Robottisolun porausaseman suunnittelu

Abstract

Tämä opinnäytetyö on tehty AGCO Powerin Linnavuoren tehtaan tuotannonkehitysosastolle. Työhön kuului porausaseman mekaaninen suunnittelu sekä turvallisuuden parantaminen Euroopan yhteisön konedirektiivin vaatimusten mukaiseksi. Työn tarkoituksena oli lyhentää robottisolun porausaseman asetusaikoja ja parantaa sen turvallisuutta. Vanha porausasema korvattiin uudella ja se sijoitettiin samalle paikalle robottisoluun. Työssä tutkittiin usean eri valmistajan porausyksiköitä ja valittiin niistä sopivin vaihtoehto AGCO Powerin tarpeisiin.

Tutkimustulosten perusteella porausasemaan valittiin SUHNER BEM 6 -merkkiset porausyksiköt. Porausyksiköiden tarkoituksena on porata hammasakseleihin kaksi halkaisijaltaan 3 mm:n voitelureikää vastakkaisille puolille akselia. Turvallisuuden parantamiseksi porausasema eristettiin turvaverkoilla muusta solusta ja avonaiselle sivulle, josta robotti panostaa konetta, asennettiin turvavaloverho. Työkaran ympärille suunniteltiin ohutlevystä suojapelti, jonka tarkoituksena on estää sormien joutuminen vaara-alueelle, työstölastujen ja poran rikkoutuessa sen palasien sinkoutuminen ympäristöön sekä leikkuunesteen roiskuminen hallitsemattomasti. Porausasemalla porataan yhdeksää erikokoista hammasakselia, joten koneelle täytyi suunnitella useita eri säätömahdollisuuksia, jotka toteutettiin liikeakseleilla. Koneenosien suunnittelussa kiinnitettiin huomiota kulutusalttiiden osien ominaisuuksien parantamiseen. Nämä osat käsiteltiin hiilitypetysmenetelmällä. Opinnäytetyöhön ei sisältynyt porausaseman käyttöönottoa, joten tietoa lopullisesta vaikutuksesta asetusaikoihin ei ole.

Työstöarvojen kasvattamiseksi porausasemassa voitaisiin käyttää pikateräsporien sijaan kovametalliporia. Tämä kuitenkin edellyttäisi, että koneen karan suuntainen liikeakseli toimisi esimerkiksi servomoottorilla, jotta syöttöliike saataisiin liikkumaan tasaisella ennalta määrätyllä nopeudella ja akselin paikkatieto olisi käytettävissä. Tällä hetkellä syöttöliike toimii paineilmatoimisesti, joten syöttönopeus ei ole tarpeeksi hyvin hallittavissa, jos käytettäisiin kovametalliporia. Työkaran pyöritysmoottori voitaisiin vaihtaa jarrulliseen moottoriin, jolloin hätäpysäytystilanteessa työkaran pyörintä pysähtyisi nopeammin.

This thesis commissioned by the production development department in AGCO Power. The purpose of the work is to replace the old drilling station of the robot cell with a new one so that setting times will be reduced. Another target was to improve machine safety to meet the EC machine directive 2006/42/EC.

A machine named SUHNER BEM 6 was chosen as a drilling unit of the drilling station as a result of the background assessment done. Data collection and its analysis were used as a research method. The task of the drilling unit is to drill two holes having diameter of three millimeters to the opposite sides of toothed shaft. Several different motion axes were designed in the drilling station to achieve better adjustment properties.

The mesh panels were designed around the drilling station and the safety light curtain to open side of machine which are required in EC machine directive. Furthermore, it was designed a sheet metal protection plate around moving spindle. All the planned parts were modeled with Autodesk inventor 3D CAD program.

As a development idea the motor of the spindle of the drilling unit could be changed to a motor with brake to shorten the response time of the machine. Another development idea is to change the high speed steel drills to hard metal drills but this would require bigger structural changes in the drilling station. With the hard metal drills there is higher cutting speed compared to the high speed drills, so the lead time could be shortened.