Kappalevaihtajan jatkokehitys
Saukko, Lauri (2023)
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023060822940
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023060822940
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä jatkokehitettiin ja dokumentoitiin lasermerkintälaitteelle valmistettua kap-palevaihtajaa. Työn tilaajana oli Oulun Lasermerkintä. Työn tavoitteena oli saada kehitettyä kap-palevaihtaja sellaiseksi, että sen toiminta on luotettavaa ja rakenne kestävä. Tavoitteena oli myös saada kappalevaihtajasta valmiita dokumentteja sen automatiikkajärjestelmästä ja logiikka-ohjaimen koodista.
Kappalevaihtaja on laite, jonka tehtävänä on vaihtaa lasermerkittävä ohutlevyinen kappale laser-merkintälaitteen optiikan alle. Kappalevaihtajassa hyödynnetään askelmoottoria, lineaarimoottorei-ta, paineilmasylinteriä, rajakytkimiä sekä Arduino Mega R3 -mikrokontrolleria.
Työ aloitettiin aiheen rajaamisella ja asiakkaan toiveiden listaamisella. Näiden pohjalta laadittiin projektisuunnitelma sekä -aikataulu. Työn suorittaminen noudatti projektisuunnitelmaa, ja työn etenemistä seurattiin projektiaikataulun avulla.
Jatkokehitys aloitettiin uuden paineilmasylinterin valinnalla ja sen mitoituksen varmistamisella. Uusi paineilmasylinteri tilattiin asiakkaan toiveesta jo heti alkuvaiheessa, vaikka kappalevaihtajan mekaanisten muutosten tekeminen oli tarkoitus suorittaa vasta projektin loppuvaiheessa. Tällä varmistettiin se, että mahdollisten pitkien toimitusaikojen takia paineilmasylinteri saatiin ajoissa.
Projektiaikataulun mukaisesti työn suorittaminen aloitettiin kappalevaihtajan Arduino-koodin ja käyttöliittymän muokkaamisella. Käyttöliittymä muokattiin tarkoituksenmukaiseksi ja Arduino-koodi selkeäksi ja helppolukuiseksi. Kappalevaihtajan toiminta ohjelmoitiin sellaiseksi, että sen käyttö on yksinkertaista ja selkeää. Kappalevaihtajan sähköjärjestelmään perehdyttiin, ja siitä tehtiin kytkentäkaavio. Kappalevaihtajan johdotus ja ohjauspaneelin painikkeet merkittiin. Kappa-levaihtajan paineilmasylinteri vaihdettiin, ja sen kiinnitystapa muutettiin sellaiseksi, että uusi sy-linteri saatiin asennettua. Uudet kiinnikkeet valmistettiin Oulun ammattikorkeakoulun tiloissa. Työn suorittamisen lopuksi kappalevaihtajalla tehtiin pidempiä testejä. Sillä suoritettiin useiden kymmenien kappaleiden työkiertoja. Testien aikana havaittujen puutteiden ja ongelmien pohjalta kappalevaihtajaa paranneltiin. Myös työn suorittamisesta pois rajattuihin aiheisiin liittyvät ongel-mat kirjattiin ylös.
Opinnäytetyön tuloksena saatiin vaatimusten mukainen toimiva kappalevaihtaja. Kappalevaihtaja toimi luotettavasti, ja asiakas oli siihen tyytyväinen. This thesis consists of further development and documentation of an automatic workpiece changer for a laser engraver. The thesis was commissioned by Oulun Lasermerkintä. The objec-tive of the work was to develop the workpiece changer to work reliably and to be durable. The other objective was also to obtain finished documents from the automation system and a logic program code of the workpiece changer.
The workpiece changer is a device with a task of changing a thin sheet workpiece under the op-tics of a laser engraver. The workpiece changer utilizes a stepper motor, linear motors, a pneu-matic cylinder, limit switches and an Arduino Mega R3 -microcontroller.
The work begun with limiting the topic and listing the needs of the client. Based on them, the project plan and schedule were made. The work followed the project plan, and the progression was monitored with the project schedule.
Further development begun with selecting the new pneumatic cylinder and confirming its dimen-sioning. The new pneumatic valve was ordered in the beginning of the project due to the client’s hope, even though carrying out the mechanical changes of the workpiece changer was scheduled to the end of the project. This ensured that due to the long delivery times the pneumatic valve arrived on time.
In accordance with the project schedule, the work begun with modifying the Arduino-code and the control panel. The control panel was modified to be appropriate and Arduino code to be uniform and easy to read. The workpiece changer was programmed the way that using it was unambigu-ous and easy. The electric system of the workpiece changer was studied, and a circuit diagram was made of it. The wiring of the workpiece changer and the buttons of the control panel were marked. The pneumatic cylinder of the workpiece changer was replaced, and its mounting was modified to fit the new cylinder. The new mounts were manufactured in the Oulu University of Applied Sciences. In the end of the work, longer tests were run with the workpiece changer. It was tested by running tens of work cycles with it. The workpiece changer was modified due to defects and problems that were noticed during the tests. Also, problems regarding the parts of the workpiece changer that were ruled out of the project were noted.
