Levynkäsittelyn robotisointi
Valkonen, Ville (2023)
Valkonen, Ville
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202401312302
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202401312302
Tiivistelmä
HB-betoniteollisuus Oy:n E-tehtaan levyjen käsittelyn nykyiseen rakenteeseen ja sen aiheuttamiin ongelmiin oli löydettävä korvaava ratkaisu. Ensisijainen ratkaisu tuli olla robotilla toteutettu levyjenkäsittelysolu.
Nykyinen hydraulinen saksinostinjärjestelmä on aiheuttanut suunnittelemattomia katkoja ja materiaalihävikkiä jo useiden vuosien ajan. Makasiinin rajallinen kapasiteetti ja lyhyenkin seisokin aiheuttama levyjen
loppuminen, sekä odotuksen aiheuttama materiaalin hävikki oli myös merkittävä ongelma ratkaistavaksi.
Työssä tuli selvittää minkälainen robotti olisi kohteeseen sopiva, sekä minkälainen tarttuja robotilla on oltava, jotta levyjä voitaisiin käsitellä turvallisesti. Huomioon tuli ottaa lainsäädäntö, asetukset ja standardit
robottisolua suunnitellessa.
Opinnäytetyö toteutettiin tutkimuksellisena kehittämistyönä. Toteuttamiseksi laadittiin tutkimuskysymykset, joiden pohjalle laadittiin tarvittava tietoperusta. Tietoperusta koostuu robotiikan rakenteiden perusteista ja -kehityksen historiasta, jossa painotettiin työlle ja sen toteuttamiselle tärkeitä kehitysaskelia. Tietoperustassa on yleistävä katsaus turvallisuuteen ja turvallisuuden tärkeyteen robottien käytössä. Se sisältää
kattavan kokoelman lakeja, asetuksia, standardeja ja direktiivejä, jotka on otettava huomioon laitteiston ja
robotiikan suunnittelussa ja rakentamisessa. Ratkaisun robottisolu luotiin simulaatioympäristössä, jossa on
mahdollista testata rakenteen toimintaa hyvin oikean tehdasympäristön kaltaisissa olosuhteissa. Simulointi
mahdollisti työalueella olevien rakenteiden ja robotin mahdollisten törmäysten tarkastelun. Robotin lisäämiseksi tehtaalle luotiin sähkötekninen työdokumentaatio käyttäen pääasiassa Autocad 2020-ohjelmistoa.
Robotin lisäämisen vaikutus tehtaan logiikan ja ratojen ohjaukseen tarkasteltiin käyttäen Siemens STEP 7-
ohjelmistoa. Samalla laadittiin tarvittavat muutokset ohjelmaan robotin ja logiikan kättelyitä varten.
Työn tuloksena saatiin simulaatiosta tallenne ja työdokumentointi toimivasta levyjenkäsittelyn robottisolusta. Työstä saatuja nauhoitetta ja dokumentteja voidaan käyttää arvioidessa ratkaisun toteutettavuutta
kohdeympäristöön sekä vaadittavasta aikataulusta. Työn toteutusosa ja sen dokumentointi tukee myös hyvin mahdollisia tarjouskyselyitä valitun robotin ja työkalun valinnan suhteen.
Nykyinen hydraulinen saksinostinjärjestelmä on aiheuttanut suunnittelemattomia katkoja ja materiaalihävikkiä jo useiden vuosien ajan. Makasiinin rajallinen kapasiteetti ja lyhyenkin seisokin aiheuttama levyjen
loppuminen, sekä odotuksen aiheuttama materiaalin hävikki oli myös merkittävä ongelma ratkaistavaksi.
Työssä tuli selvittää minkälainen robotti olisi kohteeseen sopiva, sekä minkälainen tarttuja robotilla on oltava, jotta levyjä voitaisiin käsitellä turvallisesti. Huomioon tuli ottaa lainsäädäntö, asetukset ja standardit
robottisolua suunnitellessa.
Opinnäytetyö toteutettiin tutkimuksellisena kehittämistyönä. Toteuttamiseksi laadittiin tutkimuskysymykset, joiden pohjalle laadittiin tarvittava tietoperusta. Tietoperusta koostuu robotiikan rakenteiden perusteista ja -kehityksen historiasta, jossa painotettiin työlle ja sen toteuttamiselle tärkeitä kehitysaskelia. Tietoperustassa on yleistävä katsaus turvallisuuteen ja turvallisuuden tärkeyteen robottien käytössä. Se sisältää
kattavan kokoelman lakeja, asetuksia, standardeja ja direktiivejä, jotka on otettava huomioon laitteiston ja
robotiikan suunnittelussa ja rakentamisessa. Ratkaisun robottisolu luotiin simulaatioympäristössä, jossa on
mahdollista testata rakenteen toimintaa hyvin oikean tehdasympäristön kaltaisissa olosuhteissa. Simulointi
mahdollisti työalueella olevien rakenteiden ja robotin mahdollisten törmäysten tarkastelun. Robotin lisäämiseksi tehtaalle luotiin sähkötekninen työdokumentaatio käyttäen pääasiassa Autocad 2020-ohjelmistoa.
Robotin lisäämisen vaikutus tehtaan logiikan ja ratojen ohjaukseen tarkasteltiin käyttäen Siemens STEP 7-
ohjelmistoa. Samalla laadittiin tarvittavat muutokset ohjelmaan robotin ja logiikan kättelyitä varten.
Työn tuloksena saatiin simulaatiosta tallenne ja työdokumentointi toimivasta levyjenkäsittelyn robottisolusta. Työstä saatuja nauhoitetta ja dokumentteja voidaan käyttää arvioidessa ratkaisun toteutettavuutta
kohdeympäristöön sekä vaadittavasta aikataulusta. Työn toteutusosa ja sen dokumentointi tukee myös hyvin mahdollisia tarjouskyselyitä valitun robotin ja työkalun valinnan suhteen.