EXAMENSARBETE - pure.ltu.se - Luleå tekniska universitet

Transcription

EXAMENSARBETE
Framtagning av ett lyftdonskoncept
I samverkan med ett svenskt industriföretag
Fredrik Öhlin
2015
Högskoleingenjörsexamen
Teknisk design
Luleå tekniska universitet
Institutionen för ekonomi, teknik och samhälle
Framtagning av ett
lyftdonskoncept
Fredrik Öhlin
2015
Handledare: Anders Håkansson
Examinator: Peter Törlind
Högskoleingenjörsexamen i Teknisk design
Bachelor of Science in Industrial Design Engineering
Luleå tekniska universitet
Högskoleingenjörsexamen/Bachelor of Science
Framtagning av ett lyftdonskoncept
© Fredrik Öhlin
Published and distributed by
Luleå University of Technology
SE-971 87 Luleå, Sweden
Telephone: + 46 (0) 920 49 00 00
Printed in Luleå Sweden by
Luleå University of Technology Reproservice
Luleå, 2015
Förord
Denna rapport är mitt avslutande arbete av min utbildning, Teknisk design på
Luleå tekniska universitet. Under denna tio-veckorsperiod har jag haft förmånen
att arbeta med några personer, som jag vill lyfta fram lite extra.
Först och främst vill jag säga tack till Ola Modigs, handledare från ÅF, som gav
mig chansen att utföra arbetet hos dem. Ola har varit en viktig person under
projektet gång, med värdefulla synpunkter och råd. Vidare vill jag även tacka
övrig personal på ÅF:s avdelning i Sandviken.
Jag vill rikta ett tack till Peter Nilsson för ett gott samarbete och ett trevligt
bemötande från dag ett. Peter gav mig goda förutsättningar för att göra ett bra
arbete.
Till sist vill jag tacka min handledare från skolan, Anders Håkansson. Dialogen
vi haft under arbetet, värderar jag högt.
Tack
Sandviken 21th of May, 2015
Fredrik Öhlin
Sammanfattning
Denna projektrapport är resultatet av ett examensarbete på utbildningen Teknisk
design, Luleå tekniska universitet. Rapporten berör ett arbete som genomförts på
ÅF AB, i uppdrag från ett industriföretag. Uppdraget som framfördes var att ta
fram ett lyftdonskoncept som med rätt design skulle kunna hantera deras
produktflora i en framtida automatiserad målningsstation. I nuläget finns det
inget lyftdon som klarar av den hantering företaget tänkt sig.
Rapporten redogör för hur ett utvecklingsarbete har genomförts. Till en början
genomfördes ett idéarbete där bland annat en workshop anordnades. Arbetet
gick, efter en urvalsprocess vidare med tre idéer som ansågs vara bäst. De
framtagna idéerna gick sedermera till en konceptfas, där en stor del av projektet
handlade om att bygga funktionsmodeller och utföra tester. Utifrån tester gjordes
bland annat en konceptvärdesmatris som resulterade i ett inbördes resultat som
kunde skilja koncepten åt. För- och nackdelar vägdes dem emellan och till sist
togs beslutet att ta vidare ett koncept till slutfasen: Detaljdesign. Den sista fasen
gick ut på att analysera konceptet vidare gällande materialval och ingående
komponenter. Detaljfasen inkluderade även ett arbete med att visuellt ta fram
konceptet för att påvisa dess design och funktion.
Denna rapport innehåller även en ergonomistudie för hur den befintliga
målningsstationen ser ut i dagsläget. Detta gjordes för att göra en koppling till
människan och analysera för hur denne skulle påverkas av en automatiserad
målningsprocess. Det genomfördes bland annat observationer och en längre
intervju för att studera den manuella hanteringen av borrkronorna.
Den ergonomiska kartläggningen resulterade i att det identifierades brister för
hur arbetsplatsen idag är utformad. Resultatet från arbetets ergonomiska analys
tyder på att en ny målningsstation skulle innebära en avsevärt bättre arbetsmiljö
för avdelningens personal.
Slutresultatet av konceptframtagningen är ett lyftdon som med hjälp av
elektromagnetism och en specialanpassad ”kulpåse” bildar konceptet
”Magnetpåsen”. Konceptet har en säregen design och är tack vare sin flexibla
design väl anpassad för hantering av borrkronor.
NYCKELORD: Lyftdon, Elektromagnet, Borrkrona, Ergonomi,
Abstract
This report is the result of a thesis from the Bachelor program Industrial Design
Engineering at Luleå University of Technology. The work has been done at ÅF
AB division in Sandviken, where an industry company set up the task. The
mission for the project was to develop a concept for a grip tool that were able to
handle their range of products in a future automatize painting station.
The report presents a developing process for how the work has been done. In the
early stage of the project, a brainstorm and a workshop were set up, among others
methods. When the idea work was finished, the ideas were studied and the three
best considered ideas went to the next phase: concept phase. At this stage the
main focus was to build function models and test them. Thereafter a concept
matrix was buildup. The result of the matrix demonstrated that one of the
concepts was standing out and therefore went through to the next develop stage:
Detaljdesign. In the last phase, the main focuses were to analyzing the concept
further and target the best material and components.
This report is also a review for how the job site is adapted to ergonomics. This
study was made to see how the gripping modules should be able to change the
working environment for the division’s operators. The work was made out of
observations and an interview, where the ergonomic issues were identified.
The result of the ergonomic study showed that todays painting station involves
heavy lifting, which can effect the workers in a bad way. The ergonomic study
is pointing on the fact that a new painting station would enable a better work
environment. The end result of the grip tool concept is made of an electromagnet
which has a bag filled with iron globes and is called “Magnetpåse”. The end
result of this project is a concept with a unique design with a flexible function.
The design is highly adjusted for handling rock-drilling tools.
KEYWORDS: Gripping modules, Electro magnet, Rock-drilling tools,
Ergonomics.
Innehåll
1 INTRODUKTION .......................................................................................................................... 1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
BAKGRUND ............................................................................................................................... 1
SYFTE OCH MÅL ....................................................................................................................... 2
INTRESSENTER ........................................................................................................................ 2
AVGRÄNSNINGAR ................................................................................................................... 3
ARBETETS STRUKTUR .......................................................................................................... 3
2 TEORI ............................................................................................................................................. 4
2.1 TEKNISK DESIGN ..................................................................................................................... 4
2.2 ERGONOMI ................................................................................................................................ 4
2.2.1 TUNGA LYFT ............................................................................................................................................. 4
2.2.2 REPETITIVT ARBETE............................................................................................................................... 4
2.2.3 ARBETSHÖJD OCH ARBETSOMRÅDE ..................................................................................................... 5
2.2.4 STÅENDE ARBETE ................................................................................................................................... 6
2.3 ELEKTROMAGNET .................................................................................................................. 6
2.3.1 ELEKTROMAGNETISKA FÄLT I VÅR VARDAG ....................................................................................... 7
2.4 BORRKRONA ............................................................................................................................ 8
3 METOD OCH GENOMFÖRANDE .............................................................................................. 9
3.1 PLANERING ............................................................................................................................... 9
3.2 FÖRSTUDIE .............................................................................................................................10
3.2.1 NULÄGESBESKRIVNING ....................................................................................................................... 10
3.2.2 NULÄGESANALYS ................................................................................................................................. 11
3.2.3 BENCHMARKING................................................................................................................................... 11
3.2.4 STUDIEBESÖK ....................................................................................................................................... 11
3.2.5 KRAVSPECIFIKATION ........................................................................................................................... 12
3.2.6 UPPFÖLJNING AV DELMÅL 1 ............................................................................................................... 12
3.3 IDÉFAS ......................................................................................................................................12
3.3.1 KATALOGMETODEN ............................................................................................................................. 12
3.3.2 BRAINSTORMING .................................................................................................................................. 12
3.3.3 GORDONINSPIRERAD WORKSHOP..................................................................................................... 13
3.3.4 KOMBINATIONSPROCESS .................................................................................................................... 13
3.3.5 DE BONOS TÄNKARHATTAR ............................................................................................................... 13
3.3.6 URVALSPROCESS .................................................................................................................................. 13
3.4 KONCEPTFAS ..........................................................................................................................14
3.4.1 VIDARE UTVECKLING ........................................................................................................................... 14
3.4.2 FUNKTIONSMODELLER ........................................................................................................................ 14
3.4.3 TEST ....................................................................................................................................................... 14
3.4.4 UTVÄRDERING OCH KONCEPTVÄRDEMATRIS .................................................................................. 14
3.4.5 VAL AV SLUTKONCEPT......................................................................................................................... 15
3.5 DETALJDESIGN.......................................................................................................................15
3.5.1 MATERIALUNDERSÖKNING ................................................................................................................ 15
3.5.2 UTFORMNING AV ELEKTROMAGNET ................................................................................................. 16
3.5.3 VISUALISERING ..................................................................................................................................... 16
4 RESULTAT ...................................................................................................................................17
4.1 RESULTAT AV FÖRSTUDIE .................................................................................................17
4.1.1 DAGENS ARBETSPLATS........................................................................................................................ 17
4.1.2 ANALYS AV NULÄGET........................................................................................................................... 20
4.1.3 RESULTAT AV BENCHMARKING ......................................................................................................... 23
4.1.4 KRAVSPECIFIKATION ........................................................................................................................... 26
4.2 RESULTAT AV IDÉFAS..........................................................................................................26
4.2.1 IDÉARBETE ............................................................................................................................................ 26
4.2.2 GRUNDIDÉER ........................................................................................................................................ 28
4.3 RESULTAT AV KONCEPTFAS .............................................................................................30
4.3.1 FUNKTIONSMODELLER OCH TEST ..................................................................................................... 30
4.3.2 KONCEPTUTVÄRDERING ..................................................................................................................... 32
4.4 RESULTAT AV DETALJDDESIGNFAS ...............................................................................33
4.4.1 MATERIALREKOMMENDATIONER ..................................................................................................... 33
4.4.2 UTFORMNING AV ELEKTROMAGNET ................................................................................................. 33
4.5 SLUTKONCEPT .......................................................................................................................35
4.5.1 STORLEK 1 - ∅30 – 102 MM ............................................................................................................. 35
4.5.2 STORLEK 2 - ∅100 – 170 MM .......................................................................................................... 35
4.5.3 LYFTDON FÖR RYMMARE ................................................................................................................... 36
5 UTVÄRDERING AV KONCEPT ...............................................................................................37
6 DISKUSSION OCH SLUTSATS ................................................................................................39
6.1 FELKÄLLOR .............................................................................................................................39
6.2 RELEVANS OCH REKOMMENDATION .............................................................................39
6.3 SLUTSATS ................................................................................................................................40
REFERENSER ....................................................................................................................................41
BILAGA 1 – PROJEKTPLAN................................................................................................................
BILAGA 2 – ERGONOMISK UNDERSÖKNING ...............................................................................
BILAGA 3 – SAMMANSTÄLLNING AV INTERVJU ........................................................................
BILAGA 4 – KRAVSPECIFIKATION ..................................................................................................
BILAGA 5 – IDÉBANK ..........................................................................................................................
BILAGA 6 – KONCEPTVÄRDEMATRIS ...........................................................................................
Figurlista
I följande figurlista redogörs varifrån figurerna är hämtade. Om inget annat nämns är bilderna
framtagna av författaren.
Figur 1 – Exempelbild på hur en borrkrona ser
ut.
Företagets produktkatalog
Figur 15 – Examensarbetaren antecknar data.
Figur 2 – Två bilder på den konceptuella
förpackningslådan.
Figur 17 – Inkommande korg med produkter
för målning.
Figur 3 – Statistik över anmälda
arbetssjukdomar mellan år 2008 och 2012
inom tillverkningsindustrin.
Urklipp
ur:
http://www.av.se/dokument/statistik/sf/Af_2014
_03.pdf
Figur 18 – Vickningsbord.
Figur 4 – Illustration för hur en “disk” tenderar
till att nötas.
http://www.av.se/dokument/Teman/ergonomi/b
elastnings_OH.pdf
Figur 5 – Rekommenderad arbetshöjd från
arbetsmiljöverket.
http://www.av.se/teman/ergonomi/fordjupning/
arbetshojd/
Figur 6 – Det rekommenderade arbetsområdet
enligt arbetsmiljöverket.
http://www.av.se/teman/ergonomi/fordjupning/
arbetshojd/
Figur 7 – Illustrativ bild av en elektromagnet.
http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/magnetic/elemag.html
Figur 8 – Borrkrona, vy ovanifrån.
Egen bild.
Figur 9 – Borrkrona, vy från sidan.
Egen bild.
Figur 10 – Borrkrona, vy snett ovan.
Egen bild.
Figur 11 – Stage-gate-modell över projektet.
Figur 12 – De Bonos sex tänkarhattar.
http://www03.edu.fi/svenska/kanguru/tankande
_hattar.pdf
Figur 13 – Examensarbetaren modifierar en
funktionsmodell.
Figur 14 – Två borrkronor som användes i
testet.
Figur 16 – Arbetsprocess över manuella lyft.
Figur 19 – Operatören ställer upp produkter i
målningsmaskin.
Figur 20 – Tre exempel på de “små”
produktmodellerna.
Företagets produktkatalog.
Figur 21 – Två exempel på stora borrkronor.
Figur 22 – Exempel på Retrac-borrkronor.
Figur 23 – Två exemplar på hur Rymmare kan
se ut.
Figur 24 – Borrkronor är magnetiska på grund
av dess råämne av järn.
Figur 25 – Fyra olika produktmodeller med
olika utformningar på bland annat stift, spolhål
och sidospår.
Figur 26 – Förtydligande bild av möjlig
grippunkt.
Redigerad bild från företagets produktkatalog.
Figur 27 – Gripdon som efterliknar
människohanden.
http://mobile.schunkmicrosite.com/en/produkte/produkte/servoelectric-5-finger-gripping-hand-svh.html
Figur 28 – Flerledat 3-finger-gripdon.
http://www.schunkmicrosite.com/en/inhalt/clamping-technologyand-gripping-systems/schunkgrippers/timeline/2006-sdh-first-3-fingergripper-hand-with-tactile-finger-tips.html
Figur 29 – 3-fingerdon.
http://www.schunk.com/schunk_files/attachme
nts/DPZ-plus_80_EN.pdf
Figur 38 – Idéskiss, Magnetpåse.
Figur 30 – 2-fingerdon.
http://www.se.schunk.com/schunk/schunk_web
sites/products/products_level_3/product_level
3.html?product_level_3=289&product_level_2
=250&product_level_1=244&country=SWE&
lngCode=SV&lngCode2=EN
Figur 40 – Spaghetti idé.
Figur 31 – En lyftteknik som är “snäll” mot
lyftobjektet.
Figur 43 – Bildserie från test av Magnetpåsen.
Figur 39 – Idéskiss snett ovan.
Figur 41 – Bild av Smart-fingers
funktionsmodell.
Figur 42 – Funktionsmodell för Magnetpåse.
Figur 44 – Funktionsmodell, Spaghetti-idé.
Figur 32 – Exempel på en robot med fem
gripdon på samma robotarm.
Egen bild.
Figur 33 – “Jätte”-magnet för att lyfta skrot.
http://www.kramtec.se/hantering-lager
Figur 34 – Exempel på Schunks magnetlyftdon.
http://machinedesign.com/archive/newproduct-magnetic-gripper
Figur 35 – Vakuum-lyftdon.
http://www.simmatic.co.uk/2010/08/vmecavgrip-complete-vacuum-gripper/
Figur 36 – VERSABALL-lyftdon.
http://empirerobotics.com/#howitworks
Figur 37 – Idéskiss, Smart-fingers.
