Raitiovaunun lattiaritilän hitsauksen robotisointi
Laukkanen, Sami (2023)
2023
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202305098791
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202305098791
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä kehitettiin Skoda Transtech Oy:n raitiovaunutuotannon automatisaatioastetta robotisoimalla Tampereen raitiovaunuprojektiin liittyvien lattiaritilöiden hitsaus. Lattiaritilöiden hitsaaminen oli havaittu yrityksessä kyseisen projektin tuotannon pullonkaulaksi, jonka vuoksi lattiaritilöiden hitsaus haluttiin siirtää robotille. Työhön kuului lattiaritilöiden robottihitsauskiinnittimen suunnittelu, lattiaritilän robottihitsausohjelman tekeminen etäohjelmointina sekä robottiohjelman ylösajo tuotantoon. Työn tavoitteena oli mahdollistaa lattiaritilöiden hitsaaminen robotilla.
Työ toteutettiin kolmessa vaiheessa, jotka ovat kiinnitinsuunnittelu, etäohjelmointi, ja robottiohjelman ylösajo. Kiinnitinsuunnittelu toteutettiin käyttämällä 3D-mallinnusohjelma Autodesk Inventoria. Kiinnitinsuunnittelun päätavoitteena oli suunnitella hitsauskiinnitin, joka rajoittaa robottihitsausta mahdollisimman vähän, mutta on kuitenkin tuotetta tarpeeksi tukeva, ettei tuote pääse muuttamaan muotoaan hitsauksen aikana. Etäohjelmointi suoritettiin Delfoi Arc etäohjelmointiohjelmistoa käyttämällä. Etäohjelmoinnin tavoitteena oli saada aikaan toimiva hitsausohjelma. Ylösajovaiheessa robottihitsaukselle haettiin soveltuvat parametrit koehitsauslevyjä hitsaamalla sekä tarkastettiin ja korjattiin etäohjelman paikoituspisteet robotin käsiohjaimella. Työssä esitelty teoria keskittyy MAG-hitsaukseen, pulssihitsaukseen, hitsausvirheiden syntyyn sekä hitsausrobotiikkaan. Teoriaosuuden pääaineistoina toimivat J. Lukkarin kirjoittama teos Hitsaustekniikka: Perusteet ja kaarihitsaus (1997), sekä H. Aallon ja R.Kuivasen kirjoittama teos Robotiikka (1999)
Opinnäytetyön tuloksena saatiin robotisoitua lattiaritilöiden hitsaus ja sen ansiosta tilaajayrityksen tuotannon automatisaatioastetta saatiin kasvatettua sekä lattiaritilöiden tuotannon läpimenoaikaa pystyttiin lyhentämään 70 %. Opinnäytetyön keskeisiä tuotoksia olivat robottihitsauskiinnittimen 3D-mallit, valmistuspiirustukset ja valmistusohjeet, robottiohjelman sisältävä solumalli ja solumallista käännetty robottiohjelma sekä säädetyt hitsausparametrit ja robotilla optimoitu robottiohjelma. Opinnäytetyön toteutuksen aikana hitsattiin onnistuneesti yksi robotisoinnin kohteena ollut lattiaritilä.
Opinnäytetyö onnistui hyvin. Opinnäytetyössä suunniteltua hitsauskiinnitintä yritys voi tuotantosarjan päätteeksi käyttää mallina uusien tuotteiden kiinnittimien suunnittelussa tai muokata nykyistä kiinnitintä ottamaan vastaan useampia erilaisia tuotteita. Työssä haettuja hitsausarvoja yritys pystyy hyödyntämään muissa vastaavissa tuotteissa, joissa materiaalit ja railomuodot ovat vastaavanlaiset. Työn johtopäätöksenä hitsauksen robotisoinnin todettiin tehostavan lattiaritilöiden valmistusta.
Työ toteutettiin kolmessa vaiheessa, jotka ovat kiinnitinsuunnittelu, etäohjelmointi, ja robottiohjelman ylösajo. Kiinnitinsuunnittelu toteutettiin käyttämällä 3D-mallinnusohjelma Autodesk Inventoria. Kiinnitinsuunnittelun päätavoitteena oli suunnitella hitsauskiinnitin, joka rajoittaa robottihitsausta mahdollisimman vähän, mutta on kuitenkin tuotetta tarpeeksi tukeva, ettei tuote pääse muuttamaan muotoaan hitsauksen aikana. Etäohjelmointi suoritettiin Delfoi Arc etäohjelmointiohjelmistoa käyttämällä. Etäohjelmoinnin tavoitteena oli saada aikaan toimiva hitsausohjelma. Ylösajovaiheessa robottihitsaukselle haettiin soveltuvat parametrit koehitsauslevyjä hitsaamalla sekä tarkastettiin ja korjattiin etäohjelman paikoituspisteet robotin käsiohjaimella. Työssä esitelty teoria keskittyy MAG-hitsaukseen, pulssihitsaukseen, hitsausvirheiden syntyyn sekä hitsausrobotiikkaan. Teoriaosuuden pääaineistoina toimivat J. Lukkarin kirjoittama teos Hitsaustekniikka: Perusteet ja kaarihitsaus (1997), sekä H. Aallon ja R.Kuivasen kirjoittama teos Robotiikka (1999)
Opinnäytetyön tuloksena saatiin robotisoitua lattiaritilöiden hitsaus ja sen ansiosta tilaajayrityksen tuotannon automatisaatioastetta saatiin kasvatettua sekä lattiaritilöiden tuotannon läpimenoaikaa pystyttiin lyhentämään 70 %. Opinnäytetyön keskeisiä tuotoksia olivat robottihitsauskiinnittimen 3D-mallit, valmistuspiirustukset ja valmistusohjeet, robottiohjelman sisältävä solumalli ja solumallista käännetty robottiohjelma sekä säädetyt hitsausparametrit ja robotilla optimoitu robottiohjelma. Opinnäytetyön toteutuksen aikana hitsattiin onnistuneesti yksi robotisoinnin kohteena ollut lattiaritilä.
Opinnäytetyö onnistui hyvin. Opinnäytetyössä suunniteltua hitsauskiinnitintä yritys voi tuotantosarjan päätteeksi käyttää mallina uusien tuotteiden kiinnittimien suunnittelussa tai muokata nykyistä kiinnitintä ottamaan vastaan useampia erilaisia tuotteita. Työssä haettuja hitsausarvoja yritys pystyy hyödyntämään muissa vastaavissa tuotteissa, joissa materiaalit ja railomuodot ovat vastaavanlaiset. Työn johtopäätöksenä hitsauksen robotisoinnin todettiin tehostavan lattiaritilöiden valmistusta.