Här - Uppsala Universitet

AbstractDragkraftmätare för fiskben - från idé till prototypDraught indicator for pin bones - from idea toprototypeTeknisk- naturvetenskaplig fakultetUTH-enhetenBesöksadress:ÅngströmlaboratorietLägerhyddsvägen 1Hus 4, Plan 0Postadress:Box 536751 21 UppsalaTelefon:018 – 471 30 03Telefax:018 – 471 30 00Hemsida:http://www.teknat.uu.se/studentMartin BeckmanThis thesis describes the development of a product from the customer demandspecification to a fully working prototype. The product is a testing device required bythe Swedish company Exos AB. Exos develop, manufacture and sell equipment for theseafood processing industry, specialized in pin bone removers, both handheld andautomated machines. The product will be used by Exos customers to analyze whenthe pin bones can be removed or not.A pre-study was conducted to establish the customer demand specification and thetest specification, similar products were examined and a practical test on fresh fishwas carried out. A function-means analyze was made and followed by an idea andconcept generation. Seven different concepts were generated and the best ones werechosen for further development.A simple prototype was made to test some basic principles of the concept and thetests conducted gave important feedback. Further development was carried out andtwo of the best concepts were hybridized to one with a new principle to measure theforce required to remove the pin bones.A second prototype was manufactured with the aim to be both made-like andwork-like. The prototype could not be fully tested and verified within the limits of thisthesis, but an evaluation of the prototype shows that is has potential to fulfil most ofthe customer demands.The continued work on the product should be focused on how to decrease theproducts size and weight and to reduce the manufacturing costs compared to theprototype.Handledare: Anders TärnströmÄmnesgranskare: Lars DegermanExaminator: Lars DegermanISRN UTH-INGUTB-EX-M-2007/14-SE

SammanfattningDet här examensarbetet beskriver utvecklingen av en produkt kallad dragkraftmätare,från användarkravspecifikation till en fullfunktionsprototyp. Produkten är framtagen förExos AB i Uppsala, som utvecklar utrustning för fiskförädling. Produkten är tänkt attanvändas av Exos kunder för att mäta hur hårt nervbenen sitter fast i fiskfiléer som skabenas ur.Arbetet inleddes med en förstudie där användarkravspecifikationen fastställdes, liknadeprodukter undersöktes och en funktionsanalys gjordes. Ett praktiskt försök medurbening av färsk fisk gjordes också. Efter förstudien vidtog idé- ochkonceptgenerering. Olika idéer för produktens tre huvudfunktioner togs fram och debästa sammanställdes till sju olika koncept. Tillsammans med Exos AB utvärderades deolika koncepten och två valdes ut för fortsatt arbete. En första prototyp tillverkadesockså.Vidareutvecklingen av de valda koncepten resulterade i en sammanslagning av tvåkoncept och ett nytt sätt att mäta dragkraften. En ny prototyp beställdes och samtidigttogs en testspecifikation fram för att kunna testa och verifiera produktens funktion.Något riktigt test hanns inte med att göras men en utvärdering av prototypen visar attden bör ha goda möjligheter att uppfylla de flesta kraven i användarkravspecifikationen.I kapitlet om detaljkonstruktion föreslås en rad förbättringar som kan göras vid ettfortsatt arbetet med dragkraftmätaren. Den färdiga produkten måste utformas så att denblir billigare att tillverka än prototypen men den bör också bli mindre och lättare för attbli attraktiv för Exos kunder. För det fortsatta arbetet föreslås också att man skaöverväga att föra in fler funktioner i produkten för öka kundvärdet.Nyckelord: CAD, dragkraft, fiskförädling, konstruktion, mätare, produktutvecklingI

FörordDen här rapporten är resultatet av mitt examensarbete som har gjorts i samarbete medExos AB, Uppsala under våren 2007. Examensarbetet är den avslutande delen av minutbildning på Maskiningenjörsprogrammet vid Uppsala universitet.Jag vill rikta ett stort tack till min handledare Anders Tärnström och Kari Koljonen påExos AB. Jag har också fått mycket uppmuntran och stöd från min ämnesgranskare LarsDegerman på institutionen för teknikvetenskaper vid Uppsala universitet. Ett tack ocksåtill alla kollegor på A Tärnström Maskinkonstruktion AB för uppmuntran och gladatillrop.Uppsala i juni 2007Martin BeckmanII

Innehållsförteckning1 Inledning............................................................................. 11.1 Bakgrund ...............................................................................................................11.1.1 Företaget...........................................................................................................11.1.2 Företagets kunder.............................................................................................11.2 Problembeskrivning..............................................................................................11.2.1 Hygieniska och livsmedelstekniska krav .........................................................11.2.2 Krav på dragkraft och hastighet .......................................................................21.2.3 Krav på utformning av gripdelen .....................................................................21.2.4 Krav på utformning och ekonomi ....................................................................21.3 Metodik för lösande av uppgiften........................................................................31.4 Avgränsningar.......................................................................................................31.5 Kriterier för utvärdering av examensarbetet.....................................................42 Förstudie och funktionsuppdelning................................. 52.1 Undersökning av användning ..............................................................................52.2 Användarkravspecifikation..................................................................................52.3 Funktionsanalys och F-M-modellering ...............................................................62.3.1 Funktionsanalys ...............................................................................................62.3.2 Function – Means, F-M modellering ...............................................................62.3.3 Uppdelning i delfunktioner ..............................................................................62.4 Jämförelse med liknande produkter ...................................................................72.4.1 Gripfunktion – jämförelse med liknande produkter.........................................72.4.2 Dragfunktion – jämförelse med liknande produkter ........................................82.4.3 Mätarfunktion – jämförelse med liknande produkter.......................................82.5 Försök på pre-rigor fisk .......................................................................................92.5.1 Förutsättningar .................................................................................................92.5.2 Metod ...............................................................................................................92.5.3 Resultat.............................................................................................................92.6 Regulatoriska krav för livsmedelsberedning....................................................103. Idé och konceptgenerering............................................ 113.1 Idégenerering.......................................................................................................113.1.1 Idéer för gripare..............................................................................................113.1.2 Idéer för dragare.............................................................................................123.1.3 Idéer för mätare..............................................................................................133.2 Konceptgenerering..............................................................................................153.2.1 Koncept 1 .......................................................................................................16.3.2.2 Koncept 2 ......................................................................................................163.2.3 Koncept 3 .......................................................................................................173.2.4 Koncept 4 .......................................................................................................183.2.5 Koncept 5 .......................................................................................................193.2.6 Koncept 6 .......................................................................................................203.2.7 Koncept 7 .......................................................................................................204. Genomgång av koncept ................................................. 224.1 Genomförande.....................................................................................................22III

4.1.1 Användarkravspecifikationen ........................................................................224.1.2 Viktning av egenskaper..................................................................................224.1.3 Utvärdering av koncepten ..............................................................................234.2 Val av koncept och fortsatt arbete.....................................................................245 Vidareutveckling av valda koncept ................................ 255.1 Produktionsanpassning och omkonstruktion...................................................255.2 Prototyp 1 - funktionsprototyp ..........................................................................265.2.1 Mål med prototyp 1........................................................................................265.2.2 Material ..........................................................................................................265.2.3 Gripare ...........................................................................................................265.2.4 Hållfasthetsberäkning av griparen .................................................................275.2.5 Dragare...........................................................................................................275.2.6 Mätare ............................................................................................................285.2.7 Avtryckare......................................................................................................285.2.8 Skal.................................................................................................................285.2.9 Funktionsbeskrivning av prototyp 1...............................................................285.2.10 Utvärdering av prototyp 1 ............................................................................295.3 Utveckling och omkonstruktion av mätaren ....................................................305.4 Prototyp 2.............................................................................................................315.4.1 Mål med prototyp 2........................................................................................325.4.2 Förändringar i konstruktionen........................................................................325.4.3 Material ..........................................................................................................335.4.4 Gripare ...........................................................................................................335.4.5 Dragare...........................................................................................................345.4.6 Mätare ............................................................................................................345.4.6 Avtryckare......................................................................................................355.4.7 Skal.................................................................................................................355.4.8 Utvärdering av prototyp 2 ..............................................................................366 Detaljkonstruktion ........................................................... 396.1 Detaljkonstruktion för tillverkning i mindre serie ..........................................396.1.1 Mål med detaljkonstruktionen .......................................................................396.1.2 Förändringar i konstruktionen........................................................................396.1.3 Gripare ...........................................................................................................396.1.4 Dragare...........................................................................................................406.1.5 Mätare ............................................................................................................406.1.6 Avtryckare......................................................................................................416.1.7 Skal.................................................................................................................416.1.8 Material ..........................................................................................................426.1.9 Tillverkningsekonomi ....................................................................................426.2 Alternativa utformningar...................................................................................437 Testning och verifiering .................................................. 447.1 Framtagning av testspecifikation.......................................................................447.2 Testning av prototyperna ...................................................................................447.3 Utvärdering av detaljkonstruktionen mot användarkravspecifikationen.....457.4 Utvärdering av detaljkonstruktionen mot testspecifikationen .......................45IV

8 Diskussion och slutsatser .............................................. 469 Referenser ........................................................................ 4710 Bilagor............................................................................. 48V

FigurförteckningFigur 1 Från övergripande produktfunktion via delfunktioner och dellösningar till ensammansatt totallösning....................................................................................................6Figur 2 Uppdelning i delfunktioner och dellösningar.......................................................7Figur 3 Bild 1 och 2 Exos handhållna maskiner Exos 50 E och 200 E, bild frånwww.exos.se. 3 Griphuvudet på Exos automatiska maskin Exos A302, bild frånwww.exos.se. 4 Fallavlastare för linor, Easylock Mini, bild från www.pyacht.de. 5Festo Fastfix snabbchuck, bild från www.festool.se. 6 och 7 Petzl replås och glidlås,bild från www.sweclimb.se. 8 Kombinerad tång och sax för sportfiske, bild frånwww.fishit.se. 9 och 10 FästingplockareTick 1, bild från www.clasohlson.se. 11Spetslåstång VISE-GRIP LN, bild från www.flinks.se. ...................................................8Figur 4 Bild 1 Tennsug Elfa, bild från www.elfa.se. 2 Kolsyrepatron för flytvästar, bildfrån www.watski.se. 3 Gasfjädrar, bild från www.eigenbrodt.se. 4 och 5konstantkraftfjäder och spiralfjädrar, bild från www.fjadrar.se........................................8Figur 5 Bild 1 Digitalvåg för sportfiske, bild från www.fishit.se. 2 och 3 Manometrarfrån Manometerfabriken AB, bild från www.manometer.com. 4 InjektionspennaPuregon Pen, bild från www.puregon.se...........................................................................9Figur 6 Gripfunktioner med tångprincip.........................................................................11Figur 7 Självlåsande gripare med en excentrisk käft. .....................................................11Figur 8 Gripfunktioner med chuckprincip ......................................................................12Figur 9 Gripfunktion med konisk tång och en hylsa med rörelsegänga. ........................12Figur 10 Konisk tång med en rak hylsa som dras fram för hand. ...................................12Figur 11 Utvändig hylsa som låser vid rörelse bakåt......................................................12Figur 12 Cylindrisk tryckfjäder.......................................................................................13Figur 13 Gasfjäder ..........................................................................................................13Figur 14 Pneumatiskt system ..........................................................................................13Figur 15 Mätare med dragfjäder som töjs ju mer kraft som behövs för att dra ur benet.14Figur 16 Dragare med en lina som sträcks vid belastning. Linans spänning mäts avmätarens fjäder................................................................................................................14Figur 17 Mätare som vrids vid belastning på linan mellan dragarens fjäder och griparen..........................................................................................................................................15Figur 18 Manometer för användning i pneumatiska system...........................................15Figur 19 Fjäderns längd i startläget kan ändras vilket ger en indirekt mätare. Handtaget(vit) kan flyttas i flera lägen relativt griparen (blå).........................................................15Figur 20 Koncept 1 .........................................................................................................16Figur 21. Principskiss av avtryckaren .............................................................................16Figur 22 Vy från sidan med ena skalhalvan borttagen....................................................16Figur 23 Koncept 2. ........................................................................................................17Figur 24 Griparen låses manuellt. ...................................................................................17Figur 25 Koncept 3 .........................................................................................................17Figur 26 Mätaren i koncept 3. Vid belastning sträcks linan (röd) och mätaren (vit) vridsi motsvaraande grad. Skalan (genomskinlig grå) vrids med mätaren och stannar påmaximal vridning. ...........................................................................................................18Figur 27 Koncept 4 utan ena sidoskalet. .........................................................................18Figur 28 Fjädern som ska dra ur benet verkar via mätarens hylsa (röd). Släphylsan (gul)stannar på maxkraft. Kraften läses av på skalan på mätarens hylsa................................19Figur 29 Koncept 5 med automatisk låsning. .................................................................19Figur 30 Koncept 6 Manuellt koncept utan dragare. ......................................................20Figur 31 Koncept 6 i genomskärning..............................................................................20VI