Figur 45 – Konceptvärdematris
Figur 46 – Aramid-handskar.
http://www.superiorglove.com/contendercruiserweight-7-gauge-composite-knit-gloves
Figur 47 – Dyneema-Fiber.
http://www.carbontrikes.com/komposit/Fiberk
ompositlaminering.pdf
Figur 48 – Renderad bild på lyftdonskoncept
då den greppar en borrkrona.
Figur 49 – Exempel på lösning till
”Rymmare”.
Figur 50 – Illustration av idékombination.
1 Introduktion
Följande examensarbete är resultatet av ett tio veckors projekt som genomförts
våren 2015 för högskoleingenjörer på utbildningen Teknisk design. Arbetets
omfattning är 15 hp hos avdelningen för innovation och design vid institutionen
för ekonomi, teknik och samhälle, Luleå tekniska universitet. Rapporten redogör
ett utvecklingsarbete för hur nytt lyftdons-koncept har tagits fram hos
teknikkonsultföretaget ÅF AB i uppdrag från ett industriföretag. Detta arbete är
en del i företagets utvecklingsprojekt där man har som avsikt att byta ut sin
nuvarande målningsstation för en automatiserad tillverkning.
1.1 BAKGRUND
ÅF AB, är ett etablerat teknikkonsultföretag med strax över 7000 anställda.
Organisationen är utbredd över hela Europa och har kompetens inom bland annat
sektorerna: energi, industri och infrastruktur (ÅF AB, 2015). Detta arbete
behandlar ett produktutvecklingsarbete på ÅF:s industri-avdelning i Sandviken.
Industriföretaget som är uppdragsgivare
levererar produktlösningar till gruvindustrin
och är en ledande aktör på världsmarknaden
idag. Produkterna är specialiserad för att
bryta i berg och några typiska
användningsområden är tunneloch
vägbyggnationer. Företag arbetar för en
ständig utveckling och tvekar inte att
använda det som ett av deras ledord inom
organisationen. Se figur 1 för för hur en
borrkrona kan se ut.
Figur 1 – Exempelbild hur en borrkrona ser
ut.
I takt med att företaget trappar upp sina tillverkningsprognoser och samtidigt
strävar för att korta ned sina ledtider, ställer det allt högre krav på avdelningens
operatörer. Bakgrunden till att företaget driver ett utvecklingsarbete med att göra
sin målningsstation automatiserad har fler syften. Dels vill företaget kunna möta
marknadens ökande efterfrågan på produkterna. I dagens läge har även
avdelningen problem med att hålla en jämn och hög kvalitet på produkterna
gällande färg och paketering, vilket på sikt skall förbättras. Ett än mer viktigt
syfte är att företaget vill erbjuda en bättre arbetsmiljö för operatörerna ur
ergonomiskt perspektiv.
Arbetet kommer, utöver framtagningen av ett lyftdon, studera dagens arbetsplats
och analysera hur en ny målningsanläggning skulle påverka personalen.
Arbetssituationen på målningsstationen i nuläget består av en rad olika
arbetsmoment som är problematiska ur ergonomisk aspekt. Momenten ställer
höga krav på operatörerna gällande tunga lyft då endast en produkt kan väga upp
emot 20 kg. Även repetitivt arbete sker i hög grad på grund av höga
produktionsvolymer. Följande moment är några av de bakomliggande faktorerna
till varför avdelningen väljer att driva ett utvecklingsarbete för att göra
målningsstationen till en automatiserad process.
Utvecklingsgruppen, med projektledare Peter Nilsson i spetsen, behöver till den
nya målningsanläggningen hjälp med att hitta ett lyftdon som kan hantera
1
produkterna. Målet med lyftdonet är att det skall möjliggöra en förflyttning av
en färdigmålad borrkrona från pinnställ direkt ned i en förpackningslåda, se figur
2 för förpackningslåda.
Figur 2 – Två bilder på den konceptuella förpackningslådan.
Vad är då det problemet med att ta fram ett lyftdon för den nya
målningsanläggningen? Varför inte bara använda ett befintligt lyftdon som idag
är tillgängligt på marknaden? Problemet med att utföra denna operation handlar
om att det inte finns ett lyftdon som möjliggör denna hantering på grund av
lådornas trånga utrymme. Figur 2 redogör för en konceptuell förpackningslåda
som företaget i framtiden vill använda sig av (detta är enbart en preliminär låda,
och har enbart två stycken ”fack”).
Denna låda är enbart ett exempel och som kan ses har den enbart två ”fack”.
Budskapet med figuren är dock endast att påvisa dessa trånga utrymme.
Borrkronorna skall ställas ”ståendes” ned i förpackningslådan, vilket gör att
utrymmet till sidorna är väldigt liten. Utmaningen ligger i att hitta en lösning som
på bästa sätt kan hantera situationen.
1.2 SYFTE OCH MÅL
Målsättningen med projektet är att, utifrån problemställningen, ta fram ett
lyftdons-koncept med en design som möjliggör en hanteringen av borrkronor i
den nya anläggningen och att det sker på ett effektivt samt säkert sätt. Arbetet
innehåller även en kartläggning av dagens arbetsplats utifrån ergonomiska
aspekter. Syftet med den ergonomiska studien är för att studera hur lyftdonet
skulle möjliggöra för en förbättrad arbetsmiljö och ur ett större sammanhang
förbättra ergonomin för avdelningens operatörer.
1.3 INTRESSENTER
Peter Nilsson är den direkta intressenten då det är han som är uppdragsgivare och
kommer ta del av arbetet. Operatörerna på borrkronsavdelningen är även en
direkt intressent, då de är en potentiell användare i framtiden. ÅF är indirekt
berörd av examensarbetet då arbetet görs hos dem samt kommer ta del av
rapporten. Luleå tekniska universitet skall bedöma examensarbetet och är där av
en intressent för arbetet, men de kommer inte att vara berörd av lösningen.
2
1.4 AVGRÄNSNINGAR
Projektet avser att ta fram ett lyftdon i konceptuellt stadie och alltså inte en
realiserad produkt. Projektet kommer heller inte ta fram produktionsunderlag
som till exempel ritningar och tillverkningsmetoder, utan kommer endast ta fram
förslag på ett konceptuellt lyftdon med vidare rekommendationer.
Begreppet ergonomi är ett stort område som omfattar mycket. Av den
anledningen har den ergonomiska studien avgränsats genom att enbart studera
den fysiska miljön på arbetsplatsen.
1.5 ARBETETS STRUKTUR
Rapporten innehåller inledningsvis en teoretisk del som redogör för arbetets
bakomliggande teorier. Rapporten skildrar sedan arbetets genomförande med
avseende på arbetsprocess samt de metoder som använts. Rapporten redovisar
sedermera det resultat som arbetet kommit fram till. Avslutningsvis utvärderas
resultatet och följs av en diskussion och slutsats-del.
3
2 Teori
Följande avsnitt redogör för bakomliggande teorier och informationshämtning
som ligger till grund för arbetet.
2.1 TEKNISK DESIGN
Enligt Johannesson et al. (2013) har de senaste decennierna präglats av en
marknadssegmentering och högre kundanpassning. Vidare målar man upp bilden
av att dagens marknad ställer allt högre krav gällande miljöanpassning, säkerhet
och design. Man redogör för hur designaspekter blir allt viktigare då den tekniska
prestandan numera tas för givet. Teknisk design och i synnerhet produktdesign
präglas av en medveten och genomtänkt design för att kunna skapa
konkurrenskraftiga produkter, i en marknad som blir allt tuffare.
Området för teknisk design beskrivs vidare som samspelet mellan människa och
teknik. Det innebär att sätta användaren i centrum och anpassa den tekniska
utvecklingen till människans förutsättningar för att forma framtidens samhälle.
Utveckling inom teknisk design innebär en stark koppling till social, ekologisk,
och ekonomisk hållbarhet för att följa samhället och marknadens syn om att
kunna utveckla samhället på sikt (Luleå tekniska universitet, u.å.).
2.2 ERGONOMI
Enligt arbetsmiljöverket innebär begreppet ergonomi att anpassa en arbetsplats
till människans förutsättningar för att förebygga ohälsa och olycksfall. Är
ergonomin bra innebär det även att prestationsförmågan höjs, i form av ökad
kvalitet och produktivitet inom verksamheten. Omfattningen av begreppet
ergonomi handlar om organiska, fysiska och mentala aspekter för arbetsmiljön
(Arbetsmiljöverket, u.å. ). Följande teoriavsnitt berör enbart den fysiska delen av
begreppet.
2.2.1 Tunga lyft
I boken ”Arbete och teknik på människans villkor” beskrivs tunga lyft i
kombination med vridningar eller dåliga kroppsställningar som en stor riskfaktor
för hälsoproblem (Bohgard, 2010). Arbetsmiljöverket förklarar det på samma
sätt: att om lyft sker i samband med en vriden, böjd eller sned arbetsställning är
risken för en arbetsskada stor. Vidare avser myndigheten att tunga lyft skall
undvikas med anledningen att risken för akuta överbelastningar är stor.
Upprepade lyft som överskrider 25 kg och över, skall inte förekomma. Ett
enstaka lyftmoment på 25 kg kan arbetaren göra, med förutsättningen att
arbetsställningen är bra samt att lyftobjektet hålls intill kroppen. För det dagliga
arbetet uppkommer oftast lyftmomenten oftare än något enstaka tillfälle. I detta
avseende är det olämpligt att behandla objekt vars vikt uppgår till mer än 15 kg
(AFS, 2012:2, s.26).
2.2.2 Repetitivt arbete
Med repetitivt arbete menas att en arbetstagare utför en eller fler arbetsmoment
med liknande arbetsrörelser på samma sätt, under större delen av arbetsdagen
som medför en likformig belastning (AFS, 2012:2, s.30). Arbetsmiljöverket
menar vidare att människokroppen är byggd för att vara i rörelse samt belastas.
Ett av huvudkraven för att kroppen skall må bra är att arbete sker varierat samt
4
ge kroppen chans att återhämta sig. Om rörelser sker under en längre tid och i
upprepade moment medför det en risk att kroppen inte hinner återhämta sig.
Detta innebär en ökande risk för besvär. Bohgard et al. (2010) redogör olika
faktorer för att undvika belastningsskador vid belastning som förekommer
konstant under en hel arbetsdag. Här menar man att arbete skall ske med god
arbetsställning och arbetsteknik, bra synergonomi, inte för högt arbetstempo,
kroppsmåtten skall vara i relation till arbetsplatsens.
En sammanfattad rapport från Arbets- och miljömedicin i Lund redogör för bland
annat egen forskning att ensidigt repetitivt arbete medför en hög risk för
smärttillstånd. Rapporten redogör att det finns en koppling mellan besvär på
leder och muskler i anknytning till repetitivt arbete (Nordander, 2014).
Enligt en studie som arbetsmiljöverket har
gjort visar att belastningsskador är den
vanligast förekommande arbetsrelaterade
arbetssjukdomen
inom
tillverkningsindustrier i Sverige. Studien
visar att arbetssjukdomar vanligast
uppkommer
från
repetitiva
arbetsuppgifter, lyft och obekväma
arbetsställningar
(Arbetsmiljöverket,
2014). Figur 3, är hämtad från den nämnda
studien och redogör för anmälda
arbetssjukdomar i procent mellan åren
2008-2012 inom tillverkningsindustrin.
Figur
3
–
Statistik
över
anmälda
arbetssjukdomar mellan år 2008 och 2012
inom tillverkningsindustrin.
Ett lyft i kombination med en vridning är
en operation som i längden kan bli
påfrestande. Figur 4 illustrerar två
kotkroppar (grått område) och en disk
(blått
område).
Kiropraktorcentrum
beskriver en disk som en dämpande kudde Figur 4 – Illustration för hur en “disk” tenderar
mellan två kotor (Kiropraktorcentrum, till att nötas.
u.å.). Vid upprepade böjningar och i
samband med lyft, eller tunga lyft tenderar diskarna att nötas och skadas. Till slut
kan kudden spricka och den inre substansen (vitt område) från disken mynnar ut
ryggmärgskanalen. Kiropraktorcentrum menar att repetitivt böjande av kroppen
i samband med lyft definitivt ökar risken för diskbrock (Kiropraktorcentrum,
u.å.).
2.2.3 Arbetshöjd och arbetsområde
Enligt arbetsmiljöverket skall en arbetsplats vara utformad på så vis att arbetaren
kan utföra ett arbete med en upprätt ställning där axlarna är sänkta samt
överarmarna hålls nära kroppen. Vidare rekommenderar arbetsmiljöverket att
arbetshöjden skall vara i armbågshöjd, detta oavsett om arbetet sker ståendes
eller sittandes, se figur 5. Gällande arbetsområdet skall det ske innanför det
svarta området om arbetet sker under större delen av dagen, se figur 6 (AFS,
2012:2, s 20). Mathiassen et al.(2007) menar att en god arbetsställning är då
kroppens muskler samt leder belastas i sina neutrala positioner i avslappnad
utgångsställning. Bra rörelser är när leder och muskler har möjlighet att röra sig
5
fritt med variation och chans till återhämtningspauser.
Figur 5 – Rekommenderad arbetshöjd från
arbetsmiljöverket.
Figur 6 – Det rekommenderade arbetsområdet
enligt arbetsmiljöverket.
2.2.4 Stående arbete
Enligt Bohgard et al. (2010) bestäms en individs kroppsställning vid stående
arbete av vilken höjd från golvet som det manuella arbetet sker på. Om arbetet
sker på för hög höjd måste armarna kompenseras där skuldran muskler utsätts
för en oönskad statisk belastning. Är det däremot för lågt måste kroppen böjas
framåt vilket ökar belastningen på rygg samt nacke (Bohgard, 2010). Vidare
menar arbetsmiljöverket att om en arbetstagare står och går i hög grad finns risk
för ryggbesvär samt trötta ben.
2.3 ELEKTROMAGNET
En elektromagnet är en magnet som skapas i form av
att magnetiska fält som uppkommer från elektrisk
likström. Elektromagneten består av en kärna av
mjukmagnetiskt material, vanligtvis järn. Runt
kärnan återfinns en elektriskt ledad tråd som oftast
består av koppar. Koppartråden är lindad runt
järnkärnan och när likströmmen kopplas till skapas
det magnetism. Då strömmen kopplas bort,
försvinner magnetismen. På detta sätt är
elektromagneten mycket användbar i många
avseenden. Användningsområden är allt från att
lyfta metallskrot, till små applikationer till
medicinteknik. Styrkan i elektromagneten bestäms
av två faktorer: antal lindade varv i spolen och
strömstyrkan genom lindningen. Ju fler varv som Figur 7 – Illustrativ bild av en
lindas runt kärnan, desto starkare blir magnetfältet. elektromagnet.
Om strömstyrkan ökar, blir även magnetfältet
starkare (Compotech, 2015). Se figur 7 för illustrativ bild av en elektromagnet.
