 IKOT 2011 – Steg 4
Dämpad ytterlucka för diskmaskin med indrag
Handledare: Göran Brännare Grupp F1 Alicia Alingsjö Elaine Tang Gunilla Wentzel Ida Wernström Kristina Qvint 2011‐02‐23 Innehållsförteckning 4.1 Inventering av kända koncept och idéer ........................................................... 3 4.1.2 Konkurrentlösningar ............................................................................................................................. 3 4.1.3 Patentundersökning .............................................................................................................................. 4 Alternativ 1: IKEA:s låddämpare ................................................................................................................. 4 Alternativ 2: Handskfacksdämpare i en bil ............................................................................................. 5 Alternativ 3: Pneumatisk fjäder med ställbar längd ........................................................................... 5 Alternativ 4: Gasfjäder med hydraulisk änddämpning ...................................................................... 6 Alternativ 5: Toalettsitsdämpare ................................................................................................................ 7 Alternativ 6: Dörrdämpningsanordning .................................................................................................. 8 4.2 Fastställ en referenslösning/Funktionellt konceptarbete .................................. 8 4.2.1 Patentanalys .............................................................................................................................................. 8 Alternativ 1: IKEA:s låddämpare ................................................................................................................. 8 Alternativ 2: Handskfacksdämpare från bil ............................................................................................ 8 Alternativ 3: Pneumatisk fjäder med ställbar längd ........................................................................... 8 Alternativ 4: Gasfjäder med hydraulisk änddämpning ...................................................................... 9 Alternativ 5: Toalettsits ................................................................................................................................... 9 Alternativ 6: Dörrdämpningsanordning .................................................................................................. 9 4.2.2 Referenslösning ....................................................................................................................................... 9 4.2.3 Kundvärde ................................................................................................................................................. 9 Kundvärdesmatris ........................................................................................................................................... 10 4.3 Funktionellt diagram ...................................................................................... 11 4.3.1 Lista delsystem i referensen ............................................................................................................ 11 Ställare ................................................................................................................................................................. 11 Dämpare .............................................................................................................................................................. 11 Indragare ............................................................................................................................................................ 11 Fästen .................................................................................................................................................................... 11 Inställare ............................................................................................................................................................. 11 4.3.2 Funktionell modell ............................................................................................................................... 11 Black Box ............................................................................................................................................................. 13 4.3.3 Rangordning av delsystem ............................................................................................................... 14 3. Inställare ......................................................................................................................................................... 14 4. Fästen ............................................................................................................................................................... 14 Källhänvisning ...................................................................................................... 15 Bildhänvisning ...................................................................................................... 