Hantering och utbytet av cylindriska ytbehandlingsborstar till valsad plåt sker idag med manuell handkraft på företaget voestalpine Precision Strip AB i Munkfors. Arbetet beskrivs som tidskrävande, icke-ergonomiskt och med viss risk för personskador. De ytbehandlingsborstar som hanteras är känsliga för både krafter och smuts på sin yttre mantelarea och kräver därför varsamhet vid hantering. För att förbättra de ergonomiska omständigheterna, minimera risken för personskador och samtidigt säkerställa hantering av borsten så har företaget efterfrågat ett lyftverktyg. Målsättningen för projektet är att utveckla ett traversmonterat lyftverktyg somska kunna lyfta borsten direkt från leveranspall och montera i tänkt maskin utan att riskera borstens kvalité eller utsätta personal för risker. Verktyget är konstruerat för att efter tillverkning kunna CE-märkas. För att få en klar bild över dagens arbetsmetodik och definiera problemområden för ett borstbyte så genomförs en förstudie. Resultatet från denna studie, tillsammans med önskemål från företaget sammanfattas till en kravspecifikation som blir en direkt utgångspunkt för fortsatt utveckling av konstruktionen. De koncept och idéer som arbetas fram genomgår en utvärdering och presenteras för projektets organisation. En delav lösningarna anses ha potential för att vidareutvecklas och arbetas vidare med. Det ska nämnas att vidareutvecklingen av lyftverktyget fram till sin slutgiltiga konstruktion är en produkt av delvis egna lösningar, och delvis synpunkter, idéer och tankesätt från andra medlemmar i projektorganisationen. Det traversmonterade lyftverktygets slutgiltiga konstruktion uppfyller de krav och önskemål som formulerats i kravspecifikationen och anses vara säker och enkel att hantera och med goda chanser att kunna bli CE-märkt. Verktyget kan lyfta borstarna från leveranspall, rotera och montera i och ut ur maskinen utan att greppa på yttre mantelarean eller på annat sätt riskera borstens funktionalitet. Verktyget eliminerar också helt de icke-ergonomiska rörelser som uppstår vid följd av den manuella hantering av borstarna som sker idag. Det uppmärksammas att det slutgiltiga lyftverktyget har potential till förbättringar och det ges således förslag till fortsatt arbete och vidareutveckling av konstruktionen. / Handling and replacement of cylindrical surface treatment brushes for rolled sheet metal is currently done by hand at the company voestalpine Precision Strip AB in Munkfors. The workis described as time consuming, non-ergonomic and with some risk of personal injuries. The surface treatment brushes that are handled are sensitive to both forces and dirt on their outer jacket area and therefore require caution when handling. To improve the ergonomic circumstances and minimize the risk of personal injury while ensuring the handling of thebrush, the company has requested a lifting tool. The goal of the project is to develop a travers emounted lifting tool that can lift the brush directly from the delivery pallet and mount in the intended machine without risking the quality of the brush or exposing personnel to risks. The tool is designed to be CE-labeled after manufacturing. To get a clear picture of today's working methodology and to define problem areas for a brush change, a preliminary study is conducted. The result of this study, together with the wishes of the company, is summarized into a requirement specification that becomes a direct starting point for continued development of the design. The concepts and ideas that are developed are evaluated and presented to the project organization. Some of the solutions are considered to have potential for further development and are kept for further development. It should be mentioned that the further development of the lifting tool until its final construction is aproduct of partly my own solutions, and partly the viewpoints, ideas and aspects from other members of the project organization. The final construction of the traverse lifting tool meets the requirements formulated in the specification and is considered safe and easy to handle and with good chances of being CEmarked. The tool can lift the brushes from the delivery pallet, rotate and mount in and out of the machine without grabbing the outer casing area or otherwise risking the brush's functionality. The tool also completely eliminates the non-ergonomic movements that arise as a result of the manual handling of the brushes that occur today. It is noted that the final lifting tool has potential for improvement, thus it ́s provided suggestions for continued work and further development of the product.

