3/2011
[
]
20
Pelkän hitsaustyövaiheen robotisointi sovel-
tuu parhaiten sarjatuotantoon ja toistuvaan
piensarjatuotantoon, kun tuotteiden hitsaus-
aika eli miehittämätön työjakso on suhteel-
lisen pitkä. Tällöin myös asetusten tekoon
ja kappaleenvaihtoon kuluva aika suhteessa
tuotantoaikaan on usein vähämerkityksel-
linen. Vastaavasti FMS-järjestelmät, joissa
kappaleenvaihto on automatisoitu käyttämäl-
lä tuotekohtaisia paletteja, soveltuu hyvin
jopa miehittämättömään yksittäistuotantoon.
Palettitekniikkaan perustuvan FMS-järjestel-
män hankintakustannus saattaa kuitenkin
nousta investointipäätöksen esteeksi, jonka
lisäksi käytönaikaiset kiinnitinkustannukset
nousevat usein perinteistä robottihitsausta
suuremmiksi.
Tässä artikkelissa on esitelty tutkimusta,
jossa integroimalla robotisoitu hitsaus ja ko-
koonpano on pyritty löytämään kustannuste-
hokas kompromissiratkaisu sarjatuotantoon
ja toistuvaa piensarjatuotantoon, kun tuotan-
Yleisesti on tiedostettu, että automaation käytön lisäämi-
nen tulee olla työn tuottavuuden ja työvoimapulan kanssa
kamppailevan hitsausalan yksi merkittävimmistä kehityk-
sen painopistealueista nyt ja lähitulevaisuudessa. Ylei-
sin automatisointikeino on hankkia robotti kuljettamaan
hitsauspistoolia. Tällöin robottikäsivarsi hoitaa fyysisesti
kuormittavan hitsaustyön, mutta ihmiskäsiä tarvitaan ohjel-
moinnin lisäksi mm. tuotteiden kokoonpanoon, silloitukseen
ja kappaleenvaihtoon. Myös kappaleenvaihto on mahdollista
automatisoida, kuten FMS-järjestelmissä on usein tehty,
mutta hitsauskokoonpanojen valmistusta ei yleisesti ole
lähdetty automatisoimaan. Verrattuna perinteiseen robottihit-
saukseen se asettaa suurempia vaatimuksia niin roboteille,
tuotantoympäristölle kuin itse tuotteillekin. Onnistuessaan
hitsauksen ja kokoonpanon integroinnin merkitys tuotteen
läpimenoaikaan on kuitenkin hyvin huomattava.
Esa Jääskeläinen
Robotisoidun hitsauksen ja
kokoonpanon integrointi
toa tehostettaessa pelkän hitsausvaiheen
automatisointi ei enää tunnu riittävältä.
Osien robottipoiminta
Tutkimukseen valikoitiin keskenään hyvin
erilaisia tuotteita, jotka vaihtelivat koko-
luokaltaan alle yhdestä kilosta ja kahdesta
osasta aina 225 kg:aan ja 26 osaan. Tämän
johdosta kokoonpanoihin poimittavat osat
poikkesivat merkittävästi toisistaan. Osi-
en eroavaisuudet asettivat haastetta sekä
tarrainsuunnittelulle että osien poiminnan
toteutukselle. Levymäisten osien käsittely
toteutettiin pääosin magneettitarraimella, sil-
lä ko. tekniikka on kohtuuhintaista ja yhdellä
tarraimella voidaan poimia hyvin erimuotoisia
ja kokoisia kappaleita. Sylinterimäisten se-
kä joidenkin levyosien poimintaan käytettiin
kaksi- ja kolmisormitarraimia, jotka mahdol-
listavat magneettitarrainta paremman kä-
sittelytarkkuuden. Tarraimen vaihtoa varten
kappaleenkäsittelyrobotin yhteyteen raken-
nettiin kuvassa 1 näkyvä kolmipaikkainen
työkalunvaihtoasema.
Robotisoidun kokoonpanon edellytys on ma-
teriaalivirtojen hyvä hallinta. Ellei käytetä
esim. konenäkötekniikkaa osien paikan ja
orientaation tunnistukseen, on kokoonpa-
noon poimittavat osat asemoitava vakiopai-
koille. Vakiopaikkapoiminnan toteutukseen
voidaan käyttää pienosilla erilaisia tärytti-
miä ja vähän suuremmilla osilla esimerkiksi
osakohtaisia makasiineja tai tuotekohtaisia
paletteja eli settipaletteja, kuva 1. Makasii-
nia voidaan samalla käyttää puskurivarasto-
na, etenkin kun poimittava osa on pieni tai
pienehkö. Settipalettiin voidaan vastaavasti
koota kaikki yhden tai mahdollisesti useam-
mankin tuotteen kokoamiseen tarvittavat
osat. Mikäli erilaisten osien kokonaismäärä
ei ole kovin suuri ja robotin ulottuvuusalue ei
rajoita poimintapaikkojen määrää, niin sekä
Kuva 1. Vasemmalla osien poimitaan käytettävä makasiini ja oikealla settipaletti.
