Robotiikan käyttö mekaanisessa kestotestauksessa

Abstract

Tuotteet ja laitteet kohtaavat elinkaarensa aikana rasitusta ja kulumaa. Tuotekehitysprojektin aikana näitä ulkoisista voimista ja ympäristön olosuhteista johtuvia rasitteita mallinnetaan monin tavoin. Tämä tutkielma käsittelee tuotteiden mekaanista kestotestausta ja siihen liittyviä robotiikan sovelluksia sekä näihin sovelluksiin liittyviä hyötyjä ja haasteita. Työn tavoitteena on selvittää, miten robotiikkaa voidaan hyödyntää mekaanisessa kestotestaamisessa.

Työ tehdään toimeksiantona Kempower Oyj:lle, joka valmistaa pikalatausratkaisuja sähköiseen liikenteeseen. Yhtiö aikoo laajentaa mekaniikkatestauskapasiteettiaan osana laadunvarmistusohjelmaa. Työssä perehdytään tuotteiden kestotestaamiseen sekä robotiikkaan kirjallisuuden lähteiden avulla. Kestotestaamisen osalta käsitellään olosuhdetestausta sekä mekaniikkatestausta ja robotiikan osalta yhteistyö- ja teollisuusrobotiikkaa sekä voimaohjausta. Työssä havaittiin, että olosuhde- ja mekaniikkatestaus liittyvät olennaisesti toisiinsa, koska materiaaliominaisuudet muuttuvat ikääntymisen seurauksena. Havaittiin myös, että kestotestit ovat hyvin pitkäkestoisia, minkä takia testin suorittaminen vaatii jonkinlaista automaatiota. Robotti on käytännössä joustava automaatiojärjestelmä, jolla voidaan suorittaa monenlaisia mekaanista rasitusta mallintavia testejä. Työssä havaittiin myös, että voimaohjauksen avulla robotiikkaa voidaan hyödyntää testaamisessa tarkasti sekä monipuolisesti.

Kohdeyrityksen tilanteessa valmistettaville laitteille on asetettu tarkat vaatimukset standardeissa. Työssä robotiikkasovelluksia esitelläänkin standardien IEC-62196-1:2022 ja IEC 61851-23:2023 mukaisiin testeihin vaihtoehtona standardin mukaisille testilaitteistoille. Standardissa esiteltyjä testejä tarkasteltaessa huomattiin, että yhteistyörobotiikkaa ei voida käyttää kaikissa mekaanisissa testeissä niiden vaatiman voiman takia. Tästä syystä kattava robotiikkaa hyödyntävä mekaaninen kestotestaus vaatisi vahvemman, mahdollisesti voimaohjatun teollisuusrobotin. Voimaohjaus on kestotestaamisen kannalta tärkeä ominaisuus, sillä kestotestin aikana voimien hallinta ja liikkeen seuranta ovat tarkkuuden kannalta avainasemassa.