Figur 32 Koncept 7 med påkopplad kolsyrepatron.........................................................20Figur 33 Koncept 7 i genomskärning..............................................................................21Figur 34 Del av tillverkningsritning för gripare av rundstång. .......................................25Figur 35 Gripare konstruerad för laserskärning ur en plåt. Geometrin kan göras mycketavancerad utan merkostnad, så länge den är tvådimensionell.........................................26Figur 36 Prototyp 1 med gripdelen längst bort. Insexnyckeln fungerar som en avtryckarenär den dras uppåt. ..........................................................................................................26Figur 37 Griparens tångdel (grå) och spännhylsan som sluter griparen (grön). Närhylsan rör sig bakåt samtidigt som tångdelen står stilla sluter sig griparen....................27Figur 38 Hållfasthetsberäkning som visar spänningen i griparen vid utböjning.Färgskalan visar spänningen där blått är ingen spänning och rött är spänning närasträckgränsen...................................................................................................................27Figur 39 Griparen sluts genom att hylsan dras bakåt. Därefter dras benet ut genom attgripare och hylsa rör sig bakåt. .......................................................................................28Figur 40 Princip för en linjär mätare som koncept 5. .....................................................30Figur 41 Koncept med reglerbar dragkraft. Handtaget (röd) kan vridas och flyttas längsgriparen (blå) och på så sätt reglera fjäderns (grå) spänning. .........................................31Figur 42 Prototyp 2 konstruerades med avsikten att vara ”made-like” och ”work-like”..........................................................................................................................................31Figur 43 Förändringar på griparen till prototyp 2. ..........................................................32Figur 44 Utformning av griparen med klackar som spännhylsan hakar i vid drag.........33Figur 45 Analys av spänningen i gripdelen när käftarna sluts. (Deformationen på bildenär uppskalad ca fem ggr.) Färgerna anger spänningen i materialet där blå färg indikerarlåg spänning och röd färg spänning nära sträckgränsen..................................................34Figur 46 Justerbar längd på dragarens fjäder. Griparen (blå) passar i olika lägen ihandtaget (grå). Därigenom får fjädern (vit) olika längd i inspänt läge..........................35Figur 47 Avtryckaren (grå, högst upp) verkar via två delar (grön) på hylsan (blå)respektive gripdelen (ljusgrå). När avtryckaren trycks ned kommer först hylsan attfrikopplas, därefter gripdelen..........................................................................................35Figur 48 Prototyp 2 efter montering. Mittenlagret är tillverkat i rostfritt stål, de två yttrelagren på var sida i akrylplast..........................................................................................35Figur 49 Kraften kan ställas in i elva steg genom att böja och flytta handtaget. För attunderlätta användandet bör den böjliga delen förlängas något.¨.....................................36Figur 50 Det är flera delar som påverkar hur hårt hylsan griper om tångdelen. Mått ochtoleranser för såväl griparen, hylsan, mittskalet och hålen i ytterskalen påverkarfunktionen. ......................................................................................................................37Figur 51 Vid små hål i detaljerna skjuts markeringshål. På undersidan av plåten (de tvåvänstra hålen) hamnar det smälta materialet, vilket behöver bearbetas bort. .................37Figur 52 För att utskurna delar inte ska blåsa omkring lämnas små tappar som här inutiExos logotyp. Att få den här typen av förvanskning av företagets logotyp är inteönskvärt...........................................................................................................................38Figur 53 Griparens utformning är en kompromiss av motstridiga krav..........................40Figur 54 En utformning med en formstabil U-formad hylsa kan vara att föredra. .........40Figur 55 På prototypen går det att klämma sig mellan skalet och avtryckaren. .............41VII

TabellförteckningTabell 1 Utdrag ur användarkravspecifikationen angående produktens funktionalitet. ...5Tabell 2 Viktning av egenskaper och poängsättning. Maxpoäng för varje del anges inomparantes. ..........................................................................................................................22Tabell 3Utvärdering och slutomdöme av koncepten ......................................................23Tabell 4 Utvärdering av runt respektive rektangulärt tvärsnitt på griparen....................25Tabell 5 Data för tryckfjädern i prototyp 1. ....................................................................27Tabell 6 Uvärdering av automatisk gripare i kombination med en robust mätare..........30Tabell 7 Materialval för prototyp 2.................................................................................33Tabell 8 Data för tryckfjädern i prototyp 2. ....................................................................34Tabell 9 Utvärdering av olika lösningar för en graderad skala.......................................41Tabell 10 Materialval för produkten. ..............................................................................42Tabell 11 Tillverkningskostnad för prototyp 2. ..............................................................42Tabell 12 Utdrag ur testspecifikationen som visar tester och acceptanskriterier föranvändarkravspecifikationens krav 4.1.1.1 angående dragkraft. ....................................44Tabell 13 Utvärdering mot användarkravspecifikationen under förutsättning att denfärdiga produkten är utformad som prototypen. .............................................................45VIII

1 Inledning1.1 BakgrundVid ett möte med Anders Tärnström och Kari Koljonen den 15 mars 2007 så gicksbakgrunden till och förutsättningarna för examensarbetet och dragkraftmätaren igenom.1.1.1 FöretagetExos AB utvecklar och tillverkar utrustning för fiskförädling. Företaget är ettdotterbolag till Anders Tärnström Maskinkonstruktion AB, och bildades 2004 avAnders Tärnström, VD, och Kari Koljonen, som sedan 1980-talet utvecklat mekaniskaurbenare. Man har för närvarande fyra halvautomatiska handhållna maskiner iproduktion och kommer i april 2007 att lansera en helautomatisk maskin för attavlägsna nervbenen ur fiskfiléer.1.1.2 Företagets kunderExos kunder finns över hela världen och består av allt från små fiskodlare och rökeriertill stora industriella fiskförädlare. Vid professionell förädling av fisk till benfria filéerslaktas först fisken, den fileas och bukbenen avlägsnas i en filémaskin. Därefter återståratt avlägsna nervbenen (på engelska ”pin bone”), antingen för hand, eller med hjälp aven urbeningsmaskin för nervben (på engelska ”pin bone remover”). Nervbenen måsteantingen avlägsnas de närmsta timmarna efter slakt (pre-rigor) eller efter att likstelhetenhar släppt (post-rigor) vilket kan ta upp till två dygn. Exos produkter är de enda påmarknaden som kan användas pre-rigor.1.2 ProblembeskrivningExamensarbetet består i att ta fram en ny, fristående produkt, kallad för dragkraftmätare.Den ska användas för att avgöra hur hårt nervbenen sitter fast i fisken och att dendragkraft som behövs för att dra ur benen inte är för hög. Vid för hög dragkraft riskerarbenen att gå av. Det finns två tänkta användningsområden för produkten:1. Dragkraftmätaren skulle kunna användas dagligen av personal i produktionenför att avgöra när det är lämpligt att avlägsna nervbenen, vilken dragkraft sombehövs och om de med framgång kan avlägsnas maskinellt.2. Vid förfrågningar och försäljning av Exos maskiner skulle en dragkraftmätarevara mycket värdefull. Majoriteten av kunderna verkar utomlands. Vid enförfrågan från en potentiell kund om de kan använda Exos maskiner för sinaapplikationer, skulle en dragkraftmätare kunna skickas. Kunden kan då göramätningar dels post-rigor men även pre-rigor, vilket inte kan göras om filéernaska transporteras till Exos för testning1.2.1 Hygieniska och livsmedelstekniska kravAlla material i produkten måste vara livsmedelsgodkända och klara av att rengöras irengöringsbad. Miljön vid förädling av fisk är mycket aggressiv vilket ställer höga kravpå de material som ingår i produkten. Vidare ställs krav på att utformningen är sådan att1

god hygien underlättas, då produkten används vid livsmedelshantering. Produkten måstevara tålig så att den klarar omild behandling och att eventuellt tappas i golvet.1.2.2 Krav på dragkraft och hastighetVid utdragning av nervben pre-rigor måste det ske inom ca 10 h från slakt 1 . Dragkraftenär då relativt hög för att dra ur benen. Ju mer likstelheten, rigor-mortis, börjar verkadesto mer kraft behövs. Vid ca 40 Newton riskerar man att benen går av istället för attdras ut helt. Under fullt utvecklad rigor-mortis är det omöjligt att dra ur benenframgångsrikt då de binds mycket hårt till fiskköttet som en följd av de enzymer sombildas. Efter ca 48 h avtar rigor-mortis och benen kan dras ut med avsevärt lägre kraftunder post-rigor. Dragkraften som behövs är nu ca 10 N och avtar svagt med tiden.Det är viktigt att dragkraftmätaren drar ur benen med ungefär samma hastighet somExos maskiner. Urbeningsmaskinerna drar ur nervbenen med ett varvtal på mellan 30och 200 rpm vilket motsvarar en tid av ca 1/10 sekund. Vid långsam utdragning avbenen för hand är kraften inte jämförbar med den vid maskinell utdragning. Det gör attdragkraftmätaren måste dra ur benen snabbt för att mätvärdena ska ha någon relevans.För att undvika variation i hastigheten bör utdragningen ske med en fjäder eller liknandeoch inte enbart för hand.1.2.3 Krav på utformning av gripdelenDragkraftmätaren ska kunna användas på olika fiskarter. Det medför att den måstekunna greppa om relativt tunna nervben som hos lax men även kunna greppa tjockareben. Laxben består av en inre kärna och en yttre strumpa. Om benen kläms ihop förmycket riskerar de att gå sönder. Gripdelen måste därför ha ett mekaniskt stopp som göratt gapet inte kan bli mindre än 0,2 mm. Av samma skäl måste gripdonets delar röra sigparallellt när de greppar benet. Nervbenen hos lax och annan rödfisk har en maximaltjocklek av ungefär 0,8-0,9 mm när vikten ligger på fem kg, vilket oftast är denmaximala vikten för odlad fisk. Gripdelen bör därför utan problem kunna greppa tvåmm för att det ska vara lätt att positionera produkten.1.2.4 Krav på utformning och ekonomiMålet med examensarbetet är ett komplett tillverkningsunderlag för dragkraftmätaren.Två alternativa lösningar för den färdiga produkten finns:1. Ett robust instrument för användning i produktionen. Dragkraftmätaren skakunna tillverkas i en mindre serie till en kostnad av max 200 SEK per styck.2. Ett enklare instrument för användning vid försäljning av Exos maskiner. Den härvarianten ska kunna tillverkas i en större serie med formsprutning.Tillverkningskostnaden får vara max 20 SEK per styck.I första hand ska den robusta varianten konstrueras men om tid finns kan bådaalternativen utföras.1 Koljonen (2007)2

1.3 Metodik för lösande av uppgiftenUtifrån den projektplan för examensarbetet som fastställdes innan arbetet påbörjades såhar följande arbetsgång för utvecklingen av dragkraftmätaren tagits fram:1. Ta fram användarkravspecifikationer. Tillsammans med Exos AB definiera dekrav som ställs på produkten.2. Ta fram produktkravspecifikationer som beskriver hur produkten kommer attklara av kraven i användarkravspecifikationen.3. Utarbeta testspecifikationer. Testerna ska användas till att utvärdera om denfärdiga produkten lever upp till de ställda kraven.4. Förstudie. Undersökning av användning och inventering av befintliga/liknandeprodukter. Eventuellt en enkel riskanalys och riskhantering.5. Konceptgenerering. Användning av kreativa metoder som brainstorming ochanalogier. Analytiska metoder som funktionsanalys och uppdelning idelfunktioner, ”Function-Means” F-M modellering. CAD-modellering.6. Val av koncept, Design Review 1. Tillsammans med Exos AB välja ut dekoncept som verkar mest lovande och jämföra koncepten med Exos idéer. Urvalbaserat på urvalsmatriser, beslutsregler baserade på ”entydighet” och ”enkelhet”,samt Exos erfarenhet.7. Utveckling av valt/valda koncept. Användning av hybridisering och F-Mmodellering.8. Beslut om konstruktionslösning, Design Review 2, i samråd med Exos AB.9. Prototypframtagning. I mån av tid bör en prototyp på den mekaniskakonstruktionen göras och om möjligt även en prototyp på hela konceptet.10. Testning och verifiering. Om en prototyp har tillverkats så görs en utvärderingmed hjälp av testspecifikationen.11. Detaljkonstruktion för tillverkning av en robust mätare i mindre serie. Eventuellkonstruktion av en enklare mätare för formsprutning om tid finns.12. Granskning av konstruktionen med Exos AB.13. Ritningsframställning och tillverkningsunderlag.14. Utvärdering av arbetet.1.4 AvgränsningarVissa avgränsningar i arbetet har gjorts:1. Designen på den färdiga produkten ligger utanför det här arbetet. Dels finns detinte utrymme tidsmässigt att fördjupa sig i designen och dels för att lyckadindustridesign ställer helt andra krav på erfarenhet och kompetens än vad enmekanikkonstruktör har. ATM och Exos har ett nära samarbetet med mycketduktiga industridesigners på Wounderdesign, Uppsala, och om det härexamensarbetet leder till en färdig produkt så kommer de att anlitas fördesignen.2. Målet med arbetet kommer vara att skapa en produkt som uppfyller alla de kravsom ställs, inklusive krav på tillverkningskostnad. Konstruktionen kommer attanpassas till de förutsättningar som gäller, men någon exakt beräkning avtillverkningskostnaden kommer inte att göras. Det beror delvis på att den färdigaproduktens utförande inte kommer vara bestämt vid arbetets slut, dels för att detvid en eventuell tillverkning kommer att kunna göras konstruktions- ochmaterialanpassningar som påverkar kostnaden.3

1.5 Kriterier för utvärdering av examensarbetetUtvärdering av arbetet kommer att göras mot de användarkravspecifikationer ochtestspecifikationer som upprättas i arbetets början.4

2 Förstudie och funktionsuppdelning2.1 Undersökning av användningNågon produkt med samma funktion finns ej på marknaden såvitt Exos AB 2 känner till.Kunskap om vad som påverkar utsträckningen av rigor-mortis är också relativt okändute hos många av kunderna enligt Kari Koljonen. Vid 37 grader Celsius kan rigormortisvara i sex timmar men vid lagring i is kan tiden förlängas i upp till en vecka. Detsätt man vanligen provar om rigor-mortis har avtagit är genom att prova att böja fiskeneller genom att lägga upp fisken på två stöd och se om den böjer sig.Produkten är tänkt att användas vid stickprovskontroll av fiskfiléerna. Genom attregelbundet ta prov på de ej urbenade filéerna kan man avgöra om man är pre-rigor, omrigor-mortis har inträtt eller om man är post-rigor.Den tänkta arbetsgången är:1. Produkten riktas in vid benet.2. Gripdelen sluts kring benet.3. Benet dras ut av energi lagrad i produkten.4. Kraften som behövdes för att dra ut benet läses av.5. Dragfunktionen återställs och griparen öppnas.2.2 AnvändarkravspecifikationTillsammans med Exos AB har en användarkravspecifikation tagits fram. De viktigastedelarna berör funktionaliteten och visas i utdrag i tabell 1.Tabell 1 Utdrag ur användarkravspecifikationen angående produktens funktionalitet.4.1.1.1 Produkten skall kunna dra ur nervben med en kraft varierande mellan 0- 40[N].4.1.1.2 Produkten skall kunna användas på olika fiskarter.4.1.1.3 Produkten skall greppa om nervbenen utan att de deformeras så mycket attde riskerar att gå av.4.1.1.4 Den kraft som behövs för att dra ur benen skall kunna avläsas på en neutralskala graderad mellan 1 och 10.4.1.1.5 Rörelselängden för dragrörelsen skall vara minst 16 [mm], helst 20 [mm].4.1.1.6 Benen skall dras ur med en hastighet motsvarande urbeningsmaskinerna,dvs en rörelsehastighet på ca 200 [mm/s] eller på tiden 1/10 [s].4.1.1.7 Skalan under punkt 4.1.1.4 skall kunna bytas ut.4.1.1.8 Produkten ska ha god repeterbarhet vad gäller dragkraften.Användarkravspecifikationen finns som bilaga 1.2 Tärnström (2007)5

