gängstång med remdrift.

10

3.3 Arbetet i CAD

Efter att ha bestämt automatens huvudsakliga funktioner skissade jag ner en grov struktur på ett papper. På så vis fick jag en viss överblick av konstruktionens grundläggande design och kunde då börja att arbeta fram CAD-modellen.

Under konstruktionen i CAD-programmet IronCad [4] kontaktade jag leverantörerna av de olika köpdetaljerna som jag använder och kunde då få tillgång till CAD-filer för deras produkter.

Gällande FESTO pneumatiska cylindrar så valde jag att endast använda dom viktiga måtten från den tekniska data som finns att tillgå på deras hemsida [5].

Jag började med att grovt skapa de olika delarna för att se hur alla funktioner såg ut att

samverka. En stor del av tiden för framtagandet av CAD-modellen lades på att få alla geometrier och funktioner att fungera väl tillsammans. När väl modellen började ta form övergick arbetet till att anpassa modellen för de olika köpdetaljerna. Beräkningar och justeringar följt av

utvärderingar och grafiska tester utfördes.

De generella stegen som har använts kan brytas ner till dessa:

• Bestämma funktion. Vad ska den uträtta?

• Skissa på papper.

• Förenkla. Hitta enklast möjliga lösningar.

• Tillgång. Vilka medel finns att tillgå. Köpdetaljer, drift m.m.

• Rita upp grovt i CAD.

• Göra beräkningar och anpassa efter förutsättningar. Detta gäller konstruktion och köpdetaljer etc.

• Finjustera geometrier och slutliga kontroller.

11

4. Resultat

Här i resultatdelen presenteras kantskyddsautomatens olika arbetsfunktioner. Först i en översikt med huvuddelarnas positioner och därefter följer en beskrivning av hur arbetscyklerna fungerar.

Sist kommer en mer detaljerad presentation av de olika delarna.

4.1 Översikt

I tabell 1 är kantskyddsautomatens generella delar listade med tillhörande positionsnummer.

Under tabell 1 i figur 5 finns automatens delar märkta med tillhörande positionspil.

Tabell 1. Huvudkomponenternas positionslista.

Kantskyddsautomat

Position Beskrivning Köpdetalj

1. Övre hämtararm. Två lägen. -

2. Höjdvagn. Övre hämtararm är monterad med bosch Rexroth linjärstyrning.

[7]

-

3. LINAK LA36. Linjärt ställdon för positionering av höjdvagn. [6] √

4. Optisk ljussensor. Registrerar övre kant på kollit. √

5. Horisontalvagn för horisontal förflyttning av kantskydd. Vagnen är monterad med två bosch Rexroth linjärstyrning [7].

-

6. Monteringspunkter. För att montera magasinet med kantskyddsautomaten. Totalt fyra punkter.

-

7. Magasin -

8. Nedre hämtararm -

9. Bas -

10. Drivlina för horisontalvagn. Remdrift. √

11. Fot. Totalt 3 stycken på kantskyddsautomaten och 4 på magasin. -

12. Bakstycke med fötter. -

Figur 5. Kantskyddsautomaten med numrerade positionspilar med hänvisning från Tabell 1.

12 4.1.2 Arbetscyklernas funktioner

Här presenteras en förklaring för kantskyddsautomatens olika arbetscykler. Denna presentation visar automaten på endast en sida. I verkligheten kommer det att finnas två automater som jobbar samtidigt. En på varsin sida av rullbanan.

Under förklaringen av de olika arbetscyklerna ser man i figur 6 varje steg illustrerat med tillhörande bild. I bilaga (1) och (2) presenteras fyra olika vyer på kantskyddsautomaten och magasinet med huvudmått utsatta.

Arbetscykler:

1. I startläget står kantskyddsautomaten med armarna (1) och (8) i ett indraget läge och horisontalvagnen (5) i position ovanför basen (9).

2. När ett kolli kommer på rullbanan registreras detta av en optisk givare. Kollit stoppas med sitt centrum framför kantskyddsautomaten.

