Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt CIM cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về hệ thống sản xuất MPS; Cảm biến trên MPS; Các cơ cấu chấp hành trên MPS; Hệ thống điều khiển và giám sát MPS; Các mô dun của hệ thống MPS; Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.
Chương Các cấu chấp hành MPS 3.1 Giới thiệu cấu chấp hành Hoạt động MPS trình hoạt động linh hoạt , khâu, trạm hoạt động riêng lẻ dựa theo trình sản xuất cơng nghiệp, cơng nhân, nhân viên làm nhƣng công việc riêng tuyến, khâu riêng, nhƣng công việc họ làm đến hoàn thành sản phẩm cuối Cũng hoạt động MPS công nghiệp, hoạt động MPS mơ hình hệ thống điều khiển hoạt động riêng lẻ trạm hoạt động liên hoàn trạm tạo thành dây chuyền sản xuất dễ tìm thấy việc sản xuất theo cơng nghiệp Sản phẩm khâu trƣớc nguyên liệu đầu vào khâu sau, hoạt động sản xuất khâu hoạt động trƣớc dừng trước cịn khâu hoạt động sau dừng sau Ngồi phải có điều kiện hoạt động, khơng có sản phẩm khâu trƣớc khâu sau khơng hoạt động Chính lý , mơ hình hệ thống MPS hoạt động tƣơng tự cơng nghiệp Hình 3.1 Sơ đồ khối cấu trúc Hệ thống mps hãng festo dùng việc giảng dạy cac mơn học nhƣ: Lập trình PLC ( PLC Siemen), Mạng PLC, Robot công nghiệp, Mạng truyền thông công nghiệp, hệ thống MPS, hệ thống PCS… Hệ thống MPS Festo đƣợc thiết kế với trạm hoạt động trình tự, trạm đƣợc điều khiển PLC S7-300 hãng Siemen ( tức có PLC cho trạm trạm sử dụng cánh tay robot Mitsubishi) 96 Hình 3.2 Hệ thống CIM 3.2 Hệ thống khí nén Mạch điều khiển với chu kỳ đồng thời Sau qui trình M thực xong, qui trình 1, qui trình 2, qui trình thực đồng thời Sau qui trình thực đồng thời hồn thành, tín hiệu cổng Yn+1 kết hợp lại phần tử AND, để qui trình N thực Như vậy, trước chuẩn bị thực đồng thời qui trình, tín hiệu phân nhánh Sau qui trình đồng thời thực xong, tín hiệu kết hợp lại Nguyên lý hoạt động điều khiển theo nhịp với chu đồng thời, biểu diễn hình 6.59 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý 97 Mạch điều khiển với chu Sau qui trình M thực hiện, k = qui trình thứ thực hiện, k = 0, qui trình thứ hai thực Sau đó, qui trình N thực Hình 3.4 Mạch điều khiển với chu kỳ thực Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ Karnaugh Ví dụ quy trình làm việc máy khoan gồm hai xylanh (hình 6.61): Khi đưa chi tiết vào xylanh A để kẹp chi tiết Sau pittong B xuống khoan chi tiết Sau khoan xong, pittong B lùi Khi xylanh B lùi về, xylanh A mói lùi Quy trình cơng nghệ Xác định biến: Cơng tắc cuối hành trình xylanh A ký hiệu a0 a1 Cơng tắc cuối hành trình xylanh B b0 b1 Công tắc hành trình tác động tác động cho pittơng lùi (hình 6.62) +A –A kí hiệu tín hiệu tín hiệu điều khiển cho phần tử nhớ A +B –B kí hiệu tín hiệu tín hiệu điều khiển cho phần tử nhớ B 98 Hình 3.5 Xác định biến Thiết lập biểu đồ trạng thái Từ quy trình cơng nghệ ta thiết lập biểu đồ trạng thái biểu diễn hình 6.63 Hình 3.6 Biểu đồ trạng thái Từ biểu đồ trạng thái, ta xác định điều kiện để xylanh thực sau: Bước 1: Xylanh A với tín hiệu điều khiển +A +A = a0 ^ b0 Bước 2: Xylanh B với tín hiệu điều khiển +B +B = a1 ^ b0 Bước 3: Xylanh B lùi với tín hiệu điều khiển – B - B = a1 ^ b Bước 4: Xylanh A lùi với tín hiệu điều khiển – A - A = a1 ^ b0 99 Thiết lập phương trình logic điều kiện thực hiện: Từ bước thực hiện, ta có phương trình logic sau: a) +A = a0 ^ b0 b) +B = a1 ^ b0 c) - B = a1 ^ b1 (6.1) d) - A = a1 ^ b0 So sánh phương trình b d ta thấy điều kiện để thực +B –A giống Như điều khiển thực Do để phân biệt bước thực +B –A có điều kiện (a1 ^ b0), cả hai phương trình phải có điều kiện phụ Trong điều khiển thường sử dụng phần tử nhớ trung gian Ta ký hiệu x x tín hiệu phần tử nhớ trung gian Phương trình (6.1) viết lại sau a) +A = a0 ^ b0 b) +B = a1 ^ b0 ^ x c) - B = a1 ^ b1 (6.2) d) - A = a1 ^ b0 ^ x Để tín hiệu x phần tử nhớ trung gian thực bước b, tín phải chuẩn bị bước thực trước đó, tức bước a Tương tự để tín hiệu x phần tử nhớ trung gian thực bước d , tín hiệu phải chuẩn bị bước thược trước đó, tức bước c Từ ta viết lại phương trình logic (6.2) sau: a) +A = a0 ^ b0 ^ x b) +B = a1 ^ b0 ^ x c) - B = a1 ^ b1 ^ x (6.3) d) - A = a1 ^ b0 ^ x Trong quy trình thêm phần tử trung gian Phương trình 6.3a 6.3c phương trình 6.3b 6.3d có thêm dạng biến tín hiệu x x Như phương trình logic quy trình điều khiển viết sau: a) +A = a0 ^ b0 ^ x b) +B = a1 ^ b0 ^ x 100 c) - B = a1 ^ b1 ^ x (6.4) d) - A = a1 ^ b0 ^ x e) +X = a1 ^ b1 ^ x f) – X = a0 ^ b0 ^ x *) Sơ đồ logic quy trình: Dựa vào phương trình logic (6.4) ta thiết kế mạch logic hình dưới: Hình 3.7 Sơ đồ mạch logic Thiết lập biểu đồ Karnaugh Ta có biến: - a1 phủ định a0 - b1 phủ định b0 - x phủ định x Biểu đồ Karnaugh với biến biểu diễn hình 6.65 Các cơng tắc hành trình biểu diễn qua trục đối xứng nằm ngang Hình 3.8 Biểu đồ Karnaugh với biến Biến phần tử nhớ trung gian biểu diễn qua trục đối xứng thẳng đứng Trong điều khiển giả thiết rằng, cơng tắc hành trình, ví dụ a0 bị tác động cơng tắc hành trình a1 khơng bị tác động Đơn giản hành trình xylanh A biểu đồ Karnaugh 101 Theo biểu đồ trạng thái ta thiết lập biểu đồ Karnaugh cho xylanh A hình 6.67 Bước pittơng A (+A) dừng lại bước Sang bước pittơng A lùi (-A) Các khối 1, 2, 3, ký hiệu +A khối 5, ký hiệu –A Như khối thứ ( x ) gồm khối 1, 2, 3, khối trống Đơn giản hành trình xylanh A (+A) thực cột thứ ( x ) Phương trình logic bản +A là: +A = a0 ^ b0 ^ x ^ khởi động Hình 3.9 Biểu đồ Karnaugh cho xylanh A Sau đơn giản cột thứ ta có phương trình logic đơn giản +A: +A = x ^ khởi động Tương tự ta có phương trình logic ban đầu –A: - A = a1 ^ b0 ^ x Sau đơn giản khối 6, ta có phương trình logic –A: - A = b0 ^ x *) Đơn giản hành trình xylanh B biểu đồ Karnaugh Phương pháp đơn giản hành trình xylanh B tương tự cách thực xylanh A (hình 6.67) Phương trình logic ban đầu +B Hình 3.10 Biểu đồ Karnaugh cho xylanh B +B = a1 ^ b0 ^ x Sau đơn giản +B khối 3, ta có phương trình logic đơn giản +B: +B = a1 ^ x Phương trình logic – B cột thứ gồm khối 5, 6, 8, ta có phương trình logic đơn giản – B: -B = - x Đơn giản phần tử nhớ trung gian biểu đồ Karnaugh 102 Biểu đồ karnaugh hình 6.68 cho thấy phần tử nhớ trung gian vị trí SET bắt đàu khối giữ vị trí cho đên khối Từ khối bắt đầu bị RESET giữ vị trí khối Phương trình logic ban đầu +X: +X = a1 ^ b1 ^ x Sau đơn giản +X miền