Diss. (sammanfattning) Umeå : Sveriges lantbruksuniv. / Härtill 4 uppsatser.

Detta arbete har utförts i Rottne mot Rottne Industri AB under hösten 2018 och är ett examensarbete för programmet högskoleingenjör Teknisk design med inriktning produktdesign, D0023A, vid Luleå tekniska universitet. Rottne Industri AB tillverkar skogsmaskiner i varianterna skördare och skotare. I dag har de två olika storlekar på AdBluetankar. AdBlue är en vätska som tillsätts i avgassystemet för att minska utsläpp av kväveoxider. De har problem med att tankarna ibland spricker och de har spruckit vid infästningen. På grund av detta och att tankarna är gjorda i rostfritt stål som är relativt dyrt, vill de istället att tanken ska vara gjord i plast. Målet för arbetet har varit att utforma en AdBluetank och dess monteringsanordning med hänsyn till montering samt att tillfredsställa Rottne industris krav och önskemål. Arbetet har använt en användarcentrerad process som utgår från IDEO- the field guide to human-centrerad design med tre olika faser. I första fasen samlades det in information om den befintliga tanken och hur den monteras. Även information om bland annat AdBlue, användarcentrerad design, plast och lämpliga tillverkningsmetoder för denna produkt samlades in. I andra fasen användes den information som samlades in i första fasen till att generera idéer genom olika kreativa metoder. Utifrån de kreativa metoderna kombinerades idéerna till fyra koncept Pussel, Hörn 106°, Låda och Jto, som utvärderades. Utifrån utvärderingen valdes det att ta vidare koncepten Pussel och Hörn 106° till nästa fast. I sista fasen hades kontakt med ett plasttillverkningsföretag som fick ge feedback på koncepten, och utifrån det samt utvärderingen valdes koncept Pussel att vidareutveckla. Det slutliga konceptet blev två olika storlekar på plasttank som har styrgeometri för hjälp att drag slangar och kablage. Ny infästning som gör det smidigare att montera tanken än den befintliga samt lättare att komma åt.

In today’s forest industry two mechanized methods are used, the Tree Length (TL) method and the Cut To Length (CTL) method. With the Tree Length method, trees are harvested and extracted from the forest as a whole tree to be further processed whereas with the Cut To Length method trees are harvested, branches are removed and the tree is cut to desired length to be extracted by a forwarder. The Cut To Length method is now a day 100 percent mechanized and more and more emphasis is put on efficiency in both harvesting and forwarding the trees. Efficiency can be measured in trees harvested per hour but also in fuel consumption. As an effect, the performance of the machines is in higher demand. Ponsse Plc is a finnish forestry machine company with production in Vieremä where both harvesters and forwarders are manufactured. Cranes and loaders are also made by Ponsse to match their harvesters and forwarders. Ponsse manufactures two designs of harvester cranes; a sliding boom crane and a parallel crane. The different types of cranes have the same reach but with different geometries and weights, which also leads to different momentum of inertia. The purpose of this master thesis is to investigate, from an energy efficiency point of view, the difference in performance between a sliding boom crane, C2, and a parallel crane, C22 by measuring the hydraulic pump’s flow and the rotational energy of the cranes. This has been done by modelling the cranes’ hydraulic circuits and by using 3D-CAD models with mass and inertias in Simulink. More specific, only the crane tips of the cranes have moved along a set trajectory, equal for both crane types. Different range and loads have been simulated. The energy needed for rotating the cranes have been calculated for different crane tip positions and compared. Simulink simulations gave beneficial results for the parallel crane when unloaded and acting at a shorter reach. For longer reach, the sliding boom crane was more efficient. The calculations of the cranes rotational energies showed that the parallel crane C22 yielded higher values than the C2 at shorter distance from the axis of revolution. The C2 crane had however slightly higher values than the C22 crane at longer reach, but it should be noted that differences were small. From this analysis, it is concluded that the C2 crane has an overall lower need of rotational energy and is therefore deemed the better crane. Keywords: Forest machines, hydraulics, efficiency / I världen idag existerar två mekaniserade skördartekniker inom skogsavverkningen, helträdsavverkning och kortvirkesavverkningen. Den första innebär att hela träd skördas och skotas ut till en uppläggningsplats medan man inom korttimmeravverkningen istället fäller träden med en skördare som sedan kvistar och till sist kapar trädet till önskad längd. Denna avverkning är numera 100 procent mekaniserad och effektivare avverkning är ständigt i blickfånget. Effektivare avverkning kan yttra sig i antalet fällda träd per timme men också i bränslekostnader. Dessa krav ställer i slutändan krav på skördarna och skotarnas prestanda. Ponsse Oyj är ett finskt skogsmaskinsföretag med fabrik i Vieremä som tillverkar både skördare och skotare. Till dessa maskiner tillverkar man även egna kranar. För skördare har man två olika designer, dels en bomkran och dels en parallellkran. Dessa båda krantyper har lika räckvidd men olika geometrier och vikt, vilket också innebär att masströgheterna skiljer dem åt. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka en av vardera krantypen, C2 från bomkrantypen och C22 från parallelltypen ur ett energieffektivitetshänseende. Detta har gjorts genom att mäta hydraulpumpflödet och kranarnas rotationsenergi. Mer specifikt har båda kranarna modellerats i Simulink med hydraulik och mekanik för att avgöra vilken av kranarna som är effektivast när kranspetsen har flyttats i en rörelse lika för båda kranarna. Kranspetsrörelsen simulerades med olika laster och för olika rörelser. Denna rörelse har varit i planet och för att jämföra kranarna vid vridning har kranspetsen placerats i olika positioner och masströgheten beräknats för vridning kring rotationsaxeln. För given rotationshastighet beräknades sedan vederbörande rotationsenergi för de olika positionerna. Simuleringarna resulterade i en fördel för parallellkranen vid korta sträckor och obelastad kran. För längre räckvid visade istället bomkranen bättre effektvärden. För rotation av kranarna kring dess rotationsaxel med kranspetsen i olika positioner visar parallellkranen C22 högre energivärden än bomkranen när kranspetsen är placerad fem meter från rotationsaxeln men för positioner längre ut, vid 9,9 respektive 10 meter påvisar C2 kranen kräva högre energi, om än i nivå med parallellkranen. Energieffektivast ur rotationshänseende är således bomkranen då den överlag behöver lägre energi eller i nivå med den andra. Nyckelord: Skogsmaskiner, hydraulik, effektivitet

This thesis work has been the result of a five-year Industrial Design Engineering education at Luleå University of Technology. The project has investigated the possibilities of teleoperating forest machines using a human-centered design approach. The work has been conducted for Skogforsk, which is the Swedish institute for forestry. The project’s objective was to present ideas on how future teleoperation can improve the work as a forwarder operator. The aim was to identify the forwarder operators’ specific needs and explore how the development of a teleoperated workstation can address those needs. The project has been carried out using three phases; Inspiration, Ideation, and Impleentation. During the first phase, the project investigated how the work is carried out today and what needs a forwarder operator has. The operators’ needs can be summarised in three different areas; transporting the machine, loading and unloading, and planning. Two kinds of operators can be seen today, the ones who are motivated primarily by working in the forest, and the ones who are motivated by the production and self-competitiveness. During the Inspiration phase, the project also tested what problems exist today with operating a forwarder using teleoperation with the system implemented in the Truedsson Forestry Lab in Uppsala. It was identified that screens are an essential complement to using head-mounted displays such as VR-goggles while not offering the same amount of precision and presence in work as the goggles. It was also identified that the operators did not feel that the machine being an extension of them due to lost feedback of motion and sound. Perceived and actual control of the machine differed, and the operators did not identify the machines’ behavior during transportation. Apart from these issues, the current view did not offer a complete overview of the area around the machine. Neither did it offer visuals on the sides of the machine, and the logs sortings. Along with the identified issues, opportunities for improvement guided the explorational work through creative workshops to solutions presented and tested in either an operational test or in a video test. The ideas included the implementation of sound focusing on the gripper, which was appreciated by the operators. The precision using screens was improved by projecting the gripper’s position on the ground plane. For control of the transportation work, the project proposed solutions for indicators on tilt, roll, and the wheels of the machine. Nevertheless, it proposed an idea of projected tracks improving the work to become more proactive by highlighting obstacles and the near term position of the machine. The project also tested overview improving ideas such as drone views, and a 360 degrees view which may have potential in the future teleoperation work. Several other ideas were tested and can be seen in the Results chapter. For future work, the project proposes more tests of various ideas in a more reality-based setting. The project also proposes future work focusing on defining the future user better. For the individual operators reading this thesis work, I hope this paper can show the potentials of teleoperation, as well as prove that the development is aware of both the difficulties and the possibilities with teleoperating forest machines. For the forestry industry, I hope this paper can inspire future work to use the technology to favor the operators’ needs, and not only adapt the current cabin to work being carried out remotely. It is important to note that work in the cabin and work carried out remotely will have a significant difference in what advantages to offer. We will most definitely see operators working in the forest for many years ahead, and the future operators of teleoperation will probably not be the ones that are motivated by work in the forest today. This means that a new kind of user will emerge supplementing the current users rather than replacing them. / Detta examensarbete är resultatet