Bài giảng tự động hóa sản xuất ths nguyễn minh tuấn

Dây chuyền lắp ráp bằng tay gồm nhiều vị trí làm việc, trong đó toàn bộ sản phẩm hoặc các cụm chính được hoàn tất theo dây chuyền từ vị trí này đến vị trí kia trong hệ thống.. Khi sản ph

Giảng viên:Th.s Nguyễn Minh Tuấn

Bộ Môn: Cơ điện tử- Khoa cơ khí

Đại học bách khoa Tp.HCM Email: minhtuandavi@yahoo.com

(Manufacturing Automation)

Chương 6: tự động hóa các quá trình lắp ráp

Kẹp chặt cơ khí

Kẹp chặt bằng ốc, vít : Đinh vít, bu lông, đai ốc v.v

Phương pháp này rất phổ biến trong công nghiệp Tiện lợi của nó là dễ dàng tháo rời ra từng chi tiết khi cần thiết như: Sửa chữa, bảo dưỡng, điều chỉnh Cách ghép chi tiết bằng ren vít như vậy thường được thực hiện bởi người công nhân còn đối với người máy hoặc hệ thống

tự động thì khó thực hiện hơn.

Kẹp chặt bằng đinh tán

Lắp rắp bộ đôi bằng cách ép

đường kính lớn hơn đường kính lỗ một ít, khi lắp chúng

ta phải dùng lực ép Do vậy với lần lắp đầu tiên, thì việc tháo mối ghép ra là rất khó.

Kẹp chặt cơ khí (tt)

Lắp ráp bằng cách hàn

Các phương pháp này là hàn bằng que hàn, hàn đồng, hàn gió đá (bằng khí axêtilen) Kỹ thuật hàn thường rất đa dạng.

Trong một số trường hợp, người ta thêm các kim loại phụ vào nhằm tăng thêm tính dính kết của mối hàn Một số phương pháp hàn được dùng trong công nghiệp như hàn dùng điện trở, hàn hồ quang, hàn bằng ma sát, hàn bằng tia laser, hàn bằng tia điện tử.

Kẹp chặt cơ khí (tt)

Phương pháp ghép chi tiết bằng chất dính kết là dùng chất dính kết để nối các chi tiết với nhau Ngày nay phương pháp này khá phổ biến trong công nghiệp Những phương pháp mới về hàn dùng chất dính kết đang được phát triển và ứng dụng trong công nghiệp Chất kết dính có thể được chia làm 2 loại: nhiệt dẻo và chất dẻo phản ứng nhiệt Chất nhiệt dẻo được dùng rất đơn giản nhưng không chịu được ở nhiệt độ cao Chất dẻo phản ứng nhiệt (ví dụ như nhựa epoxi) thì có phản ứng với nhiệt độ Tuy vậy qúa trình hàn dùng chất dẻo phản ứng nhiệt phức tạp hơn so với hàn bằng chất nhiệt dẻo, nhưng mối ghép được chắc hơn và khả năng chịu nhiệt cao hơn.

PP này áp dụng đối với các sản phẩm phức tạp,

số lượng ít Vị trí làm cần 1 hay nhiều công nhân…

Dây chuyền lắp ráp bằng tay gồm nhiều vị trí làm việc, trong đó toàn bộ sản phẩm hoặc các cụm chính được hoàn tất theo dây chuyền từ vị trí này đến vị trí kia trong hệ thống Tại mỗi vị trí làm việc một hoặc nhiều công nhân cùng tham gia lắp ráp để hoàn thành sản phẩm Khi sản phẩm tới vị trí làm việc cuối cùng thì nó được hoàn chỉnh.

Các hệ thống lắp ráp tự động sử dụng các phương pháp lắp ráp tự động ở các vị trí

làm việc thay vì lắp ráp bằng tay

6.3 DÂY CHUYỀN LẮP RÁP BẰNG TAY

Dây chuyền sản xuất bằng tay thường được dùng trong sản xuất hàng khối Chuyên môn hóa công nhân cao, năng saất cao

6.3 DÂY CHUYỀN LẮP RÁP BẰNG TAY

+ Lắp ráp bằng tay nhiều vị trí : chi tiết

được di chuyển thành dòng Tại mỗi vị trí trên đường di chuyển ta bố trí 1 cách hợp lý các vị trí lắp ráp dựa vào kết cấu của chi

tiết.

