Puuosatyökalun suunnittelu teollisuusrobotille

Abstract

Opinnäytetyössä suunniteltiin puuosatyökalun teollisuusrobotille, joka kokoaa puisia kattoristikkorakenteita. Työn toimeksiantajana oli Autoprod Oy, joka on kehittänyt täysin automaattisen kattoristikoiden kokoonpanolinjan. Suunniteltavan työkalun tuli suoriutua puuosien siirtämisestä kokoonpanoseinälle ja valmiin ristikon poistosta. Suunnittelulla pyrittiin parantamaan nykyistä työkalua sekä tekemään sen käytöstä entistä joustavampaa erityisesti puuosaa haettaessa. Merkittävin kehityskohde edelliseen työkaluun verrattuna oli tartuntaosa, johon suunniteltiin kääntömekanismi. Toinen merkittävä lisäys oli ristikonpoiston mahdollistaminen samalla työkalulla. Työn tavoitteina olivat myös valmistus- ja kokoonpanopiirustusten laatiminen sekä valmiin työkalun kokoonpano ja testaaminen.

Suunnittelu aloitettiin tutustumalla käytössä olevaan työkaluun, käsiteltäviin kappaleisiin ja prosessiin, jotta tiedettiin niiden antamat rajoitteet ja vaatimukset työkalulle. Uuden työkalun kehittäminen aloitettiin perehtymällä erilaisiin olemassa oleviin tarraimiin ja yleisimpiin käytössä oleviin tarrainmekanismeihin. Työkalun suunnittelu aloitettiin luonnostelemalla erilaisia vaihtoehtoja tartuntaosan mekanismeiksi, jotka soveltuisivat tähän työkaluun. Neljästä mekanismivaihtoehdosta mallinnettiin yksinkertaiset mallit Inventor-ohjelmalla ja tutkittiin niiden soveltuvuutta ja toteutettavuutta sekä valittiin paras vaihtoehto. Työkaluun tulevilta toimilaitteilta vaadittavat voimat ja muut mitoitukset tehtiin niihin soveltuvilla menetelmillä. Tartuntaosan mallintamisen edetessä suunniteltiin erilaisia kääntömekanismivaihtoehtoja. Tarkemmin tutkittiin kolmen eri mekanismin soveltuvuutta. Työkalun runko mallinnettiin, kun tartuntaosan ja kääntömekanismin toimintaperiaatteet oli ratkaistu.

Lopuksi tehtiin tarvittavat lujuustarkastelut Inventorilla ja laadittiin osa-, osakokoonpano- ja kokoonpanopiirustukset vasta, kun työkalu oli kokonaan mallinnettu. Työkalun käyttövoimaksi valikoituivat pneumatiikka ja hydrauliikka. Lopputuloksena saatiin työkalu, joka teoriassa suoriutuu sille asetetuista vaatimuksista. Kokoonpano ja testaaminen rajattiin pois työstä, koska aika ei olisi riittänyt niiden tekemiseen.