báo cáo kiến tập tại các xưởng thực tập ở trường đại học Bách Khoa Hà Nội

báo cáo kiến tập tại các xưởng thực tập ở trường đại học Bách Khoa Hà Nội

MỤC LỤC

Chương I 5

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ 5

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ 5

1.1.1 Khái niệm cơ điện tử 5

1.1.2 Lịch sử phát triển của cơ điện tử 7

1.2 TƯƠNG LAI VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH 10

Chương II 11

HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS 11

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS .11

2.2 ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS.14 2.2.1 Cấu tạo 14

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 16

2.3 PHÂN TÍCH CÁC TÍNH NĂNG VÀ THÀNH PHẦN HỢP THÀNH CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG 16

2.3.1 Hệ thống cơ khí 16

2.3.2 Hệ thống thủy lực, khí nén 16

2.3.3 Hệ thống điện – điện tử 17

2.3.4 Hệ thống thông tin, giám sát 17

2.3.5 Hệ thống điều khiển 17

2.4 CÁC BƯỚC VẬN HÀNH HỆ THỐNG 18

Chương III 19

HỆ THỐNG MODULE MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT MPS 19

3.1 KHÁI NIỆM 19

3.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 19

3.2.1 Cấu tạo 19

3.2.2 Nguyên lý hoạt động 21

Chương IV 22

HỆ THỐNG ROBOT CÔNG NGHIỆP ( ROBOT HÀN AII – V6 ) 22

4.1 MỘT SỐ NÉT KHÁI QUÁT VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 22

4.1.1 Định nghĩa và cấu tạo cơ bản 22

4.1.2 Robot hàn 24

4.2 ROBOT HÀN CÔNG NGHIỆP AII – V6 26

4.2.1 Cấu tạo 26

4.2.2 Phạm vi ứng dụng của hệ thống 28

4.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 31

4.3 PHÂN TÍCH CÁC TÍNH NĂNG VÀ THÀNH PHẦN HỢP THÀNH CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG 31

4.3.1 Hệ thống cơ khí 31

4.3.2 Hệ thống điện – điện tử 33

4.3.3 Hệ thống điều khiển 34

4.3.4 Hệ thống giám sát 35

4.4 CÁC BƯỚC VẬN HÀNH HỆ THỐNG 35

4.4.1 Khả năng di chuyển linh hoạt của Robot 35

4.4.2 Chế độ làm việc của robot 35

4.5 KẾT LUẬN 1 36

Chương V 37

HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP CÓ TRỢ GIÚP MÁY TÍNH CIM 37

(Computer Integrated Manufacturing) 37

5.1 VÀI NÉT VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP CÓ TRỢ GIÚP MÁY TÍNH CIM 37

5.1.1 Khái niệm 37

5.1.2 Lịch sử ra đời, tiến trình phát triển của CIM 38

5.2 CẤU TẠO, PHẠM VI ỨNG DỤNG, LỢI ÍCH VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CIM 39

5.2.1 Cấu tạo của CIM 39

5.2.2 Phạm vi ứng dụng của CIM 42

5.2.3 Lợi ích của việc ứng dụng CIM trong sản xuất 43

5.2.4 Hướng phát triển của CIM 44

5.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦA CIM 45

5.3.1 Lập quy trình sản xuất 45

5.3.2 Thiết kế sản phẩm 46

5.3.3 Lập quy trình sản xuất 46

5.3.4 Lập quy trình cho các trạm gia công 47

5.3.5 Thiết bị sản xuất 47

5.3.6 Hệ thống vận chuyển – tích trữ 47

5.3.7 Hệ thống kiểm tra 47

5.3.8 Tiếp thị phân phối, sản phẩm 47

Chương VI 51

MÁY CNC 51

6.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 51

6.1.1 Khái niệm về máy CNC 51

6.1.2 Lịch sử phát triển của máy CNC 52

6.2.PHÂN LOẠI VÀ CÔNG DỤNG 54

6.2.1 Máy khoan thẳng đơn trục 54

6.2.2 Máy tiện 54

6.2.3 Máy phay 55

6.3 CẤU TẠO 56

6.3.1 Bộ phận thay dao tự động (ATC) 57

6.3.2 Động cơ /Bộ điều khiển /Encorder 57

6.3.3 Vỏ máy 58

6.3.4 Hệ điều khiển 58

6.3.5 Bàn xe dao 58

6.3.6 Trục chính 58

6.3.7 Nguồn (năng lượng) 59

6.4 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CÁCH VẬN HÀNH MÁY CNC 59

6.4.1 Máy tiện CNC 59

6.4.2 Máy phay CNC 60

6.5 PHẠM VI ỨNG DỤNG VÀ CÁC ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG 61

6.5.1 Phạm vi ứng dụng 61

6.5.2 Ưu điểm và nhược điểm của máy CNC 61

6.6 KẾT LUẬN 2 62

KẾT LUẬN CHUNG 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

Chương I

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

1.1.1 Khái niệm cơ điện tử

Mechotronics (cơ điện tử): là một lĩnh vực đa ngành của khoa học kỹ thuật s

hình thành từ các ngành kỹ thuật kinh điển như Cơ khí, kỹ thuật Điện- Điện tử vàkhoa học tính toán – Tin học

Cơ điện tử là thuật ngữ chỉ lĩnh vực khoa học công nghệ giao nhau giữa cơ khívới kỹ thuật điện- điện tử, điều khiển hệ thống và công nghệ thông tin

Từ cơ điện tử, tiếng anh “Mechatronics” được viết tắt từ ghép của Mechanic

và Electronics, được người Nhật sử dụng đầu tiên vào năm 1975 trong vệc điềukhiển động cơ điện bằng máy tính Thuật ngữ này sau đó trở nên phổ thông ở Nhật

và nhanh chóng được nhiều nước trên thế giới sử dụng khi các linh kiện và tiếptheo là máy tính được sử dụng ngày càng nhiều trong điều khiển thiết bị, đặc biệttrong hệ thống sản xuất

Tác nhân chính dẫn đến việc cơ điện tử thành thuật ngữ phổ thông là khi nhucầu về một bộ môn đào tạo riêng biệt, độc lâp bất ngờ được hình thành dựa trên khảnăng sử dụng năng lực máy tình và thiết bị điều khiển số không quá đắt, lưu hànhtương đối sẵn trong các viện nghiên cứu và các trường đại học Sự phát triển linhkiện thiết bị điện tử số và khoa học máy tính trong những năm 75-80 đã đẩy nhanhđáng kể khả năng áp dụng chúng trong những dự án công nghệ và sản xuất Trongkhoảng thời gian này các viện ngiên cứu và các nhà công nghiệp đã nhận thức được

sự cần thiết đào tạo lại cho các kỹ sư cơ khí về các vấn đề của ngành công nghệ này Đã gần 25 năm trôi qua kể từ khi thuật ngữ cơ điện tử thì hiện nay thuật ngữ nàyvẫn là một khái niệm tiến triển không ngừng, nó có cả nghĩa chung lẫn nghĩa riêng

