Roottorin magneettien ladontajärjestelmän esisuunnittelu
Korpela, Arto Johannes (2014)
Korpela, Arto Johannes
2014
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-08-13
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201408141360
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201408141360
Tiivistelmä
Roottorin magneettien ladonnan automatisointi on KONE Oyj:n ja KONE Industrial Oy:n tuotantoteknologian kehitysprojekti, jonka tavoitteena on parantaa työturvallisuutta ja kasvattaa tuotantovolyymia. Magneettien automaattinen ladonta tarkoittaa robotein suoritettavaa magneettien asentamista kestomagneettiroottoriin.
Työn päätavoitteina on halutun järjestelmän konstruktion määrittäminen, järjestelmään sisältyvän magneettipakkauksen suunnittelu sekä perus- ja toteutussuunnittelun tukeminen mittauksin ja tutkimuksin. Työn tarkoitus on myös toimia projektin raporttina sekä antaa tukea ja viitteitä tuleville tuotantoteknologian parannushankkeille.
Järjestelmän olennaisimmiksi komponenteiksi muodostui kaksi ladontarobottia, poimintarobotti sekä kaksi magneettimakasiinia. Poimintarobotti liikkuu lineaariradalla ja poimii radan vierelle sijoitetuista magneettipakkauksista 160 mm korkeita magneettipinoja ja asettaa ne magneettimakasiiniin. Magneettimakasiinin tehtävä on purkaa magneettipinot yksittäisiksi magneeteiksi iskevän luistin avulla. Magneettipinon alin magneetti työnnetään luistin avulla irti pinosta yksittäiseksi magneetiksi. Luisti työntää puretun yksittäisen magneetin paikkaan, josta ladontarobotin on helppo magneetti poimia. Ladontarobotti poimii magneetin ja asettaa sen roottorille määritettyyn kohtaan. Poiminta- ja ladontarobotit sekä laadunvarmistusjärjestelmä toimivat konenäön avulla.
Robottien tarttujat perustuvat rautasydämen magneettiseen vetovoimaan. Tarttujan rautasydämen koolla voidaan vaikuttaa magneetin asennuskorkeuteen. Mitä suurempi on tarttujan rautasydämen magneettinen pinta-ala, sitä lähemmäksi roottorin rautapintaa voidaan magneetti viedä ennen magneetin irtoamista tarttujasta. Magneetti irtoaa tarttujasta, kun roottorin rautapinnan magneettinen vetovoima voittaa tarttujan rautasydämen vetovoiman. Haluttu magneettien asennuskorkeus on noin 2-3 mm, joka saavutetaan tarttujalla, jonka pinta-ala on noin 700 mm2.
Magneettipakkaukselle kehitettiin kolme eri konstruktiovaihtoehtoa: ruostumattomasta teräksestä, pahvista ja muovista valmistetut pakkaukset. Pakkaukseen käytetyt materiaalit valittiin niiden ei-magneettisen luonteen vuoksi, jolloin myös puuta käytettiin kaikissa vaihtoehdoissa. Magneettipakkauksen konstruktion olennaisin asia on magneettipinojen pysyminen paikallaan sekä vierekkäisten pinojen välisten vuorovaikutusvoimien hallinta.
Halutun konstruktion mukaisen järjestelmän valmistus suoritetaan pääasiassa vuoden 2014 aikana. Valmistuksen edetessä tehdään tarkemmat pilot-testaukset magneettipakkauksille ja tarttujan toimivuudelle. Lopullinen järjestelmän toiminnallisuuden hyväksyntä tapahtuu KONE Oyj:n järjestämässä SAT-testissä.
Työn päätavoitteina on halutun järjestelmän konstruktion määrittäminen, järjestelmään sisältyvän magneettipakkauksen suunnittelu sekä perus- ja toteutussuunnittelun tukeminen mittauksin ja tutkimuksin. Työn tarkoitus on myös toimia projektin raporttina sekä antaa tukea ja viitteitä tuleville tuotantoteknologian parannushankkeille.
Järjestelmän olennaisimmiksi komponenteiksi muodostui kaksi ladontarobottia, poimintarobotti sekä kaksi magneettimakasiinia. Poimintarobotti liikkuu lineaariradalla ja poimii radan vierelle sijoitetuista magneettipakkauksista 160 mm korkeita magneettipinoja ja asettaa ne magneettimakasiiniin. Magneettimakasiinin tehtävä on purkaa magneettipinot yksittäisiksi magneeteiksi iskevän luistin avulla. Magneettipinon alin magneetti työnnetään luistin avulla irti pinosta yksittäiseksi magneetiksi. Luisti työntää puretun yksittäisen magneetin paikkaan, josta ladontarobotin on helppo magneetti poimia. Ladontarobotti poimii magneetin ja asettaa sen roottorille määritettyyn kohtaan. Poiminta- ja ladontarobotit sekä laadunvarmistusjärjestelmä toimivat konenäön avulla.
Robottien tarttujat perustuvat rautasydämen magneettiseen vetovoimaan. Tarttujan rautasydämen koolla voidaan vaikuttaa magneetin asennuskorkeuteen. Mitä suurempi on tarttujan rautasydämen magneettinen pinta-ala, sitä lähemmäksi roottorin rautapintaa voidaan magneetti viedä ennen magneetin irtoamista tarttujasta. Magneetti irtoaa tarttujasta, kun roottorin rautapinnan magneettinen vetovoima voittaa tarttujan rautasydämen vetovoiman. Haluttu magneettien asennuskorkeus on noin 2-3 mm, joka saavutetaan tarttujalla, jonka pinta-ala on noin 700 mm2.
Magneettipakkaukselle kehitettiin kolme eri konstruktiovaihtoehtoa: ruostumattomasta teräksestä, pahvista ja muovista valmistetut pakkaukset. Pakkaukseen käytetyt materiaalit valittiin niiden ei-magneettisen luonteen vuoksi, jolloin myös puuta käytettiin kaikissa vaihtoehdoissa. Magneettipakkauksen konstruktion olennaisin asia on magneettipinojen pysyminen paikallaan sekä vierekkäisten pinojen välisten vuorovaikutusvoimien hallinta.
Halutun konstruktion mukaisen järjestelmän valmistus suoritetaan pääasiassa vuoden 2014 aikana. Valmistuksen edetessä tehdään tarkemmat pilot-testaukset magneettipakkauksille ja tarttujan toimivuudelle. Lopullinen järjestelmän toiminnallisuuden hyväksyntä tapahtuu KONE Oyj:n järjestämässä SAT-testissä.