TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG KIỂM TRA VÀ PHÂN LOẠI KÍCH THƯỚC CHI TIẾT DESIGNING AND MANUFACTURING A DETAILED SIZE CLASSIFYING AND AUTO-TESTING MACHINE PHẠM ĐĂNG PHƯỚC Trường Đại học Phạm Văn Đồng TRẦN ĐẠI HIẾU Trường Cao đẳng Cơng nghiệp Huế TĨM TẮT Hiện nay, việc nghiên cứu chế tạo thiết bị tự động kiểm tra kích thước chi tiết việc mẽ điều kiện nước ta Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị tự động kiểm tra kích thước chi tiết hình trụ trơn Thiết bị điều khiển tự động từ việc: cấp phơi, đo phân loại chi tiết theo kích thước ABSTRACT Nowadays, the research on the manufacture of a detailed- size classifying and autotesting device is new to our country’s conditions This paper introduces some research results in designing and manufacturing a device which can automatically check the detailed sizes of a plain cylinder It is automatically controlled in feeding, measuring and classifying details in proportion to sizes Đặt vấn đề Trong lĩnh vực khí, chất lượng sản phẩm ln yếu tố hàng đầu cần phải đảm bảo q trình sản xuất Việc kiểm tra sản phẩm thường thực tay quan sát mắt nên suất thấp, thiếu xác yếu tố chủ quan Việc nghiên cứu chế tạo thiết bị tự động kiểm tra phân loại kích thước chi tiết nhằm tự động hóa khâu kiểm tra cần thiết Thiết kế phận thiết bị điều khiển thiết bị đo Thiết bị chế tạo để tự động kiểm tra phân loại kích thức chi tiết hình trụ trơn, loại sản phẩm đơn giản thường gặp 2,5 ngành chế tạo máy Các chi tiết kiểm tra có đường kính = (19,5 20.5) mm, chiều dài L=30mm, hình vẽ Kích thước kiểm tra Ø20 đường kính chi tiết 20+0,2 Dung sai cho phép =0,2mm Như theo u cầu độ xác kích thước, chi tiết đưa vào kiểm tra nằm ba trường hợp sau: 14 30 Hình Chi tiết cần kiểm tra TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008 Đường kính D < 20 : phế phẩm Đường kính 20 D 20,2 : đạt u cầu Đường kính D > 20,2 : khơng đạt u cầu sửa lại Thiết bị kiểm tra tự động có nhiệm vụ kiểm tra phân loại sản phẩm theo ba trường hợp Sơ đồ ngun lý mơ hình thiết bị tự động kiểm tra kích thước phân loại kích thước chi tiết hình vẽ Máng chứa phôi Ổ chứa Phế phẩm Ổ chứa Thành phẩm Cửa phân loại Cửa phân loại Máng phân loại Ổ chứa Sản phẩm không đạt yêu cầu Cơ cấu đo Cơ cấu đóa quay Hình 2: Sơ đồ ngun lý thiết bị kiểm tra Chi tiết cần đo đặt máng cấp phơi, máng cấp phơi cung cấp chi tiết đến đĩa quay đĩa quay có nhiệm vụ đưa chi tiết đến vị trí cần đo, cụm cấu đo hoạt động xác định kích thước đo Sau kiểm tra đường kính chi tiết, thiết bị tự động phân loại kích thước chi tiết theo nhóm: nhóm phế phẩm, thành phẩm nhóm có kích thước khơng đạt u cầu 2.1 Thiết kế phận Cơ khí Thiết bị bao gồm: Máng cấp phơi (cơ cấu cấp phơi), cấu đĩa quay, cấu đo, máng phân loại ổ chứa sản phẩm sau phân loại Dựa hình dáng kích thước chi tiết cần đo ta chọn kết cấu cụm cấu quay Cụm cấu đĩa quay : gồm chi tiết sau: 15 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008 - Đĩa quay: có đường kính = 250 mm, đường kính lỗ lắp với trục quay = 10 mm, chiều dày đĩa B = 15 mm đĩa xẻ rãnh rộng 21 mm cách 1200 Đĩa quay có chức dẫn chi tiết đến vị trí đo máng phân loại - Đĩa cố định có = 250 mm, chiều dày đĩa B = mm, đĩa