để sử dụng

Rất nhiều người có quan điểm “cơ điện tử” là lĩnh vực đa công nghệ phát triểntrên cơ sở của ngành cơ khí truyền thống, kỹ thuật điện tử và tin học Sau đây làmột số định nghĩa về cơ điện tử của một số cơ quan tỏ chức:

- Cơ điện tử là sự kết hợp của kỹ thuật cơ khí, điều khiển điện tử và tư duyhệthống trong thiết kế sản phẩm và các quá trình sản xuất (theo Uỷ ban Tư vấn Pháttriển và nghiên cứu Công nghiệp châu Âu viết tắt là IRDAC)

- Cơ điện tử là hệ thống thiết kế và chế tạo sản phẩm mà hệ thống đó có cảchức năng cơ khí và chức năng điều khiển thuật toán tích hợp (theo trang

“Mechtronics Forum”)

- Cơ điện tử được xem xét như là các ứng dụng kỹ thuật đồng thời(concurrentengineering) vào thiết kế và tích hợp các hệ thống cơ-điện tử (theo trường đại họcAtlanta U.S.A)

- Hệ thống cơ điện tử là máy tính được tích hợp với các hệ thống được lậptrình hoặc khả trình với sự nhận thức, hoạt động và truyền thông (theo RoyalInstitute of Technology- Thụy Điển)

- Cơ điện tử là sự kết hợp 3 công nghệ then chốt: cơ khí, điện tử, điều khiển(theo Louisian Stade University U.S.A).Cơ điện tử là sự kết hợp giữa 4 mảng kiếnthức: cơ khí, điện tử, điện và điều khiển máy tính(theo giáo sư Kevin Craig khoa cơkhí và kỹ thuật hàng không của đại học Renssenlar U.S.A)

Đa số các trường đại học của Anh , Đức , Áo, Úc đều thống nhất quan điểm cơđiện tử là sự phối hợp đồng vận của cơ khí, điện tử và công nghệ thông tin.v.v…Không có một giới hạn định nghĩa về thuật ngữ cơ điện tử Về bản chất, việc ứngdụng cơ điện tử không phải là một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật Đó là một sựtiến triển, ứng dụng kỹ thuật mới nhất của khoa học cơ khí chính xác, lý thuyết điềukhiển, khoa học máy tính, điện và điện tử trong quá trình thiết kế để tạo nên nhữngsản phẩm có khả năng tương thích cao với nhiều chức năng Điều này đã đượcnhiều nhà thiết kế và kỹ sư nhìn thấy trước và đưa vào sản phẩm của mình do vậythực chất các sản phẩm của cơ điện tử đã tồn tại và phát triển trước khi có nhữngquan điểm rõ ràng về chúng.

1.1.2 Lịch sử phát triển của cơ điện tử

1.1.2.1 Trên thế giới:

Theo dòng lịch sử, đa số các hệ thống sản xuất cũng như các sản phẩm hànghóa được cơ khí hóa hoàn toàn khi có sự hiện diện của động cơ điện hoặc thủy lựctrong kết cấu, đó là xuất phát điểm Sự xuất hiện các linh kiện ban dẫn trong thập

kỷ 50 và các máy tính điện tử số trong những năm 70 đã tạo nên những hệ thốngghép tương hỗ giữa kỹ thuật cơ khí với điện tử, điều khiển vi tính có tính đa ngànhcao tiếp theo Phần lớn các sản phẩm cơ điện tử trong thời kỳ này liên quan đến kỹthuật servo, được sử dụng cho những sản phẩm như mở của tự động, máy bán hàng

tự động, camera tự điều chỉnh tiêu cự v.v… Những sản phẩm cơ điện tử thế hệ này

đã thể hiện được kết cấu đơn giản hơn trong cùng một sản phẩm

Trong những năm 80 Sự phát triển của công nghệ thông tin làm các kỹ sưnảy sinh và bắt đầu áp dụng các bộ vi xử lý vào các hệ thống cơ khí để cải thiệnđặc tính của hệ thống Máy công cụ, thiết bị điều khiển số và robot trở nên gọn hơn,trong khi các ứng dụng trong lĩnh vực xe 4 bánh như điều khiển động cơ điện tử vàcác bộ phanh an toàn trở nên phổ biến

Còn ở thập kỷ 90, công nghệ truyền thông đã được bổ sung vào cơ điện tửtính mềm dẻo, hỗn hợp Các sản phẩm có thể nối kết thành mạng lớn Sự phát triểnnày tạo nên các chức năng như vận hành từ xa các cánh tay máy, điều khiển hệthống sản xuất qua mạng, đặt hàng- thiết kế- tạo mẫu( protype)- sản xuất trong một

khoảng không gian vô cùng rộng v.v… Cùng thời gian những cảm biến mới nhỏhơn thậm chí siêu nhỏ và công nghệ mới về kích truyền động ( actuator) được tăngcường trong các hệ thống sản phẩm mới Các hệ thống cơ- điện tử siêu nhỏ(micromechatronics ) mở xu hướng phát triển công nghệ siêu nhỏ ( nanotechnology ) trong thế kỷ 21.

Sự mở mang dự đoán được trong thiết kế, phát triển sản xuất, kỹ thuật tựđộng và sản phẩm tiêu dùng đã kích thích và thúc đẩy các nhà quản lý và các kỹ sưthiết kế, chế tạo, khai thác công nghệ cơ điện tử Điều này đạt ra thách thức trongđào tạo về công nghệ cơ điện tử để có thể đáp ứng các nhu cầu trong ứng dụng tựđộng hóa trong các ngành công nghiệp kể cả công nghiệp tiêu dùng

Về đào tạo, từ năm 1983 Viện Kỹ Thuật Nhật Bản- Singapore đã đưa vào

khóa đào tạo kỹ thuật cơ điện tử (mechatronics engineering ) chương trình 2 năm

để đào tạo lại kỹ sư cơ khí Khóa giảng đầu tiên mang tên “Mechatronics” cho kỹ

sư và học viên cao học (B.Eng/M.Eng) được thực hiện ở trường đại học Landcaste(U.K) trong năm 1984/1985 Kể từ đó các khóa đào tạo về cơ điện tử bắt đầu pháttriển mạnh mẽ ở tất cả các nước công nghiệp phát triển và đang phát triển Cảnhững nước “con rồng mới” thuộc vùng châu Á- Thái Bình Dương cũng đã rấtnhanh nhạy đưa ngành đào tạo mới này vào giảng dạy Những năm đầu thập kỷ 90,