2.3 Funktionsanalys och F-M-modelleringTvå metoder har använts för att analysera produktens funktioner, funktionsanalys och”function-means” (f-m) – modellering. Metoderna går delvis hand i hand och resultatetpresenteras gemensamt.2.3.1 FunktionsanalysFunktionsanalys 3 är ett systematiskt sätt att analysera och dela upp produktensfunktioner. Metoden är att ur ett användarperspektiv bryta ned den övergripandeproduktfunktionen i delfunktioner. En funktion ska helst anges med ett verb och ettsubstantiv. För vår produkt blir huvudfunktionen en fråga ”går det att dra ur ben”, ochdelfunktionerna blir ”greppa ben”, ”dra ben” och ”presentera resultat”.2.3.2 Function – Means, F-M modelleringFunktionsanalysen har kompletterats med ”function-means” (f-m) – modellering.Det är ett sätt att ställa upp funktionella krav, Functional Requirements, FR, ochkonstruktionslösningar, Design Parameters, DP, i en strukturmodell 4 . Ordningen imodellen är hierarkisk och har relationer mellan FR och DP. Ett funktionellt krav som”visa kraft” relaterar till konstruktionslösningen, ”mätare med skala”. Genom attkombinera olika dellösningar kan en mängd tänkbara totallösningar genereras. Se figur1. Processen är delvis iterativ då nya aspekter dyker upp vartefter funktionerna bryts nedi mindre delar.Figur 1 Från övergripande produktfunktion via delfunktioner och dellösningar till ensammansatt totallösning.2.3.3 Uppdelning i delfunktionerEn sammanställning av resultatet under förstudien visas i figur 2. En uppdelning avprodukten i delfunktioner och motsvarande konstruktionslösningar har gett följandeindelning:• Gripare. Den del som ska greppa om och hålla kvar benet.• Dragare. Den del som ska dra ur benet med känd kraft och hastighet.• Mätare. Den del som ska visa om benet gick att dra ur och vilket kraft sombehövdes för att dra ur benet.3 Baxter, (1995)4 Johannesson (2007)6

Figur 2 Uppdelning i delfunktioner och dellösningar.Under de tre huvudgrupperna finns som syns i figuren en ytterligare indelning ifunktioner och lösningar.Under idé- och konceptgenereringsfasen har arbetet med att generera olika dellösningarför varje delfunktion fortsatt, se kapitel 3.2.4 Jämförelse med liknande produkterEftersom det inte finns någon befintlig produkt som har alla funktioner som den tänktaprodukten så får en jämförelse göras för olika funktioner. Jämförelsen har gjorts enligtuppdelningen ovan.2.4.1 Gripfunktion – jämförelse med liknande produkterGriparens funktion är att gripa om benet och att hålla fast benet när det dras ut. Närgriparen håller fast benet måste den göra det utan att deformera benet så mycket att detgår av, samtidigt som den måste klara av en avsevärd dragkraft.Exos handhållna maskiner är ett naturligt jämförelseobjekt. Tekniken som maskinernaanvänder bör dock inte efterliknas, enligt Anders Tärnström och Kari Koljonen,eftersom maskinernas metoder för att greppa och dra ur benen inte är optimal, utan enkompromiss av flera motstridiga krav. Bild 1 i figur 3 visar Exos handhållna maskinExos-50E. Den har en släpsko i plast och en konisk rulle med urtag. Benen greppas ochdras upp genom att de kläms mellan släpskon och den snabbt roterande rullen. Bild 2visar en senare modell, Exos-200E med två rullar. Principen är densamma men rullarnahar en annan utformning med rillor och uttag längs rullens mantelyta. Bild 3 visarplockhuvudet på Exos nya automatiska maskin A302. Här kläms benen mellan släpskonoch klaffar som styrs i en matris. Resultatet blir en linjär rörelse när benet dras ur. Bild4 visar en fallavlastare för segelbåtar av vanlig typ. Linan låses genom att den klämsfast av en excentrisk spännare. Bild 5 visar en borrmaskinschuck från Festo. Denfungerar genom att kilformade backar trycks samman av en utvändig hylsa. Bild 6 och 7visar klätterutrustning från Petzl. I båda varianterna låses linan mellan höljet och enexcentrisk kam. Bild 8 föreställer en tång för sportfiske som används för att dra ur ben.Tänderna är räfflade och den går att låsa i stängt läge. Bild 9 och 10 visar7

fästingplockare i två varianter. Klämkraften är låg men konstruktionen föredömligtenkel. Bild 11 visar en svetstång med hög och reglerbar klämkraft samt låsning.Figur 3 Bild 1 och 2 Exos handhållna maskiner Exos 50 E och 200 E, bild frånwww.exos.se. 3 Griphuvudet på Exos automatiska maskin Exos A302, bild frånwww.exos.se. 4 Fallavlastare för linor, Easylock Mini, bild från www.pyacht.de. 5 FestoFastfix snabbchuck, bild från www.festool.se. 6 och 7 Petzl replås och glidlås, bild frånwww.sweclimb.se. 8 Kombinerad tång och sax för sportfiske, bild från www.fishit.se. 9och 10 FästingplockareTick 1, bild från www.clasohlson.se. 11 Spetslåstång VISE-GRIP LN, bild från www.flinks.se.2.4.2 Dragfunktion – jämförelse med liknande produkterDragarens funktion är att dra ur benet med en känd hastighet och kraft. Bild 1 i figur 4visar en tennsug. En hoptryckt fjäder löses ut genom att avtryckaren trycks in ochkolven rör sig bakåt och drar med sig luft och tenn. Bild 2 visar en kolsyrepatron föruppblåsbara flytvästar. Att driva dragaren med komprimerad gas skulle kunna vara enmöjlig lösning. Bild 3 visar gasfjädrar. De innehåller en gas som ger jämn dragkraft ochjämn hastighet. Bild 4 visar en konstantkraftfjäder som ger samma kraft oavsett töjning.Bild 5 visar traditionella tryck- och dragfjädrar.Figur 4 Bild 1 Tennsug Elfa, bild från www.elfa.se. 2 Kolsyrepatron för flytvästar, bildfrån www.watski.se. 3 Gasfjädrar, bild från www.eigenbrodt.se. 4 och 5konstantkraftfjäder och spiralfjädrar, bild från www.fjadrar.se.2.4.3 Mätarfunktion – jämförelse med liknande produkterMätaren ska visa om benet gick att dra ut samt vilken kraft som erfordrades. Bild 1 ifigur 5 visar en digital våg för sportfiskare. Bild 2 och 3 visar traditionella manometrar,en med analog visning av trycket och en med digital visning. Bild 4 visar eninjektionspenna. Först ställs doseringen in och därefter används produkten. Mätaren8

fungerar på så vis i omvänd ordning jämfört med de andra mätarna och ger ettfungerar/fungerar ej svar.Figur 5 Bild 1 Digitalvåg för sportfiske, bild från www.fishit.se. 2 och 3 Manometrarfrån Manometerfabriken AB, bild från www.manometer.com. 4 InjektionspennaPuregon Pen, bild från www.puregon.se.2.5 Försök på pre-rigor fiskI samband med andra testkörningar vid Exos anläggning i Boländerna, Uppsala, kundepraktiska försök på färsk fisk göras för att få en uppfattning om hur produkten skaanvändas.2.5.1 Förutsättningar1. Fisken var transporterad till Exos direkt efter slakt och var bara några timmargammal, alltså pre-rigor.2. Fisken var odlad regnbåge och bedömdes vara relativt liten och med tunnanervben.3. Den utrustning som användes var en peang för att greppa benen och entraditionell dragkraftmätare som användes för att mäta kraften. Viddragkraftmätningarna klämdes peangen fast i benet och mätaren kopplades ipeangens handtag. Därefter drogs benet ut för hand.2.5.2 MetodUnder försöket fokuserades på följande frågeställningar:1. Hur hittar man benen?2. Hur bör griparen vara utformad för att kunna greppa benen?3. Vilken dragkraft behövs på pre-rigor fisk?4. Vad händer när dragkraften ökar ytterligare?2.5.3 ResultatFörsök gjordes på en fiskfilé och resultatet får ses som en indikation:1. Benen bedömdes vara ganska svåra att se, det lättaste sättet att hitta dem var attlåta fingrarna glida längs filén. Benen är vid slakten avskurna längs medryggraden och sticker normalt upp ca en mm.2. Griparen bör vara minst några millimeter bred för att benen ska bli lättare atthitta och greppa. Den bör också vara ganska spetsig eftersom benen sticker ut sålitet ur filén. Griparen måste kunna tryckas ned i filén för att kunna greppa benetpå en längre sträcka.3. Nervbenen på filén som användes vid försöket bedömdes sitta ovanligt hårt fast.Dragkraften vid försöken varierade mellan 30 till 40 Newton. Vid den kraftendrogs antingen benet ur eller så gick det av.9

4. Vid ökad dragkraft (när benet sitter mycket hårt fast) kan man tänka sig att benetantingen går av eller att griparen (i försöket en peang) släpper. Vid så gott somalla försök så gick benet av innan peangen lossnade. De små tänderna påpeangens käftar bedömdes ge tillräckligt bra grepp.2.6 Regulatoriska krav för livsmedelsberedningDet finns ett flertal förordningar som reglerar material och utrustning som kommer ikontakt med livsmedel, både från Livsmedelsverket men också från Europaparlamentet.Ett utdrag ur Europeiska unionens tidning 5 säger följande ”Utrustning och material somanvänds för att arbeta med fiskeriprodukter skall vara korrosionsbeständiga och lätta attrengöra och desinficera”.5 FÖRORDNING (EG) nr 853/200410

3. Idé och konceptgenerering3.1 IdégenereringUtifrån den uppdelning som gjorts i funktionsanalysen har idé- och konceptgenereringgjorts för de olika delfunktionerna och dellösningarna. Enkla skisser har gjorts och demer livskraftiga idéerna har CAD-modellerats.3.1.1 Idéer för gripareGenom jämförelse med andra produkter, brainstorming och analogier konstaterades attdet finns två huvudtyper av gripfunktioner som passar produkten:• Tångprincip• ChuckprincipTångprincipen bygger på antingen två rörliga käftar eller en fast del och en rörlig käft.Exempel på denna princip är Exos maskiner, vanliga tänger och svetstänger, se figur 6.Figur 6 Gripfunktioner med tångprincipÄven självlåsande käftar som på buntband passar in under tångprincipen. Figur 7 visaren självlåsande gripare.Figur 7 Självlåsande gripare med en excentrisk käft.Chuckprincipen bygger på två eller flera käftar som pressas samman med hjälp av enhylsa, se figur 8. Antingen kan tången vara konisk, hylsan konisk eller båda koniska.11

Figur 8 Gripfunktioner med chuckprincipOm hylsan rör sig längs tången med hjälp av en rörelsegänga kan en avsevärd kraftvinstgöras, se figur 9.Figur 9 Gripfunktion med konisk tång och en hylsa med rörelsegänga.Om både tången och hylsan är koniska men käftarna inte rör sig parallellt, kommeranliggningsytan att flyttas när tången stängs. Anliggningsytan kommer bara vara längsen linje utom då konernas ytor är parallella. Ett sätt att förenkla konstruktionen är därföratt göra hylsan eller tången rak, se figur 10.Figur 10 Konisk tång med en rak hylsa som dras fram för hand.Hylsan kan även verka genom att sluta om den främre delen av tången, som enborrmaskinschuck, se figur 11.Figur 11 Utvändig hylsa som låser vid rörelse bakåt.3.1.2 Idéer för dragareTre grundprinciper för att få en automatisk dragare har bedömts lämpliga:• Cylindriska fjädrar• Gasfjädrar• Pneumatiska system12

Cylindriska tryck- och dragfjädrar finns som standardkomponenter i olika längd,diameter och tråddiameter. Fjäderkraften i olika lägen är väl känd och enkel att beräkna.I produkten bedöms en tryckfjäder vara lämpligast, se figur 12.Figur 12 Cylindrisk tryckfjäderEtt sofistikerat alternativ till en vanlig fjäder är gasfjädrar, se figur 13. Fördelen är enmindre förändring av dragkraften vid olika lägen jämfört med en fjäder. Olika dragkraftoch rörelsehastighet går att få när gasfjädrar beställs.Figur 13 GasfjäderEtt alternativ till fjädrar är ett pneumatiskt system, se figur 14. Cylindern kan antingenvara en standardkomponent eller framtagen specifikt för produkten. Som drivmedel kanantingen tryckluft eller kolsyrepatroner användas.Figur 14 Pneumatiskt system3.1.3 Idéer för mätareFör mätaren finns två huvudprinciper:• Mätare som visar den erforderliga kraften efter användning.• Indirekt mätare där kraften ställs in före användning och resultatet visas som gåreller går ej.Mätare som visar kraften efter användning har skissats i några varianter. Figur 15 visaren linjär konstruktion. Fjädern som drar i benet verkar på griparen via en fjäder imätaren. Ju högre kraft som behövs innan benet släpper, desto mer töjning. Någon formav visare som stannar på maxläget behövs för avläsningen.13

Figur 15 Mätare med dragfjäder som töjs ju mer kraft som behövs för att dra ur benet.Figur 16 visar en konstruktion liknande den föregående men här verkar dragarens fjädervia en lina. Vid ökad kraft sträcks linan och mätfjädern trycks ihop.Figur 16 Dragare med en lina som sträcks vid belastning. Linans spänning mäts avmätarens fjäder.En variant på föregående konstruktion är att låta linan löpa genom en gaffel eller encylinder med ett hål i, se figur 17. Gaffeln kan rotera och verkar mot en vridfjäder. Jumer linan vill sträckas desto mer kommer gaffeln att vilja vrida sig. Vridfjäderns rörelseblir ett mått på den erforderliga kraften. Visning av kraften skulle kunna ske med ensläpvisare som stannar på maxkraft.14

Figur 17 Mätare som vrids vid belastning på linan mellan dragarens fjäder ochgriparen.En princip som kan fungera både som mätare efter användning och som indirekt mätareär en manometer, se figur 18. Antingen skulle den kunna visa trycket som krävdes föratt få benet att lossna eller så skulle arbetstrycket kunna ställas in i förväg.Figur 18 Manometer för användning i pneumatiska system.Ett enkelt sätt att åstadkomma en indirekt mätare av går/går ej typ är att reglera fjädernsspänning i dragaren, om en fjäder används. Figur 19 visar hur kraften kan reglerasgenom att fjäderns längd i startläget kan ändras.Figur 19 Fjäderns längd i startläget kan ändras vilket ger en indirekt mätare.Handtaget (vit) kan flyttas i flera lägen relativt griparen (blå).3.2 KonceptgenereringVid konceptgenereringen har delfunktionerna och konstruktionslösningarna frånförstudien använts. Tillsammans med resultatet från idégenereringen har de kombineratstill sju olika koncept. Alla idéer och lösningar har inte använts utan bara de sombedömts som realistiska eller intressanta av andra skäl. Några koncept har fått kommamed trots att de inte uppfyller alla krav på den färdiga produkten. De har ändå bedömtssom intressanta och utvecklingsbara.15

