Hitsaustekniikka 3/2011 - page 24

3/2011
[
]
22
kartan mukaisesti suhteessa pohjapalkoon.
Osassa case-tapauksia hitsausrobotti ja
kokoonpanorobotti olivat omien ohjausten
alla, jolloin keskustelu ohjausten välillä hoitui
I/O-rutiineilla. Isommissa kokoonpanoissa
kappaleenkäsittelyrobotti yhdistettiin hit-
sausrobotin ohjaukseen, jolloin erillistä I/O-
keskustelua ei enää tarvittu.
Robottikoonti mahdollistaa silloituksen ja hit-
sauksen vuorottelun. Tästä oli hyötyä tilan-
teissa kun kokoonpanon edetessä tietty liitos
piti hitsata ennen seuraavan osan paikoitus-
ta. Joissakin case-tapauksissa hyödynnettiin
myös ennakoita eli kun koehitsausten kautta
todennettiin hitsin aiheuttamat muodonmuu-
tokset, niin ne huomioitiin osan paikoituk-
sessa. Eräässä case-tuotteessa jouduttiin
hitsaamaan yhdeltä puolelta läpi hitsattu
liitos ilman juuritukea. Tässä tapaukses-
sa kappaleenkäsittelyn keinoin minimoitiin
osien valmistustoleranssista johtuva mitta-
vaihtelu railon kannalta olennaisissa suun-
nissa, jonka lisäksi robotti piti osasta kiinni
juuripalon hitsauksen ajan. Kokoonpanojen
mitta ja muototoleranssien täyttymistä toden-
nettiin perinteisten mittausten ohella myös
3D-skannauksella, kuva 5. 3D-skannauksella
pystytään hyvin havainnoimaan myös hitsien
aiheuttamat muodonmuutokset.
Tulokset
Tavoitteena oli kehittää joustava tuotantoso-
lu, jolla voidaan tutkia hitsaamalla valmistet-
tavan tuotteen robotisoidun hitsauksen ja
kokoonpanon integrointia. Tällä tavoiteltiin
perinteiseen FMS-järjestelmään nähden pa-
rempaa skaalautuvuutta erikokoisille tuot-
teille sekä pienempiä investointikustannuk-
sia. Vastaavasti pelkän hitsaustyövaiheen
robotisointiin nähden, järjestelyllä pyrittiin
pidentämään miehittämättömiä työjaksoja,
nopeuttamaan tuotteen läpimenoaikaa ja vä-
hentämään kiinnittimiin sitoutuvaa pääomaa
Skaalautuvuuden suhteen pullonkaulaksi
muodostui toisaalta kappaleenkäsittelyro-
botin kuormankantokyky (max 133 kg) ja toi-
saalta tutkimussolun konenäkökuvauspaikan
pienuus. Tuotantokäyttöön kuvauspaikkaon-
gelman voisi ratkaista esim. kuljettimella,
joka syöttäisi osia ennalta määritetyssä jär-
jestyksessä kuvattavaksi. Vastaavasti suu-
rienkin massojen käsittelyyn sopivia robot-
tikäsivarsia on saatavissa. Useammaltakin
robottivalmistajalla löytyy malleja aina noin
1000 kg kuormankantokykyyn saakka.
Pienemmillä tuotteilla tutkimusympäristön
käsittelypöydän voisi korvata robottikäsi-
varrella, jonka suurempi vapausasteiden
määrä mahdollistaisi vapaammin valittavat
hitsausasennot ja suurempi liikenopeus no-
peamman työkierron. Joissakin tapauksissa
robottikäsivarsi voi olla jopa hankintakus-
tannuksiltaan käsittelypöytää edullisempi
vaihtoehto.