15 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 4.1 Inventering av kända koncept och idéer För att undvika att “uppfinna hjulet igen” bör ett antal dämpningsmekanismer studeras innan arbetet med att utveckla en dämpningsanordning till ASKO:s diskmaskin påbörjas. I dagens läge är det väldigt vanligt med dämpning vid öppning av en lucka på en diskmaskin, dock ej vid stängning av densamma. Denna slutsats har gruppen kommit fram till efter en fältstudie av diskmaskiner hos Sveriges största vitvarukedja, butiken var Elon Rabattfynd på Backaplan, Göteborg. En av gruppens slutsatser blev att det blir praktiskt taget omöjligt att beskriva konkurrerande lösningar då det inte existerar några direkta sådana. Inom många andra produktområden utöver diskmaskiner och andra vitvaror används dämpare för bland annat mjuk öppning och stängning. Exempelvis inom bilindustrin där dämpningsanordningar används till bildörrar, handskfack och bagagelucka men också för att dämpa stötar och vibrationer som uppkommer då bilen körs. Ett annat exempel är de som används i köks‐ och andra hushållsluckor för behaglig öppning och stängning av dessa. Ett flertal av de befintliga dämpningsanordningarna som finns i andra produkter idag är säkerligen möjliga att applicera på en diskmaskin, dock med varierande resultat. Resultatet efter patentsökning blev sex olika alternativ från andra branscher beskrivna nedanför. 4.1.2 Konkurrentlösningar Ingen av de konkurrenter som ASKO har idag uppfyller det koncept som laget skall lösa. De största konkurrenterna är Miele, Bosch, Electrolux, Siemens, Whirlpool. Som nämnt sedan innan har de flesta av konkurrenterna en lösning som består av en fjäder med en nylonlina. Linan är virad runt två plastskenor som sammankopplar luckan och fjädern. Ett annat alternativ består av en fjäder som är sammankopplad med luckan i en länk av plast. Detta alternativ kan ställas in för att passa olika vikter på luckan och med fjädern som kan placeras i olika hål i en bas. Bild 1: Konkurrentlösning 3 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Bild 2: Konkurrentlösning 4.1.3 Patentundersökning Alternativ 1: IKEA:s låddämpare Patentnummer: EP 2150152 IKEA:s låddämpare “RATIONELL” är en enhet som fångar upp lådor i farten, stänger dem långsamt, tyst och mjukt. Dessutom gör anordningen att lådan blir självstängande de sista centimetrarna. Enheten sitter inuti lådan och består av en eller flera skenor monterade i längdriktningen fastsatta mellan lådan och möbelkroppen. Anordningen är tänkt att förankras i anslutning till möbelkroppen. Denna är utförd med en avlång kåpa där en skjutbar dämpningscylinder är monterad i längdriktningen. Bild 3: IKEA:s låddämpare RATIONELL 4 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Alternativ 2: Handskfacksdämpare i en bil Patentnummer: USP ‐ 6199673 (Amerikanskt patent) Det är en enkel dämpare med en cylinder och inuti finns en stång med en O‐ring i ena änden. O‐ringen dämpar långsamt rörelsen och gör funktionen ljudlös och utan skrammel. Lösningen skall sitta i ett handsfack i en bil. Bild 4: Handskfacksdämpare Alternativ 3: Pneumatisk fjäder med ställbar längd Patentnummer: USP ‐ 4066279 (Amerikanskt patent) En kolvstång på en pneumatisk fjäder pressas ur en cylinder med vätska som är under tryck. Det stannar när två delutrymmen, som har en öppen kanal mellan sig, sluts av kolven och cylindern som har samarbetande kammare. Längden på dämpningsanordningen kan varieras tack vare att kolven och cylinderns förhållanden kan ändras. Lösningen är typisk för bagageluckan till en bil. 5 Grupp F1 2011‐02‐23 Bild 3: Pneumatisk fjäder med ställbar längd IKOT – Steg 4 Alternativ 4: Gasfjäder med hydraulisk änddämpning Patentnummer: EP 861102606 Gasfjäder med hydraulisk änddämpning, bestående av en sluten cylinder i ena änden. Denna slutna cylinder innehåller en liten mängd vätska samt en under tryck stående gasfyllning. Cylindern delas upp i två delkammare av en kolv, delkamrarna står i förbindelse med varandra genom en strypningskanal. På kolstångssidan i en av cylinderkamrarna, finns en öppencellig skummaterialskropp vars cellvolym är större än volymen för strypningskanalen i kolven. I stängt läge är skummaterialet mättat med olja, men när dess huvudanordning öppnas pressas denna ut genom strypningskanalerna. 6 Grupp F1 2011‐02‐23 Bild 4: Patent EP‐ 861102606 från patentverket IKOT – Steg 4 Alternativ 5: Toalettsitsdämpare Patentnummer: SE 326084 T3 Mekanism avsedd för att dämpa nedfällning av toalettsits och ‐lock. Anordningen påverkar vridkraften vid stängning genom en kombination av en motståndsmekanism och fästaxlarna som fäster ringen vid stolen. Motståndsmekanismen består av ett viskositetsmotstånds som samverkar med ett kopplingsorgan och omfattar en rotor och delar av ett, i stolen fastsatt, hus. Bild 7: Toalettsitdämpare 7 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Alternativ 6: Dörrdämpningsanordning Patentnummer: SE9901547‐1 Anordningen som består av två ändar är avsedd för dörrar eller dylikt. I den ena änden sitter något som kallas ”en dämpningshatt av ett stötdämpande material”. Den andra änden är ett fäste som sedan appliceras på ett fästorgan och sitter på en förbindelseplatta. Konstruktionen påverkar endast dämpningen när dörren kommer i kontakt med anordningen. Till större del påverkar alltså inte anordningen stängningen av i detta fall dörren. Syftet med denna konstruktion är att dämpa dörrens hastighet vid öppning av dörr för att minska skador på till exempel väggar. Bild 5: Dörrdämpningsanordning 4.2 Fastställ en referenslösning/Funktionellt konceptarbete 4.2.1 Patentanalys För att få en översikt över hur de funna patenten uppfyller de olika kraven skall varje alternativ utvärderas. Utifrån de dragna slutsatserna skall laget därefter skapa en referenslösning. Denna nya lösning skall var bättre än de tidigare kända koncept som har studerats.