gồm khối 3, 7, 8, ta có phương trình logic đơn giản +X: Hình 3.11 Biểu đồ Karnaugh cho +X = b1 phần tử nhớ trung gian Phương trình logic ban đầu –X: – X = a0 ^ b0 ^ x Sau đơn giản – X miền gồm khối 1, 5, 8, ta có phương trình logic đơn giản – X: – X = a0 khối phép sử dụng cho cả +X –X Phương trình đơn giản cho cả quy trình là: +A = x ^ khởi động - A = b0 ^ x +B = a1 ^ x -B = - x +X = b1 – X = a0 Sơ đồ mạch biểu diễn hình sau: Hình 3.12 Sơ đồ mạch logic sau đơn giản 103 Hình 3.13 Sơ đồ mạch lắp ráp Hình 3.14 sơ đồ mạch biểu diễn đơn giản Một số mạch ứng dụng điều khiển theo tầng Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển theo tầng chia bước thực thành tầng riêng Phần tử bản dùng để điều khiển chuyển tầng van đảo chiều nhớ 4/2 5/2 Nó thực theo nguyên tắc sau: Mỗi tầng điều khiển cho hành trình xilanh Nhưng điều khiển cho hành trình nhiều xilanh lúc Để mạch điều khiển đơn giản, nên phân chia cho số tần nhỏ Van hành trình làm nhiệm vụ điều khiển chuyển tầng tầng điều khiển cho hành trình xi lanh Van hành trình làm nhiệm vụ điều khiển xilanh nằm tầng lấy nguồn từ tầng Mạch phân tầng 104 Nguyên tắc thiết kế mạch chia bước thực có chức thành tầng riêng Phần tử bản điều khiển theo tầng phần tử nhớ – van đảo 4/2 5/2 Mạch điều khiển cho tầng Nguyên tắc hoạt động tầng I có khí nén tầng II khơng có (a1 = L a2 = 0) Khơng tồn trường hợp cả hai tầng có khí nén lúc (hình 6.72) e1, e2 tín hiệu điều khiển vào I I I a1, a2 tín hiệu điều khiển a1 a2 e1 e2 I tầng thứ II tầng thứ hai Hình 3.15 Mạch điều khiển tầng Mạch điều khiển cho tầng: Nguyên tắc hoạt động tầng I có khí nén tầng II III khơng có (hình 6.73) e1, e2, e3 tín hiệu điều khiển vào I I I I II a1, a2, a3 tín hiệu điều khiển a1 a2 a3 e2 e1 I tầng thứ II tầng thứ hai III tầng thứ ba e3 Hình 3.16 Mạch điều khiển tầng Mạch điều khiển cho tầng: Nguyên lý hoạt động tương tự (hình 6.74) Nếu số tầng n số van đảo cần dùng n -1 Điều khiển theo tầng hoàn thiện điều khiển tùy động theo hành trình 105 Thiết kế hệ thống điều khiển trình tự ứng dụng PLC gồm có hai nhiệm vụ thiết kế phần cứng thiết kế chương trình điều khiển Thiết kế chương trình điều khiển phần tồn q trình thiết kế, yếu tố quan trọng tạo tài liệu cần thiết giúp cho việc lập trình gỡ rối lập tài liệu hệ thống để lưu trữ sau Ta xét phương pháp tổng quát thiết kế hệ thống điều khiển trình tự ứng dụng PLC Phương pháp cho phép triển khai, lắp đặt phần cứng thiết kế chương trình điều khiển tiến hành độc lập song song Nó cho phép trao đổi thông tin bổ xung q trình thiết kế nhằm hồn thiện hệ thống theo hướng tối ưu nhất.Đối với hệ thống điều khiển đơn giản địi hỏi hoạch định thiết kế chương trình, khơng có nhiều liên kết logic phần chương trình Đối với hệ thống phức tạp, cần thiết kế chương trình có cấu trúc theo quy trình xác định, điều làm cho q trình kiểm sốt, tránh nhầm lẫn thiếu sót thiết kế chương trình, chương trình dễ đọc, hiệu chỉnh, bổ xung, lập tài liệu thiết kế.Trong quy trình thiết kế hệ thống điều khiển, vấn đề quan trọng phải mơ tả hệ thống điều khiển cách xác, khoa học, chuẩn hóa Ngồi ra, cách mơ tả hệ thống phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế chương trình điều khiển 4.1.2 So sánh PLC với hình thức điều khiển khác Ưu điểm PLC Có thể nêu số ưu điểm sử dụng PLC sau: Tính linh hoạt: sử dụng điều khiển cho nhiều đối tượng khác với thuật toán điều khiển khác Dễ dàng thiết kế thay đổi logic điều khiển: với hệ thống điều khiển sử dụng rơle, thay đổi logic điều khiển cần có nhiều thời gian để nối lại dây cho thiết bị panel điều khiển, cơng việc phức tạp Với hệ thống điều khiển sử dụng PLC, thay đổi logic điều khiển cách thay đổi chương trình thơng qua thiết bị lập trình ngơn ngữ lập trình chun dùng Điều làm giảm đáng kể thời gian thiết kế hệ thống Tối ưu logic điều khiển: hỗ trợ công cụ mô gỡ rối trực tuyến trực quan làm cho hệ thống thiết kế có tính tối ưu Tốc độ thực nhanh Nhỏ, gọn giá thành thấp Khả bảo mật hệ thống sử dụng mã khóa Khả mở rộng nâng cấp hệ thống: chế tạo dạng modul chuẩn hóa cho phép ghép nối thành phần không nhà sản xuất Đây yêu cầu thiếu hệ thống điều khiển đại 118 4.2 Giới thiệu WINCC SCADA ( Supervisory Control and Data Acquisition ) phần mềm giám sát cài đặt máy tính dung để giám sát điều khiển q trình có số đầu vào lớn từ vài trăm trở lên nhà máy phát điện, cơng nghiệp dầu khí, hóa chất, nƣớc, xử lý nƣớc thải, thép…Các trình đƣợc điều khiển phân bố sử dụng PLC thiết bị đo lƣờng điều khiển ghép theo mạng Hiểu theo nghĩa rộng, hệ thống SCADA bao gồm phần mềm giám sát, điều khiển toàn thiết bị phần cứng, phần mềm bảo đảm hoạt động q trình Các thiết bị đặt gần kết nối qua mạng công nghiệp, đặt rải rác, kết nối qua đƣờng truyền vô tuyến vi ba, đƣờng tải điện PLC Phòng điều khiển trung tâm gồm hệ thống máy tính nối mạng LAN có hình lớn trình bày hoạt động trình sản xuất, kết nối với điều khiển dƣới qua đƣờng truyền vô tuyến, cáp quang, cáp đồng trục hay cáo đôi theo mạng Ethenet Như vậy, để tạo lập hệ thống SCADA, phải bao gồm phầm cứng (hệ thống cấu chấp hành, PLC, dây nối…) phần mềm (các driver thiết bị, phần mềm thiết kế giao diện HMI, thực chức SCADA….) Đối với loại thiết bị điều khiển (PLC) hãng ( nhƣ Siemens, Omron, LG, Allen Bradley…) sử dụng phần mềm thực SCADA riêng, thƣờng khơng có đầy đủ driver thiết bị để điều khiển với PLC hãng khác Có nhiều phầm mềm SCADA sử dụng rộng rãi, kể đến FIX Intellution, WinCC siemens, 4.3 Kỹ thuật lập trình hệ thống giám sát WINCC Kết nối PC S7-200 Access Khởi động chƣơng trình S7-200 PC Access cách click đúp vào biểu tƣợng Nhấp đúp vào chữ new wincc sau đặt tên Click chuột trái/ new/ Item 119 Sẽ xuất cửa sổ Tại ô Name : điền tên Start, ô address điền I0.0 ( Là địa nút start) sau ấn OK 120 Tương tự với ngõ vào lại ta Chọn chỗ lưu khởi động phần mềm wincc lên Bấm chọn WinCC Explorer Màn hình soạn thảo hiển thị lựa chọn Bấm Sing-User Project, chọn OK 121 Nhập tên Project Name, chọn ổ đĩa để lƣu, nhấp chọn Create Màn hình Quản lý dự án WinCC: 122 Chương Các mô dun hệ thống MPS 5.1 Mô đun cấp phôi Cấp, vận chuyển lưu giữ phôi tự động phải giải sở q trình gia cơng cụ thể, trình độ thiết bị độ xác yêu cầu Quá trình cấp phơi phải thực nhanh, tin cậy Trong thực tế phôi tồn dạng phôi cuộn, phơi thanh, phơi rời Theo thống kê có tới (70 ÷ 75)% lượng phơi phơi rời Vì