4 trường đại học bách khoa của singapore có chương trình 3 năm đào tạo chính quy

kỹ sư cơ điện tử Trường đại học TUT-Nhật Bản là trường đại học duy nhất ở châu

Á đưa cơ điện tử vào giảng dạy chính thức như là một khoa riêng của trường Ởtrường đại học Sidney Úc cũng đã có những khóa đào tạo và cấp bằng kỹ sư theochuyên ngành cơ điện tử từ những năm đầu, tiếp theo không lâu các trường đại họcCurtin và New South Weles Ở châu Âu, từ năm 1980 đã có các hoạt động có liênquan đến đào tạo cơ điện tử, chương trình một năm cao học tại trường đại họcKatholieke (Leuuven- Bỉ ) trong 1986 và đến 1989 trường này đã mở ngành đào tạocơ- điện tử Năm 1989 Trung tâm Nghiên cứu cơ điện tử thuộc trường đại họcTwente (Hà Lan ) được thành lập để phối hợp các chương trình nghiên cứu giảngdạy của nhà trường Trong năm 1990 một loạt các trường đại học ở CHLB Đức,Đan Mạch, Hà Lan, Ireland (châu Âu ) đưa cơ điện tử vào giảng dạy Từ năm1992-1996 Liên Minh Châu Âu đã tài trợ để thực hiện dự án TEMOUS đưa khóa

học cơ điện tử vào giảng dạy tại các khoa cơ khí của các trường đại học: TU Brno,CTU, TU Plzeo, University Libre Bruxelles, University College Dublin, JohannesKepler University Linz Loughborough University of Technology, UniversityStuttgart

Các trường đại học ở Anh giảng dạy cơ điện tử, bắt đầu từ trường Lancaster,tiếp theo là các trường đại học ở London, Surrey, Dundce, Hull, Brunel,Loughborough, Manchester và Leeds Ở Bắc Mỹ mặc dù có rất nhiều trương đạihọc hoạt động trong lĩnh vực cơ điện tử, nhưng cho đến năm 1995 vẫn chưa xuấthiện những khóa giảng dạy mang tên “Cơ điện tử” Đến nay hầu như tất cả cáctrường đại học kỹ thuật của Mỹ đều đã có ngành khoa học này Tính đến năm 1999trên thế giới có khoảng 90 trường đại học và viện nghiên cứu có đào tạo giảng dạy

và nghiên cứu về cơ điện tử

1.1.2.2 Tại Việt Nam

Hòa chung cùng sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật thế giới thì hiện nayViệt Nam cũng có những ngành đào tạo mới trong đó ngành cơ điện tử cũng là mộtngành mới được đưa vào đào tạo phổ biến hiện nay tuy nhiên sự manh nha của cơđiện tử ở Việt Nam cũng đã khá lâu

 Năm 1995: Đại học Bách Khoa Hà Nội bắt đầu thành lập khoa cơ điện tửvới tên gọi ban đầu là ngành Cơ Tin sau đó đến năm 2002 dổi thành cơ để đồngnhất với quốc tế sau Bách Khoa Hà Nội không lâu các phân hiệu khác của trườngcũng bắt đầu đào tạo

 Năm 1997: Đại học Bách Khoa PTHCM cũng bắt đầu thành lập

 Năm 2001: : Đại học Bách Khoa Đà Nẵng bắt đầu thành lập

 Hiện nay đã có rất nhiều trường đại học, cao đẳng trên cả nước đã mở vàđào tạo ngành cơ điện tử: Viện Công Nghệ Châu Á (AIT), Đại Học Cần Thơ, Đạihọc Công Nghệ- Đại học QGHN, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh, Đại học DânLập Phương Đông, Đại học Dân Lập Thăng Long,…

 Đào tạo cao học: Đại học Bách Khoa Hà Nội hợp tác với Đại học tổng hợp

kỹ thuật Hannover(CHLB Đức) và Đại học tổng hợp kỹ thuật Dresden(Đức) mởlớp cao học quốc tế

 Ngoài ra Đại học Bách Khoa Hà Nội còn mở các lớp đào tạo đặc biệt như

Kỹ sư tài năng, chương trình tiên tiến, CTĐT hợp tác SIE

1.2 TƯƠNG LAI VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH

Để công nghiệp hóa và hiện đại hóa Việt Nam với độ gia tăng lớn và rút ngắnnhanh được khoảng cách trình độ công nghiệp của sản xuất với các nước côngnghiệp phát triển, cần phải nhanh chóng đào tạo một đội ngũ cán bộ kỹ thuật mới,

có kiến thức cơ bản rộng, có trình độ chuyên môn giỏi và hiện đại, để có thể làmchủ khai thác các công nghệ và dây chuyền thiết bị được chuyển giao công nghệmới vào Việt Nam với trình độ tự động hóa linh hoạt, đồng thời đủ sức kế thừa vàsáng tạo, đáp ứng cao nguồn nhân lực kỹ thuật cao trong nước và xuất khẩu

Xu hướng phát triển của các ngành công nghiệp hiện nay là tin học hóa từkhâu quản lý vật tư đến quá trình chuẩn bị sản xuất, lập kế hoạch sản xuất, tiếnhành sản xuất và quản lý chất lượng sản phẩm với tính tự động hóa ngày càng cao

và tính linh hoạt cao

Đó là các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt điều khiển bằng máy tính… Cácthiết bị công nghệ này được tổ hợp và tích hợp giữa các lĩnh vực cơ khí phát triển,điện tử với các bộ vi xử lý, cảm biến thông minh và giao diện tiện ích với người sửdụng

Chúng ta cần phải nhanh chóng đào tạo và cung cấp cho thị trường các kỹ sư,cán bộ kỹ thuật tích hợp đủ các khối kiến thức giao ngành để có thể tham gia vàocác công việc như thiết kế, chế tạo, bảo trì, khai thác và vận hành cũng như cải tiến,nâng cấp các hệ thống tự động này

Hiện nay ở nước ta, các doanh nghiệp Nhà nước, các xí nghiệp liên doanh cóvốn đầu tư của nước ngoài đã đưa vào sử dụng các dây chuyền thiết bị hiện đại củacác nước công nghiệp phát triển

Các sản phẩm truyền thống cũng đã được sản xuất tự động hóa thành dâychuyền sản xuất như các nhà máy sản xuất thép, nhà máy xi măng, nhà máy sảnxuất gạch ceramic, nhà máy đường, nhà máy chế biến cao su, nhà máy sản xuất vàchế biến thức ăn gia súc, nhà máy sản xuất nước giải khát Coca Cola, Pepsi, bia,

nhà máy sản xuất đồ chơi trẻ em, các nhà máy chế biến cà phê, dây chuyền sản xuấtcác sản phẩm bằng inox …

Việc quan trọng là làm sao để đảm bảo cho hệ thống sản xuất một cách ổnđịnh, tin cậy và lâu dài Khả năng mở rộng năng lực sản xuất và công tác phục hồi,bảo trì, sửa chữa hệ thống sao cho vừa nhanh chóng và hiệu quả kinh tế … Cho đếnnay, các kỹ sư mới chỉ có thể giải quyết được từng phần công việc riêng rẽ, chưa cóđược sự kết nối chặt chẽ và khoa học giữa các mảng công việc, chưa có được độingũ kỹ sư có thể giải quyết được các vấn đề thuộc giao ngành Cơ - Tin - Điện tửmột cách toàn diện

Đồng thời trong các đó các thiết bị điện tử và các bộ vi xử lý sử dụng trongcông nghiệp ngày càng nhiều nên công việc thiết kế, chế tạo, vận hành, bảo trì vànâng cấp các hệ thống sản xuất tiên tiến đòi hỏi phải có đủ cán bộ kỹ thuật có trình

