robotiserad tillverkning av prefabricerade väggelement859746/...akademin för innovation, design...

-

Akademin för Innovation, Design och Teknik

Robotiserad tillverkning av prefabricerade väggelement

Examensarbete

Avancerad nivå, 30 hp

Produkt- och processutveckling

Manne Hellsing

Fredrik Almers Rapport nr: 1.0

Handledare, Robotdalen: Ingemar Reyier

Handledare, Mälardalens högskola: Bengt Erik Gustafsson

Examinator: Sten Grahn

2 (78)

ABSTRACT

This report includes a thesis carried out by Fredrik Almers and Manne Hellsing, students at

Mälardalen University in the engineering program, Innovation and product design. The

assignment has been carried out in behalf of Robotdalen (Västerås, Sweden) in the period

2015-01-20 – 2015-06-11. The assignment was to explore possibilities of manufacturing

prefabricated wall elements using industrial robots. The task also included to determine which

robot tools that was needed and also designing one of them. The purpose of the assignment was

to develop the first robot tool required for the manufacturing and to investigate whether the

production time can be reduced by 70 percent compared to manual work.

To be able to address the problem in a scientific way, the project was split into three phases.

The first concerning information gathering, the second concept development and the third the

design of the tool.

The data collection included analyzing literature, previous work that had been done in the

project and conducting study visits. At this stage it was also revealed which tools were

necessary and which one of these that would be designed. It takes six different tools to

manufacture a wall element and the one that were designed was a multifunctional beam

assembly tool. A function analysis and a requirements specification were also established in

this phase. They were used as a basis for further work.

The goal of the concept generation phase was to develop a final concept where the basic

features of the tool was presented. The problem was divided into two parts and each part

solution was developed and evaluated individually. Through discussions and the use of

appropriate product development tools a final concept could be established. The functions of

the final concept was to grab hold of the wooden beam, compress it with another beam and

then nail them together. To solve this, existing components as grippers, pneumatic cylinders

and linear units were used.

The goal of the design phase was to go from a fundamental principle concept to a fully finished

and fully specified design. To achieve this CAD were used to calculate the components

strength and how they would work together. Trough contact and advice collected from the

suppliers the various components were selected. The designing of the tool has been based on

the requirement specifications and the function analysis.

The result of this project is a robotic tool that manages to nail together two wooden beams with

two nails in under five seconds. It does not require any help to accomplish this task and can

handle several different beam dimensions. The tool is designed with a frame of aluminum

profiles, whereupon the necessary components for the task are installed. Thus it is easy to

maintain and change the design of the tool if needed. With the help of this tool, the production

time for a wall element is reduced up to 90 percent, according to simulations in the CAD

environment compared to manual work.

3 (78)

SAMMANFATTNING

Denna rapport innefattar ett examensarbete utförts av Fredrik Almers och Manne Hellsing,

studerande på Mälardalens Högskola inom Ingenjörsprogrammet, Innovation och

produktdesign. Arbetet har utförts på uppdrag av Robotdalen (Västerås, Sverige) under

perioden 2015-01-20 – 2015-06-11. Uppdraget bestod av att undersöka möjligheterna för att

tillverka prefabricerade väggelement med hjälp av industrirobotar. I uppgiften ingick att ta reda

på vilka robotverktyg som behövdes, dessutom skulle ett av dessa robotverktyg konstrueras.

Syftet med arbetet har varit att utveckla det första robotverktyget som behövs i tillverkningen

samt att undersöka om produktionstiden kan minskas med 70 procent genom denna förändring

jämfört med manuellt arbete.

För att kunna ta sig an problemet på ett vetenskapligt sätt delades projektet in i tre faser, där

den första handlade om informationsinsamling, den andra om konceptframtagning och den

tredje om konstruktion.

I informationsinsamlingen analyserades litteratur, tidigare arbete som utförts i projektet samt

studiebesök genomfördes. I detta skede framkom också vilka verktyg som var nödvändiga samt

vilket av dessa som skulle konstrueras. Det behövs sex olika verktyg för att tillverka ett

väggelement och det som konstruerats är ett multifunktionellt balkmonteringsverktyg. En

funktionsanalys och en kravspecifikation upprättades också i denna fas. De användes som

grund för det fortsatta arbetet.

Målet med konceptgenereringsfasen var att ta fram ett slutgiltigt koncept där de grundläggande

funktionerna för verktyget presenterades. Problemet delades upp i två delar och lösningar på

respektive del togs fram och utvärderades individuellt. Genom diskussioner och lämpliga

produktutvecklingsverktyg togs ett kombinerat slutkoncept fram. Slutkonceptets funktioner var

att greppa tag i en träbalk, pressa ihop den med en annan balk och sedan spika ihop dem. För

att lösa detta skulle befintliga komponenter som gripdon, pneumatikcylindrar och linjärenheter

användas.

Konstruktionsfasens mål var att gå från ett grundläggande och principiellt koncept till en helt

färdig och fullt specificerad konstruktion. För att uppnå detta användes CAD för att beräkna

komponenternas hållfasthet och hur de skulle fungera tillsammans. Genom kontakt och

rådgivning med leverantörer valdes de olika komponenter som behövdes. Konstruktionsarbetet

har hela tiden utgått från kravspecifikationen och funktionsanalysen.

Resultatet av detta projekt är en prototyp som i teorin klarar av att spika ihop två träbalkar med

två spikar på under fem sekunder. Det behöver ingen hjälp utifrån för att utföra denna uppgift

och klarar av att hantera flera olika dimensioner på balkar. Verktyget är konstruerat med en

ram av aluminiumprofiler varpå nödvändiga komponenter monterats. Därmed är det enkelt att

underhålla och förändra verktyget om det skulle behövas. Med hjälp av detta verktyg kan

produktionstiden för ett väggelement minskas med upp till 90 procent enligt simuleringar i

CAD-miljö jämfört med manuellt arbete.

4 (78)

FÖRORD

Vi skulle vilja tacka våra handlare i Robotdalen Ingemar Reyier (Teknik- och

applikationsansvarig) och Bengt Erik Gustafsson (Program Coordinator BSc) vid Mälardalens

högskola för all vägledning och stöd under projektet.

Även ett stort tack till Mattias Henriksson (Delägare Grönbo AB) och Anders

Eriksson(Delägare Grönbo AB) för att ta sig tid att dela med sig av deras information och

kunskap.

5 (78)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

ABSTRACT .............................................................................................................................................................. 2

SAMMANFATTNING ............................................................................................................................................ 3

FÖRORD .................................................................................................................................................................. 4

INNEHÅLLSFÖRTECKNING .............................................................................................................................. 5

1 INLEDNING ................................................................................................................................................. 11

1.1 BAKGRUND ............................................................................................................................................. 11

1.2 PROBLEMFORMULERING.......................................................................................................................... 11

1.3 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ............................................................................................................. 11

1.4 AVGRÄNSNINGAR .................................................................................................................................... 12

2 ANSATS OCH METOD .............................................................................................................................. 13

2.1 FAS 1. INFORMATIONSINSAMLING ........................................................................................................... 13

2.1.1 Litteraturstudie ............................................................................................................................... 13

2.1.2 Analys av förstudie ........................................................................................................................ 13

2.1.3 Studiebesök .................................................................................................................................... 14

2.2 FAS 2. KONCEPTFRAMTAGNING .............................................................................................................. 14

2.3 FAS 3. KONSTRUKTION AV KONCEPT ....................................................................................................... 14

2.4 RELIABILITET OCH VALIDITET ................................................................................................................. 15

3 TEORETISK REFERENSRAM ................................................................................................................. 16

3.1 BAKGRUNDSINFORMATION ..................................................................................................................... 16

3.1.1 Prefabricerade väggelement ........................................................................................................... 16

3.1.2 Industrirobotar ............................................................................................................................... 16

3.1.3 Simuleringar i CAD-miljö ............................................................................................................. 17

3.2 INGÅENDE KOMPONENTER ...................................................................................................................... 17

3.2.1 Linjärenheter .................................................................................................................................. 17

3.2.2 Gripdon .......................................................................................................................................... 17

3.2.3 Pneumatiska komponenter ............................................................................................................. 18

3.2.4 Verktygsväxlare ............................................................................................................................. 18

3.2.5 Spikpistol ....................................................................................................................................... 18

3.3 PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN ........................................................................................................ 18

3.3.1 Gantt-schema ................................................................................................................................. 19

3.3.2 Funktionsanalys ............................................................................................................................. 19

3.3.3 Kravspecifikation ........................................................................................................................... 19

3.3.4 Pugh's matris .................................................................................................................................. 20

3.3.5 Quality Function Deployment (QFD) ............................................................................................ 20

3.3.6 Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) ................................................................................. 20

3.3.7 Design for Maintenance (DFMain) ................................................................................................ 21

3.3.8 Protoyp ........................................................................................................................................... 21

4 GENOMFÖRANDE ..................................................................................................................................... 22

6 (78)

4.1 FAS 1 - INFORMATIONSINSAMLING .......................................................................................................... 22

4.1.1 Planering – Gantt-schema .............................................................................................................. 22

4.1.2 Litteraturstudie ............................................................................................................................... 22

4.1.3 Studiebesök .................................................................................................................................... 24

4.1.4 Analys av förstudie ........................................................................................................................ 25

4.1.5 Funktionsanalys ............................................................................................................................. 27

4.1.6 Kravspecifikation ........................................................................................................................... 27

4.2 FAS 2 - KONCEPTFRAMTAGNING ............................................................................................................. 29

4.2.1 Konceptgenerering ......................................................................................................................... 29

4.2.2 Pugh's matris .................................................................................................................................. 30

4.2.3 Konceptutvärdering ....................................................................................................................... 31

4.2.4 Slutkoncept .................................................................................................................................... 32

4.2.5 QFD ............................................................................................................................................... 33

4.2.6 DFMain .......................................................................................................................................... 34

4.3 FAS 3 - KONSTRUKTION AV KONCEPT ...................................................................................................... 34

4.3.1 Komponenter ................................................................................................................................. 34

4.3.2 Konstruktion och Simulering ......................................................................................................... 36

4.4 FMEA ..................................................................................................................................................... 40

4.5 PROTOTYP ............................................................................................................................................... 41

5 RESULTAT (EMPIRI) ................................................................................................................................ 43

5.1 VERKTYG ................................................................................................................................................ 43

5.1.1 Gripdon .......................................................................................................................................... 43

5.1.2 Gripdonsfingrar .............................................................................................................................. 44

5.1.3 Gripdon fästplatta .......................................................................................................................... 44

5.1.4 Aluminiumprofiler ......................................................................................................................... 44

5.1.5 Skenstyrning .................................................................................................................................. 44

5.1.6 Pneumatikcylinder ......................................................................................................................... 44

5.1.7 Fästplatta – robot ........................................................................................................................... 44

5.1.8 Linjärenhet ..................................................................................................................................... 45

5.1.9 Basplatta ........................................................................................................................................ 45

5.1.10 Spikpistol ....................................................................................................................................... 45

5.1.11 Spikpistolsplattor ........................................................................................................................... 45

5.1.12 Bottenplattan .................................................................................................................................. 45

5.1.13 Fästplatta - linjärenhet ................................................................................................................... 45

5.1.14 Spikmatning ................................................................................................................................... 45

5.2 VIKT ........................................................................................................................................................ 46

5.3 TIDSBERÄKNING ...................................................................................................................................... 46

5.4 KOSTNADSUPPSKATTNING ...................................................................................................................... 47

6 ANALYS........................................................................................................................................................ 48

6.1 FRÅGESTÄLLNINGAR ............................................................................................................................... 48

6.2 KRAVSPECIFIKATION ............................................................................................................................... 49

7 (78)

6.2.1 Dimensioner och vikt ..................................................................................................................... 49

6.2.2 Funktionalitet ................................................................................................................................. 49

6.2.3 Tillförlitlighet ................................................................................................................................ 50

6.2.4 Ekonomi ......................................................................................................................................... 50

7 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ..................................................................................... 51

7.1 SLUTSATSER ............................................................................................................................................ 51

7.2 REKOMMENDATIONER ............................................................................................................................. 51

7.2.1 Verktyget ....................................................................................................................................... 51

7.2.2 Processen ....................................................................................................................................... 52

8 KÄLLFÖRTECKNING ............................................................................................................................... 53

9 BILAGOR ..................................................................................................................................................... 55

GANTT-SCHEMA ................................................................................................................................................... 56

ROBOTPROCESSEN ............................................................................................................................................... 58

VERKTYGSLISTA .................................................................................................................................................. 60

SPIK/SKRUV-UTVÄRDERING ................................................................................................................................. 62

SKISSER PÅ KONCEPT ........................................................................................................................................... 63

BILDER PÅ KONCEPT ............................................................................................................................................ 65

PUGH’S MATRIS .................................................................................................................................................... 66

QFD ..................................................................................................................................................................... 67

FMEA .................................................................................................................................................................. 68

BILDER PÅ SLUTKONCEPT .................................................................................................................................... 69

DATABLAD FÖR GRIPDON .................................................................................................................................... 70

DATABLAD FÖR SKENSTYRNING .......................................................................................................................... 71

DATABLAD FÖR PNEUMATIKCYLINDER ................................................................................................................ 72

DATABLAD FÖR LINJÄRENHET ............................................................................................................................. 73

DATABLAD FÖR SPIKPISTOL ................................................................................................................................. 74

BILDER PÅ FÄRDIGT VERKTYG ............................................................................................................................. 75

SAMMANSTÄLLNINGSRITNING – RESULTAT ......................................................................................................... 77

ÖVERSIKTSRITNING.............................................................................................................................................. 78

8 (78)

Figurförteckning

Figur 1 - Industrirobot (ABB u.å.) ............................................................................................. 16 Figur 2 - Simulering av två olika mesh ...................................................................................... 17 Figur 3 - Linjärenhet (Rollco .u .å) ............................................................................................ 17

Figur 4 - Gripdon (Schunk .u .å) ................................................................................................ 17 Figur 5 - Pneumatisk cylinder (Timmer-Pneumatik .u .å) ......................................................... 18 Figur 6 - Verktygsväxlare (Swerob .u .å) ................................................................................... 18 Figur 7 - Spikpistol (Senco .u .å) ............................................................................................... 18 Figur 8 - Produktutvecklingsprocessen ...................................................................................... 19

Figur 9 - Slutkoncept .................................................................................................................. 32 Figur 10 - Gripdonsfingrar greppar balken i livet ...................................................................... 34 Figur 11 - Skala för simuleringar ............................................................................................... 36 Figur 12 - Gripdon fästplatta. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger). ........ 36 Figur 13 - Basplatta. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger). ...................... 37

Figur 14 - Spikpistols fästplatta. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger). .... 38 Figur 15 - Fästplatta - Robot. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger). ........ 38 Figur 16 - Gripdonets fingrar. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger). ....... 39

Figur 17 - Fästplatta - Linjärenhet. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger). 39

Figur 18 - Främre fästplatta - Spikpistol. Grundform (vänster) och överdriven

deformering(höger). ................................................................................................................... 40 Figur 19 - Bakre fästplatta - Spikpistol. Grundform (vänster) och överdriven

deformering(höger). ................................................................................................................... 40 Figur 20 - Färdigt koncept .......................................................................................................... 43

Figur 21 - Gripdon-Schunk PSH ................................................................................................ 43 Figur 22 - Gripdonsfingrar på gripdon ....................................................................................... 44 Figur 23 - Gripdon fästplatta ...................................................................................................... 44

Figur 24 - Aluminiumprofil-JSM ............................................................................................... 44 Figur 25 - Skenstyrning-BMS .................................................................................................... 44

Figur 26 - Pneumatikcylinder-SMC ........................................................................................... 44 Figur 27 - Fästplatta- robot ......................................................................................................... 44

Figur 28 - Linjärenhet - EGC ..................................................................................................... 45 Figur 29 - Basplatta .................................................................................................................... 45 Figur 30 - Spikpistol Senco FramePro 701 XP .......................................................................... 45 Figur 31 - Spikpistolsplattor ....................................................................................................... 45

Figur 32 - Bottenplattan ............................................................................................................. 45 Figur 33 - Fästplatta linjärenhet ................................................................................................. 45

Tabellförteckning

Tabell 1 - Pugh's matris .............................................................................................................. 30 Tabell 2 - Konceptsammanställning ........................................................................................... 31 Tabell 3 - QFD ........................................................................................................................... 33

Tabell 4 - Simuleringsdata, gripdon fästplatta ........................................................................... 37 Tabell 5 - Simuleringsdata, basplatta ......................................................................................... 37 Tabell 6 - Simuleringsdata, spikpistols fästplatta ....................................................................... 38 Tabell 7 - Simuleringsdata, fästplatta - Robot ............................................................................ 38

Tabell 8 - Simuleringsdata, gripdonets fingrar ........................................................................... 39 Tabell 9 - Simuleringsdata, fästplatta - linjärenhet .................................................................... 40 Tabell 10 - Simuleringsdata, främre fästplatta - spikpistol ........................................................ 40

9 (78)

Tabell 11 - Simuleringsdata, bakre fästplatta - spikpistol .......................................................... 40

Tabell 12 - FMEA-tabell ............................................................................................................ 41 Tabell 13 - Vikter ....................................................................................................................... 46 Tabell 14 - Tider för arbetsmoment ........................................................................................... 46 Tabell 15 - Uppskattade kostnader ............................................................................................. 47

Tabell 16 - Teknisk jämförelse ................................................................................................... 49

10 (78)

FÖRKORTNINGAR & ORDLISTA

CAD Computer Aided Design

DFMain Design for Maintenance

FMEA Faliure Mode and Effect Analysis

IDT Akademin för Innovation, Design och Teknik

MDH Mälardalens högskola

ABB Asea Brown Boveri

FEM Finite element method

Gantry En typ av travers som består av en brygga som vilar på fasta balkar. Bryggan kan

röra sig längs med dessa balkar samt i sidled.

Mesh Används vid simulering av CAD modeller. Bygger upp CAD modellen i form av

ett rutnät av punkter på modeller för att möjliggöra simuleringar.

Prototyp En fysisk modell med funktioner

11 (78)

1 INLEDNING

1.1 Bakgrund

Robotdalen är en branschorganisation som finansieras av kommuner, länsstyrelser, företag och

lärosäten i området kring Mälaren samt VINNOVA och Europeiska regionala

utvecklingsfonden. Organisationens syfte är att föra samman näringsliv, akademi och offentliga

aktörer för att på så sätt skapa förutsättningar för en framgångsrik utveckling och

kommersialisering av nya robotlösningar. Dels inom industri och service men även inom nya

robotområden som vård och omsorg.

Ett av Robotdalens nuvarande projekt handlar om att automatisera tillverkningsprocessen av

prefabricerade hus med hjälp av industrirobotar. Projektet är initierat av Robotdalen själva

tillsammans med hustillverkaren Grönbo AB. Syftet med projektet är att genom att använda sig

av en ny metod för att tillverka prefabricerade husmoduler och därmed minska kostnaden och

öka produktionskapaciteten i en modern husfabrik. I de flesta husfabriker idag utförs arbetet

manuellt vilket både sliter på montörerna såväl som att tillverkningsprocessen tar lång tid.

