Juotosrobotin kehittäminen elektroniikan piensarjatuotantoon

High-mix, low-volume production in electronics is costly and difficult due to frequent device setup changes and numerous product-specific fixtures. Adding to this, the products involved often incorporate high complexity, and traditional machine soldering processes may not always be used for the entirety of a PCBA (Printed Circuit Board Assembly). As a result, manual soldering is required, further increasing costs. This thesis focuses on designing a flexible robot soldering system for use in replacing manual soldering in complex products. The soldering solution was built using an ABB IRB 14000 YuMi as the robot, and soldering equipment mainly aimed for manual soldering. Requirements for a full production-ready system were listed, but due to the limited scope of the thesis, work focused on implementing the core soldering process and developing software for teaching products for the robot system. The quality of the soldering was measured based on inspecting soldering samples on a trial product, and the usability of the software based on the speed of use and verbal feedback from technical staff testing the software. The soldering process did not yield satisfactory results due to positional problems of the soldering iron. The cause was identified to be the low rigidity of the collaborative robot, leading to the robot arm bending slightly upon soldering iron contact with the PCBA. However, the software was deemed to be functional and simple to use. In the future, further work will be undertaken to increase the precision and quality of soldering, and to implement the missing requirements for a production-worthy system.Piensarjatuotanto elektroniikassa on kallista ja vaikeaa johtuen toistuvista laiteasetusten säädöstä ja lukuisista tuotekohtaisista työkaluista. Lisäksi asiaankuuluvat tuotteet ovat usein hyvin monimutkaisia, ja perinteiset konejuotosprosessit eivät ole käyttökelpoisia koko piirilevylle. Tämän seurauksena tarvitaan käsijuotosta, mikä lisää kuluja entisestään. Tässä diplomityössä pyritään suunnittelemaan joustava juotosrobottijärjestelmä käsijuotoksen korvaamiseen monimutkaisissa tuotteissa. Juotosratkaisu rakennettiin käyttäen ABB IRB 14000 YuMi -robottia ja pääosin käsijuotokseen tarkoitettua juotosvälineistöä. Vaatimukset tuotantovalmiille järjestelmälle listattiin, mutta työlle varatun rajallisen ajan vuoksi keskityttiin keskeisen juotosprosessin toteutukseen ja järjestelmän tuotteiden opetukseen tarkoitetun ohjelmiston kehittämiseen. Juotoslaatu mitattiin tarkastamalla koetuotteella tehtyjä juotoksia, ja ohjelmiston toimivuus ohjelmaa koeajaneen henkilöstön käytön nopeudella ja sanallisen palautteen perusteella. Juotosprosessissa ei saavutettu tyydyttäviä tuloksia kolvin paikoitusongelmien vuoksi. Syyksi todettiin yhteistyörobotin heikko jäykkyys, jonka seurauksena robotin käsivarsi taipui hieman kolvin osuessa piirilevyyn. Ohjelmisto sen sijaan todettiin toimivaksi ja helppokäyttöiseksi. Tulevaisuudessa lisätyötä tullaan tekemään juotoksen tarkkuuden ja laadun parantamiseksi ja tuotantokelvollisen järjestemän puuttuvien vaatimusten täyttämiseksi