độ cao, có kiến thức liên ngành

Chính vì vậy, theo dự báo của các chuyên gia ngành cơ điện tử, nhu cầu nhânlực cho ngành này đang có chiều hướng ngày càng gia tăng và đặc biệt là vài nămtới

Chương II

HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) là một hệ

thống sản xuất được điều khiển tự động bằng máy tính, có khả năng thay đổichương trình điều khiển và sản phẩm một cách linh hoạt trong quá trình sản xuất

Hệ thống FMS có thể tự động đặt lại cấu hình để sản xuất các chủng loại sản phẩmkhác nhau nên nó được gọi là hệ thống sản xuất linh hoạt Khái niệm sản xuất linhhoạt được biết đến lần đầu tiên vào năm 1965 khi công ty British firmMolins, đưa

ra sản phẩm với tên gọi là System 24 System 24 là một hệ thống FMS thật sự Tuynhiên hệ thống này không thể phát triển thêm được nữa bởi khi đó công nghệ tựđộng hoá và công nghệ thông tin còn chưa phát triển nên không thể hỗ trợ cho sự

phát triển của hệ thống này được Khái niệm sản xuất linh hoạt vì vậy bị quên lãng.Tuy nhiên vào những năm 70 và đầu thập kỷ 80, cùng với sự phát triển nhảy vọtcủa công nghệ thông tin và ứng dụng của công nghệ thông tin trong sản xuất màsản xuất linh hoạt đã phát triển trở lại với tốc độ đáng kinh ngạc Hệ thống sản xuấtlinh hoạt được sử dụng lần đầu tiên ở Mỹ để sản xuất ra ôtô và máy kéo.Như vậy,một hệ thống sản xuất linh hoạt nói chung bao gồm có các phần sau:

- Thiết bị xử lý như các trung tâm gia công, các trạm lắp ráp và robot

- Thiết bị vận chuyển nguyên vật liệu ví dụ như robot, băng truyền,…

- Một hệ thống truyền thông

- Một hệ thống điều khiển bằng máy tính

Trong sản xuất linh hoạt, các máy gia công tự động như tiện, phay, khoan,…

và hệ thống vận chuyển nguyên liệu tự động giao tiếp với nhau thông qua mạngmáy tính

Hình 2.1 – Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

Hình 2.2 – Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

2.2 ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS

2.2.1 Cấu tạo

2.2.1.1 Trạm cấp phôi

Kết cấu gồm:

- Băng tải: di chuyển phôi vào/ra khỏi cơ cấu cấp phôi

- Cơ cấu cấp phôi: cấp phôi 3 loại khác nhau: màu đỏ, màu đen, màu xanh

- Xi lanh khí nén: kẹp, đẩy

- Cụm van điện tử: điều khiển đóng/mở xi lanh khí nén

- Bộ nguồn: cấp điệm cho hệ thống

- Bộ điều khiển lập trình PLC: điều khiển toàn bộ quá trình

- Module mở rộng, module truyền thông

- Cảm biến quang khuyếch tán: phát hiện phôi ở cuối hành trình

- Mạch điện tử: bộ phận đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ băng tải

- Nút ấn, khóa điện, chuyển mạch: đóng ngắt, điều khiển hệ thống

2.2.1.2 Trạm gia công và phân loại

Kết cấu gồm:

- Bàn xoay phân loại gồm 6 vị trí: vận chuyển phôi

- Băng chuyền: vận chuyển phôi đến các trạm

- Bộ nguồn: cung cấp điện cho hệ thống

- Bộ điều khiển lập trình PLC: điều khiển toàn bộ chương trình

- Module mở rộng

- Module truyền thông

- Mạch điện tử: truyền tải thông tin tín hiệu

- Cảm biến tiệm cận: nhận dạng phôi

- Cảm biến màu: nhận dạng phôi thông qua màu sắc

- Cảm biến quang: nhận dạng phôi

- Cơ cấu khoan gia công phôi: gia công phôi

- Xi lanh khí nén, kẹp phôi: phân chia phôi

- Cụm van điện: điều khiển hệ thống

- Nút ấn, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo: đóng ngắt điện, hệ thống đèn báotrạng thái hoạt động

- Bộ điều khiển lập trình PLC

- Màn hình giao tiếp

- Nút ấn, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo

giám sát trung tâm

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Khi hệ thống khởi động các băng tải hoạt động Pittong đàu tiên sẽ hoạtđộng và đẩy vật gia công vào băng tải 1 , băng tải 1 đưa vật gia công vào vành quay

đê gia công Trên đường di chuyển trên băng tải có 1 sensor màu , sensor này sẽgửi tính chất của vật liệu gia công đó về bộ xử lí trung tâm Sau đó bộ xử lí trungtâm sẽ đưa ra lệnh để điều khiển bàn xoay tới vị trí máy gia công cần thiệt cho vậtgia công đo, qua các lệnh của CPU các máy công cụ sẽ gia công theo tính chất củavật gia công Sau khi gia công, bàn xoay sẽ đưa vật gia công đến vị trí robot vàrobot gắp vật gia công rôinhả vào băng truyền 2 Trên băng truyền 2 có 3 sensor vàdưới 3 sensor có 3 pittong đẩy vật gia công xuốn buồng chứa sản phẩm Khi vật giacông đi qua sensor thứu nhất là sensor màu, hệ băng truyền sẽ dừng lại, sensor tiếnhành kiểm tra tính chất của vật liệu gia công và gửi về CPU, CPU xử lí tín hiệu vậtgia công rồi đưa ra tính chất của vật gia công Sau đó nếu vật gia công không thỏamãn tính chất nào đó thì CPU sẽ ra lệnh cho pittong đẩy vật gia công xuống buồngsản phẩm, nếu không thì hệ thống băng truyền sẽ tiếp tục hoạt động và đến cácsensor sau Sau quá trình như thế hệ thống sẽ gia công được sản phẩm và tiến hànhphân loại nó theo các tính chấtPhạm vi ứng dụng của hệ thống

2.3 PHÂN TÍCH CÁC TÍNH NĂNG VÀ THÀNH PHẦN HỢP THÀNH CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG

2.3.1 Hệ thống cơ khí

 Hệ thống cơ khí này bao gồm hệ thống băng tải, cơ cấu gắp của robot, cơcấu chuyển động của các máy công cụ, hệ thống quay của vành xoay vật gia công

 Hệ thống băng tải được dẫn động bởi động cơ cuốn

 Cơ cấu robot gồm cánh tay gắp cơ cấu di chuyển ngang và cơ cấu di chuyểnđứng Toàn bộ hệ thống này được dẫn động bởi các pittong ( 3 pittong khí )

 Hệ thống xoay được gắn với 1 động cơ servo nên nó có thể được đieèuchỉnh các góc quay một cách chính xác

2.3.2 Hệ thống thủy lực, khí nén

 Hệ thống này khí nén được cung cấp nguồn khí bởi 1 máy bớm lốp xe máy

và toàn bộ được dẫn qua các máy đo áp suất

 Pittong khí nén có 2 đầu dẫn khí được nối van điện khí, van điện khí này sẽđiều khiển pittong này đẩy hay kéo