3.2.1 Koncept 1Första koncept utan mätare för att pröva hur förenklad det går att göra produkten, sefigur 20.Figur 20 Koncept 1FunktionAvtryckaren har tre lägen, se figur 21. När avtryckaren trycks ned från viloläget till steg2 låses griparen genom att den dras bak. I läge 3 dras benet ur.Figur 21. Principskiss av avtryckarenKonstruktionen är mycket förenklad med endast sju delar, se figur 22.Figur 22 Vy från sidan med ena skalhalvan borttagen.Fördelar+ Enkel konstruktion+ Låsning med samma fjäder som drarNackdelar- Drar griparen bakåt, kommer att missa benen- Ingen mätare- Manuell återställning av avtryckaren.3.2.2 Koncept 2Enkel dragare och utan mätare. I princip som koncept 1 men med manuell låsning avgriparen, se figur 23.16

Figur 23 Koncept 2.FunktionGriparen låses manuellt genom att hylsan förs framåt, se figur 24. Därefter trycksavtryckaren ned och benet dras ut.Figur 24 Griparen låses manuellt.Fördelar+ Enkel konstruktion+ Tänkbar utveckling med indirekt mätning genom justerbar dragkraft.Nackdelar- Manuell låsning- Ingen mätare- Manuell återställning av avtryckaren3.2.3 Koncept 3Koncept med en vridbar mätare med vridfjäder, se figur 25.Figur 25 Koncept 317

FunktionNär fjädern löses ut drar den i gripdelen via en lina. Linan passerar genom den vridbaramätaren, se figur 26. Mätaren strävar efter att stå tvärs dragriktningen med hjälp av enfjäder. Om benet sitter hårt fast kommer linan att sträckas hårt och mätaren kommer attvridas i det närmaste parallellt med dragriktningen. Kraften kommer att kunna läsas avsom en funktion av mätarens vridning.Figur 26 Mätaren i koncept 3. Vid belastning sträcks linan (röd) och mätaren (vit) vridsi motsvaraande grad. Skalan (genomskinlig grå) vrids med mätaren och stannar påmaximal vridning.Fördelar+ Tydlig mätare.+ Skala som stannar på maxkraft.Nackdelar- Manuell låsning.- Osäker funktion med mätaren.3.2.4 Koncept 4Koncept med en linjär mätare och två fjädrar, se figur 27. Manuell låsning av griparen.Figur 27 Koncept 4 utan ena sidoskalet.FunktionFjäderns som ska dra ur benet verkar på mätarens hylsa (röd), se figur 28. I mätarenshylsa sitter mätarens fjäder. Den överför kraften mellan mätaren och griparen. Juhårdare benet sitter fast, desto mer kommer fjädern att komprimeras. I mätaren sitter ensläphylsa (gul) som stannar i det läge där fjädern var som mest komprimerad. Kraftenläses av på en skala på mätarens hylsa. Se även kapitel 5.3 för ytterligare beskrivning.18

Figur 28 Fjädern som ska dra ur benet verkar via mätarens hylsa (röd). Släphylsan(gul) stannar på maxkraft. Kraften läses av på skalan på mätarens hylsa.Fördelar:+ Mätare med tryckfjäder+ Hylsa som stannar på maxkraftNackdelar:- Manuell låsning- Mätarens funktion behöver undersökas3.2.5 Koncept 5Funktionen har samma princip som koncept 4 men med automatisk låsning, se figur 29.Figur 29 Koncept 5 med automatisk låsning.FunktionFunktionen är densamma som koncept 4 men här har den manuella låsningen ersattsmed en automatisk. Antingen ska griparen slutas med hjälp av en separat fjäder ellermed hjälp av dragarens eller mätarens fjäder. Det ställer högre krav på utformningen avavtryckaren än de andra koncepten.Fördelar:+ Mätare med tryckfjäder+ Hylsa som stannar på maxkraft+ Automatisk gripareNackdelar:- Griparens funktion måste prövas- Mätarens funktion behöver undersökas- Avtryckaren/gripfunktionen behöver utvecklas19

3.2.6 Koncept 6Ett koncept som har en manometer som mätare, med manuell dragning och manuelllåsning, se figur 30. Konceptet uppfyller inte kravet på automatisk dragare men är ändåintressant.Figur 30 Koncept 6 Manuellt koncept utan dragare.FunktionKonceptet består av en manuell gripare kopplad till en pneumatisk cylinder med enmanometer, se figur 31. Griparen låses vid benet och därefter dras benet manuellt utgenom att hålla i cylindern. Det tryck som visas på manometern kommer vara enfunktion av den kraft som behövdes för att få benet att lossna.Figur 31 Koncept 6 i genomskärningFördelar:+ Mätare med lufttryck+ Släpvisare som stannar på maxkraft+ Få delarNackdelar:- Manuell låsning- Drar ej själv3.2.7 Koncept 7Pneumatisk funktion med CO2-patron, manometer som mätare och manuell låsning, sefigur 32.Figur 32 Koncept 7 med påkopplad kolsyrepatron.20

FunktionPrincipen är den samma som för koncept 6, där trycket som byggs upp är relativt motkraften som behövdes för att få loss benet. Här sker dock utdragningen med hjälp avdrivgas från en kolsyrepatron eller tryckluft, se figur 33. Det behövs styrning avgasflödet så att flödet av drivgasen stoppas innan kolven går i botten, annars kommermätaren visa fel. Det behövs också ett system för återmatning av kolven.Figur 33 Koncept 7 i genomskärningFördelar:+ Mätare med lufttryck+ Släpvisare som stannar på maxkraft+ Kräver ej handkraft+ Kan utvecklas med automatisk låsningNackdelar:- Manuell låsning- Komplicerat system med patroner- Kräver ventiler eller slider för drivgasen21

4. Genomgång av konceptTillsammans med Anders Tärnström och Kari Koljonen från Exos AB genomfördes den20 april en genomgång av koncepten, kallad Design Review 1.4.1 GenomförandeFör genomgång och utvärdering av koncepten användes följande arbetsordning:1. Godkännande av användarkravspecifikationen från Exos.2. En kort summering av arbetet hittills.3. Presentation av de olika koncepten.4. Diskussion och kommentarer kring de olika konceptens för och nackdelar.5. Beslut om konceptval och fortsatt arbete.6. Sammanfattning av utvärderingen och vilka beslut som tagits.4.1.1 AnvändarkravspecifikationenUnder utvecklingen av plockhuvudet till den nya automatiska maskinen Exos A302 hardet framkommit att det för närvarande inte går att maskinellt dra ur ben med högre kraftän 40 Newton. Därför kan kravet på dragkraft för dragkraftmätaren minskas till 40Newton. Med den ändringen godkändes användarkravspecifikationen.4.1.2 Viktning av egenskaperFör att kunna utvärdera koncepten har en utvärderingsmatris gjorts, se tabell 2. De trehuvudfunktionerna grip-, drag- och mätfunktion har alla viktats till 10 poäng.Enkelheten hos produkten tillsammans med en uppskattning av produktionsekonominhar också viktats till 10 poäng. I tabellen kan varje koncepts delpoäng och totalpoängses.Tabell 2 Viktning av egenskaper och poängsättning. Maxpoäng för varje del angesinom parantes.KonceptGripfkn(max 10p)Koncept 1 0Automatiskmenkommermissa benetKoncept 2 5ManuelllåsningKoncept 3 5ManuelllåsningDragfkn(max 10p)10Enkelmekaniskkonstruktion10Enkelmekaniskkonstruktion10EnkelmekaniskkonstruktionMätfkn(max 10p)0Saknas menkan bliindirektmätare0Saknas menkan bliindirektmätare2TveksamfunktionEnkelhet &ekonomi(max 10p)10Enkel och fådelar10Enkel och fådelar5Slitdelar,kompliceradfunktionSummapoäng(max 40p)20252222

Koncept 4 5ManuelllåsningKoncept 5 10AutomatisklåsningKoncept 6 2Manuelllåsning medgänga10Enkelmekaniskkonstruktion10Enkelmekaniskkonstruktion0Manuelldragning5Bra princip,behövertestas5Bra princip,behövertestas8Enkel fkn8Renmekaniskkonstruktion8Renmekaniskkonstruktion5Få delarmen dyra isyrafast mtrl283315Koncept 7 2Manuelllåsning medgänga2Förkompliceratsystem5Enkelprincip menkräverventiler2Kräverreservdelaroch support114.1.3 Utvärdering av konceptenEn utvärdering av del olika koncepten gjordes genom att de olika konceptens för- ochnackdelar diskuterades och jämfördes. Ett sammanfattande slutomdöme formuleradesockså. Respektive koncepts funktion, fördelar respektive nackdelar samt slutomdömefinns sammanfattat i tabell 3.Tabell 3Utvärdering och slutomdöme av konceptenKoncept Funktion Fördelar Nackdelar SlutomdömeKoncept 1 Enkel dragareutan mätare.Låsning avgriparengenom att dendras inEnkel konstruktion.Låsning medsamma fjäder somdrar.Drar griparen bakåt,kommer att missabenen.Ingen mätare.Manuellåterställning avGår bort p g agriparensrörelse bakåt.Koncept 2Koncept 3Enkel dragareutan mätare.Som koncept1 men medmanuelllåsning avgriparen.Vridbarmätare medvridfjäder.Enkel konstruktion.Tänkbar utvecklingmed indirektmätning genomjusterbar dragkraft.Mätare medvridfjäder.Skala som stannarpå maxkraft.avtryckarenManuell låsning.Ingen mätare.Manuellåterställning avavtryckarenManuell låsning.Ej tillförlitligmätareGår bort dågripfunktionenär manuell ochden saknarmätare.Går bort p g aosäkermätfunktionoch manuelllåsning.Koncept 4 Linjär mätare. Mätare med Manuell låsning. Går bort p g a23

Manuelllåsning.tryckfjäder.Hylsa som stannarpå max-kraft.Mätarens funktionbehöverundersökas.manuelllåsning.Koncept 5Koncept 6Koncept 7Lika somkoncept 4med linjärmätareAutomatisklåsningManometersom mätareManuelldragningManuelllåsningPneumatiskfunktion medCO2-patronManometersom mätareManuell låsn.Mätare medtryckfjäderHylsa som stannarpå max-kraftAutomatisk gripareMätare medlufttryckSläpvisare somstannar på maxkraftMätare medlufttryckSläpvisare somstannar på maxkraftKräver ej handkraftGriparens funktionmåste prövasMätarens funktionbehöver undersökasAvtryckaren/gripfunktionenbehöverutvecklasManuell låsningDrar ej självManuell låsningKomplicerat systemmed patroner,kräver after-salessupportMest lovande.Griparensfunktion måsteundersökasgenomprototypframställning.Mätarensfunktion måstesimuleras elllerprövas.Går bortdå den ejdrarsjälv.Går bort dåsystemet blirförkomplicerat.4.2 Val av koncept och fortsatt arbeteEfter utvärderingen togs beslut om att fortsätta utveckla koncept 5 med utvändig hylsaoch mätare. Följande riktlinjer drogs upp:1. En helt mekanisk konstruktion är att föredra framför andra lösningar.2. Griparens funktion är den viktigaste på hela produkten. Funktionen bör testasmed en eller flera prototyper.3. Griparen ska inte slutas med handkraft då det blir för vingligt. Helst ska griparenslutas i samma rörelse som när den drar.4. Griparen bör vara 4-5 mm bred och öppna ca 2,5 mm. Minsta gap ska somtidigare vara begränsat till 0,2 mm.5. Prototyper bör tas fram för att undersöka bästa tillverkningsmetod. Konceptet ärritat med tanke på laser- eller vattenskärning och kan behöva anpassas till andrametoder.6. Mätarens funktion bör simuleras i ProEngineer. Prototyper kan behövas för attsäkerställa funktionen.7. En hybridisering av koncept 5 och 6 skulle kunna vara en väg att gå, med luftsom medium mellan dragare och gripare. Idén övergavs dock snabbt.8. En hybridisering av koncept 2 med reglerbar kraft och griparen från koncept 5kan vara en alternativ lösning om mätaren från koncept 5 blir för komplicerad.24

5 Vidareutveckling av valda koncept5.1 Produktionsanpassning och omkonstruktionEn gripare konstruerades för att först svarvas utvändigt och därefter laserskäras för attforma tänderna och böjliga käftar, se figur 34. Utgångsämnet skulle vara en rostfrirundstång.Figur 34 Del av tillverkningsritning för gripare av rundstång.Efter kontakt med Mälarlaser i Enköping, som var tilltänkta tillverkare, så konstateradesatt det inte skulle gå att tillverka griparen ur ett runt stångmaterial med laser- ellervattenskärning. Det går visserligen att skära runda material men det bör då varatunnväggiga rör med en minsta diameter av 20 - 25 mm. Ett fungerande alternativ skullevara att tillverka griparen ur en plåt.En enkel utvärderingsmatris ställdes upp för att jämföra de två utförandena, se tabell 4.För- och nackdelar för de olika alternativen jämfördes.Tabell 4 Utvärdering av runt respektive rektangulärt tvärsnitt på griparen.Runt tvärsnitt, fräsning eller gnistning itvå halvorRektangulärt tvärsnitt, laser- ellervattenskärningFördelar Nackdelar Fördelar NackdelarEnkel geometri Svår uppspänningvid bearbetningBillig bearbetningtrots komplextKräver eventuelltefterbearbetning avEnkel hylsaBra geometri somger stöd för fjädrarBearbetning i flerastegmönsterLätt attimplementera flerfunktionerglidytorSvår/dyr att anpassatill en rund hylsaDyr bearbetning Roterar ej i skalet Tekniken medgerenbart tvådim.mönsterKräver noggrannpassning mellanhalvorna.Enkel bearbetningav skaletEfter utvärderingen framstod laser- eller vattenskärning som ett mycket priseffektivt ochkompetent alternativ till andra tillverkningsmetoder. Beslut togs att anpassakonstruktionen så att den blir möjlig att skära. En gripare skulle kunna skäras ur en 4mm plåt togs därför fram, se figur 35.25