An emerging industrial automation has led to higher demands required for construction of encoders to ensure functionality of automated processes. The main purpose of the encoder is to provide data which indicates the condition of a drive system. If the encoder is found to be defective, there is a risk of causing a critical discontinuity in the drive system increasing the risk of causing a dangerous situation. For rotary inductive encoders, ball bearing failure is the main reason for encoder failure. Since the effectiveness of a lubricant decreases over time, continued operation of the encoder will lead to wear increasing frictional torque in the ball bearings. The bearings will eventually lose their ability to rotate resulting in blocked bearings. This thesis has been executed at the request of Leine & Linde with the aim of concretising and further developing a patented conceptual solution initiated by the company. A solution that aims to mechanically register lost rotational ability of the ball bearings in a rotary inductive encoder. As a result, maintenance or replacement of defective ball bearings can be scheduled upon indication of wear rather than after a malfunction has occurred contributing to increased functional safety. This has led to formulation of two research questions:  RQ1: How can a mechanical solution be designed to enable the detection of blocked bearings in a rotary inductive encoder and thereby increase the functional safety of a control system? RQ2: Which aspects should be taken into account when designing industrial rotary encoders with inductive measurement technique on which the functional safety increases?  This study includes two sub-studies which were executed within a period of 20 weeks: 1) theoretical study; 2) empirical study. The theoretical sub-study is based on a literature study of published research articles as well as relevant company documents in functional safety, operational monitoring and control as well as flexible and robust constructions. The empirical study consists of a case study which is based on an exploratory iterative product development process which, after evaluating a patented solution, examined six alternative solutions with regard to established requirements. Empirical data has primarily been collected through Computer-Aided Design (CAD), empirical test observations of 3D-printed functional prototypes as well as a Computer Numerical Control (CNC) produced functional prototype. Additionally, failure effect analyses (FMEA) were executed. All sub-results have been verified through discussions with relevant actors at the case company.  The result of the study has showed a working function including a spring force which, integrated in the case company’s general product architecture, enables an extended distance of 1.5 mm between rotor and stator in case of blocked bearings. The given distance variation, within an inductive encoder, is assumed to produce deviating electromagnetic values which can be registered by connected software. However, functional performance depends on external circumstances where a correct installation and application is assumed. An analysis of theoretical and empirical studies has shown seven factors which are seen to affect functional safety: 1) product architecture; 2) product structure; 3) risk assessment; 4) material & geometry requirements; 5) maintenance & redundancy; 6) product variability; 7) spring application. An essential conclusion of executed study refer to mechanical springs which may be incompatible with functional safety constructions due to risk of fatigue failure. Thus, it is recommended to further investigate whether a solution without a spring is possible. / Med en framväxande industriautomation ställs allt högre krav vid konstruktion av pulsgivare i syfte att säkerställa funktionaliteten hos automatiserade processer. Pulsgivarens huvudsakliga syfte är att tillhandahålla data vilka påvisar tillståndet hos ett drivsystem. I det fall då pulsgivaren ses vara defekt riskeras ett kritiskt avbrott hos drivsystemet att förorsakas, vilket medför ökad risk för uppkomst av en farlig situation. För roterande induktiva pulsgivare ses kullagerfel vara den främsta anledningen till att haveri uppstår. Då effektiviteten av ett smörjningsmedel avtar med tiden ses fortsatt drift leda till slitage och ökat friktionsmoment i kullagren vilka till slut förlorar rotationsförmågan och låses. Denna avhandling har utförts på uppdrag av Leine & Linde med målsättningen att konkretisera och vidareutveckla en patenterad konceptuell lösning framtagen av företaget. En lösning som syftar till att mekaniskt registrera förlorad rotationsförmåga hos kullagren i en roterande induktiv pulsgivare. Således ses underhåll eller byte av kullager kunna planeras in redan vid indikation på slitage istället för vid defekt funktion, vilket bidrar till ökad funktionssäkerhet. Detta har lett till formulering av två forskningsfrågor:  F1: Hur kan en mekanisk lösning konstrueras för att möjliggöra detektering av låsta lager hos en roterande induktiv pulsgivare och därmed öka funktionssäkerheten för ett styrsystem? F2: Vilka aspekter bör beaktas vid konstruktion av industriella roterande pulsgivare med induktiv mätteknik på vilken funktionssäkerheten ses öka?  