 Toàn bộ hệ thống khí được dẫn bởi các dây dẫn khí

2.3.3 Hệ thống điện – điện tử

2.3.3.1 Hệ thống van điện khí

Van này sử dụng hệ thống đóng mở khí nén bằng nguyên lí từ trường Khi cóđiện vào hệ thống điện từ thì nó sẽ chuyển thành tác dụng lực từ Lực từ này làmchuyển động của van và van có thể mở hoặc đóng tùy theo cách bố trí hệ thống

2.3.3.2 Động cơ Sevor

Động cơ servo điều khiển bàn xoay và các băng truyền có nguyên lý và cấutạo được trình bày ở hệ thống robo

2.3.3.3 Hệ thống CPU sử dụng bộ điều khiển PLC logic

Hệ thống này gồm các bảng mạch điẹn tử : mạch xử lí tín hiệu sensor, mạch tạoxung, mạch công suất… toàn bộ mạch được xử lí bởi bộ vi xử lí PIC

2.3.4 Hệ thống thông tin, giám sát

2.3.4.1 Hệ thống bình đo khí áp: cho biết áp xuất trên các ống dẫn khí.

2.3.4.2 Hệ thống sensor

Gồm 4 sensor , 2 sensor màu, 1 sensor từ , 1 sensor quang Các sensor nàyhoạt động theo các hiệu ứng vật lý Các tín hiệu hình ảnh , màu sắc , ánh sáng ,từ…được tính rồi chuyển thành các tín hiệu điện, các tín hiệu điện này được nối vớimạch xử lí loại bỏ nhiễu sau đó nó trả về bộ sử lí trung tâm là các tí hiệu phù hợpcho công tác xử lí và đưa ra các lệnh điều khiển các cơ cấu chấp hành khác

sử dụng ngôn ngữ lệnh điều khiển trực tiếp trên máy tính

2.4 CÁC BƯỚC VẬN HÀNH HỆ THỐNG

Thiết lập hệ thống FMS được bắt đầu từ việc xác định họ chi tiết được chế tạotrong FMS Kết quả của công việc này( nhận được nhờ máy tính) được dùng để xácđịnh thiết bị công nghệ FMS( các tế bào gia công tự động hay các modun sản xuấtlinh hoạt), các loại kho chứa, các cơ cấu vận chuyển …

Tiếp theo đó là thiết lập các cơ cấu chức năng, cấu trúc công nghệ và cấu trúcthông tin của FMS, đồng thời thiết lập mạng máy tính nội bộ Sau giai đoạn này cóthể giải quyết vấn đề thuật toán và lập trình có tính đến các tác động qua lại của hệthống điều khiển của FMS với các hệ thông tự động khác trong hệ thống tích hợptoàn phần Song song với hệ thống này cần thiết lập các hệ thống cung cấp điện,nước, khí nén, thông tin …

Vấn đền tiêu chuẩn của FMS phải được chú ý ngay từ đầu và phải dược đặttrên cơ sở sử dụng rộng rãi nguyên tắc modun Ví dụ: có thể chọn các mẫu tiêu

chuẩn của kho chứa tự động, các mẫu của cơ cấu vận chuyển tự động, các thiết bịcông nghệ tiêu chuẩn và các robot….

Bước 1: cho phôi và chỗ cấy phôi

Bước 2: chọn chương trình hệ thống gia công được lập trình sẵn

Bước 3: khởi động hệ thống cho hệ thống chạy và nhận được các sản phẩm gia

công đã phân loại

Bước 4: kiểm tra các hệ thống hoạt động, kiểm tra sản phẩm có bị lỗi hay

không, nếu gặp lỗi thì phải tiến hành tắt hệ thống và kiểm tra , kịp thời sửa chữa

Chương III

HỆ THỐNG MODULE MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

MPS3.1 KHÁI NIỆM

Là các khối riêng rẽ có sẵn để ghép với nhau tạo thành một hệ thống sản xuất

Hình 3.1 – Hệ thống module mô phỏng quá trình sản xuất MPS(hãng SIEMENS)

3.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

3.2.1 Cấu tạo

Hệ thống MPScó 8 trạm mỗi trạm mỗi trạm có 3 phần riêng biệt

Trạm 1: Điều khiển và giám sát trung tâm

 Nhiệm vụ: Giám sát và hiển thị toàn bộ hoạt động của hệ thống MPS

 Bộ PLC – S7 300 sẽ nhậ tín hiệu từ các cảm biến và xử lý điều khiển xuốngcác trạm thông qua mạng PROFIBUS Đồng thời màn hình HMI – TP 177A sẽgiám sát

 Kết cấu thiết bị gồm:

- Bộ điều khiển lập trình PLC S7 300 CPU 313C – 2DP

- Dầu vào số ( DI): 16

- Đầu ra số ( DO): 16

- Bộ nhớ: 32 KB RAM

- Cổng giao tiếp: MP/PROFBUS DP

 PLC S7 300 giao tiếp với các trạm thông qua mạng PROFBUS nó sẽ nhậncác tín hiệu gửi lên từ các trạm và ra lệnh điều khiển xuống

 Màn hình giao tiếp HMI – TP 177A

- Màn hình TP 177A của hãng SIEMENS sản xuất giao tiếp với các loại PLCcủa SIEMENS thông qua chuẩn MPI và PROFBUS

- Màn hình sẽ điều khiển giám sát các cảm biến của PLC trong các trạmthông qua mạng PROFBUS cho phép hiển thị trạng thái của các cảm biến, các đầuvào/ra, tín hiệu từ cảm biến lên màn hình

 Máy tính điều khiển trung tâm

- Được cài đặt phần mềm điều khiển giám sát WIN CC của hãng SIEMENStại đó máy tính sẽ giám sát hoạt động của cả hệ thống thông qua giao diện đượcthiết kế bằng WIN CC Đồng thời có điều kiện bật trạm trong hệ thống

Trạm 2: Phân phối vật gia công

 Nhiệm vụ: Cấp phôi, cấp chi tiết phôi cho hệ thống

 Chức năng: Có chức năng lưu trữ và cấp phôi cho hệ thống MPS Phôi đượcchứa trong ống cấp tự động rơi

 Kết cấu gồm:

- Module băng tải dẫn động cơ 24 DVC

- Cảm biến quang khuyếch tán, phát hiện phôi ở cuối băng tải

- Cơ cấu cấp

- Cụm van điện từ

- Bộ vi xử lý nguồn khí nén lọc, điều chỉnh áp suất, phun dầu bôi trơn

- Bộ cấp nguồn 24 DVC

- Cổng COM 25 chân giao tiếp với bảng điều khiển và cơ cấu trên trạm

- Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 224

Trạm 3: Kiểm tra phôi

 Nhiệm vụ: Kiểm tra kích thước chi tiết phôi và nhận biết phôi theo từng loạivật liệu

 Kết cấu:

