Chương 2: Phân loại tay máy theo cấu trúc sơ đồ động Thông thường cấu trúc chấp hành của tay máy công nghiệp được mô hình hóa trong dạng chuổi động với các khâu và khớp như trong nguyên lý máy với các giả thuyết cơ bản như sau: - Chỉ dùng các khớp động loại 5 (khớp quay, khớp tònh tiến, khớp vít) - Trục quay hướng tònh tiến của các khớp thì song song hay vuông góc với nhau. - Chuổi động là chuổi động hở, đơn giản. Dưới đây là chuổi động của một tay máy công nghiệp tổng quát có 6 bậc tự do, các khớp A, B, F là các khớp tổng quát có nghỉa là chúng có thể là khớp quay, cũng có thể là khớp tònh tiến, các khớp D, E, K chỉ là những khớp quay. Các khâu được đánh số bắt đầu từ khâu 0 _ giá cố đònh , tiếp đến là các khâu 1, 2, …, n _ các khâu động _ khâu tổng quát ký hiệu là khâu i, (i=0,1,2,…,n), khâu, khâu n cuối cùng là khâu mang bàn kẹp của tay máy. Tương tự như tay người để bàn kẹp (bàn tay) làm việc được cần có ba loại chuyển động, tương ứng với các chuyển động này là ba dạng cấu trúc của tay máy như sau: Cấu trúc chuyển động toàn bộ (Chân người) cấu trúc này thực hiện chuyển động đem toàn bộ tay máy (tay người) đến vò trí làm việc . Cấu trúc này hết sức đa dạng và thông thường nếu không phải là tay máy hoạt động trong hệ thống mà chuyển động này cần có sự kiểm soát người ta thường coi tay máy là đứng yên khâu 0 gọi giá cố đònh của tay máy. Cấu trúc xác đònh hàm kẹp bao gồm các khớp AB và F các khâu 1, 2 và 3, chuyển động của cấu trúc này nhằm đem theo bàn kẹp tới vò trí làm việc .Do giả thiết về loại khớp động dùng trong chế tạo máy thông thường ta có những phối hợp sau đây của các khớp và từ đó tạo nên các cấu trúc xác đònh vò trí của bàn kẹp trong các không gian vò trí làm việc khác nhau của bàn kẹp . Phối hợp TTT nghóa là 3 khớp đều là khớp tònh tiến và một khớp quay. Đây là cấu trúc hoạt động trong hệ tọa độ đề các so với các tọa độ S 0 vì điểm M nằm trên khâu 3 được xác đònh bởi ba chuyển động tònh tiến và một chuyển động quay (tức là hai tọa độ dài) Phối hợp TRT, RTT hayTTR, nghóa là một khớp tònh tiến hai khớp quay (các cấu trúc 2,3 và 4). Đây là là cấu trúc hoạt động trong hệ tọa độ trụ so với điểm S 0 vì để M trên khâu 3 được xác đònh bở hai chuyển động tònh tiến và một chuyển động quay (tức là hai tọa độ dài một tọa độ gốc) Phối hợp RTR, RRT hay TTR nghóa là hai khớp tònh tiến và hai khớp quay (các cấu trúc 5, 6, 7, 8, 9 và 10). Đây là cấu trúc hoạt động trong hệ tọa độ cầu so với hệ S 0 , vì điểm M trên khâu 3 được xác đònh bởi một chuyển động tònh tiến và hai chuyển động quay (tức là một tọa độ dài, hai tọa độ góc) Phối hợp RRR nghóa là ba khớp quay (các cấu trúc 11,12) đây là các cấu trúc họat động trong hệ tọa độ góc so với hệ S 0 vì điểm M trên khâu 3 được xác đònh bởi ba chuyển động quay (tức là ba tọa độ góc), cấu trúc này được gọi là cấu trúc phỏng sinh học. Tuy nhiên trong thực tế, đối với các tay máy chuyên dùng hay chuyên môn hóa và