DÂY CHUYỀN LẮP RÁP BẰNG TAY

ASBY MAN

ASBY MAN ASBY

MAN

ASBY MAN

ASBY MAN

Chi tiết

cơ sở vào

Sản phẩm lắp xong đi

ra

Các thành phần được thêm vào tại mỗi vị trí

Sta 1

Sta 2

Sta 3

Sta 4

Sta 5

VẬN CHUYỂN PHÔI GIỮA CÁC VỊ TRÍ

LẮP RÁP

1 Dây chuyền lắp ráp không có vận chuyển cơ khí

2 Dây chuyền lắp ráp có băng tải di chuyển

Dây chuyền lắp ráp tự động : là dây chuyền lắp

trong đó không có sự tham gia 1 cách trực tiếp của con người Tại mỗi vị trí lắp ráp ta bố trí

một, hay nhiều tay máy lắp ráp tự động chuyên dùng hay robot Cả hệ thống này được điều

khiển bằng máy tính 1 cách tôí ưu Độ chính xác lắp ráp sản phẩm của dây chuyền rất cao Dây

chuyền được giám sát thường xuyên nhờ hệ

thống SCADA-VISION.

DÂY CHUYỀN LẮP RÁP TỰ ĐỘNG

Robot hàn điểm trong nhà máy sản xuất xe hơi.

Robot sơn

Hệ thống robot hàn đường của hãng

FANUC

Đầu hàn có trang bị cảm biến dò tìm đường đi bằng laser theo không

gian ba chiều

Ứng dụng robot trong quá trình lắp ráp sản phẩm

Robot tham gia vào quá trình lắp ráp sẽ làm tăng độ chính xác, giảm lao động đặc biệt là những nơi cần vô trùng hoặc sự tích điện của lao động như những nơí lắp ráp board mạch điện tử

Robot được trang bị hệ thống nhận dạng sản phẩm hoặc mỗi robot được bố trí tại mỗi vị trí và được setup tuỳ thuộc vào sản phẩm Khi lắp ráp sản phẩm mới ta chỉ cần cài đặt lại chương trình

Robot lắp ráp mạch in có hệ thống Camera quan sát được

dùng để xác định vị trí chân trên bản mạch in.

Pneumatics Sensors

Mechanical

Electrical

PLC Programming Computer Science

in combination

Commissioning

Maintenance Fault-finding

Mechatronic Definition acc Kevin Craig UNY

Pneumatic Electric Hydraulic

PLC Control Technology

MPS , PCS, Robotic

pneumatic

hydraulic

Electro-Electro-Hydraulic controled by PLC

Electro-Pneumatic control ed by PLC

Electric + MPS

MPS & PCS controled by PLC,

IPC Integrated and multi-functional Learning System

Băng tải: là thành phần không thể thiếu trong hệ

thống lắp ráp bằng tay cũng như tự động.

Băng tải cong

1 Dây chuyền lắp ráp kiểu đơn (hàng khối)

2 Dây chuyền lắp ráp kiểu loạt

3 Dây chuyền lắp ráp kiểu hỗn hợp

6.4 CÂN ĐỐI DÂY CHUYỀN LẮP RÁP

Vấn đề cân đối dây chuyền là xắp xếp qúa trình gia công

riêng biệt và các công việc lắp ráp tại nơi làm việc sao cho

khoảng thời gian làm việc tại mỗi vị trí trên dây chuyền là xấp xỉ bằng nhau

Ví dụ 6.1

Có một thiết bị điện nhỏ được lắp ráp trên một dây chuyền sản xuất Toàn bộ công việc được chia thành các nguyên công một cách hợp lý Bộ phận công nghệ đã lập ra chuẩn thời gian dựa vào những công việc tương tự từ trước