Projektet är indelat i olika områden, den del som detta examensarbete behandlar är

utvecklingen av de verktyg som är nödvändiga.

Grönbo AB är ett nystartat bolag som arbetar med industriellt husbyggande inomhus i sina

fabrikslokaler, de levererar prefabricerade byggnadsdelar till byggplatser där montörer tar vid

och sammanfogar delarna. Husen som tillverkas av Grönbo AB är konstruerade efter ett

ekologiskt byggsystem som de tagit fram. Detta gör husen till ett miljövänligt husalternativ

som baseras på miljövänliga material och tekniker.

1.2 Problemformulering

Det stora problemet med husbyggande idag är att det går åt tid och arbetskraft, det innebär

stora kostnader för producenten och långa leveranstider. Detta är varken bra för producenten

eller kunden, som båda vill hålla kostnaderna nere och leveranser färdiga så fort som möjligt.

Något som också efterfrågas är möjligheten att varje enskilt hus ska vara unikt, detta ställer

höga krav på en automatiserad produktionsprocess.

I många delar av Sverige kommer stora förändringar för boende att behöva göras på kort tid

(Statistiska centralbyrån, 2012). Bland annat så ska hela staden Kiruna flyttas vilket innebär en

utmaning (Karriär, 2014). För att kunna möta denna höga efterfrågan kommer inte en

traditionell manuell produktionsprocess att fungera. En automatiserad lösning behövs, och för

att möta varje unik kunds unika önskemål är en robotstyrd produktionsprocess ett starkt

alternativ.

I detta examensarbete kommer en bred undersökning över byggbranschen göras för att se

fördelarna och nackdelarna av en automatiserad produktion. Undersökningen kommer sedan

smalnas av för att fokusera på automatiserad tillverkning av väggmoduler med hjälp av

industrirobotar samt vilka robotverktyg som skulle krävas för detta.

1.3 Syfte och frågeställningar

Produktionstid för prefabricerade väggelement måste minskas. Det konkreta målet med detta

examensarbete är att undersöka vilka verktyg som behövs för att kunna tillverka hus med hjälp

av industrirobotar samt att ta fram en färdig lösning på ett av dem. Med en färdig lösning

menas visualisering och test av verktyget med hjälp av CAD-modellering i programvaran

SolidWorks, ritningar på verktyget och en fungerande prototyp. Att ta fram ett robotverktyg

som behövs för att tillverka hus med robotar är ett viktigt första steg i att utveckla en färdig

produktionsprocess.

12 (78)

Frågeställningen för detta examensarbete delas upp i en huvudfråga och två delfrågor, syftet

med de två delfrågorna är att de ska ge stöd när svaret på huvudfrågan söks.

Huvudfråga

A.1 - Kan produktionstiden för en väggmodul minskas med 70 procent, utan

kvalitetsförändring, genom att gå från manuell till automatiserad montering?

Delfrågor

B.1 - Vilka robotverktyg behövs och vilket av dessa är mest komplext?

B.2 - Hur ska det mest komplexa robotverktyget utformas för att ge bäst effektivitet?

Från en akademisk synvinkel är syftet med detta examensarbete att behandla ett

produktutvecklingsproblem på ett tekniskt och vetenskapligt sätt, genom att tillämpa kunskaper

som förvärvats under utbildningen. Det generella problemområdet som arbetet kretsat kring är

automation inom byggbranschen.

1.4 Avgränsningar

Examensarbetet skall utföras under vårterminen 2015 och skall utföras av två studenter

gemensamt, på heltid under cirka 20 veckor och motsvarar 30 högskolepoäng vardera.

Uppdragsgivaren är Robotdalen tillsammans med Grönbo AB.

Resultatet av examensarbetet ska innehålla färdiga prototyper på ett verktyg som behövs för att

kunna testa funktionen och i förlängningen ta fram en process för produktionen.

Underlag för tillverkning och bearbetning av verktyget/verktygen ska finnas i CAD-miljö samt

detaljerade 2D-ritningar.

Hållfasthetsberäkningar samt liknande studier kommer att användas för att verifiera och

analysera konstruktionen. Dessa beräkningar kommer utföras i CAD-miljö. Även simuleringar

där verktyget/verktygen sätts in i produktionen kommer utföras i CAD-miljö för att verifiera att

de passar in i tillverkningsprocessen.

De studier som utförs kring hustillverkning och de processer som krävs för detta är endast till

för att öka förståelsen för hur detta ser ut, det läggs alltså inte något fokus på att förbättra och

förändra dessa. Detta fungerar som ett underlag för att ta avgörande beslut för konstruktionen

och valet av verktyg.

Verktyget kommer att presenteras med hjälp av bilder och simulationer. Även en prototyp ska

påbörjas för att understödja simulationerna. För att ge en mer verklighetstrogen bild kommer

andra komponenter synas som hämtats ifrån andra källor och deras konstruktion ingår inte i

detta examensarbete.

Definierat i projektet sen innan var att en eller flera robotar ska jobba från en gantry.

13 (78)

2 ANSATS OCH METOD

En studie där både sekundära och primära källor använts har genomförts för att hitta lösningar

på frågeställningen som satts upp. Den sekundära informationen har samlats in med hjälp av

olika databaser som finns tillgängliga på Mälardalens Högskola och i dess bibliotek. Källor

från internet har använts för att komplettera övriga källor när det har behövts. Primärdata har

samlats in under studiebesök på både den nuvarande produktionen samt på

produktionsanläggningar som använder industrirobotar på liknande sätt, dessa beskrivs mer

ingående i detta avsnitt.

Projektet har delats upp i tre huvudsakliga faser:

Fas 1: Informationsinsamling Fas 2: Konceptframtagning Fas 3: Konstruktion av koncept

För att ge stöd i arbetet samt för att underlätta och strukturera upp det har en

produktutvecklingsprocess (Ullman, 2010) använts som grund för arbetet. Tillsammans med

den fasindelning som redovisats ovan utgör det grunden för arbetsmetoden. Syftet med Fas 1 är

att svara på fråga 2 samt att undersöka möjliga svar på fråga 1. Fas 2 och 3 handlar

huvudsakligen om att svara på fråga 3.

2.1 Fas 1. Informationsinsamling

De olika metoder som använts för informationsinsamling listas i detta avsnitt.

2.1.1 Litteraturstudie

Flera olika databaser har använts för att söka information till en litteraturstudie. De databaser

som har använts flitigast är Discovery, Google Scholar samt ABI/INFORM Global, samtliga av

dessa databaser tillhandahålls av biblioteket på Mälardalens Högskola. Syftet med sökningarna

var att finna information om applikationer där industrirobotar används och vilka resultat

implementeringen av dessa har givit, för att på så sätt söka möjliga svar på detta

examensarbetes huvudfråga. Information för att få en bättre förståelse för problemet i stort har

sökts. En sökning i databaser efter information rekommenderas som det första steget i

informationsinsamling (Booth, Colomb & Williams, 2004, s.84). Tillsammans med detta

utfördes kompletterande sökningar senare i projektet.

Exempel på sökord som använts är: robotics; automation; efficiency; value creation;

productivity; pneumatics; actuators; nail gun.

Dessa sökord har valts utifrån principen att detaljerade sökord ger konkreta svar (Bell, 2006,

s.93). Sökorden har kombinerats med varandra för att hitta relevant information. Målsättningen

har varit att välja källor som är mindre än 10 år gamla för att behålla relevansen i källorna

(Booth, Colomb & Williams, 2004, s.83-84), vissa undantag har gjorts kring detta. Även den

vanliga Google-sökmotorn har använts för att söka mer generell information om olika

komponenter, produkter och lösningar, en vanlig sökmotor räcker för att hitta denna typ av

information (Bell, 2006, s.93).

2.1.2 Analys av förstudie

Det arbete som redan genomförts av Robotdalen i projektet med att automatisera tillverkningen

av prefabricerade väggelement har varit viktigt att ta tillvara på samt att förstå i denna fas.

Syftet med att studera denna information var att förstå hur problemet såg ut idag och vilka

tankegångar kring lösningar som redan existerade.

14 (78)

Ett ytterligare syfte med att undersöka denna information var att ta reda på vilka verktyg som

behövs för att kunna automatisera byggprocessen fullt ut samt att analysera vilket av dessa

verktyg som var lämpligast att fokusera på i detta projekt.

2.1.3 Studiebesök

Tre olika studiebesök har genomförts för att på ett djupare sätt förstå både

tillverkningsprocessen som den ser ut idag och vilka krav som ställs därifrån samt att

undersöka lösningar på liknande tekniska problem. Dessa studiebesök var även viktiga för att

skapa en egen förståelse för problemet som inte färgats av andras slutsatser. Studiebesöken har

alltså bidragit med viktig primärdata till studien som kompletterar sekundärdata (Bell, 2006,

s.187). Studiebesöken har inte varit strukturerade på något särskilt sätt då syftet med

observationerna varit tydligt (Bell, 2006, s.188-189), istället har varje unik maskin och process

undersökts för att förstå den, metoden har alltså varierat beroende på objektet.

1. Robotdalen, Västerås

Funktionen och programmeringen av en industrirobot studerades på en grundläggande nivå

genom laboration och föreläsning. Syftet var att förstå hur en industrirobot fungerar och hur

den styrs.

2. Foldy Pac, Skultuna

Den med industrirobotar automatiserade produktionen av olika typer av lastpallar och

emballage studerades genom observationer av två olika robotceller, detta genomfördes i början

av projektet. Huvudsyftet med studiebesöket var att undersöka hur robotverktygen som

användes såg ut samt hur spikpistoler hanterades i en automatiserad robotcell.

3. Grönbo AB, Piteå

Den nuvarande produktionen av väggelement studerades dels genom observationer i verkstaden

i sig samt genom diskussioner kring ritningar och processer, detta genomfördes i mitten av

projektet. Huvudsyftet med besöket var att få kunskap om viktiga detaljer i produktionen samt

för att undersöka hur tilltänkta lösningar skulle kunna fungera i praktiken.

2.2 Fas 2. Konceptframtagning

Denna fas av projektet har varit iterativ där varje idé genomgått flera cyklar av förbättring för

att göra dem till fullt utvecklade koncept, detta har delvis integrerats med fas 1 när ny

information har varit nödvändig att inhämta. Denna fas har tagit upp en stor del av projektets

tid och har följt en given produktutvecklingsprocess (Ullman, 2010, s.17-18). Denna process

presenteras i figur 7. Som en del i denna produktutvecklingsprocess har en rad olika

produktutvecklingsverktyg använts, syftet med dessa var att verifiera att arbetet och koncepten

gick i rätt riktning.

2.3 Fas 3. Konstruktion av koncept

Under denna fas har fokus varit att utveckla det koncept från fas 2 som har ansetts inneha störst

potential och som svarar bäst mot de krav som finns uppsatta på konstruktionen. För att

verifiera att konceptet faktiskt har uppfyllt alla krav har diskussioner förts med handledare och

uppdragsgivare samt produktutvecklingsverktyg använts. För att utveckla konceptet till en

färdig konstruktion har CAD använts, dels för att konstruera komponenterna men även för att

säkerställa god hållfasthet i konstruktionen. I denna fas har även en prototyp av verktyget tagits

fram för att kunna genomföra tester av konstruktionen i verkligheten och på så vis erhålla

primärdata.

15 (78)

2.4 Reliabilitet och validitet

Det är alltid viktigt att kritiskt granska den metod som används för att säkerställa dess kvalitet.

Det finns två begrepp som är särskilt starkt kopplade till detta, reliabilitet och validitet (Bell,

2006, s.117-118). Metoden bör granskas utifrån dessa begrepp för att med säkerställa god

kvalitet. Reliabilitet handlar om att undersöka huruvida metoden genererar samma resultat om

studien skulle göras om vid en annan tidpunkt med under samma förhållanden, det finns olika

metoder för att testa detta (Bell, 2006, s.117). Validitet handlar om att undersöka huruvida en

fråga mäter eller beskriver det som önskas. Det som är viktigt med validitet är att den aldrig

kan existera utan reliabilitet, däremot kan en fråga ha reliabilitet men sakna validitet (Bell,

2006, s.118).

Reliabiliteten och validiteten i detta projekt anses vara hur troligt det är att resultatet skulle bli

detsamma, om projektet genomfördes igen under samma förutsättningar. För att hålla en hög

validitet har endast välkända och erkända produktutvecklingsverktyg använts, vidare har även

kontinuerliga samtal förts med uppdragsgivaren för att säkerställa att resultatet uppfyller deras

förväntningar. Det är dock viktigt att inse att detta projekt bygger mycket på kunskap,

erfarenhet och kreativitet, vilket innebär att det rimligtvis finns andra möjliga lösningar.

16 (78)

3 TEORETISK REFERENSRAM

Det generella problemområdet för detta examensarbete är automation med industrirobotar inom

byggbranschen. Arbetet handlar om att göra en bred undersökning om byggbranschen i stort för

att sedan smalna av mer mot automatisering av väggmodulstillverkning med hjälp av

industrirobotar.

3.1 Bakgrundsinformation

3.1.1 Prefabricerade väggelement

Prefabricering handlar om att bygga saker i förväg och ofta på annan ort än var det ska

monteras. Inom byggindustrin handlar det oftast om att vissa delar av husen monteras i en

fabrik som är helt avskild från byggarbetsplatsen. Husbyggen som använder

prefabriceringsteknik istället för traditionellt byggande kan spara upp till 15 % av kostnaderna

(Richard, 2005).

Ett väggelement innebär i detta projekt en del av en vägg i ett trähus. Detta element är när det

kommer ut ur fabriken helt färdigt att montera på huset, det innebär att dels bärande och

tätande stomme ingår samt fönster, dörrar, isolering och el-dragning (Eriksson, 2015).

Tillverkningen av ett väggelement tar idag cirka 25-30 timmar för en person. Tidsåtgången

varierar något mellan varje väggelement, det beror på att de ser olika ut och har olika mängd

komponenter som skall monteras. Husets trästomme tar 30 minuter för en person att tillverka

idag, vilket är en förhållandevis liten del av hela produktionstiden (Eriksson, 2015).

3.1.2 Industrirobotar

En industrirobot används i många olika branscher och har oftast i

uppgift att effektivisera produktion, förbättra säkerhet eller stå för

”bra kvalitet”. De flesta industrirobotar består av en "arm" som i sin

tur är monterad på en basplatta. Längst ut på armen sitter robotens

verktygsfäste som kan fästa olika typer av verktyg. Armen består av

4-6 axlar som ger roboten möjligheten att röra sitt verktyg i olika

vinklar inom sin räckvidd. Dessa axlar drivs med hjälp av eldrivna

servomotorer och växellådor som gör det möjligt att styra roboten

med hög precision. I "handen" kan många olika typer av verktyg

fästas, vanligtvis är det svetspistoler, gripdon, skärverktyg och olika

sugkoppar för lyftning. Industrirobotarna kan stå stillaståendes på

golv, vägg eller tak men kan även placeras på linjära banor eller på

gantrys vilket ger möjligheten att röra sig i alla dimensioner (ABB,

2015). Figur 1 - Industrirobot (ABB

u.å.)

17 (78)

3.1.3 Simuleringar i CAD-miljö

Simuleringar i CAD-miljö används för att så mycket som möjligt

uppnå en verklig miljö med CAD modell i fokus. Man kan testa sina

koncept/prototyper på de utmaningar som ställs i verkligheten långt

innan konstruktionen är klar. Simuleringar kan ligga som underlag

för beslut om val av koncept, design, tekniklösning och kan snabbt ge

en inblick av dess relevans. För att få en så noggrann beräkning som

möjligt, måste miljön runt CAD modellen sättas så nära verkligheten

som möjligt. Det kan handla om krafter, moment, gravitation,

temperatur vind med mera. För att dessa förhållanden skall kunna

påverka modellen byggs den upp av ett mesh. Meshet skapar ett sorts

nät av punkter där de olika förhållandena påverkar modellen. Desto

fler punkter och mindre mesh som används skapar större noggrannhet

men även längre beräkningstider. På Figur 2 visas två likadana

modeller med samma förhållanden fast olika mesh vilket skapar olika

resultat där modellen till höger skapar en större spänning än modellen

till vänster.

3.2 Ingående komponenter

I detta avsnitt ges enkla och generella beskrivningar över de olika komponenter som använts i

det konstruerade robotverktyget.

3.2.1 Linjärenheter

Linjärenhetens syfte är att förflytta och positionera olika ting längs

en axel. Denna axel kan utformas på olika vis för att uppnå olika

funktioner. De vanligaste utformningarna är skruv, kugg rem och

kuggstång. Det finns två former av skruv drift, ledarskruvdrivning

och kulskruvdrivning. Ledarskruvdriven används vid upprepande

samt långsam drift och kulskruvsdriven vid krav på precision och

styvhet. Kuggremsdrift används vid långa slag och höga hastigheter

medan kuggstång används vid mycket långa slag (Aratron, 2015).

3.2.2 Gripdon

Ett gripdon är en komponent som ofta används inom automation och

robotik, dess funktion är att hålla i objekt. En mänsklig hand är en

enkel parallell att dra, och precis som en hand kan gripdonet hålla i,

klämma, hantera och släppa objekt. Gripdon kan monteras på robotar

eller vara en del i ett fast automationssystem.

Det finns flera olika typer av gripdon, parallella och vinklade, med

två eller tre fingrar, listan kan göras lång, mycket tack vare att varje

applikation har olika krav. Den enklaste urskiljning som kan göras är

mellan parallella och vinklade gripdon. Parallella don har fingrar

som rör sig parallellt i förhållande till varandra och gripdonets kropp,

dessa har oftast bra precision. Vinklade gripdon har fingrar som

öppnas och stängs runt en central svängpunkt vilket får fingrarna att röra sig i en svepande

halvcirkelform, dessa gripdon är användbara när fingrarna behöver greppa runt föremål och när

hög gripkraft är nödvändig (Applied robotics, 2015)

Figur 3 - Linjärenhet (Rollco

.u .å)

Figur 2 - Simulering av två

olika mesh

Figur 4 - Gripdon (Schunk .u

.å)

18 (78)

3.2.3 Pneumatiska komponenter

Pneumatik är ett begrepp som handlar om teknik för att överföra

krafter med hjälp av gaser, oftast används tryckluft men även andra

gaser förekommer. Luft pumpas vanligen in i en tank med hjälp av

en kompressor, denna tank innehåller en större volym luft som kan

användas av det pneumatiska systemet vid behov. Med hjälp av olika

ventiler styrs gasens riktning, tryck och hastigheten på komponenter

(NFPA, 2015). Den vanligaste funktionskomponenten i ett pneumatiksystem är en cylinder,

den kan bland annat vara dubbelverkande, singelverkande eller fjädrande. Genom att dessa

komponenter inte anses som fasta är det vanligt att de används som dämpning i konstruktionen.

