Ruuviyksikön kokoonpantavuuden tarkastelu ja kokoonpanon automatisoitavuuden kehittäminen

Abstract

Kokoonpano on usein valmistavassa teollisuudessa osa-alue, jossa manuaalisen työn osuus on suurin. Ihmisten ja teknologian tulee toimia yhteistyössä kokoonpanotyön yksinkertaistamiseksi, sekä tehokkuuden ja tuottavuuden parantamiseksi. Selittävänä tekijänä manuaalisen työn suurelle osuudelle pidetään usein ihmisten joustavuutta, adaptoituvuutta ja luovuutta. Ihminen suoriutuu automaatioita paremmin tuntumaa, sekä luovaa ajattelua vaativissa toimenpiteissä. Automaation etuihin sen sijaan kuuluu sen väsymätön ja tasalaatuinen suorittaminen raskaissa sekä toistuvissa toimenpiteissä. Ihmisen poistaminen vaativista kokoonpanoprosesseista on kompleksista ja sen taloudellinen perustelu on vaikeaa. Vaativissa kokoonpanoprosesseissa tulisi ihmisen poistamisen sijaan keskittyä luomaan ihmisen sekä automaation välille paras mahdollinen työnjako.

Tämä diplomityö keskittyy tarkastelemaan kohdeyritys Gardner Denver Oy:n tiloissa tapahtuvaa Enduro- mallin ruuviyksikön kokoonpanotyötä. Työ tarkastelee kokoonpantavan ruuviyksikön rakennetta, sekä nykyisessä kokoonpanoprosessissa sovellettavia työkaluja, liikkeitä ja kokoonpanometodeja. Tästä kokonaisuudesta arvioidaan sen nykytilanteen kehitettäviä osa-alueita. Kehitettäviä osa-alueita ovat esimerkiksi suunnittelun heikkoudet ja ihmistä tarpeettomasti kuormittavat kokoonpano-operaatiot. Ongelmakohtien arviointi perustuu käyttäjiltä kerättyyn tietoon sekä vertaisarvioiduissa teoksissa esiteltyihin yleisesti tunnistettuihin tapauksiin.

Työn tuloksena on saatu useita eri kategorian tuloksia sekä kehitysehdotuksia. Käyttäjille suoritettu kyselytutkimus antaa käyttäjien näkökulmasta suuntaa tämän hetken haastavimmista tilanteista sekä automaation tarpeesta kokoonpanotyössä. Käyttäjien ilmoittamiin ongelmiin on esiteltynä kirjallisuuden avulla perusteltuja ratkaisuehdotuksia, sekä Autodesk Inventor sovelluksella tehtyjä malleja suunnittelumuutoksista ja prototyyppityökalusta. Lyöntioperaatiot eivät ole suositeltavia automaation eivätkä ihmisten kannalta. Tästä syystä laakereiden sisäkoolien prässäämiseen roottoreille tarvittava voima on laskettu ja tulokset esitetty. Vastaavat tulokset ovat nähtävissä myös laakereiden prässäämisestä laakeripesiin.

Assembly is often the area in the manufacturing industry where the share of manual work is the largest. People and technology must work together to simplify assembly work and improve efficiency and productivity. People's flexibility, adaptability and creativity are often considered to be an explanatory factor for the large share of manual work. Humans perform better than automation in procedures that require feeling and creative thinking. The advantages of automation, on the other hand, include its tireless and consistent performance in heavy and repetitive procedures. Removing humans from demanding assembly processes is complex and its economic justification is difficult. In demanding assembly processes, instead of eliminating humans, the focus should be on creating the best possible division of labor between humans and automation.

This thesis focuses on examining the assembly work of the screw unit of the Enduro model that takes place in the premises of the target company Gardner Denver Oy. The work examines the structure of the screw unit to be assembled, as well as the tools, movements and assembly methods applied in the current assembly process. From this whole, the aspects of its current situation that need to be developed are evaluated. Areas that need to be developed are, for example, design weaknesses and assembly operations that burden people unnecessarily. The assessment of problem areas is based on information collected from users and commonly recognized cases presented in peer-reviewed works.

As a result of the work, several results of different categories and development proposals have been obtained. The survey conducted for users gives direction from the users' point of view about the most challenging situations at the moment and the need for automation in assembly work. Solutions to the problems reported by the users are presented, substantiated with the help of literature, as well as models of design changes and the prototype tool made with the Autodesk Inventor application. Strike operations are not recommended for automation or humans. For this reason, the force required to press the inner cores of the bearings onto the rotors has been calculated and the results presented. Corresponding results can also be seen from pressing the bearings into the bearing housings.