Hydraulisen iskuporakoneen männän valmistuksen viimeistelyvaiheiden automatisointi

Abstract

Tämä opinnäytetyö on tehty Sandvik Mining and Construction Oy:n Myllypuron tehtaan Rock Drills -liiketoimintayksikön toimeksiannosta. Työ toimii esiselvityksenä hydraulisen iskuporakoneen männänvalmistuksen viimeistelyvaiheiden automatisoinnin toteuttamiselle. Tällä työllä tuotettiin perusteellinen selvitys uuden viimeistelysolun automatisointiratkaisuista ja sen mahdollisesta layoutista. Vaikka viimeistelyprosessi itsessään ei automatisoinnin myötä muutu juuri ollenkaan, sen avulla päästään eroon aikaisemmin manuaalisesti toteutetuista työvaiheista, joka oli samalla isoin juurisyy automatisoinnin tarpeelle.

Männän viimeistely on Myllypuron tehtaalla toteutettu ennen täysin manuaalisesti aiheuttaen lukuisia kappaleiden nostoja ja siirtelyitä männänvalmistussolun sisällä. Sandvik-teollisuuskonserni päätti tehdä Myllypuron tehtaalle 18 miljoonan euron investoinnin, jonka tarkoituksena on uudistaa ja kehittää hydraulisten iskuporakoneiden tuotantomenetelmiä. Männän viimeistelyn automatisoinnin on suunniteltu olevan osa tätä investointi-projektia.

Männän viimeistelyn nykytilanne kartoitettiin perusteellisesti. Alkukartoitusta tehtiin haastattelemalla työntekijöitä, heidän esimiehiään ja suunnittelun toimihenkilöitä. Samalla tutustuttiin nykyisiin viimeistelymenetelmiin ja -laitteisiin. Näihin menetelmiin pyrittiin löytämään automatisoidut ratkaisut pääosin robotiikan ja konenäön kautta. Ratkaisuehdotuksia käytiin läpi säännöllisesti toimeksiantajien kanssa pidetyissä yhteisissä palavereissa, joissa heränneisiin kysymyksiin pyrittiin löytämään mahdolliset ratkaisut aina seuraavaan palaveriin mennessä.

Lopulta päädyttiin ratkaisuun, jossa viimeistelylaitteet olisivat aseteltu kiertyvänivelisen 6-akselirobotin ympärille. Robotti toimii yhdessä konenäön kanssa, jonka avulla erilaiset viimeisteltävät mäntätyypit tunnistetaan. Viimeistelysolun keskiössä toimivan robotin pääasiallinen tarkoitus on kuljettaa kappaleita läpi viimeistelyprosessin samalla, kun viimeistelylaitteistoja ohjaa ohjelmoitava logiikka. Lopulta viimeistelysolusta luotiin layoutsuunnitelma, joka pitää sisällään laitteiden sijainnin ja viimeistelyprosessin kulun. Tällä esiselvityksellä tuotiin esiin myös muita männän viimeistelyssä huomioon otettavia asioita, minkä myötä myöhemmin tapahtuvalle käytännön toteutukselle on luotu hyvät lähtökohdat.

The Rock Drills business unit of Sandvik Mining and Construction Oy commissioned this Thesis. The purpose of the Thesis was to act as a prerequisite for the automation of the finishing stages of the impact piston manufacturing of a hydraulic rock drill. The aim was to provide an in-depth study of the new finishing cell automation solutions and its possible layout.

Piston finishing at the Myllypuro manufacturing plant was done earlier fully manually, causing numerous lifting and moving of parts inside the piston cell. Sandvik's Myllypuro manufacturing plant was commissioned by the Sandvik Industrial Group for an investment of 18 million euros aimed at modernizing production methods and the automation of piston finishing has been designed to be part of this investment project.

First, the current state of piston finishing was thoroughly mapped. Initial mapping was done by interviewing employees, their supervisors and design staff. In addition, the existing finishing methods and devices were explored. Automated solutions for these methods were applied using robotics and machine vision. The solutions were also discussed in joint meetings with the commissioners, where these possible solutions were discussed.

The result of the thesis recommend that the finishing equipment would be set around a 6-axis robot. The robot works in conjunction with the machine vision, which allows the various types of pistons to be identified. The main purpose of the robot in the center of the finishing cell is to carry the pieces through the finishing process while the finishing equipment is controlled by the programmable logic. Finally, a layout plan was created from the finishing cell, which included the locations of the devices and the description of the finishing process. This preliminary study also highlighted other issues to be considered in the finishing of the piston, which led to a good starting point for subsequent practical implementation.