Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển chuyển động tịnh tiến robot trên thiết bị di trượt .... 77 Trang 5 5 DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU Ký hiệu Nội dung Tmax Mômen
MA ĐỨC HẢI CHUYÊN NGÀNH:QUẢN TRỊ KINH DOANH KHOÁ: 2010 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132099071000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - MA ĐỨC HẢI PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM TĂNG CƯỜNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ NGÂN SÁCH XÃ TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN LÂM THAO TỈNH PHÚ THỌ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: QUẢN TRỊ KINH DOANH Hà Nội – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn không chép tài liệu sử dụng cơng trình cơng bố (ngoại trừ bảng biểu số liệu tham khảo kiến thức tài liệu học tập nghiên cứu phép sử dụng) Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan Hà Nội, tháng năm 2013 Tác giả Bùi Khắc Khánh MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN .2 DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU .5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU .7 PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 11 1.1 Sự đời Robot công nghiệp .11 1.2 Ứng dụng Robot công nghiệp : 13 1.3 Tính cần thiết việc ứng dụng thiết bị di trượt dùng cho robot 16 1.4 Tổng kết chương I: 18 CHƯƠNG 2:TÍNH TỐN, THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ CỦA THIẾT BỊ DI TRƯỢT CHO ROBOT .19 2.1 Dữ liệu đầu vào để thiết kế thiết bị di trượt 19 2.2 Mô hình thiết bị di trượt : 19 2.3 Tính chọn động hộp giảm tốc cho thiết bị di trượt .20 2.3.1 Tính chọn hộp giảm tốc cho thiết bị di trượt 20 2.3.2 Tính chọn động cho thiết bị di trượt: 28 2.4 Tính chọn hệ thống dẫn hướng cho thiết bị di trượt 33 2.4.1 Giới thiệu số thiết bị di trượt hãng YASKAWA: .33 2.4.2 Giới thiệu hệ thống ray dẫn hướng .36 2.4.3 Cấu tạo dẫn hướng 37 2.4.4 Lựa chọn sơ đồ tải trọng để tính tốn .39 2.4.5 Tính toán tải trọng tĩnh tác dụng lên trượt .40 2.4.6 Tính tốn tải trọng quán tính .40 2.4.7 Chọn dẫn hướng, kiểm nghiệm tính tốn tuổi thọ .41 2.4.8 Chọn kích thước hệ thống ray dẫn hướng 42 2.5 Tính tốn hệ thống truyền động bánh – 45 2.5.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh 45 2.5.2 Xác định ứng suất cho phép 45 2.5.3 Xác định thông số truyền bánh –thanh 47 2.5.4 Kiểm nghiệm truyền bánh – 49 2.6 Thiết kế chi tiết cho thiết bị di trượt 51 2.7 Tổng kết chương 58 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KIỂN 59 3.1 Yêu cầu điều khiển 59 3.2 Thiết kế tổng thể hệ thống điều khiển: .59 3.2.1 Card điều khiển vị trí .61 3.2.2 Động servo xoay chiều điều khiển động cơ: 63 3.2.3 Thiết bị ghép nối card điều khiển PCI 1240 điều khiển động 70 3.2.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển chuyển động tịnh tiến robot thiết bị di trượt 70 3.3 Thiết kế mạch ghép nối hệ thống điều khiển .71 3.4 Kết cấu lắp đặt tủ điều khiển 76 3.4.Tổng kết chương 76 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG BẰNG AUTODESK INVENTOR 77 4.1 Gới thiệu phần mềm Autodesk Inventor : .77 4.1.1 Giao diện người dùng : 79 4.1.2 Xuất nhập liệu: 80 4.1.3 Hệ thống hổ trợ thiết kế: 83 4.2 Mô thiết bị di trượt phần mềm Autodesk Inventor: .85 4.3 Tổng kết chương 4: 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .88 PHỤ LỤC BẢN VẼ 89 DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU Ký hiệu Nội dung T max Mômen lớn hộp giảm tốc (N.m) Nm Số vòng quay định mức hộp giảm tốc(Vịng/phút) Tm Mơmen trung bình tác