xẻ rãnh có bề rộng 21mm Đĩa cố định làm mặt chuẩn cho phương pháp đo tiếp điểm - Hộp giảm tốc bánh vít trục vít có tỷ số truyền i = : 46, động điện chiều gắn hộp giảm tốc có điện áp sử dụng U = (V) - Ngồi ra, để tiếp tục giảm tốc độ đĩa quay theo u cầu ta dùng cặp bánh ăn khớp ngồi có tỷ số truyền i = : Cơ cấu đo : Trong thực tế, tính kinh tế cấu đo có giá thành tương đối cao, kết cấu phức tạp có nhiều tính kỹ thuật Việc kết nối cấu đo có giá thành cao sử dụng khơng hết tính kỹ thuật làm thiết bị đo lãng phí kinh tế kỹ thuật Để thuận lợi cho việc lựa chọn, chế tạo thiết bị đo với u cầu phân loại kích thước chi tiết thành ba nhóm sản phẩm: phế phẩm, thành phẩm sản phẩm khơng đạt u cầu ta dùng đồng hồ so Đồng hồ so có giá thành thấp, sử dụng rộng rãi ngành khí xác nên thích hợp cho học sinh sinh viên ứng dụng Đồng hồ đo chuyển vị có hệ số khuyếch đại k = 100 Có nghĩa đơn vị đo thực tế sau dùng đồng hồ đo chuyển vị giá trị sau khuếch đại tăng lên Hình Đồng hồ đo chi tiết 100 lần so với thực tế Dựa vào đặc tính có gắn cảm biến quang đồng hồ đo chuyển vị vạch đồng hồ tương ứng với lượng dịch chuyển 0,01 mm nên ta đặt hai cảm biến quang hai vị trí ứng với dung sai = 0,2 mm Như vậy, cảm biến thứ đặt vị trí cảm biến thứ đặt ví trí vạch thứ 20 hình Như vậy, hai cảm biến quang chia mặt đồng hồ so thành ba khoảng với u cầu phân loại kích thước chi tiết thành ba loại sản phẩm có kích khác Để gá đặt cấu đo lên thiết bị xác định kích thước chi tiết thành ba loại sản phẩm có kích thước khác ta lấy chi tiết mẫu đặt giá trị kích thước hai giới hạn mà cảm biến quang lấy tín hiệu đưa điều khiển để phát lệnh điều khiển cấu chấp hành Sau đặt giá trị kích thước ta có ngun lý hoạt động cấu đo sau: Ngun lý hoạt động: Từ máng cấp phơi chi tiết đĩa quay đưa đến cấu 16 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008 đo để xác định kích thước, chi tiết đến cấu đo mà kim đồng hồ so khơng dịch chuyển kim đồng hồ so có dịch chuyển khơng vượt qua cảm biến quang thứ nhất, cấu đo nhận tín hiệu đưa vi xử lý xác định kích thước phế phẩm, trường Hình Kết cấu kích thước máng cấp phơi hợp kim đồng hồ so vượt qua cảm biến thứ khơng vượt qua cảm biến thứ hai kích thước xác định thành phẩm, kim đồng hồ so vượt qua cảm biến thứ cảm biến thứ hai tín hiệu lấy từ hai cảm biến quang đưa đến vi xử lý xác định kích thước khơng đạt u cầu sửa lại Máng cấp phơi : Dùng cấu cấp phơi kiểu ổ chứa, kết cấu kích thước máng cấp phơi hình Mỗi lần phép cấp phơi định Máng phân loại phơi : Dựa vào trọng lượng kích thước thân chi tiết cần phân loại, máng phân loại thiết kế với hình dáng kích thước hình Ngun lý hoạt động sau: Trên máng có đường dẫn hướng ngăn cách cửa phân loại, cửa phân loại hoạt động nhờ tác động cuộn hút ( nam châm điện) Sau cấu đo xác định kích thước chi tiết cấu đĩa quay đưa chi tiết đến máng phân loại, Nếu chi tiết có kích thước hai cuộn hút (nam châm điện) khơng hoạt động, nhờ vào trọng lượng thân chi tiết rơi tự lăn xuống ổ chứa phơi theo đường dẫn Hình Hình dáng kích thước máng phân hướng định sẵn Nếu trường hợp loại kích thước chi tiết khơng đạt u cầu hai cuộn hút (nam châm điện) hoạt động để đóng mở cửa phân loại dẫn hướng phơi lăn xuống