Thông tin này được cho ở bảng 6.1 Sản lượng yêu

cầu:120.000 thiết bị/ năm Với chế độ làm việc 50

tuần/năm và 40 giờ/tuần, lượng xuất xưởng sẽ giảm xuống còn 60 ch/h hay 1ch/ph

Số thứ tự

công việc

Tên gọi các phần tử

T ej (phút)

Công việc phải thực hiện trước

4 Quấn dây motor 0,1 1, 2

6 Lắp kết cấu mâm đĩa của khung 0,11 3

7 Lắp lưỡi dao cắt cho khung 0,32 3

8 Lắp ráp motor vào khung 0,6 3, 4

9 Căn dao cắt và gá vào motor 0,27 6, 7, 8

10 Lắp công tắc vào khung motor 0,38 5, 8

11 Bọc vỏ, kiểm tra, chạy thử 0,5 9, 10

12 Đặt lên giá để đóng gói 0,12 11

6.4 CÂN ĐỐI DÂY CHUYỀN LẮP RÁP(tt)

Các thuật ngữ:

Phần tử công việc hợp lý nhất: những phần tử công việc không thể chia nhỏ hơn được nữa Ký hiệu Tej , j: để chỉ một trong số ne phần tử công việc

Vd: khoan 1 lỗ, bắt ốc vít

1. Thời gian hoàn thành toàn bộ công việc Twc

2. Nhiệp xuất xưởng Tc







n j

Tej Twc

1

p

R E

Tc 

Sơ đồ ưu tiên.

Đây là sơ đồ đặc trưng cho trình tự các phần tử công việcđược xác định bởi các ràng buộc ưu tiên

Chúng ta dùng các điểm nút để ký hiệu cho các nguyêncông

Mũi tên giữa hai nút chỉ thứ tự thực hiện công việc.Những nguyên công thực hiện trước tiên ứng với những nútbên trái của sơ đồ tiến trình từ trái sang phải

Sơ đồ 6.3 là biểu diễn cho ví dụ 6.1 Thời gian thực hiện mỗinguyên công được ghi trên mỗi nút tương ứng

0,3 0,4

Sự mất cân đối

nTc

Twc nTc

d  

6.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN ĐỐI DÂY CHUYỀN

Các phương pháp đó là:

1/ Qui tắc ứng viên lớn nhất

2/ Phương pháp Kilbridge và Wester

3/ Phương pháp phân chia theo trọng lượng

a) Quy tắc ứng viên lớn nhất (Largest Candidate Rule)

Quy tắc này rất dễ hiểu Chọn các thành phần công việc để phân phối cho các vị trí làm việc đơn giản là dựa vào mức giá trị của Te Các bước giải bài toán cân đối được liệt kê dưới đây, tiếp theo là thí dụ 6.2 dùng để giải bài toán của ví dụ 6.1.

Bước 1: Liệt kê các thành phần theo thứ tự giảm dần của giá trị Te Giá trị lớn nhất của Te nằm ở đỉnh của bảng liệt kê.

Bước 2: Để gán các thành phần cho vị trí làm việc đầu tiên, hãy bắt

đầu từ trên xuống dưới của danh sách bằng cách chọn phần tử khả thi

đầu tiên đặt vào vị trí đó Yếu tố khả thi là yếu tố thỏa mãn sự ưu tiên

bắt buộc và không tạo ra tổng các giá trị T e tại vị trí làm việc vượt qúa thời gian chu kỳ T c .

Bước 3: Tiếp tục qúa trình phân bố nguyên công vào vị trí như bước 2

cho tới khi không có thể thêm vào một thành phần nào để làm cho Tsvướt qúa giá trị Tc.