dụng lên trục (N.m) U Tỷ số truyền hộp giảm tốc V0 Vận tốc di chuyển bàn trượt (Vòng/phút) m Modun bánh Z số bánh N dc Số vòng quay định mức động (Vòng/phút) T SA Mơmen gây mơmen qn tính (N.m) T SB Mômen gây lực cản (N.m) IR mơmen qn tính, [kg.m2] F1 Lực ma sát cản ổ đỡ di trượt (N) F2 Lực cản vòng chặn dầu (N) F3 Lực cản chênh lệch sống trượt (N) F4 Ma sát bánh (N) F5 Ma sát bánh (N) N2 Vận tốc đầu hộp giảm tốc (Vòng/phút) N1 Vận tốc đầu trung bình hộp giảm tốc giai đoạn tăng tốc (Vòng/phút) N3 Vận tốc đầu trung bình hộp giảm tốc giai đoạn giảm tốc (Vịng/phút) T1 Mơmen tăng tốc (N.m) T2 Mômen vận tốc không đổi (N.m) T3 Mômen giảm tốc (N.m) t1 Thời gian tăng tốc: (s) t2 Thời gian ổn tốc (s) t3 Thời gian giảm tốc (s) t4 Thời gian dừng (s) t5 Tổng thời gian quay (s) T MP Mômen xoắn lớn lên trục động (N.m) T MM Mômen xoắn thực tác dụng lên trục động (N.m) N IPHGT Số vòng quay đầu vào hộp giảm tốc (vòng/phút) T MA Mơmen gây mơmen qn tính (N.m) T MB Mômen gây tải trọng tức thời (N.m) T MC Mômen gây ma sát (N.m) αM Gia tốc góc trục động (rad/s2) I ML Mơmen qn tính vật quay [kg.m2] I M1 Mơmen qn tính tác dụng lên trục hộp giảm tốc [kg.m2] I M2 Mơmen qn tính hộp giảm tốc [kg.m2] T CNLR Mômen cản nhớt hộp giảm tốc [kg.m2] I M3 mơ qn tính động [kg.m2] P0 Tải trọng tĩnh lớn (N) P Tải trọng động lớn (N) [σ H ] Ứng suất tiếp xúc cho phép (MPa) ZM Hệ số kể đến tính vật liệu ZH Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Zε Hệ số kể đến trùng khớp KH Hệ số tải trọng tính tiếp xúc B Chiều rộng vành (mm) DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1.1 : Phân loại thiết bị tay máy 12 Hình 1.2: Các phận cấu thành Robot công nghiệp 16 Hình 1.3 : Thiết bị di trượt ứng dụng robot hàn .17 Hình 2.1 Sơ đồ động học thiết bị di trượt 19 Hình 2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thiết bị di trượt 21 Hình 2.3 Các thông số hộp giảm tốc NN60F .26 Hình 2.4 Kích thước hộp giảm tốc NN60F .27 Hình 2.5 Hình dáng hộp giảm tốc NN90F 27 Hình 2.6 Thông số kỹ thuật động SGMAV – 06A 31 Hình 2.7 Các thông số kỹ thuật phanh động 32 Hình 2.8 Kích thước động SGMAV – 06A 32 Hình 2.9 Thiết bị di trượt hãng Yaskawa 33 Hình 2.10 Thông số kỹ thuật thiết bị di trượt SGT1F31, SGT1F41, SGT1FD1 SGT1FE1 34 Hình 2.11 Kích thước thiết bị SGT1F31, SGT1FD1 35 Hình 2.12 Thanh dẫn hướng hãng HIWIN 36 Hình 2.13 Cấu tạo chi tiết dẫn hướng hãng HIWIN 37 Hình 2.14 Khối trượt loại vuông .37 Hình 2.15 Khối trượt loại mặt bích 38 Hình 2.16 Các loại ray dẫn hướng 38 Hình 2.17 Sơ đồ tải trọng tính chọn dẫn hướng .39 Hình 2.18 Sơ đồ tải trọng tải lực quán tính 39 Hình 2.19 Chu trình làm việc thiết bị di trượt 40 Hình 2.20 kích thước tiêu chuẩn ray .43 Hình 2.21 kích thước hệ thống dẫn hướng .44 Hình 2.22 Thiết kế bàn trượt đế rôbôt 52 Hình 2.23 Thiết kế bánh cho thiết bị di trượt 53 Hình 2.24 Thiết kế cho thiết bị di trượt 53 Hình 2.25 Hệ thống dẫn hướng cho thiết bị di trượt 54 Hình 2.26 Thiết kế giá mang động hộp giảm tốc 54 Hình 2.27 Thiết kế đế thiết bị di trượt 55 Hình 2.28 Phần thân thiết kế thép chữ U 56 Hình 2.29 Lắp ráp chi tiết thiết bị di trượt 56 Hình 2.30 Tồn thiết bị di trượt thiết kế .57 Hình 3.2 Card điều khiển vị trí PCI-1240 .61 Hình 3.3 Động servo xoay chiều hãng Yaskawa SGMAV 64 Bảng 3.1 Ký hiệu loại động SGMAV .65 Bảng 3.2 Đặc điểm thông số kỹ thuật động servo SGMAV .66 Hình 3.4 Biểu đồ đặc tính mơmen động servo SGMAV-06A .66 Hình 3.5 Các kích thước động SGMAV-06A .66 Hình 3.6 Hình dáng cấu trúc điều khiển động SGDV .67 Hình 3.7 Sơ đồ đấu nối động servo SGMAV với điều khiển