- Cảm biến: cảm biến tiệm cận, cảm biến màu, cảm biến quang

- Module nâng hạ phôi bằng xylanh khí nén không trục

- Module đo lường kiểm tra chiều cao phôi

Trạm 4: Xử lý gia công

 Nhiệm vụ:

- Khoan mô phỏng phôi, kiểm tra lỗ khoan trên bàn quay phân độ

- Phân loại sản phẩm sau khi gia công

Nguyên lý hoạt động của MPS giống với FMS

Khi hệ thống khởi động các băng tải hoạt động Pittong đàu tiên sẽ hoạt động

và đẩy vật gia công vào băng tải 1 , băng tải 1 đưa vật gia công vào vành quay đêgia công Trên đường di chuyển trên băng tải có 1 sensor màu , sensor này sẽ gửitính chất của vật liệu gia công đó về bộ xử lí trung tâm Sau đó bộ xử lí trung tâm

sẽ đưa ra lệnh để điều khiển bàn xoay tới vị trí máy gia công cần thiệt cho vật giacông đo, qua các lệnh của CPU các máy công cụ sẽ gia công theo tính chất của vậtgia công Sau khi gia công, bàn xoay sẽ đưa vật gia công đến vị trí robot và robotgắp vật gia công rôinhả vào băng truyền 2 Trên băng truyền 2 có 3 sensor và dưới

3 sensor có 3 pittong đẩy vật gia công xuốn buồng chứa sản phẩm Khi vật gia công

đi qua sensor thứu nhất là sensor màu, hệ băng truyền sẽ dừng lại, sensor tiến hànhkiểm tra tính chất của vật liệu gia công và gửi về CPU, CPU xử lí tín hiệu vật giacông rồi đưa ra tính chất của vật gia công Sau đó nếu vật gia công không thỏa mãntính chất nào đó thì CPU sẽ ra lệnh cho pittong đẩy vật gia công xuống buồng sảnphẩm, nếu không thì hệ thống băng truyền sẽ tiếp tục hoạt động và đến các sensorsau Sau quá trình như thế hệ thống sẽ gia công được sản phẩm và tiến hành phânloại nó theo các tính chấtPhạm vi ứng dụng của hệ thống

Chương IV

HỆ THỐNG ROBOT CÔNG NGHIỆP ( ROBOT HÀN AII – V6 )4.1 MỘT SỐ NÉT KHÁI QUÁT VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP

4.1.1 Định nghĩa và cấu tạo cơ bản

Robot công nghiệp có thể được hiểu là những thiết bị tự động linh hoạt, bắtchước được các chức năng lao động công nghiệp của con người Nói đến thiết bị tựđộng linh hoạt là nhấn mạnh đến khả năng thao tác với nhiều bậc tự do, được điềukhiển và lập trình thay đổi được Còn nói đến sự bắt chước các chức năng lao độngcông nghiệp của con người là nói đến sự không hạn chế các chức năng lao độngchân tay đơn giản đến trí khôn nhân tạo, tùy vào công việc lao động cần đến chứcnăng đó hay không

Với đặc điểm có thể lập trình lại được, robot công nghiệp là thiết bị tự độnghóa và ngày càng trở thành bộ phận không thể thiếu được của các tế bào hoặc sảnxuất linh hoạt

Ngày nay, robot công nghiệp đã phát triển rất phong phú và đa dạng, vì vậyphân loại chúng không đơn giản Có rất nhiều quan điểm khác nhau và mỗi quanđiểm lại phục vụ một mục đích riêng Dưới đây là hai cách phân loại chính:

 Theo chủng loại, mức độ điều khiển và nhận biết thông tin của tay máy –người máy đã được sản xuất trên thế giới có thể phân loại thành các thế hệ sau:

Thế hệ 1: Thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kì dạng chương trình cứng

không có khả năng nhận biết thông tin

Thế hệ 2: Thế hệ có kiểu điều kiển theo chu kì dạng chương trình mềm, bước

đầu đã có khả năng nhận biết thông tin

Thế hệ 3: Thế hệ có kiểu điều khiển dạng tinh khôn, có khả năng nhận biết

thông tin và bước đầu đã có một số chức năng lý trí giống người

 Theo cấu trúc sơ đồ động: Thông thường cấu trúc chấp hành của tay máycông nghiệp được mô hình hóa trong các dạng chuỗi động với các khâu và cáckhớp nhưng trong nguyên lý máy với các giả thuyết cơ bản sau:

- Chỉ dùng các khớp động loại khớp quay, khớp tịnh tiến và khớp vít

- Trục quay khớp tịnh tiến của các khớp thì song song hoặc vuông góc vớinhau

- Chuỗi động chỉ là chuỗi động hở đơn giản:

Ta ví dụ một chuỗi động của 1 tay máy công nghiệp có 6 bậc tự do, các khớpA,B,F là các khớp tổng quát, có nghĩa là chúng có thể là khớp quay cũng có thể làkhớp tịnh tiến; các khớp D,E,K chỉ là các khớp quay Các khâu được đánh số bắtđầu từ 0 – giá cố định, tiếp đến là các khâu 1,2,…,n – các khâu động khâu tổngquát kí hiệu là khâu i (i = 1,2,3,…,n), khâu n cuối cùng mang bàn kẹp của tay máy.Tương tự như tay người để bàn kẹp gồm có 3 loại chuyển động, tương ứng với cácchuyển động này là 3 dạng cấu trúc máy như sau

- Cấu trúc chuyển động toàn bộ (chân người): cấu trúc này thực hiện chuyểnđộng đem toàn bộ tay máy (tay người) đến vị trí làm việc Cấu trúc này hết sức đadạng và thông thường nếu không phải là tay máy hoạt động trong hệ thống màchuyển động này cần có dự kiểm soát Người ta thường coi tay máy là đứng yên,khâu 0 gọi là giá cố định của tay máy

- Cấu trúc xác định bàn kẹp gồm các khớp A,B và F; các khâu 1,2 và 3,chuyển động có cấu trúc này đem theo bàn kẹp tới vị trí làm việc Do giả thiết vềloại khớp động dùng trong các chế tạo thông thường ta có những phối hợp sau đây

của các khớp và từ đó tạo nên những cấu trúc xác định vị trí của bàn kẹp trong cáckhông gian vị trí khác nhau của bàn kẹp.