För att beräkna kraften i elektromagneten används nedanstående formel (1)
(Daycounter, Inc. Engineering Services, 2004):
6
(1)
2
F=
(N*I) *K*A
2*G2
N= Antal varv i spole
I= Strömstyrka i ampere som löper igenom spolen
K= Magnetisk konstant = π*4*10-7
A= Tvärsnittsarena på järnkärna
G= Avstånd mellan järnkärna och lyftobjekt (borrkrona)
2.3.1 Elektromagnetiska fält i vår vardag
Magnetfält är vanligt förekommande i vår vardag och återfinns kring bland annat
apparater som kaffekokare och trådlösa telefoner. De fält som finns omkring vår
omgivning är så pass låga nivåer och är långt under de referensvärden som
strålsäkerhetsmyndigheten har satt upp. Det finns idag inga kända hälsorisker
med dessa fält. Enligt Strålsäkerhetsmyndigheten kan mycket starka
elektromagnetiska fält innebära hälsorisker i form att störningar av kroppens
nervsignaler. Vidare beskriver de att risken detta liten då magnetfältets styrka
behöver vara hundratals gånger starkare än vad som idag återfinns under de störta
kraftledningarna (Strålsäkerhetsmyndigheten, 2015).
7
2.4 BORRKRONA
Detta avsnitt definierar en borrkrona och dess ingående komponenter och delar.
Benämningarna återkommer i rapporten och följande avsnitt redogör för de
viktigaste termerna. Observera att dessa formuleringar är gjorda av
examensarbetaren för att kunna hänvisa i rapporten. Produktmodellen som visas
i figur 8-10 är endast ett exempel, men innehåller alla de centrala benämningar
som tas upp i rapporten. I rapporten förekommer det svarta kronor, dessa är ej
målade. Ut till kund är produkterna guldfärgade.
1
2
4
Figur 8 – Borrkrona, vy ovanifrån.
3
5
5
6
6
Figur 10 – Borrkrona, vy snett ovan
Figur 9 – Borrkrona, vy från sidan
1: Sidospår. Ett spår där brutet material förs bort.
2: Toppsida. Det är den sida som pekar uppåt sett från kronan.
3: Spolhål
4: Hårdmetallstift
5: Kronhuvud
6: Kropp
8
3 Metod och genomförande
Arbetet är utformat med en stage-gate-modell som innehåller de fem faserna:
planering, förstudie, idéfas, konceptsfas samt detaljdesign, se figur 11.
Johannesson et al. (2013) beskriver stage-gate-modellen som en naturlig
projektmodell om ett arbete redan från projektstart kan delas upp i olika steg med
uppsatta delmål. Vidare beskrivs modellen som att det slutet av varje arbetssteg
skall tas ett beslut för om det uppsatta delmålet uppnåtts eller om något måste
kompletteras.
Eftersom detta projekt hade ett tydligt mål kunde även delmål sättas upp längs
vägen, därmed var en stage-gate-modell väl lämpad som projektmodell.
Figur 11 – Stage-gate-modell över projektet.
Delmål 1 handlade bland annat att vara färdig med en tydlig nulägesbeskrivning
med avseende på arbetsplatsen och produktfloran. Första delmålet inkluderade
även att en kravspecifikation och benchmarking skulle vara fastställd. Delmål 2
innebar att projektet skulle ha tre kompletta idéer med tydliga skisser och som
ansågs ha god potential att utvecklas vidare. Vid delmål 3 var målet att projektet
skulle stå med ett eller fler koncept. I detta skede skulle koncepten i stort sätt
vara färdiga och redo att gå in i sista fasen.
Projektet började med en tydlig planering för att strukturera upp arbetet.
Förstudien påbörjades kort därefter för att så snabbt som möjligt komma igång
med arbetet. Detta förlopp föll naturligt eftersom de inledande mötena med
uppdragsgivare Peter Nilsson berörde både planering och problemet för
projektet. Förstudien handlade om att lära känna problemet närmare samt bygga
en grund för det vidare arbetet. Projektet gick sedan in i idéfasen där relevanta
idéer togs fram utifrån den kravspecifikation som tidigare upprättats.
Konceptfasen handlade om att vidareutveckla tre idéer från förra fasen. I den
sista fasen, detaljdesign, låg fokus på att vidareutveckla det valda konceptet.
3.1 PLANERING
Första delen i arbetet berörde utformningen och planeringen av projektet för att
skapa goda förutsättningar till ett bra arbete. Eftersom arbetet genomfördes hos
ÅF och uppdragsgivare är Peter Nilsson från industriföretaget, upprättades en
tydlig projektplan för att alla inblandande skulle ha en tydlig och gemensam bild
över vad som skulle åstadkommas.
Projekplanen redogör till en början för en övergripande beskrivning över
projektet och dess problemformulering. Projeketplanen beskriver sedermera
projektets arbetsprocess som är indelad i fyra faser. Den första fasen, förstudie,
innehåller
till
exempel:
Nulägesbeskrivning,
problembestämning,
benchmarkning, kravspecifikation, tidiga idéer och en litteruaturstudie.
9
I projektplanen formulerades målsättningen och avgränsningarna för arbetet
mellan de olika parterna. Detta var en viktig del i planeringen eftersom arbetet
enbart handlade om tio veckor. Vidare formulerades vad som skulle göras, när
det skulle utföras och hur det skulle gå till. Det skapades ett Gantt-schema
innehållande alla de viktiga moment och deadlines som skulle ingå i arbetet. Ett
Gantt-schema är enligt Johannesson et al. (2013) utsago en metod som vanligtvis
används i tidiga skeden av projekt och är oöverträffad när det kommer till att
enkelt åskådliggöra aktiviteters start- och slutpunkter för ett projekt. Vidare
beskriver Fors-Andrée (2012) Gantt-schemat som en tydlig och visuell metod för
hur ett projekts innehavande aktiviteter förhåller sig till varandra.
En vital del i planeringen var att tillgodose examensarbetaren med information
kring säkerheten på företaget. Examensarbetaren fick genomgå en SSGutbildning som är en säkerhetsutbildning för entreprenörer inom industrier (SSG,
2015). Detta som resultat då både ÅF och industriföretaget jobbar för en
hälsosam och säker arbetsmiljö. Vidare tillhandagavs examensarbetaren
nödvändig skyddsutrustnings för att ha möjlighet att tillträda området.
För projektplanen i sin helhet, läs bilaga 1.
3.2 FÖRSTUDIE
I följande avsnitt redogörs för hur förstudien har genomförts.
3.2.1 Nulägesbeskrivning
För att förstå vikten av en ny målningsanläggning och få insikt för hur resultatet
av detta projekt skulle ha för inverkan på avdelningens operatörer, gjordes en
detaljerad nulägesbeskrivning på dagens arbetsplats med avseende på
ergonomin. Nulägesbeskrivningen innehåller även en produktspecifik
identifiering av vilka produkter som idag tillverkas. Denna identifiering
genomfördes för att få bättre förståelse för vilka produkter som lyftdonet avser
att kunna lyfta.
3.2.1.1 Dagens arbetsmiljö
Kartläggningen av den befintliga arbetsplatsen genomfördes ur ergonomisk
aspekt för att studera hur resultatet av detta projekt kan påverka arbetsmiljön.
Kartläggningen utfördes med hjälp av observationer och intervjuer.
Examensarbetaren gjorde även egna tester för att själv känna på ergonomiska
prövningar som kunde tänkas uppstå på arbetsstationen.
Observationerna genomfördes på varierande produktmodeller för att jämföra
vilka arbetsställningar som användes beroende på produkt. Det genomfördes en
längre intervju med en operatör för att få en djupare förståelse för dennes
ergonomiska syn på arbetssituationen. Det gjordes även spontana intervjuer med
operatörer för att förstärka helhetsbilden av arbetsplatsen.
Fokus under denna studie var att identifiera alla moment som operatörerna utsätts
för i det dagliga arbetet. Utifrån data som samlats in från undersökningen och
bedömning av riskerna, gjordes en sammanfattning. Detta sammanfattades enligt
blankett för undersökning och bedömning av risker (Mats Bjurvald, 2007).
10
3.2.1.2 Produktflora
Genom en identifiering av företagets produktkatalog för borrkronor gjordes en
kartläggning för vad det blivande lyftdonet skulle vara kapabel till att lyfta. För
ytterligare förståelse för produkterna och produktionen genomfördes en guidad
tur med Peter Nilsson i produktion. Från Peter tillhandagavs även detaljerad
produktinformation, för bland annat vikter och dimensioner.
3.2.2 Nulägesanalys
Efter avslutad kartläggning av nuläget med avseende på arbetssituationen och
produktsortiment analyserades informationen som samlats in.
3.2.2.1 Analys av arbetsmiljö
Målningsstationen analyserades och hur den förhöll sig till rekommendationer
och vetenskapliga teorier med avseende på ergonomi. Utifrån data som samlats
in från 3.2.1.1 – Dagens arbetsmiljö, tolkades och analyserades resultatet.
Examensarbetaren studerade både för- och nackdelar med dagens situation
gentemot teorier.
3.2.2.2 Analys av produktflora
Fokus vid denna analys var att studera produkterna utifrån den bakgrund och
problembeskrivning som Peter Nilsson redogjort. Problembeskrivningen var
sedan tidigare fastställd där produkterna skulle placeras i trånga lådor och redan
i detta skede togs beslut om att försöka hitta en lösning som skulle greppa tag på
toppsidan av kronhuvudet. Det genomfördes en analys för att förstå skillnader
och likheter mellan olika produktmodellerna med avseende på bland annat
storleksskillnader och stiftplacering. Detta var en vital del i arbetet eftersom
produkternas varierande utformning är en avgörande del i att skapa ett bra
lyftdon. Här lades vikt på att hitta gemensamma nämnare för att hitta en lösning
som hade potential att appliceras till alla produktmodeller. Resultatet av denna
analys låg till grund för den fortsatta idéfasen.
3.2.3 Benchmarking
Benchmarking är en metod för att ta inspiration och studera hur andra har löst
tidigare problem liknande problem. Det kan handla om att studera befintliga
produkter eller t.o.m. att titta på andra branscher. Målet med benchmarkingen är
skapa en god kunskap och marknadskännedom som i slutändan hjälper till för att
skapa effektiva förbättringar för den egna verksamheten (Karl T. Ulrich, 2008).
Benchmarkingen för detta projekt utfördes på ett varierande sätt. Till största del
gjordes den genom internetsökningar men även genom att föra dialoger
tillsammans med experter inom området. Dessa samtal gjordes i samband med
ett studiebesök, läs 3.2.4 – Studiebesök.
3.2.4 Studiebesök
Det anordnades ett besök på ÅF:s automationsavdelning i Laxå. Avdelningen är
specialiserade på automationsrobotar och har stor kunskap inom lyft-tekniker
och stor kännedom av olika modeller. Genom dialog med Mårten Häll och Georg
Ahlinder skapades en bättre förståelse för lyftdons-leverantörer samt vilka
befintliga tekniker som används. Det fördes även diskussioner angående för- och
nackdelar för befintliga modeller på marknaden. Tillsammans med de två
tidigare nämnda personerna diskuterades även tidiga idéer för projektet.
11
3.2.5 Kravspecifikation
En produktspecifikation, eller kravspecifikation är ett dokument innehållande
skriftliga krav på en vara eller tjänst. Specifikationen kan exempelvis redogöra
för vilken kvalitet en produkt skall uppfylla eller tekniska krav
(Anbudsspecialisten, u.å.). Kravspecifikationen var en viktig del i projektet för
att få svart på vitt vad lyftdonet skulle klara av. Tidigt i projektet upprättades de
funktionella kraven som förväntades av lyftdonet. Peter Nilsson formulerade sina
krav och en diskussion mellan honom och examensarbetaren fördes. Även Ola
Modigs, handledare från ÅF, var med och gav sin synvinkel på innehållet. Under
projektets gång byggdes kravspecifikationen på och ändrades. Kravspecifikation
låg vidare till grund för den konceptvärdematris som upprättades i samband med
konceptutvärdering, läs 3.4.4 – Utvärdering och konceptvärdematris.
3.2.6 Uppföljning av delmål 1
Innan arbetet gick vidare till nästa fas gjordes en utvärdering om förstudiens
resultat uppfyllt de mål som tidigare ställts upp. Arbetet gick vidare utan större
komplikationer. Kravspecifikationen var den del som inte ansågs vara helt klar i
detta skede, men det var ett levande dokument som under hela projektet
uppdaterades.
3.3 IDÉFAS
I detta avsnitt redogörs hur idéfasen har genererat idéer och vilka metoder som
har används. De metoder som genomförts var de som ansågs vara mest lämpade
för projektet. Denna fas handlade om att ta fram en kvantativ idébank för att hitta
så många lösningar som möjligt på problemet för att sedan ta vidare de främsta
idéerna in i konceptfasen.
3.3.1 Katalogmetoden
Johannesson et al. (2013) beskriver katalogmetoden som ett bra verktyg då
problemlösning sker antingen i grupp eller individuellt. Metoden går ut på att
söka information från till exempel kataloger, litteratur, tidningar, tidskrifter eller
internet. Vidare beskrivs metoden att sökningen antingen kan ske på ett
strukturerat sätt och undersöka hur andra har lyckats lösa ett liknande problem.
Sökningen kan även gå ut på att hitta inspiration på ett mer ostrukturerat för att
hitta nya designlösningar.
Metoden användes i början av idéfasen för att hitta inspiration. Liknande 3.2.3 Benchmarkingen som gjordes i förstudien, men denna metod gav ett mer kreativt
informationsletande efter idéer. Metoden skapade många galna idéer som inte
var realiserbara men öppnade upp ett kreativt tänk.
3.3.2 Brainstorming
Bohgard et al. (2010) beskriver brainstorming som ett användbart verktyg för
generering av idéer. Det som kännetecknar metoden är att ett seminarium med
6-8 personer ordnas, för att sedan generera så många idéer som möjligt för en
problemställning. Vidare menar författarna att det är viktigt att ingen idé
kritiseras eller ge negativ feedback då man menar att detta hämmar kreativiteten.
Brainstormingen för detta projekt genomfördes med en mindre grupp om tre
personer, som fritt brainstormade kring olika idéer. För att göra metoden effektiv
styrdes de inbjudna personerna genom att få information om att lyftdonet skulle
klara av lyft samt nedsättning i en förpackningslåda. Från denna kreativa metod
12
börjades en kvantitativ idébank att byggas upp för olika lösningar på problemet.
3.3.3 Gordoninspirerad Workshop
En workshop är ett arbetsmöte där en grupp, under ledning av en moderator,
arbetar fram ett gemensamt resultat. Moderatorns roll i workshopen är att leda
mötet och ge alla deltagare delaktighet samt uppmuntra kreativitet (Interacta,
u.å.). Workshopen utformades med inspiration av Gordon-metoden.
Johannesson et al. (2013) beskriver metoden som att endast moderatorn vet om
det verkliga problem och till en början styr en gruppdiskussion som berör
problemet allmänt. Moderatorn leder gruppen succesivt in på det egentliga
problemet och ger mer information för gruppen att diskutera.
Workshopen arrangerades och tre andra personer deltog. Personerna var till en
början ovetandes om det verkliga problemet och matades successivt med ny
information angående problemet, genom detta togs nya idéer fram.
3.3.4 Kombinationsprocess
Då idégeneringen med de kreativa metoderna var avslutad genomfördes en
kombinationsprocess där idéerna kategoriserades och kombinerades ihop.
Genom denna metod kunde fler idéer tas fram och läggas till den kvantitativa
idébanken.
