Rapporten består utav en teoretisk undersökning kring hur vibrationer i en svarvbom vid resonans kan dämpas på ett enkelt sätt. CS Produktion, för vilka undersökningen gjorts, har velat öka sin invändiga bearbetning från 1,5 m till 2,5 m. Med så långa överhäng på en bom är det risk för resonansvibrationer som ger dålig ytfinhet och kan i värsta fall skada maskin och personal. Bom och infästning har arbetats fram i ett tidigare arbete, efter arbetet kvarstod utvecklandet av en lösning för dämpningen av bommen. Problemet har undersökts teoretiskt avseende två möjligheter, utifrån om störfrekvensen träffar en eller flera egenfrekvenser för bommen. Störfrekvensen uppstår från den skärande bearbetningen och måste mätas upp för att senare kunna avgöra vilket av de två fallen som är lämpligt att utgå ifrån. Den första modellen för en träff av egenfrekvensen är en inre stång med en vikt i den fria änden av stången, med den andra änden inskruvad i bommens ändplatta. Anordningen beräknas så att egenfrekvensen sammanfaller med bommens egenfrekvens som är i riskområdet för resonans. Den inre anordningen fungerar som massdämpare. Den andra modellen för flera träffar av egenfrekvenserna har två lösningar som beror på hur bommen beter sig vid ingrepp. Grunden är ett inre rör som kan liknas vid en mindre version av bommen för att den ska få liknande egenskaper. Röret beräknas så att det får likvärdiga egenfrekvenser som bommen och kommer då följa modellen för ett system med två frihetsgrader vid resonans. För varje egenfrekvens på bommen ger röret en vibrationsdämpande effekt vid resonansområdena. Projektet visar att empiriska mätningar behöver göras för att med säkerhet kunna avgöra hur problemet ska avhjälpas. Med mätningar kan också koncepten vidareutvecklas, alternativt ligga till grund för att ta fram mer avancerade lösningar. / The report consists of a theoretical study of how vibrations in a boring bar at resonance can be minimized in a simple way. CS Produktion, the commissioning company, wanted to increase their capacity for internal turning from 1.5 m to 2.5 m. With a long overhang there is a risk of dangerous resonant vibrations that can give a bad surface, or may even damage the equipment and injury employees. The bar and the attachment has been developed in another project, but the project lacked a solution for the resonant vibrations. The problem has been studied from two theoretical possible scenarios, based on whether the interference frequency matches one or more natural frequencies of the bar. Interference frequency arises from the cutting work and must be measured in order determine which of the two cases that is appropriate to start from. The first model for one hit of the natural frequency is a single rod with a weight at the free end of the rod, with the other end screwed into the end plate of the bar. The device is calculated so that the natural frequency coincides with the natural frequency of the bar that is in the danger zone for resonance and function as mass damper. The second model for multiple hits of the natural frequencies have two solutions that depend on how the bar behaves when machining. The design is an inner pipe that resembles a smaller version of the bar for it to have similar properties. The pipe has been calculated to have equal natural frequencies as the bar, and will then follow the system of two degrees of freedom at resonance. The pipe provides a vibration dampening effect on the resonance regions. To be able to reliably determine how the problem should be solved, this project shows that empirical measurements are needed. These measurements could serve as a basis for further concept development or more advanced concepts.

ABB Machines tillverkar stora växelströmsmaskiner i form av motorer och generatorer. Ett stort och återkommande problem med de här maskinerna är vibrationer vid driftsvarvtalet. ABB har sedan tidigare använt sig av en stagningsmodell för att lösa det här problemet. Uppgiften bestod i att undersöka möjligheterna att reducera vibrationsrelaterade störningar i utleveransflödet av dessa produkter. I den här rapporten presenteras undersökningar på maskinerna med avseende på egenfrekvens och resonansvibration. Förbättringar i de befintliga stagningsrutinerna har sökts på maskinerna för förskjutning av resonansfrekvenser. I rapporten presenteras också förslag på förebyggande åtgärder för att minimera störningar vid vibrerande maskiner. Exempel på ämnen som utreds är ifall det finns några upprepade mönster i maskinstrukturernas läge för egenfrekvenser, då detta skulle kunna motivera en förstagning. En statistisk studie introduceras över varje stags inverkan för att underlätta valet av stag vid vibrationsproblem och en undersökning ifall det finns möjlighet att göra förenklingar på stagen utan att inverka på dess funktion.

