This thesis aimed to explore how to robotize the stacking of stator plates for an electric vehicle motor developed at Uppsala University. The solution developed should also enable easy implementation in future laboratory exercise. The project was conducted at Uppsala University’s Department of Electrical Engineering, where the current electric motor was being developed and utilized in the university’s engineering courses. The stacking process was manually performed and was repetitive, and the plates often got stuck in the threaded rods during assembly. Previous research at the university had developed a robotic stacking solution for two-meter-long stator plates for wave power generators, using electromagnets and inductive sensors to pick up and position the plates. An initial assessment was conducted to understand the project conditions fully, followed by a concept development phase and concept selection supported by a Pugh- matrix. A prototype of a robot stacking tool was developed and evaluated through various experiments and field tests. The tool was equipped with inductive sensors to identify the holes in the stator plate, thus ensuring correct orientation. The tool was designed to be compatible with either suction cups or electromagnets, enhancing flexibility, with suction cups proving more effective for this application. Two different stacking process flows were developed and later assessed through simulations in ABB Robotstudio, estimating the stacking times at 23 and 28 minutes for 200 stator plates. The tool demonstrated reliable gripping and stacking of the stator plates with good precision, provided that the variation in the search angle between the plates was low. The problem arising with larger search angles could be due to misaligned centers of the tool and stator plate, poor roundness of the tool, or improper centering of the tool on the robot arm. To achieve better precision, the use of guide pins can be considered and evaluated further.

Sammanfattning   Syfte – Syftet med studien är att öka förståelsen kring tidsmässig lönsamhet vid användandet av en flexibel robot i produktion. Syftet har sedan brutits ned i två frågeställningar:   Vilka fördelar kan fås vid implementering av en flexibel robot i produktion?   När kan det anses vara tidsmässigt lönsamt att använda en flexibel robot i produktion?   Metod – Studiens syfte och frågeställningar besvarades genom en fallstudie och teori inom ämnet. Fallstudien genomfördes samtidigt som det gjordes en kompletterande litteraturgenomgång som låg till grund för det teoretiska ramverket. Fallstudien bestod av observation och dokumentstudie. För att formulera syftet, frågeställningar och problemområde utfördes även en förstudie innan studien påbörjades.    Resultat – Studiens resultat visar på en mängd fördelar som ges till företag som väljer att implementera en flexibel robot i sin produktion. Fördelarna går att dela upp i olika kategorier för att tydliggöra vem eller vad fördelen berör. Studien formulerade och presenterade även en formel för användandet av en flexibel robot i produktion. Formeln har möjlighet att tydligt visa vilka ordrar som är tidsmässigt lönsamma för roboten att hantera och vilka som bör göras manuellt. Denna formel generaliserades även genom att visa på vilka siffror som företag behöver använda sig av för att få korrekt resultat. Det visas även på två olika sätt som resultatet av formeln kan illustreras på.   Implikationer – Studien kan ge stöd åt företag som är i behov av vägledning kring när de bör använda en flexibel robot inom produktionen. Dessutom kan studien ge företag vägledning till ifall de bör investera i en flexibel robot genom beräkningar av hur stor del av antalet order som kan tillverkas med hjälp av en flexibel robot.    Begränsningar – Studiens begränsningar var att studien endast utfördes på ett företag. Det kunde ha varit fördelaktigt att undersöka samma sak på ett annat företag för att bekräfta resultatet. Robotens flyttbarhet undersöktes inte heller då fokuset var på användandet vid en maskin. Resultatet bör dock även vara applicerbart på den andra maskinen.    Nyckelord – Automatisering, Flexibel robot, flexibilitet LoHi produktion, tidsmässig lönsamhet / Abstract Purpose – The purpose of the study was to increase the knowledge about when it is time-wise profitable to use a flexible robot in a production. The purpose has been broken down into two research questions:  Which benefits could be obtained when a flexible robot is implemented in a production?    When could it be time—wise profitable to use a flexible robot in a production?   Method – The purpose of the study and its research questions was answered by preforming a case study and through theories regarding the subject. The case study was performed at the same time as complementary literature was reviewed which made a foundation for the theoretical framework. The case study was performed by using observations and a document study. A pre-study was done before the study to help with formulating the purpose, research questions and the problem area.   Findings – The findings of the study are that several benefits are given to a company that implements a flexible robot in the production. The benefits can be divided into categories to clarify who or what the benefit concerns. The study succeeded to formulate and present a formula for using a flexible robot in production. The formula can show which orders that are timewise for the robot to handle and which that should be made manually. This formula was also generalized by showing which numbers of companies must use to get a correct answer by the formula. The result of the formula is also illustrated in two different ways and the companies can choose which one they want to use.    Implications – The study can give support to companies that needs guidance for when they should use a flexible robot in their production. Furthermore, the studies result can give guidance as to if their company should invest in a flexible robot solution by determining how much of the production could be handled by a flexible robot.   Limitations – The limitations of the study were that the case study was only done at one company. It could have been beneficial to examine another company to confirm the results. Other limitations were that the robot’s ability to be moved was not examined because the focus was on the usage of the robot at a single machine. With this said, the result should be applicable on the other machine as well.    Keywords – Automation, flexibility, flexible robot, LoHi production, time-wise profitable