3.3.5 De Bonos tänkarhattar
De Bonos tänkarhattar är en tankemetod som består av sex olika hattar vars syfte
är att styra tänkandet vid problemlösning. De sex hattarna har olika färger där
färgerna representerar ett visst sorts tänkande, se figur 12. Syftet med metoden
är att dela in tankegången i delar för att inte blanda ihop till exempel kreativitet
med logik (De Bono, 1989).
Figur 12 – De Bonos sex tänkarhattar.
De Bonos tänkarhattar är i grunden en kreativ metod, men användes mer som en
urvalsmetod där fokus var den svarta hatten. Den svarta hatten står för att hitta
brister, kritisera en idé eller påpeka fel. Genom att ta inspiration från De Bonos
tankesätt och den svarta hatten krymptes idé-mängden och många av de svagare
idéerna föll bort.
3.3.6 Urvalsprocess
Sista steget i idéfasen var att skilja ut de idéer som ansågs mest relevant för
projektet, mot de idéer som inte hade lika stor potential. Fokus här låg på att ta
vidare idéer som ansågs vara realiserbara och något uppdragsgivaren skulle
kunna få användning av. De starkaste idéerna som togs vidare, är baserat på vilka
som ansågs uppfylla kravspecifikationen på bästa sätt. Vidare till konceptfasen
valdes tre idéer med olika styrkor.
Vid slutet av fasen då tre idéer valts ut gjordes en uppföljning mot de delmål som
13
tidigare ställts upp, precis som tidigare under den första uppföljningen. I detta
skede gjordes en avstämning om projektets idéer var tydliga nog för att kunna
fortsätta in i nästa fas. Utfallet av denna uppföljning var att idéerna kunde gå
vidare till nästa fas.
3.4 KONCEPTFAS
Följande avsnitt redogör för konceptfasen, som handlade om att fortsätta
utveckla idéerna från tidigare fas, till mer konkreta koncept.
3.4.1 Vidare utveckling
De idéer som togs vidare granskades och studerades angående tänkbara
materialval och design. Materialvalet ansågs extra viktigt eftersom lyftdonet
kommer att utsättas för många repetitiva tryck- och belastningspåkänningar.
Materialval är något som i högsta grad påverkar funktionen och livslängden på
ett lyftdon, således studerades eventuella material som kan användas. En viktig
del i materialvalet var att kunna uppfylla det krav Peter Nilsson upprättat i
kravspecifikationen.
3.4.2 Funktionsmodeller
Normark (2014) beskriver en funktionsmodell som en
enkel modell som avser att endast testa en eller fler
funktioner. Exempel på funktioner kan vara krafter,
moment, friktion hållfastighet, ergonomi. Utseendet
har inte någon betydelse då det är funktionen som är
av prioritet att testas (Normark, 2014).
Fokus i detta skede var att hitta rätt utrustning och
material för att resultaten från funktionsmodeller och
test skulle bli trovärdiga. Till funktionsmodellerna
användes bland annat laborationsutrustning för att
återskapa en elektromagnet. Figur 13 är från när
examensarbetaren arbetar med en funktionsmodell.
Figur 13 – Examensarbetaren
modifierar en funktionsmodell.
3.4.3 Test
I samband med att funktionsmodeller
togs fram, genomfördes tester för att få en
bild av hur de olika koncepten betedde
sig i praktiken. Utformningen av testerna
var mycket enkelt och gick ut på att
förflytta en borrkrona från en plats till en
annan. Här studerades hur de olika
koncepten kändes med avseende på
funktion. Något som analyserades extra
var greppstyrkan. Greppstyrkan är den Figur 14 – Två borrkronor som användes i testet.
faktor som är helt avgörande samt har
en direkt inverkan på lyftprecisionen. Testet genomfördes med två ”Småkronor”
se figur 14. Läs mer under 4.1.1.2 – Produktsortiment för mer information om
modellerna.
3.4.4 Utvärdering och konceptvärdematris
Efter utförda tester utvärderades resultatet där för- och nackdelar identifierades.
14
Resultatet från utvärderingen sammanfattades i en konceptvärdematris som var
inspirerad av Pughs Matris där krav ställdes upp baserat från kravspecifikationen.
Pughs Matris är ett verktyg för systematisk utvärdering av koncept där kriterier
är listade tillsammans med en faktor för viktning (Pugh, 1991).
Värdematrisen fokuserade på att utvärdera koncepten utifrån de test som
genomförts och utifrån det få fram ett värde som kunde jämföras koncepten
sinsemellan. Beroende på funktion och kvalitet i utförandet poänggavs
koncepten mellan 1-5.
Alla krav var sedan tidigare viktade från
kravspecifikationen. Parametrarna för viktningen multiplicerades därefter in med
det värde som återfåtts från testet. Vidare kunde ett slutvärde för alla tre koncept
tas fram. Detta slutvärde var en vital del i det senare skedet med att välja ut
slutkonceptet.
3.4.5 Val av slutkoncept
I slutet av konceptfasen var projektet framme vid ett vägskäl. Här togs ett beslut
för vilket av de tre koncepten som presterat bäst i testerna och visats sig vara
mest framträdande. Vid val av slutkoncept hade test och konceptutvärdering en
avgörande roll eftersom det var där funktionen testades fullt ut. Här togs även ett
steg tillbaka för att analysera koncepten i sin helhet och för att inte bara stirra sig
blind på resultatet från testet. Alla krav som ingick i kravspecifikationen togs i
beaktning, till exempel miljökrav.
I slutet av konceptfasen gjordes återigen en uppföljning mot ett delmål. I detta
skede var delmålet inte riktigt uppfyllt med avseende på att visualisera konceptet.
Denna del var något som halkat efter på grund av att prioritet under den gånga
fasen varit att utföra tester. Visualiseringen lades därmed i nästkommande fas.
3.5 DETALJDESIGN
Sista fasen av projektet handlade om att vidareutveckla det koncept som tagits
vidare och att sälja in ett trovärdigt koncept till uppdragsgivaren. Här gjordes
bland annat fördjupade utredningar angående materialval och lyftdonets
elektromagnet. Detaljdesignsfasen handlade även om att ta fram visualiseringar
på slutkonceptet.
3.5.1 Materialundersökning
Som nämndes i avsnittet 3.4.1 – Vidare utveckling, var materialvalet en vital
faktor i de olika koncepten. I detta skede var fokus att hitta förslag på material
som skulle kunna appliceras i konceptet. Vid undersökningen granskades olika
material med avseende på flexibilitet och styrka, för att de ansågs vara de två
viktigaste faktorerna. Arbetet resulterade i tre förslag som ansågs vara
kvalificerade för konceptets och dess ingående krav.
15
3.5.2 Utformning av elektromagnet
Arbetet fortsatte med att studera olika
utformningar för elektromagneten. Det
skapades återigen en elektromagnet på egen
hand med hjälp av labbutrustning. Denna
gång var fokus att studera vilken kraft som
skulle behövas i elektromangeten för att täcka
in hela produktintervallet, upp till 20 kg, som
var kravet i kravspecifikationen. På grund av
begränsad utrustning kunde inte antal varv i
spolen varieras utan, den hölls konstant på
600 varv i alla test. Det som varierades i
tested var strömstyrkan. Figur 15 är bild från
testet.
Steg 1 i beräkningen var att ta reda på den
maximala kraft som fanns i elektromagneten
vid testet.
Figur 15 – Examensarbetaren
anteckningar data.
Steg 2 var att utifrån den maximala kraft som tagits fram från steg 1, göra ett
antagande för hur mycket mer kraft som skulle behövas för att lyfta dubbla
vikten, det vill säga den största vikt lyftdonets skulle klara av att lyfta.
Antagandet som gjordes var att kraften som minst skulle behövde vara tre gånger
så mycket som kraften från test 1.
3.5.3 Visualisering
Med programmet Autodesk Inventor Professional 2014 skapades visualiseringar
och simuleringar av hur lyftdonet var tänkt att hantera olika produktstorlekar.
16
4 Resultat
I detta kapitel redogörs resultat för de ingående faserna som projektet innehåller.
4.1 RESULTAT AV FÖRSTUDIE
Följande avsnitt redogör resultatet av förstudien.
4.1.1 Dagens arbetsplats
Detta avsnitt behandlar resultatet från den nulägesbeskrivning som gjorts med
avseende på dagens arbetsprocess samt produktsortiment.
4.1.1.1 Målningsprocess
I figur 16 nedan redogörs arbetsprocessen genom en schematisk bild över hur de
manuella lyften idag ser ut på målningsstationen. Det är i huvudsak fyra manuella
lyft som görs av en operatör per produkt.
Figur 16 – Arbetsprocess över manuella lyft
Nedan följer en detaljerad beskrivning av hur arbetsprocessen går till.
1. Första steget i arbetsprocessen är att en korg med borrkronor anländer till
målningsstation, se figur 17. Denna order består av produktmodellen
”Rymmare”, läs om modellen under 4.1.1.2 - Produktsortiment. Problematiken i
detta skede är att produkterna ligger oordnat och det är svårt att få grepp om dem.
Det medför även en klämrisk då produkterna kan åka omkull på operatörens
hand.
Figur 17 – Inkommande korg med produkter för målning.
17
2. Med hjälp av en truck lyfts korgen, innehållande borrkronor, upp på ett
vickningsbord som står intill målningsmaskin, se figur 18. Vickningsbordet
vinklas upp genom reglage som styrs mekaniskt.
Figur 18 – Vickningsbord.
3. Vidare laddar operatören målningsmaskinen. Detta sker med ett manuellt lyft
från korg till målningslinje, se figur 19. Problematiken i denna operation är att
operatören upplever en viss vridning i samband med lyftet, vilket upplevs som
tungt vid de större produkterna. Borrkronorna ställs ståendes på ett pinnställ. För
att starta målningsprocessen trycker operatören på den gröna knappen.
Figur 19 – Operatören ställer upp produkter i målningsmaskin.
18
4. Operatören fäster etiketter på den färdigmålade borrkronan.
5. Borrkronan besprutas med en invändig skyddsolja. Detta sker med ett manuellt
tryck nedåt.
6. Efter invändig skyddsolja sker ett manuellt lyft ned i förvikta
förpackningslådor. Detta lyft är påfrestande för axlarna då operatörerna oftast
lyfter en produkt i varje hand.
7. Förpackningslådan läggs i en större låda som är redo att skeppas iväg till
färdiglager.
4.1.1.2 Produktsortiment
Företaget har en bred produktkatalog med stor variation i produkternas
prestanda. Överlag finns en rad parametrar som skiljer produkterna åt.
Parametrarna är:









Vikt
Storlek
Antal hårdmetallstift
Placering av hårdmetallstift
Olika typer av stift
Antal spolhål
Placering av spolhål
Kronans huvud
Sidospår
Ovanstående faktorer varierar beroende på vilken typ av berg produkten skall
bryta. Beroende på vilken bergsort borrkronan är avsedd för att bryta, varierar
utseendet. Borrkronorna är indelade i olika produktgrupper där de mindre
kronorna kallas ”Småkronor”. De produkter som är större sett till diametern går
under produktgruppen ”Stora borrkronor”. Vidare tillverkas specialkronor som
kallas ”Retrac”. Den sista produktgruppen är ”Rymmar”-modellen. Bilderna som
visas i följande avsnitt är inte proportionerliga.
Produktgruppen ”Småkronor” innefattar de minsta kronorna från ∅33 mm upp
till ∅57 mm. Gällande vikt är dessa produkter lätta jämfört med övriga grupper
då de endast väger cirka 0,4-1,2kg. Figur 20, illustrerar en viss variation i bland
annat kronhuvudets utformning, antal hårdmetallstift samt placering av stiften.
Figur 20 – Tre exempel på de “små” produktmodellerna.
De större kronorna tillverkas i ∅64 mm upp till ∅165 mm, betydligt större än
”Småkronorna”. Viktmässigt väger den minsta cirka 2 kg och den tyngsta 15 kg.
Det som skiljer denna grupp mot de ”småkronorna” är att dessa produkter är
avsedd för att borra större hål och bryta mer material. Figur 21 illustrerar två
olika modeller där bland annat stiftplacering, spolhål och geometri varierar.
19
Figur 21 – Två exempel på stora borrkronor.
Retrac-borrkronan är en specialprodukt med en utformning som möjliggör en
smidigare process då borrkronan skall dras tillbaka upp från borrhålet. Genom
dess specialdesignade baksida, bryts även material på tillbakavägen vilket bl.a.
medför en miniskad risk att borrkronan fastnar i borrhålet. Retrac-borren har spår
längs dess sidor för att möjliggöra bortbrutet material effektivt förs undan.
Modellen tillhör de större som tillverkas där dimensionerna varierar mellan ∅51
mm till ∅152 mm. Viktintervallen för Retrac-borrarna är mellan 1,2 kg upp till
18 kg. Se figur 22 för en Retrac-borrkrona.
Figur 22 – Exempel på Retrac-borrkronor.
Den sista produktgruppen som tillverkas är ”Rymmare”, se figur 23.
Dimensionerna varierar mellan ∅ 64 mm och ∅ 204 mm. Den tyngsta
”Rymmaren” uppgår till cirka 40 kg medan den minsta väger ungefär två kg
(observera att den tyngsta kronan detta projekt berör uppgår till max 20 kg).
Rymmaren är en fördelaktig modell i viss avseenden. Utseendemässigt skiljer
den sig väldigt mycket från de andra modellerna. Det som gör den speciell är
dess framparti är konstruerad för att göra en förborrningsoperation innan det
större kronhuvudet börjar borra.
Figur 23 – Två exemplar på hur Rymmare kan se ut.
4.1.2 Analys av nuläget
Följande avsnitt presenterar den analys som gjort på avdelningens
målningsstation samt produktmodeller.
4.1.2.1 Arbetsmiljöstudie
Detta avsnitt redogör den analys som gjorts på målningsstationen och
operatörernas arbetsmiljö. För sammanställning av undersökning och bedömning
av risker, se bilaga 2 och för sammanställning av intervju med operatör, se bilaga
3.
Av sekretesskäl får inte produktionsvolymer nämnas. Från intervjuer och
20
observationer kan det dock sägas att produktionstakten är mycket hög. Vad som
även kom fram från intervjuerna är att de mindre produktmodellerna tillverkas
mer frekvent än de större modellerna. Detta innebär att belastningen för de olika
produktgrupperna upplevs olika, detta kom bland annat fram från den intervju
som genomfördes. Vikterna för de mindre produkterna ligger mellan 0,5-1,2 kg
vilket kan tyckas inte är en stor påfrestning för kroppen, men eftersom volymerna
är stora blir arbetet repetativt. Arbetsmiljöverket menar att det räcker med
armarnas egentyngd för att leder och muskler ska belastas och kunna ta skada
om arbete sker repetitivt under en längre tid (AFS, 2012:02, s 15). Kontentan av
detta är att då de mindre produktmodellerna produceras blir arbetet repetativt.
Teoridelen redogör för en studie som arbetmiljöverket har gjort där statistik visar
att just repetativa uppgifter är den vanligast förkommande arbetsrelateade
arbetssjukdomen i Sverige. Det är ett tydligt tecken på att just repetitiva
arbetsmoment i längden innebär en ökad hälsorisk och kan direkt kopplas till
dagens arbetssituation. Ur den intervju som genomfördes med en operatör på
frågan: ”Har du någon gång haft ont eller varit sjukskriven på grund av
arbetsbelastning?” blev svaret att denne haft värk i både nacke och rygg. Detta
kan direkt kopplas till Arvidsson och Nordanders (2014) sammanfattande
rapport, där de belyser att det finns vetenskapligt stöd mellan repetitivt arbete
och annat axel- och skuldersmärta.