việc nghiên cứu phát triển cấu cấp phôi rời có ý nghĩa lớn kinh tế - kỹ thuật Các cấu cấp phơi rời có số kiểu kiểu phễu, kiểu ổ chứa kiểu phễu - ổ chứa Hình 5.1 Cơ cấu cấp phơi Với chi tiết dạng bi cầu, đai ốc, vòng đệm, phơi hình trụ cơn, hệ số Kv nằm khoảng từ 0,5 (với chi tiết có chiều dài l >>d) tới 0,65 (với chi tiết có l < d) Tại cửa phễu, phơi bị kẹt lại thành đống, ảnh hưởng đến nhịp độ làm việc cấu cấp phôi Điều dễ xảy chi tiết có l/d > có hình dáng phức tạp Bằng cách thiết kế hình dáng phễu hợp lý, sử dụng cấu xáo trộn, cắt dịng loại bỏ tượng Một cấu chấp hành cấu cấp phôi kiểu phễu móc phơi Bộ móc phơi thường có dạng móc, vấu, khe hở đĩa cấp, túi chứa, ống Số móc phơi hình dáng phụ thuộc vào suất cấp phơi u cầu hình dáng phôi ban đầu Năng suất cấu cấp phôi kiểu phễu tính theo cơng thức sau: Q = z.n.q.Km (3.2) Trong đó: z – số móc phơi n – số vòng quay số chuyển động đơn vị thời gian q – số phơi nằm móc đồng thời K m – hệ số móc phơi 123 Hình 5.2 Cơ cấu cấp phơi trịn Các ngắt dịng phơi có tác dụng tách phơi nhóm phơi khỏi dịng phơi Các cấu có chuyển động tịnh tiến chuyển động lắc sử dụng suất u cầu khoảng 50 ÷ 70 phơi/phút Cịn cấu có chuyển động quay liên tục cho suất cao bị hỏng hóc q trình làm việc êm Hình 5.3 Cơ cấu cấp phôi bánh 5.2 Mô đun kiểm tra Nguyên công kiểm tra chất lượng chi tiết chiếm tỉ lệ lớn quy trình cơng nghệ Trong số lĩnh vực sản xuất, nguyên công kiểm tra chiếm từ (25÷50)% thời gian chu kỳ cơng nghệ Trong cơng nghiệp chế tạo vòng bi, thời gian thực nguyên cơng kiểm tra chiếm (25÷30)% thời gian thực tồn qui trình cơng nghệ Như ngun cơng kiểm tra có ảnh hưởng lớn đến suất chất lượng sản phẩm Kinh nghiệm tự động hóa 124 ngun cơng kiểm tra, ví dụ thiết bị kiểm tra tích cực máy tự động kiểm tra phân loại góp phần đáng kể nâng cao suất lao động chất lượng sản phẩm Thiếu tự động hóa q trình kiểm tra khơng thể thành lập dây chuyền tự động, phân xưởng tự động nhà máy tự động với chu kỳ hoạt động hoàn toàn tự động Phân loại thiết bị kiểm tra Dựa theo mức độ tự động hóa người ta chia thiết bị kiểm tra loại sau đây: thiết bị kiểm tra tay, thiết bị kiểm tra khí, thiết bị kiểm tra bán tự động, thiết bị kiểm tra tự động Dựa theo phương pháp tác động đến q trình gia cơng chi tiết thiết bị kiểm tra chia hai loại sau: kiểm tra thụ động kiểm tra chủ động (tích cực) Các thiết bị kiểm tra tích cực cố định kích thước kiểm tra trực tiếp q trình gia cơng truyền tín hiệu kích thước q trình gia cơng vị trí cấu chấp hành máy Khi thực kiểm tra tích cực khơng cần phải dừng máy thời gian kiểm tra trùng với thời gian gia cơng Vì q trình kiểm tra xảy q trình gia cơng, cho phép điều khiển q trình cơng nghệ nhằm đảm bảo độ xác u cầu Điều đạt nhờ cấu phản hồi ngược cho phép tác động đến cấu chấp hành máy để ngăn ngừa phế phẩm Hình 5.4 Các thiết bị kiểm tra tích cực a/ kiểm tra trực tiếp; b/ kiểm tra gián tiếp – Đèn hiệu; – Đattric; – Cơ cấu dịch chuyển đá mài; – Cơ cấu đo; – Chi tiết gia công; – Bộ khuếch đại; - Ụđá mài; Đầu đo Trong thực tế sản xuất người ta thường dùng thiết bị kiểm tra tích cực dựa nguyên tắc kiểm tra trực tiếp Phương pháp kiểm tra đảm bảo độ xác cao khơng