Alternativ 1: IKEA:s låddämpare
IKEA:s patent på låddämpning som dämpar kraften vid stängning är projektets huvudfunktion. I och med dämpningen av stängningskraften dämpas även ljud samt slitage på både låda och innehåll, dessa konsekvenser kan båda ses som tilläggsfunktioner. Alternativ 2: Handskfacksdämpare från bil Detta alternativ dämpar handskfacket vid öppning, vilket är gruppens huvudfunktion, dock tvärtom. Det är denna anordning av dämpningsfunktion som utnyttjar en O‐ring som kan vara intressant för gruppens koncept i och med att det är en enkel lösning. Konstruktionen minimerar, med sin kraftdämpande funktion, ljud och förhindrar stötar. Alternativ 3: Pneumatisk fjäder med ställbar längd Konstruktionen är utvecklad för bagageluckor till bilar. Den uppfyller delvis huvudfunktionen då den dämpar stängkraften men inte tillräckligt för att vara ljuddämpad, vilket är en nackdel eftersom den inte uppfyller tilläggsfunktionen. Konstruktionen kan hantera olika vikter, vilket är en av projektets tilläggsfunktioner. 8 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Alternativ 4: Gasfjäder med hydraulisk änddämpning Konstruktionen uppfyller huvudfunktionen med att den dämpar vid stängning samt att den kan hantera tilläggsfunktionen med att hantera olika vikter. Dock kräver konstruktionen oljeunderhåll samtidigt som den kan eventuellt ta extra utrymme vilket är lagets oönskade funktioner. Alternativ 5: Toalettsits Detta alternativ följer huvudfunktionen med att dämpa stängningskraften samt även öppningskraften. Den uppfyller även flera tilläggsfunktioner såsom minskad kraftansträngning, dämpning av ljud, hantering av olika vikter samt att det är barnsäkert. Med barnsäker betyder det att det inte finns någon risk för klämma fingrarna. Alternativ 6: Dörrdämpningsanordning Denna anordning uppfyller till viss del huvudfunktionen genom att dämpa stängning, eftersom den är lämpad att fånga upp dörren vid den sista biten vid stängning och inte påverkar resterande av stängningsområdet. Konstruktionen uppfyller tilläggsfunktionerna om ljuddämpning, barnsäkerhet samt hantering av olika vikter. Den har dock en oönskad funktion då den tar plats. 4.2.2 Referenslösning De bästa delarna ur alternativen är funktionen med tvåstegshastighet från IKEA, att efter en viss sträcka fångas, i detta fall, lådan upp och hastigheten saktas ner. En annan är O‐ringen från handskfacket, den är tyst och enkel. Från den pneumatiska fjädern, att längden kan justeras för att passa olika modeller och vikter. En sista del att ta med sig från patentsökningarna är de mjuka rörelser, ljuddämpningen samt även här hanteringen av olika vikter från toalettsitsen. 4.2.3 Kundvärde Kundvärdesmatrisen skall etablera en struktur som består av huvud‐, tilläggs‐ och oönskade funktioner för att mäta kundvärdet samt vilket kundvärde som referensen har. I kundvärdesmatrisen är de flesta referenserna okända vilket beror på att det är information som laget idag inte besitter. Referenserna kan dock kompletteras i efterhand. Enligt representanten från ASKO, behövde konceptet inte begränsas gällande utrymmet anordningen får uppta. Anordningen får inte ta onödigt stor plats men den behöver inte heller anpassas till det befintliga utrymmet. Detta gäller även kostnaderna för
konstruktionen, där det som söks främst är en lösning som uppfyller deras krav. Kostnadsstorleken är inte den största prioritering. 9 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Kundvärdesmatris Funktioner
Mätetal [Enhet]
Referens
(ASKO:s lösning idag)
Huvud
Anordning dämpar stängkraft
Moment [Nm]
Kraft [N]
Okänd
dd
Tillägg
Minimal miljöpåverkan
ISO standard
ISO 14001
Livslängd 20 år
Fysiska tester
[Antal]
Min 80 000 st
öppningar
Test upptill 160 000 st
Anordning med ställbar lucka(ca 10 grader til 90
grader)
Moment [Nm]
Kraft [N]
Okänd
Anordning med indragare (de resterande 10 graderna)
Moment [Nm]
Kraft [N]
Okänd
Anordning minskar kraftansträngning
Procent
Okänd
Anordning klarar av olika vikter
Lyftförmåga [kg]
Okänd
Anordning dämpar ljud
Ljud [db]
Okänd
Anordning ökar barnsäkerhet
Säkerhet
Okänd
Anordning behöver underhåll
Antal
Okänd
Anordning tar plats
Dimensioner
Delvis begränsad
Kostnader
Mätetal
Inköp
Kostnad
Ej begränsad/ okänd
Drift
Kostnad
Ej begränsad/ okänd
Oönskad
Bild 6: Kundvärdesmatris 10 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 4.3 Funktionellt diagram 4.3.1 Lista delsystem i referensen
Projektets uppgift är att skapa en ny funktion. Om man tar avgränsningarna i beaktande blir därmed inte delsystemen särskilt många. Anordningens funktioner kan lösas av fem delsystem, vilka är ställare, dämpare, indragare, fästen samt inställare.
