Concept design of telescopic column and boom

Abstract

This thesis deals with the conceptual design of a telescopic welding tower. While modern day manufacturing industry is growing and developing, manufacturing machines must develop alongside to enable more efficient working. The aim was to develop a machine that has an excellent horizontal reach to workpiece and while the boom is packed it would require less machine footprint than conventional fixed boom. This thesis is focusing on column and boom structural design as well as cable and welding consumables handling.

Based on the technical specification agreed on beginning there is calculated optimal cross sections for the booms. For the optimal boom there is done FE-study, which confirms the calculations. Based on calculation there is done two different options for boom with different style of movement. One with linear guideways and one with sliding rollers. For the column and handling cables is shown options that are based on existing structures. Calculations are based on using steel but also using lighter material is studied.

Options and designs for structures that are shown in this thesis are evaluated in the end and also needs for follow-up actions and final design are gone through. Based on the figures in the end there are achieved space saving and reach.

Tämä tutkielma käsittelee teleskooppisen hitsaustornin konseptisuunnittelua. Nykyajan valmistava teollisuus kehittyy ja valmistuslaitteiden pitää kehittyä mukana, jotta valmistus olisi mahdollisimman tehokasta. Tässä työssä konseptoidaan tähän tarkoitukseen tehokasta hitsauslaitetta. Tavoitteena oli saavuttaa laite, jolla on erinomainen ulottuvuus työkappaleelle vaakasuunnassa sekä puomi sisään ajettuna se veisi vähemmän tilaa kuin perinteinen kiinteäpuominen hitsaustorni. Työssä keskitytään vaakapuomiin, pystypuomiin sekä kaapeleiden ja hitsauslisäaineiden hallintaan.

Lähtötietojen pohjalta lasketaan optimaaliset koot eri vaiheiden puomien poikkileikkauksille. Optimaalisesta puomista tehdään myös FE-tutkimus, joka vahvistaa laskujen oikeellisuuden. Laskennan perusteella tehdään kaksi eri variaatiota puomeista johteilla ja liukurullilla toimivana. Pystypuomin ja kaapelien hallintaan esitetään vaihtoehdot, jotka pohjautuvat olemassa oleviin toteutuksiin. Laskennat pohjautuvat teräksen käyttöön vaakapuomissa, mutta myös kevyemmän materiaalin käyttöä on tarkasteltu.

Työssä esitetyt vaihtoehdot ja suunnitelmat rakenteille ovat lopuksi arvioitu sekä tarpeet jatkotoimenpiteisiin ja lopullisen tuotteen suunnittelemiseen ovat käyty läpi. Lopussa esitettyjen kuvien perusteella tilasäästöä ja ulottuvuutta on saavutettu.