Fördelen med pneumatik är att komponenterna i regel är lätta, de utsätts för lågt tryck och

därför kan lätta material användas, och att gasen i systemet oftast kan släppas ut direkt i

atmosfären (NPFA, 2015).

3.2.4 Verktygsväxlare

En verktygsväxlare är en komponent som fästs på robotens

”handled” och tillåter roboten att byta från ett verktyg till ett annat

automatiskt. Detta är särskilt användbart när en och samma robot ska

utföra flera olika processer som kräver olika verktyg (Robotiq.com,

2015).

Verktygsväxlare är utformade med två matchande delar, en

verktygsdel och en robotdel. Den ena fästs på roboten och den andra

på verktyget, dessa är utformade för att automatiskt kunna kopplas

ihop, ta upp last samt att kunna överföra olika medier (t.ex. luft och

ström). De flesta verktygsväxlare använder pneumatik för att koppla

samman robotdelen och verktygsdelen (ATI Industrial Automation,

2015)

3.2.5 Spikpistol

En spikpistol är ett verktyg som används för att underlätta spikning

när stora mängder spik ska slås i. Spikpistolen kan drivas på flera

olika sätt, tryckluft, gas, kolsyra eller ström, där tryckluft är den

vanligaste varianten. En förutsättning för att kunna spika snabbt är

att det alltid finns spik tillgängligt, därför har spikpistolen ett

magasin som matar fram spik till rätt position. Detta delar också in

spikpistolerna i två grupper, de som har rakbandade magasin och de

som har rullbandade magasin. De rakbandade spikpistolerna

använder spik som är löst sammansatta med hjälp av papper, plast

eller tunn tråd, spiken lagras i ett rakt magasin. Den rullbandade

spikpistolerna använder spik som är löst sammansatta i långa band

som rullas ihop, spiken lagras i ett runt magasin som rymmer upp till 300 spik. Rullbandade

spikpistoler rymmer i regel flest spik (Lowe’s, 2015).

3.3 Produktutvecklingsprocessen

Arbetet med att utveckla robotverktyget har i stora drag följt den struktur som presenteras av

D.G. Ullman i boken The Mechanical Design Process, se figur 8 på påföljande sida. Processen

beskriver de olika stegen som bör genomgås för ett lyckat utvecklingsarbete. I detta avsnitt

kommer de verktyg som är relevanta för detta utvecklingsarbete att presenteras i koppling till

utvecklingsprocessen som använts.

Figur 6 - Verktygsväxlare

(Swerob .u .å)

Figur 5 - Pneumatisk cylinder

(Timmer-Pneumatik .u .å)

Figur 7 - Spikpistol (Senco .u

.å)

19 (78)

3.3.1 Gantt-schema

Gantt-schema är ett planeringsverktyg som är vanligt inom produktutvecklingsprocesser.

Gantt-schemat är strukturerat med en horisontell tidslinje vilket representeras av en horisontell

stapel som visar början och slutet av sin uppgift. För de olika uppgifterna ritas det in en enskild

stapel som representerar den aktuella tiden i projektet. Detta hjälper till att skapa en bra

överblick av hur lång tid varje uppgift tar samt se hur man ligger till i projektet. (Österlin,

2010, s.337).

3.3.2 Funktionsanalys

Funktionsanalysen används för att visa på huvudsyftet med produkten och hjälper till att

definiera de funktioner som måste existera för att göra produkten möjlig. Dessa funktioner

delas in i tre olika steg, huvudfunktion, delfunktion och stödfunktion. Huvudfunktionen är

anledningen till produktens existens. Det som gör huvudfunktionen möjlig kallas delfunktioner.

Delfunktionerna samverkar för att visa på hur huvudfunktionen fungerar. Stödfunktioner är inte

nödvändiga för att uppfylla huvudfunktionen utan kan vara önskemål eller liknande från kund

eller uppdragsgivare. Denna sammanställning hjälper till att ge en överblick av vilka funktioner

som är nödvändiga för att uppfylla produktens funktioner och hur dessa samverkar med

varandra. (Österlin, 2010, s.42-43).

3.3.3 Kravspecifikation

En kravspecifikation är ett dokument som tas fram i utvecklingsarbetets tidiga faser för att

tydligare definiera konkreta mål. Genom informationsinsamling och funktionsanalys skapas en

förståelse för vilka behov produkten måste uppfylla, dessa överförs i kravspecifikationen till

Figur 8 - Produktutvecklingsprocessen

KommuniceraVisualiseringar Ritningar Prototyp Rapport

BeslutaFMEA DFx-verktyg

UtvärderaPugh's matris QFD

GenereraKonceptgenerering

FörståVerktygsanalys Kravspecifikation Funktionsanalys

PlaneraGantt-schema

DefinieraProblemformulering Syfte & frågeställningar Avgränsningar

Fas 2

Fas 1

Fas 3

20 (78)

konkreta och mätbara krav på vad produkten måste klara av. I kravspecifikationen beskrivs inte

hur varje behov skall lösas (Ulrich & Eppinger, 2008, s.72-73).

Det är viktigt att kravspecifikationen har rätt nivå av detaljer, en kravspecifikation med alltför

snäva krav kan vara svår att arbeta med då det begränsar utrymmet för att söka lösningar. På

samma sätt kan en kravspecifikation med alltför breda krav leda till att arbetet stannar då målet

inte är tydligt nog (Österlin, 2010, s.51-52)

3.3.4 Pugh's matris

Pugh's matris är ett verktyg som används för att utvärdera enkla koncept i förhållande till

varandra. Syftet är att snabbt minska antalet koncept och på samma gång förbättra dem. Detta

görs utifrån kriterium som sedan tidigare satts upp. Verktyget kan delas upp i två delar, concept

screening och concept scoring, och metoden emellan dessa skiljer sig åt (Ulrich & Eppinger,

2008, s.130-137).

Concept screening används för att snabbt minska antalet olika koncept och förbättra dem, här

görs en enkel jämförelse mellan de olika koncepten utifrån uppsatta kriterium (Ulrich &

Eppinger, 2008, s.130). Concept screening används däremot för att göra en noggrannare

utvärdering av de tävlande koncepten, här jämförs koncepten utifrån samma kriterium men

med skillnaden att varje kriterium har givits en poäng beroende på hur viktigt det är. Fokus

ligger alltså på en tydligare definition på varje kriterium och jämförelser emellan dem (Ulrich

& Eppinger, 2008, s.134).

3.3.5 Quality Function Deployment (QFD)

QFD är en utvärderingsmetod inom produktutveckling som tar hänsyn till många aspekter av

produkten vilket gör den särskilt effektiv. Verktyget utvärderar produkten utifrån kundbehov,

produktkrav, mätbara mål samt konkurrerande produkter. Tack vare detta mångsidiga

angreppssätt skapas en förståelse för problemet utifrån flera perspektiv. För att genomföra en

QFD förs produktens egenskaper och data in i en matrismodell, som kallas QFD-hus eller

House of Quality (Österlin, 2010, s.70-72). Matrisen fylls i åtta steg efter den modell som

redovisas nedan (Ullman, 2010, s.151-167).

1. Identifiera kunderna. Det finns flera olika sorters kunder, ofta är det inte samma person

som köper produkten som använder den. Alla kunder och användare ska identifieras. 2. Identifiera kundernas krav. Definiera vad produkten ska klara av och uppnå utifrån de

olika kunderna. 3. Bestäm vikten av varje kundkrav. En värdering av varje enskilt krav för att identifiera

hur resurser ska disponeras för att uppnå respektive krav. 4. Utvärdera konkurrenterna. Undersök hur nöjda kunderna är med de produkter som finns

på marknaden idag, utifrån de egna kundkraven. 5. Generera tekniska krav. Ta fram tekniska och mätbara mål för produkten, för att

undersöka hur kundkraven ska uppfyllas rent tekniskt. 6. Identifiera samband mellan kundkrav och tekniska krav. Undersök hur väl de tekniska

kraven svarar mot de identifierade kundkraven genom att värdera om sambandet är

starkt, svagt eller inget alls. 7. Definiera tekniska mål utifrån de tekniska kraven. Definiera ett målvärde för varje

tekniskt krav och bestäm hur viktigt det specifika målet är att uppfylla. 8. Identifiera kopplingar mellan tekniska krav. Undersök vilka tekniska krav som har ett

samband, för att förstå om de motverkar varandra eller bidrar till samma funktion.

3.3.6 Failure Mode and Effects Analysis (FMEA)

Failure Modes and Effects Analysis, eller FMEA, är ett verktyg inom produktutveckling som

används för att identifiera vilka fel som kan uppstå i ett system eller en produkt. Detta är en

21 (78)

viktig del i att skapa en tillförlitlig produkt som håller kvaliteten under hela sin livstid. FMEA

är ett verktyg som fungerar allra bäst när det används med bottom-up metodik, att fokus läggs

på en enskild funktion i taget och dess felsätt analyseras fullt ut. För att utföra en FMEA

används en metod som är uppdelad i fem steg, denna redovisas nedan (Ullman, 2010, s.350-

353).

1. Identifiera de funktioner där fel kan uppstå. 2. Identifiera de mest troliga felsätten. 3. Identifiera effekterna av respektive felsätt. 4. Identifiera varför respektive fel uppstår. 5. Identifiera åtgärder för att rätta till felet.

Resultatet av analysen presenteras oftast i tabellform där utformningen kan variera mellan olika

projekt (Ullman, 2010, s.350).

3.3.7 Design for Maintenance (DFMain)

Design for Maintenance är ett verktyg som används för att garantera att den framtagna

produkten går att underhålla på ett bra sätt och därmed även förlänga livstiden på produkten.

Exempel på åtgärder som en DFMain-analys kan resultera i är att vissa delar konstrueras för att

lätt kunna bytas ut eller att produkten är lätt att demontera och montera (Ullman, 2010, s.357-

358).

Det finns riktlinjer framtagna för att skapa en produkt som är så lätt att underhålla som möjligt,

dessa kan delas upp i tre kategorier; underhåll, tillförlitlighet och standardisering. Riktlinjerna

under varje kategori fokuserar på olika saker. Underhåll handlar om att konstruera produkter

som kan repareras snabbt och enkelt. Tillförlitlighet handlar om att konstruera produkter som

sällan går sönder. Standardisering handlar om att konstruera produkter med komponenter som

är lätta att få tag på (University of Twente, 2013).

3.3.8 Protoyp

En prototyp är en fysisk modell av en produkt som ännu inte är fullt utvecklad. Det som är

viktigt att tänka på när en prototyp tas fram är vad syftet med den är, i vilken fas av processen

den skall användas samt hur den skall byggas (Ullman, 2010, s.117). Prototyper blir allt lättare

att ta fram till låga kostnader tack vare den teknik som kallas rapid prototyping, eller 3D-

utskrift (Ullman, 2010, s.118).

Prototyper delas in i fyra olika typer; proof-of-concept, proof-of-product, proof-of-process,

proof-of-production. Syftet med att bygga dessa olika prototyper skiljer sig från varandra, från

att visa hur produkten skulle fungera på en konceptuell nivå till att testa hela slutproduktionen

precis innan lansering (Ullman, 2010, s.117-118).

22 (78)

4 GENOMFÖRANDE

De tre faser som projektet har delats in i redovisas i detta avsnitt.

4.1 Fas 1 - Informationsinsamling

Informationsinsamlingen har bestått av följande delar:

Planering

Litteraturstudie Analys av förstudie Studiebesök Kravspecifikation Funktionsanalys

Informationen som samlats in med hjälp av dessa aktiviteter har besvarat delfråga-1 samt gett

en första inblick i svaret på projektets huvudfråga och detta finns beskrivet nedan.

4.1.1 Planering – Gantt-schema

Planeringen för projektet gjordes med hjälp av ett Gantt-schema, detta schema användes för att

planera och följa upp varje process i projektet. Tidslinjen i schemat byggdes upp av dagar,

veckor och månader. Syftet med detta var att kunna skapa en detaljerad planering.

Aktiviteterna delades upp utifrån de olika faserna i projektet och varje aktivitet fick två

tidslinjer vardera, en för planerad utförandetid och en för det verkliga utfallet. Med hjälp av

detta schema var det lätt att se om projektet fortlöpte enligt planen. Gantt-schemat i sin helhet

finns i Bilaga 1.

4.1.2 Litteraturstudie

Fördelar/nackdelar med robotisering inom byggbranschen

Byggbranschen ligger efter andra industrier i användandet och utvecklingen av automation

samt robotik i sin industri. Detta fortsätter trots sina oönskade effekter på industrin. Företag

som ligger i ständig konkurrens med andra företag och som har små vinstmarginaler får helt

enkelt inte råd att satsa på forskning och utveckling eller investera i robotik och automation.

Enligt många studier har byggbranschen visat sig ovillig att tillämpa robotar samt automation i

större utsträckning. Nivåerna av teknik som används inom byggbranschen är lägre än andra

branscher och de låga satsningarna på forskning och utveckling har resulterat i onödigt höga

byggkostnader. Studier visar att fördelarna med automatisering och robotik är ökad

produktivitet, minskat behov av arbetskraft och mindre miljöpåverkan. Tillämpningen av

automation och robotik kan även sporra marknadstillväxt genom att skapa nya eller förbättra

produkter och samtidigt minska kostnaderna. Dessutom har byggbranschen lidit av en dålig

image av att ungdomar och nykomlingar inte vill jobba i en bransch som har ett rykte av tungt

arbete och långa timmar i en farlig miljö. Automatisering av robotar skulle underlätta att lösa

detta problem genom att skapa enklare, säkrare och mer attraktiva byggarbeten. (Hyojoo, S. et.

al, 2009).

Det största hindret för robotisering i byggbranschen är variationen i processerna och de mycket

varierande arbetsplatserna. Med detta i åtanke så bör användningen av robotar i bygg bli mer

anpassningsbar och komma längre ifrån de vanliga fasta och repeterande användandet. Ett

annat problem kan även vara robotars begränsade lyftkraft. Jämfört med andra industrier jobbar

ofta byggindustrin med tunga laster och komponenter. Detta ställer krav på robotar att lyfta

tungt och samtidigt ha precision. Relationen mellan last och precision är en relaterande faktor.

Ökandet av laster leder till minskad precision i änden på robotens arm. Trots att robotar faller

något utanför den klassiska ramen för automation så finns det många fördelar med en

23 (78)

implementering. Jämfört med andra sätt att automatisera så ger robotar flexibilitet, detta tack

vare robotars möjlighet att byta mellan olika typer av uppgifter och verktygssystem.

Omprogrammeringen av robotar skapar även en möjlighet till att byta aktiviteter som skall

utföras. Ett robotbaserat system är mer avancerat än klassiska automationssystem. Det faktum

att en robot är ett dynamiskt system gör det svårare att övervaka och kontrollera. Även

programmeringen av robotsystem är ett komplicerat jobb. Dessa nackdelar kan även ses från en

positiv synvinkel då de kan utföra mer avancerade uppgifter och bearbetningar än andra

klassiska system. Ett sätt att se denna fördel på är att visa hur många funktioner ett robotsystem

kan utföra, samma antal funktioner skulle kräva ett stort antal maskiner. (Santiago, M. et. al,

2008)

Sammanfattningsvis visas en tydlig trend av hur byggbranschen hamnar efter andra branscher i

robotik samt automatisering. Detta kan även ses i en studie av Dr. Paul Teicholz som skriver

om hur byggbranschers produktivitet sakta sjunkit under de senaste femtio åren. Han nämner

även de positiva effekterna som fås genom användningen av prefabricerade moduler och hur

byggprocessen kommer behöva anpassa sig efter detta sätt att bygga. I hans mening är detta det

bästa löftet för en positiv förändring i byggbranschens framtid (Teicholz, 2013).

Effekter av liknande förändringar

I denna del görs jämförelser med andra projekt där det undersökts vilka effekter en övergång

från manuell produktion till automatiserad/robotiserad produktion har på effektiviteten och

kvaliteten.

Tillverkningen av elektriska maskiner, generatorer och elmotorer, innehåller idag en process

som i många fall utförs manuellt. Problemet med denna process är att den kräver stor

flexibilitet och är därför svår att automatisera i en klassiskt stel automation, en robotcell

erbjuder dock ökad flexibilitet. Fördelarna med en robotcell i detta specifika fall var dels att det

förenklade arbetet avsevärt för montören och gav stora ekonomiska fördelar. Cykeltiden för att

producera den utvalda komponenten minskade från 20 timmar till 3,5 minuter och den årliga

kostnaden för produktionen minskade från ca 1,8 miljoner Euro till ca 0,2 miljoner Euro. Detta

skulle medföra att den investering som robotcellen innebär hade betalat av sig efter två

månader (Hultman & Leijon, 2013).

På ett generellt plan för robotanvändning överhuvudtaget går det att se kopplingar mellan hur

mycket robotar som används i ett land och den ekonomiska tillväxten i landet. Samtidigt syns

hur den totala produktiviteten ökar när mer robotar sätts i bruk, detta gör även att den totala

lönekostnaden i förhållande till produktiviteten minskar. Det går alltså att producera mer med

färre montörer om industrirobotar används (Graetz & Michaels, 2015).

Användningen av robotar inom montering och tillverkning ökar inom många olika branscher.

Nya lösningar kommer fram med jämna mellanrum och stora satsningar genomförs för att öka

användningen av robotar. Effekten av detta blir att det behövs mindre arbetskraft för att utföra

samma arbete som tidigare. Utvecklingen går på många ställen mot fabriker där personalen

endast övervakar och underhåller produktionen samt ser till att kvaliteten upprätthålls (Bogue,

2014).

En viktig del i många olika former av tillverkning är efterbehandling av produkten, såsom

slipning och polering. Dessa processer har traditionellt sett utförts manuellt vilket ofta är en

stor kostnadskälla och ofta en stor flaskhals om resterande delen av produktionen är

automatiserad. En alternativ metod för detta är att använda industrirobotar för att utföra dessa

processer. Fördelarna med detta är stora då produktiviteten ökar avsevärt, exempelvis kan en

bit som tar 45-90 minuter att polera manuellt färdigställas på 7-8 minuter med en robot. En

robot kan utföra samma arbete som upp till 10-15 människor, dessa människor är också svåra

24 (78)

att anställa från första början då arbetet kräver en hög skicklighet. Dessa processer är också

utsatta för en hög grad av skador inom arbetet, andelen skador hos personal kan sjunka med

upp till 90 procent om robotar används. Alla efterbehandlingsprocesser passar inte att utföra

med en robot, i vissa fall krävs en större flexibilitet som manuellt arbete erbjuder och i andra

fall högre volymer som stela automationsceller har som främsta fördel (Bogue, 2009).

Användningen av robotar inom produktionen har inte bara fördelar. I en av Volvos

karossfabriker har en återgång till fler människor i produktionen gjorts. Där har tio

problemområden med den tidigare produktionen listats och lösningen på flera av dem har varit

att återinföra manuellt arbete. Den viktigaste punkten för denna förändring har varit

människans förmåga att förstå vad den gör. En robot kan plocka en upp en komponent och

montera den, även fast den uppenbart är trasig eller på annat sätt felaktig. Eftersom den är

programmerad på ett visst sätt upptäcker den inte andra saker. En människa förstår däremot när

en komponent är felaktig och kan lägga den åt sidan och på så sätt förebygga problemen

(NyTeknik, 2015).

