Độ tin cậy của máy CNC pdf

Độ tin cậy của máy CNC Các máy CNC có giá thành rất cao nên nó chỉ mang lại hiệu quả kinh tế khi chúng làm việc liên tục 2 hoặc 3 ca và không có hỏng hóc nào khi làm việc. Trong quá trình làm việc các máy CNC phải đảm bảo độ chính xác gia công và nếu có bị hỏng hóc thì máy phải có khả năng đợc sửa chữa hoặc thay thế một số cơ cấu dễ dàng và thuận tiện. Vậy độ tin cậy của máy CNC là tính chất thực hiện chức năng gia công giữ đợc các chỉ tiêu công nghệ cũng nh sửa chữa theo một thời gian quy định. Độ tin cậy của máy đợc đặc trng bởi 3 tính chất sau: Tính làm việc không bị hỏng: Tính chất này đợc đặc trng bằng sự làm việc liên tục của máy trong một thời gian nhất định (thời gian chạy rà và làm việc của máy). - Tuổi thọ của máy: Tính chất này là sự ổn định làm việc cho tới lúc sửa chữa (1 phần tuổi thọ) và sau đó máy lại tiếp tục làm việc. Nh vậy 2 tính chất trên đều đặc trng cho khả năng làm việc của máy (tính chất làm việc không bị hỏng) tồn tại trong 1 khoảng thời gian nhất định, còn tính chất tuổi thọ tồn tại trong suốt thời gian quá trình máy đợc sử dụng, kể cả thời gian dừng để sửa chữa. Khả năng sửa chữa: Tính chất này có nghĩa là ngời ta có khả năng phát hiện những khuyết tật hỏng hóc của máy và có khả năng sửa chữa những khuyết tật và hỏng hóc đó. Đối với các máy CNC thì 2 tính chất 1 và 3 là quan trọng nhất bởi vì các máy CNC có cấu trúc rất phức tạp và có rất nhiều cơ cấu có tác động qua lại lẫn nhau. Tính vạn năng của máy CNC Tính vạn năng của máy CNC đợc xác định bằng chi phí cần thiết để chuyển công nghệ gia công nhóm chi tiết gia công này sang công nghệ gia công nhóm chi tiết gia công khác. Mỗi loại máy hoặc mỗi máy có tính vạn năng riêng, nghĩa là có điều kiện tối u để sử dụng máy. Robot công nghiệp trong hệ thống CIM Định nghĩa: Robot công nghiệp là một loại máy tự động có thể lập trình đợc để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau nh: lắp ráp, cấp phôi, sử dụng trong kĩ thuật hàn, kĩ thuật sơn, gián, máy nâng chuyển Nhu cầu nâng cao naờng suất và chất lợng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phơng tiện tự động hoá sản xuất. ẹặc biệt là trong các hệ thống CIM, tính tự động hoá của hệ thống sản xuất tích hợp và yêu cầu linh hoạt trong việc thay đổi sản phẩm đòi hỏi ứng dụng một số lợng lớn các robot công nghiệp thực hiện các chức naờng chủ yếu nh cấp phôi cho các trung tâm gia công, gắp các chi tiết ra sau khi đã gia công, thực hiện quá trỡnh lắp ráp tự động. 1. Nhửừng khái niệm cơ bản về robot công nghiệp trong hệ thống CIM 1. Các bộ phận cấu thành robot công nghiệp Phần tay maựy Tay maùy bao gồm một tập caùc thành phần lieân kết cơ học được nối với nhau bằng caùc khớp. Caùc khớp thường là caùc khớp quay hoặc caùc khớp trượt. Thành phần cuối được gọi là thành phần thực hiện cuối vỡ đoù là thành phần gắn dụng cụ hoặc vật taùc động. Caùc cơ cấu chấp hành được sử dụng để điều khiển chuyển động của caùc khớp