Figur 35 Gripare konstruerad för laserskärning ur en plåt. Geometrin kan göras mycketavancerad utan merkostnad, så länge den är tvådimensionell.5.2 Prototyp 1 - funktionsprototypEn enkel prototyp konstruerades för att i första hand undersöka gripdelens funktion, sefigur 36.Figur 36 Prototyp 1 med gripdelen längst bort. Insexnyckeln fungerar som enavtryckare när den dras uppåt.5.2.1 Mål med prototyp 1De huvudsakliga målen med prototyp 1 var följande:1. Utvärdera konceptets och i synnerhet griparens utformning.2. Utvärdera vatten- respektive laserskärning som tillverkningsmetod förprodukten.3. Få en uppskattning av vilka kraftförluster som uppkommer i konstruktionen.5.2.2 MaterialFör griparen valdes ett rostfritt stål, eftersom det är ett troligt materialval i den färdigaprodukten. I övriga delar accepterades även material som inte kan komma ifråga förproduktion.5.2.3 GripareTångdelen av griparen konstruerades med ett rektangulärt tvärsnitt, se figur 37. Tångenär kilformad utvändigt. För att sluta tången ska hylsan röra sig bakåt ca 8mm medantångdelen står stilla. Det åstadkoms genom att när avtryckaren dras uppåt så frigörs försthylsan, som trycks bakåt av fjädern. Tångdelen är fortfarande låst av avtryckaren ochkan inte röra sig bakåt. Griparen stängs. När avtryckaren sedan dras upp helt rör sig helagriparen bakåt och drar i benet.26

Figur 37 Griparens tångdel (grå) och spännhylsan som sluter griparen (grön). Närhylsan rör sig bakåt samtidigt som tångdelen står stilla sluter sig griparen.5.2.4 Hållfasthetsberäkning av griparenVid konstruktionen av griparen gjordes en enkel hållfasthetsberäkning med FinitaElement Metoden, FEM, i Solid Works. Målet var att ungefärligt beräkna vilken kraftsom krävs för att klämma ihop käftarna på griparen och hur spänningen då fördelar sig imaterialet. Analysen visade att det endast skulle krävas en kraft av 4 Newton. Figur 38visar hur spänningen i materialet fördelar sig vid belastningen. Förflyttningen visas ifemton gångers förstoring och spetsarna har i själva verket flyttat sig ca 0,75 mm ochkäftarna är slutna.Figur 38 Hållfasthetsberäkning som visar spänningen i griparen vid utböjning.Färgskalan visar spänningen där blått är ingen spänning och rött är spänning närasträckgränsen.5.2.5 DragareSom dragare användes en befintlig tryckfjäder från monteringshallen. Efter uppmätningantogs den motsvara en fjäder 6 från Lesjöfors Stockholms fjäder AB, se tabell 5.Tabell 5 Data för tryckfjädern i prototyp 1.6 Andersen (2003)27

DDLLFti0nn= Tråddiameter = 1,5mm= Innerdiameter = 14mm= Längd,obelastad = 80mm= Längd,inspänd = 35mm= Kraft,inspänd = 49,5Nc = Fjäderkonst.= 1,1 NmmNär griparen är i öppet läge är fjädern näst intill tryckt i botten, för att vid slutet läge hauppgiven inspänd längd och kraften Fn.5.2.6 MätarePrototyp 1 tillverkades utan mätare.5.2.7 AvtryckareSom en förenklad avtryckare användes en insexnyckel. Dess funktion var att fungerasom en sprint som när den dras upp stegvis släpper iväg först hylsan och sedantångdelen, se figur 39.Figur 39 Griparen sluts genom att hylsan dras bakåt. Därefter dras benet ut genom attgripare och hylsa rör sig bakåt.5.2.8 SkalSkalet till prototypen tillverkades hemma i garaget av en skärbräda i mjuk plast och medskruvförband mellan delarna. Materialet valdes för att det var lättarbetat men medkunskap om att det är för mjukt för att användas i den färdiga produkten.5.2.9 Funktionsbeskrivning av prototyp 1Funktionen av prototyp 1 kan beskrivas så här:1. Produkten riktas in kring benet.2. För att sluta gripdelen kring benet så dras avtryckaren upp ett steg. Då frigörshylsan och trycks bakåt av fjädern. Eftersom tångdelen av griparen fortfarandehålls kvar i sitt läge av avtryckaren blir resultatet att tångdelen sluts när hylsanglider bakåt längs den kilformade delen på tångdelen.3. När avtryckaren dras upp ytterligare kommer även tångdelen att frikopplas. Helagriparen rör sig då simultant bakåt av fjäderkraften.28

4. Resultatet läses av genom att konstatera om benet gick att dra ur eller ej med dentillgängliga fjäderkraften.5. Dragfunktionen återställs och griparen öppnas. På prototypen får detta ske heltmanuellt utan finess.5.2.10 Utvärdering av prototyp 1Konceptets och griparens utformningEfter att ha funktionstestat prototypen kunde flera viktiga slutsatser dras:1. Principen för hela konceptet verkar mycket lovande. Även om prototypen ärklumpig att hantera så är funktionen rätt.2. Griparens utformning verkar vara i rätt härad. Prototypen klarar att grepparelativt hårt kring tunna föremål med en diameter strax under en millimeter.Något verifierande dragkrafttest har dock inte utförts.3. Griparen måste detaljkonstrueras mycket omsorgsfullt, dels för att alladelfunktionskrav ska uppfyllas, dels för att funktionen ska bli robust. Påprototypen upplevdes en viss materialutmattning i den rostfria delen.4. Avtryckaren måste sittta nära griparen och så att den kan styras med tummen.Den måste också vara återfjädrande för att underlätta återställning av griparenoch dragaren.5. Materialen i framför allt griparen måste samverka så att inte någon del slits nedså mycket så att funktionen äventyras. På prototypen nöttes spännhylsan snabbtned vid anliggningsytan mot tångdelen. Det antas bero på att den laserskurnaytan på tångdelen i princip slipar ned den mjuka plasten i hylsan.Tillverkningsmetoden1. Vattenskärning är inte en bra metod för att tillverka tångdelen. Vattenstrålensrelativt stora diameter, 1,2 mm, gör att geometrin för tänderna inte fungerar.Vattenstrålen divergerar också så pass mycket att funktionen i gripdelen inte kangaranteras. Däremot kan vattenskärning vara en bra metod för mindremåttkänsliga plastdelar på produkten.2. Laserskärning är en bra metod för den här typen av delar. Däremot kan tunnadelar som käftarna bli för varma om de bearbetas för mycket eller för länge.Tångens tunna käftar blev missfärgade och det bildades slagg på undersidan vidskärning av tänderna.3. Laserskurna ytor blir lite raspiga och grova i strukturen. Om de ska glida motandra ytor kan de behöva bearbetas ytterligare för bättre ytjämnhet och lägrefunktion.Kraftförluster i konstruktionen1. Kraften i den valda fjädern var något för låg, en kraftigare provades senare.2. Prototypen hade en tendens att böja sig när fjädern apterats i spänt läge. Det gavupphov till viss friktion som inte bör drabba den färdiga produkten.3. När hylsan spänner kring griparen så sväller den upp och går trögare i skalet.4. Friktionen mellan hylsa och skal kan troligen minskas om glidytorna görsmindre och bättre definierade.29

5.3 Utveckling och omkonstruktion av mätarenFör att bättre kunna utvärdera mätaren i koncept 5 så ritades en förenklad modell upp, sefigur 40. Figuren visar dragkraftmätaren i fyra olika lägen. På bild 1 är produkten i sittstartläge. Griparen är öppen och mätaren i viloläge. Bild 2 visar gripläget. Hylsan runtgripdelen har dragits bakåt och spänner samman griparen. På bild 3 är produkten idragläge. Dragarens fjäder verkar via mätarens fjäder på benet. Ju högre kraft sombehövs för att lossa benet, desto mer pressas mätarens fjäder samman. En visare skafinnas (ej inritad) som stannar vid maximal sammanpressning. Bild 4 visar läget närbenet har släppt. Båda fjädrarna är i viloläge. Den erforderliga kraften för att dra utbenet ska kunna avläsas på visaren (ej inritad).Figur 40 Princip för en linjär mätare som koncept 5.Dragkraftmätaren i koncept 5 och i figuren ovan bygger på att dragarens fjäder användsför att sluta griparen. Systemet är tänkt att fungera så att i startläget är fjädern nästanhelt sammanpressad för att i gripläget vara komprimerad till Lndär fjäderns kraft ärnoggrant specificerad av tillverkaren.Det finns dock ett par nackdelar med att låta fjädrarna i konstruktionen få flerauppgifter. När kraft läggs på griparen för att sluta den, kommer kraften att även påverkamätaren på ett oönskat sätt. Dragarens fjäder är dessutom som mest spänd medanmätarens fjäder är i viloläge. Om inte avtryckaren konstrueras på ett raffinerat sätt såkommer mätarens funktion att äventyras. För att kunna utvärdera olika alternativ för attspänna griparen sammanställdes de i tabell 6.Tabell 6 Uvärdering av automatisk gripare i kombination med en robust mätare.Typ av koncept Problem Tänkbar lösning Bedömning1. Dragarensfjädern slutergriparen.Görbart men enonödigt kompliceradlösning.2. Mätarensfjäder slutergriparen.Mätaren påverkas avdragfjädern genom attden förspänns avdragfjädern.Mätaren får ett högtstartvärde eftersomden först måste orkasluta griparen.Avanceradavtryckare somlåser ihop mätarenoch griparen närgriparen ska slutas.Griparenkonstrueras för attkunna slutas medmycket låg kraft.Tveksamkonstruktion, ejrobust gripare.3. Annan kraft Ytterligare fjäder eller Separat fjäder och Görbart men30

för att slutagriparen.4. Utformningav mätaren såatt den ejpåverkas.mekanismkomplicerarkonstruktionen.Konceptet med visarefrångås.avtryckare förlåsningen.Indirekt mätningmed variabeldragkraft.konstruktionen blirmer komplex medfler rörliga delar.Robust lösning medfå delar och enkelkonstruktion.Beslut togs i samråd med Exos AB att fortsätta utvecklingen med den automatiskagriparen i kombination med en indirekt mätare i form av reglerbar dragkraft. Enbedömning 7 är att den troligaste användningen för produkten kommer vara ett går/går ejtest. En lösning med reglerbar kraft som av kunden kan ställas in på lämplig kraftuppfyller även kraven i användarkravspecifikationen. En principskiss av funktionenvisas i figur 41.Figur 41 Koncept med reglerbar dragkraft. Handtaget (röd) kan vridas och flyttas längsgriparen (blå) och på så sätt reglera fjäderns (grå) spänning.5.4 Prototyp 2En andra prototyp konstruerades, fortfarande en arbetsmodell men med avsikten att vara”made-like”, tillverkad med en metod som kan tänkas användas för den färdigaprodukten. Avsikten var också att få prototypen mer ”work-like” än den första, det villsäga att den ska gå att använda på samma sätt som den färdiga produkten, se figur 42.Figur 42 Prototyp 2 konstruerades med avsikten att vara ”made-like” och ”work-like”.CAD-modeller i ProEngineer och ritningsunderlag för prototyp 2 finns på en CD-skivasom bifogas rapporten.7 Tärnström (2007)31

5.4.1 Mål med prototyp 2De huvudsakliga målen med prototyp 2 var:1. Utvärdera mätprincipen med ställbar dragkraft.2. Vidare utveckla griparen med erfarenheter från den första prototypen.3. Testa ett koncept där alla delar (utom standardkomponenter) är laser- ellervattenskurna.4. Införa och utvärdera de förslag på förbättringar som framkommit efterutvärderingen av prototyp 1.5. Kunna utföra tester med en ”work-like”-prototyp mot testspecifikationen.5.4.2 Förändringar i konstruktionenDe erfarenheter som dragits från den första prototypen har i möjligaste mån förts in iden nya prototypen. De viktigaste förändringarna rör griparen, se figur 43.Figur 43 Förändringar på griparen till prototyp 2.Gripare1. Längre käftar och längre utstick2. Större tänder3. Bredare stoppklack för minsta gap och flytta den till under hylsans bakre läge.4. Klack för hylsans maxrörelse och distinktare dragläge.5. Mer gods i tångdelarna för att motverka deformation.6. Distinktare och väl definierade glidytor.DragareByte till en något kraftigare fjäder.MätareNytt koncept, se kapitel 5.3.AvtryckareEn smidigare avtryckare som återfjädrar behövs.32

SkalEtt smalare skal med längre utstick.5.4.3 MaterialEn sammanställning av önskvärda materialegenskaper och tänkbara material för deolika delarna har sammanställt, se tabell 7.Tabell 7 Materialval för prototyp 2.Del Materialkrav Material Alt. materialGripareSyrafast stål, goda SS 2343 SS 2333mek. egenskaperFjäder Syrafast stål SS 2331-06 -Mätare,inställningshandtagBöjbar plastTåla syrorAcetalplast (Delrin) Akrylplast(Plexiglas)Mittdel skal Syrafast stål SS 2343 SS 2333Avtryckare Syrafast stål SS 2343 SS 2333YtterskalLåg friktion, godamek. egenskaperAcetalplast (Delrin) Akrylplast(Plexiglas)Sprintar, skruvar Syrafast stål Enligt tillverkare -Prototypens material har valts för att komma så nära materialet i den färdiga produktensom möjligt. Dock har akrylplast valts både i mätarens inställningsdel och i skalet. Dethar gjorts för att lättare se hur mekaniken i prototypen fungerar, trots att materialet kanbli för sprött efter en tids användning i aggressiv miljö 8 .5.4.4 GripareGriparen har modifierats något för att få distinktare dragläge och bättre kraftöverföring,se figur 44.Figur 44 Utformning av griparen med klackar som spännhylsan hakar i vid drag.Geometrin för den fjädrande delen har ändrats för att motverka materialutmattning.Genom att förlänga de fjädrande delarna och anpassa godstjockleken så att den blirtunnare närmare käftarna så blir spänningen i materialet mer jämnt fördelad. Vid enutböjning som motsvarar att käftarna stängs helt, så blir spänningen i materialet straxunder sträckgränsen, enligt en analys gjord i Solid Works, se figur 45. Spänningen ärganska jämn i griparen vilket typer på att utformningen är lyckad.8 Koljonen (2007)33

Figur 45 Analys av spänningen i gripdelen när käftarna sluts. (Deformationen på bildenär uppskalad ca fem ggr.) Färgerna anger spänningen i materialet där blå färgindikerar låg spänning och röd färg spänning nära sträckgränsen.5.4.5 DragareSom dragare användes en tryckfjäder från Lesjöfors Stockholms fjäder AB,artikelnummer 2605 9 , se tabell 8.Tabell 8 Data för tryckfjädern i prototyp 2.Dt= Tråddiameter = 1,8mmDi= Innerdiameter = 16mmL0= Längd,obelastad = 80mmLn= Längd,inspänd = 336,3mmFn= Kraft,inspänd = 67,5Nc = Fjäderkonst.= 1,6 N mmI normalläge är fjädern näst intill tryckt i botten när griparen är i öppet läge, för att vidslutet läge ha uppgiven inspänd längd och kraften Fn. Eftersom den inspända längdenkommer att kunna varieras får fjäderkraften beräknas i efterhand för de lägen som ärintressanta att använda.5.4.6 MätareMätaren blir av indirekt typ, se även kapitel 5.3, där dragarens kraft regleras, ochresultatet presenteras som det går eller inte går att dra ur benet. Fjäderns inspända längdkommer att kunna varieras i flera steg, se figur 46.9 Andersen (2003)34