För att summera det hela framgår det att de flesta fall där en produktion går från manuella

processer till robotprocesser verkar vara en bra investering, i de flesta fallen ökar

produktiviteten avsevärt medan lönekostnaderna sänks. Det är dock viktigt att förstå att varje

enskilt fall är unikt och att bara för att många andra lyckats med sin övergång till

robotproduktion betyder inte det automatiskt att det passar till allt. En annan viktig aspekt är

hur personal påverkas av en sådan omställning, i regel sänks behovet av personal och vilka

effekter detta har ur ett moraliskt perspektiv är viktigt att tänka på.

4.1.3 Studiebesök

De studiebesök som har genomförts under projektet redovisas i detta avsnitt.

Robotdalen

För att starta upp projektet genomfördes en dagskurs hos Robotdalen i Västerås. Där hölls en

grundläggande föreläsning kring hur en robot är uppbyggd, varifrån den styrs samt hur den

programmeras. Vidare utfördes en laboration för att koppla föreläsningen till praktiken. En

mindre industrirobot programmerades till att klara av enkla uppgifter som att greppa och lyfta

en boll. Den viktigaste lärdomen från detta besök var hur enkel en industrirobot faktiskt kan

vara och hur det går att utföra olika processer med hjälp av den.

Foldy pac

I början av projektet gjordes ett besök hos Foldy Pac i Skultuna. Där visades deras två

robotceller för montering av träpallar upp. Fokus lades på att undersöka hur robotverktygen var

konstruerade och framförallt hur de hade löst implementeringen av en spikpistol i robotcellen.

Det som framgick var att det saknades färdiga automationslösningar för spikpistoler och att en

egen skräddarsydd lösning var nödvändig. Möjliga lösningar kring hur spikpistolen kan laddas

undersöktes också, där Foldy Pac framförallt använder sig av extra stora spikmagasin som

laddas manuellt. De problem som identifierades hos verktygen var att rekylen från spikpistolen

både sliter på roboten och fästet till spikpistolen, att spiken är tung och skapar brytkrafter i

verktyget. De lösningar som identifierades som möjliga att använda i detta projekt var hur

spikpistolen infästs i verktyget, hur spikdjupet kan regleras samt att det finns andra mer

automatiserade lösningar på hur spiken levereras till spikpistolen.

Grönbo AB

En bit in i projektet gjordes ett besök hos Grönbo AB i Piteå. Där visades den nuvarande

produktionen upp, hur ett väggelement blir till från grunden. Fokus för detta studiebesök var att

få information kring specifika detaljer i produktionsprocessen för att anpassningar hos det

framtagna verktyget skulle kunna göras. Resultatet av detta studiebesök var framförallt en

25 (78)

bättre kännedom om hur produkten som robotverktyget ska montera ser ut samt vilka olika

problem som skulle kunna uppstå i produktionsprocessen, där sekvensen för hur de olika

komponenterna ska sättas ihop var det största bekymret.

4.1.4 Analys av förstudie

Projektet att med hjälp av industrirobotar automatisera tillverkningen av prefabricerade

väggelement är nyligen uppstartat, därför har inte särskilt mycket arbete hunnit att genomföras.

Det som har gjorts är dock viktigt att ta reda på. Detta avsnitt kommer att behandla detta och

redovisa vilka beslut som tagits utifrån denna information.

Produktionsprocessen

Till att börja med var det viktigt att förstå hur de olika väggelementen tillverkas idag,

information kring detta kommer dels från det tidigare arbetet men även från samtal med

ledningen för dagens produktion och dokument de delat med sig av.

Idag byggs hela väggelementet för hand, det innebär att tiden det tar att färdigställa varje

väggelement är lång och kostnaderna därefter. Det som dock är fördelaktigt med denna

produktion är att den är helt flexibel, det innebär att alla väggelement kan se olika ut och

produktionen klarar ändå av att tillverka dem. Produktionsprocessen har delats upp i ett antal

olika steg utifrån den information som fanns tillgänglig från tidigare arbete, dessa redovisas

nedan.

1. Montering av väggstomme

a. Beredning av komponenter

b. Förmontering av fönster/dörr-modul

c. Montering av fönster-/dörrmoduler i stomme

2. Montering av invändiga skivor på stomme

3. Vändning av väggelement med hjälp av travers

4. Montering/dragning av el-komponenter

5. Montering av utvändiga skivor

6. Isolering av väggelement

7. Montering av ytterpanel

Detta är en väldigt förenklad bild av produktionsprocessen. Under varje steg ingår upp till 25

delmoment som idag är nödvändiga för att klara dessa sju steg. Beredning av olika

komponenter är en stor del av arbetet i och med att varje väggelement är unikt måste många

komponenter följa unika mått.

Robotprocessen En stor del av det arbete som utförts innan detta projekt startade handlade om att identifiera om

det faktiskt är möjligt att tillverka prefabricerade väggelement med hjälp av industrirobotar

samt att göra en grov plan för hur denna produktion skulle se ut. Detta har resulterat i olika

förslag på produktionsprocesser och utformningar av robotcell. Dessa olika förslag har tolkats

och diskuterats med uppdragsgivaren för att hitta den bästa lösningen. Ett system med två olika

robotar som monteras på ett gantrysystem blev resultatet. Därför har detta projekt utgått ifrån

att ett sådant system kommer att användas och beslut fattats utifrån detta.

De processer som robotarna skall följa, d.v.s. hur de ska röra sig och vad de ska göra, var

viktiga att förstå för att en analys av vilka verktyg som var nödvändiga skulle kunna göras. De

förslag som tagits fram i förväg har därför studerats och resulterat i en förenklad version som

tydliggör när olika verktyg behöver användas, denna process redovisas i sin helhet i Bilaga 2.

Denna process består av 33 steg och indikerar att det är tre olika typer av uppgifter som ska

utföras. Dessa processer har som grundprincip att den ena roboten hämtar material medan den

andra utför monteringsmomenten.

26 (78)

Verktyg Med utgångspunkt i den robotprocess som tagits fram analyserades behovet av olika verktyg, i

och med att robotcellen ska utföra flera olika moment i produktionen behövs olika verktyg för

att klara av detta. Analysen gav till svar att det skulle behövas sex stycken olika verktyg för att

klara av att utföra alla moment i produktionsprocessen. Tre av dem är olika typer av lyftverktyg

som används av hämtningsroboten för att greppa och positionera material och tre av dem är

olika monteringsverktyg. De funktioner varje verktyg behöver samt vilka moment i

produktionsprocessen de ska klara av att utföra har identifierats genom diskussioner med

uppdragsgivare och produktionsledare. En sammanställning av detta finns att läsa i Bilaga 3.

Spik/skruv En viktig del i produktionen att ta ställning till var om spik eller skruv ska användas för att

montera ihop varje väggelement. För att ta ett beslut i denna fråga kontaktades leverantörer av

spikpistoler och skruvautomater, även uppdragsgivare och produktionsledare konsulterades.

Utifrån detta framgick att både spikning och skruvning har sina fördelar. Spikning är

framförallt snabbare och billigare medan skruvning hjälper till att stabilisera väggelementet

under tillverkning. En tabell där de båda alternativen utvärderas utifrån en rad kriterier kan

studeras i Bilaga 4.

Beslut

Utifrån den information som samlats in och analyseras från det tidigare arbetet kunde viktiga

beslut för att driva projektet vidare fattas. Dessa presenteras nedan.

Genom diskussioner med utgångspunkt i den analys som beskrivits i verktygsdelen ovan

bestämdes att det verktyg som skulle konstrueras i detta projekt var det verktyg som kallas

balkmonteringsverktyg i bilaga 3. Bilaga 3 visar en utvärdering som gjordes mellan de olika

verktygen, där syftet var att undersöka vilket verktyg som är mest komplext. Det mest

komplexa verktyget ansågs också viktigast att fokusera på, därför valdes

balkmonteringsverktyget till detta projekt. Funktionen för detta verktyg är att hålla ihop två

lättviktsbalkar och spika samman dem, i ett enda verktyg. Anledningen till att det ansågs

viktigast att fokusera på det mest komplexa verktyget var för att det verktyget ansågs påverka

huruvida det var möjligt att producera väggelement med robotar eller inte mest. Det fanns en

större säkerhet kring de mindre komplexa verktygen skulle fungera.

Vidare beslutades även att spik ska användas för att montera ihop de olika komponenterna i

väggelementet. Detta beslut grundar sig i tabellen från bilaga 4, där den viktigaste posten i

slutändan blev kostnaden. Spikning har där en enorm fördel i och med att kostnaden för en

skruvautomat är avsevärt mycket större.

27 (78)

4.1.5 Funktionsanalys

Nedan redovisas den funktionsanalys för verktyget som tagits fram. Till huvudfunktion för

verktyget valdes att montera väggstomme, vilket är det grundläggande syftet med detta verktyg

i robotprocessen. För att klara av detta krävs att verktyget klarar av att på ett smidigt sätt hålla

ihop konstruktionen tills dess att spikarna är islagna. I och med att detta verktyg inte ska säljas

kommersiellt är endast de delfunktioner som bidrar till huvudfunktionen nödvändiga,

stödfunktioner har därför inte identifierats i detta steg.

De funktioner som verktyget behöver baserades på kravspecifikationen samt

sammanställningen av den dåvarande arbetsprocessen.

Huvudfunktion

(A) Montera väggstomme

Delfunktion (1)

(A.1) Hålla ihop balkar

(A.2) Spika ihop balkar

Delfunktion (2)

(A.1-1) Medge stabilitet

(A. 1-2) Greppa balkar

(A. 1-3) Pressa ihop väggregel med underslag

(A. 2-1) Ge tillgång till spikar

(A. 2-2) Positionera spikpistol

(A. 2-3) Dämpa rekyl

4.1.6 Kravspecifikation

Denna kravspecifikation är en lista med de tekniska krav som ställs på det verktyg som skall

utvecklas.

Information som samlats in under hela informationsinsamlingsfasen bidrog till att skapa denna

kravspecifikation. Mycket kunskap inhämtades genom de diskussioner och iakttagelser som

genom gjordes vid de olika studiebesöken men även litteraturstudien bidrog med viktig

kunskap. Utifrån funktionsanalysen undersöktes vilka krav som skulle behöva ställas på

produkten för att uppfylla de olika funktionerna. Krav som bestämdes av väggelementen och

robotcellens form finns också med.

I och med att mycket av detta arbete är nytt uppdaterades kravspecifikation kontinuerligt för att

möta nya krav som i det fall tidigare okänd information framkom eller förutsättningarna

förändrades. Nedan redovisas den tekniska kravspecifikationen.

Teknisk kravspecifikation

Dimensioner och vikt

Maximal längd 1000 mm

Maximal bredd 600 mm

Maximal höjd 700 mm

Maximal vikt 45 kg

28 (78)

Spikdimension 90 mm

Funktionalitet

Greppa träbalkar på ett stabilt sätt

Trycka ihop träbalkar i rätt monteringsposition

Slå i spik som fäster samman träbalkarna i stommen

Slå i spik i vinkel (skråspikning)

Tillgång till spik som medför att laddning inte stör produktionsprocessen

Automatisk koppling och frånkoppling till robotarm

Separat greppfunktion som kan avlägsnas när det är nödvändigt

Tillförlitlighet

Funktioner får inte skada/försämra robotens prestanda

Komponenter får inte skadas av verktygets funktioner

Verktyget ska vara säkert att använda

Positioneringen av komponenter skall ligga inom ± 1 mm

Materialval och form skall resultera i en säkerhetsfaktor 2 hos verktyget

Materialval och form skall sträva efter att reducera verktygets vikt

Ekonomi

Minimera material- och komponentkostnad.

29 (78)

4.2 Fas 2 - Konceptframtagning

Den information och den erfarenhet som informationsinsamlingen bidrog till låg som grund för

det fortsatta arbetet med konceptframtagning. I denna fas gick projektet snabbt från en rad

enkla och skissade idéer till ett genomarbetat slutförslag. Fasen bestod av stegen:

Konceptgenerering

Pugh’s matris

QFD

DFMain

Dessa olika delar resulterade i att en konceptutvärdering kunde genomföras och ett koncept

väljas för vidareutveckling.

4.2.1 Konceptgenerering

Framtagningen av olika koncept utfördes delvis parallellt med informationsinsamlingsfasen,

men framförallt har detta arbete utförts under första delen av denna fas. För att strukturera upp

arbetet med att ta fram olika konceptuella lösningar delades idéerna in i två olika funktioner;

hålla ihop balkar och spika ihop balkar. Där problemen helt separerades för att på så sätt få

fram bästa möjliga lösning på varje funktion men även för att öka antalet möjliga lösningar.

Koncepten skissades till en början på papper för att sedan föras in i CAD-miljö för att på ett

bättre sätt undersöka hur väl de utförde funktionerna från funktionsanalysen och hur de

fungerade i praktiken. Skisser och de första modellerna i CAD-miljö redovisas i bilaga 5 och 6.

Nedan redovisas de olika idéerna kring hur greppfunktionen och spikfunktionen i verktyget kan

lösas. Greppfunktionen innebär lösningar på hur en balk skall greppas och sedan tryckas mot

underslaget för att göra konstruktionen redo för spikning. Spikfunktionen innebär lösningar för

att kunna spika ihop varje träbalk med underslaget på minst två olika ställen.

Greppkoncept

1. Plattor - två parallella plattor trycks ihop för att klämma fast en större yta av träbalken,

för att skapa ett stabilt grepp. Ytterligare en platta, vinkelrät mot de andra, trycks mot

de andra för att pressa ihop den greppade träbalken med underslaget. 2. Rullband - två parallella rullband/larvband trycks ihop för att klämma fast träbalken.

För att pressa ihop träbalken mot underslaget roterar rullbanden och drar därmed

träbalken mot underslaget. 3. Skruvar - skruvar dras temporärt ner i träbalken och fäster därmed träbalken till

roboten. Skruvgreppet rör sig tillsammans med träbalken mot underslaget och pressar

därmed ihop träbalken och underslaget. 4. Hjul - två hjul trycks ihop och klämmer fast träbalken mellan dem. För att pressa ihop

träbalken mot underslaget roterar hjulen, träbalken pressas då mot underslaget. 5. Sidplatta - en rörlig platta trycks mot en fast platta och klämmer fast träbalken mellan

dem. Greppet rör sig tillsammans med träbalken och pressar ihop träbalken med

underslaget. 6. Profiler - aluminiumprofiler används för att fästa färdiga gripdon som greppar

träbalken. Gripdonet kan röra sig längs med profilerna och pressar på så sätt ihop

träbalken med underslaget. 7. Klor - träbalken greppas med hjälp av en uppsättning klor likt en tång, fler klor används

för att skapa ett stabilare grepp. Klorna rör sig mot varandra och kan tack vare detta

pressa ihop träbalken med underslaget. 8. Vakuum - träbalken sugs med hjälp av vakuum fast i verktyget, hela vakuumdelen kan

röra sig för att på så sätt pressa ihop träbalken med underslaget.

30 (78)

9. Stora plattor - två parallella plattor som täcker hela träbalkens höjd trycks ihop för att

klämma fast hela träbalken och skapar ett stabilt grepp. Ytterligare en platta, vinkelrät

mot de andra, trycks mot de andra för att pressa ihop den greppade träbalken med

underslaget.

Spikkoncept

1. Räls/bana - spikpistolen är fäst på en räls för att på så sätt kunna åka upp och ned och

därmed positionera sig i rätt höjd för att spika ihop stommen på två olika positioner. 2. Robottryck - spikpistolen är fäst i den nedre spikpositionen och skjuter denna spik först.

Roboten positionerar sedan om sig så att spikpistolen hamnar vid den övre

spikpositionen. Den andra spiken slås i utan stöd från greppdelen. 3. Rotation - spikpistolen är fäst på en platta som kan rotera, spikpistol positioneras med

mynningen vid den nedre positionen, sedan roterar plattan 90 grader och mynningen

hamnar vid den övre positionen. 4. 2 spikpistoler - två spikpistoler är fästa på ett fast avstånd som är anpassat för att kunna

spika ihop stommen på två positioner, uppe och nere. Två spikar skjuts i samtidigt. 5. Profiler - aluminiumprofiler används för att enkelt fästa en räls som spikpistolen kan

röra sig längs med. Spikpistolen kan positioneras i olika positioner i höjdled.

4.2.2 Pugh's matris

För att sålla bland dessa koncept användes metoden Pugh’s matris. Där olika krav med grund i

kravspecifikation och funktionsanalys användes för att jämföra koncepten mot varandra.

Förkunskaperna om vad varje koncept klarade av och vilka egenskaper de hade hämtades

utifrån de enkla CAD-modeller som skapats för respektive koncept. Syftet med att använda

detta verktyg var att rensa bort de idéer som inte skulle fungera i verkligheten.

Tabell 1 visar delar av utvärderingen av och resultaten från Pugh’s matris. Endast de koncept

som rekommenderades för fortsatt utveckling redovisas. Matrisen i sin helhet finns att studera i

bilaga 7. Utvärderingen delades upp i två delar, en för greppkoncepten och en för

1 5 6 9 1 2 4 5

Urvalskriterier

Plattor

(Referens)Sidplatta Profiler Stora plattor Räls/ bana Robot-tryck

2x spikpistol

(referens)Profiler

Vikt 0 0 0 - + + 0 +

Storlek 0 0 0 - 0 + 0 0

Snabbhet 0 0 0 0 - - 0 -

Precision 0 - 0 0 0 0 0 +

Stabilitet 0 0 0 + - - 0 -

Vinkelspik 0 0 0 0 + + 0 +

Justerbarhet 0 - + 0 + + 0 +

Ej skada material 0 0 0 0 + - 0 +

Känslighet 0 0 0 0 + 0 0 +

Flexibilitet 0 - + + + + 0 +

Driftsäkerhet 0 0 - 0 0 + 0 0

Hållbarhet 0 + 0 0 - 0 0 -

Underhåll 0 0 + - - 0 0 -

Komplexitet 0 + 0 0 - + 0 -

Kostnad 0 0 + 0 0 + 0 +

Kompatibilitet 0 0 + 0 + - 0 +

Felprocent 0 0 0 0 0 - 0 0

Laddning av spikpistol X X X X + + 0 +

Antal + 0 2 5 2 8 9 0 10

Antal 0 17 12 10 12 5 4 18 3

Antal - 0 3 1 3 5 5 0 5

Summa 0 -1 4 -1 3 4 0 5

Ranking 2 3 1 3 3 2 4 1

Gå vidare? Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja

Greppkoncept Spikkoncept

Tabell 1 - Pugh's matris

31 (78)

spikkoncepten. Referenskoncept för greppkoncepten var koncept 1 och för spikkoncepten

koncept 4.

Utifrån detta rekommenderades fyra greppkoncept och fyra spikkoncept för vidare bearbetning.

