(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)

(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế, chế tạo và điều khiển vị trí cho đồ gá khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍMINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ************************* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ CHO ĐỒ GÁ KHUNG SẮT (PHỤC VỤ CHO ROBOT HÀN TỰ ĐỘNG) SVTH : TRƯƠNG HOÀNG SƠN MSSV: 17146183 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH MSSV: 17146155 Khóa : 2017 - 2021 Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2021 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Không cógìtrơi nhanh thời gian, đặt biệt lànhững tháng năm cịn ngồi giảng đường Mới hơm cịn làmột cậu sinh viên tỉnh lẻ, vừa chân ướt chân bước đường tấp nhập, nhộn nhịp vàhiện đại xung quang trường Sư Phạm Kỹ Thuật danh tiếng, hơm phải rời xa Đi qua khoảng thời gian tuổi trẻ máy trường Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, chúng em thấy tháng năm quan trọng, ý nghĩa đến Quang trọng, ý nghĩa vìnhững vất vả, khó khăn tửng chừng khơng thể vượt qua được, lànhiệm vụ bất khả thi màcịn vìnhững người sẵn sàng đồng hành, giúp đỡ, tận tì nh lúc chúng em vấp ngã Em xin gửi đến quýthầy côở Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao nhiệt tì nh việc truyền đạt vốn kiến thức quý báu giúp đỡ em nhiều thời gian học tập trường Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Tạ Nguyễn Minh Đức tận tâm, bảo chúng em qua buổi nói chuyện, thảo luận Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Mặc dù cố gắng để hoàn thành đồ án tốt nghiệp khơng tránh khỏi điều thiếu sót, mong nhận ýkiến đóng góp quý báu quý thầy giúp đồ án hồn thiện Lời cuối em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM lời chúc sức khỏe vàvững bước dì u dắt khóa sinh viên trưởng thành Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! TP Thủ Đức, ngày 26 tháng năm 2021 viii GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TĨM TẮT Luận văn trình thiết kế, chế tạo điều khiển khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động) Nội dung đề tài trình chương: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Cơ sở lýthuyết Chương 3: Lựa chọn phương án thi cơng Chương 4: Thi cơng mơ hình Chương 5: Kết thực nghiệm Chương 6: Kết luận ix GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Trang phụ bìa i Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp .ii Phiếu nhận xét đồ án tốt nghiệp iii Phiếu nhận xét đồ án tốt nghiệp v Lời cảm ơn viii Tóm tắt ix Mục lục x Danh sách từ viết tắt xiii Mục lục bảng biểu xiv Mục lục hình ảnh xv Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Đặt vấn đề 1.3 Mục tiêu 1.4 Nhiệm vụ 1.5 Giới hạn đề tài Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát dây chuyền sản xuất ngành công nghiệp hàn 2.1.1 Lịch sử đời vàphát triển robot công nghiệp 2.1.2 Sơ lược đồ gá 2.1.3 Đồ gáphục vụ cho robot hàn tự động 2.2 Động 2.2.1 Động bước 2.2.2 Động Servo 2.2.3 Bộ điều khiển động 10 2.3 Cơ cấu truyền động 14 2.3.1 Hộp giảm tốc 15 2.3.2 Truyền động đai 17 2.3.3 Truyền động xích 17 2.4 Khớp