Phối hợp TTT nghĩa là 3 khớp đều là khớp tịnh tiến và 1 khớp quay Đây làcấu trúc hoạt động trong hệ tọa độ Đề Các so với các tọa độ So vì 3 điểm M nằmtrên khâu 3 khớp đều là khớp tịnh tiến và 1 chuyển động quay

Phối hợp TRT,RTT hay TTR nghĩa là 1 khớp tịnh tiến, hai khới quay (cấu trúc2,3 và 4) Đây là cấu trúc hoạt động trong hệ tọa độ trụ so với điểm M trên khâu 3được xác định bới 2 chuyển động tịnh tiến và 1 chuyển động quay

Phối hợp RTR,RRT,TRR nghĩa là 2 khớp tịnh tiến và 2 khớp quay (các cấutrúc 5,6,7,8,9,10) Đây là cấu trúc hoạt động trong hệ tọa độ cầu so vows hệ So, vìđiểm M trên khâu 3 được xác định bởi 1 chuyển động tịnh tiến và 2 chuyển độngquay

Phối hợp RRR tức là 3 khớp quay( các cấu trúc 11,12) Đây là các cấu trúchoạt động trong hệ tọa độ góc so với hệ So, vì điểm M trên khâu 3 được xác địnhbởi 3 chuyển động quay( tức là 3 tọa độ góc), cấu trúc này được gọi là cấu trúcphòng sinh học

Tuy nhiên trong thực tế, đối với các tay máy chuyên dùng ta chuyên môn hóa

và đặc biệt đảm bảo giá thành và giá đầu tư vào tay máy thấp, người ta không nhấtthiết lúc nào cũng phải chết tạo tay máy có đủ số 3 khớp động cho cấu trúc xácđịnh vị trí

Đối với tay máy công nghiệp đã có hơn 250 loại, trong số đó có hơn 40% làloại tay máy có điều khiển đơn giản thuộc thế hệ thứ nhất

Sự xuất hiện của IR và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã hộiloài người làm xuất hiện 1 ngành khoa học mới là ngành Robot học( Robotics).Trên thế giới nhiều nơi đã xuất hiện những viện nghiên cứu riêng về Robot

4.1.2 Robot hàn

Chất lượng bề mặt mối hàng liên quan đến các thao tác của đầu mỏ hàn vớimôi trường khắc nghiệt do khói và nhiệt độphát ra trong quá trình hàn Khônggiống kỹthuật hàn điểm, ở đó mối hàn có vị trí cố định, mối hàn trong kỹ thuật hàn

đường nằm dọc theo mối ghép giữa hai tấm kim loại Những hệ thống hàn đườngthực tế phụ thuộc vào con người trong việc kẹp chặt chính xác chi tiết được hàn, vàsau đó robot di chuyển dọc theo quĩ đạo được lập trình trước Ưu điểm duy nhất sovới hàn bằng tay là chất lượng mối hàn được ổn định Người vận hành chỉ còn thựchiện một việc tẻn hạt là kẹp chặt các chi tiết Có thể thực hiện tăng năng suất bằngcách trang bị hàn định vị quay nhờ đó người vận hành có thể kẹp chặt một chi tiếttrong khi thực hiện việc hàn chi tiết khác Tuy nhiên, luôn có vấn đề khó khăntrong việc lắp khít chi tiết do dùng sai trong chế tạo, chi tiết bị cong vênh, và cácthiết kế cần lắp ghép theo đường cong không đồng dạng Các vấn đề đó làm choHàn đường thường được thực hiện bằng tay Tuy nhiên năng suất thấp do yêu cầuviệc kẹp chặt chi tiết khó khăn, đặc biệt là đối với các chi tiết lớn và lắp tấm kimloại mỏng Hơn nữa, đường hàn có thể không xử lý được với mỏ hàn vì nó bị chekhuất bởi chi tiết khác Thợ hàn tay phải xử lý khó khăn nhiều loại mối nối và vị trícác chi tiết khác nhau Gần đây các nghiên cứu tập trung vào phương pháp dò vếtđường hàn với mục đích giảm bớt yêu cầu định vị chính xác, và do đó giảm chi phíhàn trong khi chất lượng mối hàn lại tăng Cảm biến trang bị trên các robot hànđường phải có khả năng xác định vị trí đúng của đường hàn Như vậy, để mối hànđược đặt chính xác, đúng yêu cầu về hình dáng và kích thước thì robot phải giữđiện cực theo hướng đúng của đường hàn với khoảng cách đúng từ đường hàn đếnđầu mỏ hàn và di chuyển với tốc độ không đổi sao cho lượng vật liệu chảy vào mốinối không đổi Xác định đường hàn cho các vật thể ba chiều thì phức tạp hơn chocác tấm phẳng vi thường cần phải mô hình hoá hình học để định ra đường dichuyển của robot Hình 4.2 trình bày một robot có trang bị cảm biến laser để dòđường đi của đầu hàn Thông thường để đào tạo một thợ hàn bậc cao phải mấtnhiều năm, nhưng việc đưa robot vào sản xuất nhà máy tạo khả năng có thể thunhận công nhân cả trẻ lẫn lớn tuổi, có kinh nghiệm nghề nghiệp rất khác nhau Hànđường, một lãnh vực tiềm năng cho việc ứng dụng robot, được xếp vào lĩnh vực kỹthuật cao.

Hình 4.1 – Robot hàn công nghiệp

4.2 ROBOT HÀN CÔNG NGHIỆP AII – V6

Tầm hoạt động

Tay

Góc quay tay dưới -155°~ +90°

Góc quay tay trên -170°~ +190°

tối đa của robot trên 6

trục

Khớp

Độ xoắn khớp nối 620°/sec

Phương thức lắp đặt robot Trên sàn, treo trên trầ

BỘ ĐIỀU KHIỂN AX21

Khả năng lưu

trữ

160,000 lệnh dạy

Số chương trình 9999

Chức năng an toàn Chế độ khóa an toàn

Bộ nhớ mở

rộng

Thẻ Compact Flash(CF card)Ngôn ngữ Hổ trợ 5

ngôn ngữTín hiệu

Cổng ra vào

rơle

Bộ rơ le điều khiển(32in /out

có thể mở rộng 64)

4.2.1.2 Cấu tạo

Hệ thống cơ bản gồm 3 phần :

Cánh tay robot (Manipulator)

Cơ cấu cơ khí ROBOT gồm 6 khâu động , 6 khớp tạo ra một cơ cấu gồm 6bậc tự do Ở 6 khớp là 6 động cơ servo với các kích thước và công xuất khác nhau.

Bộ điều khiển AX21 ( Controller AX21)

Bộ điều khiển gồm CPU AX21 với các cổng ra là hộp điều khiển bangtay( Teach pendant) và hộp thuật toán ( Operation Box)

Thiết bị hàn hồ quang

Thiết bị hàn bao gồm : súng hàn được gắn vào khâu cuối của cánh tay robot,

bộ phận điều khiển khí hàn, nguồn hàn DTC-DM350, bình khí hàn và hệ thống dâyhàn

Hình 4.2 – Robot hàn AII – V6 (của OTC)

4.2.2 Phạm vi ứng dụng của hệ thống

Ngày nay robot công nghiệp được ứng dụng rất rộng rãi, đặc biệt là trong nềncông nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng Theo thống kê cho thấy, robot công nghiệp

chủ yếu là robot hàn và robot lắp ráp, trong đó robot hàn chiếm 25%, robot lắp rápchiếm 33% robot trên thế giới Hệ thống robot hàn OTC Daihen AII-V6 được ứngdụng trong hàn TIG/MIG/MAG/CO2 và các ứng dụng cắt Plasma, ngoài ra hệthống có thể được ứng dụng để nâng các đồ vật OTC Daihen AII-V6 có thể đượctrang bị cho dây chuyền sản xuất oto xe máy và các sản phẩm cơ khí, tự động Vớiđặc thù của công nghiệp hàn rất nguy hiểm, độc hại và đòi hỏi độ chính xác cao nênrobot hàn là 1 giải pháp thay thế cần thiết cho việc hàn thủ công.