Studien omfattar två delstudier vilka utförts inom en tidsperiod på 20 veckor: 1) teoretisk studie; 2) empirisk studie. Den teoretiska delstudien baseras på en litteraturstudie av publicerade forskningsartiklar liksom relevanta företagsdokument inom funktionssäkerhet, driftövervakning och styrning samt flexibla och robusta konstruktioner. Den empiriska studien utgörs av en fallstudie vilken baseras på en utforskande iterativ produktutvecklingsprocess vilken efter utvärdering av en patenterad lösning undersökt sex alternativa lösningar med hänsyn till upprättade kravspecifikationer. Empiriska data har primärt samlats in genom Computer-Aided Design (CAD), empiriska testobservationer av 3D-printade funktionsprototyper liksom en CNC-framtagen (Computer Numerical Control) funktionsprototyp samt utförande av feleffektsanalyser (FMEA). Samtliga delresultat har verifierats genom diskussioner med berörda aktörer på fallföretaget.  Resultatet av studien har påvisat en fungerande funktion vilken integrerat i fallföretagets generella produktarkitektur ses, med applicerad fjäderkraft, möjliggöra ett utökat avstånd på 1,5 mm mellan rotor och stator vid låsta lager. Given avståndsförändring antas, med en induktiv mätteknik, åstadkomma avvikande elektromagnetiska värden vilka kan registreras av sammankopplad programvara. Funktionell prestanda ses dock vara beroende av yttre omständigheter varpå en korrekt installation och användning förutsetts. En analys av teoretisk och empirisk studie har påvisat sju faktorer vilka ses inverka på funktionssäkerheten: 1) produktarkitektur; 2) produktstruktur; 3) riskutvärdering; 4) material- & geometrikrav; 5) underhåll & redundans; 6) produktvariabilitet; 7) fjädertillämpning. En väsentlig slutsats som påvisats under studien är att mekaniska fjädrar generellt ses inkompatibla med funktionssäkra konstruktioner i och med risk för utmattningsfel. Således rekommenderas att vidare studier undersöker huruvida en lösning utan en fjäderkraft ses möjlig.

Examensarbetet har genomförts i samarbete med Meritor HVS AB i Lindesberg som tillverkar fram- och bakhjulsaxlar till buss- och lastbilsindustrin. Projektet behandlar de fixturer som används vid transport av bakhjulsaxlar. Målet med arbetet var att utveckla en ny transportfixtur som passar majoriteten av deras bakaxelmodeller och som förebygger skador vid transport. Projektet har genomförts enligt metodiken systematisk konstruktion som beskrivs enligt Johannesson, Persson och Petterssons (2004). Systematisk konstruktion kan delas in i fem steg: produktspecificering, konceptgenerering, utvärdering och val av koncept, detaljkonstruktion samt slutkonstruktion. De problem som Meritor har med transportfixturerna är att de i hög grad slits och att skyddsbeläggningarna inte håller. Det finns för projektet 30 aktuella bakaxelmodeller som skall kunna transporteras med samma fixtur. Meritor använder sig av en grundfixtur och diverse nödlösningar för att kunna hantera alla modeller. De nya fixturkoncepten begränsas av de nuvarande stålrackens dimensioner och fixturernas positioner i dem. Utifrån de konceptförslag som tagits fram i arbetet, fördes de två mest lämpade koncepten vidare till slutkonstruktion. Det första konceptet, T-fixturen, bygger på den fixtur som används idag och är således ett förbättringsförslag. Förbättringarna består av en ökad anläggningsyta, bättre skyddsbeläggning samt vikt- och hållfasthetsoptimeringar. Det andra konceptet, pinnfixturen, bygger även den på samma grundfixtur men använder sig av två öglor som finns på varje axelmodell. Genom att placera axelns öglor över två pinnar i fixturen uppnås en total fixering av axeln. / This thesis has been carried out in cooperation with Meritor HVS AB in Lindesberg that manufactures front and rear wheel axles for the bus and truck industry. The project focuses on fixtures used in the transportation of rear wheel axles. The goal of the project was to develop a new transport fixture that suits the majority of rear axle models and prevents damage during transport. The project is based on the systematic design methodology described by Johannesson, Persson and Pettersson (2004). Systematic design can be divided into five stages: product specification, concept generation, concept evaluation and selection, detailed design and final design. The main issue with Meritors fixtures is that they wear out easily and that the protective coating breaks. One fixture type needs to be able to handle the 30 rear axle models relevant to this project. Meritor currently uses a basic structure combined with miscellaneous temporary solutions to handle all models. The new conceptual fixture is limited by the current steel rack, it´s dimensions and fixture positions within the construction. Based on the concept designs put forward in the work, the two most suitable concepts were brought through to final design. The first concept, the T-fixture, was based on the fixture in use today and is thus an improvement. The improvement consists of an increased contact surface, better protective coating as well as weight and strength optimizations. Concept two, the Rod fixture, is also based on the same basic fixture but uses two loops that are available on every axle model. By placing the axle loops over the two rods in the fixture, a total immobilization of the axle is achieved.