nối trục 18 2.4.1 Khớp nối linh động 19 2.4.2 Khớp nối cứng 19 2.5 Gối đỡ trục 20 x GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.6 Cố định khung đặt vật hàn 21 2.7 Thiết bị điều khiển 21 2.7.1 PLC 21 2.7.2 Vi điều khiển 25 2.8 Tương tác điều khiển hệ thống 28 2.8.1 Màn hình HMI 28 2.8.2 Module Led đoạn vànút nhấn 29 2.8.3 Màn hình LCD vànút nhấn 29 2.9 Set home cho trục quay 31 2.9.1 Định nghĩa 31 2.9.2 Cảm biến 31 Chương 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG 33 3.1 Thiết kế cấu kẹp khung gá 33 3.1.1 Chọn vật liệu chế tạo khung gá 33 3.1.2 Thiết kế cấu kẹp 34 3.1.3 Tính tốn trọng lượng cấu kẹp 35 3.1.4 Tính tốn lực moment cấu sinh 35 3.2 Chọn loại động 38 3.2.1 Động chịu tải cấu 38 3.2.2 Xác định moment xoắn 38 3.3 Lựa chọn phương án truyền động 44 3.4 Tính tốn thiết kế trục vàkhung 47 3.4.1 Chọn khớp nối trục 47 3.4.2 Tính tốn sơ trục 50 3.4.3 Thiết kế trục 51 3.4.4 Kiểm nghiệm đồ bền uốn khung 54 3.4.5 Chọn vàkiểm nghiệm then 55 3.4.6 Chọn vàkiểm nghiệm ổ lăn 58 3.5 Lựa chọn thiết bị điều khiển 61 3.6 Lựa chọn giao tiếp người dùng vàhệ thống 63 3.7 Cảm biến Home 65 3.8 Lựa chọn nguồn cấp cho hệ thống điều kiển 67 3.9 Sơ đồ nguyên lýhoạt động 68 3.10 Giải thuật điều khiển 69 Chương 4: THI CƠNG MƠ HÌNH 70 xi GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.1 Thi công khí 70 4.2 Thi công tủ điện 76 4.3 Thiết kế hình hiển thị 79 4.4 Danh sách thiết bị vàvật tư khác 81 Chương 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 82 5.1 Chế độ Manual 82 5.2 Chế độ Auto 83 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 85 6.1 Kết luận 85 6.2 Định hướng phát triển đề tài 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 88 Phụ lục 1: Hướng dẫn sử dụng cửa sổ làm việc 88 Phụ lục 2: Chương trình điều khiển 91 xii GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT HMI – Human Machine Interface LCD – Liquid-Crystal Display PLC – Promamable Logic Controller TCVN – Tiêu chuẩn Việt Nam KĐH – Kim đồng hồ xiii GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng So sánh khác biệt Encoder tương đối vàEncoder tuyệt đối 14 Bảng So sánh HMI truyền thống vàHMI đại 29 Bảng Thông số động cần thiết 39 Bảng So sánh động AC Servo động Step 40 Bảng So sánh điều khiển biến tần vàbộ điều khiển Servo 41 Bảng Thông số kỹ thuật Servo HG-KR43J Mitsubishi 42 Bảng Thông số kỹ thuật Driver MR J4 40A 43 Bảng So sánh truyền động 44 Bảng So sánh loại hộp giảm tốc 45 Bảng 10 Thông số kỹ thuật hộp giảm tốc NMRV-040 45 Bảng 11 So sánh khớp nối linh động (Khớp nối đàn hồi) vàkhớp nối cứng 47 Bảng 12 Thông số khớp nối mềm SRJ-55C 48 Bảng 14 Thông số kỹ thuật gối đỡ trục 60 Bảng 15 Thơng số kỹ thuật gối đỡ vịng bi UCP 206 60 Bảng 16 So sánh PLC vi điều khiển 61 Bảng 17 Thông số kỹ thuật PLC FX3G-24MT/ES 62 Bảng 18 So sánh phương án giao tiếp người dùng vàhệ thống 63 Bảng 19 Thông số kỹ thuật nguồn 24V AD1024-FS 67 Bảng 20 Các thiết bị điệu tủ điện 77 Bảng 21 Danh sách thiết bị vàvật tư khác 81 Bảng phụ lục Các chức khối hì nh làm việc 90 xiv GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình Hình Hình Hình Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hì