As a result of the thesis the workpiece changer was working according to requirements. It worked reliably and the client was satisfied with it.
Kappalevaihtaja on laite, jonka tehtävänä on vaihtaa lasermerkittävä ohutlevyinen kappale laser-merkintälaitteen optiikan alle. Kappalevaihtajassa hyödynnetään askelmoottoria, lineaarimoottorei-ta, paineilmasylinteriä, rajakytkimiä sekä Arduino Mega R3 -mikrokontrolleria.
Työ aloitettiin aiheen rajaamisella ja asiakkaan toiveiden listaamisella. Näiden pohjalta laadittiin projektisuunnitelma sekä -aikataulu. Työn suorittaminen noudatti projektisuunnitelmaa, ja työn etenemistä seurattiin projektiaikataulun avulla.
Jatkokehitys aloitettiin uuden paineilmasylinterin valinnalla ja sen mitoituksen varmistamisella. Uusi paineilmasylinteri tilattiin asiakkaan toiveesta jo heti alkuvaiheessa, vaikka kappalevaihtajan mekaanisten muutosten tekeminen oli tarkoitus suorittaa vasta projektin loppuvaiheessa. Tällä varmistettiin se, että mahdollisten pitkien toimitusaikojen takia paineilmasylinteri saatiin ajoissa.
Projektiaikataulun mukaisesti työn suorittaminen aloitettiin kappalevaihtajan Arduino-koodin ja käyttöliittymän muokkaamisella. Käyttöliittymä muokattiin tarkoituksenmukaiseksi ja Arduino-koodi selkeäksi ja helppolukuiseksi. Kappalevaihtajan toiminta ohjelmoitiin sellaiseksi, että sen käyttö on yksinkertaista ja selkeää. Kappalevaihtajan sähköjärjestelmään perehdyttiin, ja siitä tehtiin kytkentäkaavio. Kappalevaihtajan johdotus ja ohjauspaneelin painikkeet merkittiin. Kappa-levaihtajan paineilmasylinteri vaihdettiin, ja sen kiinnitystapa muutettiin sellaiseksi, että uusi sy-linteri saatiin asennettua. Uudet kiinnikkeet valmistettiin Oulun ammattikorkeakoulun tiloissa. Työn suorittamisen lopuksi kappalevaihtajalla tehtiin pidempiä testejä. Sillä suoritettiin useiden kymmenien kappaleiden työkiertoja. Testien aikana havaittujen puutteiden ja ongelmien pohjalta kappalevaihtajaa paranneltiin. Myös työn suorittamisesta pois rajattuihin aiheisiin liittyvät ongel-mat kirjattiin ylös.
Opinnäytetyön tuloksena saatiin vaatimusten mukainen toimiva kappalevaihtaja. Kappalevaihtaja toimi luotettavasti, ja asiakas oli siihen tyytyväinen.
The workpiece changer is a device with a task of changing a thin sheet workpiece under the op-tics of a laser engraver. The workpiece changer utilizes a stepper motor, linear motors, a pneu-matic cylinder, limit switches and an Arduino Mega R3 -microcontroller.
The work begun with limiting the topic and listing the needs of the client. Based on them, the project plan and schedule were made. The work followed the project plan, and the progression was monitored with the project schedule.
Further development begun with selecting the new pneumatic cylinder and confirming its dimen-sioning. The new pneumatic valve was ordered in the beginning of the project due to the client’s hope, even though carrying out the mechanical changes of the workpiece changer was scheduled to the end of the project. This ensured that due to the long delivery times the pneumatic valve arrived on time.
In accordance with the project schedule, the work begun with modifying the Arduino-code and the control panel. The control panel was modified to be appropriate and Arduino code to be uniform and easy to read. The workpiece changer was programmed the way that using it was unambigu-ous and easy. The electric system of the workpiece changer was studied, and a circuit diagram was made of it. The wiring of the workpiece changer and the buttons of the control panel were marked. The pneumatic cylinder of the workpiece changer was replaced, and its mounting was modified to fit the new cylinder. The new mounts were manufactured in the Oulu University of Applied Sciences. In the end of the work, longer tests were run with the workpiece changer. It was tested by running tens of work cycles with it. The workpiece changer was modified due to defects and problems that were noticed during the tests. Also, problems regarding the parts of the workpiece changer that were ruled out of the project were noted.
As a result of the thesis the workpiece changer was working according to requirements. It worked reliably and the client was satisfied with it.