Detta projekt åsyftade att möjliggöra för en industrirobot att illustrera godtyckliga digitalabilder på en plan yta. Detta uppnåddes genom att utrusta en manipulator med ett ritverktyg. Genom digital bildbehandling så kunde rörelsemönster genereras vilka matades till industriroboten för att den skulle kunna återskapa den digitala versionen. Roboten ritar med en teknik benämnd pointillism som innebär att endast punkter plottas. Resultatet blir en konkret svartvit representation av originalbilden. Projektet genomfördes på institutionen Industriell Produktion på Kungliga Tekniska Högskolan. Projektet är i sin natur väldigt inriktat på forskning och utveckling eftersom det går ut på skapandet av en teknik för att uppnå ett tydligt mål. Kontinuerlig utveckling var kopplat till målet för att förbättra resultatet från olika aspekter. / This project strived to enable an industrial robot to illustrate arbitrary digitized images on a planar surface. This was accomplished by equipping a robotic manipulator with a drawing utensil. Motion patterns were generated based on digital image processing and fed to the robot for it to imitate the digital version. The robot prints with a technique called pointillism, which implies that solely points are plotted. The result is a tangible black and white representation of the original image. The project was carried out in the Production Engineering facilities at the Royal Institute of Technology. The nature of the project is very research and development oriented as it deals with the creation of a technology to achieve an explicit goal. Continuous development was related to the goal to improve the result from different aspects.

Due to the climate crisis, electrical vehicles are on the upswing. To optimize the range of electric cars, aerodynamics is an important factor to consider. Therefore, cargo boxes mounted on the tow bar, often called backboxes, have become an interesting alternative to the standard roof mounted cargo box. Backboxes are a novel product on the Swedish market, and this thesis was carried out in collaboration with the start-up company IXTAbox that produces a multi-functional backbox. In this thesis the focus was on how to improve the user experience of the product, as well as how to raise its competitiveness on the market, in order for the product to reach its full potential. In this project a thorough user study was performed with the main methods being a product walkthrough together with people new to the product in combination with contextual interviews. Findings from this were that the product did not fulfill several basic user needs, such as running a risk of damaging the car when opening the backbox lid. Another issue was the high pricing, which can be explained by the low production volume and high material cost. Thus, many areas for improvement were identified. One of these was to improve the experience of opening/closing and unlocking/locking the backbox, which the project addressed during the product development phase. Different concepts were developed, and one that utilized a code lock was chosen to bring further into detailed design. The resulting concept is a reliable and convenient design that allows the user to lock their backbox without the use of a physical key. It allows for fastening of the lid without needing to lock the box, making the locking optional for the user. In conclusion, the purpose of the thesis has been fulfilled and a future concept that improves the IXTAbox user experience has been developed. / I och med klimatkrisen är elektriska fordon på uppsving. För att optimera räckvidden hos elbilar är aerodynamiken och luftmotståndet en viktig faktor att ta hänsyn till. På grund av detta har lastboxar som fästs på dragkroken blivit ett intressant alternativ till den mer vanligt förekommande takboxen. Så kallade bakboxar är en relativt ny produkt på den svenska marknaden, och detta examensarbete utfördes i samarbete med start-up företaget IXTAbox som producerar en multi-funktionell bakbox. I denna studie har fokus varit på hur användarupplevelsen av produkten kan förbättras, såväl som hur produkten kan förstärka sin position på marknaden. Detta i syfte att undersöka hur produkten kan uppnå sin potential. En genomgående användarstudie genomfördes med huvudmetoden produktgenomgång med personer nya inför produkten i kombination med kontextuell djupintervju. Viktiga insikter från användarstudien var att produkten inte uppfyllde ett flertal grundläggande användarbehov, såsom att det finns en risk att skada billacken vid öppning av lådlocket vid användning på vissa bilmodeller. En annan smärtpunkt var den höga prissättningen, vilken kan förklaras av låg produktionsvolym och höga materialkostnader. Många aspekter som skulle kunna förbättras identifierades. En av dessa var öppning/stängning och upplåsning/låsning av lådan vilket projektet fokuserade på under produktutvecklingsfasen. Flera koncept skapades, och en togs vidare till detaljerad design. Det slutgiltiga konceptet är en pålitlig och bekväm design som tillåter användaren att låsa dess bakbox utan att behöva använda en fysisk nyckel. Den tillåter fästning av locket utan att behöva låsa lådan, vilket gör låsning av lådan valfritt för användaren. Därmed har syftet med detta examensarbete uppfyllts och ett framtida koncept som förbättrar användarupplevelsen av IXTAbox har utvecklats.