động SGDV 68 Hình 3.8 Sơ đồ ghép nối động AC servo điều khiển động 69 Hình 3.9 Bo mạch giao tiếp ADAM 3952 70 Hình 3.10 Sơ đồ ghép nối tổng quát thiết bị 72 Hình 3.11 Ghép nối máy tính PC card PCI-1240 .73 Hình 3.12 Các tín hiệu vào card PCI 1240 74 Hình 3.13 Ghép nối tín hiệu điều khiển card điều khiển 75 PCI-1240 điều khiển động 75 Hình 4.1 Thiết bị di chuyển phần đầu hành trình 85 Hình 4.1 Thiết bị di chuyển theo hành trình ngược lại .86 PHẦN MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài: Trong nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nước vấn đề tự động hố sản xuất có vai trị đặc biệt quan trọng Mục tiêu ứng dụng kỹ thuật Robot công nghiệp nhằm nâng cao suất dây chuyền công nghệ, nâng cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động Sự cạnh tranh hàng hoá đặt vấn đề thời để hệ thống tự động hoá sản xuất phải có tính linh hoạt nhằm đáp ứng với biến động thường xuyên thị trường hàng hố Robot cơng nghiệp phận cấu thành khơng thể thiếu hệ thống sản xuất tự động linh hoạt Chính việc nghiên cứu ứng dụng robot vào dây truyền sản xuất Ơtơ, xe máy, hàng dân dụng …càng trở nên cấp thiết Trong việc nâng cao tính linh hoạt phạm vi ứng dụng cho robot cơng nghiệp đóng vai trò quan trọng Vậy nên việc nghiên cứu thiết kế hoạt động thiết bị di trượt dùng cho robot để thay cho việc nhập từ nước ngồi cần thiết Vì vậy, với kiến thức học hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Bùi Văn Hạnh, nghiên cứu luận văn thạc sỹ đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mô hoạt động thiết bị di trượt dùng cho robot” * Lịch sử nghiên cứu : Gần nửa kỉ có mặt sản xuất Robot cơng nghiệp có lịch sử phát triển lâu dài bền vững Ngày nay, Robot công nghiệp dùng rộng rãi nhiều lĩnh vực sản suất Điều xuất phát từ ưu điểm loại Robot lựa chọn đúc kết qua năm ứng dụng nhiều nước Ở nước ta, trước năm 1990 chưa du nhập kỹ thuật Robot Từ năm 1990 nhiều sở công nghiệp bắt đầu nhập ngoại nhiều loại Robot phục vụ việc tháo lắp dụng cụ cho trung tâm CNC, lắp ráp linh kiện điện tử, hàn vỏ xe ô tô, xe máy phun phủ bề mặt … Có nơi bắt đầu thiết kế chế tạo lắp ráp Robot Có thể nói, Robot góp phần lớn vào nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Với ý nghĩa to lớn Robot công nghiệp, chắn ngành công nghiệp chế tạo ứng dụng Robot phát triển mạnh tương lai * Mục đích nghiên cứu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Thiết kế kết cấu khí, hệ thống điều khiển mô hoạt động thiết bị di trượt dùng cho robot nhằm mở rộng vùng làm việc robot công nghiệp, thay cho việc nhập thiết bị từ nước Nghiên cứu thiết kế mô hoạt động thiết bị di trượt robot AX – V6 Phục vụ cho đào tạo kỹ thiết kế mô robot hàn hồ quang, ứng dụng vào thực tế dây truyền sản xuất Ơtơ, xe máy nước * Nội dung nghiên cứu, đóng góp đề tài: Tính tốn thiết kế kết cấu khí, thiết kế hệ điều khiển, xây dựng thuật toán viết chương trình điều khiển, mơ hoạt động thiết bị Thiết bị di trượt có tác dụng dịch chuyển robot với khoảng cách lớn (có thể đến 3-20m), nhờ mở rộng vùng làm việc robot nâng cao tính linh hoạt phạm vi ứng dụng cho robot công nghiệp * Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phần mềm “Autodesk Inventor” hoạt động thiết bị di trượt Sau thời gian nghiên cứu thiết kế mô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn nhiệt tình PGS.TS Bùi Văn Hạnh, đến luận văn hoàn thành Do thời gian, kiến thức kinh nghiệm có hạn nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý quý báu Thầy/ Cô bạn đồng nghiệp Hà Nội, tháng năm 2013 Tác giả Bùi Khắc Khánh 10