Arbetsmiljöverket har vidare rekommendationer för hur ett lämpligt
arbetsområde kan vara utformat, se figur 6 i teoriavsnitt. Analys från
observationer av arbetsplatsen visar att första momentet, lyft från korg till
pinnställ, tenderar till en vridning i bålen och överskridning av det lämpliga
arbetsområdet. Detta var även något som även bekräftades från den intervjun
som gjordes. Vridningen som har identifierats kan i det långa loppet förorsaka
skada på rygg i form av diskbrock, detta redogörs i teoridelen.
Enligt arbetsmiljöverkets föreskrifter skall arbetshöjden vara mellan ca 100-140
cm för män och ca 80-110 cm för kvinnor (AFS, 2012:2, s 20). Resultatet av
arbetsmiljöundersökningen som gjorts visar att lyften på målningsstationen sker
på mellan 70-110 centimeters höjd, se bilaga 2. Detta innebär att arbetsplatsen
lämpar sig bättre för kvinnor sett till arbetshöjden. Arbetsbetshöjden för den
genomsnittliga mannen innebär ett böjningsmoment framåt vid flera operationer,
även om den inte är stor. Detta är dock en rörelse som bör undvikas när det gäller
tunga lyft för att inte ge skador på ryggen. Det gäller även om lyft sker med lägre
vikter med många repetitioner.
Gällande de större borrkronorna kan produkterna väga upp till 20 kg. Dessa
risker kan direkt kopplas till den intervju som genomfördes. Operatören upplevde
de tyngsta produktmodellerna som det arbetsmoment som var av störst
belastning. Personen hade under sin anställning haft skadekänningar i både axlar
och rygg.
21
4.1.2.2 Produktanalys
Det som är gemensamt för alla kronor
är att råämnet är magnetiskt, se figur
24, vilket innebär att det i teorin är
möjligt att lyfta produkterna med
hjälp av magnetteknik. Vidare kan
slutsatsen
dras
att
alla
produktermodeller
förutom
”Rymmaren” har liknande utseende.
Hårdmetallstift är belägna på toppsida
vars materiella egenskaper inte är
desamma som råämnets. Stiften är Figur 24 – Borrkronor är magnetiska på grund av dess
inte magnetiska, vilket medför en råämne av järn.
problematik med att försöka lyfta en produkt med magnetism ovanifrån. Stiften
har en utstickande geometri och placeringen varierar mycket för olika de olika
produktmodellerna, se figur 25.
Figur 25 – Fyra olika produktmodeller med olika utformningar på bland annat stift, spolhål och sidospår.
En analys av produktmodellerna från figur 25 är att hårdmetallstiften samt
råämnet är approximativt jämt fördelat sett ur area-perspektiv ovanifrån. Det
innebär att det skulle finnas en möjlighet att lyfta en produkt med hjälp av
magnetteknik om magnetismen kommer i kontakt med tillräckligt stor yta av
råämnet.
Något som är gemensamt för produkterna är att
förekomsten av spolhål. Dessa spolhål är en
potentiell lyftpunkt som skulle kunna utnyttjas för
att lyft ovanifrån. Nackdelen med spolhålen är att
de förekommer i många olika variationer, se figur
26.
Spolhålen
varierar
genom
antal,
ingångsvinklar, diameter, samt distans mellan
varandra. Ifrån studiebesöket från Laxå, 3.4.1 –
Studiebesök ansåg Georg och Mårten att spolhålen
var en potential lyftpunkt.
Figur 26 – Förtydligande bild av möjlig
grippunkt.
Sidospåren på kronhuvudet skulle kunna fungera som en ficka att komma åt med
ett lyftdon, se figur 26. Sidospåren förekommer på alla modeller i liknande
utformning vilket är gemensam nämnare som tyder på att det är en möjlig
lyftpunkt.
Eftersom ”Rymmarens” utformning varierar drastiskt från de övriga modellerna,
skulle en potentiell lösning vara ett eget lyftdon till just den produktgruppen.
22
4.1.3 Resultat av benchmarking
Lyftdon är länken mellan lyftarm och lyftobjekt. Utformningen av ett don
återfinns i olika varianter beroende på vad som skall lyftas. Inget don är perfekt,
utan alla modeller har sina begränsningar. Ett fungerade don är en avgörande
förutsättning för att möjliggöra ett bra lyft.
Lyftdon återfinns på många ställen. Det absolut vanligaste lyftdonet som finns
bland oss är den naturliga människohanden. Om människohanden betraktas som
ett mekaniskt gripdon ses den som väldigt flexibel och anpassningsbar. På
dagens marknad finns det lösningar som liknar människans egen hand och
fingrar. Företaget SCHUNK har utvecklat ett gripdon som efterliknar
människans hand på ett mycket snarlikt sätt, se figur 27. Företaget beskriver det
som ”a vision becomes reality” och menar att gripdonet är väldigt pålitlig och
precis i sitt utförande (Schunk, u.å.). Företaget har även ”enklare” modeller, se
figur 28.
Figur 28 – Flerledat
trefinger-gripdon.
Figur 27 – Gripdon som
efterliknar
människohanden.
Inom den industriella sektorn finns många olika lösningar av lyftdon där de
används både till automatiserade robotsystem och manuella lyfthjälpmedel. Det
finns i huvudsak två sätt att lyfta ett objekt och det är antingen ovanifrån eller
från sidan. I vissa moment lämpar det sig bättre att hämta objektet ovanifrån
medan det i andra fall lämpar sig bättre att göra operationen från sidan. Detta är
givetvis beroende på vad som ska lyftas och med avseende på vikt och objektets
geometri. Lyftdonstekniker kan delas in olika delar som innefattar en uppsjö av
olika varianter. Teknikerna för lyftdon kan delas in i grupperna: ”Grip”-don,
”Magnet”-don samt ”Vakuum”-don.
4.1.3.1 Grip-don
Denna modell bygger på att donet har ”fingrar” som omsluter objektet och griper
tag. Gripdonet är effektivt och användningsområden för denna teknik är många.
Modeller som är konstruerade med antingen två eller tre ”fingrar” och de
vanligast förekommande modellerna eftersom de oftast fyller de grundläggande
krav som ställs i en produktion. I figur 29 ses exempel på 3-fingerdon och figur
30 på 2-fingerdon. Just dessa modeller är framtagna av de tidigare nämnda
företaget SCHUNK som har en bred produktkatalog med stor variation gällande
gripdon för automatiserad tillverkning.
23
Figur 30 – 2-fingerdon
Figur 29 – 3-fingerdon
Det finns en uppsjö av olika varianter som lämpar sig till olika operationer och
beroende på hur lyftobjektet ser ut. Modellerna har varierat utseende som är
anpassad till lyftobjektets geometri. Vid lyft ovanifrån kan lyftobjektet låtas vila
på gripdonets backar, se figur 31, istället för att ”klämma” ihop donets käkar mot
lyftobjektet. Detta är en bra metod för att inte lämna märken på lyftytan. I andra
fall kan ett grepp inifrån, vid till exempel ett rör, lämpa sig bättre. Det finns med
andra ord många olika grepp beroende på vad som skall lyftas.
Figur 31 – En lyftteknik som är “snäll” mot lyftobjektet
Gemensamt för alla dessa gripdon är att de styrs av en kraft. Detta kan ske via
pneumatik, hydraulik eller el. Från besöket i Laxå kunde för- och nackdelar
identifieras för de olika styrningarna. Georg och Mårten beskrev hydrauliken
som att den genererar störst kraft men att den är dyr. Vidare menade de att
pneumatisk styrning är vanlig och förekommer i stor utsträckning men även den
är dyr. Den sistnämnda el-styrningen med servo, blir allt mer vanlig då den är
betydligt billigare än de övriga alternativen.
För att effektivisera produktioner finns det
lösningar som kombinerar fler gripdon i ett, se
figur 32. Företag idag kan i vissa fall köra med
fler gripare för att möjliggöra en effektivare
produktion. Vid denna typ av multi-gripdon är
det även vanligt att donet består av gripare med
olika användningsområden. I praktiken skulle
det kunna se ut på så vis att ena gripdonet hämtar
”råämne”, medan den andra griparen hämtar
objektet från maskinen när det till exempel har
bearbetats.
Figur 32 - Exempel på en robot med fem
gripdon på samma robotarm.
24
4.1.3.2 Magnet-don
Magnetiska lyftdon har funnits länge och är vanligt förekommande för att bland
annat förflytta stålskrot, se figur 33. Detta lyftdon är en så kallad elektromagnet.
Elektromagnetism är en teknik som förekommer hos många lyftdon och företag
som till exempel SCHUNK har flertalet modeller av detta slag, se figur 34.
Fördelar med tekniken är att dess flexibilitet och snabbhet, men även att styrkan
i ”greppet” är mycket bra. En till fördel är att magnetdonet endast behöver en yta
för att utföra lyftet jämfört med ett vanligt gripdon som behöver två eller fler
grippunkter. För användning av magnetdon krävs det dock att lyftobjektet är
gjort av stål, järn eller andra metaller samt att lyftytan måste vara ren och plan.
Om objektet inte har de rätta matriella egenskaper uppstår ingen magnetism
mellan don och material. Magnetdonen förekommer som don till automatiserade
robotar men även som manuella hjälpdon.
Figur 34 – Exempel på Schunks magnetlyftdon.
Figur 33 – “Jätte”-magnet för att lyfta skrot.
4.1.3.3 Vakuum
Det finns olika vakuum-don på marknaden
som i stort sätt fungerar som en sug-propp
som sätts på den yta som skall lyftas. Sugproppen skapar ett vakuum mellan yta och
propp vilket medför att donet och ytan sugs
ihop. Det finns många olika typer av
utformningar, mycket beroende på hur stor
lyftkraft
donet
har. Ett
vanligt
användningsområde för donen är när större
skivor, paket eller pallar skall förflyttas. Figur 35 – Vakuum-lyftdon
Precis som ”magnet”-donet griper den tag på endast en yta, vilket är en speciell
egenskap som är mycket användningsbart inom vissa produktioner. Vid
studiebesöket i laxå, läs 3.2.4 – Studiebesök, testades olika vakuummodeller.
Resultatet från detta var att vakuumtekniken uteslöts då greppet inte blev
tillräckligt bra på borrkronas toppsida, se figur 35 för liknande modell som
testades.
25
EMPIRE-Robotics har utvecklat gripdonet
VERSABALL som sticker ut från
mängden, se figur 36. Den gröna bollen är
fylld med ett sandlikande material. När
bollen fylls med luft blir den mjuk och kan
därigenom omsluta det objekt som skall
lyftas. Då objektet är omslutet tvingar man
ut luften från bollen och det resulteras i att
objektet sitter fast i gripdonet. Därmed kan
objektet förflyttas. En smart lösning som
kan hantera alla material vilket är en stor
fördel vid jämförelse mot till exempel Figur 36 – VERSABALL-lyftdon
magneten som bara lyfter vissa metaller. Lyftkraften är dock begränsad.
(Empirerobotics, 2014)
4.1.4 Kravspecifikation
Resultatet av kravspecifikationen mynnandes ut i krav med varierande prioritet
gällande viktning. I huvudsak är de främsta grupperna i kravspecifikationen:
funktionskrav, kvalitet och säkerhet. Följande tre faktorer utgör huvudgrupper
med fler underliggande beskrivningar.
Angående funktionskrav är högsta prioritet att ha möjlighet att ta hela
produktsortimentet från ∅30 – 170 mm. Att lyftdonet ska klara av lyft upp till 20
kg, är även det av högsta prioritet.
Kvalitetsaspekten är en kritisk del. Lyftdonet får inte ge materiella defekter och
inte heller ge något som form av märken på produkternas ytfinish. Precisionen
är även den faktor som skall vara av högsta kvalitet där lyftdonet skall ha ett bra
grepp.
Sista huvudgruppen i kravspecifikationen som sticker ut är säkerheten. Det är av
hög prioritet att lyftdonet kan möjliggöra ett säkert lyft, t.ex. vid en hastig rörelse
eller vid funktionsfel.
För kravspecifikationen i sin helhet, se bilaga 4.
4.2 RESULTAT AV IDÉFAS
I detta kapitel redogörs för de idéarbete som de kreativa metoderna resulterade i.
Denna del redogör för de tre grundidéer som ansågs vara de med störst potential.
Här illustreras skisser och hur de är tänkta att fungera. För att se övrigt resultat
från idéfasen se bilaga 5.
4.2.1 Idéarbete
Den första metoden, katalogmetoden, som användes i idéarbetet resulterade i en
första idémängd. Resultatet blev även en fördjupad förstående för de olika
teknikerna (Vakuum, magnetteknik, grip) och med avseende för vilka modeller
som fanns. De idéer som kom fram var kombinationer av befintliga lyftdon. En
idé som kom fram var att använda vakuumproppar som angrep runt stiften.
Brainstorming och workshopen resulterade i den idébank som beskrivits tidigare
i rapporten. Brainstormingen öppnade upp idérymden och tillät
26
examensarbetaren och de inbjudna gästerna att ta ut svängarna. Till exempel kom
”Spaghetti”-idén till som ett resultat av att tänka annorlunda. Brainstormingen
resulterade även i ett logisk tänkande, för vad som ansågs logiskt. Här kom det
fram en ”2-stegsmodell”, som utnyttjar två don i ett. Till exempel att ett vanligt
gripdon greppar objektet och en enklare magnet sätter ned objektet. En
spännande idé som även kom fram var ”magnetröret” som består av ett tunt rör
som omsluter lyftobjektet. Dess tunna profil gör den smidig samtidigt som den
har en bra kontakt på objektet. Workshopen var den metod som tog fram störst
idémängd sett till antalet men mycket som tagits upp under brainstormingen
återkom. Resultatet var väldigt blandat med allt ifrån ett lyftdon likt
bläckfisksarmar till att försöka efterlikna ett ankare för att greppa borrkronan
inifrån. Även då dessa idéer ansågs som ”konstiga” finns det egenskaper i dessa
som tillslut skulle återfinnas i de idéer som gick vidare i arbetet.
Brainstormingen och workshopen resulterade båda i flertalet idéer som ansågs
vara likartade. Kombinationsprocessen resulterade i ett kluster som tog ned
idémängden men som inte utlämnade någon idé. Utifrån resultatet av metoderna
skapades en idébank, se bilaga 5. De Bonos svarta hatt användes för att se kritiskt
på de idéer som tagit fram. Metoden resulterade i följande resonemang:
1. Magnetrör: I grunden en bra idé, men har en brist i att kunna vara flexibel då
röret varken kan utvidga sig eller bli mindre i sin dimension.
2. Smart-fingers: En avancerad teknik som ställer hög krav på ett tillförlitligt
system.
3. Magnetpåse: Fungerar tekniken? Eventuell restspänning i materialet?
4. Ankare: behöver precis som ”smart-fingers” ett system för att hitta på
spolhålen. Hur dras donet sedan tillbaka upp ur hålet?