Ställare
Ställaren är det första steget i luckans stängning. För att luckan skall kunna stå i olika lägen måste delsystemets ställare utvecklas. Delsystemet utför en tilläggsfunktion. Dämpare
Dämparen har liknande funktion som ställaren men ska verka när det återstår tio grader vid stängning. Det kan alltså vara samma komponent som löser både dämparen och ställarens system, men det är ändå två olika funktioner systemen utför. Detta skapar dock en del av huvudfunktionen till skillnad från ställaren.
Indragare
Den del av systemet som garanterar att luckan går ända in de återstående tio graderna uppfyller resten av huvudfunktionen. En lyckad kombination av dämpare och indragare garanterar att luckan stängs, men stängs långsamt.
Fästen Sista delsystemet i anordningen är fästena. Dessa fyller ingen önskad funktion, men måste finnas. Det är en stödjande funktion.
Inställare
För att kunna variera vikten på luckor och använda lösningen till olika diskmaskiner måste krafterna på ställare, dämpare och indragare kunna varieras. Det är inte ett krav och är därför en tilläggsfunktion.
Problem som kan uppstå i alla delsystem är i samband med olika vikter på luckorna. Inställaren kommer behöva reglera många olika faktorer. Fästena får heller inte underdimensioneras, då de ska klara 160 000 öppningar enligt ASKO:s tester. En för stark kraft till delsystemet dämpare eller en för svag kraft till delsystemet indragare kan göra att anordningen inte stängs som den ska. Ett annat negativt problem med lösningen skulle vara om underhåll skulle krävas. Lösningen skall klara tjugo års användning som resterande delar i diskmaskinen och det utan underhåll i form av smörjning eller liknande.
En tabell för andelar av tillverknings‐, distributions‐, installations‐, drifts‐, underhåll‐, och service‐, reparations‐ och avvecklingskostnader ställs inte upp. Det är inga uppgifter som gruppen har eller kan få tag på. Anordningen ska utföra en tilläggsfunktion på en diskmaskin och har därför inte de kostnader som står. Om anordningen har kostnader som till exempel inställning av inställaren så har inte gruppen några grunder att dra slutsatser på. 4.3.2 Funktionell modell I syfte att bland annat ge en, för gruppen, gemensam bild av hur systemet fungerar har en så kallad Black Box konstruerats. En black box är en sorts funktionell modell som illustrerar anordningens delsystem och med hjälp av den är det möjligt att bilda en god uppfattning om var i systemet och på vilket sätt kundvärde skapas respektive går förlorat. 11 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Utgångspunkten för en funktionell modell är systemets huvudfunktioner, i detta fall att dämpa och stänga luckan på en diskmaskin. Huvudfunktionerna placeras till höger om systemgränsen, som representeras av en rektangel. Modellen omfattar också tilläggsfunktioner och oönskade funktioner. Med hjälp av olika symboler i modellen framgår det på vilket sätt de olika delsystemen interagerar med varandra.