Greppkoncept 1, 5, 6 och 9 samt spikkoncept 1, 2, 4 och 5. Anledningen till att de andra

koncepten inte ansågs vara lika lovande var framförallt att de var för komplexa i sin

konstruktion. Detta skulle sannolikt medföra en hög felprocent i produktionen, eftersom

toleranserna inte skulle kunna uppfyllas i längden, vilket inte är önskvärt.

4.2.3 Konceptutvärdering

De koncept som med hjälp av Pugh’s matris valdes ut för fortsatt utveckling analyserades

ytterligare. Detta gjordes genom att fördelar och nackdelar med varje koncept studerades.

Syftet var att med hjälp av detta kunna jämföra koncepten med varandra på ett objektivt sätt. I

detta avsnitt redovisas denna analys samt beslutet av vilket koncept som är det bästa. Beslutet

har tagits gemensamt efter noggranna diskussioner med handledare och uppdragsgivare. I figur

9 redovisas de olika för- och nackdelarna med respektive koncept.

Koncept Fördelar Nackdelar

Gre

ppkonce

pt

1 – Plattor Bred greppyta, få rörelser,

flexibel

Kräver anpassade lösningar,

låg friktion mot balk

5 – Sidplatta Få rörliga delar, fast

positionering, enkel

Känslig för fel, låg precision,

svår att justera

6 – Profiler

Färdiga lösningar, justerbar,

underhållbarhet, hållbar,

enkel, beprövad teknik

Olika system för olika

komponenter

9 – Stora plattor Flexibel, greppar hela balken,

stabil

Klumpig, tung, svår att

underhålla

Spik

konce

pt

1 – Räls/bana Fullt flexibel, lätt laddning,

lätt att justera, precision

Begränsad hållbarhet,

komplex, långsam

2 – Robot-tryck Vikt, storlek, flexibel

Långsam, instabil, långsam,

kräver rörelser från robot,

krånglig programmering

4 – 2 st spikpistoler Snabb, stabil, hållbar,

driftsäker

Tung, ej flexibel, komplex

laddning

5 - Profiler

Fullt flexibel, lätt laddning,

lätt att förändra, beprövad

teknik, lätt, precision

Begränsad hållbarhet,

komplex, långsam

Tabell 2 - Konceptsammanställning

Diskussion

De olika greppkoncepten som utvärderades hade många egenskaper som liknade varandra, i

grund och botten utgick de från samma princip. Det som dock blev tydligt genom diskussioner

med uppdragsgivare och handledare var att det är onödigt att uppfinna hjulet en extra gång. Det

finns alltså många lösningar på liknande problem som kan användas. Utifrån detta framgick att

greppkoncept 6 hade stora fördelar. Då detta byggde på att använda färdiga lösningar och

kombinera dessa. De andra greppkoncepten använder samma grundprincip, men de skulle

kräva egenutvecklade lösningar vilket skulle försämra driftsäkerheten.

32 (78)

De grundläggande principerna för spikkoncepten skiljde sig betydligt mer från varandra.

Egenskaperna var därmed också spridda. Utifrån de diskussioner som hållits med

uppdragsgivaren har flexibilitet varit en av de viktigaste punkterna i detta projekt. Därför har

de lösningar som erbjuder flexibilitet rekommenderats. Vidare diskussioner kring hur roboten

ska arbeta har förts med handledare. Utifrån detta har det framgått att det bästa anses vara att

minimera robotens förflyttningar. På grund av denna punkt ströks spikkoncept 2 och 4 från

fortsatt arbete då de inte uppfyllde detta önskemål. De två resterande spikkoncepten byggde i

grund och botten på samma lösning, men där spikkoncept 5 var tänkt att använda

standardkomponenter.

Beslut

Utifrån dessa diskussioner beslutades om vilka koncept som ansågs vara de bästa för grepp-

och spikmomentet. Beslutet grundade sig också i hur de båda delarna skulle gå att kombinera.

Resultat var att greppkoncept 6 och spikkoncept 5 ansågs lämpligast att arbete vidare med.

4.2.4 Slutkoncept

De båda koncepten kombinerades för att skapa det slutliga konceptet för verktyget.

Lösningarna i sig är skilda från varandra, men för att skapa en helhetslösning måste de fungera

bra tillsammans. Slutkonceptet har en grund som består av en ram av aluminiumprofiler. På

denna monteras alla de komponenter som är nödvändiga för att utföra verktygets uppgifter. För

att möjliggöra sammanpressning av balkar kan komponenterna röra sig linjärt. Konceptet består

av en rörlig del där ett gripdon finns monterat och en rörlig del där spikpistolspaketet finns

monterat. En pneumatikcylinder monteras mellan dessa delar för att dra ihop och trycka isär

dem. Denna cylinder fungerar även som dämpning mot spikpistolens rekyl. I figur 10 visas en

princip för det utvalda konceptet. Listan nedan visar verktygets arbetsmoment, antaget att

verktyget är i arbetsposition.

1. Gripa tag i balk

2. Dra samman balken och spikpistolen

3. Spika

4. Dra tillbaka spikpistolen

5. Flytta ner spikpistolen till nästa position

6. Dra samman balken och spikpistolen

7. Spika

8. Släppa balk

Figur 9 - Slutkoncept

33 (78)

4.2.5 QFD

För att verifiera att det utvalda konceptet svarade mot de krav som fanns uppsatta i

kravspecifikationen skapades en QFD för verktyget. Syftet med att använda en QFD i detta

läge var att se om alla krav uppfylldes med de tilltänkta funktioner koncept hade. Om så inte

var fallet uppdaterades konceptet med fler funktioner för att uppfylla kraven. Den del av QFD-

analysen där konceptets funktioner ställs mot varandra användes också, syftet var för att

undersöka om några funktioner som motarbetade varandra. Med hjälp av detta undersöktes

också om någon funktion var överflödig, exempelvis för att flera utförde samma uppgift.

I figur 11 visas ett utdrag från den utförda QFD-analysen. Symbolerna som syns i de olika

fälten har olika innebörd. Grön prick = hög relation, gul triangel = medelhög relation, röd

1 Greppar träbalk i livet

2 Dubbel säkert spikmoment

3 Fasta komponenter vid förflyttning

4 Rekyl dämpning via luftcylinder

5 Slangmatning av spik

6 Verktygsväxlare

7 Elstyrd höjd reglering

8 Luftstyrt tryck/grepp/avfyrning

9 Befintliga komponenter

Kolumn # 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Riktning för förbättring:Minimera (-), maximera (+) eller träffa (x)

x x x x x x x x +

Rad

#

Hö

gsta

rel

atio

n i

rad

Kat

ego

ri

Funktioner

Gre

pp

ar t

räb

alk

i liv

et

Du

bb

el s

äker

t sp

ikm

om

ent

Fast

a ko

mp

on

ente

r vi

d f

örf

lytn

ing

Rek

yl d

ämp

nin

g vi

a lu

ftcy

lind

er

Slan

gmat

nin

g av

sp

ik

Ver

ktyg

s vä

xlar

e

Elst

yrd

hö

jd r

egle

rin

g

Luft

styr

t tr

yck/

grep

p/a

vfyr

nin

g

Bef

intl

iga

kom

po

nen

ter

1 9 Greppa träbalk på ett stabilt sätt

2 9 Trycka ihop träbalkar när i rätt position

3 9 Slå i spik som fäster samman stommen

4 1 Slå i spik i vinkel (skråspikning)

5 9 Tillgång till spik

6 9 Automatisk koppling till robotarm

7 1 Greppfunktion som kan avlägsnas

8 9 Funktioner får inte skada roboten

9 9 Komponenter får inte skadas

10 9 Verktyget ska vara säkert att använda

11 9 Positionering ska hålla toleranser

12 3 Säkerhetsfaktor 2

13 9 Reducera vikt

Teknis

ka k

rav

Krav

Tabell 3 - QFD

34 (78)

fyrkant = liten relation, ingen symbol = ingen relation, grön pil uppåt = hög samverkan, gul pil

uppåt = liten samverkan, ingen pil = ingen samverkan.

Resultatet av QFD-analysen var att konceptet i det stora hela svarade mot de uppsatta kraven.

De flesta kraven hade åtminstone en funktion som på något sätt bidrar till att uppfylla det.

Detta tolkades som att funktionerna i konceptet var tillräckliga för att klara av sin

huvuduppgift. Krav 4 och 7 i QFD-analysen, som redovisas i figur 11, var de krav som inte

lyckades uppfyllas med de funktioner som fanns hos konceptet. Diskussioner med

uppdragsgivare och handledare resulterade i att dessa krav ströks. Anledningen var att dessa

inte ansågs vara av betydelse för att uppfylla verktygets huvudfunktion.

Relationen sinsemellan de olika funktionerna visar också de att konceptet på det stora hela är

bra. De flesta kopplingar som finns mellan funktionerna är positiva, de strävar alltså mot

samma mål. En negativ koppling som finns är mellan funktionerna ”befintliga komponenter”

och ”slangmatning av spik”. Dessa är inte helt förenliga då ”slangmatning av spik” skulle kräva

en speciallösning. Det har anses vara acceptabelt och inga förändringar i konceptet behöver

utföras. Resultat i denna del är alltså att funktionerna inte behöver förändras.

Slutsatser för hela QFD-analysen är att konceptet uppfyller de krav som ställs på det och att det

är redo för fortsatt vidareutveckling.

4.2.6 DFMain

För att skapa ett verktyg som är lätt att använda underhålla har Design For Maintenance

tillämpats. Denna metod har applicerats genom att valen av vilka komponenter som ska

användas och hur de ska monteras. När dessa val har genomförts har fokus lagts på att hitta

standardkomponenter som kan användas. Målsättning har varit att konstruera ett verktyg som

är lätt att förändra. Antingen om någon komponent slits ut eller om det framkommer att någon

komponent inte fungerar perfekt. Verktygets form har utvecklats för att underlätta sådana

förändringar.

De komponenter som har konstruerats unikt för detta verktyg har även de utformats med

DFMain i åtanke. Reliabilitet har varit den viktigaste punkten. Eftersom detta verktyg ska klara

av att användas under i stort sett 24 timmar om dygnet kräver det att komponenterna är rätt

dimensionerade. Varje komponent har testats för att undersöka dess hållfasthet och styrande

faktorer har varit deformation och säkerhetsfaktor. Vilket ansetts vara de viktigaste punkterna

för att uppnå god reliabilitet i verktyget. Vidare har också komponenterna konstruerats för att

de ska kunna monteras på och av så enkelt som möjligt, och antalet lösa komponenter har

minimerats.

4.3 Fas 3 - Konstruktion av koncept

I detta avsnitt redovisas de olika processer och beslut som låg till grund för

den färdiga konstruktionen på det valda verktyget. I denna fas var

huvudsyftet att skapa en fullständig konkret lösning med alla ingående

komponenter antingen konstruerade eller valda. Under denna fas har

återkoppling givits från handledare och uppdragsgivare för att skapa den

bästa möjliga konstruktionen.

4.3.1 Komponenter

Komponenter valdes för att uppfylla de funktioner som konceptet

innefattade. De olika funktionerna löstes med komponenter som noga valts

ut och jämförts mellan olika lösningar.

Val av gripdon

Det krav på gripdonet som framförallt var styrande var att dess slaglängd

Figur 10 -

Gripdonsfingrar

greppar balken i livet

35 (78)

behövde vara större än balkens tjocklek som är max 49mm. Anledningen var att kontaktytan

mellan gripdon och balken skulle vara i balkens liv, se figur 12. Kraften som gripdonet kunde

trycka ihop sina fingrar med var också viktig. Den behövde vara tillräckligt stor för att balken

inte skulle kunna glida när den pressades mot den andra balken. Uppskattning på kraften

gjordes till 200N baserat på krafterna från lyftcylindern samt underlagets friktion. Hur långa

fingrar gripdonet kunde hantera var också viktigt att ha i åtanke då momentet ökade parallellt

med länden av fingrarna. Önskvärd längd på fingrarna var 125-150mm för att få ett grepp som

stabiliserar balkens läge. Detta skapade ett krav att gripdonet skulle klara av ett moment på

20Nm.

Flera fabrikat på gripdon hade lösningar som kunde uppfylla dessa krav. Valet baserades på

handledares erfarenheter från användning av olika fabrikat samt vilka leverantörer som det

redan fanns kontakter med. Därför valdes gripdon ur sortimentet hos Schunk. Teknisk

rådgivning från Schunk bidrog till att ta fram förslag på möjliga gripdon. Efter diskussion med

handledare valdes en av dessa modeller.

Val av pneumatikcylinder

För att pneumatikcylindern skulle kunna uppfylla den funktion som behövdes var den tvungen

att uppfylla tre olika kriterier. Den skulle ha en slaglängd på 100 mm, den skulle ha tillräckligt

hög kraft för att kunna hålla ihop balkarna under spikning som uppskattades till 300N baserat

på spikpistolens rekyl samt kraften från lyftcylindern, och den skulle klara av att dämpa

rekylen från spikpistolen som avgav en vibration på 4m/s^2 enligt tillverkare.

Det finns flera olika fabrikat som klarar av dessa krav, därför baserades beslutet på

tillgänglighet och med tidigare kontakt uppdragsgivare. Den leverantör som valdes var SMC.

Val av linjärenhet

Linjärenhetens funktion var att förflytta spikpistolen tillsammans med dess tillbehör i höjdled.

Därför ställdes krav på att kunna lyfta minst 5kg som var spikpistolens vikt samt 70 spikar. Ett

annat viktigt krav var att den skulle kunna positionera spikpistolen var som helst i höjdled.

Därför valdes att linjärenheten skulle vara elektriskt styrd. Krav på mått var att ha en effektiv

slaglängd på 500mm för att kunna möjliggöra spikning i bägge ändarna av balkar med höjden

500mm.

Eftersom goda kontakter fanns mellan uppdragsgivaren och Festo så valdes en linjärenhet ur

deras sortiment.

Val av spikpistol

Kravet på spikpistolen var att den skulle klara av att skjuta 90 mm långa spik. Det var önskvärt

att spikpistolen skulle vara så lätt som möjligt och att den skulle skapa en så liten rekyl som

möjligt.

Eftersom spikpistoler redan används i den manuella produktionen idag valdes en modell från

samma leverantör. Den leverantör som valdes var Senco.

Val av skenstyrning

Valet av skenstyrning till verktyget gjordes utifrån följande kriterier. Vilken belastning som

kunde läggas på vagnarna, vikten på komponenterna och hur infästningen av komponenterna

såg ut.

Kontakt togs med EIE Maskin eftersom de var en leverantör till uppdragsgivaren. Efter teknisk

rådgivning från dem beslutades samt diskussioner med handledare togs beslut om att använda

en skenstyrning från dem. Fabrikatet på skenstyrningen var Schneeberger.

Val av aluminiumprofiler De aluminiumprofiler som användes valdes utifrån kriteriet att det skulle vara lätt att fästa

36 (78)

andra komponenter på dem. Detta samtidigt som de skulle erbjuda en stabil ram för hela

verktyget och bära upp dess vikt, detta styrdes av kravet på att verktyget maximalt fick väga 45

kg.

Valet av aluminiumprofiler gjordes utifrån vad som används av Robotdalen idag och tester för

att se om de höll för vikten 45 kg. De har idag ett system som de använder och därför fanns

många lösningar tillgängliga.

4.3.2 Konstruktion och Simulering

För att kunna fästa ihop de olika komponenterna togs olika fästplattor fram.

De designades efter en säkerhetsfaktor som valdes. Detta med hjälp av

hållfasthets simulationer i CAD-miljö. Valet av material blev aluminium

7075-T6 på grund av sin höga hållfasthet samt låga vikt. De flesta

komponenterna upplevde sin största påfrestning under själva spikmomentet

och när komponenterna trycktes från varandra. Vi kallar de två momenten

”ihoptryckning” då spikning sker och ”fråntryckning” då komponenterna

trycks från varandra. Från kravspecifikation ställs krav på säkerhetsfaktor att

inte vara lägre 2 samt att deformeringen hålls under uppsikt. Deformeringen

som syns på figurerna är överdriven för att bättre visa var krafterna är som

störst på komponenterna.

I figur 11 redovisas nivåerna av påfrestningen för de olika komponenterna.

Skalan går från blått till rött, där blått är låg påfrestning och rött är hög.

Denna skala gäller för bilderna i figur 12-19.

Val av FEM-analys

CAD program som valdes var Solidworks. För att få en tillräckligt bra detalj nivå på

simuleringarna valdes en mesh nivå så att det alltid skapades minst två lager mesh. Som

beräkningsprogram i Solidworks valdes ”Direct Sparse” vilket skapar längre beräknings tider

men säkrare resultat.

Gripdon fästplatta

Gripdon fästplattan fäster samman gripdonet med rälsen och luftcylindern. Plåten testades när

krafterna var som högst under själva arbetsprocessen. Detta var då luftcylindern tryckte

samman gripdonet med spikpistolen samt tryckte de ifrån varandra. Plåten testades även med

olika tjocklekar för att se om vikten kunde minskas och samtidigt uppfylla kraven på

hållfasthet. Tjocklek 6mm valdes då deformeringarna på 4mm blev för jämfört med hur liten

viktskillnaden var mellan tjocklekarna. Tabellen nedan redovisar de resultat som ficks av

simuleringarna.

Tjocklek

(mm)

Arbetes moment Påfrestning

(MPa)

Säkerhetsfaktor Deformering

(mm)

Vikt (kg)

Figur 12 - Gripdon fästplatta. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger).

Max

ww

Min

Figur 11 - Skala för

simuleringar

37 (78)

6 Ihoptryckning 42 12 0,12 0,73

6 Fråntryckning 49 10 0,14 0,73

4 Ihoptryckning 93 5,5 0,34 0,57

4 Fråntryckning 108 4,7 0,40 0,57

Tabell 4 - Simuleringsdata, gripdon fästplatta

Basplatta

Denna plåts syfte är att fästa samman linjärenhet med tillbehör och luftcylindern. Plåten

undersöktes under själva spikmomentet samt från dragning. Dessa krafter var de mest

påfrestande på denna komponent. Tester gjordes även för att se hur plåten klarade av de vikter

som linjärenhet, spikpistol med spik, aluminiumprofiler samt de plåtar som håller samman

dessa komponenter. Även här testades olika tjocklekar mot varandra för att minska vikt och

hålla de krav som ställdes på hållfastheten. Dimensionen 6mm valdes då påfrestningen blev för

hög under ”ihop tryckning” samt deformeringen. Tabell nedan redovisar simuleringarnas

resultat.

Tjocklek

(mm)


(MPa)


(mm)

Vikt (kg)

6 Ihoptryckning 181 2,8 0,25 2,6

6 Fråntryckning 90,3 10 0,07 2,6

6 Gravitations påfrestning 18,9 26,7 0,14 2,6

4 Ihoptryckning 366 1,4 0,77 1,75

4 Fråntryckning 99 4,7 0,07 1,75

4 Gravitations påfrestning 39,7 12,7 0,43 1,75

Tabell 5 - Simuleringsdata, basplatta

Figur 13 - Basplatta. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger).

