Opinnäytetyössä pyrittiin saamaan käytöstä poissaollut hitsausrobotti takaisin tuotantoon ruuvikuljettimien kierrelehtien kovahitsaukseen. Robotti oli ollut jo aiemmin samaisessa käytössä, mutta aiempaan verrattuna vaatimuksena oli, ettei käyttäjän tarvitse tehdä jokaiselle kierrelehdelle omaa ohjelmaa. Robotin käytön tulisi olla tehokasta ja helppoa.

Kovahitsaus lyhykäisyydessään

Kovahitsaus on pinnoitushitsausmenetelmä, jolla hitsattavan tuotteen pinnan ominaisuuksia parannetaan muun muassa korroosio- ja kulumiskestävyyttä lisäävällä lisäainekerroksella. Olennaista kovahitsauksen suorituksessa on, että seostumisaste pidetään alhaisena, jotta lisäainekerroksen halutut ominaisuudet saadaan säilytettyä. Liiallinen seostuminen perusaineeseen johtaa siihen, ettei kerroksen kulutuskestävyys ole niin hyvä, kuin se voisi olla. Kovahitsausta pystytään toteuttamaan samoilla hitsausmenetelmillä, kuin perinteistä liitoshitsauskin.

Kierrelehtien kovahitsaus

Ruuvikuljettimia käytetään materiaalinsiirtoon eri teollisuuden aloilla. Ruuvikuljettimen olennainen osa on sen kierteet eli kierrelehdet, jotka siirtävät materiaalia ruuvin pyöriessä. Kuljetettavasta materiaalista riippuen lehtien kulutuskestävyyttä on kannattavaa parantaa kovahitsauksella. Kierrelehtien kovahitsaus tapahtuu siten, että mekanisoidulla pyörittäjällä pyöritetään kierrelehteä ja hitsauspoltinta pidetään lähes paikoillaan. Riippuen lehden koosta ja kovahitsauksen määrästä voi hitsauksessa kulua yli tunti per lehti. Tämä tarkoittaa, että työ on hyvin epäergonomista ja yksitoikkoista. Kovahitsaus tuottaa myös sen lisäainelangan koostumuksen vuoksi terveydelle haitallisia hitsaushuuruja, jotka voivat lisätä syöpäriskiä.

Hitsausrobotin hyödyntäminen

Syitä sille, miksi juuri kierrelehtien kovahitsaus halutaan toteuttaa robotilla, on useita:

• Saadaan vapautettua työntekijöitä tekemään mielekkäämpiä ja terveydelle edullisempia työtehtäviä
• Kappaleet ovat yksinkertaisia, mikä helpottaa niiden automatisointia
• Niitä hitsataan vuodessa paljon
• Yhden lehden hitsauksessa voi kulua sen verran aikaa, että vaikka lehtien asetus robotille tehdään manuaalisesti, ehtii käyttäjä tekemään hitsauksen aikana muuta tuottavaa työtä
• Saadaan nostettua tuotantokapasiteettia

Jotta robotin käyttö olisi kannattavaa, tarvitaan ohjaus sellaiseksi, että käyttäjän ei tarvitse antaa kuin kierrelehden lähtötiedot ja robotti osaa sen mukaan hitsata lehden oikein. Tämä pystytään mahdollistamaan parametrisella ohjelmoinnilla. Ohjelmaan annetaan parametrit ja ohjelma muuttaa käskyjä niiden mukaan. Parametrit voidaan sijoittaa johonkin funktioon, joka palauttaa arvon, joka vastaa esimerkiksi liikekäskyn koordinaattien siirtoetäisyyttä. Tällöin ohjelmoinnin tarve käytössä saadaan kokonaan poistettua.

Kuitenkaan parametrisuutta ei opinnäytetyössä jouduttu paljoa itse kehittämään, sillä työssä hyödynnetty railonhakuominaisuudella varustettu railonseuranta-anturi vähensi sen tarvetta. Haasteeksi työssä muodostui tasalaatuisen hitsaustuloksen saavuttaminen, joka on pitkälti riippuvainen railonseurannasta ja sen parametreista. Työläin osuus oli löytää parhaiten toimivat asetusarvot, joilla railonseuranta toimisi riittävän luotettavasti. Oikeiden arvojen löytäminen vei paljon aikaa, sillä toimivuuden varmentaminen vaati lukuisia koehitsauksia. Aluksi koehitsauksia tehtiin ylijäämääräiseksi jääneille lehdille, mutta työn edetessä ja laadun parantuessa siirryttiin vähitellen tuotantokappaleisiin. Robottisolua ei ehditty saamaan opinnäytetyön ajan puitteissa automaattiseen tuotantokäyttöön, mutta opinnäytetyön tuotos toimii pohjana jatkokehitykselle.