Figur 46 Justerbar längd på dragarens fjäder. Griparen (blå) passar i olika lägen ihandtaget (grå). Därigenom får fjädern (vit) olika längd i inspänt läge.5.4.6 AvtryckareAvtryckaren är utformad som en del av mittenskalet. På var sin sida sitter två identiskadelar som via varsin sprint håller fast griparens tångdel respektive griparens spännhylsa,se figur 47. Spännhylsans sprint sitter närmare avtryckaren och kommer därför attfrikopplas tidigare än gripdelen. Därigenom kommer spännhylsan först att slutatångdelen, därefter kommer hela griparen dras bak.Figur 47 Avtryckaren (grå, högst upp) verkar via två delar (grön) på hylsan (blå)respektive gripdelen (ljusgrå). När avtryckaren trycks ned kommer först hylsan attfrikopplas, därefter gripdelen.5.4.7 SkalPrototypen är uppbyggd i fem skikt, alla lika tjocka, se figur 48.Figur 48 Prototyp 2 efter montering. Mittenlagret är tillverkat i rostfritt stål, de tvåyttre lagren på var sida i akrylplast.I mitten finns griparen med tångdel och hylsa samt ett styrande skal med inbyggdavtryckare. Alla delar i mittenlagret är tillverkade av rostfritt stål, utom handtaget. Detvå yttre skikten på var sida är tillverkade av genomskinlig akrylplast. Skiktet närmastmitten fungerar som styrning för griparen och avtryckarens delar. Det har även ett urtag35

för att rymma fjädern. Det yttersta lagret fungerar som ett skyddande skal och håller deandra delarna på plats. De fem skikten hålls samman av ett skruvförband. Ensammanställningsritning av prototyp 2 finns som bilaga 2.5.4.8 Utvärdering av prototyp 2Den andra prototypen blev försenad hos tillverkaren av de skurna delarna och har intekunnat testas på ett ordentligt sätt. Vissa delar med svår geometri fungerade inte hellersom det var tänkt utan behövde justeras något. Enligt den ursprungliga planeringen vardet tänkt att kunna bytas ut några delar på prototypen under utvärderingen. Nu hanns dettyvärr inte med inom ramen för examensarbetet, utan får göras senare.Allmänt omdömePrototypen upplevdes som något större och tyngre än förväntat. Det färdiga utseendetgör också det är lätt att missta den för en mer färdigutvecklad produkt än denarbetsprototyp det är.Mätprincipen med ställbar dragkraftDen ställbara dragaren verkar fungera som det är tänkt, även om inte några mätningarhar kunnat göras. På prototypen finns det elva lägen för att ställa in dragkraften. Avdessa är de tre lägena med lägst kraft troligen onödiga, då kraften är väldigt låg.Handtagets böjliga del bör förlängas (eller skalet kortas) så att det blir lättare att bytainställning, se figur 49.Figur 49 Kraften kan ställas in i elva steg genom att böja och flytta handtaget. För attunderlätta användandet bör den böjliga delen förlängas något.¨Vidareutveckling av griparenPå prototypen vill griparen inte sluta sig, beroende på att hylsan inte klämmer ihoptångdelen tillräckligt mycket. Troligen beror det på en konstruktionsmiss och inte etttillverkningsfel. Dels är något funktionellt mått troligen fel uträknat, dels kanförklaringen finnas i att flera delar tillsammans påverkar griparens funktion. Eftersomsåväl hylsan som mittskalet är uppdelade i två delar vardera blir det många mått ochtoleranser som påverkar funktionsmåttet för hylsan, se figur 50.36

Figur 50 Det är flera delar som påverkar hur hårt hylsan griper om tångdelen. Måttoch toleranser för såväl griparen, hylsan, mittskalet och hålen i ytterskalen påverkarfunktionen.Vid konstruktionen av prototypen övervägdes det lämpliga att göra en så vital funktionberoende flera delar men då bedömdes det som att fördelarna var fler än nackdelarna.En uppmätning av delarna och en översyn av toleranssättningen skulle vara bra att göra.Laser- och vattenskärning av alla delarEtt mål med prototypen var att testa ett koncept där alla delar (utom standarddetaljer)var tillverkade med laser- eller vattenskärning. Resultatet var både positivt och negativt.De laserskurna delarna höll som väntat mycket god precision och relativt godytjämnhet. En vass kant av slagg bildas där materialet smälter mycket och kan behövafilas eller slipas bort. Där det ska vara små hål i delarna kan man skjuta markeringar.Precisionen blir även här mycket god men vid utgången av hålet bildas enkraterliknande smälta som behöver bearbetas bort, se figur 51.Figur 51 Vid små hål i detaljerna skjuts markeringshål. På undersidan av plåten (de tvåvänstra hålen) hamnar det smälta materialet, vilket behöver bearbetas bort.De vattenskurna delarna håller inte riktigt samma precision som de laserskurna. Detberor delvis på maskinens precision, att vattenstrålen är grövre men också attvattenstrålen divergerar mer än laserstrålen 10 . När delar ska skäras loss helt lämnas småbryggor som kan behöva efterbearbetas om de är synliga. Särskilt olyckligt blir det närde hamnar i logotypen, se figur 52.10 Mälarlaser (2007)37

Figur 52 För att utskurna delar inte ska blåsa omkring lämnas små tappar som härinuti Exos logotyp. Att få den här typen av förvanskning av företagets logotyp är inteönskvärt.Laser- och vattenskärning bedöms fortfarande som en intressant tillverkningsmetod förprodukten men hänsyn måste tas till dess svagheter.Utvärdering mot testspecifikationEn testspecifikation har tagits fram, se kapitel 7. Inga tester har dock kunnat utföras medprototypen, utan det får ske när den har modifierats något.38

6 DetaljkonstruktionDetaljkonstruktionen var tänkt att byggas på erfarenhet från de tester som skulle hagjorts på prototyperna. Delarna till prototypen blev på grund av förseningar hosleverantören inte färdiga förrän tre dagar innan inlämning av arbetet och det visade sigdessutom finnas en del delar som behöver modifieras eller göras om. En färdig prototypmed full funktionalitet har inte kunnat färdigställas och alla funktioner har därför intekunnat verifieras och utvärderats fullt ut.6.1 Detaljkonstruktion för tillverkning i mindre serie6.1.1 Mål med detaljkonstruktionenMålet med detaljkonstruktionen var att få fram ett komplett tillverkningsunderlag fördragkraftmätaren. Eftersom prototypens funktion inte har bekräftats kommerdetaljkonstruktionen enbart göras som föreslagna ändringar jämfört med prototypen.När prototypen har testats kommer konstruktionen att kunna göras mer i detalj. Dockkommer utformningen av den färdiga produkten påverkas av den design som läggs på,vilket också finns med som en avgränsning i arbetet. Arbetet har koncentrerats på denmekaniska konstruktionen, så den yttre formen och designen får fortfarande ses som ettmycket förenklat förslag.6.1.2 Förändringar i konstruktionenJämfört med prototyp 2 bör den färdiga produkten ha följande egenskaper:1. Mindre storlek och lägre vikt.2. Bestå av färre delar.3. Distinktare återställning av avtryckaren4. Ha en design som tydligt är kopplad till Exos andra produkter.6.1.3 GripareVid utvärdering av prototyperna har tångdelens geometri visat sig vara mycket känslig.Det är framför allt tre områden som är viktiga:KäftarnaKäftarna bör ur användarperspektiv vara så långa och spetsiga som möjligt för bästaåtkomlighet. Ur konstruktionssynpunkt bör de hellre vara korta och kraftiga för att interiskera att deformeras av överbelastning eller materialutmattning. Den färdigaproduktens utformning blir alltså en balansgång mellan dessa krav, se figur 53. Läggerman till kravet i användarkravspecifikationen att produkten ska kunna tappas i golvetutan att skadas blir utformningen än mer känslig.39

Figur 53 Griparens utformning är en kompromiss av motstridiga krav.De fjädrande delarnaDe delar som ska kunna böjas när griparens stängs kräver också noggrantkonstruktionsarbete. Spänningen i materialet ligger nära sträckgränsen ochsäkerhetsfaktorn blir därför låg eller nära ett. Den andra prototypen visar dock inte såtydliga tecken på utmattning som den första. Genom att förfina geometrin ytterligare såkan spänningarna fördelas ännu bättre.Spännhylsans utformningPå prototypen valdes en lösning där inte bara gripdelens och hylsans utformning utanäven skalet påverkar griparens funktion, se kapitel 5.4.8. När prototypen fås att fungerabör en utvärdering göras om man istället ska återgå till en utformning med en U-formadhylsa som på den första prototypen, se figur 54. En sådan kan fås vara så pass formstabilatt skalet inte behövs som styrning.Figur 54 En utformning med en formstabil U-formad hylsa kan vara att föredra.6.1.4 DragareDragarens konstruktion med en tryckfjäder har fungerat bra på prototyperna och krävermycket liten omkonstruktion. Handtaget som används för att återställa dragaren bördock ha större yta för att bli bekvämare att använda. För att kunna minskadimensionerna på hela produkten bör också en fjäder med så liten diameter som möjligtanvändas.6.1.5 MätareDen indirekta mätaren bedöms fungera bra på prototypen även om några tester inte harutförts. Spannet på regleringen kan minskas jämfört med prototypen och troligen hafärre lägen utan att funktionen försämras.Skala för dragkraftPå prototypen har ingen skala funnits för kraften, vilket är ett krav på den färdigaprodukten. Skalan ska dessutom vara utbytbar. Tre tänkbara alternativ finns, se tabell 9.40

Tabell 9 Utvärdering av olika lösningar för en graderad skala.Lösning Fördelar Nackdelar Bedömning1. Handtagetsbefintligakuggdelninganvänds somskalaInget extratillverkningsmomentRisk förförvirring omstartläge ochriktning.2. Graderingpå handtagetsom syns vidinställning3. Graderingav fjädernslängd i späntlägeEnkel märkning direktpå handtaget ocheventuellt på hylsan.Enkel avläsning närprodukten är i ”färdigläge”.Syns bara iicke spänt lägeom inte någonform avsiktglas införs iskalet.Kräver attfjädern ärsynlig genomskalet. Fjädernmåste vidinställningspännas för attläsa av värdet.Enkel tillverkning menalltför osmidigt uranvändarperspektiv.Bra ur användarperspektiv.Enkel och relativt billigmetod. De laserskurnadelarna kan märkas när deskärs.Bra ur användarperspektivmen om skalan sitter påskalet kan den bli svår attbyta. Om märkningen görsdirekt på skalet måsteskalet gå att byta ut på ettenkelt sätt.Alternativ två med märkning på handtaget och hylsan tycks vara en bra metod omdelarna skärs ut.6.1.6 AvtryckarePå prototyp 2 finns det en viss klämrisk, framför allt vid avtryckaren, se figur 55. Delskan man klämma sig mellan skalet och den främre delen av avtryckaren, men ävenlängre bak. Vid diskussioner med en industridesigner 11 på Wounderdesign; Uppsala; hartvå alternativa lösningar diskuterats, antingen att täcka för öppningarna helt eller attgöra de så stora att man inte kan klämmas fast emellan.Figur 55 På prototypen går det att klämma sig mellan skalet och avtryckaren.6.1.7 SkalSkalet på prototyp 2 gjordes genomskinligt för att kunna utvärdera konstruktionen ochfunktionaliteten på ett enklare sätt. Tillsammans med en industridesigner får enutvärdering göras om det är en önskvärd egenskap eller ej. En nackdel med materialet iprototypen är att repor syns tydligt. På prototypen fick skalet efterbearbetas något för att11 Persson (2007)41

ymma fjädern, vilket är ett fördyrande moment. Tjockleken på skalets delar bör därföranpassas för att fungera utan efterbearbetning.6.1.8 MaterialMaterialet i prototypen har visat sig fungera bra. Akrylplasten i skalet har docknackdelen att flisa sig något vid bearbetning och att lätt bli repig. Den kan ocksåförväntas att åldras på ett ogynnsamt sätt i den krävande miljö där den kommeranvändas 12 . Ett bättre val är därför en karbonatplast, PC, som har mycket godamekaniska egenskaper 13 , se tabell 10.Tabell 10 Materialval för produkten.Del Materialkrav Material Alt. materialGripareSyrafast stål, goda SS 2343 SS 2333mek. egenskaperFjäderSyrafast rostfritt SS 2331-06 -stålMätare,Böjbar plast Karbonatplast, PC Acetalplast (Delrin)inställningshandtag Tåla syrorMittdel skal Syrafast rostfritt SS 2343 SS 2333stålAvtryckare Syrafast rostfritt SS 2343 SS 2333stålYtterskalLåg friktion, godamek. egenskaperKarbonatplast, PC Acetalplast (Delrineller motsv.)Sprintar, skruvar Syrafast rostfrittstålRostfritt stål, A4eller motsvarande-6.1.9 TillverkningsekonomiPrototyp 2 innehöll 11 skurna delar varav två likadana. Kostnaden för tillverkning ochmaterial fördelade sig enligt tabell 11.Tabell 11 Tillverkningskostnad för prototyp 2.Benämning Antal Styckepris BeloppStällkostnad för 10 st 150 kr 1500 krlaser- ochvattenskärningTillverkningskostnad 11 st 13 – 68 kr 391 krinklusive materialskurna delarFjäder Lesjöfors 1 st 44 kr 45 krart.nr 2605Fjädrande rörpinne 4 st 2,25 kr 9 krFRP A2 4X10Maskinskruv MFT 6 st 1,25 7,50 krA4 M4X25Summa (exklusive moms)1953 kr12 Koljonen (2007)13 Verkstadshandboken (2004)42