5. Sugpropp: Är sugförmågan tillräcklig för att lyfta de största produkterna?
6. Spaghetti: Hur ska donet kunna flexa vertikal riktning?
7. 2-stegs-don: Upplevs oflexibel och det ena gripdonet riskerar att lämna
märken i lyftobjektet.
Utifrån ovanstående resonemang resulterade det i tre stycken grundidéer som
togs vidare i projektet.
27
4.2.2 Grundidéer
Föjande avsnitt redogör för det idéer som togs vidare
från Idéarbetet.
4.2.2.1 Smart-fingers
Denna idé utnyttjar borrkronornas sidospår samt
spolhål för att få grepp om borrkronan. Spolhål samt
sidospår är något som återfinns på alla produkter
vilket utmynnar i bra möjligheter till lyftpunkter.
Idén fungerar på så sätt att två eller tre fingrar, via ett
lokaliseringssystem, letar rätt på grippunkterna.
Utformningen av fingrarna kan antingen bestå av en
elektromagnetisk teknik eller bara fungera genom
tryck. Vid hantering av de mindre produkterna
skulle det kunna se ut på så vis att fingrarna
fungerar som magneter som lyfter från ovandelen,
och vid tyngre lyft använder sig av sidospåren eller
spolhål. Detta är en idé som förlitar sig på ny teknik
vad gällande lokaliseringssystem. Se figur 37 för
skiss.
Figur 37 – Idéskiss, Smart-fingers
4.2.2.2 Magnetpåse-idé
Magnetpåse-idén bygger på en påse som innehåller stålkulor. Donet förs ned mot
kronan där järnkulorna således fördelas ut på kronas toppsida. Eftersom
hårdmetallstiften inte är metalliska är tanken att kulorna skall angripa
borrkronans toppsida. Vidare skapas en kraft mellan toppsida och järnkulorna,
med hjälp av elektromagnetism, som gör att donet lyfter kronan. Se figur 38 för
skiss.
Figur 38 – Idéskiss, Magnetpåse.
28
4.2.2.3 Spaghetti-idé
Denna idé bygger på samma teknik som
”Magnetpåsen” men är istället inspirerad från en
bunt spaghetti. Idén som sådan består av
rundstavar i järn som är cylindriskt placerade, se
figur 38. Tanken är att rundstavarna förs ned mot
borrkronans toppsida där stavarna kommer
anpassas i höjdled utifrån borrkronans utformning.
Med hjälp av elektromagnetism skapas ett
magnetfält i ändarna som kommer i kontakt med
borrkronans toppsida. Tanken är att stavarna har
inbyggda fjädrar vilket får dem att återgå till sin
startpositiondå lyftet är utfört. Se figur 39 och 40
för illustration av Spaghetti-iden.
Figur 40 - Spaghetti-idé.
29
Figur 39 – Idéskiss snett ovan.
4.3 RESULTAT AV KONCEPTFAS
I kommande fas redovisas resultatet av konceptfasen.
4.3.1 Funktionsmodeller och test
I detta avsnitt redogörs resultatet av de funktionsmodeller som byggts och
resultatet för de tester som sedan genomförts.
4.3.1.1 Smart-fingers
Funktionsmodellen för detta koncept
skapades genom rundstavar i stål med en tejp
lindad runt om för att öka greppet i
kontaktytan mellan don och borrkrona.
Stavarna ska efterlikna fingrar som skall
lokaliseras till spolhålen med hjälp av ett
lokaliseringssystem. Som beskrevs i 4.2.2.2 –
Smart-fingers kan konceptet bestå av
magnetiska fingrar, men denna egenskap
hade inte funktionsmodellen utan fokus låg
istället på att testa greppförmågan i spolhålen.
Resultatet från testet var att Smart-fingers
fick ett bra grepp i spolhålen. Greppet som
skapades i spolhålen var beroende på trycket
som sattes samt hur långt ned fingrarna gick i
spolhålen. Trycket sattes med hjälp av
handkraft. Se figur 41 för funktionsmodell.
Figur 41 – Bild av Smart-fingers funktionsmodell.
30
4.3.1.2 Magnetpåse
Magnetpåsen är uppbyggd av en järnkärna
som löper igenom en spole. På järnkärnan
sitter en fastmonterad ballong innehållandes
järnkulor ( ∅ 4,5 mm). Med hjälp av en
transformator kan strömmen regleras av och
på. Då strömmen är avslagen kommer
kulorna ligga löst i ballongen, men då
strömmen slås på kommer järnkulorna bli
magnetiska. Se figur 42 för funktionsmodell.
Resultatet från testet gav en god indikation på
att konceptet fungerade. Greppet och styrkan Figur 42 – Funktionsmodell för
i magneten fick, tack vare järnkulornas Magnetpåse.
förmåga att anpassa sig efter stiften, en god kontakt med borrkronans råämne.
Resultatet upplevdes stabilt. Se figur 43 för en bildserie från testet.
Figur 43 – Bildserie från test av Magnetpåsen.
31
4.3.1.3 Spaghetti
Funktionsmodellen som ses i figur 44 är
utformad med magnetstavar som representerar
en bunt spaghetti. Funktionsmodellen har ett
plasthölje med magnetstavar som anpassar sig i
höjdled då modellen sätts ned mot borrkronan.
Med hjälp av ett reglage på sidan, kan
modellens stavar ställas av och på.
Magnetstavarna gav en indikation på god
funktion.
Eftersom magnetstavarna var smala och starka
blev kontakten mot borrkronans toppsida stark.
Trots att funktionsmodellen inte var anpassad
till en rund form, upplevdes kontakten stabil
och tillförlitlig.
Figur 44 – Funktionsmodell, spaghetti-idé.
4.3.2 Konceptutvärdering
Utifrån de tester som gjordes, sammanfattades en konceptvärdematris för att
jämförda konceptena sinsemellan. För resultat se figur 45 samt bilaga 6 för en
större version.
Figur 45 – Konceptvärdematris.
Resultaten från matrisen visar att Smart-fingers inte riktigt kunde mäta sig med
de andra två koncepten. Konceptet resulterade dock i ett bra grepp då rätt tryck
sattes. Från testen gjordes bedömningen att Smart-fingers skulle läggas åt sidan
i förmån för att utvärdera de andra koncepten vidare som presterat bättre.
Spaghetti och Magnetpåsen hade många liknande egenskaper och på många av
punkterna som observerades var det endast små detaljer som skiljde dem åt. En
aspekt som noterades från testet var att Magnetpåsen upplevdes smidigare och
mer flexibel än Spaghetti-modellen. Ytterligare en skillnad var den upplevda
hållbaraspekten. Här ansågs Spaghetti-konceptet bättre eftersom Magnetpåsens
funktionsmodell var uppbyggd av en ballong medan Spaghetti-modellen var i
stål.
Resultatet av testen var att två funktionsmodeller presterade väl. Utifrån
ovanstående resonemang samt värdematrisen, togs beslutet att arbetet skulle gå
vidare med Magnetpåsen. Slutkonceptets design kommer dock inte ha möjlighet
att hantera hela produktintervallet från ∅ 30-170 mm, däremot beräknas 2-3
lyftdonsdimensioner göra detta. Spaghetti-konceptet beräknades behöva 4-6
storlekar på donen för att täcka hela produktsortimentet. Detta var en avgörande
32
del i beslutet att fortsätta med Magnetpåsen.
Examensarbetaren ansåg även att Magnetpåse-konceptet hade en god chans att
förbättras i avseende på elektromagneten men framför allt i
materialvalsaspekten. Elektromagneten kunde i teorin göras betydligt starkare än
den som testades vilket skulle innebära ett starkare grepp om produkterna.
Angående materialet kunde en vidare fördjupning göras gällande lämpliga
material.
4.4 RESULTAT AV DETALJDDESIGNFAS
I följande avsnitt redogörs den avslutande fasen i projektet.
4.4.1 Materialrekommendationer
Följande avsnitt är resultatet av den materialvalsfördjupning där tre materialval
tagits fram som rekommendation för det slutliga konceptet i ”påsen”. Dessa
material ansågs vara bra nog för att i ett framtida lyftdon implementeras.
Gemensamt för alla dessa material är att de är mycket flexibla och starka.
4.4.1.1 Aramid-fiber
Aramidfiber, även kallat kevlar är ett material
med mycket hög draghållfasthet samt rivstyrka
och är flexibel då det används i bland annat
skärhandskar, se figur 46. Aramidfibern
används även i skottsäkra produkter vilket
tyder på att materialets egenskaper är mycket
hållbart (Viebke, 2003).
Figur 46 – Aramid-handskar.
4.4.1.2 Dyneema
Detta material är en termoplastbaserad fiber.
Dyneema-fibern är en konkurrent till
aramidfibern och har även tagit över deras
ledande status bland högpresterande material.
Materialet är jämfört med aramid-materialet,
mindre känsligt mot UV-ljus och tål knutar
och skarpa böjar bättre. Återfinns i till
exempel arbetshandskar (Viebke, 2003). Se
figur 47 för exempelbild.
Figur 47 - Dyneema-Fiber
4.4.1.3 Polyamid-fiber
Polyamid som även kallas nylon är en mycket stark syntesfiber som har en
mycket flexibel form samtidigt som brottstyrkan och slitstyrkan är hög (Viebke,
2003). Väven används i bland annat tält, kläder och handskar.
4.4.2 Utformning av elektromagnet
Resultatet av nedanstående test redogör för vilken specifikation elektromagneten
minst behöver ha för att kunna utföra ett säkert lyft av de testade produkterna.
33
Test 1: ∅44 mm, vikt: 0,5 kg.
Krav på elektromagnet:
Antal varv i spole: 600
Strömstyrka: 4 ampere
Test 2: ∅65 mm, vikt: 1,5 kg.
Krav på elektromagnet:
Test 3: ∅65 mm, vikt: 10 kg
(Här lades externa vikter på samma
krona som i test 2).
+ 8,5 kg
Krav på elektromagnet
Resultatet från test 3 visar att en spole på 600 varv, en strömstyrka på 9 ampere
och med rätt utformning på ”påsen” klarar av en god hantering upp till max 10
kg. Denna vikt var den ”maxvikt” som utrustningen klarade av och som kunde
testas. Enligt nedanstående uträkning innebär det kraften från lyftdonet till
borrkrona blir 2931 N.
(2)
2
2
−7
(N*I) *K*A (600*9) *π*10 *4*0,016
F=
=
= 2931 N
2*G2
2*0,012
Detta innebär att en hantering av borrkronor på 10 kg krävs en kraft i
elektromagnet på 3 000 N. För att beräkna de olika komponenterna i en
elektromagnet som skulle klara produkter upp till 20 kg, gjordes ett antagande
att kraften från järnkärnan skulle behöva uppgå till ca 6 000 N, alltså tre gånger
kraften för dubblad vikt på borrkronan.
För att uppnå högre kraft ökades antal varv i spolen till 900, istället för 600 som
användes tidigare.
(3)
2
2
−7
(N*I) *K*A (900*9) *π*10 *4*0,016
F=
=
= 7410 N
2*G2
2*0,012
34
Formel (3) visar, utifrån det antagande som har gjorts, att det skulle räcka med
att öka spolen till 900 varv för klara av den antagna kraften med samma
strömstyrka. Resultatet redogör även för att antal varv i spolen har stor inverkan
på den kraft som skapas. Det skulle teoretiskt även gå att sänka strömmen och
öka varven för att få ut samma kraft.
4.5 SLUTKONCEPT
Resultatet av slutkonceptet: Magnetpåsen, illustreras ur följande avsnitt. För att
täcka in hela produktsortimentet ( ∅ 30-170 mm) beräknas det krävas två
dimensioner av Magnetpåse-konceptet, se nedan i storlek 1 och 2. För
produktmodellen “Rymmare” har inget specifikt lyftdon tagits fram, utan för den
produktmodellen ges en rekommenderad lyftdonslösning. Figur 48 illustrerar
slutkonceptet.
Figur 48 – Renderad bild på lyftdonskoncept då den greppar en borrkrona.
4.5.1 Storlek 1 - ∅30 – 102 mm
Första storleken av koncpetet hanterar produkter mellan ∅30 mm upp till ∅102
mm. Produkterna i detta dimensionsintervall uppgår enligt material från Peter
Nilsson till 7,5 kg. Elektromagneten skulle förslagsvis kunna utformas med en
kraft på cirka 3 000 N, eftersom det var den beräknade kraften för lyft upp till 10
kg.
4.5.2 Storlek 2 - ∅100 – 170 mm
Den andra storleken av konceptet är utformad till dimensionerna ∅102 upp till
och med ∅170. Konceptet har i jämförelse med ”Storlek 1” en större utformning
på ”påsen” som kan hantera större dimensioner, samt en starkare elektromagnet.
Dessa produkter väger enligt uppgifter från Peter Nilsson upp till 20 kg därför
rekommenderas en spole med 900 varv med samma strömstyrka.
35
4.5.3 Lyftdon för Rymmare
Eftersom Rymmar-modellen har ett säreget utseende, är
resultatet av de analyser som gjorts att den lösningen består
av att använda ett befintligt lyftdon. Här ges med andra ord
enbart en modellrekommendation.
Rekommendationen till företaget är att använda sig av ett
koncentriskt 3-fingerdon av märket SCHUNK (Schunk,
2015), se figur 49. Eftersom ”Rymmarna” har en ”hals” är
resultatet av analysen att detta är ett väl anpassat don för att
ta tag om midjan. Detta ställer dock krav på att donets längd
är tillräckligt långt. Det som bör ses över här är att backarna
är tillverkad i en lämplig plast för att inte göra märken i
ytan.
Tidigare i figur 35 illustreras en lyftteknik som skulle
kunna implementeras i denna lösning.
Figur 49 – Exempel på
lösning till “Rymmare”.
36
5 Utvärdering av koncept
Slutkonceptet visar, med hänvisning till de tester som gjorts under projektet att
konceptet har potential till att fungera i en framtida produktion. Sett till kraven i
kravspecifikationen, se bilaga 4 – Kravspecifikation, uppfyller konceptet redan
idag många av de kraven som ställs. ”Magnetpåsens” design möjliggör en smidig
nedsättning i den tänkta förpackningslådan. Designen möjliggör även en
hantering av hela produktsortimenten, dock med två olika dimensioner på
lyftdonets påse. Detta projekt har bevisat att konceptet fungerar på lyft upp till
10 kg. Utifrån de beräkningar som gjorts förväntas lyftdonet klara av den
kravställda vikten på 20 kg med kraftigare utrustning. Detta är dock något som
måste arbetas vidare med. Utifrån övriga funktionskrav är resultatet från denna
utvärdering att konceptet klarar av dessa.
Gällande kravspecifikationen kvalitetspunkter är dessa något som konceptet
uppfyller då det inte är något som trycker och skadar ytan. Det som kan anses
som ett litet frågetecken är de slitagedelar som skall klara 1 års användning.
Konceptets slitagedelar är inte optimerade utan behövs i ett vidare arbete
undersökas mer.
Angående säkerhetsaspekterna för konceptet får de anses som goda utifrån de
tester som gjorts. Slutsatsen från testerna är att greppförmågan är tillräckligt stark
för att anses som ”säker”. Vid funktionsfel har elektromagneten ett ”backup”batteri som gör att den inte släpper objektet vid strömavbrott.
Kontentan av utvärdering är att det finns många styrkor men är även svagheter.
De svagheter som finns är att det behövs mer testar och utveckling för att
säkerställa en god funktion. Resultatet av detta projekt redogör för ett bra
grundkoncept som tas vidare.