av en femårig civilingenjörsutbildning inom Teknisk Design på Luleå Tekniska Universitet. Projektet har utforskat möjligheter för fjärrstyrning av skogsmaskiner genom en användarcentrerad designprocess indelad i tre faser; Inspiration, Ideation, och Implementation. Arbetet har genomförts på uppdrag av Skogforsk som är det svenska forskningsinstitutet för utveckling av det svenska skogsbruket. Målet med projektet har varit att presentera idéer kring hur framtidens fjärrsyrning kan förbättra arbetet som skotarförare. Syftet med projektet har varit att identifiera skotarförarens behov och utforska hur utvecklingen av fjärrstyrning kan ta hänsyn till dessa behov. Under den första fasen undersöktes arbetet som det ser ut idag och skotarförarens behov fastställdes genom intervjuer och observationer. Behoven kan sammanfattas till tre huvudsakliga delar; transport av maskin, av och pålastning, samt planering av arbete. I dagsläget kan två olika användare ses, de vars största motivation är arbetet i skogen, och de som motiveras främst av hög produktion och egenutveckling. Under första fasen så undersöktes problem med fjärrstyrning genom test med en fjärrstyrd skotare i Truedsson Forestry Lab i Uppsala. Det identifierades att skärmar är ett nödvändigt komplement till VR-glasögon trots att de idag inte erbjuder samma precision och närhetskänsla. Det identifierades också att förare uppgav att de inte fick samma koppling till maskinen som ljud och vibrationer annars erbjuder i hytten. Uppfattad och verklig kontroll över maskinen skiftade mellan styrning i maskin, och på distans. Förarna uppmärksammade inte slirning, glid, eller lutningsförändringar vid fjärrstyrning. Förutom dessa problem så erbjöd det befintliga systemet inte kontinuerlig överblick runt om maskinen. Lastens uppbyggnad saknades och inte heller visuell blick av området nedanför lastutrymmet kunde erhållas. Med utgångspunkt ur identifierade problem med fjärrstyrning och möjligheter för utveckling av dagens arbete, utforskades idéer genom kreativa workshops under andra fasen. Under tredje fasen valdes idéer ut, utvecklades, och testades genom antingen ett fysiskt operatörstest, eller ett videotest. En av idéerna testade implementering av ljud med fokus på gripen vilket uppskattades av alla testförare. Skärmarnas precision förbättrades genom projicering av gripens position på horisontella ytor. För att förbättra kontroll av maskin utforskade projektet implementering av olika indikatorer kring lutning och hjulbeteende. En idé kring projicerande hjulspår med fokus på proaktivt uppmärksammande av maskinens position och potentiella hinder, utforskades i syfte att förbättra arbetet. Projektet undersökte även diverse vyer för överblick, som drönarvyer, och en 360 graders vy som kan ha potential för framtida fjärrstyrningsarbete. Andra idéer som testades kan ses i Resultat kapitlet. För framtida arbete rekommenderas fler, och mer verklighetsbaserade tester. Det rekommenderas även att framtidens användare definieras bättre för att styra utvecklingen i rätt riktning. För den individuella föraren som läser detta arbete hoppas jag denna examensrapport kan visa på potential för framtida fjärrstyrningsarbete. Jag hoppas även att rapporten kan visa på att utvecklingen är medveten om såväl svårigheter som möjligheter. För skogsindustrin hoppas jag denna rapport kan inspirera framtida arbete att fokusera på fördelar med fjärrstyrningstekniken med utgångspunkt i förarnas behov, och inte bara anpassa dagens arbete i hytten att ske på distans. Det är viktigt att märka på att arbete på distans och i hytten kommer erbjuda olika fördelar. Vi kommer antagligen se förare i skogen i många år framöver och det är troligt att framtidens operatörer inte är de som motiveras av arbete i skogen. Det innebär att en ny typ av användare kommer växa fram som kommer komplettera dagens förare snarare än att byta ut dem.

This bachelor thesis, developed at the Department of Mechanical Engineering, Linaeus Univesity, targets the enhancement of fire extinguisher accessibility and durability on forest machinery for Rottne Industries AB. The study responds to the basic limitations in traditional fire extinguisher storage methods within the forest machinery sector, where current designs fail to provide sufficient robustness and accessibility in forest environments. These challenges are mixed with the physical demands and potential hazards of forest operations.  Through a systematic review of safety measures, this research introduces an innovative concept for a universal fire extinguisher holder adaptable across various models of forest machinery at Rottne Industries AB. The project has a structured product development process, advancing through stages from theoretical design and optimization to 3D CAD modeling and simulation. The resulting design enhances both the structural integrity and functional accessibility of fire extinguishers, significantly improving response capabilities during fire emergencies. This thesis combines advanced engineering principles with appropriate design strategies to deliver a solution that not only increases the accessibility of fire extinguishers but also enhances their durability under operational stresses typical in forestry environments. The findings promise to elevate fire safety standards in forest operations, potentially standardizing fire safety protocols across the forestry sector and specifically advancing the safety agenda of Rottne Industries AB.