38 (78)

Spikpistols fästplatta

Syftet med denna plåt var att föra samman spikpistolen med rälsar och linjärenheten. De stora

krafterna som ställdes på denna komponent kom från själva spikmomentet. Plåt tjockleken

4mm valdes då den klarade krafterna bra samt höll ner vikten. Figur 16 nedan redovisar

simulationernas resultat.

Tjocklek

(mm)


(MPa)


(mm)

Vikt (kg)

6 Ihoptryckning 58,4 8,6 0,051 1,8

4 Ihoptryckning 115 4,4 0,133 1,2

Tabell 6 - Simuleringsdata, spikpistols fästplatta

Fästplatta – Robot

Robotens fästplatta har som syfte att föra samman hela verktyget med robot armen. Så krav

ställs på att klara av hela vikten från verktyget. Tjocklekarna 4mm på plåten och 6mm på den

cylinderformade plåten valdes då den klarade av kraven samt håll ner vikten. Figur 17 nedan

redovisar simuleringarnas resultat.

Tjocklek

(mm)


(MPa)


(mm)

Vikt

(kg)

8/10 Gravitations

påfrestning

3,5 144 0,019 3,4

4/6 Gravitations

påfrestning

11,3 44 0,117 2

Tabell 7 - Simuleringsdata, fästplatta - Robot

Figur 15 - Fästplatta - Robot. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger).

Figur 14 - Spikpistols fästplatta. Grundform (vänster) och överdriven deformering(höger).

39 (78)

Gripdonets fingrar

Gripdons fingrar sitter längst ur på gripdonets armar och uppnår sin största påfrestning när

gripdonet pressar samman sina armar med maximalt tryck. Fingrarna behöver även vara

överdimensionerade för inte bli deformerade av minder olyckor. Därför valdes 20mm då

deformeringen var låg och viktskillnaden var obetydlig i detta fall. Tabell nedan redovisar

simuleringarnas resultat.

Tjocklek

(mm)


(MPa)


(mm)

Vikt

(kg)

20 Hoptryckning av

balkar

49 10,3 0,2 1,3

15 Hoptryckning av

balkar

85 5,9 0,56 1

Tabell 8 - Simuleringsdata, gripdonets fingrar

Övriga komponenter

Största krafterna som uppstod på dessa komponenter var under spikningsmomentet. På grund

av de låga vikterna gjordes endast beräkningar för att se om de standard mått som angetts

klarade kraven.

Fästplatta – Linjärenhet

Denna plåt fäster samman linjärenheten med linjärenhets fästplatta. Denna plåt absorberar

kraften från linjärenheten och stoppar den från att falla ur verktyget. Tabell nedan redovisar

simuleringarnas resultat.

Figur 16 - Gripdonets fingrar. Grundform (vänster) och överdriven

deformering(höger).

Figur 17 - Fästplatta - Linjärenhet. Grundform (vänster) och överdriven


40 (78)

Tjocklek

(mm)


(MPa)


(mm)

Vikt (kg)


Tabell 9 - Simuleringsdata, fästplatta - linjärenhet

Främre fästplatta - Spikpistol

Fästplattan fäster samman spikpistolen med främre fästplatta på spikpistolens framsida. Tabell

nedan redovisar simuleringarnas resultat.

Tjocklek

(mm)


(MPa)


(mm)

Vikt (kg)

4 Ihoptryckning 29 17,4 0,022 0,1

Tabell 10 - Simuleringsdata, främre fästplatta - spikpistol

Bakre fästplatta - Spikpistol

Denna plåt fäster samman spikpistols fästplatta med linjärenheten. Denna plåt fästs i

linjärenhetens vagn. Här klarade inte standardmåtten kraven, därför gjorde beräkningar på

6mm som klarade kraven. Tabell nedan redovisar simuleringarnas resultat.

Tjocklek

(mm)


(MPa)


(mm)

Vikt (kg)

4 Ihoptryckning 50,7 10 0,46 0,3


Tabell 11 - Simuleringsdata, bakre fästplatta - spikpistol

4.4 FMEA

För att undersöka vilka punkter i verktyget som troligtvis kommer kunna skapa problem har en

FMEA skapats. Detta verktyg har framförallt använts för att vara en grund till vidareutveckling

av verktyget när funktionstester genomförs längre fram i processen. Med hjälp av denna analys

kan test utföras på ett sådant sätt att de mest kritiska punkterna undersöks ordentligt. I analysen

Figur 18 - Främre fästplatta - Spikpistol. Grundform (vänster) och överdriven


Figur 19 - Bakre fästplatta - Spikpistol. Grundform (vänster) och överdriven


41 (78)

har verktyget delats upp i olika funktioner och komponenter utifrån vilken del som påverkas.

För de problem som utifrån analysen ansetts vara svårast har åtgärder föreslagits för att arbetet

med utvecklingen av verktygen skall kunna fortlöpa.

Resultatet från denna FMEA var en rad punkter som är viktiga att kolla extra på under

funktionstester av verktyget. Dessa redovisas i figur 13, där de rödmarkerade felen är viktigast

att titta på och de som markerats gult bör hållas under uppsikt.

Det som enligt denna FMEA kommer ställa till mycket problem är hur kablage som behövs till

de olika komponenterna ska monteras. Det är något som inte går att testa i CAD-miljö på något

bra sätt och därför är det osäkert hur det kommer fungera i praktiken. Funktionstester av

verktyget bör därför lägga stor vikt på att undersöka hur detta fungerar för att rätt justeringar

och lösningar skall hittas.

Spikpistolens funktion är också viktig att titta extra på då ett fel på denna lätt kan leda till stora

fysiska skador vid en olycka. Därför bör kontroller utföras där det säkerställs att

avfyrningsmekanismen fungerar som önskat och att spik inte kan avfyras vid något annat

tillfälle.

När tester genomförs är det också viktigt att undersöka hur väl verktyget utför uppgiften att

trycka samman de båda balkarna. Det är viktigt för att säkerställa att den tillverkade produkten

håller önskad kvalitet. En viktig del i detta är att undersöka om det fungerar bra att trycka på

balken endast med spikpistolens nos eller om det behövs en större yta för att fördela ut trycket.

För att studera denna FMEA i sin helhet se bilaga 9.

4.5 Prototyp

För att kunna testa funktionen hos verktyget i verkligheten har utvecklingen av en prototyp

påbörjats. Syftet med denna prototyp är att verifiera att funktionen hos verktyget är rätt och att

varje del fungerar på rätt sätt. Det är också en viktig del för att testa hur bra resultatet blir om

en robot bygger ett väggelement jämfört med om en människa gör det.

Prototypen har i stort sett byggts helt utifrån den konstruktion på verktyget som presenteras i

denna rapport. Det enda som skiljer sig är vilket gripdon som användes. I prototypen har ett

FMEA: Balkmonteringsverktyg

Frekv Allv Uppt RPN

Stop i processen 3 3 1 9


Risk för skador 1 8 5 40

Risk för skador 2 9 5 90

Dålig kvalitet på produkt 3 6 2 36Dålig kvalitet på produkt 1 6 3 18

Skador på komponenter 1 4 3 12

Spik hamnar fel 1 6 8 48 Utvärdera om det behövs större yta för tryck.

Stop i processen 2 5 3 30 Ha i åtanke vid tester.

Långa ledtider 2 3 3 18

Färdigställer inte produkt 1 5 2 10

Skada komponenter 3 5 2 30Distans mellan balkar 2 4 2 16

Skador på kablage 2 5 3 30


Skador på kablage 2 6 6 72Stop i processen 2 6 6 72

Kontrollera produktkvalitet vid tester.

RiskanalysRekomenderad åtgärd

1 SpikpistolOm det uppstår problem, förändra lösning

omgående till säkrare system.

No Funktion/Komponent Feleffekt

3 Linjärenhetfunktion

4 Gripdon

2 Pressfunktion

Testa var kablage kan fastna och förändra

dessa delar för att lösa problemet.

Ha i åtanke vid tester.

5 Kablage

Testa hur kablage rör sig när verktyg är i

drigt.

Tabell 12 - FMEA-tabell

42 (78)

mindre gripdon använts, det klarar av att greppa balken. Men det är inte lämpligt att använda i

det långa loppet då det är något underdimensionerat och därför troligtvis skulle slitas ut och

medföra fel. I de första testerna som denna prototyp är byggd för anses det dock fullt dugligt.

43 (78)

5 RESULTAT (Empiri)

I detta avsnitt redovisas konstruktionen av det valda verktyget och hur användningen av detta

skulle förändra produktionen av väggelement ur ett tidsperspektiv. Resultatet bör behandlas

som ett förslag som kan fortsätta att utvecklas efter att tester utförts med hjälp av den

framtagna prototypen.

5.1 Verktyg

I denna del av resultatet presenteras konstruktionen på verktyget samt de ingående

komponenterna. Verktyget redovisas i en sammanfattning och varje komponent presenteras var

för sig utifrån de olika punkter som varit av vikt vid val av dessa. Datablad för de inköpta

komponenterna redovisas i bilaga 11-15 och ritningar och bilder på verktyget finns i bilaga 16-

18

Figur 20 - Färdigt koncept

5.1.1 Gripdon

Det gripdon som har valts till konstruktionen är Schunk PSH 32-1.

Detta gripdon har en sammanlagd slaglängd på 70 mm.

Gripkraften hos detta gripdon är 750 N och det går att montera

fingrar som är upp till 170 mm. Vikten på gripdonet är 2,05 kg.

Detta gripdon klarar tack vare sin slaglängd av att öppna sig

tillräckligt mycket för att komma runt balkens tjocka del och sedan

stänga sig och nå in till balkens smala del. Figur 21 - Gripdon-Schunk PSH

13

44 (78)

5.1.2 Gripdonsfingrar

Fingrarna som konstruerades har en tjocklek på 20mm är anpassade

för att greppa den inre sidan av I-balk i trä med en tjocklek på 1 cm.

Fingrarna har en längd på 170mm för att nå långt ner i balken och på

så sätt skapa ett stabilt grepp.

5.1.3 Gripdon fästplatta

Gripdonets fästplatta är konstruerad för att fästa vagnar, luftcylinder

och gripdon i. Fästplattan är konstruerad för att skapa ett avstånd

mellan gripdonets armar och plattan på 85mm.

5.1.4 Aluminiumprofiler

De aluminiumprofiler som används är JSM A44A från ABB och har

ett yttermått på 44x44 mm. Dessa profiler har dels den styrka som

krävs men även en rad olika tillbehör som passar till dem. Detta gör

att de är lätta montera ihop och att fästa andra komponenter på.

Aluminiumprofilen väger 1,5kg/m vilket ger en total vikt på 5,16 kg.

5.1.5 Skenstyrning

Den skenstyrning som har valts är från Schneebergers sortiment.

Skenorna som valts är BMS-20 och vagnarna som valts till detta är

BMW-T20-A-G3. Detta system klarar av en dynamisk last på 14440

N per vagn. Sammanlagt har två par skenor använts och åtta vagnar.

Ett par av skenorna är infästa horisontellt på undersidan av

verktygets ram och det andra paret lodrätt för att stadga upp

spikpistolens vertikala rörelse. Längden på det vågräta skenparet är

900 mm och det lodräta 600 mm. Skenorna väger sammanlagt 6,6 kg

och vagnarna väger totalt 4 kg.

5.1.6 Pneumatikcylinder

Den pneumatiska cylinder som används är SMC CP95 32-100.

Denna cylinder har en slaglängd på 100 mm och drar ihop sig med

en kraft på 691 N. Infästningen av cylindern görs i den bakre änden

med hjälp av skruvar, i stångens ände med hjälp av två muttrar.

Energi på upp till 2,2 J kan absorberas i denna cylinder.

Pneumatikcylindern väger 0,78 kg.

5.1.7 Fästplatta – robot

Denna plåt är konstruerad för att fästas i aluminiumprofiler samt

robotfästanordning. Plåtens övre del har en rund form för att slangar

ska kunna vira sig runt.

Figur 22 - Gripdonsfingrar på

gripdon

Figur 26 - Pneumatikcylinder-

SMC

Figur 23 - Gripdon fästplatta

Figur 24 - Aluminiumprofil-

JSM

Figur 25 - Skenstyrning-BMS

Figur 27 - Fästplatta- robot

45 (78)

5.1.8 Linjärenhet

Linjärenheten som valdes är EGC-80 från Festo. Linjärenheten en

slaglängd på 500mm och klarar som max att lyfta 63 kg.

Linjärenheten väger 6,7 kg och motorn väger 1,7 kg. Linjärenheten

har en restid på 2.1 sekunder och en uppehållstid på 0,4 sekunder

vilket ger en cykeltid på 2,5 sekunder.

5.1.9 Basplatta

Denna plåt är konstruerad för att kunna fästas i räls,

aluminiumprofiler, linjärenhet samt luft cylinder. Plåten är

konstruerad med ett hål i mitten för att gör det möjligt för

spikpistolen att röra sig över plåtens höjd.

5.1.10 Spikpistol

Spikpistolen som används är en Senco FramePro 701 XP. Denna

spikpistol klarar av att skjuta spikar upp till 90 mm och den väger

3,62 kg. Det är en rakbandad spikpistol som kan ha 70 stycken spikar

i sitt magasin vilket räcker till att spika ett normalt väggelement.

Rekylen som uppstår i spikpistolen är 4 m/s2. Spikpistolen har en så

kallad singelavfyrning, vilket innebär att endast en spik kan skjutas i

taget.

5.1.11 Spikpistolsplattor

Spikpistolsplattorna är konstruerade för att fästas i linjärenheten samt

räls. Plåtarna är i tre delar för att möjliggöra montering och underhåll

på spikpistolen.

5.1.12 Bottenplattan

För att binda samman de lodräta profilerna och linjärenheten används

en aluminiumplatta. Plattan är bockad för att fästas mot

aluminiumprofilerna med hjälp av skruvar, den skruvas även fast mot

linjärenhetens botten. Funktionen för denna platta är att hjälpa till att

bygga en stadig struktur kring spikpistolen.

5.1.13 Fästplatta - linjärenhet

Denna platta för samman linjärenheten med basplattan.

Linjärenheten fästs med hjälp av två fästklossar i denna fästplatta,

som i sin tur skruvas fast i basplattan. Fästklossarna som används är

från Festos sortiment och heter MUE-70_80_7_0.

5.1.14 Spikmatning

I nuläget laddas spik i spikpistolen genom dess magasin. Det är något

som kan göras under tiden verktyget inte är i arbete. Detta medför ett

Figur 32 - Bottenplattan

Figur 28 - Linjärenhet - EGC

Figur 29 - Basplatta

Figur 30 - Spikpistol Senco

FramePro 701 XP

Figur 31 - Spikpistolsplattor

Figur 33 - Fästplatta

linjärenhet

46 (78)

mindre komplext verktyg som dock kräver mer manuellt arbete. Spikpistolen laddas med 70

spik i taget, vilket innebär att laddning skulle behövas minst en gång per tillverkat

väggelement.

5.2 Vikt Komponent Vikt (kg)

Gripdon fästplatta 0,73

Linjärenhet fästplatta 2,6

Spikpistol fästplatta 1,2

Robot fästplatta 2

Gripdon fingrar 1,3 x 2

Bakre fästplatta linjärenhet 0,22

Främre fästplatta - Spikpistol 0,1

Bakre fästplatta – Spikpistol 0,45

Gripdon 2,05

Aluminiumprofiler 5,16

Skenstyrning 6,6 + 4

Pneumatikcylinder 0,78

Linjärenhet + motor 6,7 +1,7

Spikpistol + spik

Bottenplattan

3,62 + 0,5

0,9

Total vikt 41,91

Tabell 13 - Vikter

5.3 Tidsberäkning

Utifrån de datablad som finns tillgängliga för varje

komponent har en uppskattning för hur lång tid det tar för

verktyget att spika ihop två balkar. Med hjälp av denna tid

räknades den totala tiden för att tillverka ett väggelement

ut. Figur 37 redovisar tiderna för varje moment i verktygets

spikningssekvens. Det framgår att den totala tiden för att

genomföra de olika stegen är 4,3 sekunder. Denna tid är

uppskattad och kommer sannolikt att justeras när

spiksekvensen kan köras i verkliga tester.

Med hjälp av denna tid simulerades en uppskattad tid för

hela tillverkningen av väggelementets stomme.

Simuleringen utfördes externt i ett separat projekt som löpte parallellt med detta projekt. Tiden

simulerades för ett specifikt väggelement för att skapa ett resultat som går att jämföra i

framtiden. De moment som den simulerade tiden innefattar är den beräknade för

balkmonteringsverktyget, robotens rörelser och hämtning/positionering av material. De

beräknade 4,3 sekunder för balkmonteringsverktyget upprepas alltså ett visst antal gånger,

beroende på hur många balkar som ingår i väggelementet, detsamma gäller för tiden för

förflyttningar och positionering av material. Positionering och förflyttning av material är något

som inte behandlats i detta projekt utan som ligger inom ramarna för andra parallella arbeten.

Resultatet var en beräknad tillverkningstid på 3 minuter. Vilket kan jämföras med dagens

produktionstid som är 30 minuter för ett motsvarande väggelement. Det innebär en minskning

av produktionstiden för en väggmodul med 90 procent.

Moment Tid (s)

Gripa 0,2

dra ihop 0,3

Spika 0,3

dra isär 0,3

Flytta spikpistol 2,5

dra ihop 0,3

Spika 0,3

Dra isär & släppa grepp 0,3

Total: 4,3

Tabell 14 - Tider för arbetsmoment

47 (78)

Det som är viktigt att ta hänsyn till kring dessa siffror är att de grundar sig i antaganden och

uppskattningar. Därför bör de inte anses vara hela sanningen utan mer ett riktmärke för vad

som teoretiskt är möjligt. Den verkliga produktionstiden kommer sannolikt inte komma ner i

dessa låga siffror.

5.4 Kostnadsuppskattning

Tabellen nedan visar en grov uppskattning av komponenternas kostnader. Tabellen tar inte

hänsyn till tillverknings och programmeringskostnader.

Komponent Kostnad (kr)

Gripdon 9 000

Skenstyrning 6 000

Spikpistol 5 000

Linjärenhet 30 000

Pneumatikcylinder 1 000

Aluminiumplåt 6 000

Tillbehör(bultar, muttrar, fästanordningar osv) 1 500

Total kostnad 58 500

Tabell 15 - Uppskattade kostnader

48 (78)

6 ANALYS

I denna del av rapporten presenteras analysen av det resultat som framkommit i detta projekt.

Analysen delas in i två delar, den första utgår ifrån projektets frågeställningar och den andra

utifrån verktygets kravspecifikation.

6.1 Frågeställningar

I detta avsnitt presenteras analysen som gjorts utifrån de frågeställningar som ställts på

projektet.

A.1 Kan produktionstiden för en väggmodul minskas med 70 procent, utan

kvalitetsförändring, genom att gå från manuell till automatiserad montering?

