Automaattinen iskuvasaralaite tuotannon testaukseen
Mantila, Artturi (2016)
Mantila, Artturi
Oulun ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016100414830
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016100414830
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä suunniteltiin ja valmistettiin automaattinen iskuvasaralaite RF-suodattimien tuotannon testaukseen. Laite korvaa tuotannon testauksessa tehtävän manuaalisen vasaroinnin. Testauslaite suunniteltiin osaksi automatisoitua teollisuusrobotin käyttämää testaus- ja virityslinjastoa. Laitteen kehityksessä keskeisimpiä vaatimuksia olivat hyvä säädettävyys, toistettavuus, työkiertojen ohjelmoitavuus ja testauksen seurattavuus.
Työn alussa tutkittiin RF-suodattimiin sekä keskeismodulaatiosäröön liittyvää teoriaa, jonka jälkeen perehdyttiin erilaisiin voima-anturointityyppeihin. Selvisi, että dynaamisen iskuvoiman tarkasteluun soveltuvat parhaiten pietsosähköisten voima-anturien lisäksi venymäliuskapohjaiset anturit.
Laitteen lyöntiaktuaattoriksi valittiin solenoidi, sillä sitä käytetään laajasti elektroniikkateollisuuden automaatiossa. Ideana oli, että solenoidin iskuvoimaa voitaisiin säätää muuttamalla sille lähetetyn sähköpulssin leveyttä. Idea päätettiin validoida proof-of-concept-prototyypin avulla. Prototyyppiin kehitettiin tietokoneelta ohjattava pulssigeneraattori, joka mahdollisti lyhyiden, säädettävien sähköpulssien lähettämisen. Prototyyppi todisti, että pulssinleveyttä säätämällä voidaan vaikuttaa solenoidin tuottaman iskun voimakkuuteen ja että idea oli jatkokehityskelpoinen.
Laitteen lopullinen suunnittelu sisälsi toimi- sekä mittalaitteiden valinnan, mekaniikkasuunnittelun sekä ohjauksen suunnittelun. Laitteelle kehitetty sulautettu ohjausjärjestelmä mahdollisti lopuksi laitteen käytännön testauksen. Testauksessa tutkittiin kahden erilaisen solenoidin suorituskykyä ja lyöntivoiman toistettavuutta. Lyöntivoimatestien perusteella päädyttiin laitteessa käyttämään pienempää solenoidia, sillä sen lyöntivoima oli sovellukseen ideaalinen. Toistettavuustesteistä selvisi, että solenoidi tuotti iskuja todella hyvällä toistettavuudella.
Mekaniikkasuunnittelun työkaluna käytettiin SolidWorks 2015 -ohjelmaa, laitteen ohjaus toteutettiin Arduino-mikrokontrollerilla ja sen graafinen käyttöliittymä tehtiin Visual Studio 2015 -ohjelmalla.
Työn alussa tutkittiin RF-suodattimiin sekä keskeismodulaatiosäröön liittyvää teoriaa, jonka jälkeen perehdyttiin erilaisiin voima-anturointityyppeihin. Selvisi, että dynaamisen iskuvoiman tarkasteluun soveltuvat parhaiten pietsosähköisten voima-anturien lisäksi venymäliuskapohjaiset anturit.
Laitteen lyöntiaktuaattoriksi valittiin solenoidi, sillä sitä käytetään laajasti elektroniikkateollisuuden automaatiossa. Ideana oli, että solenoidin iskuvoimaa voitaisiin säätää muuttamalla sille lähetetyn sähköpulssin leveyttä. Idea päätettiin validoida proof-of-concept-prototyypin avulla. Prototyyppiin kehitettiin tietokoneelta ohjattava pulssigeneraattori, joka mahdollisti lyhyiden, säädettävien sähköpulssien lähettämisen. Prototyyppi todisti, että pulssinleveyttä säätämällä voidaan vaikuttaa solenoidin tuottaman iskun voimakkuuteen ja että idea oli jatkokehityskelpoinen.
Laitteen lopullinen suunnittelu sisälsi toimi- sekä mittalaitteiden valinnan, mekaniikkasuunnittelun sekä ohjauksen suunnittelun. Laitteelle kehitetty sulautettu ohjausjärjestelmä mahdollisti lopuksi laitteen käytännön testauksen. Testauksessa tutkittiin kahden erilaisen solenoidin suorituskykyä ja lyöntivoiman toistettavuutta. Lyöntivoimatestien perusteella päädyttiin laitteessa käyttämään pienempää solenoidia, sillä sen lyöntivoima oli sovellukseen ideaalinen. Toistettavuustesteistä selvisi, että solenoidi tuotti iskuja todella hyvällä toistettavuudella.
Mekaniikkasuunnittelun työkaluna käytettiin SolidWorks 2015 -ohjelmaa, laitteen ohjaus toteutettiin Arduino-mikrokontrollerilla ja sen graafinen käyttöliittymä tehtiin Visual Studio 2015 -ohjelmalla.