Joustavan robotisoidun särmäyssolun käyttöönotto levytuotetahtaalla

Abstract

Diplomityön ensimmäisenä tavoitteena on selvittää robotisoidun särmäyssolun tehokkaimmat käyttöalueet särmättävien kappaleiden muotojen ja laitteiston teknisten edellytysten perusteella. Toisena tavoitteena on tuoda esille robotisoidun särmäyssolun käyttöönottoon liittyviä ongelmia ja antaa käytännön ohjeita niiden ratkaisemiseksi. Tuloksia sovelletaan jatkossa kohdeyrityksen markkinoiman särmäyssolun tuotekehitykseen. Särmäyksen automatisoinnin pääpiirteitä tarkastellaan tutkimalla markkinoilla olevien robottisolujen toimintaperiaatteita ja ohjelmointitapoja. Työssä on myös esitetty kohdeyrityksen omat tavoitteet ja lähtökohdat särmäysmenetelmien kehittämiseen, joista tärkeimmät ovat integroitavuus joustavaan valmistusjärjestelmään ja solun kehittäminen myyntiartikkeliksi. Työssä esitellään robotisoidun särmäyssolun toimintaa kuvaamalla työkierron toiminnot pääpiirteissään. Samassa yhteydessä esitellään myös solun konekanta sekä koneiden välillä tapahtuva tiedon siirto. Erityisenä mielenkiinnon kohteena ovat olleet joustavan valmistusjärjestelmän soluohjaimen toiminnot ja särmäyssolun toimivuus FMS:n osana. Analyyttisessä osuudessa tutkitaan kappaleiden särmättävyyttä robotisoidussa tuotantoratkaisussa. Lähtökohdaksi on otettu särmäyspuristimen, robotin, lisälaitteiden ja kappaleen muotojen asettamat rajoitukset sekä toisaalta robotisoinnin tuomat uudet mahdollisuudet. Tulosten perusteella robotisointi soveltuu parhaiten painaville tai monimutkaisille kappaleille, joiden manuaalisärmäys vie paljon aikaa. Taloudellisia käyttöalueita kartoitettiin tutkimalla eräkokoon, ohjelmointiajan, kappaleajan ja särmien määrän vaikutusta valmistuskustannuksiin. Robotisoinnin on todettu kannattavan yrityksissä, joissa sarjat ovat usein toistuvia ja eräkoot yli 150 kappaleen suuruisia. Kappaleen muoto ja särmien määrä vaikuttaa monin tavoin kappaleaikaan ja siten myös valmistuskustannuksiin. Robotisoinnin kannattavuutta on näissä tapauksissa arvioitava aina tapauskohtaisesti työkierron vaatimien toimintojen perusteella.

The first aim of this thesis is to specify the most feasible application area for the robotic bending cell. Under examination are the technical performance of the bending robot and the geometry of bent components. The second aim is to address problems in the commissioning of the cell and to give practical guidelines for solving these issues. In future the results can be utilised in product design and education. The main features of automation are examined by studying the operating principle and the programming modes of commercially available robotic bending cells. In this thesis also the company's starting point and objectives related to press braking methods are discussed. The most important of these are integration in Flexible Manufacturing Systems and development of the cell into a marketable product. The operation of a bending cell is examined by describing the main stages within a production cycle. Further, the machines of the cell and data transfer between them is described. Special attention is paid to the FMS cell control unit and the operation of the bending cell within a Flexible Manufacturing System. The findings of the study show component types which can be bent in a robotic cell. The basis is defined by the restrictions placed by the press brake, the robot, auxiliary equipment and component geometry. The results show that the robotic bending cell is best suited for heavy or complex components, the manual bending of which is time-consuming. Economical aspects were studied by analysing how batch size, programming time, cycle time and the number of bends affect manufacturing costs. Robotic bending was found cost-efficient for recurrent batches of more than 150 pieces. Further, manufacturing time and, consequently, manufacturing costs, depend in numerous ways on component geometry and the number of bends. Thus these cases require case-by-case examination.