của tay maùy, một số khớp là khớp chủ động (caùc khớp coù gắn caùc cơ cấu chấp hành) và một số khaùc là khớp bị động. Nguồn cung cấp năng lượng * Cơ cấu chấp hành Cảm biến ngoại tín hi ệu Cảm biến nội tín hi ệu Hệ thống điều khi ển Hệ thống truyền d ẫn động Dụng cụ thao tác Maựy Tớnh Các cơ cấu chấp hành thờng là loại tuyến tính hoặc quay, chúng có thể là dạng thuỷ lực, khí nén hoặc điện, trong đó cơ cấu chấp hành chạy bằng năng lợng điện (động cơ) phù hợp và thờng đợc sử dụng nhiều nhất cho các ứng dụng có tốc độ cao, tải trung bình và nhỏ trong khi các cơ cấu chấp hành thuỷ lực phù hợp với các ứng dụng có tốc độ thấp là tải làm việc lớn. Các cơ cấu chấp hành khí nén đợc ứng dụng trong các ứng dụng tơng tự cơ cấu chấp hành thủy lực nhng với tải làm việc nhỏ. Nguyên nhân để các cơ cấu chấp hành khí nén cũng đợc sử dụng trong công nghiệp vì trong hầu hết các nhà máy đều đã có sẵn các trạm khí nén tập trung. * Bộ truyền động Bộ truyền động là thành phần trung gian giữa cơ cấu chấp hành và các khớp chủ động, chúng đợc sử dụng bởi các nguyên nhân sau: - Thông thờng các trục ra của cơ cấu chấp hành không phù hợp để truyền chuyển động trực tiếp cho các thành phần liên quan. Ví dụ: tốc độ quay của động cơ thờng khoảng 3000v/p sẽ không phù hợp với các Rôbốt có vận tốc nhỏ do vậy sẽ cần các hộp số để giảm tốc. - Đầu ra của cơ cấu chấp hành có chế độ động học khác chuyển động của khớp (động cơ chuyển động quay so với khớp trợt chuyển động tịnh tiến hoặc động cơ tuyến tính với chuyển động khớp là quay) . - Các cơ cấu chấp hành có khối lợng lớn không phù hợp với việc lắp đặt trực tiếp trên khớp liên kết. Bộ điều khiển * Cảm biến Để điều khiển một Robot ta cần biết vị trí của các khớp liên kết nên cần có các thiết bị xác định vị trí (bộ mã hoá, đo điện áp xác định vận tốc, gia tốc đặt tại các khớp hoặc các bộ cảm biến xác định lực / mô men tác dụng lên các khớp. Ngoài ra, Robot cũng có thể trang bị các bộ cảm biến để cung cấp thêm thông tin về tầm nhìn (camera, cảm biến laser ) , rung động * Bộ điều khiển Bộ điều khiển cung cấp tính thông minh cần thiết để điều khiển hệ thống Rôbốt. Nó nhận thông tin từ các bộ cảm biến và xử lý đa ra các lệnh điều khiển để tay máy thực hiện. Nhìn chung nó bao gồm: - Bộ nhớ để lu trữ chơng trình điều khiển và trạng tháI của Rôbốt nhận đợc từ các cảm biến . - Một bộ xử lý trung tâm để tính toán các lệnh điều khiển. - Phần cứng tơng ứng để giao diện với phần chấp hành cũng nh với bên ngoài và ngời sử dụng. * Bộ chuyển đổi nguồn năng lợng Bộ chuyển đổi năng lợng biến đổi và thực hiện các lệnh của bộ điều khiển (có thể là điện áp thấp hoặc tín hiệu số) sang tín hiệu tơng tự có điện áp cao có thể dẫn động cơ cấu chấp hành. Ví dụ: động cơ điện có thể gồm một bộ chuyển đổi số/tơng tự và một bộ khuếch đại nối với điện nguồn; với cơ cấu khí nén, nó gồm nguồn khí nén (tập trung hoặc máy nén khí) các van servo tơng ứng để điều khiển luồng khí nén, một bộ khuếch