The development of an articulated arm robot tester gripper

Teollisuudessa robotteja käytetään tuotantovaiheissa, jotka ovat toistuvia, raskaita tai vaarallisia työntekijälle. Robottisovelluksille ominaista on se, että robotin runko on niin sanottu vakio-osa ja sen käyttämää työkalua kustomoidaan sovelluskohteen vaatimalla tavalla. Tässä työssä suunniteltiin robotin käyttämä työkalu; testeritarrain. Tarraimen toimintoihin kuului piirikortin käsittely, In-Circuit testauksen mekaanisten vaiheiden suorittaminen sekä piirikortin koteloiminen. Työn tavoitteena oli toimivan prototyypin luominen ja saada kokemusta robotin työkalusuunnittelusta. Tuotekehityksen aikana haluttiin myös kiinnittää erityistä huomiota siihen, mitkä ovat työkalun toiminnan kannalta kriittisiä osia. Työn suunnittelu toteutettiin käyttämällä perinteisiä systemaattisen konseptisuunnittelun menetelmiä. Tiedonhaun, markkinatutkimuksen ja erilaisten aivoriihityyppisten menetelmien avulla päästiin konstruktion suunnitteluun, joka eteni iteroimalla ja arvioimalla rakennetta vaiheittain. Prototyypin valmistus aloitettiin, kun konstruktio todettiin tietokonemallien perusteella toimivaksi. Valmistusvaiheessa hyödynnettiin perinteisten valmistusmenetelmien lisäksi myös 3d-tulostusta, joka todettiin erityisen toimivaksi osissa, joihin oli tarvetta tehdä muutoksia vielä valmistusvaiheen aikana. Lopputuloksena saatiin luotua robotilla käytettävä testeritarrain, jossa piirikortin siirtelyyn käytetään sekä pihtityyppistä tarrainta, että alipaineella toimivaa kosketuksetonta tarrainta. ICtestauksen mekaaninen suoritus toteutettiin ottamalla tarkasti kohdistettu kontakti piirikorttiin testineuloilla. Käytännön tason testausta prototyypille suoritettiin jo valmistusvaiheessa ilman robottia ja myöhemmin kokonaisuutena nivelvarsirobotin kanssa. Testeritarraimelle asetetut tavoitteet saavutettiin ja lopputuloksena saatiin esittelykelpoinen kappale yritykselle. Prototyypin lisäksi saatiin yritykselle kerättyä tietoa ja käytännön tason taitoja robotiikkaan ja työkalusuunnitteluun liittyen. Kokonaisuutena suunnitteluprosessi kehitti koko yrityksen tuotekehityskäytäntöjä. Konseptia on tarkoitus tulevaisuudessa jatkokehittää muun muassa testeritarraimeen lisättävillä antureilla ja hiomalla rakenteellisia ratkaisuja. Ennen kaikkea, työ toimii avauksena yrityksen toimialan laajentamiseksi robotiikkaan ja siihen liittyvien oheislaitteiden suunnitteluun.In industry robots are used in production phases which are repetitive, heavy or dangerous for a worker. It is typical for these robot applications that frame of the robot is standard part and the robot tool is customized for the application requirements. This thesis was to design a tool for the robot manipulator; the tester gripper. Functions of the gripper consist of handling the printed circuit board, mechanical part of In-Circuit testing and encasing the PCB. Goals for this study were to create the workable prototype and gather experience of the robot tool design process. During the product development, was also intended to pay particular attention to what are the critical parts of the functioning of the tool. Designing the work was carried out by using the traditional concept of systematic design methods. Information search, market research and the different types of brainstorming method were used to reach the phase of construction design, which proceeded by iteration and by evaluating the structure. After the construction was evaluated fully functioning on the basis of computer models, the manufacturing phase was started. In addition to the traditional manufacturing methods, also the 3D printing was utilized. The 3D printing was found the particularly effective manufacturing method for the parts which was the need to make changes during the manufacturing phase. As a result, the tester gripper included the traditional pneumatic gripper and the non-contact vacuum gripper for handling the printed circuit board and testing probes for IC-testing. Tests for the individual parts were performed during the manufacturing and later the whole construction was tested with the robot. The goals of this study were reached and as a result the presentable version of the prototype was created. In addition to information and practical level skills in robotics and tool design was gathered to the company. The design process developed company’s product development practices. The concept is intended to further develop in the future by adding sensors and adjusting the structure. Above all, this study is entry to extend the knowledge of the company in the field of robotics and robotic tool design