nh Hình Hì nh Hì nh Hì nh Hình Hì nh Hì nh Hì nh Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lýhoạt động đồ gádùng ngành công nghiệp hàn 2.2 Đồ gáhàn ống 2.3 Đồ gámặt bích 2.4 Đồ gáhàn khung sắt 2.5 Cấu tạo vànguyên lýhoạt động động Step 2.6 Cấu tạo động Servo 2.7 Cấu tạo hệ thống Servo 11 2.8 Cấu tạo Encoder 12 2.9 Bộ mãhóa Encoder tương đối (trái) vàEncoder tuyệt đối (phải) 13 2.10 Các hệ thống truyền động 15 2.11 Hộp giảm tốc cyclo 16 2.12 Nguyên lýhoạt động hộp giảm tốc 16 2.13 Bộ truyền đai 17 2.14 Truyền động xích xe máy 18 2.15 Các loại khớp nối trục 18 2.16 Khớp nối đĩa hình 19 2.17 Khớp nối bu lông - dạng khớp nối mặt bí ch 20 2.18 Các loại gối đỡ trục thị trường 20 2.19 Cấu tạo êtôsong hành 21 2.20 Cấu trúc PLC 22 2.21 Các loại PLC phổ biến 22 2.22 Hệ thống PLC dùng hệ thống ổn định áp suất vàgọi bơm 23 2.23 Cấu trúc chương trình PLC viết ngơn ngữ Ladder Logic 24 2.24 Vi điều khiển HCF4016BE 25 2.25 Cấu trúc vi điều khiển 26 2.26 Hợp ngữ ASM dùng hệ thống nhúng 27 2.27 Màn hình HMI Siemens KP400 28 2.28 Module led đoạn 29 2.29 Cấu tạo hình LCD 30 2.30 Cấu tạo vànguyên lýhoạt động cảm biến quang 31 2.31 Cảm biến quang đếm số lượng lon 32 3.1 Mơ hình 3D xây dựng phần mềm Solidworks 2021 33 xv GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.2 Cơ cấu kẹp khung gá 34 Hình 3.3 Xác định trọng tâm cấu kẹp 36 Hình 3.4 Động Servo HG-KR43J 42 Hì nh 3.5 Driver MR J4 40A Mitsubishi 43 Hì nh 3.6 Hộp giảm tốc NMRV 040 mặt bí ch 86x86 46 Hì nh 3.7 Thơng số kích thước hộp giảm tốc NMRV-040 mặt bí ch 86x86 46 Hì nh 3.8 Khớp nối mềm SRJ-55C 49 Hì nh 3.9 Gối đỡ trục UCP 206 61 Hì nh 3.10 PLC Mitsubishi FX3G-24MT/ES 63 Hì nh 3.11 Màn hình HMI WEINTEK MT6070IP INCH 64 Hì nh 3.12 Khóa cổ dêsắt tay vặn φ 16 ÷ 25mm 65 Hì nh 3.13 Cảm biến quang siêu nhỏ Omron EE-SX47/67 66 Hì nh 3.14 Thơng số kỹ thuật cảm biến quang siêu nhỏ Omron EE-SX47/67 66 Hì nh 3.15 Nguồn 24V AD1024-FS 67 Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lýhoạt động cụ thể đề tài 68 Hình 3.17 Lưu đồ giải thuật điều khiển 69 Hình 4.1 Đồ gákhung sắt (phục vụ robot hàn tự động) 70 Hì nh 4.2 Vị trítủ điện điều khiển 71 Hình 4.3 Đồ gákhung sắt (phục vụ robot hàn tự động) 72 Hình 4.4 Đồ gákhung sắt (Phục vụ robot hàn tự động) 73 Hì nh 4.5 Khớp nối vàcụm cảm biến Set home 74 Hì nh 4.6 Bố trícụm Servo 75 Hình 4.7 Sơ đồ bố trícác thiết bị tủ điện 76 Hì nh 4.8 Tủ điện hoàn thành 77 Hì nh 4.9 Bố trícác thiết bị tủ điện 78 Hì nh 4.10 Nối dây hì nh HMI, Led, nút vàcơng tắc 79 Hì nh 4.11 Giao diện hình chí nh 79 Hì nh 4.12 Giao diện Auto – Hàn khung cửa sổ 80 Hì nh 4.13.Giao diện điều khiển Manual 80 Hì nh 5.1 Thơng số thử nghiệm chế độ Manual 82 Hì nh 5.2 Thơng số thử nghiệm chế độ Auto 83 Hì nh 5.3 Thơng số thử nghiệm chế độ tự động với góc 84 Hì nh 6.1 Giao diện HMI phiên 1.2.0 86 xvi GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6.2 Định hướng phát triển đề tài - Thiết kế giao diện thân thiện với người dùng Thay khớp nối để tăng độ chí nh xác, giảm sai số - Kết nối truyền thơng với robot hàn Tương thích, giao tiếp với loại robot hàn MIG gia công