Robottipakkaussolun suunnittelu

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella Mauste-Sallinen Oy:lle uusi pakkaussolu, jossa hyödynnettäisiin yrityksen jo aikaisemmin hankkimaa UR3-yhteistoimintarobottia. Yhteistoimintarobotti voi toimia saumattomassa yhteistyössä henkilön kanssa, eikä tavanomaisten robottien vaatimia suojauksia useimmiten tarvita. Toimeksianto sisälsi pakkaussolun 3D-mallinnuksen, tarvittavien komponenttien valinnat sekä mittakuvien että toimilaitteiden kytkentäkuvien piirtämisen.

Työssä käsitellään koneensuunnittelun kannalta oleellisia standardeja, perehdytään robottien turvallisuuteen liittyviin standardeihin ja tarkennetaan yhteistoimintarobottien määräyksiä. Standardien jälkeen kerrotaan teollisuusrobotiikasta ja perehdytään pakkaussolussa käytettävän yhteistoimintarobotin toimintaan tarkemmin.

Lähtökohtana oli suunnitella uusi pakkaussolu UR3-yhteistoimintarobotin ympärille, jonka toteutukseen yritys antoi vapaat kädet. Aluksi suunniteltiin robotin tarttujaan työkalu, jolla nostetaan kaksi maustepurkkia kerrallaan. Robotin ympärille mallinnettiin hahmotelma pakkaussolun rakenteesta, joka toimi referenssinä tulevalle suunnittelulle. Samalla mietittiin myös laitteen tulevaa toimintaperiaatetta ja komponenttien sijoitteluja. Hahmotelman pohjalta lähdettiin työstämään mitoitettua mallia. Mallinnuksen aikana myös käytettävät toimilaitteet ja anturit alkoivat tarkentua ja niiden sovittaminen pakkaussoluun oli mahdollista. Lopullisesta versiosta tehtiin tarvittavat mittapiirroskuvat, sähkökytkentäkuvat ja komponenttien listaukset toimitettavaksi yrityksen käyttöön.

Opinnäytetyön sisältämä suunnitelma toimii ohjeistuksena yritykselle, kun rakennetaan uusi pakkaussolua. Työ kattaa myös kustannuslaskelman lukuun ottamatta robotin ja tarttujan hankintahintoja. Myöhemmässä vaiheessa kustannuksia tuo lisää rakentaminen ja käyttöönotto. Pakkaussolun tullessa käyttöön yritys pystyy vastaamaan asiakkaiden tarpeisiin entistä paremmin ja kustannustehokkaammin.

The purpose of thesis was to design a new packing cell for Mauste-Sallinen Ltd. The company’s previously purchased UR3 collaborative robot will be used in the designed package cell. A person can work in seamless co-operation with the collaborative robots and usually the shielding required by conventional robots is not needed. The assignment included the 3D-modeling of the packaging cell, the choices of the required components and drawings of the dimensions and coupling.

The thesis deals with the standards relevant to machine design, robotic safety standards, and clarifies the regulations for collaborative robots. The second part elaborates industrial robotics and the operation of the collaborative robot used in the packing cell.

The basis for the study was to design a new packing cell around the UR3 collaborative robot. The company provided free rein for the implementation. Initially a robot gripping tool was designed to raise two spice jars at a time. A model of the packaging cell was outlined around the robot to serve as a reference for future design. At the same time, the future operating principle of the device and the positioning of components were also contemplated. The dimension model was processed based on the sketch. During the modeling, the used components also began to be refined and their adaptation to the packing cell was possible. In the final version, the necessary drawings and schematics were made and provided to the company. Necessary mechanical and schematics drawings were made for the final version. These drawings and a list of used components were delivered to the company.

The design work made for this thesis will be the base for the company when building the new packing cell. The thesis covers also the cost of the packing cell apart from the initial cost for UR3 robot and the gripper fastened on the robot. The cost of construction and commissioning are not covered in this thesis. When the new packing cell comes into use, the company can response to customers’ needs better and more cost-effectively.