Kääntölaitteen hitsaus joustavalla robottihitsaussolulla
Lappalainen, Hugo (2018)
Diplomityö
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804196712
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804196712
Tiivistelmä
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia Kesla Oyj:lle suunniteltuun joustavaan robottihitsaussoluun sopivaa robottitarrainta. Miehittämättömästi ajettavan robottihitsaussolun kappaleenkäsittely tapahtuu lineaariradalla liikkuvalla nivelvarsirobotilla. Tällöin valittavan robottitarraimen tulee pystyä liikuttamaan mahdollisimman monipuolisesti erilaisia kappaleita, kestää massiivisista kappaleista aiheutuvat kuormitukset ja vikatilanteissa säilyttää kiinnitys pudottamatta kappaletta.
Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja käytännön osuudesta. Kirjallisuusosuudessa käsitellään robottihitsausta yleisesti, siihen liittyvää laitteistoa, ohjelmointi- ja anturointitapoja sekä joustavuuden saavuttamista. Lisäksi kirjallisuusosuudessa käsitellään erilaisia robottitarraimeksi soveltuvia laitteistoja sekä auto- ja teollisuusnosturin kääntölaitteen hitsausta. Käytännön osuudessa määritellään kääntölaitteen osien robottihitsauksen kappaleenkäsittelyn kiinnityskohdat ja valitaan arvoanalyysiä apuna käyttäen kappaleenkäsittelyrobotille tarrain.
Kappaleenkäsittelyn kiinnityskohdiksi valittiin kääntöpylvään selkäpuoli ja kääntölaitteen rungon valukappale. Arvoanalyysin perusteella parhaimmaksi tarraintyypiksi käyttökohteeseen osoittautui nollapistekiinnitin. Eri valmistajien nollapistekiinnittimistä robottitarraimeksi valittiin AMF:n K20.3 perustuen sen ominaisuuksiin ja omakohtaisiin kokemuksiin nollapistekiinnittimistä. Nollapistekiinnitintä varten suunniteltiin tarrainlaippa, jonka avulla kiinnitin saadaan toimimaan robotin rannelaipassa. Liikuteltaville kappaleille suunniteltiin myös kiinnityslaipat, joihin nollapistevetotapit saadaan kiinnitettyä ja kappaleet kohdistettua oikeaan asemaan robotin suhteen. Nollapistetarraimen keskittävän ja kohdistavan kiinnityksen lisäksi kappaleille tulee valmistaa riittävän tarkat telineet, joista robotti saa helposti noudettua hitsattavat kappaleet. Kesla Oyj is planning to invest in a flexible robot welding cell. The aim of this thesis was to find suitable robot gripper for planned robot welding cell. In this unattended welding cell the workpiece positioning is done by industrial robot which lays on linear axis. In this case the robot gripper must be able to grab and move various workpieces, withstand strain from heavy workpieces and maintain the grip in case of system failure or power outage.
The study consists of literature review and practical part. The literature review comprises robot welding in general, robot welding equipment, programming methods, sensors and how to achieve flexibility in robot welding. Also different types of robot grippers and welding of truck and stationary cranes’ rotating device are discussed. In the practical part the workpieces’ gripping points for the material handling robot are defined and the most suitable robot gripper is selected by using value analysis.
The selected gripping point for the rotating column was its backside and the point for the base of the rotating device was its steel casting. Based on value analysis the most suitable robot gripper for the flexible robot welding cell was zero point clamping system. In the end AMF K20.3 zero point clamping system was chosen based on its properties and previous experience of zero point clamping systems. A gripper flange was designed for the zero point clamping system so it can be attached to the robot mounting flange. Also attachment flanges for the workpieces were designed. The zero point clamping nipples are installed to the attachment flanges and the flanges also help to align the workpieces. For unobstructed and precise gripping, racks for weldable parts must be manufactured.
Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja käytännön osuudesta. Kirjallisuusosuudessa käsitellään robottihitsausta yleisesti, siihen liittyvää laitteistoa, ohjelmointi- ja anturointitapoja sekä joustavuuden saavuttamista. Lisäksi kirjallisuusosuudessa käsitellään erilaisia robottitarraimeksi soveltuvia laitteistoja sekä auto- ja teollisuusnosturin kääntölaitteen hitsausta. Käytännön osuudessa määritellään kääntölaitteen osien robottihitsauksen kappaleenkäsittelyn kiinnityskohdat ja valitaan arvoanalyysiä apuna käyttäen kappaleenkäsittelyrobotille tarrain.
Kappaleenkäsittelyn kiinnityskohdiksi valittiin kääntöpylvään selkäpuoli ja kääntölaitteen rungon valukappale. Arvoanalyysin perusteella parhaimmaksi tarraintyypiksi käyttökohteeseen osoittautui nollapistekiinnitin. Eri valmistajien nollapistekiinnittimistä robottitarraimeksi valittiin AMF:n K20.3 perustuen sen ominaisuuksiin ja omakohtaisiin kokemuksiin nollapistekiinnittimistä. Nollapistekiinnitintä varten suunniteltiin tarrainlaippa, jonka avulla kiinnitin saadaan toimimaan robotin rannelaipassa. Liikuteltaville kappaleille suunniteltiin myös kiinnityslaipat, joihin nollapistevetotapit saadaan kiinnitettyä ja kappaleet kohdistettua oikeaan asemaan robotin suhteen. Nollapistetarraimen keskittävän ja kohdistavan kiinnityksen lisäksi kappaleille tulee valmistaa riittävän tarkat telineet, joista robotti saa helposti noudettua hitsattavat kappaleet.
The study consists of literature review and practical part. The literature review comprises robot welding in general, robot welding equipment, programming methods, sensors and how to achieve flexibility in robot welding. Also different types of robot grippers and welding of truck and stationary cranes’ rotating device are discussed. In the practical part the workpieces’ gripping points for the material handling robot are defined and the most suitable robot gripper is selected by using value analysis.
The selected gripping point for the rotating column was its backside and the point for the base of the rotating device was its steel casting. Based on value analysis the most suitable robot gripper for the flexible robot welding cell was zero point clamping system. In the end AMF K20.3 zero point clamping system was chosen based on its properties and previous experience of zero point clamping systems. A gripper flange was designed for the zero point clamping system so it can be attached to the robot mounting flange. Also attachment flanges for the workpieces were designed. The zero point clamping nipples are installed to the attachment flanges and the flanges also help to align the workpieces. For unobstructed and precise gripping, racks for weldable parts must be manufactured.