Study of pose repeatability of portal robot with the means of Taguchi method

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2010
Major/Subject
Auto- ja työkonetekniikka
Mcode
Kon-16
Degree programme
Language
fi
Pages
44 + liitt. 26
Series
Abstract
Portal robots are automation equipments belonging to industrial robots of which the movements take place in linear coordinates. Portal robots are mainly used to transport products from workstation to another. The accuracy of portal robot is a fundamental requirement for the operation of a system. Erikkilä Nostotekniikkaa Oy (Ltd) is first and foremost a crane manufacturer but also a manufacturer of portal robots based on crane technology. Any measured data on the accuracy of robots manufactured by the company did not exist. The purpose of this thesis was to investigate the impact of different components on the accuracy of robotic cranes of Erikkilä Nostotekniikkaa Oy. The objective of this thesis was to find that combination of components, which can cost-effectively optimize the accuracy of a modular portal robot based on light crane system to less than ±1 mm pose repeatability. The objective was also to prove that less than ±1 mm accuracy is achievable with light crane system linear profiles. The thesis was carried out as case-study. A portal robot made of light crane system modules was manufactured and definition with different combinations of components was investigated. 3D forward section in space (EPLA) method was used to measure different combinations of components and over 5280 coordinate positions were measured. With the help of Taguchi -method it was possible to examine a large number of component combinations in a reasonable number of experiments. Measuring results were analyzed by using Taguchi signal/noise -ratio and orthogonal matrices. At the same time application of the Taguchi -method as an industrial engineering design tool was learned. As a result of this study the optimal combination of components was discovered and better understanding of the impact of different components to the accuracy was gained. As a result of this thesis new development targets were found and their study was started.

Porttaalirobotit ovat teollisuusrobotteihin kuuluvia automaatiolaitteita, joissa liikkeet tapahtuvat lineaarikoordinaatistossa. Porttaalirobotteja käytetään pääasiassa tuotteiden siirtoon työpisteestä toiseen. Porttaalirobotin tarkkuus on laitteiston toiminnan perusvaatimus. Erikkilä Nostotekniikkaa Oy on ennen kaikkea nosturivalmistaja, mutta myös nosturitekniikkaan perustuvien porttaalirobottien valmistaja. Mitattua tietoa yrityksen valmistamien robottien tarkkuudesta ei ollut olemassa. Diplomityön tarkoituksena oli tutkia eri komponenttien vaikutusta Erikkilä Nostotekniikkaa Oy:n robottinostureiden tarkkuuteen. Työn tavoitteena oli löytää komponenttiyhdistelmä, jolla voidaan optimoida piennosturijärjestelmään perustuvan modulaarisen porttaalirobotin tarkkuus alle ± 1 mm toistotarkkuuteen kustannustehokkaasti. Tavoitteena oli myös osoittaa, että alle ±1 mm toistotarkkuus on saavutettavissa piennosturijärjestelmän lineaariprofiileilla. Työ toteutettiin case-tutkimuksena, jossa valmistettiin porttaalirobotti piennosturijärjestelmän moduleista ja tutkittiin sen toistotarkkuus erilaisilla komponenttiyhdistelmillä. Eri komponenttiyhdistelmillä suoritettiin 3D-mittaukset eteenpäinleikkaus avaruudessa (EPLA)-menetelmällä ja mitattiin kaiken kaikkiaan 5280 koordinaattipistettä. Taguchi-menetelmää hyödyntäen pystyttiin tutkimaan suuri joukko komponenttiyhdistelmiä kohtuullisella määrällä kokeita. Mittaustulokset analysoitiin Taguchin signaali-kohinasuhdetta ja ortogonaalimatriisia hyödyntämällä. Samalla opittiin soveltamaan Taguchi- menetelmää teollisen koesuunnittelun työkaluna. Työn tuloksena löydettiin optimikokoonpano ja opittiin ymmärtämään paremmin eri komponenttien vaikutuksesta tarkkuuteen. Työn tuloksena löydettiin kehityskohteita ja aloitettiin niiden tutkiminen.
Description
Supervisor
Juhala, Matti
Thesis advisor
Kerosuo, Pekka
Keywords
portal robot, porttaalirobotti, Taguchi, Taguchi, pose repeatability, toistotarkkuus
Other note
Citation