Teräskoonnin robotisoitu kokoonpano
Heikkinen, Aki (2020)
2020
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-2024060722053
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024060722053
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön aiheena oli kehittää uusi menetelmä robotisoidulle teräskoonnille raskaan konepajateollisuuden tarpeisiin. Työssä suunniteltiin innovatiivinen valmistustekniikka metsäkonetehtaalle.
Robottisolun suunnitteluvaiheisiin kuuluivat robottien valinta, solun toiminnallinen suunnittelu, layoutsuunnittelu, turvalaitteiden valinta ja teknisten apulaitteiden suunnittelu. Työn tuloksena saatiin monirobottisolusuunnitelma, joka korvaisi mekaanisesti tehtäviä työvaiheita.
Uusi robottisolu mahdollistaa kapasiteetin nostamisen nykyisestä tasosta, jolloin koneita voidaan valmistaa enemmän verrattuna aikaisempaan menetelmään. Robottisolun käyttöönoton myötä sama työntekijä voi operoida samanaikaisesti useita robottisoluja, jolloin työvoiman tarve vähenee ainakin 50 %. Merkittävä etu työssä suunnitellussa monirobottisolussa on tuotantoresurssien lisääminen kustannusedullisesti. Layoutsuunnitelmassa prosessien tilantarve pieneni 49 %.
Kehittämiskohteena olevissa prosesseissa oli muun muassa kappaleiden siirtämisestä aiheutuvaa hukkaa. Kappaleiden siirtämiset työpisteiden välillä olivat arvoa tuottamatonta työtä. Kun nämä arvoa tuottamattomat kappaleiden siirrot monirobottisolun käyttöönoton myötä loppuvat, vuositasolla tuleva aikasäästö on arviolta jopa 47 henkilötyöpäivää.
Robotiikan käyttöönoton myötä työn luonne muuttuu raskaasta konepajatyöstä nykyaikaiseen ohjaus- ja valvontatehtäviin. Työn fyysinen kuormittavuus vähenee huomattavasti ja työtapaturmariski pienenee.
Uutta tekniikkaa käyttävän robottisolun käyttöönotto sisältää riskejä, koska vastaavista valmistusmenetelmistä ei ole käyttökokemuksia saatavilla. Riskit liittyvät osakokoonpanon onnistumiseen, johon vaikuttavat yhteen liitettävien kappaleiden massa ja muodot sekä niiden aiheuttamat staattiset kuormat ja dynaamiset voimat. The subject of this thesis was to develop a method for robotic assembly of steel assemblies for the needs of heavy engineering industry. The aim of the work is to design an innovative manufacturing technology for a forest machine factory.
The robot cell design steps included robot selection, cell functional design, layout design, safety device selection, and technical auxiliary equipment design. The result of the work was a multi-robot cell design that would replace the mechanical work steps.
The new robot cell will make it possible to increase the capacity compared to the current level, allowing more machines to be manufactured. When the robot cell is in operation, the same employee can operate several robot cells simultaneously, whereby the need for labour is reduced by at least 50%. A significant advantage in a multi-robot cell designed at work is the increase in production re-sources at a cost-effective level. In the layout plan, space requirements of the processes were reduced by 49%.
The processes under development included wasteful activities due to the movements of material. The movements of material between workstations were non-value-adding work. When these non-value movements eliminate with the introduction of the multi-robot cell, the annual time savings are estimated at up to 47 workdays.
With robotics, the work changes from heavy engineering work to modern control and supervision tasks, which significantly reduce the risk of accidents at work and the physical workload of the work.
The introduction of a robot cell using new technology involves risks because no user experience is available for similar manufacturing methods. The risks can be associated with the success of a subassembly due to the mass and shape of the pieces to be joined together, and the static loads and dynamic forces they cause.
Robottisolun suunnitteluvaiheisiin kuuluivat robottien valinta, solun toiminnallinen suunnittelu, layoutsuunnittelu, turvalaitteiden valinta ja teknisten apulaitteiden suunnittelu. Työn tuloksena saatiin monirobottisolusuunnitelma, joka korvaisi mekaanisesti tehtäviä työvaiheita.
Uusi robottisolu mahdollistaa kapasiteetin nostamisen nykyisestä tasosta, jolloin koneita voidaan valmistaa enemmän verrattuna aikaisempaan menetelmään. Robottisolun käyttöönoton myötä sama työntekijä voi operoida samanaikaisesti useita robottisoluja, jolloin työvoiman tarve vähenee ainakin 50 %. Merkittävä etu työssä suunnitellussa monirobottisolussa on tuotantoresurssien lisääminen kustannusedullisesti. Layoutsuunnitelmassa prosessien tilantarve pieneni 49 %.
Kehittämiskohteena olevissa prosesseissa oli muun muassa kappaleiden siirtämisestä aiheutuvaa hukkaa. Kappaleiden siirtämiset työpisteiden välillä olivat arvoa tuottamatonta työtä. Kun nämä arvoa tuottamattomat kappaleiden siirrot monirobottisolun käyttöönoton myötä loppuvat, vuositasolla tuleva aikasäästö on arviolta jopa 47 henkilötyöpäivää.
Robotiikan käyttöönoton myötä työn luonne muuttuu raskaasta konepajatyöstä nykyaikaiseen ohjaus- ja valvontatehtäviin. Työn fyysinen kuormittavuus vähenee huomattavasti ja työtapaturmariski pienenee.
Uutta tekniikkaa käyttävän robottisolun käyttöönotto sisältää riskejä, koska vastaavista valmistusmenetelmistä ei ole käyttökokemuksia saatavilla. Riskit liittyvät osakokoonpanon onnistumiseen, johon vaikuttavat yhteen liitettävien kappaleiden massa ja muodot sekä niiden aiheuttamat staattiset kuormat ja dynaamiset voimat.
The robot cell design steps included robot selection, cell functional design, layout design, safety device selection, and technical auxiliary equipment design. The result of the work was a multi-robot cell design that would replace the mechanical work steps.
The new robot cell will make it possible to increase the capacity compared to the current level, allowing more machines to be manufactured. When the robot cell is in operation, the same employee can operate several robot cells simultaneously, whereby the need for labour is reduced by at least 50%. A significant advantage in a multi-robot cell designed at work is the increase in production re-sources at a cost-effective level. In the layout plan, space requirements of the processes were reduced by 49%.
The processes under development included wasteful activities due to the movements of material. The movements of material between workstations were non-value-adding work. When these non-value movements eliminate with the introduction of the multi-robot cell, the annual time savings are estimated at up to 47 workdays.
With robotics, the work changes from heavy engineering work to modern control and supervision tasks, which significantly reduce the risk of accidents at work and the physical workload of the work.
The introduction of a robot cell using new technology involves risks because no user experience is available for similar manufacturing methods. The risks can be associated with the success of a subassembly due to the mass and shape of the pieces to be joined together, and the static loads and dynamic forces they cause.