Konceptet som är framtaget har en begränsning i materialvalet i ”påsen” med
avseende på slitstyrkan. Funktionsmodellen som testades var av gummi samt ett
nylonmaterial vilket inte är en slutlig lösning. Dessa material kommer inte ha
möjlighet att uppfylla den levnadstid som är upprättad i kravspecifikationen.
Detta är något som måste vidareutvecklas men bedöms vara en faktor som inte
är ett framtida problem.
Magnetpåse-konceptet är säreget och innovativt, samtidigt som det finns en
relevans och stark anknytning till befintlig magnetteknik. Eftersom konceptet
bygger på en teknik som idag är vanligt förekommande bland lyftdonleverantörer krävs det ingen teknikutveckling vilket talar för konceptet.
Lösningen bygger på en idékombination av modellen ”VERSABALL” och den
snabbt växande elektromagnettekniken, se figur 50. Tillsammans med dessa
hopslagna modeller, är resultatet ett lyftdon som är användbart för
borrkronshantering. Slutkonceptet kan, vid första anblicken likna VERSBALLlyftdonet, men bygger på en annan teknik som möjliggör en bättre hantering av
magnetiska ämnen, i detta fall borrkronor.
37
Figur 50 – Illustration av idékombination.
Slutkonceptet får anses vara anpassat till borrkronor, men är troligtvis användbart
i även andra sammanhang. Fördelen med detta koncept i jämförelse med andra
lyftdon, är att det möjliggör ett lyft ovanifrån och kan angripa på en ojämn yta.
Det är även därför det lämpar sig bra för lyft av en borrkrona. Lösningen
påverkas inte av ojämna ytor, utan så länge lyftobjektet har magnetiska
egenskaper fungerar lyftdonet.
Detta koncept är en del i företagets arbete med att ta fram en ny målningsstation.
Den ergonomistudie som har genomförts i samband med detta projekt tyder på
att ergonomin på dagens målningsstation är av bristande kvalitet. I och med att
det är en ny målningsstation skulle arbetsklimatet kunna höjas avsevärt.
Utformningen av Magnetpåsen för detta projekt är gjort med järnkulor med ∅4.5
mm. Järnkulornas uppgift i konceptet är en vital del i konceptet. För ett vidare
arbete skulle det vara relevant att testa mindre dimensioner på kulorna, och även
testa järnpulver. Detta skulle eventuellt kunna innebära ett bättre grepp.
Eftersom slutkonceptet använder sig av en elektromagnetisk teknik kommer
borrkronan bli magnetisk från det att lyftdonet lyfter produkter från pinnställ ned
i en förpackningslåda. Detta är något som inte märks av, men för att inte dra till
stoft under leverans till kund rekommenderas en avmagnetiseringsprocess. Detta
betyder att det skulle tillkomma ytterligare ett steg i produktionslinjen, men
skulle kunna integreras på ett smidigt sätt. Förslagsvis skulle avmagnetiseringen
kunna ske efter att en förpackningslåda blivit klar, och att den därefter på ett band
åker igenom en avmagnetiserings-utrustning. Detta skulle gå helt automatiskt om
man tänker ur ett cykeltidsperspektiv. Två företag som utvecklar denna teknik
och som levererar utrusning är Hyab AB och Magnetomachinery
(Magnetomachinery, 2015) (Hyab, 2015)
38
6 Diskussion och slutsats
Till att börja med visar den ergonomiska kartläggningen av dagens arbetsplats
tydliga brister. En ny målningsstation skulle innebära en avsevärt bättre
arbetsmiljö för operatörerna då det manuellt tunga- och det repetitiva arbetet
skulle försvinna. Även om det bara genomfördes intervju med en operatör, tror
jag utfallet från fler intervjuer skulle peka åt samma håll. En person är för lite för
att dra en säker slutsats, men det ger dock en fingervisning. Tillsammans med
viktiga observationer kunde dock en tydlig bild över arbetsplats göras. Efter att
ha jämfört all datainsamling med teorier och litteratur, är kontentan att det är en
fysisk slitsam arbetsplats. En ny målningsanläggning skulle innebära en bättre
arbetsplats för operatörerna med avseende på ergonomin.
Resultatet av det framtagna slutkonceptet är fullt implementerbart i en ny
målningsanläggning. Det är upp till företaget och projektledare för
utvecklingsprojektet Peter Nilsson, att bedöma om konceptet skall utvecklas
vidare. Av resultatet från projektets tester att döma, löser detta koncept den
problemställning som Peter Nilsson gav inför projektstart. Med en vidare
utveckling finns en god potential till ett väl fungerande lyftdon anpassad till
avdelningens produkter. Även om det genomfördes en hel del tester, hade det
krävts ytterligare tester med bättre utrustning för att säkerhetsställa ett helt säkert
resultat av Magnetpåsen. Utrustningen för de tester som utförts möjliggjorde en
maxlyft på ca 10 kg. Arbetet redogör enbart i teorin, för hur komponenter skulle
se ut för lyftdonet vid tyngre lyft.
6.1 FELKÄLLOR
En del i arbetet som var problematiskt och får anses som en felkälla, var arbetet
med att ta fram en funktionsmodell av konceptet ”smart-fingers”. Då detta var
ett koncept som till större delen innehöll avancerad teknik, var det svårt att ta
fram en funktionsmodell för att testa funktionen. Det är möjligt att utfallet sett
annorlunda ut vid en bättre funktionsmodell, men i slutändan är min teori att
Magnetpåsen skulle stå som vinnare ändå. ”Smart-finger”-idén med att utnyttja
spolhålen tror jag i grunden är en bra idé, men som inte valts att utvecklas i detta
arbete.
6.2 RELEVANS OCH REKOMMENDATION
Den ergonomiska undersökningen tyder även på att en ny målningsanläggning
är nödvändig då dagens arbetssituation inte är ergonomisk hållbar. Rapporten
redogör för både repetitiva- och tunga lyft vilket innebär en ergonomisk risk som
i längden kan vara skadlig för avdelningens operatörer. Den teorihämtning som
rapporten redogör för stödjer detta. Min rekommendation är att ta fram en ny
målningsstation i drift snarast möjligt.
Tekniken för arbetets slutkoncept finns och är idag väl beprövad vilket innebär
att konceptet är av teknologisk relevans. Eftersom konceptet inte kräver någon
avancerad teknik utan endast behöver maximera prestandan i elektromagneten
och slitstyrkan i ”påsen”, rekommenderar jag att vidare testa konceptet med olika
materialuppsättningar, som tidigare redogjorts. De material som testades i
funktionsmodellerna påvisade endast att funktionen fungerade. Ur
hållfasthetssynpunkt är den ej optimerad på samma sätt. Ur det avseende har
rapporten redogjort för olika materialförslag som kan testas i en vidare
utveckling.
39
För en vidare utveckling av detta koncept uppskattar examensarbetaren att lika
mycket tid som hittills lagts ned på utvecklingen, behövs för att slutföra
konceptets design. Den hittills grovt uppskattade tiden i utvecklingssyfte
beräknas till 150 timmar.
6.3 SLUTSATS
Det projektmål som fastställdes från projektets start var att ta fram ett förslag på
lyftdonskoncept som skulle kunna hantera avdelningens borrkronor utifrån den
problemställning som Peter Nilsson ställt upp. Problematiken som Peter målade
upp var att det idag inte fanns något lyftdon som kunde hantera deras borrkronor
ståendes ned i en förpackningslåda. Vidare skulle även en ergonomistudie tas
fram för att koppla ihop den nya målningsstation med hur den skulle ha för
påverkan på människan på arbetsplatsen.
Slutsatsen med resultatet i hand är att ett koncept har tagits fram som är anpassat
för den uppgift som har efterfrågats. Utifrån den packningsmodell som Peter
Nilsson i dagens läge har tänkt sig, är resultatet av detta arbete en lösning på den
problemställningen. Utifrån projektets tester som redogör för att konceptet
fungerar finns ett grundkoncept att bygga vidare på. ”Magnetpåsens” unika
design möjliggör en flexibel hantering av borrkronorna som kan ställas ned i
lådorna ståendes. Slutsatsen från den ergonomiska kartläggningen är att
avdelningen är i behov av ett modernare sätt att hantera produkterna. Detta för
att i framtiden kunna förebygga belastningsskador på ett bättre sätt.
40
Referenser
AFS. (2012:02). 2012:02 - Arbetsmiljöverkets föreskrifter och allmänna råd om
belastningsergonomi.
Hämtat
från
Arbetsmiljöverket:
http://www.av.se/dokument/afs/afs2012_02.pdf
Anbudsspecialisten. (u.å.). Vad är en kravspecifikation? Hämtat från
https://anbudsspecialisten.wordpress.com/om-offentligupphandling/om-kravstallning/vad-ar-en-kravspecifikation/ den 29 april
2015
Arbetsmiljöverket.
(2014).
Korta
arbetsskadefakta.
Hämtat
från
Tillverkningsindustrin:
http://www.av.se/dokument/statistik/sf/Af_2014_03.pdf den 28 April
2015
Arbetsmiljöverket.
(u.å.).
Ergonomi.
Hämtat
http://www.av.se/teman/ergonomi/ den 4 Maj 2015
från
Bohgard, M., Karlsson, S., Lovén, E., Mikaelsson, L.-Å., Mårtensson, L.,
Osvalder, A.-L., Rose, L., Ulfvengren, P. (2010). Arbete och teknik på
människans villkor. Stockholm: Prevent.
Compotech.
(2015).
Hämtat
från
Elektromagneter:
http://compotech.se/produkter/magnetiskt/elektromagneter/ den 5 Maj
2015
Daycounter,
Inc.
Engineering
Services.
(2004).
Hämtat
från
http://www.daycounter.com/Calculators/Magnets/Solenoid-ForceCalculator.phtml den 1 Maj 2015
De Bono, E. (1989). Six Thinking hats. London: Penguin.
Empirerobotics. (2014). VERSABALL. Hämtat från http://empirerobotics.com/
den 12 Maj 2015
Fors-Andrée, E. (den 22 Januari 2012). Vad är ett gantt-schema och vad är det
bra för. Hämtat från http://www.vd-blogg.se/vad-ar-ett-gantt-schemaoch-vad-ar-det-bra-for den 5 Maj 2015
Hyab. (2015). Hämtat från www.hyab.se den 27 April 2015
Interacta. (u.å.). Workshops. Hämtat från http://www.interacta.nu/workshops
den 5 Maj 2015
41
Johannesson, H., Persson, J.-G., Pettersson, D. (2013). Produktutveckling Effektiva metoder för konstruktion och design. Stockholm: Liber AB.
Ulrich, Karl T., Eppinger, S. D. (2008). Product Design and development . New
York: The Mcgraw Hill companies.
Kiropraktorcentrum. (u.å.). Vad är diskbråck? Hur behandlas diskbråck?
Hämtat
från
http://www.kiropraktorcentrum.com/index.php/sv/diskbrack den 20
April 2015
Luleå tekniska universitet. (u.å.). Teknisk design - Produktdesign. Hämtat från
http://www.ltu.se/edu/program/TITDG/Inriktning-Produktdesign den 11
Maj 2015
Magnetomachinery.
(2015).
Hämtat
från
http://www.magnetomachinery.com/demagnetizer.htm den 27 April
2015
Bjurvald, M., Nilsson, B. (2007). Ergonomi på rätt sätt - så här gör du, Blankett
B. Stockholm: Kristianstad Boktryckeri AB.
Nordander, I. A. (den 5 Juli 2014). Är det farligt med ensidigt repetitivt arbete?
Hämtat
från
www.skane.se/Upload/Webbplatser/Labmedicin/Verksamhetsområden/
AMM/Publikationer/Rapporter 2014/Är det farligt med repetitivt
arbete.pdf den 5 Maj 2015
Normark, C. J. (2014). D0017A Produkdesign - Modeller. Hämtat från Modellers
användning
med
avseende
på
design
och
ergonomi:
https://fronter.com/ltu/links/files.phtml/771998729$440623832$/Kurs
material/Modellers+anv_prcent_E4ndning/D0017A+Modellers+anvand
ning+2014_med+gruppindelning.pdf den 6 Maj 2015
Pugh, S. (1991). Total Design: Integrated Methods for Successful Product
Engineering. Wokingham: Addison-Wesley.
Schunk.
(2015).
3-Finger
Concentric
Grippers.
Hämtat
från
http://www.se.schunk.com/schunk/schunk_websites/products/products_
43
level_3/product_level3.html?product_level_3=290&product_level_2=2
50&product_level_1=244&country=SWE&lngCode=SV&lngCode2=E
N den 12 Maj 2015
Schunk. (den 3 Maj u.å.). Hämtat från http://www.schunk.com/
42
Schunk. (u.å.). Servo-electric 5-Finger Gripping Hand SVH. Hämtat från
http://mobile.schunk-microsite.com/en/produkte/produkte/servoelectric-5-finger-gripping-hand-svh.html den 10 April 2015
SSG. (2015). SSG Entré. Hämtat från http://www.ssg.se/entre/ den 5 Maj 2015
Strålsäkerhetsmyndigheten. (den 6 Mars 2015). Magnetfält och trådlös teknik.
Hämtat från http://www.stralsakerhetsmyndigheten.se/start/Magnetfalt-tradlos-teknik/ den 3 Maj 2015
Mathiassen, Svend Erik., Munck-Ulfsfält, U., Nilsson, B., Thornblad, H. (2007).
Ergonomi för ett gott arbete. Stockholm: Prevent.
Viebke, L. (den 4 Maj 2003). Fiberkompositlaminering. Hämtat från
http://www.carbontrikes.com/komposit/Fiberkompositlaminering.pdf
den 3 Maj 2015
ÅF AB. (2015). Om ÅF. Hämtat från http://www.afconsult.com/sv/Om-AF/OmAF/ den 5 May 2015
43
Bilaga 1 - Projektplan, sida 1/10
PROJEKTPLAN
Utveckling av ett gripdon
- anpassat för borrkronor
FREDRIK ÖHLIN
2015
Kurs: D0023A
Handledare: Anders Håkansson
Examinator: Peter Törlind
Projektplan Teknisk design/ Project plan Industrial Design Engineering
Luleå tekniska universitet /Luleå University of Technology
1 Introduktion
Följande projektplan utgör en del i ett examensarbete för Teknisk design
i kursen D0023A, som utförs hos institutionen för Ekonomi, Teknik och
Samhälle för Innovation och Design, Luleå tekniska universitet.
Examensarbetet behandlar ett utvecklingsprojekt där ett eller fler
konceptuella gripdon skall tas fram för att ha möjlighet att implementeras
i en ny målningsanläggning. Examensarbetet skrivs hos ÅF som i
uppdrag från ett svenskt industriföretag skall utföra uppdraget.
1.1 Bakgrund
Företaget som arbetet görs hos tillverkar produkter till gruvindustrin.
Deras produktsortiment är väldigt brett och företaget är en av de stora
aktörerna på världsmarknaden idag. Produkterna är specialiserad för att
borra och bryta i berg där några typiska användningsområden är tunneloch vägbyggnationer. Företaget är under ständig utveckling och tvekar
inte att nämna det som ett av deras ”ledord” inom organisationen.