3. Kantskyddsautomaten registrerar att ett kolli är i position och armarna (1) och (8) går till sitt nedre läge till magasinet (7). Där hämtar armarna med hjälp av vakuum varsitt kantskydd. Vakuumet startar när trycksensorer i sugkopparna registrerar ett tryck mot kantskydden.

4. Armarna (1) och (8) lyfter upp varsitt kantskydd och roterar dom samtidigt som

horisontalvagnen gör en kort förflyttning bakåt. Den övre armen placerar sig i ett lodrätt läge ovanför den undre armen.

5. Höjdvagnen (2) börjar att stiga och registrerar kollits övre kant med en optisk sensor (4) och stannar när det övre kantskyddet är i position.

6. Horisontalvagnens (5) drivlina (10.) startar och förflyttar horisontalvagnen (5) in mot kollit. När kantskydden trycks mot kollit registreras detta av de nedre sugkopparnas trycksensorer. Vakuumet stängs av och kantskyddsautomaten återgår till sitt startläge.

Figur 6. Kantskyddsautomatens olika arbetscykler numrerade i utförandets ordning.

13

4.2 CAD Detaljer

Här går jag igenom och presenterar olika delar av automaten och dess enskilda funktioner.

4.2.1 Nedre led

Den nedre leden är skapad som en distans så att den i uppfällt läge ska kunna passera bredvid sitt eget fäste, som sitter i automatens överdel. Leden är designad så att armen ska få en stabil konstruktion och i uppfällt läge inte skära in i de kringliggande geometrierna. Leden har även en horisontell stabiliseringsplåt på sin baksida. På ledens gömda sida sitter en bricka och en

segersäkring SGA30 för att hindra att leden glider isär. Konstruktionen tillåter armens nödvändiga rotation på 135°.

Ledens detaljer redovisas i tabell 2 här nedan. Därefter visas den som en översiktsbild i figur 7.

I figur 8 är ledens detaljer märkta med numrerade positionspilar.

Tabell 2. Nedre ledens detaljlista.

Detaljlista för nedre led

Position Beskrivning Köpdetalj

1. Axel ⌀30. Tolerans h8. Toleransen är satt för att användas tillsammans med glidlager enligt pos.7.

-

2. Rotationslås. Svetsas samman med axel (⌀30 pos. 1) för att skapa en korrekt funktion av leden.

-

3. Arm. Laserskuren plåt 10 mm. -

4. Insexskruv standard MC6S M6x20. √

5. Nord-lock låsbricka M6. [8] √

6. Hylsa med invändigt mått på ⌀34 mm utvändigt ⌀64 mm. Det Inre måttet är försedd med tolerans H7 för att användas tillsammans med glidlager enligt pos. 7. Cylinder svetsas samman med automatens chassi och stödplåt.

-

7. Glidlager. Kan hittas hos D&E Bearings Art.nr. 120115. [9] √

8. Smörjnippel Typ A. M6. [10] √

9. Bricka ⌀30. BRB 30 √

10 Segersäkring SGA30 √

14 Figur 7. Översiktsbild för kantskyddsautomatens nedre led.

Figur 8. Detaljbild av automatens nedre led med numrerade positionspilar med hänvisning från Tabell 2.

15 4.2.3 Lyftarm

På varje lyftarm sitter det två stycken vakuumförsedda sugkoppar. Vakuumet förses till sugkopparna genom armens fyrkantsrör. På fyrkantsröret sitter det ändpluggar och en

anslutningsnippel för en vakuumslang. Konstruktionen ger en säkerhetsfunktion som gör att om en av sugkopparna inte sluter tätt mot kantskyddet så kan inte kantskyddet lyftas.