This Master's thesis is part of the Hydrogen Embrittlement in Rolling element bearings project (HERo) initiated at Luleå University of Technology (LTU), with the primary objective of determining critical hydrogen concentrations in bearing steel for rolling element bearings. The specific aim of this Master's thesis is to design a test rig that enables the investigation of the effects of hydrogen embrittlement on rolling element bearings under load. The design process focused on ease of manufacture and assembly. The developed test rig includes an electric motor, a pneumatic load application mechanism, and an electrochemical cell. Using the leverage principle, a thrust roller bearing is loaded vertically, while it is driven by an electric motor that is connected to the bearing with a tyre coupling. The electrochemical cell, which consists of a reference electrode, counter electrode, and the test bearing as the working electrode, is used to charge the test bearing with hydrogen. The cell was designed to be easily accessible between tests to facilitate the change of thrust roller bearings. The test bench enables the analysis of rolling element bearings that are exposed to simultaneous hydrogen embrittlement and realistic operating conditions. / Detta examensarbete är en del av Hydrogen Embrittlement in Rolling element bearings-projektet (HERo) som pågår vid Luleå tekniska universitet (LTU), med huvudmålet att bestämma de kritiska vätekoncentrationerna i lagerstål för rullningslager. Det specifika målet med detta examensarbete är att konstruera en testrigg för att direkt undersöka effekten av väteförsprödning av lager i en simulerad verklig tillämpning. Designprocessen fokuserade på enkel tillverkning och montering.  Den utvecklade testriggen inkluderar en elmotor, en pneumatisk lastpåläggnings-mekanism och en elektrokemisk cell. Med hjälp av hävstångsprincipen belastas ett axiellt rullager vertikalt, medan det drivs av en elmotor via en däckkoppling. Den elektrokemiska cellen, som består av en referenselektrod, motelektrod och testlagret som arbetselektrod, används för att införa väte i lagret. Cellen har konstruerats på ett sätt som underlättar byte av testlager mellan testerna.  Testriggen skapar därmed möjligheten att analysera rullningslager som utsätts för väteförsprödning under realistiska driftförhållanden. / Diese Masterarbeit ist Teil des Hydrogen Embrittlement in Rolling element bearings-Projekts (HERo), das an der Technischen Universität Luleå (LTU) initiiert wurde, mit dem primären Ziel, kritische Wasserstoffkonzentrationen für Lageranwendungen zu bestimmen. Das spezifische Ziel dieser Masterarbeit ist es, einen Prüfstand zu konstruieren, um die Auswirkungen von Wasserstoffversprödung auf Rollenlager im Belastungszustand zu untersuchen. Der Schwerpunkt des Designprozesses lag darauf, eine einfache Fertigung und Montage des Prüfstandes zu gewährleisten.  Der entwickelte Prüfstand umfasst einen Motor, einen Mechanismus zur Lastaufbringung und eine elektrochemische Zelle. Mithilfe des Hebelgesetzes wird das Testlager vertikal belastet, während es mithilfe eines Elektromotors und einer Reifenkupplung angetrieben wird. Die elektrochemische Zelle, bestehend aus Referenzelektrode, Gegenelektrode, und dem Testlager als Arbeitselektrode, dient dazu, Wasserstoff in das Testlager einzubringen. In ihrem Design wurde darauf geachtet, dass sie zwischen den Tests leicht zugänglich ist, um den Austausch der Testproben zu erleichtern. Der Prüfstand ermöglicht somit die Analyse von Rollenlagern, die sowohl Wasserstoffversprödung als auch realistischen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind.