Topias Iloviita
AIV-PUSKURIKULJETTIMEN 3D- MALLINNUS JA KEHITYS
Tekniikka
2019
VAASAN AMMATTIKORKEAKOULU Konetekniikka
TIIVISTELMÄ
Tekijä Topias Iloviita
Opinnäytetyön nimi AIV-puskurikuljettimen 3d-mallinnus ja kehitys
Vuosi 2019
Kieli suomi
Sivumäärä 31
Ohjaaja Juha Hantula
Opinnäytetyö tehtiin Co-Automation Oy:lle. Työn tavoitteena oli 3D-mallintaa Solidworksilla olemassa olevan AIV-puskurikuljetin mekaanisesti, kehittää sen käytettävyyttä varmemmaksi, sekä parantaa ja helpottaa huollettavuutta. Ensim- mäinen kuljetin toimitettiin Nokia Oy:lle Ouluun.
Kuljetin on yksinkertainen Omronin logiikalla ohjattu kuljetin, jonka runko on valmistettu alumiiniprofiilista. Kuljettimelle ajetaan tuote puskuriin. Tuote kulje- tetaan puskurin ja tuotantolinjan välillä Omronin mobiilirobotilla LD-90, jonka päälle on rakennettu pieni kuljetin.
Olemassa olevan tuotteen mallinnus onnistui erinomaisesti. Mallinuksen jälkeen mietittiin ja kehitettiin tuotteen toimivuutta ja huollettavuutta. Kehitys onnistui suunnitellusti, mutta kehitettävää jäi vielä tulevaisuuteen. Ihan kaikkia parannuk- sia ei vielä ensimmäiseen kuljettimeen toteutettu. Parannukset tullaan toteutta- maan tuleviin kuljetin tilauksiin ja tarvittaessa myös ensimmäiseen kuljettimeen.
Avainsanat 3D-mallinnus, AIV puskurikuljetin, mobiilirobotti, kehitys
VAASAN AMMATTIKORKEAKOULU UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Konetekniikka
ABSTRACT
Author Topias Iloviita
Title 3D Modelling and Development of AIV Buffer Conveyor Line
Year 2019
Language Finnish
Pages 31
Name of Supervisor Juha Hantula
This thesis was made for Co- Automation Oy. The aim of this work is improve an existing AIV buffer conveyor line, increase line usability and decrease its service time by using Solidworks 3D modelling. The first conveyor was delivered to No- kia Oulu factory in Finland.
The conveyor is a simple Omron plc controlled conveyor the frame of which is made of aluminium profile. The product is driven to the conveyor in a buffer. The product is transported between in a buffer and production line from the Omron mobile robot LD-90, which is equipped with conveyors on top of it. The existing product was first modelled and after the modeling the product functionality and serviceability was developed and improved.
The development succeeded as planned, but there is still room for further. Not all improvements have been implemented in the first conveyor, yet. Improvements will be made in ordered conveyors in the future and if necessary, in the first con- veyor.
Keywords 3D modelling, AIV buffer conveyor, mobile robot and de- velopment
SISÄLLYS
TIIVISTELMÄ ABSTRACT
1 JOHDANTO ... 7
2 CO-AUTOMATION ... 8
2.1 Alku... 8
2.2 Yrityksen toiminta ... 8
2.3 Yrityksen tulevaisuus ... 8
3 TUOTEKEHITYS ... 9
3.1 Tuotekehityksen vaiheita ... 9
3.2 Tuotekehitysmenetelmiä ... 10
3.3 Tuotteen suojaaminen patentin avulla ... 11
3.3.1 Patentointi suomessa ... 11
3.3.2 Patentointi ulkomailla ... 12
3.4 PLM-järjestelmä tuotekehityksen tukena ... 12
4 MOBIILIROBOTTI ... 14
4.1 Yleisesti... 14
4.2 Omron LD-90... 14
5 3D-MALLINNUS ... 16
5.1 Puskurikuljetin ... 16
5.1.1 Runko ... 16
5.1.2 Kuljetin ... 16
5.1.3 Sähkökeskus ... 17
5.1.4 Puskurikuljettimen kokoonpano... 18
5.2 Robottikuljetin ... 19
5.2.1 Kuljetin ... 19
5.2.2 Kuljettimen suojapelti ... 20
5.2.3 Robottikuljettimen kokoonpano ... 21
5.3 AIV puskurikuljettimen pääkokoonpano ... 23
6 KEHITYS ... 24
6.1 Anturin kiinnitys ... 24
6.2 Anturin häiriö ... 25
6.3 Robottikuljettimen johtotilan suojapellin kiinnitys ... 26
7 YHTEENVETO ... 28
8 JATKOKEHITYS ... 29
LÄHTEET ... 31
KUVIO- JA TAULUKKOLUETTELO
Kuva 1. LD-sarjan mobiilirobotti ... 15
Kuva 2. Kuljettimen runko ... 16
Kuva 3. Kuljetin ... 17
Kuva 4. Sähkökeskus ... 18
Kuva 5. Puskurikuljettimen kokoonpano ... 19
Kuva 6. Robottikuljetin ... 20
Kuva 7. Kuljettimen suojapelti ... 21
Kuva 8. Robottikuljettimen kokoonpano ... 22
Kuva 9. AIV puskurikuljettimen pääkokoonpano ... 23
Kuva 10. Anturin kiinnitys ennen kehitystä ... 24
Kuva 11. Anturin kiinnitys kehityksen jälkeen ... 25
Kuva 12. Anturin laservalohäiriö ennen kehitystä ... 25
Kuva 13. Anturin laservaloeste ... 26
Kuva 14. Robottikuljettimen suojapelti ennen kehitystä ... 26
Kuva 15. Robottikuljettimen johdatuksen suojapelti kehityksen jälkeen ... 27
Kuva 16. Majakka-anturin ja vastaanottimen aukko käsin leikattuna ... 29
Kuva 17. Sähkökeskus sivussa ... 30
Kuva 18. Robotin nykyinen suojapelti ... 30
1 JOHDANTO
Suomi on yksi maailman kalleimmista maista valmistuskustannuksia mitattaessa, joihin vaikuttaa suuret työvoimakustannukset. Suomi onkin tämän takia maailman parhaimpia paikkoja suunnitella ja valmistaa automaatiojärjestelmiä. Co- Automation Oy on osa tätä tarinaa. /1/
Robotiikka ja automaatio lisäävät tuotannon ja toimitusten varmuutta, sekä laske- vat valmistuskustannuksia merkittävästi. Tuotantolaitosten paikkaa ei tarvitse va- lita työvoimakustannusten mukaan. Lopputuotteista ja komponenteista tulee tasa- laatuisia, suunnitellun mukaisia ja toimivia automatisoituna, sillä pystytään myös vähentämään raskaita ja yksitoikkoisia työvaiheita. Automatisoinnilla tuotetaan ennakoidusti halutut määrät tuotteita, joka tekee talouden hallinnasta helpompaa.
/1/
Opinnäytetyö tehtiin Co-Automation Oy:lle. Työssä oli tarkoituksena 3D-mallin- taa jo olemassa oleva AIV-puskurikuljetin (autonomous intelligent vehicles) ja mobiilirobottikuljetin. Lisäksi työn tavoitteena oli kehittää olemassa olevaa kulje- tinta huoltoystävällisemmäksi sekä parantaa sen ominaisuuksia. Tavoitteena on palvella asiakasta tulevaisuudessa tehokkaammin ja nopeammin, kun yrityksellä on esittää valmis tuote asiakkaalle. /1/
2 CO-AUTOMATION
2.1 Alku
Co-Automation perustettiin vuonna 2007 Jurvassa tekemään kilpailukykyisiä au- tomaatiojärjestelmiä. Perustajana, toimitusjohtajana ja osaomistajana on toiminut Sami Kivioja. Kiviojan lisäksi toisena perustajana ja omistajana on ollut Jani Mä- ki koko Co-Automationin historian ajan. Yritys on toiminut alkuajoista asti Vaa- san Tiilitehtaankadulla.
Co-Automationin etuliite viittaa yhteistyöhön. Yritykselle on tärkeintä keksiä rat- kaisu, joka on asiakkaan tietotaidon ulkopuolella. Ratkaisuissa yhdistyy asiakkaan näkemys sujuvasta tuotannosta ja Co-Automationin osaaminen käytännön sovel- luksista ja uudesta teknologiasta. Näin ollen parhaat ideat keksitäänkin asiakkaan kanssa yhteistyössä. /1/
2.2 Yrityksen toiminta
Co-Automation Oy toimittaa tuotantoautomaatiolaitteita. Tuotantoon kuuluu mm.
erilaiset kokoonpano- ja pakkausautomaatio, sekä konenäkö-sovellukset. Co- Automationissa suunnitellaan ja testataan laitteistot mekaniikan, ohjauksen, oh- jelmistojen ja käyttöliittymien osalta. Tuotteet kokoonpannaan oman kokoonpa- notiimin toimesta. Yrityksellä on laajasti osaamista mekaniikka-, automaatio- ja sähkösuunnittelusta. Co-Automation Oy toimittaa asiakkaille laadukkaita, turval- lisia ja helppokäyttöisiä automaatiokokonaisuuksia. Yrityksen liikevaihto on 4 miljoonaa euroa ja se työllistää 25 henkilöä. Merkittäviä asiakkaita ovat mm. No- kia Networks, ABB ja Wärtsilä. /1/
2.3 Yrityksen tulevaisuus
Vuonna 2018 Algol Technics osti 75 % Co-Automationin omistuksesta ja vuoden 2019 alussa loput osakkeet. Co-Automation Oy lakkaa olemasta ja sulautetaan kokonaisuudessa Algol Technicsiin, jolloin kaikki 25 henkilöä siirtyy heidän pal- velukseensa. Co-etuliite säilyy tulevaisuudessa Algol Technicsin robottisoluissa.
/2/
3 TUOTEKEHITYS
Tuotekehitys eli tuotteen luominen, on prosessi. Siinä yritys suunnittelee ja kehit- tää tuotteen, sekä pyrkii saamaan sen markkinoille. Tuotekehitysprosessin avulla yritys pyrkii saavuttamaan sille asetetut laatuvaatimukset. Hyvin suunnitellussa tuotekehitysprosessissa osallisena olevat saavat tällöin selkeän käsityksen, milloin ja mihin heidän työpanostaan tarvitaan ja miten kauan prosessi kokonaisuudes- saan aikataulullisesti kestää. Reaaliaikaisella seurannalla ja prosessin arvioinnilla saadaan käsitys toiminnasta kokonaisuudessaan, prosessin eroavaisuuksista ja mahdollisista ongelmakohdista. /3/
Tuotekehitysprosessi on hyvin ratkaisukeskeistä. Suunnittelutarpeen ilmaantuessa suunnittelija perehtyy ongelmakohtaan ja sen jälkeen pyrkii luomaan ratkaisun ongelmalle. Ratkaisuun päätymiselle on tyypillistä suunnittelijan omakohtainen tieto ja käytännön kokemus. Tuotekehitys itsessään on luonteeltaan kokeilevaa ja erehdyksien kautta paremman ratkaisun löytämistä. Koko prosessi on jaettu vai- heisiin. Siihen kuuluu vuorovaikutus, jossa suunnittelutyön tuloksia arvioidaan.
Tavoitteena on saada riittävä vaatimustaso. /4/
3.1 Tuotekehityksen vaiheita
Tuotekehityksen yksi tärkeimmistä vaiheista teknisen osaamisen lisäksi on projek- tinhallinta, sillä usein se toteutetaan projektiluonteisesti. Tuotekehitysprojekti voidaan jakaa neljään eri vaiheeseen tarkoituksena parantaa olemassa olevaa tuo- tetta tai luoda kokonaan uusi tuote. /5/
Ensimmäisenä määritetään asiakkaiden tarpeet, kohderyhmä, uudet ajatukset, kil- pailijoiden tarjonta, uuden tuotteen hyödyt ja olemassa olevien tuotteiden elämän- vaiheet. Tuotto-kustannuslaskelman avulla määritellään uudelle tuotteelle käytet- tävissä olevat varat, sekä tuotteen tavoitehinta. Tuotekehitys alkaa vaatimuslistan määrittelyllä. Listassa otetaan huomioon mm. lainsäädännön vaatimukset, käyttö- kohteet ja ulkonäkö. Asiakkailta pyydetään tuotetta koskevat vaatimukset ja toi- vomukset heidän näkökulmastaan. Varsinainen tuotekehitystyö voi alkaa, kun tekniset toteutusmahdollisuudet ja tuotekehityksen suunnitelma on selvitetty. /5/
Seuraavassa vaiheessa ideoidaan ja pyritään etsimään nopeasti mahdollisimman monta eri ratkaisumahdollisuutta. Uusia ideoita voidaan kerätä mm. käyttäjiltä, kilpailijoiden tuotteista, alan messuilta tai omasta tuotekehityksestä. Kun riittävä määrä ratkaisumahdollisuuksia on löydetty, pystytään valitsemaan toteuttamisen kannalta sopivimmat vaihtoehdot. Ideoiden apuna voidaan hyödyntää erilaisia tekniikoita, kuten ongelman analysointia, morfologiaa tai aivoriihtä. /5/
Kolmantena luonnostellaan toiminnot laitteeseen ja sijoitetaan pääkomponentit paikalleen. Piirustukset tehdään suurpiirteittäisesti, ilman tarkempaa mittakaavaa.
Piirustukset käydään läpi asiakkaan kanssa, jonka jälkeen niitä tarkennetaan esim.
asiakkaan layoutin mukaisesti. Nykyään koneensuunnittelu toteutetaan aika pit- kälti CAD-ohjelmistoa apuna käyttäen, jolla voidaan mallintaa ja simuloida. Teol- linen muotoilija vastaa mahdollisista ulkonäkövaatimuksista. Kriittisiä toimintoja voidaan testata prototyyppien avulla, jotta saadaan toimivuus varmistettua. Mo- nimutkaisissa tuotteissa suunnittelu voi tapahtua monella eri osastolla. /5/
Viimeisessä vaiheessa tuote dokumentoidaan ja viimeistellään. Tuotetaan tarvitta- vat valmistusdokumentit ja käyttöohje ym. dokumentaatio. Pienemmistä tuotteista voidaan tehdä prototyyppi toimivuuden varmistamiseksi ennen lopullisen tuotteen valmistamista. Isoista tai hintavista kappaleista ja kokonaisuuksista on mahdoton- ta tehdä prototyyppejä koon ja kustannuksien vuoksi, mutta niitä pystytään tes- taamaan 3D-mallinnuksen ja simulaation ansiosta. Näitä testataan myös standar- divaatimusten vuoksi. /5/
3.2 Tuotekehitysmenetelmiä
Ulrich & Eppingerin teorian mukaan tuotekehitys jaetaan kuuteen vaiheeseen.
Nollavaiheessa tehdään suunnitelma. Ensimmäisessä varsinaisessa vaiheessa kehi- tettään luonnos. Toisessa vaiheessa toteutetaan systeemitasoinen suunnittelu.
Kolmannessa vaiheessa suoritetaan yksityiskohtainen suunnittelu. Neljännessä vaiheessa testataan ja jalostetaan tuotetta. Viidennessä ja viimeisessä vaiheessa tuote on valmis tuotantoon. /6/
3.3 Tuotteen suojaaminen patentin avulla
Uusia tuotteita ja ideoita pystyy suojaamaan mm. patenttien avulla. Tämä estää, ettei kilpailijat pysty heti siirtämään ideaa omiin tuotteisiinsa. Patentin myöntää viranomainen ja se on kielto-oikeus. Käytännössä patentti tarkoittaa määräaikaista yksinoikeutta tuotteen tai idean käyttöön ja hyötymiseen. Patentti on suojattava erikseen eri valtioissa. Patentinhaltijan on suoritettava joka vuodelle patenttimak- sut, tällöin määräaikainen yksinoikeus kestää maksimissaan 20 v. Patentin halti- jalla on tämän ajan oikeus kieltää keksimänsä tuotteen tai idean ammattimainen hyväksikäyttö, joten hänellä on hallintaoikeus patentoimaansa keksintöön ja sen valmistamiseen. Ammattimaiseen hyväksikäyttöön kuuluvat myynnin ja valmis- tuksen lisäksi myös maahantuonti. Patentoidun tuotteen voi kuitenkin lisensoida muiden käyttöön tai jopa myydä patenttiajan sisällä. Patenttiajan rauettua idea tai keksintö on kaikkien vapaasti käytettävissä. Patentit tekevät tuotekehityksestä kannattavampaa ja turvatumpaa, kun uniikille idealle on suoja patentin avulla. /7, 8/
3.3.1 Patentointi suomessa
Patentti ja rekisterihallitus (PRH) myöntää patentit, jotka ovat voimassa Suomes- sa. PRH:n kautta voidaan laittaa alulle myös kansainvälinen patenttihakemus. Pa- tentointivaiheet Suomessa:
1. Oma selvitys siitä, onko keksintö uusi ja keksinnöllinen 2. Patenttihakemuksen tekeminen
3. PRH tarkastaa hakemuksen muodollisesti 4. PRH tutkii keksinnön patentoitavuuden 5. PRH myöntää patentin
6. Vuosittaiset pakolliset maksut.
Ennen patenttihakemuksen tekemistä ei suositella idean tai keksinnön esittelyä julkisesti. Patenttihakemuksen voi tehdä joko itse tai turvautua patenttiasiamiehen apuun mahdollisimman hyvän hakemuksen aikaansaamiseksi. /8/
3.3.2 Patentointi ulkomailla
Ulkomaille patenttia haettaessa hakemuksen voi tehdä suoraan toisen valtion pa- tenttivirastoon. Ulkomainen patenttihakemus kannattaa tehdä vuoden sisällä en- simmäisen hakemuksen tekemispäivästä, jolloin voi käyttää etuoikeutta suomalai- sesta hakemuksestasi. /8, 9/
Kansainvälisellä patenttihakemuksella (Patent Cooperation Treaty, PCT) voi ha- kea patenttia yhdellä kerralla 140 eri maahan ja eurooppapatentilla 42 maahan, sisältäen kaikki EU-maat ja muutaman Euroopan ulkopuolisen maan. Eurooppa- patenttia haetaan Euroopan patenttivirastosta. Kaikki valtiot käsittelevät ja myön- tävät hakemuksen erikseen. /7, 9/
Ainakaan toistaiseksi ei vielä ole olemassa maailmapatenttia, missä yhdellä ha- kemuksella saa koko maailmassa yksinoikeuden keksinnön ammattimaiseen käyt- töön. /9/
3.4 PLM-järjestelmä tuotekehityksen tukena
Product Lifecycle Management (PLM) eli tuotteen elinkaaren hallinta on ohjel- mistokokonaisuus. Sen avulla voidaan kerätä yhteen ja hallita tuotteeseen liittyvät tiedot, sekä suunnitteluprosessit. Yhteen kerätyt tiedot mahdollistavat koko toi- mintaketjun helposti saavutettavaksi. PLM ylläpitää tuotetietojen käytettävyyttä kaikissa tarvittavissa toiminnoissa koko elinkaaren ajan. Tuotteen elinkaari koos- tuu eri vaiheista, joita ovat mm. määrittely, suunnittelu, tuotanto, huolto ja käytös- tä poisto. /10/
PLM-järjestelmä mahdollistaa tiedostojen, tietämyksen ja asiantuntemuksen ja- kamisen helposti kaikille sitä tarvitseville. /10/
Järjestelmän ansiosta suunnittelu- ja tuotantoprosesseissa pystytään vaikuttamaan nopeasti markkinoiden ja standardien muutoksiin ja vaatimuksiin, sekä valmista- maan laadukkaammat tuotteet nopeammin asiakkaalle. /10/
Tuotteen elinkaaren kaikki vaiheet yhdistyvät PLM-järjestelmää apuna käyttäen yhteen tietojärjestelmään yrityksen sisällä. /10/
PLM-järjestelmä sisältää monia eri järjestelmiä mm. tuotetiedon hallinta- (PDM), toiminnanohjaus- (ERP), alihankintaketjun hallinta- (SCM) ja asiakastietojen hal- lintajärjestelmä (CRM). /10/
Järjestelmä mahdollistaa monen yrityksen ja yrityksen sisällä olevien eri toiminto- jen yhteistyön samoissa projekteissa, vaikka fyysisesti sijaittaisiin ihan eri paikka kunnalla tai eri maassa. Esimerkiksi alihankkijan osien tekemisen tiettyyn ko- koonpanoon. Tuotehallinta ja vaiheet pysyvät hallinnassa, kun töitä tehdään sa- maa järjestelmää apuna käyttäen. 3d-mallit ja piirustukset muun muassa pysyvät ajan tasalla koko ajan. Alihankkijoilta voi myös rajata pääsyn vain tiettyyn projek- tiin, jolloin muut tuotteet säilyvät turvassa. /10/
4 MOBIILIROBOTTI
4.1 Yleisesti
Autonomous Intelligent Vehicle (AIV) suomennettuna itsenäinen älykäs kulku- neuvo eli mobiilirobotti. Teollisuudessa mobiilirobotteja ei ole käytetty vielä mo- niakaan vuosia, siksi ne ovat useille tuntematon käsite. Niitä on kuitenkin ollut olemassa jo paljon kauemmin. /11/
Mobiilirobotin tehtävä on kuljettaa erilaisia tuotteita paikasta toiseen sensoreita, lasereita ja muistissa olevaa karttaa apuna käyttäen. Haluttu ympäristö ja reitti opetetaan kerran, jonka jälkeen se pystyy itsenäisesti ajamaan reitillä ja kuljetta- maan tuotteet määränpäähänsä. Mobiilirobottien käyttö on turvallista sen käyttä- essä sisäisiä lasereita ja muita antureita, niiden avulla se kiertää esteet ja tarvitta- essa laukaisee E-pysähdyksen estääkseen robotin törmäämisen reitillä oleviin esi- neisiin. /11, 12/
Mobiilirobottien käyttökohteet ovat pitkälti kantotöiden korvausta ja se mahdollis- tavaa ihmistyöpanoksen siirtämisen sellaisiin työtehtäviin, johon robotit eivät so- vellu. /11, 12/
4.2 Omron LD-90
Mobiilirobotteja on useilta eri valmistajilta ja useita eri kokoluokkia. Niitä käyte- tään erilaisissa sovelluksissa. Yleisimmin sitä käytetään logistiikka ja kuljetusteh- tävissä. Päättötyössä robotin tehtävänä on nimenomaan kuljetus ja varastointi teol- lisuudessa. Robotin koko on valittu tuotteen koon mukaan, siinä on huomioitu tuotteen painon mahdollinen muuttuminen raskaammaksi. Omron LD-90 kykenee kantamaan 90 kg kuorman ja sen käyttöaika on jopa 19 tuntia vuorokaudessa. Sen maksiminopeus on 1,35 m/s. Kuvassa 1. LD-sarjan mobiirobotti. /11, 12/
Kuva 1. LD-sarjan mobiilirobotti.
5 3D-MALLINNUS
5.1 Puskurikuljetin 5.1.1 Runko
Mallinnustyö aloitettiin AIV-puskurikuljettimen alumiinirungosta. Bosch Rext- rothin internetsivuilta ladattiin alustava 3D-malli, sitä venyttämällä saatiin mallin- nettua rungon alumiiniprofiilit (osat nro.3 & 2) oikeaan mittaan. Kuljettimen run- gon jalat (osa nro.1) ja kulmakiinnikkeet (osat nro.2 & 5) ovat osto-osia, joista sai valmiit 3D-mallit valmistaja Bosch Rexrothin sivuilta. Edellä mainituista osista kasattiin valmis kuljettimen runko (Kuva 2). /13/
Kuva 2. Kuljettimen runko.
5.1.2 Kuljetin
Kuljettimen mallinnustyö aloitettiin reunapeltien (osat nro.6 & 11) mallintamisel- la, jotka yhdistettiin 20 x 20mm alumiiniprofiililla (osa nro.8). Alumiiniprofiili
ladattiin Bosch Rexrothin sivuilta. Reunapelteihin leikattiin kiinnitysreiät kuljet- timen rullille (osa nro.2), jotka ovat osto-osia. Rullien toimittaja on Easy- Conveyors. Päätylevyjen mallinnuksella (osat nro.4 & 12) ja kiinnityksellä saatiin kokoonpantu kuljetin, sen jälkeen kun 24 kappaletta rullia oli asennettu reunapel- tien kiinnitysreikiin. Kuljettimeen mallinnettiin rullien suojapelti (osa nro.6), joka suojaa myös hihnaa (osa nro.10) ja rullien laakereita. Lisäksi kokoonpanon mo- lempiin kylkiin lisättiin alumiiniset valetut kaapelikourusuojat (osa nro.5). Lopuk- si kuljettimeen mallinnettiin vielä anturisuojat (osa nro.13). Anturi (osa nro.1) on myös osto-osa. Kuvassa 3. kuljettimen kokoonpano. /13/
Kuva 3. Kuljetin.
5.1.3 Sähkökeskus
Kuljettimen sähkökeskus (osa nro.1) on osto-osa, joka kiinnitettiin kahdella alu- miiniprofiililla kuljettimen kokoonpanon runkoon. Toinen alumiiniprofiileista mallinnettiin pidempänä (osa nro.3), jonka päähän tehtiin kiinnike valomajakalle (osa nro.4). Kuvassa 4. sähkökeskuksen kokoonpano. /13/
Kuva 4. Sähkökeskus.
5.1.4 Puskurikuljettimen kokoonpano
Alumiinirungon (osa nro.1) päälle asennettiin kaksi kuljetinta (osat nro.3), joista toiseen asennettiin hätäseis-painikkeen kiinnike (osa nro.4). Rungon kylkeen lii- tettiin sähkökeskus (osa nro.2). Näin saatiin valmis kokonaisuus (Kuva 5).
Kuva 5. Puskurikuljettimen kokoonpano.
5.2 Robottikuljetin 5.2.1 Kuljetin
Robottikuljetin (Kuva 6) on valmistettu samalla periaatteella, kun puskurikuljetin.
Mallinnustyö aloitettiin reunapeltien mallintamisella (osat nro.6 ja 7). jotka yhdis- tettiin 30 x 30mm alumiiniprofiililla (osa nro.11). Kiinnitykseen käytettiin kulma- kiinnikkeitä (osa nro.10), lisäksi reunapeltien sisälle tuli kiinnitystä ja kasaamista helpottavat alumiiniprofiilin palat (osat nro.12 ja 13). 3D-malli alumiiniprofiileille saatiin Bosch Rexrothin sivuilta, joita venyttämällä oikean mittaiseksi saatiin valmis profiili. Reunapelteihin leikattiin kiinnitysreiät kuljettimen rullille (osa nro.2), jotka ovat samanlaiset puskurikuljettimen rullien kanssa. Robotti kuljetti- meen asennettiin 6 kpl rullia. Tähän robottikuljettimeen ei tullut päätylevyjä, vaan kuljettimen suojapelti kiinniteetiin suoraan kuljettimeen (kuljettimen suojapellistä lisää seuraavalla sivulla 14). Kuljettimeen mallinnettiin niin ikään rullien suoja- pelti (osa nro.8), tällä pellillä suojataan myös hihnaa (osa nro.4) ja rullien laake- reita. Rullien suojapellin alle mallinnettiin kiinnityspelti ja ns. alapuolen suoja
(osa nro.9) Lopuksi kuljettimeen lisättiin valmiiksi mallinnetut anturisuojat (osa nro.5) ja anturit (osa nro.1). /13/
Kuva 6. Robottikuljetin.
5.2.2 Kuljettimen suojapelti
Suojapelti (osa nro.3) on taivutettua 1 mm vahvaa ruostumatonta terästä, johon on leikattu ruuvikiinnityksille reiät, ohjauspaneelille aukko, antenneille aukot, niitti- muttereille paikat ja yhteen sivuun on leikattu aukkoja, ettei pellitys näytä niin raskaalta eikä tuo liikaa lisäpainoa robotin päälle.
Peltiin kiinnitettiin antennit robotille (osat nro.2), ohjauspaneeli (osa nro.1) ja joh- tojensuojapelti (osa nro.4). Kaikki nämä nähtävissä kuvassa 7.
Kuva 7. Kuljettimen suojapelti.
5.2.3 Robottikuljettimen kokoonpano
Robottikuljettimen kokoonpano (Kuva 8) aloitettiin kiinnittämällä kuljetinko- koonpano (osa nro.3) Omronin LD-90-robottiin (osa nro.1). Kuljettimen päälle kiinnitettiin suojapellitys (osa nro.2) ja pellitykseen kiinnitettiin alumiiniputkesta huomiovalotanko (osa nro.7), johon molempiin päihin tehtiin alumiiniholkilla (osat nro.6) kiinnitys. Huomiovalotangon päähän tulee huomio valo, joka varoit- taa ihmisiä robotin liikkeestä.
Kuva 8. Robottikuljettimen kokoonpano.
5.3 AIV-puskurikuljettimen pääkokoonpano
Kuva 9. AIV puskurikuljettimen pääkokoonpano.
6 KEHITYS
6.1 Anturin kiinnitys
Anturi oli liian leveä kiinnikkeen alle kiinnitettäväksi (Kuva 10). Se jouduttiin suojaamaan suojapellillä. Kuljetin piti toimittaa asiakkaalle nopealla aikataululla, joten sitä ei ehditty kehittämään vielä tässä vaiheessa. Kyseiset suojapellit tulee myös robottikuljettimelle.
Kuva 10. Anturin kiinnitys ennen kehitystä.
Opinnäytetyötä tehdessäni kehitin anturikiinnikkeen, jonka alle anturin mahtuu kiinnittämään ja samalla kiinnike itsessään suojaa anturia (Kuva 11).
Kuva 11. Anturin kiinnitys kehityksen jälkeen.
6.2 Anturin häiriö
Aluksi anturin laservalo häiritsi toista kuljetinta. Valo pääsi etenemään kuljetti- men yli, koska toisella puolella kuljetinta ei ollut valoestettä (Kuva 12).
Kuva 12. Anturin laservalohäiriö ennen kehitystä.
Tein muutoksen kuljetinrullien suojapeltiin. Suojapelti taivutettiin korkeammalle, niin että pelti estää laservalon etenemisen toiselle kuljettimelle (Kuva 13).
Kuva 13. Anturin laservaloeste
6.3 Robottikuljettimen johtotilan suojapellin kiinnitys
Pelti oli kiinnitetty aiemmin pop-niiteillä. Tämä menetelmä ei ole kovinkaan hel- posti huollettavissa. Niitit on porattava auki peltiä poistettaessa, jonka jälkeen ne ovat käyttökelvottomia. Vanha pelti kuvassa 14.
Kuva 14. Robottikuljettimen suojapelti ennen kehitystä.
Pop-niitit korvattiin niittimuttereilla. Pelti kiinnitetään ruuveilla niittimuttereihin, jolloin pelti on avattavissa ja suljettavissa. Paranneltu suojapelti löytyy kuvasta 15.
Kuva 15. Robottikuljettimen johdatuksen suojapelti kehityksen jälkeen.
7 YHTEENVETO
Opinnäytetyön tavoitteena oli 3D-mallintaa AIV-puskurikuljetin mekaanisesti ja kehittää sen ominaisuuksia. Yhteen päättötyön osa-alueeseen kuului myös huollet- tavuuden parantaminen ja jatkokehitys.
3D- mallinnus onnistui suunnitellusti, vaikka Solidworks-ohjelmisto olikin käyttä- jälle melko uusi ohjelma. Osa ohjelmiston käytöstä vaati totuttelua, mutta kolle- goiden vinkeillä ja ajan kanssa mallinnus saatiin valmiiksi. Itse mallinnus oli melko yksinkertaista, koska useat mallit olivat osto-osia ja ne olivat ladattavissa valmistajan sivuilta. Päättötyön aikana opittiin kuitenkin paremmin ohutlevymal- linnusta ja mallien muokkausta. Tulevaisuudessa on myös hyötyä useista kokoon- panovaiheista ja osien liittämisestä toisiinsa.
Kehitystyö sujui suunnitellusti. Tämä oli mielenkiintoisin työvaihe, kun pääsi suunnittelemaan ja kehittämään uusia työtä helpottavia, nopeuttavia ja turvalli- suutta parantavia uudistuksia.
Huollettavuuden parantamista ei päästy kehittämään tarpeeksi tämän työn aikana.
Joitakin asioita mietittiin ja mallinnettiin, mutta kehitettävää jäi vielä tulevaisuu- teen.
Kaiken kaikkiaan päättötyö oli sopivan laaja ja vaikeusaste riittävä, ei kuitenkaan liian helppo. Opinnäytetyöstä on hyötyä nykyisessä työssä, opittiin käyttämään sujuvammin ja paremmin Solidworks-ohjelmistoa.
8 JATKOKEHITYS
Tuote on toimiva ja hoitaa asiansa, silti kaikkeen jää aina kehitettävää, niin tässä- kin tapauksessa. Alla muutamia kehitysajatuksia.
Robottikuljetin tarvitsee uuden ohjainpellin tulevaisuudessa. Pellin on tarkoitus keskittää tuoteräkki paremmin kuljettimelle, jolloin tuotetta on varmempi ja hel- pompi käsitellä. Robottikuljetin tarvitsee lisäksi helpotuksia kuljetinlaitteiston purkuun. Tällä hetkellä purkaminen on melko hidasta, koska ennen robottiin kä- siksi pääsemistä on monta erikseen irrotettavaa osaa. Kehitysasteella on tehdä kul- jettimesta yksi irrotettava kokonaisuus, joka helpottaa robotin huoltoa.
Mietinnässä on myös robotille vahvempi suojapelti, jolloin kuljetin olisi kiinnitet- tävissä suoraan peltiin. Kuvassa 18 on kuvattuna robotin nykyinen suojapelti.
Näissä tapauksissa pitää huomioida paino yms., että robotti jaksaa kuljettaa vielä sen tärkeimmän eli tuotteen paikasta toiseen.
Puskurikuljettimen päätypelteihin pitää tulevaisuudessa leikata valmiiksi peltien taitoksien yhteydessä majakka-anturin ja vastaanottimen aukko (Kuva 16). Nyt kyseiset aukot on tehty käsin. Kuljettimen sähkökeskus tullaan siirtämään kuljet- timen päälle. Nyt sähkökeskus vie tilaa sivusta (Kuva 17) ja ahtaissa paikoissa kaikki mahdollinen lattia pinta-ala pitää yrittää säästää.
Kuva 16. Majakka-anturin ja vastaanottimen aukko käsin leikattuna.
Kuva 17. Sähkökeskus sivussa.
Kuva 18. Robotin nykyinen suojapelti.
LÄHTEET
/1/ Co-Automation kotisivut. Viitattu 25.3.2019
https://web.archive.org/web/20180318005548/http:/www.co-automation.fi/
yritys
/2/ STT INFO kotisivut. Viitattu 25.3.2019 https://www.sttinfo.fi/tiedote/algol- technics-ostaa-enemmistoosakkuuden-co-automation-oysta---yhdistymisella- haetaan-kasvua?publisherId=65672260&releaseId=65808171
/3/ Ulrich, K & Eppinger, S 2012. Product Design and Development.
/4/ Cross, N. 2008. Engineering Design Methods: Strategies for Product Design.
/5/ Wikipedia. Viitattu 6.5.2019 https://fi.wikipedia.org/wiki/Tuotekehitys /6/ Ulrich, K & Eppinger, S (1995). Product Design and Development.
/7/ Wikipedia. Viitattu 7.5.2019 https://fi.wikipedia.org/wiki/Patentti /8/ Patentti- ja rekisterihallitus kotisivut. Viitattu 7.5.2019
https://www.prh.fi/fi/patentit/patentointi_suomessa.html /9/ Patentti- ja rekisterihallitus kotisivut. Viitattu 7.5.2019 https://www.prh.fi/fi/patentit/patentointi_ulkomailla.html /10/ Wikipedia. Viitattu 7.5.2019
https://fi.wikipedia.org/wiki/Tuotteen_elinkaaren_hallinta
/11/ Omron kotisivut. Viitattu 26.3.2019 https://industrial.omron.fi/fi/home /12/ Algol Technics kotisivut. Viitattu 26.3.2019
https://www.algoltechnics.fi/automaatio-ja-robotiikka/sairaalat-ja- terveydenhuolto/omron-ld-mobiilirobotti/
/13/ Bosch Rexroth kotisivut. https://www.boschrexroth.com/fi/fi/home/index
