Tese de mestrado integrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil. Especialização em Hidráulica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

The work presented is a master’s thesis at the track Machine Design at KTH Royal Institute ofTechnology. The project was commissioned by Epiroc AB through Svea Teknik AB. Epiroc’s Easer L is a highly versatile and flexible mobile raise boring machine used to drill opening holes and media holes. A drill string handling system is used to construct and deconstruct the drill string during a raise. Currently, the Easer utilizes a lifting arm to move the drill string components between a pipe rack and the derrick. A pipe loader, which is a second arm mounted on the derrick, is used to align the components with the drill string. This work aims to examinethe possibility to replace this system with a more compact and preferably automatable solution. The work had its main focus on a concept generation and evaluation process, where a wide range of possible means of handling the drill string handling system’s sub functions were methodically mapped in function means trees. Several concepts were synthesized using a morphological method and brain storming in a diverging process and their variants were explored and mapped. An iterative screening process utilizing a Pugh Matrix and GATEs converged the ideas until a final concept selection was performed. The resulting conceptual drill string handling system consist of a new crane and gripper solution and a new pipe loader, all modified to lift pipes horizontally instead of vertically. The pipe racks were modified to enable better interaction with the gripper module, even if racks are inclined. A sliding mechanism was integrated in the crane mounting bracket to eliminate the need for remounting the crane, reducing down times. The resulting conceptual drill string handling solves many of the challenges of the existing system and increases the flexibility, automation and productivity of the Easer L. / Detta är ett examensarbete på masterspåret Maskinkonstruktion på Kungliga Tekniska Högskolan. Arbetet utfördes på uppdrag av Epiroc AB genom Svea Teknik AB. Epirocs Easer L är en mångsidig och flexibel mobil stigortsmaskin som används till öppningshål och mediehål. Borrsträngskomponenternas hanteringssystem används för att gradvis montera och demontera borrsträngen under drift. Dagens hanteringssystem inkluderar en kran med en gripanordning som flyttar borrsträngskomponenter mellan deras förvaringsställning och borrtornet. En borrörsladdare, vilken är en ytterligare arm monterad på borrtornet, används för att placera borrsträngskomponenter i linje med borrsträngen. Arbetet syftar till att undersöka möjligheteratt byta ut detta hanteringssystem mot ett mer kompakt och automatiserbart alternativ. Arbetets huvudfokus låg på konceptutveckling, där ett brett utbud av lösningar på hanteringsystemets delfunktioner kartlades metodiskt i funktions­medelträd. Detta följdes av en divergerande process där syntes av en bred mängd koncept utfördes genom morfologisk metod och idéspåning och konceptens variationer kartlades noggrant. En iterativ gallringsprocess kovergerade antalet koncept med hjälp av en Pughmatris och GATEr tills ett konceptval kunde utföras. Slutresultatet är ett konceptuellt hanteringssystem för borrsträngskomponenter beståendes av en kran och gripenhet med tillhörande borrörsladdare, vilka anpassades för att hantera borrsträngskomponenter i horisontellt läge. Detta möjliggör en mer kompakt arbetsvolym. Förvaringsställningarna modifierades för bättre interaktion med gripenheten, även vid ojämn mark. En linjärenhet integrerades i kranens fästpunkt, vilket gör att kranen inte behöver monteras om vilket tidigare orsakade ställtider. Det nya alternativet löser flertalet problem med det nuvarande hanteringssystemet, vilket gör Easer L mer flexibel och automatiserad och ökar därmed produktiviteten.