Robottihitsaussolun käyttöasteen kasvattaminen keskiraskaassa konepajassa

Abstract

Robottihitsaus on tekniikan kehittymisen myötä siirtynyt tavallisiin konepajoihin. Suurissa ja keskikokoisissa sarjoissa robottihitsaus on tehokas prosessi, mutta piensarjoja valmistavissa yrityksissä kamppaillaan robottihitsauksen tehokkuuden kanssa. Tämän diplomityön aihe tuli suomalaiselta keskiraskaalta piensarjoja valmistavalta konepajalta, joka haluaa kasvattaa MIG/MAG-robottihitsaussolun käyttöastetta. Työssä selvitettiin syitä käyttöasteen nykytilaan ja mitä yrityksen olisi tehtävä omassa toiminnassaan, jotta suurempi osa tuotteista hitsattaisiin robotilla. Lisäksi tutkittiin millainen on robottihitsaukseen hyvin soveltuva terästuote hitsattavuuden, valmistuksen ja kiinnitinsuunnittelun näkökulmasta, sekä millainen kiinnitintekniikka olisi paras pienissä sarjoissa.

Tutkimuskysymyksiin vastattiin kirjallisuustutkimuksen, systemaattisen suunnitteluprosessin ja simuloinnin menetelmiä käyttäen, jotka muodostavat menetelmätriangulaation. Kirjallisuustutkimuksella ja systemaattisella suunnitteluprosessilla kartoitettiin piirteitä, joita hyvin piensarjatuotantoon soveltuvilla kiinnittimillä ja tuotteilla on. Systemaattisen suunnitteluprosessin ja simuloinnin avulla selvitettiin kiinnittimen ja tuotteen rakenteen suunnittelun vaikutusta tuotettavuuteen. Simuloinnin ja kirjallisuustutkimuksen avulla tutkittiin, kuinka valmistettavuutta voidaan parantaa valmistusvälineillä.

Tuloksena saatiin toimenpidelistaus tarvittavista toimista käyttöasteen kasvattamiseksi, sekä muodostettiin esitys yleiskäyttöisestä loppuhitsauskiinnittimestä, jossa kappaleen kiinnitys tapahtuu kartioruuveilla ja tätä kiinnitintä varten muokatuista robottihitsattavista kokoonpanoista. Toimenpidelistaus on suoraan yleistettävissä piensarjatuotantoon, jossa samantyyppisiä tuotteita hitsataan robotilla tai jossa pohditaan robotti-investointia. Lisätutkimusta tarvitaan työkappaleen kiinnitysmenetelmistä, sekä tavanomaisesti nosturilla käsiteltävistä osista koostuvien kokoonpanojen jigittömästä hitsauksesta.

With the development of technology, robot welding has been introduced in ordinary machine shops. In large and medium-sized series, robot welding is an efficient process, but companies manufacturing small series struggle with the efficiency of robot welding. The subject of this thesis came from a Finnish medium-heavy machine shop, which manufactures small series and wants to increase the utilization rate of the MIG/MAG robot welding cell. The work investigated the reasons for the current state of utilization and what the company should do in its own operations in order for more products to be welded with a robot. In addition, a steel product well suited for robot welding was studied in terms of weldability, fabrication and fixture design, as well as what kind of fastening method would be best in small series.

Research questions were answered through literature research, systematic design process and simulation, which form the method triangulation. A literature review and a systematic design process were used to research the features of fixtures and products suitable for small series production. Using a systematic design process and simulation, the effect of fixture and product structure design on productivity was investigated. Using simulation and literature research, it was investigated how manufacturability can be improved with different tools.

As a result, a list of measures required to increase the utilization rate was obtained, as well as a representation of a general-purpose welding fixture in which the part is fastened with conical screws and the robot-weldable assemblies modified for this fixture. The list of measures can be directly generalized to small series production, where products of the same type are welded by a robot or where a robot investment is considered. Further research is needed into the methods of fastening the workpiece, as well as the jigless welding of assemblies consisting of parts normally handled by a crane.