bị ảnh hưởng nhiều độ cứng vững hệ thống công nghệ yếu tố khác 5.3 Mô đun gia công Gia công môn học chung cho bƣớc sản xuất nhƣ tạo hình, thay đổi hình dáng, gia cơng khí liên kết Chức năng: -Vận chuyển sản phẩm đến vị trí đóng nắp -Thực đóng nắp sản phẩm -Chuyển sản phẩm đến trạm Trạm đƣợc thết kế chế tạo cho dạy nghề nhƣ mục đích đào tạo để 125 cho sinh viên tiếp cận nhanh lĩnh vực tự động hóa Trạm gia cơng bao gồm phần sau đây: -Module xoay -Module kẹp -Module dập nắp -Khối PLC nguồn -Bảng điều khiển Hình 5.5 Trạm gia công (1): Bảng điều khiển (2): Cơ cấu xoay di chuyển (3): Cơ cấu tay gắp kẹp phôi (4): Cơ cấu dập nắp cho phôi Khối PLC nằm bên trạm Chức năng: gia cơng khí, gắn kết chi tiết chuyển sản phẩm sang trạm Hình 5.6 Mơ hình 3D 126 5.4 Mơ đun vận hành Hệ thống vận chuyển – tích trữ chi tiết gia công FMS thực chức sau đây: - Vận chuyển chi tiết gia công (phôi) thùng chứa vệ tinh tới vị trí tiếp nhận để bổ sung vào ổ tích có dung lượng nhỏ đặt cạnh máy - Lưu trữ ổ tích có dung lượng lớn chi tiết dự trữ nguyên công vệ tinh thùng chứa theo lệnh máy tính vận chuyển chúng tới vị trí tiếp nhận để tiếp tục gia công - Vận chuyển chi tiết gia công máy tới vị trí tháo chi tiết chuyển vệ tinh tự vị trí cấp phơi ổ tích trữ - Vận chuyển chi tiết gia cơng tới vị trí kiểm tra (ngun cơng kiểm tra trung gian) chuyển chúng vị trí tiếp nhận để gia công tiếp Hệ thống vận chuyển – tích trữ chi tiết thiết kế chủ yếu theo ba phương án: loại giá tích trữ với máy xếp đống, loại băng tải tích trữ phương án tổ hợp (gồm băng tải tích trữ giá tích trữ với máy xếp đống treo giá xe tời di chuyển đường ray) Để nâng cao hiệu quả sử dụng máy CNC nhiều nguyên công, máy trang bị cấu thay đổi tự động chi tiết gia công hệ thống vận chuyển với ổ tích (các magazin) vệ tinh Các cấu cho phép tự động điều chỉnh máy chuyển đối tượng gia công cho phép máy hoạt động 5.5 Mơ đun robot Có thể cho chân người tương ứng với ‘bộ dẫn động’ nhắc đến lý thuyết học ‘Lý thuyết học’ mơn khoa học liên quan đến loại máy móc di chuyển cấu bánh răng, cấu cam, cấu đai, bao gồm cả dẫn động – phận bản máy móc Để robot di chuyển được, dẫn động – phận tạo chuyển động quay có động điện động thủy lực, có xy-lanh thủy lực, xy-lanh áp lực khí, bắp nhân tạo cao su Câu hỏi làm để ứng dụng dẫn động xoay để di chuyển cánh tay bàn tay robot trở thành chìa khóa việc thiết kế robot Động điện sử dụng tương đối đơn giản lực mà động tạo khơng thể tác động lên xy-lanh thủy lực Vì vậy, có nhiều trường hợp người ta ứng dụng động điện robot cỡ nhỏ sử dụng xy-lanh thủy lực cho robot cần lực dẫn động lớn 127 Hình 5.7 Minh họa dẫn động động điện Chi tiết gọi ‘thiết bị mã hóa’ hình vẽ cảm biến đo số vịng quay động Ngồi ra, người ta gọi ‘máy phát tốc độ dùng để đo tốc độc’ loại ‘máy phát tốc’, cảm biến phát tốc độ vòng quay động Thơng thường động bình thường quay với tốc độ cao để đạt hiệu suất tốt Động tác robot tương đối chậm, đa phần momen quay đầu lớn yêu cầu nên cần có giảm tốc cho động quay với tốc độ cao Vì vậy, người ta sử dụng ‘động có gắn bánh răng’ – thiết bị làm cho có kích thước vừa khớp với bánh khác khiến giảm tốc bánh – phận làm giảm