Adaptations to a fluctuating market and intensified customer demands for unique products are a challenge for manufacturers. Manual manufacturing is still the most flexible, nevertheless, automation ensures stable quality, minimizes wear and tear of the operators, and contributes to a safer and better working environment as the distance between the operator and the process can be increased and screened off. Hence, the manufacturing industry is searching for human-centric automation solutions that are flexible enough to handle these challenges. Conventional automation is tailored for one or a few similar variants of products, in addition, increased flexibility implies increased complexity to handle. This licentiate thesis demonstrates a flexible Plug &amp; Produce automated manufacturing concept where the complexity is redirected to focus on the products and manufacturing processes by utilizing artificial intelligence. Together with digital threads that connect the product design to automatic manufacturing that enables manufacturing companies to manage new production scenarios with their in-house knowledge. Data is picked directly from the computer-based design of the products and process knowledge that normally exists within the manufacturing company is added through graphical user interfaces. The graphical configuration tools visualize the flow of sequential and parallel manufacturing operations together with process-bound information. Plug &amp; Produce relies on pluggable process modules with re-cyclical manufacturing resources that can be plugged in and out as needed. As an example, a module with a robot can be plugged in to help an existing robot and thereby balance the production capacity. In Plug &amp; Produce resources start working and cooperate with other resources automatically when they are plugged in. To achieve this, the resources are provided with distributed artificial intelligence together with intelligent products that know how to be finalized. In this concept, everything is digitally configurable by the in-house knowledge of the manufacturing companies. A Plug &amp; Produce test bed was built to verify the concept in cooperation with industrial representatives. / Denna licentiatavhandling påvisar ett koncept för att öka flexibiliteten och samtidigt rikta om komplexiteten i automatiserade produktionssystem hos tillverkande företag på ett sätt så att deras interna personal på egen hand kan ställa om tillverkningen mot nya produkter. Anpassningar till marknadens fluktuationer och efterfrågan av nya unika produkter är en ständigt pågående process. Alltmer av produktionen flyttas tillbaka till Sverige och övriga Europa vilket ökar efterfrågan på flexibel och omställbar automation. Automation håller nere prisnivån då arbetskraften är dyr, säkerhetsställer jämn kvalité, minimerar förslitningsskador på de anställda och bidrar till säkrare och trevligare arbetsmiljö då distansen mellan operatör och process kan ökas och avskärmas. Produktion som flyttas till hemmamarknaden från låglöneländer ersätter ofta högflexibel och anpassningsbar manuell tillverkning vilket är en stor utmaning för industrin. Ett Plug &amp; Produce koncept för automatiserad tillverkning utvecklas och beskrivs i denna avhandling där automationen enkelt kan ställas om av den interna personalen och anpassas till nya produkter. Omställning med hjälp egen personal möjliggörs genom att så mycket information som möjligt utvinns från produktens datorbaserade design. Processkunskap som normalt besitts inom det tillverkande företaget adderas därtill med hjälp av grafiska användarinterface som visar flödet av tillverkningsoperationer tillsammans med processpecifika uppgifter såsom mått, bearbetningshastigheter, temperaturer och färg. Plug &amp; Produce system är uppbyggda kring processmoduler med tillverkningsresurser som kan pluggas in och ut efter behov. Till exempel kan en modul med en robot pluggas in för att avlasta befintlig robot och därmed öka produktionshastigheten. Specialdesignade resurser kan pluggas in för att öka effektiviteten och minimera energikonsumtionen. För att den inpluggade processmodulen självmant skall börja jobba och samarbeta med de andra modulerna är den försedd med egen lokal artificiell intelligens. Dessa processmoduler kan tack vare sin intelligens pluggas in i olika Plug &amp; Produce system och är därmed återvinningsbara i nya system. Intelligensen kan vara lokalt placerad i en dator på resursen eller i datormolnet kopplat till resursen. På samma sätt kan produkterna förses med intelligens och kallas då för smarta produkter. Dessa produkter har som mål att bli färdigproducerade genom delmål i form av tillverkningsoperationer. Denna intelligens förses med kunskap och erfarenheter av personalen inom det tillverkande företaget genom användarvänliga interface. När användarvänligheten Plug &amp; Produce testbädd har byggts upp tillsammans med representanter frånprefabricerade trähusindustrin. Tillverkning av prefabricerade trähus är i idag ihög grad manuell då existerande automationslösningar inte är flexibla nog eftersom husen är i hög grad är kundanpassade. Arbetet som beskrivs i denna avhandling gynnar trähusindustrin och därmed klimatet då trä binder kol för en lång tid framåt. / <p>Paper A is not included in the digital licentiate thesis due to copyright . </p>