En svårighet med den funktionella modellen är att det är svårt att få ett kronologiskt perspektiv, det vill säga att vissa delsystem har olika funktion vid olika tidpunkter. Exempelvis delsystemet kallat indragaren som egentligen inte motverkar dämparens funktion förrän då luckan på diskmaskinen kommit till ett visst avstånd från stängningsläget.
Systemgränsen definieras av en rektangel med streckade svarta linjer. Innanför denna är delsystemen markerade i blått. Utanför boxen finns funktionsmottagare, rosa, och omgivande system, bruna. Gröna linjerna representerar önskade funktioner och röda linjer representerar oönskade funktioner. 12 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Black Box Bild 7: Black Box
13 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 4.3.3 Rangordning av delsystem
Nedan rangordnas de olika delsystemens värde från bäst till sämst i fallande led 1. Indragare, dämpare
Delsystemen som utför huvudfunktionen att stänga luckan med dämpning. Förutom att dämpa och stänga luckan minskar dessa delsystem smällen som skulle uppstått vid en häftig stängning liksom klämrisken som finns. Indragaren och dämparen antas också minska slitaget på diskmaskinen tack vare att bidra till varsammare rörelser. 2. Ställare
Gör det möjligt för luckan på diskmaskinen att vara ställbar, vilket är en viktig tilläggsfunktion eftersom det troligen är en förväntad funktion för ASKO:s tidigare kunder.
3. Inställare
Möjliggör att de tre ovanstående anordningarna kan ställas in beroende på diskmaskinsluckans tyngd. Utan inställaren skulle konstruktionen endast vara kompatibel med ett fåtal liknande diskmaskinsmodeller. Inställaren utför med andra ord en tilläggsfunktion. 4. Fästen
Fästena gör monteringen genomförbar, de utför alltså en stödfunktion, de har heller ingen övrig funktion och fyller ut utrymme. 14 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Källhänvisning http://www.uspto.gov/ Datum: 2011‐02‐23 http://www.prv.se/ Datum: 2011‐02‐23 http://www.epo.org/ Datum: 2011‐02‐23 Bildhänvisning Bild 1: http://assets.whirlpool.com/files/usr/104/SSdoor.jpg Datum: 2011‐02‐23 Bild 2: http://www.youtube.com/watch?v=g4-IT_lFosY Datum: 2011‐02‐23 Bild 3: http://www.prv.se/spd/patent?p1=a6%2BCdi26m4BkkrwOXyKJRQ%3D%3D&p2=Wl
6CMdpwf5U%3D&hits=true&tab=1&content=EP+2150152&lang=sv&hitsstart=0&star
t=0 Datum: 2011‐02‐23 Bild 4: http://patft.uspto.gov/netacgi/nph‐
Parser?Sect2=PTO1&Sect2=HITOFF&p=1&u=/netahtml/PTO/search‐
bool.html&r=1&f=G&l=50&d=PALL&RefSrch=yes&Query=PN/6199673 Datum: 2011‐02‐23 Bild 5: http://patft.uspto.gov/netacgi/nph‐
Parser?Sect2=PTO1&Sect2=HITOFF&p=1&u=/netahtml/PTO/search‐
bool.html&r=1&f=G&l=50&d=PALL&RefSrch=yes&Query=PN/4066279 Datum: 2011‐02‐23 Bild 6: http://www.prv.se/spd/patent?p1=bkB%2Fd%2BW7hSxkkrwOXyKJRQ%3D%3D&p2
=21wOgJZ4kd4%3D&hits=true&tab=1&content=gasfj%E4der+med+%E4ndd%E4mp
ning&lang=sv&hitsstart=0&start=0
Datum: 2011‐02‐23 Bild 7: http://www.prv.se/spd/patent?p1=%2B%2F6LhFY%2Fy5XP0tTkAJNoTg%3D%3D&p
2=YUULDHN%2Bqeo%3D&hits=true&tab=1&content=d%E4mpad+toalettsits&lang=
sv&hitsstart=0&start=0
Datum: 2011‐02‐23 15 Grupp F1 2011‐02‐23 IKOT – Steg 4 Bild 8: http://www.prv.se/spd/patent?p1=0IJBGIFewyF7eM42P9NdVA%3D%3D&dateflag=filing&la
ng=sv&tab=2&hits=true&sort=publicationno&range=10&to=1999&from=1995&hitsstart=46
0&start=462 Datum: 2011‐02‐23 16 