Utöver kostnaderna ovan tillkommer kostnaden för montering, vilket även inkluderarupprymning av hålen och gradning av vissa vassa kanter. Arbetstiden för dettauppskattas till ca 15 - 20 minuter, vilket motsvarar en kostnad av ca 100 – 135 kr, räknatpå en timkostnad på 400 kr. Sammantaget blir tillverkningskostnaden för en produktmotsvarande prototypen ca 550 – 590 kr utan ställkostnader inräknade.Några enkla sätt att minska tillverkningskostnaden finns:1. Ställkostnaderna kan minskas genom att rita in fler delar på samma ritning, omde ska tillverkas av samma utgångsmaterial 14 .2. Genom att minska godstjockleken till 4 mm på delarna i rostfritt stål så minskarmaterialkostnaden med 20 %.Dock kommer produkten även med dessa ändringar vara för dyr att tillverka jämförtmed kravet i användarkravspecifikationen, se bilaga 1.6.2 Alternativa utformningarEftersom produkten i sin nuvarande utformning inte uppfyller kostnadskraven ianvändarkravspecifikationen måste den vidareutvecklas på något sätt. Det finns tvåalternativa lösningar:1. En kostnadsreducering som gör att tillverkningskostnaden blir under 200 kr.Både alternativa utformningar och alternativa tillverkare bör jämföras.2. Ett ökat kundvärde som gör att den får kosta mer att tillverka. Ett lockande sättvore att utveckla produktens likhet med en fällkniv och låta den bli ettmultiverktyg. Kanske skulle den kunna fylla någon annan funktion vid drift ellerunderhåll av Exos maskiner. Om det finns ett försäljningsunderlag för densortens produkt har dock inte undersökts.14 Mälarlaser (2007)43

7 Testning och verifiering7.1 Framtagning av testspecifikationParallellt med konceptval, prototypframtagning och detaljkonstruktion har entestspecifikation tagits fram. Testspecifikationen har begränsats till att testa ochverifiera funktionaliteten under kapitel 4.1.1 i användarkravspecifikationen. För varjetest anges hur det ska utföras och vilka kriterierna för acceptans är. Om kriteriernauppfylls så är testet godkänt. Om de inte uppfylls så antecknas det som en avvikelse,antingen som underkänt eller som godkänt med kommentar. Testspecifikationen i sinhelhet finns som bilaga 3, och ett utdrag angående funktionalitetskrav 4.1.1.1 finns itabell 12.Tabell 12 Utdrag ur testspecifikationen som visar tester och acceptanskriterier föranvändarkravspecifikationens krav 4.1.1.1 angående dragkraft.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Produkten skall kunna dra ur nervben med en kraft varierande mellan 0- 40 [N].Typ av test/Kalibrerade instrument:Verifierande mätningKalibrerade instrument: DragkraftmätareFörutsättningar:Mät med en dragkraftmätare.1. Slut griparen kring ett (fast inspänt) nervben. Koppla dragkraftmätaren tillprodukten. Belasta mätaren och mät kraften tills griparen släpper.2. Koppla dragkraftmätaren till produktens gripare. Lös ut produktens fjäder. Mätdragkraften.3. -Acceptanskriterier:1. Dragkraft högre eller lika med 40 [N].2. Dragkraft högre eller lika med 40 [N].3. -Resultat: G U K1. Anteckna uppmätt kraft:2. Anteckna uppmätt kraft:3. -7.2 Testning av prototypernaPå prototyp 1 kunde inga tester göras efter testspecifikationen. Dels var den intekonstruerad för att uppfylla alla krav, dels så upphörde den efter en tid att fungera.Prototyp 2 var avsedd att kunna testas men blev inte klar i tid. Inget testprotokoll harupprättats. Dock kan det även utan test konstateras att den inte uppfyller krav 4.1.1.4och 4.1.1.7 på en entydigt avläsbar skala som går att byta ut.44

7.3 Utvärdering av detaljkonstruktionen motanvändarkravspecifikationenFunktionaliteten testas med hjälp testspecifikationen, se kapitel 7.4. Utvärdering avövriga krav är tänkt att ske på ett förenklat sätt i en tabell. Eftersom konstruktionen förden färdiga produkten inte är klar har en översiktlig utvärdering gjorts, se tabell 13.Utvärderingen bygger på antagandet att den färdiga produkten skulle vara utformad istora drag som prototyp 2.Tabell 13 Utvärdering mot användarkravspecifikationen under förutsättning att denfärdiga produkten är utformad som prototypen.Krav Avseende Godkänd Underkänd Kommentar4.1.2 Storlek och vikt X Vikt och storlekskraven ärgeneröst tilltagna.4.1.3 Material ochformXGodkänd om formen anpassastill Exos övriga produkter.4.2 ServicefunktionerX -4.3.1 AnvändargränssnittXGodkänd om en avläsbar skalafinns.4.4 Prestandakrav Fritt fall måste testas. Godkändför övriga krav.4.6.1 Säkerhet X -4.6.2 Servicebarhet X -4.6.3 Miljöpåverkan X Separerbar till 100 %.4.7.1 Ekonomi X Underkänd, för högtillverkningskostnad.4.7.3 Miljökrav X Godkänd om förpackningenklara fritt fall.Användarkravspecifikationen finns som bilaga 1.7.4 Utvärdering av detaljkonstruktionen mottestspecifikationenEftersom varken prototyperna eller detaljkonstruktionen har kunnat testas eftertestspecifikationen så har inget testprotokoll upprättats. En bedömning är dock att omdetaljkonstruktionen utformas snarlikt prototypen och kompletteras med en utbytbarskala så har den goda möjligheter att uppfylla funktionalitetskraven. Griparen måstedock säkerligen testas med ett flertal olika utformningar för att hitta den bästautformningen.45

8 Diskussion och slutsatserAtt utveckla dragkraftmätaren till Exos AB har varit ett näst intill idealisktproduktutvecklingsarbete. Produkten var tydligt definierad och väl avgränsad. Den varockså lagom stor och det fanns resurser för att ta fram prototyper. Till en början verkadesåväl produkten som arbetet vara väldigt enkelt, men ju mer arbetet fortskred, destotydligare framstod det att dragkraftmätaren inte var en helt enkel produkt trots allt.Målet med arbetet var att framställa ett komplett tillverkningsunderlag för en näst intillfärdig produkt. Dit nåddes inte riktigt men två prototyper togs fram på vägen. Den förstavar en förenklad modell med syftet att prova gripfunktionen. Den gav i all sin enkelhetmycket värdefull information om hur den laserskurna gripdelen uppförde sig vidbelastning och vilka krav som ställs på den och de omgivande delarna.Den andra prototypen togs fram för att pröva ett helt koncept. Gripdelen från den förstaprototypen hade utvecklats för att bli slitstarkare och ha en mer distinkt funktion. För attfå en mätfunktion utvecklades ett sätt att ställa in dragkraften i produkten. Genom attkunna reglera kraften så att den motsvarar urbeningsmaskinernas kapacitet kan ett svarfås i form av om det går eller inte går att dra ut nervbenen.Tillverkningen av delarna till prototypen drog ut på tiden och när de väl kom fannsmycket litet tid kvar till testning och detaljkonstruktion av en färdig produkt. Dessvärreskulle också några delar ha behövts modifierats och gjorts om för att den skulle fungerasom det var tänkt. Inga tester har kunnat göras på prototypen men det krävs dock ganskasmå insatser för att få den att fungera.Prototypen har varit värdefull även om den inte har kunnat testas inom ramen förexamensarbetet. En uppskattning av en färdig produkt, utformad i stora drag somprototypen, och dess förmåga att leva upp till kraven har ändå kunnat göras. Det verkarsom om den skulle kunna uppfylla de flesta kraven efter vissa anpassningar. Dockuppfyller den inte kravet på tillverkningskostnad, vilket måste tas hänsyn till i detfortsatta arbetet. Den färdiga produkten måste också bli både mindre och lättare änspecifikationens krav för att bli en attraktiv produkt. I det fortsatta arbetet bör manockså fokusera på att minska antalet delar och förenkla utförandet. Ett annatangreppssätt vore att se om man samtidigt kunde öka kundvärdet, kanske genom attlägga till fler funktioner.46

9 ReferenserLitteratur:Andersen Göran, Fjäderkatalogen #12, Lesjöfors Stockholms fjäder AB, HAReklamtryck AB, 2003.Baxter Mike, Product Design, tredje upplagan, CRC Press, 2002EUROPAPARLAMENTETS OCH RÅDETS FÖRORDNING (EG) nr 853/2004 avden 29 april 2004 om fastställande av särskilda hygienregler för livsmedel av animalisktursprung, Europeiska unionens officiella tidning, (2004), avsnitt VIII, kapitel 1.A.3.Eriksson Nils-Erik, Verkstadshandboken, elfte upplagan, Liber AB, Erlanders Berlings,2004.Personligt möte:Kari Koljonen, 2007, Exos AB, Uppsala (Muntlig information)Jerker Persson, 2007, Wounderdesign, Uppsala (Muntlig information)Anders Svensson, 2007, Mälarlaser, Enköping (Muntlig information)Anders Tärnström, 2007, Exos AB, Uppsala (Muntlig information)Internet:Exos AB (2007), www.exos.se 2007-03-28Johannesson Hans, Chalmers (2007), www.chalmers.se 2007-03-28Performance Yacht (2007), www.pyacht.net 2007-03-28Festo (2007), www.festool.se 2007-03-28Sweclimb (2007), www.sweclimb.se 2007-03-28Berras sportfiske (2007), www.fishit.se 2007-03-28Clas Ohlson (2007), www.clasohlson.se 2007-03-28Flinks Järn (2007), www.flinks.se 2007-03-28Elfa (2007), www.elfa.se 2007-03-28Watski (2007), www.watski.se 2007-03-28Eigenbrodt (2007), www.eigenbrodt.se 2007-03-28Sodemann Fjädrar (2007), www.fjadrar.se 2007-03-28Manometerfabriken (2007), www.manometer.com 2007-03-28Puregon Pen (2007), www.puregon.se 2007-03-2847

10 BilagorBilaga 1 AnvändarkravspecifikationBilaga 2 Prototyp 2, sammanställningsritningBilaga 3 Testkravspecifikation48

EXOS ABAnvändarkravspecifikationDragkraftmätareAllt eftertryck av hela eller delar av detta dokument utan beställarens skriftliga medgivande är förbjudet.Författare: Signatur: Datum:Martin Beckman 2007-06-04Godkänd av: Signatur: Datum:Anders Tärnström 2007-04-20Filnamn och status:Sekretessnivå:EXOS_bilaga_1_användarkravspec_dragkraftmätareFöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 1(8)

1 INNEHÅLL1 INNEHÅLL.................................................................................................... 22 SAMMANFATTNING.................................................................................... 33 GENERELL BESKRIVNING......................................................................... 43.1 Gränssnitt............................................................................................. 43.2 Funktioner ............................................................................................ 43.3 Användare............................................................................................ 43.4 Begränsningar...................................................................................... 43.5 Antaganden och beroenden................................................................. 44 SPECIFIKA KRAV........................................................................................ 54.1 Funktionella krav.................................................................................. 54.1.1 Funktionalitet .................................................................................... 54.1.2 Storlek .............................................................................................. 54.1.3 Material och form.............................................................................. 54.1.4 Programlagring................................................................................. 54.1.5 Strömförsörjning ............................................................................... 54.2 Servicefunktioner ................................................................................. 64.3 Krav på externa gränssnitt ................................................................... 64.3.1 Användargränssnitt........................................................................... 64.3.2 Mekaniska gränssnitt........................................................................ 64.3.3 Hårdvarugränssnitt ........................................................................... 64.3.4 Mjukvarugränssnitt ........................................................................... 64.3.5 Kommunikationsgränssnitt ............................................................... 64.4 Prestandakrav...................................................................................... 64.5 Konstruktionsbegränsningar ................................................................ 64.6 Egenskaper.......................................................................................... 74.6.1 Säkerhet ........................................................................................... 74.6.2 Servicebarhet ................................................................................... 74.6.3 Miljöpåverkan ................................................................................... 74.7 Övriga krav........................................................................................... 74.7.1 Ekonomi ........................................................................................... 74.7.2 Dokumentation ................................................................................. 74.7.3 Miljökrav ........................................................................................... 74.7.4 Myndighetskrav ................................................................................ 75 DOKUMENTINFORMATION........................................................................ 95.1 Versionsbeskrivning ............................................................................. 95.2 Distribution ........................................................................................... 95.3 Definitioner........................................................................................... 95.4 Referenser ........................................................................................... 9Filnamn och status:EXOS_bilaga_1_användarkravspec_dragkraftmätareSekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 2(8)

2 SAMMANFATTNINGDetta dokument innehåller de övergripande kraven på projektet ”Dragkraftmätare”.Denna kravspecifikation består av två delar. Den första delen ger en generellbeskrivning av produkten som ska utvecklas i detta projekt. Denna del innehåller ingakrav utan ger en allmän ökad förståelse för produkten. Den andra delen innehåller allaspecificerade krav på produkten i olika avseenden.Filnamn och status:EXOS_bilaga_1_användarkravspec_dragkraftmätareSekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 3(8)

3 GENERELL BESKRIVNING3.1 GränssnittVid professionell förädling av fisk till benfria filéer slaktas först fisken, den fileas ochbukbenen avlägsnas i en filémaskin. Därefter återstår att avlägsna nervbenen (påengelska ”pin bone”), antingen för hand, eller med hjälp av en urbeningsmaskin förnervben (på engelska ”pin bone remover”). Nervbenen måste antingen avlägsnas denärmsta timmarna efter slakt (pre-rigor) eller efter att likstelheten har släppt (post-rigor)vilket kan ta upp till två dygn. Exos produkter är de enda på marknaden som kananvändas pre-rigor.Dragkraftmätaren (benämns framöver produkten) ska användas för att avgöra hur hårtnervbenen sitter fast i fisken och att den dragkraft som behövs för att dra ur benen inteär för hög. Vid för hög dragkraft riskerar benen att gå av.Produkten kommer att fungera som en fristående enhet.3.2 FunktionerDet finns två tänkta användningsområden för produkten:Dragkraftmätaren skulle kunna användas dagligen av personal i produktionen för attavgöra när det är lämpligt att avlägsna nervbenen, vilken dragkraft som behövs och omde med framgång kan avlägsnas maskinellt.Vid förfrågningar och försäljning av Exos maskiner skulle en dragkraftmätare varamycket värdefull. Majoriteten av kunderna verkar utomlands. Vid en förfrågan från enpotentiell kund om de kan använda Exos maskiner för sina applikationer, skulle endragkraftmätare kunna skickas. Kunden kan då göra mätningar dels post-rigor men ävenpre-rigor vilket inte kan göras om filéerna ska transporteras till Exos för testning.3.3 AnvändareExempel på användare är personal som arbetar med fiskförädling och även potentiellakunder till Exos AB.3.4 BegränsningarN/A3.5 Antaganden och beroendenI ett första skedet av projektet skall ett antal koncept genereras. Efter denna presentationav alternativa koncept skall ett eller flera koncept väljas för fortsatt utveckling.Filnamn och status:EXOS_bilaga_1_användarkravspec_dragkraftmätareSekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 4(8)