Hitsattaviin osiin on suotavaa muotoilla pai-
koitusolakkeita tai muita ohjaavia muotoja,
joiden avulla osien oikea asemoituminen saa-
daan paremmin varmistettua. Törmäysriskin
vähentämiseksi tulisi kokoonpanojärjestys
ja tuote suunnitella niin, ettei osaa tarvitse
pujottaa toisen läpi. Osien valmistustarkkuus
nousee käsinkoontia suurempaan merkityk-
seen. Enemmistö testien levyosista oli laser-
leikkeitä, joiden mittatarkkuus on riittävä,
mutta osin plasma-leikkeiden ja etenkin sär-
mäyksen valmistustoleranssit ovat usein lii-
an väljät mittatarkan kokoonpanon kannalta.
Erilaiset mittapoikkeamat helposti vielä ker-
taantuvat, kun osia paikoitetaan toistensa
päälle. Mittavaihtelua voidaan pyrkiä hallit-
semaan paikoitusolakkeiden lisäksi kokoon-
panojärjestyksellä sekä esim. hitsausrobotin
railonhakutoiminnon avulla tehtävillä tarkis-
tusmittauksilla. Kokoonpanojärjestyksen
määrittelyssä olennaista on saada osat
tukeutumaan useammassa kuin yhdessä
suunnassa toisiinsa. Tällöin hitsauksen ai-
heuttamat muodonmuutokset saadaan jo
silloitusvaiheessa parhaiten hallittua.
Tutkimuksessa kokoonpano ja hitsausohjel-
mat tehtiin yhtä hitsausohjelmaan lukuun
ottamatta opettamalla, sillä tutkimushetkellä
käytössä olleella etäohjelmointiohjelmistolla
voitiin tehdä vain pelkälle hitsausrobotille
ohjelmia. Koko järjestelmälle taas ei ehditty
kehittämään uutta etäohjelmointityökalua,
sillä vanhalla ohjelmistopohjalla sitä ei
koettu mielekkääksi ja uutta taas ei ehditty
saamaan käyttöön. Tuotantokäyttöä ajatellen
etäohjelmointi olisi kuitenkin varteenotettava
vaihtoehto. Silti ainakin osien asemoinnit
kokoonpanoon jouduttaisiin tarkastamaan
paikanpäällä.
Tutkimuksessa mukana olleiden tuotteiden
perusteella voidaan sanoa, että automatisoi-
malla kokoonpano ja hitsaus on tuotannon
läpimenoaika mahdollista pudottaa murto-
osaan aiemmasta. Osa tästä tehostukses-
ta olisi mahdollista saavuttaa myös käsin
tehtävässä kokoonpanossa, kunhan mate-
riaalivirrat suunniteltaisiin yhtä tarkoin kuin
automatisoidussa kokoonpanossa. Milloin
robotisoidun hitsauksen ja kokoonpanon in-
tegrointi taas on kannattavaa?
Nykyisellään mm. robottien ohjelmoinnin hi-
taus sekä käsin tehtävään kokoonpanoon
suunniteltujen osien valmistustarkkuus ra-
joittavat tekniikasta saatavaa hyötyä. Hitsa-
uksen ja kokoonpanon integrointi ei kuiten-
kaan edellytä suursarjatuotantoa. Tuotan-
nossa on kuitenkin oltava toistuvuutta, jonka
lisäksi tuotteiden suunnittelussa ja osien
valmistuksessa on huomioitava robotisoinnin
vaatimukset.
Tutkimus on tehty osana Savonia-ammat-
tikorkeakoulun toteuttamaa HitSavonia II
hanketta. HitSavonia II kuului Tekesin SISU
2010 – Uusi tuotantoajattelu – teknologiaoh-
jelmaan ja hankkeelle on myönnetty rahoitus-
ta Euroopan aluekehitysrahastosta.
Lisätietoja:
Esa Jääskeläinen
Tutkimuspäällikkö
Savonia-ammattikorkeakoulu
Konetekniikan T&K-yksikkö
KUOPIO
puh. 044 785 6271
kone.savonia.fi ja
Kuva 5. Case-tuotteen mitta- ja muototoleranssien todennusta 3D-skannauksella.
1...,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23 25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,...68
Powered by FlippingBook