Một trong các lĩnh vực hay ứng dụng robot là kỹ nghệ đúc Thường trongphân xưởng đúc công việc rất đa dạng, điều kiện làm việc nóng nực, bụi bặm, mặthàng thay đổi thường xuyên và chất lượng vật đúc phụ thuộc nhiều vào quy trìnhthao tác

Việc tự động hóa toàn phần hoặc từng phần quá trình đúc bằng các dây truyền

tự đồng thường với các máy tự động chuyên dùng đòi hỏi phải có các thiết bị phứctạp, đầu tư khá lớn Ngày nay, ở nhiều nước trên thế giới, robot được dùng rộng rãi

để tự động hóa công nghệ đúc, nhưng chủ yếu là để phục vụ các máy đúc áp lực.Robot có thể làm được nhiều việc như rót kim loại nóng chảy vào khuôn, cắt mépthừa, làm sạch vật đúc hoặc làm tăng độ bền bằng cách phun cắt… Dùng robotphục vụ các máy đúc áp lực có ưu điểm: đảm bảo ổn định chế độ làm việc, chuẩnhóa về thời gian thao tác, về nhiệt độ và điều kiện tháo vật đúc ra khỏi khuôn ép…bởi thế chất lượng vật đúc tăng lên

Trong ngành gia công áp lực điều kiện làm việc cũng khá nặng nề, dễ gâymệt mới; nhất là trong các phân xưởng rèn dập nên đòi hỏi sớm áp dụng robot côngnghiệp Trong phân xưởng rèn, robot có thể thực hiện những công việc: đưa phôithừa vào lò nung, lấy phôi đã nung ra khỏi lò, mang nó đến máy rèn, chuyển lạiphôi sau khi rèn và xếp lại vật đã rèn vào giá hoặc thùng… Sử dụng các loại robotđơn giản nhất cũng có thể đưa năng xuất lao động tăng 1,5 – 2 lần và hoàn toàngiảm nhẹ lao động công nhân So với các phương tiện cơ giới và tự động khác phục

vụ các máy rèn thì dùng robot có ưu điểm là nhanh lơn, chính xác hơn và cơ độnghơn

- Các quá trình hàn và nhiệt luyện thường bao gồm nhiều công việc nặngnhọc, độc hại và ở nhiệt độ cao Do vậy ở đây cũng nhah chóng ứng dụng robotcông nghiệp.

Khi sử dụng robot trong việc hàn, đặc biệt là hàn hồ quang với mối hàn chạytheo đường cong không gian thì cần phải đảm bảo sao cho điều chính được phươnghướng và khoản cách của điện cực so với mặt phẳng của mối hàn Nhiệm vụ đóđược xem xét khi tổng hợp chuyển động của bàn kẹp và xây dựng hệ thống điềukhiển có liên hệ phản hồi Kinh nghiệp cho thấy rằng có thể thực hiện tốt công việcnếu thông số chuyển động của đầu điện cực và chế độ hàn được điều khiển bằng 1chương trình thống nhất, đồng thời nếu được trang bị các bộ phận cảm biến, kiểmtra và điều chỉnh Ngoài ra robot hàn còn phát huy được tác dụng lớn khi hàn trongnhững môi trường đặc biệt

- Robot được ứng dụng khá rộng rãi trong gia công và lắp ráp Thông thường,người ta sử dụng robot chủ yếu vào các công việc như tháo lắp phôi và sản phẩmcho các máy gia công bánh răng, máy khoan, máy tiện bán tự động…

Trong ngành chế tạo máy và dụng cụ đo chi phí về lắp ráp thường chiếu 40%giá trị sản phẩm Trong khi đó mức độ cơ khí hóa lắp giáp không quá 10-15% đốivới sản phẩm hàng loạt và 40% đối với sản xuất hàng loạt lớn Bởi vậy, việc tạo ra

và sử dụng robot lắp giáp có ý nghĩa rất quan trọng

Phân tích quá trình lắp ráp chúng ta thấy rằng con người khi gá, đặt các chitiết để lắp chúng với nhau thì có thể làm nhanh hơn các thiết bị tự động Nhưng khithực hiện các động tác khác trong quá trình ghép chặt thì chậm hơn Bởi vậy yếu tốthời gian và độ chính xác định vị là vấn đề quan tâm nhất khi thiết kế các loại robotlắp ráp và nâng tao tính linh hoạt để đáp ứng nhiều loại công việc, hạ giá thành vàđểu thích hợp với việc sản xuất loạt nhỏ

Ngày nay, đã xuất hiện nhiều loại dây chuyền tự động gồm các máy vạn năngvới robot công nghiệp Các dây truyền đó đạt mức độ tự động vao, tự động hoàntoàn, không có con người trực tiếp tham gia, rất linh hoạt và không đòi hỏi đầu tưlớn Ở đây các nhà máy và robot trong dây truyền được điều khiển bằng cùng 1 hệthống chương trình

Trong 1 dây truyền tự động có các máy điều khiển theo chương trình robot cóthể đứng 1 chỗ điều chỉnh trên đường ray hoặc theo di động.

Kỹ thuật robot có ưu điểm rất quan trọng, nhất là tạo nên khả năng linh hoạthóa sản xuất Việc sử dụng tính điện tử, robot và máy điều khiển theo chương trình

đã cho phép tìm được phương pháp mới mẻ để tạo nên các dây truyền tự động chosản xuất hàng loạt với nhiều mẫu mã, sản phẩm Dây truyền tự động “cứng” gồmnhiều thiết bị tự động chuyên dùng đỏi hỏi vốn đầu tư lớn, nhiều thời gian để thiết

kế và chế tạo trong lúc quy trình công việc luôn luôn cải tiến, nhu cầu đối với chấtlượng và quy trình của sản phẩm luôn luôn thay đổi Bởi vậy nhu cầu “mềm” hóahay là linh hoạt hóa dây truyền sản xuất ngày càng tăng Kĩ thuật công nghiệp vàmáy tính đã đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các dây truyền tự động linhhoạt

4.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Đầu tiên, hệ thống sẽ nhận được các lệnh điều khiển tự hộp điều khiển bằngtay và hộp thuật toán, cpu sẽ nhận lệnh đó và xử lí nó Sau đó đưa ra các lệnh điềukhiển các động cơ servo và hệ thống hàn để có được một đường hàn theo ý muốn,các động cơ servo được điều khiển góc quay rất chính xác, sự kết hợp đồng thờicủa các động cơ đó sẽ tạo cho quỹ đạo chuyển động của đầu súng hàn được theo ýmuốn

4.3 PHÂN TÍCH CÁC TÍNH NĂNG VÀ THÀNH PHẦN HỢP THÀNH CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG

4.3.1 Hệ thống cơ khí

Hình 4.3 – Mô hình của robot AII – V6

Hình 4.4 – Hình chiếu bằng của robot hàn