số vịng quay chuyển động Ngồi ra, thiết bị gọi ‘truyền động bánh sóng’ (harmonic drive) – thiết bị nghiên cứu để động vừa quay quanh trục vừa giảm tốc độ vòng quay sử dụng Thiết bị gọi ‘động truyền động trực tiếp’(direct drive motor) chế tạo cách quấn cực N cực S xung quanh rơ-to sử dụng Vì động bị dịch chuyển cực N cực S làm di chuyển rô-to nên tốc độ quay chậm tạo lực lớn, nên không cần máy giảm tốc 5.6 Mô đun lắp ráp Một hướng tự động hóa sản xuất loạt vừa sử dụng máy điều khiển theo chương trình số (CNC) Hiệu quả kinh tế sử dụng máy CNC thấy rõ chi tiết gia cơng loạt với 20÷40 chi tiết Trong điều kiện sản xuất đơn hiệu quả kinh tế sử dụng máy CNC có khơng cao Ưu điểm máy với hệ điều khiển linh hoạt khả hiệu chỉnh chương trình chỗ làm việc Trong điều kiện sản xuất đơn chiếc, loạt vừa nhỏ máy CNC đảm bảo khẳ thay dao nhanh, nâng cao suất lao động, thay cách có hiệu quả máy điều khiển tay Tất cả nguyên công tiện máy tiện CNC thực dao tiện tiêu chuẩn mà khơng có dao tiện định hình cữ chặn Sử dụng máy với hệ 128 điều khienr linh hoạt (máy CNC) làm giảm nhẹ sức lao động cơng nhân, giải phóng cơng nhân khỏi cơng việc có tính chất đơn ddieuj, lặp lại nhiều lần, giảm nhẹ trình điều khiển máy, tăng lợi ích người cơng nhân làm cho cơng nhân thích thú với cơng việc 5.7 Mô đun Dập Theo kết cấu hệ thống trạm trạm gia cơng dập nắp với nhiệm vụ sau: Ép chặt nắp phôi Vận chuyển sản phẩm sang trạm Đây trạm hệ thống Trạm hoạt động đƣợc nhấn nút Start có phơi vị trí tay gắp, cảm biến điện dung phát hiện.Việc vận chuyển phơi từ vị trí ban đầu đến dập nắp chuyển sang trạm dung tay gắp có phận kẹp phôi mặt tay gắp đƣợc xoay xi lanh xoay cộng với xilanh đẩy linh hoạt Hoạt động trạm – trạm gia cơng dập nắp Khi có sản phẩm cảm biến điện dung đặt đầu tay gắp xác định có phơi khu vực tay gắp Xylanh nhỏ đẩy đẩy tay kẹp kẹp chặt sản phẩm Xylanh xoay xoay phải góc 90 độ để tay gắp đƣa sản phẩm đến vị trí gia cơng dập nắp Xylanh trƣợt có hành trình gia công dập nắp xuống ép cho nắp chặt Xylanh xoay xoay phải góc 90 độ để tay gắp đƣa sản phẩm đến trạm Trạng thái hoạt động ▪ Có sản phẩm vị trí đầu tay gắp Trạng thái bắt đầu ▪ Xilanh đẩy tay kẹp nhỏ vị trí ban đầu ▪ Xylanh xoay vị trí ban đầu bên trái ▪Xylanh đẩy tay gắp vị trí ban đầu ▪ Xylanh trƣợt có hành trình gia cơng dập nắp vị trí hành trình cử chặn bên Hoạt động ▪ Khi nhấn nút Start có sản phẩm vị trí tay gắp, xilanh đẩy tay kẹp làm cho tay kẹp kẹp chặt phôi ▪ Xylanh xoay xoay phải góc đƣa phơi đến vị trí gia cơng dập nắp ▪ Xylanh trƣợt có hành trình gia cơng dập nắp xuống ép nắp cho chặt sau lên ▪ Xylanh xoay tiếp tục xoay phải góc đƣa phơi đến trạm ▪ Xylanh đẩy tay gắp đẩy đầu tay gắp đến vị trí bang tải trạm ▪ Xilanh đẩy tay kẹp thu làm cho tay kẹp sản phẩm nhả sản phẩm lên bang chuyền trạm ▪ Xylanh đẩy tay gắp 129 5.8 Mô đun phân loại Phân loại phần chức vận hành thau đổi số lƣợng Phần băng tải đƣợc rẽ nhánh để phân loại, nhờ có rẽ nhánh phân loại khác đƣợc chuyể mạch tùy theo chi tiết phôi Chi tiết phôi phải đƣợc xử lý riêng lẻ để không làm hỏng chức chuyển mạch thiết bị rẽ nhánh Trong trạm phân loại, chi tiết phôi tƣợng trƣng đƣợc phân