Med sugkopparna sitter det trycksensorer. Samtliga sugkoppars vakuum aktiveras när dom trycks mot ett kantskydd som ligger i magasinet. Avståndet mellan sugkopparna på 800 mm ger ett utstick av kantskyddet på 900 mm på var sida. Kantskydden har en tillräckligt hög styvhet för att klara dessa lyft, utan att orsaka problem under hanteringen. Detta har testats i ett praktiskt experiment. När vakuumet till sugkopparna är aktiverat lyfter då armen upp kantskyddet och ställer sig i rätt position för att applicera kantskyddet mot kollit. För att den övre armen ska kunna hitta rätt höjdläge sitter det en optisk ljussensor på höjdvagnen. När båda armarna är i rätt läge förflyttas hela automatens övre del horisontellt mot kollit. Då den nedre armens

trycksensorer registrerar ett tryck mot kollit avaktiveras båda armarnas vakuum och armarna återgår till sin startposition. Konstruktionen av lyftarmens finger är tillverkad av laserskuren plåt i 8 mm. För att underlätta sammansättning vid svetsning är plåtarna skurna med tappar och motsvarande hål. Detta garanterar för en korrekt sammanfogning utan hjälp av exempelvis specialtillverkade jiggar.

Detaljer för den övre lyftarmen redovisas i tabell 3 här nedan. Därefter kommer en översiktsbild av armen i figur 9 följt av lyftarmens detaljer med positionspilar i figur 10.

Tabell 3

Detaljlista för övre lyftarm

Position Beskrivning Köpdetalj

1. Nord-lock låsbricka M6. [8] √

2. Insexskruv standard MC6S M6x10. √

3. ROSTA-Gummifederelement DW-A15x25. [11] √

4. Gaffel laserskuren plåt 8 mm. -

5. Sexkantsskruv M5x55, Bricka BRB 5, Låsmutter LM6M M5. √

6. Gaffellock laserskuren plåt 8 mm. -

7. Fyrkantsrör KRK-40x40x4.0-1000-S355J2H_BE-Group √

8. Sugkoppar med trycksensorer -

16 Figur 9. Översiktsbild av lyftarm med numrerad positionspil med hänvisning från Tabell 3.

Figur 10. Detaljbild av lyftarm med numrerade positionspilar med hänvisning från Tabell 3.

17 4.2.4 Magasin

Magasinets stomme är konstruerad av laserskuren plåt. Ena sidan är försedd med större öppningar för manuell påfyllnad av kantskydd. Andra sidan fungerar då som en stoppkant för kantskydden. Stommen är monterad på justerbara fötter för att enkelt kunna justera höjden vid installation. Fötterna skruvas efter uppsättning fast i golv.

Kantskyddskorgarna är tillverkade av profilbockad plåt. Kantskyddskorgarnas design försäkrar en god anläggningsyta mot kantskydden. Detta för att kantskydden som är tillverkade av papp inte ska tappa sin form över tid.

Linjärstyrningen som valts för hissanordningen är av märket Bosch Rexroth [7]. Kantskyddskorgen kontrolleras av en remdriven skruvstång. I toppen av magasinet sitter två fotodetektorer som registrerar nivån och reglerar höjden för varje kantskyddskorg.

Magasinets detaljer redovisas i tabell 4 här nedan. Därefter kommer en översiktsbild i figur 11 och sist i figur 12 finns magasinets detaljer med numrerade hänvisningspilar.

Tabell 4

Detaljlista för Magasin

Position Beskrivning Köpdetalj

1. Motor till drivlina rem. Styr kantkorgarnas höjd √

2. Kantkorgar tillverkade av profilbockad plåt 4 mm -

3. Bosch Rexroth KWD-030-FNS [7] √

4. Drivlina rem √

5. Skruvstång √

6. Gängstång M18, Mutter M6M M18, Fjäderbricka FRB 18, Bricka BRB 18, √

7. Fot av laserskuren plåt 10 mm -

Figur 11. Översiktsbild magasin.

18 Figur 12. Detaljbild av magasin med numrerade positionspilar med hänvisning från Tabell 4.

19

5. Diskussion och slutsatser

I det här kapitlet diskuteras övergripande aspekter om projektet och de slutsatser som arbetet resulterade i.

5.1 Diskussion

Här tar jag upp hur jag upplevde användandet av CAD-programmet IronCad, informationssökandet och kantskyddsautomatens för- och nackdelar.

5.1.1 Att arbeta med CAD-programmet IronCad [4]

Ett av kraven från uppdragsgivaren var att arbetet skulle utföras i CAD-programmet IronCad [4].