I takt med att företaget trappar upp sina tillverkningsprognoser och
arbetar för att korta ned sina ledtider ställer det samtidigt högre krav på
avdelningens operatörer. Ur operatörernas synvinkel är det viktigt att den
ergonomiska arbetssituationen inte blir lidande på bekostnad av de
växande produktionskraven. Företaget har som policy att företagets
operatörer skall arbeta i en bra och säker miljö. Att företaget driver ett
projekt för att komma bort ifrån en i nuläget dålig arbetsmiljö är ett kvitto
på det.
Arbetssituationen på målningsstationen i nuläget består av en rad olika
arbetsmoment som är problematiska ur ergonomisk aspekt. Momenten
ställer höga krav på operatörerna gällande tunga lyft, då borrkronorna kan
väga upp emot 30 kg per produkt. Förslitningsskador är därav ett stort
problem. Produkternas varierande utformning gör det i vissa fall svårt för
operatören att ta upp dem ur den korg som de anländer till stationen i.
Detta medför bl.a. en klämrisk. Det finns även fler brister i övriga miljön
som t.ex. dålig luft.
Ovanstående problem är den bakomliggande anledningen till varför
avdelningen nu väljer att driva ett utvecklingsarbete för att göra
målningsstationen till en automatiserad process. Detta examensarbete
utgör en del i det utvecklingsprojektet som företaget driver, där
projektledare Peter Nilsson behöver hjälp med att hitta en eller fler
gripdon som kan hantera borrkronorna på ett bra sätt.
1.2 Syfte och mål
Målsättningen med detta examensarbete är att ta fram ett eller fler
konceptuella gripdon till företagets nya målningsanläggning, som med en
smart design möjliggör en effektiv borrkrons-hantering. Syftet med
examensarbetet är vara en bidragande del i ett större projekt som skapar
bättre ergonomiska förutsättningar för avdelningens operatörer.
1.3 Intressenter
Peter Nilsson som projektledare för utvecklingsprojektet, är den direkta
intressenten då det är dem som har avsikt av att implementera konceptet.
ÅF är indirekt berörd av examensarbetet då arbetet görs för dem samt
kommer ta del av rapporten. Luleå tekniska universitet skall bedöma
examensarbetet och är därav en intressent för arbetet, men de kommer
inte att vara berörd av lösningen, se figur 1.
2.
1. Peter Nilsson
3.
Figur 1 – Intressentanalys
1.4 Omfattning och avgränsningar
Omfattningen på examensarbetet är ett tio veckors projekt på 15 hp, där
ett eller fler gripdonskoncept skall tas fram. Resultatet av projektet skall
ha potential att implementeras i företagets nya målningsanläggning.
Examensarbetet begränsas genom att resultatet av arbetet presenteras
som ett visuellt koncept. I projektet ingår inte att ta fram en prototyp.
Slutresultatet av arbetet kommer inte att ha en färdig lösning med
avseende på teknik. Projektet kommer heller inte beröra kalkyler för vad
ett tänkt koncept skulle innebär ekonomiskt.
2 Genomförande
Projektet kommer genomföras med en Stage-gate modell, se figur 2. De
olika faserna skall resultera i ett delmål som ska uppfyllas. Efter varje fas
kommer delmålet att utvärderas om projektet är redo att gå in i nästa fas
eller om något måste kompletteras.
Figur 2 – ”Stage-gate”-modell
2.1 Förstudie
Nulägesbeskrivning – Kartläggning av hur arbetsplatsen ser ut idag.
Studera dagens arbetsplats ur ergonomiska aspekter för att ha som
underlag till varför en ny anläggning är nödvändig. Detta görs med
observationer och intervjuer. En närmare inblick i vilka produkter som
avdelningen tillverkar kommer även göras.
Problembestämning – Definiera uppgiften och tillhörande problem.
Projektplan – En projektplan skall formuleras för att lägga grunden för
hur arbetet skall se ut. En grundlig plan för vad som skall göras, när och
hur.
Benchmarking – Se över vad det finns för lösningar för gripdon på
marknaden. En viktig del för att analysera vad som finns och inte finns.
Kravspecifikation – Krav på det eller de tänkta koncepten skall i ett tidigt
skede upprättas. Viktig del för att alla involverade skall veta och vara
överens vilka krav som ställs på resultatet.
Tidiga idéer – Eventuellt börja spåna på tidiga idéer utan att gå in på
djupet vad de innebär.
Litteraturstudie – Samla teori kring ergonomi för att kunna dra
kopplingar mellan befintlig teori och hur den förhåller sig till dagens
arbetsplats. Teori om gripdon och produktutveckling såsom metoder osv.
Beslutspunkt 1 – En avstämning mot delmål 1 görs för att utvärdera om
det har uppfyllts. Görs med alla involverade parter. Läs mer under 3.2 vad
som skall uppfyllas.
2.2 Idéfas
Idégenerering – Kreativa metoder för att hitta lösningar på problemen.
Kategorisering och gallring – Utifrån de kreativa metoderna kommer
idéerna kategoriseras och gallras ned.
Visualiseringar – Idéer kommer till en början att visualiseras i form av
enklare skisser.
Funktionsmodeller – Om möjligt undersöka om idéernas funktion är
möjlig.
Val av idéer – De tre bästa idéerna skall väljas ut för vidare arbete.
2.3 Konceptfas
Utveckling av koncept – Analysera koncepten närmare. Hitta brister,
kombinera med andra lösningar och optimera.
Utvärdering – En konceptutvärdering kommer göras där en utredning
görs mot kravspecifikationen och hur pass bra koncepten klarar ”kraven”.
Detta sammanfattas i en värdematris.
Val av koncept – Det eller dem koncept som utvärderas som bäst
kommer tas vidare för att gå in i slutskedet av projektet.
2.4 Detaljdesign
Fortsatt utveckling – Fortsätta förbättra design och funktion i den mån
det går.
Detaljerade visualiseringar – Bättre visualiseringar tas fram för att visa
slutkonceptets funktion och design på ett informativt och proffsigt sätt.
Slututvärdering – Har målen uppfyllts? Uppfyller konceptet de krav som
i början av projektet upprättades?
3 Planering
En grov plan för arbetet har upprättats, med tidsplan för när projektets
ingående faser är tänkt att genomföras. Tidsplanen är en preliminär
uppskattning och kan ändras under projektets gång.
3.1 Tidsplan
Se bilaga 1 för Gant-schema.
3.2 Milstolpar och delmål
Delmål 1 – Vid delmål 1 skall ha en bra och tydlig nulägesbeskrivning
gällande arbetsplatsen vara gjord. Vidare skall en komplett produktstudie
vara genomförd. En tydlig kravspecifikation skall vara upprättad. En grov
marknadsanalys skall även visa vad det finns för övriga lösningar på
marknaden. Påbörja insamling av teori till rapporten. Slutligen skall
problembestämningen vara tydligt fastställd.
Delmål 2 – Vid det andra delmålet skall tre kompletta idéer vara
framtagna, redo att gå in i konceptfasen. Idéerna skall vara tydliga att
förstå med t.ex. skisser.
Delmål 3 – Efter avslutad konceptsfas skall projektet stå med ett eller fler
visualiserade koncept som resultat av utvecklingsarbete och
utvärderingar. Det eller de koncepten skall i detta skede vara i stort sett
färdiga och redo att gå in i detaljdesign-fasen.
Projektslut – Sista delmålet är då arbetet skall vara klart. Här skall
arbetet resulterat i ett eller fler koncept som företaget kan implementera i
deras planerade målningsanläggning. Resultatet skall vara tydligt
visualiserat för att enkelt förstå funktionen.
3.3 Budget
Inga kostnader är planerade för projektet. Däremot är ett studiebesök hos
ÅF:s avdelning i Laxå inbokat. Detta är en transportkostnad som ÅF:s
kommer att stå för.
3.4 Riskanalys
En risk i detta arbete är att Peter Nilsson och företaget beslutar om nya
krav för sin målningsanläggning och som följd påverkar detta arbete.
Ytterligare en risk som finns är att beslut inom projektet dras ut och i sin
tur gör detta arbete haltande.
4 Hållbar utveckling
Nedan redogörs för hur arbetet förhåller sig till miljö och säkerhet.
4.1 Miljö
ÅF arbetar för en hållbar utveckling ur miljömässigt perspektiv och
företaget har bland annat som mål att minska miljöbelastningen från
resor. Detta projekt är en del i den visionen. Transporter mellan kontoret
på ÅF och företagets industriområde sker därför via cykel istället för bil.
4.2 Säkerhet
Företaget och ÅF är mån om säkerheten och har gett examensarbetaren
information för vilka regler som gäller på industriområde. Innan inträde på
området har examensarbetaren gått en SSG-utbildning som är en
säkerhetsutbildning för entreprenörer inom industrier. Skyddsutrustning i
form av hjälm, skyddsskor, skyddsglasögon och reflexväst har delats ut
och skall användas då examensarbetaren vistas på området. Företaget
kommer se till att examensarbetaren blir samordnad då arbete sker på
området. Detta för att säkerställa en god säkerhet.
4 Projektorganisation
I följande avsnitt framgår hur arbetsteamet ser ut och vilka roller
personerna har.
4.1 Projektteam
Projektet drivs i huvudsak av Fredrik Öhlin med involverande personer till
hjälp, se figur 3.
Figur 3 - Organisationsschema
Ola Modigs har rollen som handledare från ÅF och kommer finnas
lättillgänglig för vägledning under hela projektet. Peter Nilsson driver
utvecklingsprojektet kommer att tillgodose projektet med viktig
information kring uppgiften samt nyttigt material. Anders Håkansson är
handledare från universitets håll och hans roll i arbetet kommer innebära
vägledning samt bollplank.
4.2 Kommunikation
Examensarbetet skrivs i Sandviken och har sin bas på ÅF:s kontor.
Kommunikation mellan Ola Modigs och Fredrik sker naturligt på kontoret.
Kommunikation mellan Peter Nilsson och Fredrik sker via fysiska möten.
Övrig kontakt mellan varandra sker via mail samt telefon. Kommunikation
mellan handlare Anders Håkansson och Fredrik sker genom veckovisa
videomöten för avstämningar angående arbetet. I varje fall ansvarar
Fredrik för att kommunikation sker.
4.3 Kontaktuppgifter
Student
Fredrik Öhlin
+46 73 822 00 42
frehli-2@student.ltu.se
Uppdragsgivare
Peter Nilsson
+46 70 616 02 14
Handledare LTU
Anders Håkansson
+46 73 481 19 20
anders.hakansson@ltu.se
Handledare ÅF
Ola Modigs
+46 70 686 33 58
ola.modigs@afconsult.com
Bilaga 1 – Gantt-schema
Detta är en tidsplanering över projektets ingående faser och händelser.
Bilaga 2 – Ergonomisk
undersökning
Följande bilaga är en blankett som användes då arbetsplatsens risker undersöktes
och bedömdes.
Bilaga 3 – Sammanställning av
Intervju
Följande bilaga är en sammanställning av den intervju som genomfördes med en
av avdelningens operatörer.
1. Hur länge har du jobbat på målningsstationen?
Svar:
1.5 år
2. Hur upplever du dagens arbetsplats ur ergonomisk synpunkt?
Svar:
Väldigt tungt
Mörkt
3. Hur många lyft gör du på en dag? Uppskattningsvis…
Svar: Allt beror på vilken produkt som körs, men en vanlig dag är
målet att måla 1500 småkronor. Om det blir en större modell
blir det givetvis färre eftersom orderstorleken är färre ca 300400.
Eftersom en krona kräver 3 lyft blir kan antal lyft bli upp emot
4500 gånger.
4. Har du någon gång haft ont eller varit sjukskriven pga.
arbetsbelastning?
Svar: Har inte varit sjukskriven, däremot fanns det en annan operatör
på avdelningen som varit sjukskriven. Dock hade han
haft värk i axlar samt rygg.
5. Vilket av arbetsmomenten upplever du som tyngst?
Svar: Det första moment upplevs som jobbigast. Det blir en liten
hukning, sedan blir det en 90 graders vridning.
6. Vilken av produkterna upp du ge högst belastning?
Svar: Tunga Retrac. Dels för att de väger upp emot 20 kg, sedan är
de svåra att få grepp om i korgen.
7. Anser du att arbetet är varierat ur belastningssynpunkt?
Svar: Beror på vilken order som körs. Det blir relativt varierad då olika
orders körs. Vissa dagar kan det bara köras små modeller och
ibland bara tungt. Med andra ord är det svårt att svara på.
8. Upplever du att arbetet är stressigt?
Svar: Det är beroende på hur mycket som ska köras. Är det många
orders som skall målas blir det stressigt.
1/2
11. Har du några övriga synpunkter angående den ergonomiska
situationen?
Svar: Dåliga arbetsställning då målningsanläggningen måste städas,
(varje fredag), bland annat ett filter som skall tömmas.
Hala golv och mattar men annars bra då mattorna är mjuka. De
hala golven beror på oljan från oljningsmoment som läcker ut.
Tycker det även är allmänt trångt på arbetsplatsen.
Det är mörkt, luften är helt okej. Dock är det vanligt, att då den
invändiga oljan sprutas i, stänker upp i ansiktet. Detta är
beroende på produktmodell. Vanligt är också att det luktar olja
pga. detta. Upplever att han blir trött av lukten.
Hög ljudnivå pga. av mycket truckar och buller.
2/2
Bilaga 4 – Kravspecifikation
Följande tabell är en kravspecifikation som tagits fram av Peter Nilsson i samråd
med examensarbetaren.
Kravdefinition på lyftdon
# Produktkrav
1 Funktion
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Möjliggöra en smidig nedställning i förpackningslådor
Fullständigt grepp på hela produktfloran, ∅ 30 - 170
Klara av produkter i viktspannet 0,4- 20kg
Utföra lyftoperation mellan 10-12 sekunder
Implementerbar i robot
Möjliggöra en god utbytbarhet
#
Viktning*
3
5
5
4
5
2
2 Konstruktion
2.1 Lättviktigt material
2.2 Slitagebeständigt
2.3 Hållbara material
1
4
3
3 Underhålls och service
3.1 Lättåtkomliga smörjnipplar
3.2 Lättåtkomliga ytor för rengöring
3.3 Möjliggöra enkel inspektion
2
2
2
4 Kvalitet
4.1
4.2
4.3
4.4
Ej ge materiella defekter på lyftobjekt
Ej påverka ytfinish på lyftobjekt
Precisionssäker
Slitagedelar skall klara (1) ett års anvädning
5
5
4
4
5 Miljö
5.1 Återvinningsbart material
5.2 Ej miljöfarligt material
3
3
6 Säkerhet
6.1 Får ej tappa produkt vid funktionsfel
6.2 Klara av snabb rörelse utan att tappa lyftobjekt.
* Viktning av kraven gjordes av Peter Nilsson i samråd med examensarbetaren.
5= Hög prioritet, 1= Låg prioritet
5
5
Bilaga 5 – Idébank
Följande bilder är illustrationer på de idéer som kombinerats och slagits ihop.
Bilaga 6 – Konceptvärdematris
Nedanstående bilaga redogör för den konceptvärdematris som projektet
genomfört.

EXAMENSARBETE - pure.ltu.se - Luleå tekniska universitet

Transcription

Similar documents

Bergbrorr TE MD20

Magnetism - NO i skolan

3 - Bengtssons Tools

Examensarbete - Tryckluft

ett underskattat verktyg på vägen mot ett giftfritt samhälle

Hydraulisk expanderande verktygshållare Start Kit