loại theo vật liệu va màu sắc Xylanh đƣợc lắp phân loại tùy theo màu vật liệu Một cảm biến phản xạ ánh sáng đƣợc gắn đầu băng tải có nhiệm vụ phát sản phẩm đến đầu băng tải Các màu sắc khác sản phẩm đƣợc phát cảm biến phía trƣớc piston cản Và sản phẩm đƣợc phân loại vào băng trƣợt phân loại, cấu đƣợc kích hoạt tín hiệu điều khiển xilanh Chức năng:-Phân loại phơi qua máng trƣợt tùy theo đặc tính phơi Đặc tính phơi (màu đen, màu trắng, kim loại, nhựa) đƣợc phát cảm biến phía trƣớc cữ chặn phân loại vào mán thích hợp Trạm gia công bao gồm phần sau đây: -Module băng tải xylanh phân loại.-Module máng trƣợt (khay đựng sản phẩm) -Khối nguồn PLC Hình 5.8 Trạm phân loại 130 (1): Bảng điều khiển (2): Cơ cấu xy lanh tay gạt phôi (3): Cơ cấu băng tải (4): Cơ câu khay chứa phôi Khối PLC nằm bên trạm Chức năng: phân loại chi tiết phôi tùy theo đặc tính Nhận diện màu nắp phơi -Dựa vào màu thân phôi chất liệu nắp mà đưa phơi vào vị trí rãnh trượt theo màu định sẵn kết thúc chu trình Đây trạm thứ hai hệ thống Trạm hoạt động nhấn nút Start có phơi vị trí đầu bang tải, cảm biến phân loại màu cảm biến quang phát Việc vận chuyển phôi từ vị trí ban đầu đến máng theo màu vật liệu định sẵn nhờ vào băng chuyền với xylanh chặn phôi vào theo rãnh hệ thống máng trượt Khi có sản phẩm cảm biến màu xác định màu nắp sản phẩm Tùy vào màu sản phẩm vật liệu nắp mà xilanh xoay hay xilanh xoay xoay hay xilanh xoay nao cả màu đƣợc phân loại loại màu trƣợt cuối Nếu xilanh xoay xilanh xoay sau cảm biến điện dung đặt đầu rãnh phát sản phẩm trượt xuống cho phép xilanh quay vị trí ban đầu Trạng thái hoạt động ▪ Có sản phẩm vị trí đầu bang chuyền Trạng thái bắt đầu ▪ Xilanh xoay vị trí ban đầu ▪ Xilanh xoay vị trí ban đầu Hoạt động ▪ Khi nhấn nút Start có sản phẩm vị trí tay gắp, cảm biến màu xác định màu nắp sản phẩm Tùy vào màu sản phẩm mà xilanh xoay hay xilanh xoay xoay hay khơng có xilanh xoay nao cả màu đƣợc phân loại loại màu trượt cuối 131 Tài liệu tham khảo [1] – PGS.TS Trần Văn Địch - Tự động hóa q trình sản xuất – NXB KHKT, 2001 [2] - PGS.TS Trần Văn Địch – Sản xuất linh hoạt FMS tích hoạt CIM – NXB KHKT, 2007 [3] – TS Trương Hữu Trí, TS Võ Thị Ry – Cơ điện tử - Các thành phần bản – NXB KHKT, 2005 [4] – TS Trương Hữu Trí, TS Võ Thị Ry – Cơ điện tử - Hệ thống chế tạo máy – NXB KHKT, 2005 [5] – Robert H Bishop - The Mechatronics Handbook – NXB CrcPness, 2002 Bản dịch: Cơ điện tử Tập – Biên dịch: Phạm Anh Tuấn – NXB ĐHQG Hà Nội, 2006 [6] – Mechatronics – Principles, Concepts and Applications – NXB McGraw – Hill, 2005 132 ... - Tự động hóa q trình sản xuất – NXB KHKT, 20 01 [2] - PGS.TS Trần Văn Địch – Sản xuất linh hoạt FMS tích hoạt CIM – NXB KHKT, 20 07 [3] – TS Trương Hữu Trí, TS Võ Thị Ry – Cơ điện tử - Các thành. .. Quy trình cơng nghệ Xác định biến: Cơng tắc cuối hành trình xylanh A ký hiệu a0 a1 Cơng tắc cuối hành trình xylanh B b0 b1 Cơng tắc hành trình tác động tác động cho pittông lùi (hình 6. 62) +A...Hình 3 .2 Hệ thống CIM 3 .2 Hệ thống khí nén Mạch điều khiển với chu kỳ đồng thời Sau qui trình M thực xong, qui trình 1, qui trình 2, qui trình thực đồng thời Sau qui trình thực đồng thời hồn thành,