As is the case with many other manufacturers of vehicles, Volvo Construction Equipment has a constantly increasing amount of electric and electronic equipment in their articulated haulers. These are of great use in modern machines, bringing functions, and safety that were not possible before, but they also bring more cables to handle. In the case of the articulated haulers a quite thick cable harness of about 15 meters in length reaches from the driver’s cabin in the front to the components in the far back end of the vehicle. This is not only a lot of long cables to handle both during assembly and service, but the nature of signals traveling in cables is that the voltage gets weaker with distance. This phenomenon has to be accounted for by measuring devices dependent on the voltage. It has been suggested that a device referred to as an intelligent node, or ICCS-module, which communicates digitally via CAN could be installed in the back of the articulated haulers. This module would be independent of the mentioned drop in voltage. The ICCS-module will be receiving a small bundle of cables being routed from the driver’s cabin. From it cables would go out to a majority of the components in its vicinity. The components connected to the node would not need to have any other cables. This thesis is focused on the mechanical aspects of installing this ICCS-module. Having electric and electronic equipment on construction vehicles is a challenge when it comes to protecting the device from the harsh environment that is the hauler’s exterior. It will have to withstand being immersed in water for long periods of time, greatly varying temperatures, vibrations and shocks as well as being hit by projectiles. The placement as well as the design of the enclosure should be chosen with respect to both the devices length of life and how well it fulfils its intended role and achieves the expected results. To produce an enclosure and find a placement aiming to satisfy these conditions, a traditional product development process were executed. The articulated haulers as well as relevant literature were researched. Concepts were generated and evaluated by both the author and by employees at Volvo Construction Equipment until a final concept for the enclosure and placement were found. The enclosure were then designed in detail specifying the material, manufacturing techniques, controlled for thermodynamic circumstances, modelled in Catia V5 and controlled for vibrations. It was concluded that the enclosure should be able protect the ICCS-module after some more development and that the placement and cable routing results in a much shorter total cable length.

At the moment of writing, an expansion of the Swedish railway network has started, by constructions of new lines for high-speed trains. The aim is to create a high-speed connection between the most populous cities in Sweden - Stockholm, Göteborg and Malmö, and the rest of Europe. Thereby, the likelihood of faster, longer and heavier foreign trains crossing the Swedish lines is increased. However, this could be problematic since the dynamic response in railway bridges and, consequently, the risk of resonance increases with increasing train speeds. Bridges are usually designed based on contemporary conditions and future requirements are rarely considered, due to e.g. cost issues. Prospectively, the dynamic performance of existing bridges may become insufficient. Hence, the current expansion of the high-speed railway network results in an increased demand of innovative design solutions for new bridges and cost-efficient upgrading methods for existing lines. The aim of the present thesis is to propose a vibration mitigation strategy suitable for new and existing high-speed railway bridges. The main focus is a retrofit method with fluid viscous dampers installed between the bridge superstructure and the supports, which is intended to reduce the vertical bridge deck acceleration below the European design code limits. Furthermore, the intention is to investigate the efficiency of such a system, as well as to identify and analyse the parameters and uncertainties which could influence its functionality. In order to examine the applicability of the proposed retrofit, case studies, statistical screenings and sensitivity analyses are performed and analysed. Two different models, a single-degree-of-freedom system and a finite element model, are developed and compared. From the different models, it is possible to study the influence from the damper parameters, the variability of the material properties and different modelling aspects on the bridge response. After the installation of the fluid viscous dampers, it is found that the acceleration level of the bridge deck is significantly reduced, even below the design code requirements. / I skrivande stund har en utbyggnad av det svenska järnvägsnätet initierats. Målet är att skapa en höghastighetsanslutning mellan de folkrikaste städerna i Sverige - Stockholm, Göteborg och Malmö, och vidare ut i Europa. Därmed ökar sannolikheten att snabbare, längre och tyngre utländska tåg korsar de svenska järnvägslinjerna. Dock kan detta bli problematiskt i och med att järnvägsbroars dynamiska respons och, följaktligen, risken för resonans ökar med ökad tåghastighet. Broar dimensioneras ofta utifrån nuvarande förutsättningar