Peitelaitekonseptien kehitys ja arviointi
Salonen, Samuli Joonatan (2015)
2015
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-04-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201503251164
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201503251164
Tiivistelmä
Työn aihe on saatu Cargotec-konserniin kuuluvalta Hiabilta. Tavoitteena on kehittää konsepteja skiploader-vaihtolavalaitteen kuorman peittämiseen ja valita näistä paras. Suunnittelutyön lähtökohtana on skiploader-malli, joka tyypillisesti asennetaan kaksiakselisen kuorma-auton päälle. Tavallisesti skiploader-autolla kuljetetaan esimerkiksi sekalaista rakennusjätettä ja kierrätysmateriaalia urbaanissa ympäristössä. Kuorman lavalla pysyminen tulee lain mukaan varmistaa ajon aikana, mikä johtaa peitelaitteen tarpeeseen.
Ennen konseptien kehittämistä työssä tutustuttiin kohdemarkkinoilla jo oleviin peitelaitteisiin. Tämän jälkeen kartoitettiin peitelaitteen vaatimukset, määriteltiin laitteen päätehtävä sekä laadittiin toimintorakennekaavio. Konseptikehitystä varten etsittiin monipuolisesti ideoita sekä tehtiin alustava patenttiselvitys tekniikan tason ja kilpailijoiden patenttitilanteen kartoittamiseksi. Konsepti-ideoiden etsimiseen käytettiin myös TRIZ-ongelmanratkaisumenetelmää. Kerätyn pohjatiedon ja ideoinnin perusteella muodostettiin konseptivaihtoehtoja lavan peittämiseen, esimerkiksi hahmottelemalla mekanismeja ja tutkimalla niiden geometrioiden toimivuutta. Lisäksi tarkasteltiin peitelaitteisiin soveltuvia toimilaite- ja komponenttivaihtoehtoja.
Konsepteille tehtiin kaksi valinta- ja kehityskierrosta. Ensimmäiseen valintaan otettiin 12 konseptia, joista karsintakriteerien perusteella eteni jatkokehitykseen kaksi. Molemmissa rullalla säilytettävä peite levitetään sähkömoottorikäyttöisellä mekanismilla kuorman päälle. Toisessa peiterulla liikkuu skiploaderin sivuun asennettavia kiinteitä johteita pitkin ja toisessa rullaa liikutetaan nivelöidyillä varsilla. Näistä jälkimmäiselle sekä yhdelle vertailulaitteelle laadittiin laskentamallit, joilla selvitettiin ensisijaisesti toimilaitteiden voimat. Loppuarvioinnissa olivat mukana omat jatkokehitetyt konseptivaihtoehdot sekä vertailun vuoksi kaksi parasta kilpailevaa peitelaitetta. Arvioinnin valintataulukosta tehtiin kaksi eri painotusversiota, joiden molempien tuloksena eniten pisteitä sai nivelöidyillä varsilla varustettu konsepti.
Valitussa konseptissa yhdistyvät parhaiden kilpailijoiden laitteiden hyvät puolet. Konseptilaite on yksinkertainen, mutta täyttää silti kaikki asetetut vaatimukset. Peittämisliike tapahtuu jousivetoisesti ja palautus kotiasemaan sähkömoottorilla kelaten. Uutta verrattuna markkinoilla jo oleviin skiploaderin peitelaitteisiin on vaijerin käyttäminen avausvarsien voiman välityksessä. Tämän ansiosta voidaan hyödyntää vapaita tiloja skiploaderissa. Valitun konseptin mukaisen laitteen katsotaan olevan potentiaalinen lisä toimeksiantajayrityksen tuotteistoon. Seuraava vaihe diplomityön jälkeisessä peitelaitteen kehitysprosessissa on yksityiskohtien viimeistely, prototyypin valmistus sekä testaaminen.
Ennen konseptien kehittämistä työssä tutustuttiin kohdemarkkinoilla jo oleviin peitelaitteisiin. Tämän jälkeen kartoitettiin peitelaitteen vaatimukset, määriteltiin laitteen päätehtävä sekä laadittiin toimintorakennekaavio. Konseptikehitystä varten etsittiin monipuolisesti ideoita sekä tehtiin alustava patenttiselvitys tekniikan tason ja kilpailijoiden patenttitilanteen kartoittamiseksi. Konsepti-ideoiden etsimiseen käytettiin myös TRIZ-ongelmanratkaisumenetelmää. Kerätyn pohjatiedon ja ideoinnin perusteella muodostettiin konseptivaihtoehtoja lavan peittämiseen, esimerkiksi hahmottelemalla mekanismeja ja tutkimalla niiden geometrioiden toimivuutta. Lisäksi tarkasteltiin peitelaitteisiin soveltuvia toimilaite- ja komponenttivaihtoehtoja.
Konsepteille tehtiin kaksi valinta- ja kehityskierrosta. Ensimmäiseen valintaan otettiin 12 konseptia, joista karsintakriteerien perusteella eteni jatkokehitykseen kaksi. Molemmissa rullalla säilytettävä peite levitetään sähkömoottorikäyttöisellä mekanismilla kuorman päälle. Toisessa peiterulla liikkuu skiploaderin sivuun asennettavia kiinteitä johteita pitkin ja toisessa rullaa liikutetaan nivelöidyillä varsilla. Näistä jälkimmäiselle sekä yhdelle vertailulaitteelle laadittiin laskentamallit, joilla selvitettiin ensisijaisesti toimilaitteiden voimat. Loppuarvioinnissa olivat mukana omat jatkokehitetyt konseptivaihtoehdot sekä vertailun vuoksi kaksi parasta kilpailevaa peitelaitetta. Arvioinnin valintataulukosta tehtiin kaksi eri painotusversiota, joiden molempien tuloksena eniten pisteitä sai nivelöidyillä varsilla varustettu konsepti.
Valitussa konseptissa yhdistyvät parhaiden kilpailijoiden laitteiden hyvät puolet. Konseptilaite on yksinkertainen, mutta täyttää silti kaikki asetetut vaatimukset. Peittämisliike tapahtuu jousivetoisesti ja palautus kotiasemaan sähkömoottorilla kelaten. Uutta verrattuna markkinoilla jo oleviin skiploaderin peitelaitteisiin on vaijerin käyttäminen avausvarsien voiman välityksessä. Tämän ansiosta voidaan hyödyntää vapaita tiloja skiploaderissa. Valitun konseptin mukaisen laitteen katsotaan olevan potentiaalinen lisä toimeksiantajayrityksen tuotteistoon. Seuraava vaihe diplomityön jälkeisessä peitelaitteen kehitysprosessissa on yksityiskohtien viimeistely, prototyypin valmistus sekä testaaminen.