Den viktigaste frågan att undersöka i detta projekt var huruvida en omställning från manuell

produktion till automatiserad produktion skulle vara lönsam. Produktionstiden är starkt kopplad

till detta. För att en omställning från manuell produktion skulle vara lönsam ansågs att en

minskning av produktionstiden med minst 70 procent var önskvärd.

Resultatet från projektet visar att produktionstiden uppskattningsvis kan minskas med 90

procent, se avsnitt 5.3. Vilket innebär att svaret på projektets huvudfråga är ja. Resultatet är

baserat på uppskattningar av hur fort verktyget kan arbeta samt simuleringar över hur en

robotcell för tillverkning skulle kunna vara utformad (externt utfört arbete). För att helt och

hållet validera denna frågeställning krävs tester i praktiken. Målet anses dock vara tillfredsställt

utifrån detta projekts avgränsningar.

B.1 Vilka robotverktyg behövs och vilket av dessa är mest komplext?

För att kunna bygga ett helt komplett väggelement krävs sex stycken olika verktyg, se avsnitt

4.1.4. De sex verktygen var nödvändiga för att täcka upp för varje delmoment i produktionen,

om ett av verktygen saknas kan inte ett väggelement färdigställas.

Det behövs tre olika lyftverktyg. Inget av lyftverktygen ansågs vara tillräckligt komplext för att

ta fram i projektet, lösningar på dessa verktyg finns och därför behövs inte mer energi läggas

på dem.

Detsamma gällde för två av de monteringsverktyg som var nödvändiga. Deras funktion var

endast att spika olika typer av spik, vilket det också existerar fullgoda lösningar på i dagsläget.

Det mest komplexa verktyget var alltså ett balkmonteringsverktyg, som behövde klara av

funktionerna att dels hålla ihop två balkar samt att fästa dem samman med hjälp av spikning.

Undersökningarna av de olika verktygen visar att ju fler funktioner ett verktyg behöver ha,

desto mer komplext blir det att konstruera. Om de funktioner som krävdes var kända eller helt

nya påverkade också hur komplext verktygets konstruktion är. Spikmomentet i verktyget var i

stort sett nytt, det fanns lösningar på en spikfunktion men inga färdiga komponenter som kunde

användas. Olika lösningar på grip- och lyftfunktioner existerade redan vilket gjorde att dessa

delar inte ansågs bidra till komplexiteten lika mycket.

B.2 Hur ska det mest komplexa robotverktyget utformas för att ge bäst effektivitet?

När det valda robotverktyget, balkmonteringsverktyget, konstruerades lades fokus framförallt

på att skapa ett driftsäkert och fungerande verktyg. Effektiviteten var inte den viktigaste

punkten för konstruktionen, men den var likväl med i bilden när viktiga beslut fattades.

Effektiviteten har inte setts som hur verktyget ska konstrueras för att vara så snabbt som

möjligt, utan hur verktyget ska konstrueras för att fungera på bästa sätt under en längre tid. Hur

bra verktyget klarar av att utföra uppgifterna har varit det allra viktigaste och med hur stor

49 (78)

säkerhet det klarar av att göra det dag ut och dag in utan att haverera. Effektivitet har

definierats till driftsäkerhet, ett verktyg som är oerhört snabbt men som inte klarar av att

användas mer än en gång i taget är inte effektivt.

Verktyget är konstruerat med hjälp av beprövade komponenter för att på vis göra det

driftsäkert. Komponenterna är enkla att byta ut om det skulle vara nödvändigt för att inte

orsaka onödigt långa driftstopp i produktionen. De komponenter som krävt en helt ny

konstruktion för detta verktyg har överdimensionerats för att se till att de inte skapar några

problem. Detaljerad beskrivning över verktygets konstruktion och komponenter redovisas i

avsnitt 5.1.

6.2 Kravspecifikation

För att kunna säkerhetsställa kvalitet mäts resultatet mot kravspecifikationen. Alla krav går inte

att bekräfta från resultatet utan måste testas via prototyp. Nedanför sammanställs alla

fastställda krav med kommentarer.

6.2.1 Dimensioner och vikt

Parameter Krav Resultat

Längd 1000 mm 1000 mm

Bredd 600 mm 450 mm

Höjd 700 mm 864 mm

Vikt 45 kg 41 kg + tillbehör

Spikdimension 90 mm 90 mm

Tabell 16 - Teknisk jämförelse

Som figur 39 visar uppfylls alla krav gällande dimensioner och förutom det gällande verktygets

höjd. Detta har dock ansetts vara något som inte påverkar verktygets funktionalitet.

6.2.2 Funktionalitet

i. Greppa träbalkar på ett stabilt sätt.

Stabilt grepp fås via gripdonets fingras kontaktyta mot träbalkens liv. Kravet anses vara

tillfredsställt men kan inte valideras helt utan tester på prototyp.

ii. Trycka ihop träbalkar när i rätt monteringsposition

Sammanfogning av träbalkar sker med hjälp av pneumatikcylindern. Kravet anses vara

tillfredsställt men kan inte valideras helt utan tester på prototyp.

iii. Slå i spik som fäster samman träbalkarna i stommen.

Spikpistol skjuter spik när gripdon greppar balk och pneumatikcylindern drar samman

balkarna. Kravet anses vara tillfredsställt men kan inte valideras helt utan tester på prototyp.

iv. Slå i spik i vinkel (skråspikning)

Spikning i vinkel tar bort funktionen från gripdonet som håller emot och skapar ett motstånds

tryck som står för dämpning mot rekylen från spikpistolen. Krav ej mött.

v. Tillgång till spik som medför att laddning inte stör produktionsprocessen

Spikmatning i resultatet är via ett rakt magasin som mats 70 spik i taget vilket inte är optimalt i

en automatiserad lösning. I avsnitt 7.2.1 rekommenderas matning av spik via slang/rör. Krav

är ej helt validerat men godkänt.

50 (78)

vi. Automatisk koppling och frånkoppling till robotarm

Krav ej validerat

vii. Separat greppfunktion som kan avlägsnas när det är nödvändigt

Gripfunktionen i resultatet går att avlägsna manuellt och inte automatiskt. Krav ej uppfyllt

6.2.3 Tillförlitlighet

i. Funktioner får inte skada/försämra robotens prestanda

Spiknings rekyl dämpas via pneumatikcylindern. Effektiviteten av detta måste testas på

prototyp för att kunna valideras fullständigt. Krav tillfredsställt.

ii. Komponenter får inte skadas av verktygets funktioner

De olika komponenterna är anpassade för verktygets funktioner och testade att klara av sitt

syfte utan skador. Kravet anses vara tillfredsställt men kan inte valideras helt utan tester på

prototyp.

iii. Verktyget ska vara säkert att använda

Verktygets spikpistol har en ”dubbelsäkerhet”. Detta innebär att spikpistolens ände måste vara

intryckt innan avtryckaren trycks av. Spikpistolen kan endast skjuta en spik i taget. Verktyget

skall användas inom en robotcell där ingen person får vistas under användning av verktyget.

Kravet är validerat.

iv. Positioneringen av träbalkar och spik skall ligga inom ± 1 mm

Kan ej valideras utan prototyp.

v. Materialval och form skall resultera i en säkerhetsfaktor 2 hos verktyget

Alla komponenter som konstruerats och valts ut har uppfyllt detta krav.

vi. Materialval och form skall sträva efter att reducera verktygets vikt.

Valet av aluminium (7075-T6) uppfyller detta krav. Simuleringar i CAD-miljö har gjorts för att

se om de konstruerade komponenterna var för överdimensionerade och om så var fallet så

testades mindre dimensioner. I val av komponenter ansågs förmåga att uppfylla funktioner

viktigare än att minimera vikt. Ingen total optimering av verktygets vikt har gjorts då mycket av

dess funktioner måste testas på prototyp innan detta kan göras. Kravet är validerat.

6.2.4 Ekonomi

Minimera material- och komponentkostnad.

Den slutgiltiga kostnaden för verktyget kan inte konfirmeras helt, men rent materiellt är

kostnaden 58 500kr. Vilket är en lägre kostnad än andra möjliga lösningar på problemet. Krav

validerat.

51 (78)

7 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER

I detta avsnitt redovisas vilka slutsatser som detta examensarbete resulterat i. Slutsatserna

presenteras i delkapitel 7.1. Hur det fortsatta arbetet mot att skapa en helt automatiserad

produktion för väggelement bör se ut presenteras i delkapitlet 7.2, rekommendationer.

7.1 Slutsatser

Slutsatserna av detta examensarbete har framförallt sin grund i de uppsatta frågeställningarna.

Fråga A.1 och B.2 läggs den största vikten vid i dessa slutsatser.

Det faktum att produktionstiden uppskattningsvis kan minskas med 90 procent är ett resultat

som visar att det finns stor potential i projektet. Redan vid dessa första enkla tester framgår att

en övergång från manuell montering till automatiserad montering på pappret verkar vara högst

fördelaktigt. Slutsatsen utifrån denna frågeställning är att en implementering av robotar i

tillverkningen skulle medföra att fler hus kan tillverkas på kortare tid. Det är dock viktigt att

tänka på de andra aspekterna vid en sådan implementering. Produktionstiden är inte allt,

aspekter som kvalitet, flexibilitet och processtabilitet måste tas med i beslutet.

Verktyget har framförallt konstruerats för att skapa en stabil process. Ett verktyg som sällan går

sönder och som är lätt att underhålla har varit målsättningen. Resultatet visar upp ett verktyg

som är lätt att plocka isär och med komponenter som går att köpa från nuvarande leverantörer.

Om detta är det absolut bästa sättet att skapa ett effektivt verktyg på är något som inte är helt

validerat. Det finns många olika vägar att gå, och många olika sätt att se på effektivitet.

Slutsatsen är ändå att detta anses vara ett bra val i detta skede av projektet, där det är viktigt att

undersöka huruvida en investering i en ny fabrik är rätt beslut.

7.2 Rekommendationer

Det resultat som arbetats fram är ett förslag på hur verktyget kan konstrueras. Mer arbete

kommer dock behövas för att kunna validera resultatet helt, så som test av prototyp och

vidareutveckling. Nedan listas de rekommendationer som anses bör prioriteras vid

vidareutveckling.

7.2.1 Verktyget

Nedan redovisas de rekommendationer med koppling till det konstruerade verktyget.

Spikmatning

Istället för att använda magasin som måste bytas manuellt, rekommenderas spikautomation där

spik matas via slang/rör från extern enhet. Detta eliminerar laddningsmomentet samt vikt från

själva verktyget.

Avfyrning av spikpistol

På vilket sätt spikpistolen ska avfyras när den är i rätt position är ett problem som behöver

undersökas djupare. I nuläget finns ingen bestämd lösning på problemet. I prototypen används

en pneumatikcylinder med ett finger som trycker in spikpistolens avtryckare när signal ges. Det

finns sannolikt bättre och säkrare lösningar och de bör undersökas i det fortsatta arbetet.

Prototyptester

Prototypen bör testas för att kunna försäkra att resultatet uppfyller de utsatta kraven och

funktionerna.

Kabeldragning

För att resultatet skall fungera ordentligt måste kabeldragningarna vara anpassade för

verktygets rörelser och moment. Detta kräver arbete med olika lösningar och tester av prototyp.

52 (78)

7.2.2 Processen

Konstruktion av verktyg

Enligt den verktygsanalys som gjordes i förstudien 4.1.4, så krävs det sex verktyg för att

uppfylla de olika funktionerna som krävs för att bygga ihop ett helt väggelement. Denna

rapport har fokuserat på att konstruera ett av dessa, det rekommenderas att utveckla dessa

verktyg och om möjligt intrigera med varandra.

Vändning av väggelement

En automatiserad lösning för vändning av väggelement finns idag i form av så kallade

vändbord, dock så är de stora och klumpiga. För att hitta den bästa lösningen krävs

noggrannare undersökning.

53 (78)

8 KÄLLFÖRTECKNING

Böcker

Bell, J. (2005), Introduktion till forskningsmetodik, 4:e upplagan, Danmark: Studentlitteratur

AB.

Booth, W.C., Colomb, G.G., Williams, J.M. (2004), Forskning och skrivande, Lund:

Studentlitteratur AB.

Ullman, D. G. (2010), The Mechanical Design Process, 4th Edition, New York: McGraw- Hill.

Ulrich, K. T., & Eppinger, S. D. (2008), Product Design and Development, 4th edition.

Singapore: McGraw-Hill/Irwin.

Österlin, K. (2010), Design i fokus för produktutveckling, Egypten: Liber AB.

Vetenskapliga artiklar

Bogue, R. (2009), "Finishing robots: a review of technologies and applications", Industrial

Robot: An Internation Journal, vol. 36, no. 1, pp. 6-12.

Bogue, R. (2014),"What future for humans in assembly?", Assembly Automation, vol. 34, no. 4,

pp. 305-309.

Graetz, G., Michaels, G. (2015), "Robots at Work", CEP Discussion Paper, no. 1335

Hultman, E., Leijon, M. (2013), "Utilizing cable winding and industrial robots to facilitate the

manufacturing of electric machines", Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol.

29, no. 1, pp. 246-256.

Richard, B-R (2005), “Industrial building systems: reproduction before automation and

robotics”, Automation in Construction, vol. 14, no. 4, pp. 442-451.

Hyojoo S, Changwan K, Hyoungkwan K,(2009),Trend Analysis of Research and Development

on Automation and Robotics Technology in the Construction Industry.

Teicholz, P. (2013), "Labor-productivity Declines in the Construction Industry: Causes and

Remedies"

Internet

ABB (2015), Industriroboten, http://new.abb.com/se/om-abb/teknik/sa-funkar-

det/industrirobotar [Hämtad 2015-05-06].

Applied robotics (2015), What is a gripper?, http://www.automation.com/library/articles-

white-papers/robotics/gripper-101-what-is-a-gripper [Hämtad 2015-05-05].

Aratron (2015), Linjärenheter. http://www.aratron.se/linjarenheter [Hämtad 2015-05-05].

ATI Industrial Automation (2015), Robotic Tool Changers increase flexibility and productivity,

http://www.ati-ia.com/products/toolchanger/robot_tool_changer.aspx [Hämtad 2015-05-05].

Karriär (2014), http://www.tidningenkarriar.se/Arkivet/2014/8/Bostadsbrist-stryper-Kirunas-

tillvaxt/

Lowe’s (2015), Nail Gun Buying guide

http://www.lowes.com/cd_Nail+Gun+Buying+Guide_493845449_ [Hämtad 2015-05-05].

National Fluid Power Association (NFPA) (2015), What is pneumatics?,

http://www.nfpa.com/fluidpower/whatispneumatics.aspx [Hämtad 2015-05-05].

54 (78)

NyTeknik (2015), Fler människor för bättre kvalitet i karossfabriken,

http://www.nyteknik.se/tekniknyheter/article3885047.ece [Hämtad 2015-05-25].

Robotiq (2014), Top manufacturers of robotic tool changers,

http://blog.robotiq.com/bid/72926/Top-Manufacturers-of-Robotic-Tool-Changers [Hämtad

2015-05-05].

Statistiska centralbyrån (2012), Bostadsbyggandet lågt under lång tid,

http://www.scb.se/sv_/Hitta-statistik/Artiklar/Bostadsbyggandet-lagt-under-lang-tid/ [Hämtad

2015-05-25].

University of Twente (2013), Design for Maintenance - A Set of Design Guidelines

http://www.utwente.nl/ctw/opm/staff/ME/MulderW/DesignForMaintenance_DesignGuidelines

.pdf [Hämtad 2015-05-05].

Muntliga källor

Eriksson, A. (Delägare Grönbo AB) [2015-04-16] Samtal vid studiebesök

Henriksson, M. (Delägare Grönbo AB) [2015-04-16] Samtal vi studiebesök

Lutzov, D. (Teknisk support Schunk Intec AB) [2015-04-20] Rådgivning samt offerering.

Meurling, T. (EIE Maskin AB) [2015-04-21] Rådgivning samt offerering.

Reyier, I. (Robotdalen) [Kontinuerligt] Handledare hos uppdragsgivare.

Svensson, R. (Prevas) [Kontinuerligt] Handledare/rådgivare med spetskunskap inom

robotverktyg.

55 (78)

9 BILAGOR

Bilaga 1 – Gantt-schema

Bilaga 2 – Robotprocessen

Bilaga 3 – Verktygslista

Bilaga 4 – Spik/skruv-utvärdering

Bilaga 5 – Skisser på koncept

Bilaga 6 – Bilder på koncept

Bilaga 7 – Pugh’s matris

Bilaga 8 – QFD

Bilaga 9 – FMEA

Bilaga 10 – Bilder på slutkoncept

Bilaga 11 – Datablad för gripdon

Bilaga 12 – Datablad för skenstyrning

Bilaga 13 – Datablad för pneumatikcylinder

Bilaga 14 – Datablad för linjärenhet

Bilaga 15 – Datablad för spikpistol

Bilaga 16 – Bilder på färdigt verktyg

Bilaga 17 – Sammanställningsritning – Resulta

Bilaga 18 - Ritning

56 (78)

Gantt-schema

Datu

m19

2021

2223

2425

2627

2829

3031

12

34

56

78

910

1112

1314

1516

1718

1920

2122

2324

2526

2728

12

34

56

78

910

1112

1314

1516

1718

1920

2122

2324

2526

2728

29

Mån

adJan

uari

Feb

ruari

Mars

Ve

cka

Dag

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

Rap

po

rtskrivnin

g sker ko

ntin

ue

rligt

Slutsatse

r av test

Test/justering

Puls

Hållfasth

etsb

eräkn

ingar

Tillverkn

ingsfö

rbe

red

else

Pro

totyp

tillverkn

ing

Ko

nce

ptvård

(DFM

, DFA

, FMEA

)

Konstruktion

Ve

rktygsanalys

Idé

utvärd

erin

g

Ko

nce

ptfram

tagnin

g/utve

ckling

Framtagn

ing av te

stme

tod

Ko

nce

ptu

tvärde

ring e

nligt te

stme

tod

(Simu

lern

ingar)

Ko

nce

ptu

tvärde

ringsve

rktyg(QFD

,

Pu

gh..)

Ko

nce

ptval

Fun

ktion

stest av p

roto

typ

De

taljerad

CA

D ko

nstru

kion

Ge

no

mgån

g av me

tod

Ge

no

mgån

g av pro

cess

Fun

ktion

sanalys

Slutsatse

r av pro

ble

man

alys

Problemanalys

Idé

gen

ere

ring

Idee/koncept fas

Info

rmatio

nsin

samlin

g

Avgrän

snin

gar

Pro

ble

mfo

rmu

lern

ing

Bakgru

nd

Frågeställn

ing

Testan

alys

Pu

lsrapp

orte

ring

Rap

po

rtskrivnin

g

Plan

erin

gsrapp

ort

Pre

sen

tation

Puls

Puls

Puls

RapportaktiviteterFörkunskap

45

67

89

1011

1213

Möte Robottestning

Problemanalys klar

Förkunskap klar

Konceptval klart

Möte västerås

Foldy Pac Studiebesök

57 (78)

3031

12

34

56

78

910

1112

1314

1516

1718

1920

2122

2324

2526

2728

2930

12

34

56

78

910

1112

1314

1516

1718

1920

2122

2324

2526

2728

2930

311

23

45

67

89

1011

1213

14

Ap

rilM

ajJu

ni

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

SM

TO

TF

LS

MT

OT

FL

S

Puls

1617

1819

2021

2223

2415

14

Prototyp klar

Redovisning

Projekt klart, rapport inlämning

Puls

Puls

Puls

Puls

Puls

Piteå

58 (78)

Robotprocessen

Schema för robotar!