IronCad [4] är ett relativt nytt program för mig att arbeta med, men är ganska enkelt att komma igång med. Men givetvis tar det ett tag innan man satt sig in i programmet och börjar hitta de eftersökta kommandona. Till min hjälp har jag haft tillgång till en interaktiv utbildning och av uppdragsgivaren har jag fått bra information. Jag har även varit i kontakt med support från Solidmakarna [12] där jag har fått tillgång till ytterligare lärorikt material. Som CAD-program tycker jag att IronCad [4] är mycket intuitivt. Gränssnittet är tydligt och lätt att förstå. Det har varit intressant och lärorikt att arbeta med.

5.1.2 Kortfattat om projektet

Under förstudien sökte jag information om liknande produkter och det speciellt genom sökningar över internet. Det visade sig inte vara en enkel uppgift så den väsentliga informationen mottog jag från min handledare på företaget. Jag fick i början av projektet information och idéer från min handledare som jag kunde utveckla och arbeta vidare på.

Projektet har varit mycket informations- och lärorikt på många områden.

5.1.3 Fördelar och nackdelar

De existerande lösningar gällande kantskyddsautomation som jag har lyckats hitta, hanterar i första hand emballage stående på pall. Då en sådan lösning inte passar till denna uppgift ser jag en möjlig marknad för denna typ av robot, speciellt inom träindustrin. Roboten har en enkel men specificerad arbetsfunktion som inte tar upp mer golvyta än den som för montering av kantskydd kräver.

Ett problem med den presenterade konstruktionen är att antalet av kantskydd i magasinet inte är speciellt stort. Detta då robotens konstruktion hindrar utrymmet i magasinet på höjden.

Så för att ge kantskyddsautomaten en längre kontinuerlig process mellan påfyllnad av kantskydd i magasinet, kan en annorlunda konstruktion av roboten vara av intresse. En lösning till detta skulle kunna vara att konstruera en robot med vertikalt roterande armar. Roboten skulle på så vis kunna placeras mellan kantskyddsmagasinet och kollit. Då kan höjden på magasinet och antalet kantskydd däri ökas nämnvärt. Även skulle den totala golvytan som kantskyddsautomaten kräver kunna minimeras.

Ett alternativ till denna robot skulle kunna vara att använda sig av en redan existerande fler-axlad robot. Till exempel en ABB-robot. Då dessa typer av robotar har ett förhållandevis högt

inköpspris anser jag att det alternativet i detta fall, inte är att föredra.

20

5.2 Slutsatser

Under rubriken slutsatser presenteras en sammanställning av kantskyddsautomatens

uppbyggnad och konstruktion. Därefter följer rekommendationer för vad som kan vara bra att tänka på vid ett eventuellt fortsatt arbete.

5.2.1 Sammanställning

Kantskyddsautomaten är framtagen som ett funktionskoncept. Den framtagna modellen visar en konstruktion av hur de olika funktionerna kan designas.

Modellen inklusive magasinet har i huvudsak designats av sex separata huvudkomponenter. De delarna är:

1. Övre hämtararm 2. Nedre hämtararm 3. Horisontalvagn 4. Bakstycke 5. Bas 6. Magasin

De olika delarna i kantskyddsautomaten är planerade och konstruerade för att enkelt klara hantering och frakt. Varje del kan enkelt fraktas separat och hanteras med lastbil eller truck.

Även ur ett miljöperspektiv är detta en lämplig konstruktion. Tack vare att lasten inte tar onödigt med utrymme kan det vid varje tillfälle fraktas mer gods.

Ytterligare en fördel med konstruktionen kan vara när någon del behöver bytas. I stället för att hela automaten måste bytas ut kan man enkelt byta den felande delen.

Kantskyddsautomaten har i mycket konstruerats ur laserskuren plåt. Detaljerna är designade med monteringstappar och dess motsvarande hål för att garantera en korrekt sammansättning av detaljerna vid montering och svetsning. Detta ger en ekonomisk fördel på ett antal olika sätt.