4 SPECIFIKA KRAV4.1 Funktionella krav4.1.1 Funktionalitet4.1.1.1 Produkten skall kunna dra ur nervben med en kraft varierande mellan 0- 40[N].4.1.1.2 Produkten skall kunna användas på olika fiskarter.4.1.1.3 Produkten skall greppa om nervbenen utan att de deformeras så mycket attde riskerar att gå av.4.1.1.4 Den kraft som behövs för att dra ur benen skall kunna avläsas på en neutralskala graderad mellan 1 och 10.4.1.1.5 Rörelselängden för dragrörelsen skall vara minst 16 [mm], helst 20 [mm].4.1.1.6 Benen skall dras ur med en hastighet motsvarande urbeningsmaskinerna,dvs en rörelsehastighet på ca 200 [mm/s] eller på tiden 1/10 [s].4.1.1.7 Skalan under punkt 4.1.1.4 skall kunna bytas ut.4.1.1.8 Produkten ska ha god repeterbarhet vad gäller dragkraften.4.1.2 Storlek4.1.2.1 Produkten skall vara mindre än de handhållna maskinerna, vilket ungefärmotsvarar dimensionerna 250 x 85 x 55 (L x B x H) [mm].4.1.2.2 Produktens skall väga mindre än urbeningsmaskinerna, vilket motsvararca1,1 [kg].4.1.3 Material och form4.1.3.1 De material som ingår i produkten skall vara vara livsmedelsgodkända.4.1.3.2 De ingående materialen skall klara av den utsatta miljö som fiskförädlinginnebär.4.1.3.3 Produkten skall klara av att rengöras i rengöringsbad.4.1.3.4 Val av material, färgsättning och form skall ske så att produkten stämmeröverens med Exos övriga produkter.4.1.4 ProgramlagringN/A4.1.5 StrömförsörjningN/A4.2 Servicefunktioner4.2.1 Produktens funktionalitet skall enkelt kunna testas efter slutmontering.4.2.2 Reservdelar skall kunna bytas på 30 [min] av service personal.Filnamn och status:EXOS_bilaga_1_användarkravspec_dragkraftmätareSekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 5(8)

4.3 Krav på externa gränssnittN/A4.3.1 Användargränssnitt4.3.1.1 Produkten skall vara ergonomiskt designad för att underlätta användandetoch minska kroppsligt slitage hos operatören4.3.1.2 Produkten skall utrustas med en avläsbar skala, se punkt 4.1.1.4.4.3.2 Mekaniska gränssnittN/A4.3.3 HårdvarugränssnittN/A4.3.4 MjukvarugränssnittN/A4.3.5 KommunikationsgränssnittN/A4.4 Prestandakrav4.4.1 Produkten skall vid användning klara av att falla fritt 1 [m] mot betonggolvutan att skada uppstår.4.4.2 Produkten skall kunna utsättas för yttre våld på 50 [N] inom en yta av ∅15[mm].4.4.3 Produktens driftlivslängd skall vara minst 6000 [h].4.4.4 Produkten skall vara enkel att rengöra.4.5 KonstruktionsbegränsningarN/A4.6 Egenskaper4.6.1 Säkerhet4.6.1.1 Produkten skall efter internt fel ej kunna skada operatör4.6.2 Servicebarhet4.6.2.1 Produkten skall normalt ej behöva service under driftlivslängden4.6.2.2 Samtliga komponenter skall kunna bytas av service personalFilnamn och status:EXOS_bilaga_1_användarkravspec_dragkraftmätareSekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 6(8)

4.6.3 Miljöpåverkan4.6.3.1 Material i produkten skall till 80 [%] vara separerbara (volymprocent)4.7 Övriga kravN/A4.7.1 Ekonomi4.7.1.1 För den robusta varianten skall tillverkningskostnaden för produktenmaximalt vara 200 [SEK] vid en tillverkning i mindre serie.4.7.1.2 Om en enklare formsprutad variant tas fram får tillverkningskostnaden förprodukten maximalt vara 20 [SEK] vid en större tillverkningsvolym.4.7.2 Dokumentation4.7.2.1 CAD-filer, sammanställnings- och detaljritningar av komplett produkt skallframställas.4.7.3 Miljökrav4.7.3.1 Produkten skall under lagring klara ett temperaturintervall mellan–10 - +60 [°C], med en luftfuktighet mellan 5-85 [%].4.7.3.2 Produkten skall kunna lagras i 40 000 [h] innan driftssättning.4.7.3.3 Produkten skall under transport klara ett temperaturintervall mellan–20 - +80 [°C], med en luftfuktighet

5 DOKUMENTINFORMATION5.1 VersionsbeskrivningVersion Ändrad av - datum Förklaring01 MB, 2007-03-23 Första versionen02 MB 2007-03-26 Andra versionen03 MB 2007-05-24 Slutlig versionÄndring av 4.1.1.1 till ” 0- 40 [N].”5.2 DistributionUtskriven kopia:ProjektpärmMartin BeckmanE-post:Anders TärnströmMartin Beckman5.3 DefinitionerTermTBDN/AFörklaringTo be determined / återstår att beslutaNot applicable (ej applicerbart)5.4 Referenser-Filnamn och status:EXOS_bilaga_1_användarkravspec_dragkraftmätareSekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 8(8)

EXOS ABTestspecifikationDragkraftmätareAllt eftertryck av hela eller delar av detta dokument utan beställarens skriftliga medgivande är förbjudet.Författare: Signatur: Datum:Martin Beckman 2007-12-10Godkänd av: Signatur: Datum:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 1(14)

INNEHÅLL1 SAMMANFATTNING.................................................................................... 32 FÖRUTSÄTTNINGAR.................................................................................. 32.1 Kriterier för acceptans och omtestning................................................. 32.2 Krav på kalibrerad utrustning ............................................................... 33 TESTER OCH ACCEPTANSKRITERIER .................................................... 33.1 Funktion 4.1.1.1 ................................................................................... 33.2 Funktion 4.1.1.2 ................................................................................... 33.3 Funktion 4.1.1.3 ................................................................................... 33.4 Funktion 4.1.1.4 ................................................................................... 33.5 Funktion 4.1.1.5 ................................................................................... 33.6 Funktion 4.1.1.6 ................................................................................... 33.7 Funktion 4.1.1.7 ................................................................................... 33.8 Funktion 4.1.1.8 ................................................................................... 33.9 Funktion X.X.X.X.................................................................................. 34 DOKUMENTINFORMATION........................................................................ 34.1 Versionsbeskrivning ............................................................................. 34.2 Distribution ........................................................................................... 34.3 Definitioner........................................................................................... 34.4 Referenser ........................................................................................... 3Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 2(14)

1 SAMMANFATTNINGDetta dokument beskriver hur testning och verifiering av produkten Dragkraftmätareska gå till.Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 3(14)

2 FÖRUTSÄTTNINGARTestet utförs på Exos försöksanläggning i Uppsala.2.1 Kriterier för acceptansFör varje test anges hur det ska utföras och vilka kriterierna för acceptans är. Omkriterierna uppfylls så är testet godkänt. Om de inte uppfylls så antecknas det som enavvikelse, antingen som underkänt eller som godkänt med kommentar.2.2 Krav på kalibrerad utrustningOm verifierande mätningar skall göras kan kalibrerade instrument behöva användas.Om mätningen är indikerande behöver inte instrumenten vara kalibrerade.Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 4(14)

3 TESTER OCH ACCEPTANSKRITERIER3.1 Funktion 4.1.1.1Svarar mot krav i kapitel 4.1.1 i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Produkten skall kunna dra ur nervben med en kraft varierande mellan 0- 40 [N].Typ av test/Kalibrerade instrument:Verifierande mätningKalibrerade instrument: DragkraftmätareFörutsättningar:Mät med en dragkraftmätare.1. Slut griparen kring ett (fast inspänt) nervben. Koppla dragkraftmätaren tillprodukten. Belasta mätaren och mät kraften tills griparen släpper.2. Koppla dragkraftmätaren till produktens gripare. Lös ut produktens fjäder. Mätdragkraften.3. -Acceptanskriterier:1. Dragkraft högre eller lika med 40 [N].2. Dragkraft högre eller lika med 40 [N].3. -Resultat: G U K1. Anteckna uppmätt kraft:2. Anteckna uppmätt kraft:3. -Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 5(14)

3.2 Funktion 4.1.1.2Svarar mot krav i kapitel 4.1.1 i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Produkten skall kunna användas på olika fiskarter.Typ av test/Kalibrerade instrument:Indikerande mätningKalibrerade instrument: -Förutsättningar:Mät med skjutmått.1. Mät gripdelens bredd.2. Mät gripdelens öppning.3. -Acceptanskriterier:1. TBD2. TBD3. -Resultat: G U K1. Anteckna uppmätt mått:2. Anteckna uppmätt mått:3. -Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 6(14)

3.3 Funktion 4.1.1.3Svarar mot krav i kapitel 4.1.1 i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Produkten skall greppa om nervbenen utan att de deformeras så mycket att de riskeraratt gå av.Typ av test/Kalibrerade instrument:Indikerande mätningKalibrerade instrument: -Förutsättningar:Optisk kontroll.1. Slut griparen kring tunna rödfiskben.2. Slut griparen kring medeltjocka rödfiskben.3. Slut griparen kring kraftiga rödfiskben.Acceptanskriterier:1. Får ej bryta av benen.2. Får ej bryta av benen.3. Får ej bryta av benen.Resultat: G U K1. Anteckna resultat:2. Anteckna resultat:3. Anteckna resultat:Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 7(14)

3.4 Funktion 4.1.1.4Svarar mot krav i kapitel 4.1.1 i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Den kraft som behövs för att dra ur benen skall kunna avläsas på en neutral skalagraderad mellan 1 och 10.Typ av test/Kalibrerade instrument:Indikerande mätningKalibrerade instrument: -Förutsättningar:Optisk kontroll.1. Kontrollera skalan i läget för minsta kraft.2. Kontrollera skalan i läget för största kraft.3. Kontrollera skalan i mellanlägena.Acceptanskriterier:1. Entydigt avläsbar.2. Entydigt avläsbar.3. Entydigt avläsbar.Resultat: G U K1. Anteckna resultat:2. Anteckna resultat:3. Anteckna resultat:Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 8(14)

3.5 Funktion 4.1.1.5Svarar mot krav i kapitel 4.1.1 i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Rörelselängden för dragrörelsen skall vara minst 16 [mm], helst 20 [mm].Typ av test/Kalibrerade instrument:Verifierande mätningKalibrerade instrument: -Förutsättningar:Mät med skjutmått.1. Mät gripdelens position i slutet läge.2. Mät gripdelens position i draget läge.3. Beräkna rörelselängden som är avståndet mellan positionerna ovan.Acceptanskriterier:1. -2. -3. Rörelselängd minst 16 [mm].Resultat: G U K1. Anteckna uppmätt värde:2. Anteckna uppmätt värde:3. Anteckna uppmätt värde:Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 9(14)

3.6 Funktion 4.1.1.6Svarar mot krav i kapitel 4.1.1 i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Benen skall dras ur med en hastighet motsvarande urbeningsmaskinerna, dvs enrörelsehastighet på ca 200 [mm/s] eller på tiden 1/10 [s].Typ av test/Kalibrerade instrument:Indikerande mätningKalibrerade instrument: -Förutsättningar:En uppskattning av hastigheten i följande lägen:1. I början av dragrörelsen2. Vid slutet av dragrörelsen3. -Acceptanskriterier:1. Får ej stanna upp i rörelsen.2. Får ej stanna upp i rörelsen.3. -Resultat: G U K1. Anteckna kommentar:2. Anteckna kommentar:3. Anteckna kommentar:Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 10(14)

3.7 Funktion 4.1.1.7Svarar mot krav i kapitel 4.1.1 i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Skalan under punkt 4.1.1.4 skall kunna bytas ut.Typ av test/Kalibrerade instrument:Indikerande mätningKalibrerade instrument: -Förutsättningar:Byt ut skalan under följande omständigheter:1. Med produkten monterad.2. Genom att demontera produkten3. -Acceptanskriterier:1. Skall kunna bytas på mindre än 30 [min] av service personal.2. Skall kunna bytas på mindre än 30 [min] av service personal.3. -Resultat: G U K1. Anteckna uppmätt tid:2. Anteckna uppmätt tid:3. -Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 11(14)

3.8 Funktion 4.1.1.8Svarar mot krav i kapitel 4.1.1 i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:Produkten ska ha god repeterbarhet vad gäller dragkraften.Typ av test/Kalibrerade instrument:Indikerande mätningKalibrerade instrument: DragkraftmätareFörutsättningar:Mät med dragkraftmätare. Koppla dragkraftmätaren till produktens gripare. Lös utproduktens fjäder. Upprepa fem gånger för varje inställning. Mät kraften med följandeinställningar:1. Maximal dragkraft2. Minsta dragkraft3. Medelstor dragkraft (motsvarande läge 5 på skalan).Acceptanskriterier:1. Spridning ± 3 [N].2. Spridning ± 3 [N].3. Spridning ± 3 [N].Resultat: G U K1. Anteckna uppmätt resultat:2. Anteckna uppmätt resultat:3. Anteckna uppmätt resultat:Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 12(14)

3.9 Funktion X.X.X.XSvarar mot krav i kapitel X.X.X i specifikation:EXOS_användarkravspec_dragkraftmätare.Datum:Signatur: MB2007-05-30Syfte:Kontroll av funktionen:HÄR KAN YTTERLIGARE TESTER FYLLAS PÅ VID BEHOV.Typ av test/Kalibrerade instrument:Verifierande/Indikerande mätningKalibrerade instrument: -Förutsättningar:Mät med .1.2.3.Acceptanskriterier:1. .2. .3. -Resultat: G U K1. Anteckna uppmätt :2. Anteckna uppmätt :3. Anteckna uppmätt :Kommentar:Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 13(14)

4 DOKUMENTINFORMATION4.1 VersionsbeskrivningVersion Ändrad av - datum Förklaring01 MB, 2007-05-30 Första versionen4.2 DistributionUtskriven kopia:ProjektpärmInformation om ny utgåva:Anders TärnströmMartin BeckmanKari Koljonen4.3 DefinitionerTerm Förklaring4.4 Referenser[1]Filnamn och status:EXOS_bilaga_3_testspec_dragkraftmätare_070603Sekretessnivå:FöretagsinternProjekt: Datum: Sida:Exos AB Dragkraftmätare 2007-06-04 14(14)