och hänsyn tas sällan till framtida hållbarhetskrav, exempelvis p.g.a. kostnadsbesparingar. Ur ett framtidsperspektiv kan därför det dynamiska beteendet hos befintliga broar komma att bli otillräckligt. Utbyggnaden av höghastighetsnätverket ökar därmed behovet av innovativa konstruktionslösningar för nya broar och kostnadseffektiva uppgraderingsmetoder för befintliga sträckor. Syftet med föreliggande avhandling är att föreslå en metod för att minska de vibrationsnivåer som kan uppstå i både nybyggda och befintliga järnvägsbroar för höghastighetståg. Huvudfokus är en eftermonteringsmetod med viskösa dämpare, som har installerats mellan brons överbyggnad och landfästen, för att minska brobanans vertikala acceleration under gällande europeiska dimensioneringskrav. Vidare avses att undersöka effektiveteten av ett sådant system, samt att identifiera och analysera de parametrar och osäkerheter som kan påverka dess funktionalitet. Fall- och parameterstudier, samt statistiska metoder används och utvärderas för att undersöka tillämpbarheten av den föreslagna vibrationsdämpningsmetoden. Två olika modeller, ett enfrihetsgradssystem och en finit elementmodell, har skapats och jämförts. Utifrån dessa modeller kan påverkan av dämparens parametrar, variabiliteten hos materialegenskaperna och behandlingen av olika modelleringsaspekter studeras. Från resultaten är det tydligt att brobanans accelerationsnivå avsevärt reduceras efter monteringen av viskösa dämpare, till och med under dimensioneringskraven. / <p>QC 20170425</p>

VIBRATION AVOIDANCE, a technique to proactively remove unwanted or excessive vibrations in multi-joint industrial robots, has shown to be desired in various applications. A trade-off between vibration avoidance performance and path deviation has been thekey criteria for assessing the effectiveness and quality of an approach. The purpose of this thesis is to compare two proposed state-of-the-art vibration avoiding approaches: input shaping and extended flexible joint model combined with specialized compensation control and explore the fusion of them. Both approaches are first investigated and evaluated in simulation. A comparison is then conducted in the four presented baseline movements on a real robot. Among the two approaches, input shaping is less comprehensive but enables rapid identification, making it suitable for simple repetitive tasks. It is also found that joint-wise path generation used in input shaping causes a loss of path fidelity, but this problem is alleviated when using an extended flexible joint model combined with specialized compensation control. The latter approach preserves synchronicity across all joints and assures multi-input multi-output (MIMO)-path fidelity. The extended flexible joint model, which is identified through a nonlinear gray-box model, is also less susceptible to modeling errors. The performance comparison with two rudimentary digital filters exhibits promising results for both proposed solutions. Finally, a fusion of the two approaches is proposed as a final solution of this work. As a result, the collaborative approach is the closest to ideal vibration avoidance but suffers from greater path deviation. The extended flexible joint model combined with compensation results in the least deviation from the baseline trajectory among all tested approaches. / VIBRATIONSDÄMPNING, en teknik för att proaktivt undvika oönskade vibrationer i fleraxlade industrirobotar, har visat sig vara önskvärd i många olika applikationer. En avvägning mellan vibrationsdämpningens prestanda och avvikelser från rörelsebanan har varit viktiga kriterier för att bedöma effektiviteten och kvalitén av ett tillvägagångssätt. Syftet med denna avhandling är att jämföra två toppmoderna tillvägagångssätt för att undvika vibrationer: ingångsformning och utökad flexibel axelmodell kombinerad med specialiserad kompensationskontroll samt utforska sammanslagning av de två. Bägge tillvägagångssätt är först undersökta och utvärderade i en simulation. En jämförelsemellan de fyra standard robotrörelserna som är presenterade är sedan genomförd på en riktig robot. Mellan de två tillvägagångssätten är ingångsformning mindre förståeligt men möjliggör en snabb identifikation vilket gör den lämplig för simpla repetitiva uppgifter. Det fastställs även att axelvis generering av rörelsebanor som används med ingångsformning orsakar lägre noggrannhet och pålitlighet vad gäller avvikelser från rörelsebanan. Detta problem är inte lika påtagligt vid användning av utökad flexibel axelmodell kombinerad med specialiserad kompensationskontroll eftersom detta tillvägagångssätt bevarar synkroniciteten över samtliga axlar och garanterar multi-input multi-output (MIMO) följdriktighet. Den utökade flexibla axelmodellen, som identifieras med hjälp av en icke-linjär gray-box modell, är även mindre mottaglig för modelleringsfel. Prestandajämförelsen med två rudimentära digitala filter uppvisar lovande resultat för bägge föreslagna lösningar. Till sist, en sammanslagning av de två tillvägagångssätt är föreslagen som en slutgiltig lösning. Det sammanslagna tillvägagångssättet är närmast perfekt vibrationsdämpning men medför större avvikelser från rörelsebanan. Den utökade flexibla axelmodellen kombinerad med kompensation resulterar i minst avvikelse från rörelsebanan bland alla testade tillvägagångssätt.