Några av fördelarna beskrivs i punktform här nedan.

Det finns även fördelar ur ett miljöperspektiv med den här metoden. Med användandet av monteringstappar minimeras felmonteringar vid svetsning vilket ger en mindre materialåtgång och färre lagda svetsar.

• En noggrann monteringsprecision kan enkelt uppnås

• Ingen fixtur behöver konstrueras

• Svetsarbetet går snabbt

• Felmonteringar kan undvikas till stor grad

• Miljöpositiv inverkan

Kantskyddsautomaten har givits en geometri och funktion som gör att den klarar att montera kantskydd på kollin med de mått som kravspecifikationen krävde. Det vill säga kollin med mått från 245x225x3000 mm till mått på 900x700x15000 mm.

Den totala cykeltiden från det att ett kolli är i position tills det att kantskydden sitter på plats är svårt att veta i detta skede. För att säkert fastställa tiden måste en prototyp tillverkas och provköras. Men jag kan göra en uppskattning om att den ska klara en hel cykel på mindre tid än det krav som är satt på 30 sekunder.

21 5.2.2 Rekommendationer/fortsatt arbete

Jag rekommenderar att för att gå vidare i utvecklingen med denna typ av kantskyddsautomation tittar på alternativet med att konstruera en robot med vertikalt roterande armar. Det finns många fördelar med den typ av konstruktion, vilka omnämns i avsnitt 5.1.3.

Gällande lyftarmarnas vakuum, bör inte fyrkantsrören användas som koppling för vakuumet till sugkopparna. För att skapa ett vakuum till en applikation likt denna används med fördel så kallade ejektorer. En ejektor levererar ett vakuum genom att man skapar ett undertryck med hjälp av tryckluft. Då en ejektor inte arbetar med stora volymer passar det bättre att använda luftslangar kopplade direkt till sugkopparna.

Alternativet till detta skulle kunna vara att använda sig av en vakuumpump.

22

Referenser

[1] Höga Kusten Teknikresurs AB. 2019-05-20. https://www.teknikresurs.se/vara-tjanster/

[2] Verkstadshandboken. Upplaga 15, 2016. Liber AB. ISBN 978-91-47-11541-9

[3] Karl Björks Formler och tabeller för mekanisk konstruktion. Sjunde upplagan. Spånga: Karl Björks Förlag HB, 2015. B000304226.

[4] IronCad. 3D CAD-program. 2019-05-28. https://www.ironcad.com

[5] FESTO. Standard cylindrar. 2019-05-30.

https://www.festo.com/cat/sv_se/data/doc_engb/PDF/EN/DSBC_EN.PDF

[6] LINAK LA36 Linjärt ställdon. 2019-05-23. https://www.linak.se/produkter/linjära- ställdon/la36/

[7] Bosch Rexroth Linjärstyrning. 2019-05-22.

https://www.boschrexroth.com/sv/se/produkter/produktgrupper/linjaerteknik/profiled-rail- systems

[8] Nord-Lock låsbricka M6. 2019-05-23. https://www.nord-lock.com/sv- se/shop/brickor/stal/nl6/

[9] D&E Bearings. Glidlager. Art.nr. 120115. 2019-05-23. https://debearings.se/wp- content/uploads/Lagerguiden-D&E-Bearings.pdf

[10] Smörjnippel. Form A. 2019-05-23. https://www.wiberger.se/templates/din71412- smorjnippel.htm

[11] ROSTA-Gummifederelement DW-A15x25. 2019-05-23.

https://www.rosta.de/en/products/docs/Rubber-Suspension-Technology/de/01_GFE_DW- A_D_web.pdf

[12] Solidmakarna. Leverantör och support av IronCad. 2019-05-28.

https://www.solidmakarna.se/ironcad-2/

Bilaga 1 sid 1 (1)

B1

Bilaga 1 Sidovyer

Bilaga 2 sid 1 (1)

B2

Bilaga 2 Topp- och översiktsvy

Bilaga 3 sid 1 (1)

B3

Bilaga 3 Funktions-förslag på kollilyft