HR=hämtrobot MR=monteringsrobot MB=monteringsbord

Alla komponenter är färdigbearbetade när de kommer till robotcellen.

1. HR – hämtar balk (underslag) och placerar i origo i MB, längs med Z. Fixeras i MB med

hjälp av vakuum, hålls fast fram till vändning.

2. HR – hämtar första väggregel och placerar vinkelrätt i änden på underslag.

3. MR – fixerar underslag och första väggregel mot varandra och MB, skjuter i två 90mm

spik.

4. HR – hämtar nästa väggregel och placerar vinkelrätt mot underslag, på rätt avstånd

från änden.

5. MR – fixerar underslag och nästa väggregel mot varandra och MB, skjuter i två 90mm

spik.

6. Repeterar steg 4 & 5 tills alla väggreglar är monterade.

7. HR – hämtar balk (överslag) och placerar mot väggreglar.

8. MR – fixerar överslag mot väggreglar och MB, skjuter fast överslag med två 90mm spik

i varje väggregel.

9. HR – hämtar osb-skiva och placerar på stomme.

10. MR – skjuter fast hörnen på osb-skivan med 40mm spik medan HR håller i.

11. HR – släpper osb-skiva och hämtar nästa. MR spikar resten av osb-skivan med 40mm

spik under tiden.

12. Repeterar steg 9-11 tills alla osb-skivor är monterade.

13. HR – hämtar och positionerar elektrikerläkt på insidan av osb-skiva.

14. MR – skjuter fast elektrikerläkt med 2 stycken 90mm spik/infästningspunkt medans HR

håller i.

15. Repterar steg 13-14 tills alla elektrikerläkt är monterade.

16. All elektronik installeras, troligtvis ej möjligt med robot (manuellt).

17. HR – hämtar gips-skiva och placerar på elektrikerläkt.

18. MR – skjuter fast hörnen på gips-skivan med 40mm spik medans HR håller i.

19. HR – släpper gips-skiva och hämtar nästa. MR spikar resten av gips-skivan med 40mm

spik under tiden.

20. Repeterar steg 17-19 tills alla gips-skivor är monterade.

21. Vändning av väggmodul sker utanför robotcellen. Exempelvis med någon form av

gafflar som lyfter kortsidorna mer är modulens halva höjd och sedan vänder. Ska

robotarna vända väggmodulen krävs sannolikt ytterligare ett verktyg.

59 (78)

22. Väggmodul skickas iväg till separat isoleringslina, kommer tillbaka till robotcellen

färdigisolerad och med fönster/dörrar monterade (görs manuellt?).

23. HR – hämtar vindskyddsskiva och placerar på stomme.

24. MR – spikar fast vindskyddsskiva med få spikar medans HR håller i.

25. Repeterar steg 24-24 tills alla vindskyddsskivor är monterade.

26. HR – hämtar spikregel och placerar på vindskyddskivor.

27. MR – spikar fast spikregel med 2 st 90mm spik/infästningspunkt, HR håller i spikregel.

28. Repetera steg 26-27 tills alla spikreglar är monterade.

29. HR – hämtar fasadpanel och placerar på spikreglar.

30. MR – spikar fast fasadpanel med ??, HR håller i fasadpanel.

31. Repetera steg 29-31 tills all fasadpanel är monterade.

32. Montera lyftplatta (manuellt?).

33. Paketera och emballera (manuellt?).

60 (78)

Verktygslista

Balklyftare

o Att kunna lyfta hela lättviktsbalkarna, med längder upp till 10 meter. Max ca 7

kg/m.

Skivlyftare

o Lyfta osb-skivor upp till dimensioner 2440x900x11, 15 kg.

o Lyfta gipsskivor upp till dimensioner 2700x1200x12, 46,5 kg.

o Lyfta vindskyddsskivor (typ Wekla ecoboard) upp till dimensioner XXxXXx22,

XX kg.

Regellyftare

o Lyfta reglar med dimensioner upp till 3000x34x70, xx kg.

o Lyfta panelbrädor med dimensioner upp till 3000x120x22, xx kg.

Balkmontering

o Greppa två lättviktsbalkar och positionera dem i vinkel mot varandra.

o Spika 90 mm spik i flera positioner.

o Tillgång till spikar.

o Spika skråspikning vid hammarband.

Spikverktyg 1

o Spika 90 mm spik i olika positioner.


Spikverktyg 2

o Spika 40/50 mm spik i olika positioner.

o Spika/häfta lufttätt skikt.


Moment

Balklyftare moment

Lyfta och placera lättviktsbalkar i rätt position.

Efter placering, underlätta monteringsverktygets spikning.

Lyfta och placera hammarband.

Skivlyftare moment

34. Hämta skivor och placerar på väggmodul samt hålla i under spikning.

Regellyftare moment

35. Hämta och placera reglar.

36. Efter placering, underlätta spikning av reglar.

Balkmontering moment

Fixera balkar med varandra för att underlätta spikning.

Spika ihop balkar med 90mm spik.

Fixera hammarband mot stommen.

Spika i fast hammarband i vinkel.

Spikverktyg 1

61 (78)

Spika fast reglar med 90mm spik i väggmodul.

Spikverktyg 2

Spika fast olika skivor med 40/50mm spik i väggmodul.

Utvärdering

För att bestämma vilket verktyg som är viktigast att konstruera i detta projekt har en enkel

utvärdering av de olika verktygen genomförts. Grundkriteriet för utvärderingen är att ta reda på

vilket verktyg som är mest komplext att konstruera. Utifrån denna grund finns en rad

mätvärden som påverkar hur komplext ett verktyg är, dessa redovisas tillsammans med korta

förklaringar nedan.

Maxvikt – eftersom roboten har en maximal vikt den kan lyfta, får inte verktyget tillsammans

med det som ska förflyttas överskrida denna vikt. Ju tyngre komponenter verktyget ska flytta

desto mindre får verktyget väga. Ett lättare verktyg blir mer komplext.

Maxdimensioner – indikerar om det finns några begränsningar gällande storleken på

verktyget. Finns inga begränsningar, indikeras med 0 i tabell, är det enklare att konstruera.

Finns begränsningar, indikeras med 1 i tabell, måste det tas hänsyn till dessa, vilket

komplicerar arbetet.

Antal moment – antalet olika processteg som verktyget är delaktig i. Ju fler processteg desto

viktigare att verktyget konstrueras i en tidig fas.

Funktioner – antalet olika funktioner som verktyget måste inneha för att klara av dess

uppgifter i produktionsprocessen. Ju fler funktioner som verktyget måste erhålla desto mer

komplext blir det att konstruera.

Tillbehör – den utrustning utöver verktyget i sig som behövs för att utföra uppgifterna. Ju fler

tillbehör som behövs desto mer komplicerat är det att konstruera verktyget.

Slutsats

Resultatet av denna utvärdering är att det mest komplicerade verktyget och som kräver mest

arbete för att konstruera är balkmonteringsverktyget, gulmarkerat i tabell. Som det framgår i

tabell xx så har detta verktyg högst värden på alla mätvärden. Det som dock gör störst skillnad

är det faktum att verktyget ska kunna utföra många fler olika moment och funktioner än övriga.

Vikten är inget problem med detta verktyg men övriga kriterier väger upp för detta. Det är

också det enda verktyget som behöver ta hänsyn till balkarnas dimensioner och placeringar.

Maxvikt Maxdim. Antal moment Funktioner Tillbehör

Balklyftare 80 kg 0 3 1 2

Skivlyftare 100 kg 0 1 3 2

Regellyftare 130 kg 0 2 2 2

Balkmontering 140 kg 1 4 4 3

Spikverktyg 1 140 kg 0 1 2 1

Spikverktyg 2 140 kg 0 1 3 1

62 (78)

Spik/skruv-utvärdering

Spikp

istol

Skruvp

istol

Hållb

arhe

tK

åpo

r och

skruvar n

öts u

tB

yggd fö

r lång re

pe

tetiv an

vänd

nin

g

Driftsäke

rhe

tEj b

yggd fö

r auto

matio

nA

np

assade

verktyg fö

r rob

ot fin

ns

Storle

kca 350x300x130 m

mca 675x155x75 m

m

Snab

bh

et (sp

ik/skruv p

er m

in)

ca 60 spik/m

in (b

aserat p

å Fold

ypac)

ca 20 skruv/m

in (b

aserat p

å 3 sek cyke

ltid)

Vikt

ca 3,5 kgca 5,6 kg + m

oto

r

Dim

en

sion

er Sp

ik30-130 m

m (b

ero

en

de

på m

od

ell)

Up

p till 100 m

m

Pris

8.500 SEK + m

om

s250.000 SEK

+ mo

ms

Vib

ration

er

3,2m/s^2

N/A

Matn

ing

Spikru

lle/e

ven

tue

llt slangm

atnin

gSlan

gmatn

ing

Infästn

ing

Trycker isär ko

mp

on

en

tern

a någo

tD

rar iho

p ko

mp

on

en

tern

a

Ko

stnad

/100 spik

ca 45 SEK (V

anlig b

ygghan

de

l)ca 60 SEK

(Van

lig byggh

and

el)

Op

eratö

rstidN

/AN

/A

Form

styvhe

tSp

ika i änd

trä, ej o

ptim

altD

rar iho

p ko

mp

on

en

tern

a, hålle

r i

Skruv/sp

iklängd

90 mm

min

st 90 mm

7 Spik

5 Skruv

VerktygHus

Re

sultat

Bäst

Skruv

Skruv

Spik

Spik

Spik

Spik

Spik

Skruv

-

Skruv

Spik

Spik

Skruv

-

63 (78)

Skisser på koncept

64 (78)

65 (78)

Bilder på koncept

66 (78)

Pugh’s matris

12

34

56

78

91

23

45

Urvalskrite

rier

Platto

r

(Re

fere

ns)

Ru

llban

dSkru

varH

jul

Sidp

lattaP

rofile

rK

lor

Vaku

um

Stora p

lattor

Räls/ b

ana

Ro

bo

t-tryckR

otatio

n2x sp

ikpisto

l

(refe

ren

s)P

rofile

r

Vikt

0-

0+

00

0+

-+

+-

0+

Storle

k0

-+

+0

0+

+-

0+

-0

0

Snab

bh

et

0+

++

00

++

0-

--

0-

Pre

cision

0-

--

-0

0-

00

0-

0+

Stabilite

t0

-0

-0

0-

-+

--

-0

-

Vin

kelsp

ik0

00

00

00

00

++

00

+

Juste

rbarh

et

00

+0

-+

-+

0+

+0

0+

Ej skada m

aterial

0+

-+

00

-+

0+

-+

0+

Kän

slighe

t0

+-

+0

0-

00

+0

00

+

Flexib

ilitet

00

+0

-+

-+

++

+0

0+

Driftsäke

rhe

t0

--

-0

-0

-0

0+

-0

0

Hållb

arhe

t0

--

-+

0-

-0

-0

00

-

Un

de

rhåll

0-

--

0+

0-

--

0-

0-

Ko

mp

lexite

t0

--

-+

0-

-0

-+

-0

-

Ko

stnad

0-

--

0+

0-

00

+0

0+

Ko

mp

atibilite

t0

-0

00

+-

+0

+-

00

+

Felp

roce

nt

0-

--

00

--

00

--

00

Ladd

nin

g av spikp

istol

XX

XX

XX

XX

X+

+-

0+

An

tal +0

34

52

52

72

89

10

10

An

tal 017

34

412

106

212

54

718

3

An

tal -0

119

83

19

83

55

100

5

Sum

ma

0-8

-5-3

-14

-7-1

-13

4-9

05

Ran

king

28

65

31

74

33

25

41

Gå vid

are?

JaN

ej

Ne

jN

ej

JaJa

Ne

jN

ej

JaJa

JaN

ej

JaJa

Gre

pp

kon

cep

tSp

ikkon

cep

t

67 (78)

QFD

1 Greppar träbalk i livet

2 Dubbel säkert spikmoment

3 Fasta komponenter vid förflyttning

4 Rekyl dämpning via luftcylinder

5 Slangmatning av spik

6 Verktygsväxlare

7 Elstyrd höjd reglering

8 Luftstyrt tryck/grepp/avfyrning

9 Befintliga komponenter

Kolumn # 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Riktning för förbättring:Minimera (-), maximera (+) eller träffa (x)

+ + + x + - - x +

Kat

ego

ri

Funktioner

Gre

pp

ar t

räb

alk

i liv

et

Du

bb

el s

äker

t sp

ikm

om

ent

Fast

a ko

mp

on

ente

r vi

d f

örf

lytn

ing

Rek

yl d

ämp

nin

g vi

a lu

ftcy

lind

er

Slan

gmat

nin

g av

sp

ik

Ver

ktyg

s vä

xlar

e

Elst

yrd

hö

jd r

egle

rin

g

Luft

styr

t tr

yck/

grep

p/a

vfyr

nin

g

Bef

intl

iga

kom

po

nen

ter

Greppa träbalk på ett stabilt sätt

Trycka ihop träbalkar när i rätt position

Slå i spik som fäster samman stommen

Slå i spik i vinkel (skråspikning)

Tillgång till spik

Automatisk koppling till robotarm

Greppfunktion som kan avlägsnas

Funktioner får inte skada roboten

Komponenter får inte skadas

Verktyget ska vara säkert att använda

Positionering ska hålla toleranser

Säkerhetsfaktor 2

Reducera vikt

Teknis

ka k

rav

Krav

68 (78)

FMEA

Fre

kvens

Värd

erin

gV

ärd

erin

gV

ärd

erin

g

Osannolikt a

tt fel ka

n u

ppträ

da

<1/1

00000

11

1

Mycke

t liten s

annolikh

et fö

r fel

<1/1

0000

2 - 3

2 - 3

2 - 4

Låg s

annolikh

et fö

r fel

<1/1

000

4 - 5

4 - 6

5 - 7

Vis

s s

annolikh

et fö

r fel

<1/1

00

6 - 7

7 - 9

8 - 9

Hög s

annolikh

et fö

r fel

<1/1

08 - 9

10

10

Krite

ria fö

r be

dö

mn

ing

av fe

linte

ns

itet

Krite

ria fö

r be

dö

mn

ing

av a

llvarlig

he

tsg

rad

Krite

ria fö

r be

dö

mn

ing

av u

pp

täck

ss

an

no

likh

et

Ingen o

lycks

risk e

ller in

verka

n p

å p

rodukte

nFel s

om

alltid

uppm

ärks

am

mas

Ingen o

lycks

risk e

ller in

verka

n p

å p

rodukte

n m

en in

takt fu

nktio

nN

orm

al s

annolikh

et fö

r upptä

ckt

Mycke

t liten o

lycks

risk e

ller ris

k för s

törd

funktio

nV

iss s

annolikh

et fö

r upptä

ckt

Oly

cks

risk u

nder s

pecie

lla o

mstä

ndig

hete

r elle

r ute

bliv

en fu

nktio

nLite

n s

annolikh

et fö

r upptä

ckt

Allv

arlig

t risk fö

r pers

onska

da

Osannolikt a

tt fel u

pptä

cks

Fre

kvA

llvU

ppt

RPN

Spik

fastn

ar

Sto

p i p

rocessen

33

19

Slu

t på s

pik

Sto

p i p

rocessen

11

11

Avtry

ckare

sönder

Ris

k fö

r skador

18

540

Säkerh

ets

funktio

n s

önder

Ris

k fö

r skador

29

590

Läcker lu

ftD

ålig

kva

litet p

å p

rodukt

36

236

Unders

imensio

nera

d c

ylin

der

Dålig

kva

litet p

å p

rodukt

16

318

Öve

rdim

ensio

nera

d c

ylin

der

Skador p

å k

om

ponente

r 1

43

12

Felp

ositio

nerin

g a

v kom

ponente

rS

pik

ham

nar fe

l1

68

48U

tvärd

era

om

det b

ehövs

stö

rre y

ta fö

r tryck.

Underd

imensio

nera

d lin

järe

nhet

Sto

p i p

rocessen

25

330

Ha i å

tanke vid

teste

r.

Underd

imensio

nera

d lin

järe

nhet

Långa le

dtid

er

23

318

Färd

igstä

ller in

te p

rodukt

15

210

Skada k

om

ponente

r3

52

30U

nderd

imensio

nera

d g

reppdon

Dis

tans m

ella

n b

alk

ar

24

216

Skador p

å k

abla

ge

25

330

Sto

p i p

rocessen

36

354

Skador p

å k

abla

ge

26

672

Sto

p i p

rocessen

26

672

FM

EA

: Ba

lkm

on

terin

gs

ve

rkty

g

Ris

kanaly

s

Spik

pis

tol

Pre

ssfu

nktio

n

Lin

järe

nhetfu

nktio

n

Grip

pdon

Kabla

ge

No

Funktio

n/ K

om

ponent

Fels

ätt

Felo

rsak

Fele

ffekt

Kle

nt g

repp

Rekom

endera

d å

tgärd

Skju

ta fe

l

Det b

lir sto

pp

För k

lent try

ck

För h

årt try

ck

Om

det u

ppstå

r pro

ble

m, fö

rändra

lösnin

g o

mgående

till säkra

re s

yste

m.

Kontro

llera

pro

duktk

valite

t vid te

ste

r.

Ha i å

tanke vid

teste

r.

Testa

hur k

abla

ge rö

r sig

när ve

rkty

g ä

r i drig

t.

Testa

var k

abla

ge k

an fa

stn

a o

ch fö

rändra

dessa d

ela

r

för a

tt lösa p

roble

met.

12345

Tra

ssla

ihop

Fastn

a

Fel p

rogra

mm

era

t/ Fel p

ositio

nera

t balk

Dålig

annord

nin

g a

v kabla

r

Dålig

annord

nin

g a

v kabla

r

Try

cker s

nett

Inte

ork

a m

ed vik

t

Jobba lå

ngsam

t

Mis

sa b

alk

69 (78)

Bilder på slutkoncept

70 (78)

Datablad för Gripdon

71 (78)

Datablad för skenstyrning

72 (78)

Datablad för pneumatikcylinder

73 (78)

Datablad för linjärenhet

74 (78)

Datablad för spikpistol

75 (78)

Bilder på färdigt verktyg

76 (78)

77 (78)

Sammanställningsritning – Resultat

78 (78)

Översiktsritning

robotiserad tillverkning av prefabricerade väggelement859746/...akademin för innovation, design...

Documents