kim loại robot hàn ABB, robot hàn Panasonic… Hình 6.1 Giao diện HMI phiên 1.2.0 86 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PSG-TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Hiển (2006), “Tính tốn thiết kế hệ dẫn đơng khí tập & tập 2”, Nhà xuất Giáo Dục, tập 279 trang, tập 229 trang [2] TS Văn Hữu Thịnh (Chủ biên) – TS Nguyễn Minh Kỳ (2006), “Thiết kế Đồ án Chi tiết máy”, Nhà xuất ĐHQG Thành phố Hồ ChíMinh, 351 trang [3] TS Nguyễn Hữu Lộc Cơ sở Thiết kế máy NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ ChíMinh, 614 trang [4] PSG Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng (2004), “Sổ tay Thiết kế Cơ khí tập 2”, Nhà xuất Khoa học vàKỹ thuật, 600 trang [5] https://plctech.com.vn/8-buoc-lap-trinh-plc/ [6] https://www.servomitsubishi.com/2017/03/lap-trinh-plc-mitsubishi-phat-xung-servo [7]https://baoanjsc.com.vn/vn/sanpham-32448/Cam-bien-quang/Omron/Cam-bienquang-Omron-dong-EE-SX47-67.aspx [8] http://www.hmiweintek.vn/2012/12/huong-dan-viet-giao-dien-hmi.html 87 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC Phụ lục 1: Hướng dẫn sử dụng cửa sổ làm việc MÀN HÌNH KHỐI LỆNH LÀM VIỆC CHỨC NĂNG Màn hình Chuyển đến hình chế độ Auto Chuyển đến hình chế độ Manual Màn hình chế độ Manual Chạy Dừng Chạy home Vị tríhiện Nhập tốc độ chạy vị trí Nhập tốc độ chạy Home Nhập góc cần quay bước Nhập góc cần quay bước Nhập góc cần quay bước Nhập góc cần quay bước Thời gian dừng bước 88 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thời gian dừng bước Thời gian dừng bước Thời gian dừng bước Thời gian dừng bước Trở hì nh chí nh Chuyển đến hình chế độ Manual Vị tríhiện Màn hình chế độ auto Chạy Jog + Chạy Jog - Chạy Home Nhập góc chạy lùi Nhập góc chạy tới Chạy 89 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhập tốc độ chạy vị trí Nhập tốc độ chạy home Nhập tốc độ chạy Jog Bật/tắt Servo Trở hì nh chí nh Chuyển đến hình chế độ Auto Bảng phụ lục Các chức khối hì nh làm việc 90 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phụ lục 2: Chương trình điều khiển 91 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 92 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 93 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 94 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 95 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 96 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 97 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 98 GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 99 ... ? ?Thiết kế, chế tạo điều khiển vị tr? ?cho đồ g? ?khung sắt (phục vụ cho robot hàn tự động)? ?? 1.3 Mục tiêu Thiết kế, chế tạo điều khiển vị trí cho đồ g? ?khung sắt 1.4 Nhiệm vụ - Thiết kế v? ?chế tạo đồ. .. Đồ gámặt bích Hì nh 2.2 Đồ g? ?hàn ống GVHD: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hì nh 2.4 Đồ g? ?hàn khung sắt  Phân loài đồ g? ?hàn theo công dụng  Đồ g? ?hàn khung sắt  Đồ g? ?hàn mạch  Đồ g? ?hàn. .. Hình 4.3 Đồ g? ?khung sắt (phục vụ robot hàn tự động) 72 Hình 4.4 Đồ g? ?khung sắt (Phục vụ robot hàn tự động) 73 Hì nh 4.5 Khớp nối vàcụm cảm biến Set home 74 Hì nh 4.6 Bố trícụm