đại cho van và một bộ chuyển đổi số/tơng tự. 2.2.1.2 Bậc tự do của robot Các loại robot công nghiệp nói chung là các loại thiết bị tự động có thể thực hiện nhiều công dụng. Cơ cấu tay máy phải đợc cấu tạo sao cho bàn kẹp có thể giữ vật kẹp theo một hớng nhất định nào đó và di chuyển dễ dàng trong vùng làm việc. Muốn vậy cơ cấu tay máy phải đạt đợc một số bậc tự do chuyển động nhất định. Số bậc tự do ở đây là số khả năng chuyển động độc lập của robot. Khi số bậc tự do tăng lên sẽ kéo theo nhiều vấn đề kĩ thuật và kinh tế cần giải quyết. Do đó việc chọn số bậc tự do và phơng án tổ hợp để thiết lập nên không gian làm việc của robot nhất thiết phải đảm tính hợp lí đối với tính năng kĩ thuật xác định của robot. Tuy nhiên lĩnh vực hoạt động của robot ngày càng mở rộng và trong trờng công tác của nó robot cần phải thao tác ngày càng linh hoạt, tinh vi và khéo léo. Nh vậy số bậc tự do ngày càng phải tăng theo những yêu cầu đó của robot. • 2.2.1.3. Hệ toạ độ và vùng làm việc của robot Trong tính toán về robot ngời ta có thể sử dụng các hệ toạ độ khác nhau nh sau: Hệ toạ độ trụ; hệ toạ độ cầu; hệ toạ độ vuông góc; hệ toạ độ góc (hệ toạ độ phỏng sinh) Vùng làm việc của robot hay còn gọi là trờng công tác của robot (Working place) là không gian tạo bởi sự tổ hợp của các bậc tự do. Có 3 loại vùng làm việc của robot: cubic (không gian hỡnh hộp); cylinderic (không gian hỡnh trụ); và spheric (không gian cầu). Minh hoạ không gian làm việc của robot Minh hoạ không gian làm việc của robot + Robot với truyền động gián tiếp + Robot với truyền động trực tiếp Phân loại theo cấp chính xác: + Cấp chính xác tuyệt đối + Cấp chính xác lặp lại ứng dụng robot công nghiệp trong hệ thống CIM Trong hệ thống sản xuất CIM, các nguyên công chính đợc thực hiện tự động trên các trung tâm gia công là các máy CNC. Các nguyên công phụ nh cấp, tháo phôi trên máy CNC, đa chi tiết từ vị trí này đến vị trí kia trong hệ thống sản xuất, đợc thực hiện nhờ các robot công nghiệp. Các robot này thực hiện các nguyên công : gắp phôi từ các kho chứa ASRS, vận chuyển và gá đặt chúng tại vùng gia công, sau đó lại tháo các chi tiết đã gia công, vận chuyển và xếp chúng vào thùng chứa hoặc các trạm trung gian để thực hiện các nguyên công tiếp theo. Ngoài ra, trong hệ thống CIM các robot công nghiệp còn đợc ứng dụng rộng rãi để thực hiện các công đoạn lắp ráp tự động hay ứng dụng trong các quá trình kiểm tra sản phẩm trong dây chuyền sản xuất . việc các máy CNC phải đảm bảo độ chính xác gia công và nếu có bị hỏng hóc thì máy phải có khả năng đợc sửa chữa hoặc thay thế một số cơ cấu dễ dàng và thuận tiện. Vậy độ tin cậy của máy CNC là. tốc. - Đầu ra của cơ cấu chấp hành có chế độ động học khác chuyển động của khớp (động cơ chuyển động quay so với khớp trợt chuyển động tịnh tiến hoặc động cơ tuyến tính với chuyển động khớp là. Độ tin cậy của máy CNC Các máy CNC có giá thành rất cao nên nó chỉ mang lại hiệu quả kinh tế khi chúng làm việc