Ohutlevykappaleiden hiontatyön robotisointi
Vienonen, Santeri (2017)
Vienonen, Santeri
Tampereen ammattikorkeakoulu
2017
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017093015567
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017093015567
Tiivistelmä
Tämä insinöörityö on tehty Elektrorakenne Oy -nimiselle konepajateollisuuden yritykselle. Työn tarkoituksena oli selvittää, miten yritys voisi robotisoida hitsattujen ohutlevy kappaleiden hiontatyöt. Haasteena olivat erityisesti kappaleen ja robotin välisen hiontavoiman hallinta, hiomalaikan kuluminen sekä aineenpoiston määrän vaihtelu. Robotin osalta haasteita loivat robotin kantokyky ja jäykkyys. Myös pienet tuote-erät ja erikokoiset työkappaleet toivat haasteita itse hiontaprosessin suunnitteluun.
Yrityksen hiontatyö koostuu kolmesta työvaiheesta, jotka ovat työkappaleen hitsaussauman puhdistus, nurkkakulmien pyöristys sekä pintojen kiillotus. Tämä työ rajattiin koskemaan vain kahta ensimmäistä, koska suurin osa hiottavista tuotteista menee maalaukseen. Kappaleiden materiaaleina olivat teräs ja ruostumaton teräs sekä hitsausmenetelminä olivat pääasiassa TIG -ja MIG -hitsaus.
Pääasiassa robotti voi hioa kappaletta joko omalla hiomatyökalullaan tai painamalla sitä tarraimessaan ulkoisen hiomakoneen terää vasten. Robotilta puuttuvat ihmiselle luontainen joustavuus ja voimanhallinta, joita pyritään matkimaan robotin voimaohjauksen, ulkoisten joustoyksiköiden ja joustavien hiomatyövälineiden avulla. Hitsattujen työkappaleiden aineenpoiston määrän vaihtelu on pyrittävä minimoimaan, jolloin hiontalaatu paranee sekä robotin hiontavoima voidaan pitää vakiona. Antureita ja konenäkökameroita käyttämällä saadaan hiontaprosessista ja kappaleista tietoa, mikä helpottaa robotin ohjelmointia.
Kuten edellä mainituista asioista voidaan päätellä, on hiontatyön robotisointiin olemassa erilaisia menetelmiä. Yhdessä robotiikka-alan asiantuntijoiden ja yrityksen johdon kanssa päädyttiin lopputuloksissa ratkaisuun, jossa yritykselle suunniteltiin hiomakone, joka sopii robotilla hiomiseen. Hiomakoneen kokoonpano, ominaisuudet ja toiminta on suunniteltu erityisesti yrityksen työkappaleita varten. Hiomakone toimii yhdessä robotin kanssa siten, että robotti painaa kappaletta tarttujassaan hiomakoneen hiomalaikkaa vasten. Hiomalaikaksi valittiin ominaisuuksiltaan tasaisesti kuluva laikka. Robotin radanohjaus perustuu hiomalaikan kulumiseen. Lisäksi hiomakoneen ja robotin välille on lisätty joustoelementti yhden akselin suuntaan. Yritys aloitti hiomakoneen prototyypin valmistuksen kesällä 2017.
Yrityksen hiontatyö koostuu kolmesta työvaiheesta, jotka ovat työkappaleen hitsaussauman puhdistus, nurkkakulmien pyöristys sekä pintojen kiillotus. Tämä työ rajattiin koskemaan vain kahta ensimmäistä, koska suurin osa hiottavista tuotteista menee maalaukseen. Kappaleiden materiaaleina olivat teräs ja ruostumaton teräs sekä hitsausmenetelminä olivat pääasiassa TIG -ja MIG -hitsaus.
Pääasiassa robotti voi hioa kappaletta joko omalla hiomatyökalullaan tai painamalla sitä tarraimessaan ulkoisen hiomakoneen terää vasten. Robotilta puuttuvat ihmiselle luontainen joustavuus ja voimanhallinta, joita pyritään matkimaan robotin voimaohjauksen, ulkoisten joustoyksiköiden ja joustavien hiomatyövälineiden avulla. Hitsattujen työkappaleiden aineenpoiston määrän vaihtelu on pyrittävä minimoimaan, jolloin hiontalaatu paranee sekä robotin hiontavoima voidaan pitää vakiona. Antureita ja konenäkökameroita käyttämällä saadaan hiontaprosessista ja kappaleista tietoa, mikä helpottaa robotin ohjelmointia.
Kuten edellä mainituista asioista voidaan päätellä, on hiontatyön robotisointiin olemassa erilaisia menetelmiä. Yhdessä robotiikka-alan asiantuntijoiden ja yrityksen johdon kanssa päädyttiin lopputuloksissa ratkaisuun, jossa yritykselle suunniteltiin hiomakone, joka sopii robotilla hiomiseen. Hiomakoneen kokoonpano, ominaisuudet ja toiminta on suunniteltu erityisesti yrityksen työkappaleita varten. Hiomakone toimii yhdessä robotin kanssa siten, että robotti painaa kappaletta tarttujassaan hiomakoneen hiomalaikkaa vasten. Hiomalaikaksi valittiin ominaisuuksiltaan tasaisesti kuluva laikka. Robotin radanohjaus perustuu hiomalaikan kulumiseen. Lisäksi hiomakoneen ja robotin välille on lisätty joustoelementti yhden akselin suuntaan. Yritys aloitti hiomakoneen prototyypin valmistuksen kesällä 2017.