đặc biệt đảm bảo giá thành đầu tư vào tay máy thấp, người ta không nhất thiết lúc nào cũng phải chế tạo tay máy có đủ số ba khớp động cho cấu trúc xác đònh vò trí. 3.4 GIỚI THIỆU ROBOT L2001: ROBOT L2001 có 4 bậc tự do đều là khớp quay, sử dụng động cơ điện một chiều có công suất cực đại 3W, số vòng quay của động cơ và chuyển động các khớp của tay máy tay máy phụ thuộc vào điện áp đặt vào động cơ và có thể điều chỉnh vô cấp. Kết cấu bộ truyền động cơ khí đơn giản thông qua bộ bánh răng giảm tốc 3 cấp, cấp thứ 3 là bộ trục vít- bánh vít do đó khả năng tự hãm rất tốt khi làm việc. Để xử lý công việc hãm chính xác và khử quán tính, tay máy được trang bò hệ thống điều khiển bằng bộ vi xử lý, nó có chức năng điều khiển theo chương trình mềm do người chế tạo lập sẵn. các chế độ hãm động cơ (hãm ngược) được tính toán trước trong chương trình nhằm bảo đảm tính chính xác cho cơ cấu khi có quán tính ứng với các giới hạn hành trình của từng chương trình. Các bộ phận an toàn giúp tay máy hoạt động tốt khi làm việc và ngay cả khi mất điện,bộ nhớ sẽ lưu lại chương trình. Bộ vi xử lý được lắp các cổng ra-vào để nối kết với các phần tử khác như băng tải, các khớp xoay hoặc các dây chuyền sản xuất giúp mở rộng việc sử dụng. Bản thân bộ vi xử lý có các bộ đếm, bộ đònh thời giúp xác đònh ca làm việc và số sản phẩm vận chuyển được ứng với mỗi ca … Các chuyển động của các khớp được giới hạn bởi cử hành trình. Tay máy được ứng dụng trong các công việc như : cấp phôi cho máy bán tự động, vận chuyển sản phẩm nhựa từ máy ép nhựa, phát hiện và loại bỏ phế phẩm trong dây chuyền sản xuất … Điều cần quan tâm ở đây của người nghiên cứu là giá thành sản xuất thấp, do đó phù hợp với điều kiện nước ta hiện nay . Mặc dù độ chính xác của tay máy chưa cao lắm, nhưng với yêu cầu công nghệ nhất đònh nào đó tay máy có thể đáp ứng được. Hình 3.3 : Sơ đồ mô hình ROBOT L2001 Ghi chú : 1. Bàn kẹp 5. Khớp thân 2. Khớp cổ tay 6. Cổng kết nối với thiết bò điều khiển 3. Khớp khuỷu tay 7. Đèn hiển thò 4. Khớp cánh tay 8. Công tắc logic Lưu đồ mô tả hoạt động của ROBOT L2001 2s 1.5s Kẹp chi tiết (2s ) Nâng 2 khớp : cánh tay - khuỷu tay Quay đến vò trí làm việc đồng thời xoay cổ tay theo chiều kim đồng hồ Hạ cánh tay Mở hàm kẹp 1.2 s Nâng cánh tay Xoay đế về vò trí đầu, xoay nghòch cổ, hạ khuỷu và cánh tay 1 s Hình 3.4 : Sơ đồ mô tả hoạt động của ROBOT L2001 . làm vi c. Để xử lý công vi c hãm chính xác và khử quán tính, tay máy được trang bò hệ thống điều khiển bằng bộ vi xử lý, nó có chức năng điều khiển theo chương trình mềm do người chế tạo lập. Cổng kết nối với thiết bò điều khiển 3. Khớp khuỷu tay 7. Đèn hiển thò 4. Khớp cánh tay 8. Công tắc logic Lưu đồ mô tả hoạt động của ROBOT L2001 2s 1.5s Kẹp chi tiết (2s ) Nâng. của tay máy chưa cao lắm, nhưng với yêu cầu công nghệ nhất đònh nào đó tay máy có thể đáp ứng được. Hình 3.3 : Sơ đồ mô hình ROBOT L2001 Ghi chú : 1. Bàn kẹp 5. Khớp thân 2. Khớp cổ tay