Mechanical design of controlled movement

Abstract

The subject of this thesis is mechanical design of linear movement. The movement is used for x-ray imaging on vertical and horizontal alignment. The greatest challenges are presented by the two different use cases, and the sophisticated clinical using environment. The thesis is done for Planmeca Oy in Tampere University of Technology. The thesis has three main phases: defining the scope, defining the requirements and the design process itself. QFD method is used for the requirement definition to provide a statistical tool to aid in the design process. The design is done mainly with different CAD tools, and especially on the strength analysis a FEM software is widely utilized. Finally a prototype is built based on the chosen design. The functionality of the prototype is being evaluated in the results of this thesis. While the design task was well defined and processed, the end result is not ready for production. However the prototype provides an excellent platform for future improvements and perhaps even completely new solutions. More importantly the prototype was meant to function as a base for the whole device, and that aim was fulfilled within the scope of this thesis. All in all the design experience was an important step on the path of a young mechanical engineer. After this thesis it is now a lot easier to tackle bigger and more demanding design tasks.

Tämän opinnäytetyön aiheena on lineaariliikkeen mekaniikkasuunnittelu. Liikettä tarvitaan röntgenkuvantamiseen niin vaaka- kuin pystyasennossa. Suunittelun suurimmat haasteet luovat juuri käyttö sekä pysty- että vaaka-asennossa, ja kliinisen ympäristön vaatima hienostuneisuus. Opinnäytetyö on tehty Planmeca Oy:lle Tampereen Teknillisessä yliopistossa. Työssä on kolme päävaihetta: työn laajuuden määrittäminen, vaatimusmäärittely sekä varsinainen suunnittelutyö. Vaatimusmäärittelyssä käytetään QFD-menetelmää, jolla saadaan apua suunnittelun lähtökohtiin. Suunnittelu tehdään hyvin pitkälti tietokoneavusteisesti, ja etenkin lujuuslaskentaan FEM-ohjelmistolla paneudutaan hieman syvemmin. Lopulta suunniteltujen ratkaisujen pohjalta tehdään prototyyppi, jonka toimivuutta arvioidaan työn tuloksissa. Suunnitteluprosessin järjestelmällisyydestä huolimatta lopputulos ei ole tuotantovalmis, vaan vaatii paljon parannuksia. Prototyypin rakentamisella saatiin kuitenkin pohja uusien ratkaisujen kokeilemiselle. Lisäksi prototyypin tarkoitus toimia testialustana koko laitteelle saatiin täytetyksi. Kaiken kaikkiaan työ oli opettavainen kokemus nuoren suunnittelijan urapolulla, ja antaa eväitä tarttua jatkossa entistä isompiin ja vaativampiin suunnittelutehtäviin.