Pienikokoisen skaalautuvan joustavan tärysyöttölaitteen suunnittelu
Suvanto, Matti (2018)
Suvanto, Matti
2018
Konetekniikka
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
2018-01-10
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201712282502
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201712282502
Tiivistelmä
Työ tehtiin kokoonpanosoluihin joustavia syöttölaitteita valmistavalle yritykselle. Aiemmat yrityksen syöttölaitteet syöttävät erilaisia osia n. 6 mm halkaisijaan saakka. Yritys aikoi valmistaa syöttölaitteita myös suuremmille osille, mutta laitteen paineilmakäyttöinen väärässä asennossa olevien osien palautus ei ole suoraan skaalattavissa ja sen tilalle tuli kehittää skaalautuva menetelmä.
Asiakaslähtöinen valmistus on tarkoittanut yhä pienempien erien valmistusta ja kasvanutta tuotteiden variaatiota. Tuotannossa on siksi selkeä trendi siirtyä yhä joustavampaan valmistukseen ja kokoonpanoon. Kasvanut joustavuus näkyy esimerkiksi kaksikäsivartisissa, ihmisen käsiä imitoivissa robottimalleissa ja ihmisen kanssa samassa tilassa työskentelevissä roboteissa.
Syöttölaitteen tärytason mekaniikkaa selvitettiin kirjallisuuskatsauksessa. Selvisi, että tärytason taajuus kannattaa pitää alhaisena, mutta kuitenkin riittävän korkeana, että osat pomppivat tärytasolla eteenpäin. Kilpailijakartoituksessa nähtiin kaksi tyypillistä syöttölaiterakennetta. Kaksi vierekkäistä, eri suuntiin osia kuljettavaa tärytasoa olisi mahdollista toteuttaa edullisemmilla toimilaitteilla. Vaihtoehtoinen toimintamalli on kaksi peräkkäistä tärytasoa, jossa ylempi varastotaso annostelee varsinaiselle syöttötasolle osia vähän kerrallaan. Kahden vierekkäisen tärytason malli olisi toteutettavissa edullisemmilla mekaniikkakomponenteilla, mutta mallia simuloidessa havaittiin, ettei osa vaihda luotettavasti asentoa siirtyessään vierekkäisten tasojen välillä. Osan kääntyminen on vaatimus syöttölaitteelle, koska kokoonpanorobotilla tulee aina olla oikeassa asennossa olevia osia poimittavana.
Syöttölaitteen rakenteeksi muodostui kahden peräkkäisen tärytason malli, joka puolestaan vaatii toimiakseen kaksitoimisen toimilaitteen osien ohjaamiseksi kumpaankin suuntaan tärytasolla. Toimilaitteeksi valiutui äänikelatoimilaite (voice coil actuator), jota käytettäessä tärytason tärinän suuntaa ja suuruutta voidaan muuttaa joustavasti. Jotta tärytasolla olevat osat saataisiin käännettyä, tasoa isketään patenttiselvityksessä löydetyn menetelmän avulla alta päin. Tuloksena työssä saatiin syöttölaitteen rakenteen hahmotelma, lista vaatimuksia syöttölaitteelle, toimilaitevalinnat syöttölaitteen tärytasoille ja matemaattisia yhtälöitä syöttölaitteen suunnittelun tueksi.
Asiakaslähtöinen valmistus on tarkoittanut yhä pienempien erien valmistusta ja kasvanutta tuotteiden variaatiota. Tuotannossa on siksi selkeä trendi siirtyä yhä joustavampaan valmistukseen ja kokoonpanoon. Kasvanut joustavuus näkyy esimerkiksi kaksikäsivartisissa, ihmisen käsiä imitoivissa robottimalleissa ja ihmisen kanssa samassa tilassa työskentelevissä roboteissa.
Syöttölaitteen tärytason mekaniikkaa selvitettiin kirjallisuuskatsauksessa. Selvisi, että tärytason taajuus kannattaa pitää alhaisena, mutta kuitenkin riittävän korkeana, että osat pomppivat tärytasolla eteenpäin. Kilpailijakartoituksessa nähtiin kaksi tyypillistä syöttölaiterakennetta. Kaksi vierekkäistä, eri suuntiin osia kuljettavaa tärytasoa olisi mahdollista toteuttaa edullisemmilla toimilaitteilla. Vaihtoehtoinen toimintamalli on kaksi peräkkäistä tärytasoa, jossa ylempi varastotaso annostelee varsinaiselle syöttötasolle osia vähän kerrallaan. Kahden vierekkäisen tärytason malli olisi toteutettavissa edullisemmilla mekaniikkakomponenteilla, mutta mallia simuloidessa havaittiin, ettei osa vaihda luotettavasti asentoa siirtyessään vierekkäisten tasojen välillä. Osan kääntyminen on vaatimus syöttölaitteelle, koska kokoonpanorobotilla tulee aina olla oikeassa asennossa olevia osia poimittavana.
Syöttölaitteen rakenteeksi muodostui kahden peräkkäisen tärytason malli, joka puolestaan vaatii toimiakseen kaksitoimisen toimilaitteen osien ohjaamiseksi kumpaankin suuntaan tärytasolla. Toimilaitteeksi valiutui äänikelatoimilaite (voice coil actuator), jota käytettäessä tärytason tärinän suuntaa ja suuruutta voidaan muuttaa joustavasti. Jotta tärytasolla olevat osat saataisiin käännettyä, tasoa isketään patenttiselvityksessä löydetyn menetelmän avulla alta päin. Tuloksena työssä saatiin syöttölaitteen rakenteen hahmotelma, lista vaatimuksia syöttölaitteelle, toimilaitevalinnat syöttölaitteen tärytasoille ja matemaattisia yhtälöitä syöttölaitteen suunnittelun tueksi.