Bước 4: Lặp lại bước 2 và 3 cho vị trí khác trong dây chuyền cho tới

khi tất cả các thành phần đã được phân bố.

b/ Phương pháp Kilbridge - Wester:

Phương pháp này tạo được sự chú ý lớn kể

từ khi nó được giới thiệu vào năm 1961, cho đến nay vẫn được dùng trong nhiều nước và

có sự thành công rõ rệt Đó là thủ tục phát hiện và chọn các phần tử công việc để phân

bố vào các vị trí tùy theo

0,3 0,4

phẩm

0,3 0,4

5

I II III IV V VI

Bước 1: Xây dựng biểu đồ theo thứ tự ưu tiên Công

việc nhằm xác định các nút đại diện cho nguyên công cócùng ưu tiên và xếp vào cùng cột dọc, Ví dụ như hình 6.5thành phần 1 và 2 được xếp cùng cột I, thành phần 3, 4 và

5 cùng cột II chú ý rằng 5 có thể xếp vào cột II hoặc III

mà không ảnh hưởng đến thứ tự công việc

Bước 2: Liệt kê các thành phần theo thứ tự cột của

chúng Cột I là cột đầu của bảng Nếu có một thành phần

nào đó có thể xếp vào nhiều cột thì phải liệt kê nó trong tất

cả các cột có thể để chỉ ra khả năng có thể thay đổi củathành phần đó Bước này được trình bày ở bảng 6.4 Bảngcho biết Te của từng thành phần và thời gian Tes cho mỗicột

Bước 3:phân bố các phần tử công việc vào các vị trí làm việc, bắt đầu bằng cách thành lập cột I, tiếp tục theo thứ

tự cột cho đến khi chu kỳ thời gian đạt mức chuẩn.

Phân bố nguyên cơng theo

phương pháp Kilbridge - Werter

Thành phần công

Phân bố nguyên công theo

phương pháp Kilbridge - Werter

c/ Phương pháp xếp hạng vị trí theo trọng lượng

(Ranked positional weights method - RPW)

Phương pháp này được helgenson và birnie giới thiệu vào năm

1961 Nó kết hợp thuật giải của quy tắc so sánh cực đại và

phương pháp Kilbridge - Werter Phương pháp này còn gọi là RPW Nó tính toán từng thành phần một, RPW tính cả giá trị

Te của từng thành phần và vị trí của thành phần trong biểu đồ

ưu tiên Sau đó các thành phần được phân bố vào vị trí làm việc theo thứ tự tổng quát về giá trị RPW của chúng

Bước 1: tính toán RPW cho từng thành phần bằng cách lấy

tổng Te của thành phần đó và tất cả các thành phần Te tiếp

theo trên một chuỗi tiếp theo sơ đồ ưu tiên

Bước 2: liệt kê các thành phần ttheo thứ tự RPW, giá trị RPW

lớn nhất đầu bảng liệt kê Để thuận tiện ghi thêm các giá trị Te của các thành phần vào cột bên cạnh và một cột ghi nguyên công sát trước

c/ Phương pháp xếp hạng vị trí theo trọng lượng (Ranked positional weights method – RPW (TT))

Bước 3: phân bố các thành phần vào vị trí tùy theo RPW Nhớ dừng quy phạm điều “ưu tiên bắc buột”, và thời gian chu kỳ

c/ Phương pháp xếp hạng vị trí theo trọng lượng (Ranked positional weights method – RPW (TT))

c/ Phương pháp xếp hạng vị trí theo trọng lượng (Ranked positional weights method – RPW (TT))

Vị trí Phần tử e ( T Phút ) ∑Te tại vị

6.6 Các phương pháp cân đối dây chuyền nhờ máy tính

6.6 Các phương pháp cân đối dây chuyền nhờ máy tính

Ví trí Phần tử công việc Te(Phút) Tổng thời gian tại một

6.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC CẢI THIỆN

CÂN ĐỐI DÂY CHUYỀN

a/ Phân chia nguyên công.

b/ Thay đổi tốc độ làm việc

c/ Phân tích phương pháp lao động

d/ Lắp ráp trước các cấu thành

e/ Bộ phận trữ phôi trung gian giữa các

f/ Các vị trí song song

6.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC CẢI THIỆN

CÂN ĐỐI DÂY CHUYỀN

a/ Phân chia nguyên công.

b/ Thay đổi tốc độ làm việc

c/ Phân tích phương pháp lao động

d/ Lắp ráp trước các cấu thành

e/ Bộ phận trữ phôi trung gian giữa các

f/ Các vị trí song song