ổ chứa phơi theo đường dẫn hướng định sẵn 2.2 Thiết kế mơđun điều khiển tự động Các đặc điểm u cầu điều khiển: Thiết bị tự động kiểm tra phân loại kích thước sản phẩm hoạt động dựa ngun tắc sau :Sản phẩm từ máng cấp phơi cấp vào đĩa quay nhờ cấu cấp phơi điều khiển cuộn hút (nam châm điện), phơi qua cảm biến quang nhận có 17 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008 sản phẩm đặt máng cấp phơi, chi tiết tiếp tục đưa đến vị trí đo Sau đo cảm biến phát tín hiệu điều khiển đóng mở cửa máng phân loại thơng qua cuộn hút nam châm điện đưa sản phẩm đến ổ chứa phơi u cầu Ta có sơ đồ khối điều khiển tín hiệu điện vào, thiết bị đo phân loại kích thước sản phẩm hình Sơ đồ thuật tốn: Chương trình điều khiển thiết bị tự động kiểm tra kích thước chi tiết viết sau : Cảm biến nhận biết sản phẩm Cảm biến giới hạn KHỐI ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU VÀO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU RA CƠ CẤU CƠ CẤU Động PHÂN LOẠI điện chiều Hình Sơ đồ khối điều khiển CẤP PHƠI ngơn ngữ Assembly sở sơ đồ thuật tốn Hình Sơ đồ thuật tốn 18 Cảm biến giới hạn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008 L1: tương ứng với cảm biến quang thứ đồng hồ so L2: tương ứng với cảm biến quang thứ hai đồng hồ so R1= Cửa phân loại thứ đóng, R1=1 cửa phân loại thứ mở R2= Cửa phân loại thứ hai đóng, R2= cửa phân loại thứ hai mở Kết thảo luận Thiết bị tự động kiểm tra phân loại kích thước chi tiết hình trụ trơn sau thiết kế chế tạo, đạt u cầu sau: - Thiết bị có khả tự động kiểm tra phân loại kích thước chi tiết thành ba nhóm sản phẩm ý đồ đề - Kết nối mơđun khí: cấp phơi, kiểm tra, phân loại mơđun điều khiển Chương trình điều khiển thiết bị viết ngơn ngữ Assembly Tuy nhiên thiết bị hạn chế chưa thể kết nối thiết bị đo máy vi tính để quản lý số liệu đo cách cụ thể điều khiển thiết bị đo máy tính KẾT LUẬN Việc thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình thiết bị tự động kiểm tra phân loại kích thước chi tiết hình trụ trơn góp phần tạo mơ hình học tập nghiên cứu cho học sinh trường dạy nghề sinh viên theo học trường đại học kỹ thuật Đặc biệt mơ hình thiết bị dùng làm mơ hình học tập cho học sinh, sinh viên ngành như: Cơ khí, Điện tử, Điện, Tin học; hay nói cách khác mơ hình thiết kế dạng sản phẩm ngành điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Địch, Trần Xn Việt, Nguyễn Trọng Doanh, Lưu Văn Nhang (2001), Tự động hố q trình sản xuất, Nxb Khoa học kỹ thuật [2] Lê Hồi Quốc, Chung Tấn Lâm (2003), PLC điều khiển q trình cơng nghiệp - Bộ điều khiển khả lập trình PLC, Nxb Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Hồng Thái, Phần tử tự động Hệ thống Điện, Nxb Khoa học kỹ thuật [4] Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xn Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú, Kỹ thuật đo lường kiểm tra chế tạo khí, Nxb Khoa học kỹ thuật [5] Trần Dỗn Tiến (1999), Tự động điều khiển q trình cơng nghệ, Nxb Giáo dục 19 ... R1=1 cửa phân loại thứ mở R2= Cửa phân loại thứ hai đóng, R2= cửa phân loại thứ hai mở Kết thảo luận Thiết bị tự động kiểm tra phân loại kích thước chi tiết hình trụ trơn sau thiết kế chế tạo, đạt... cấp chi tiết đến đĩa quay đĩa quay có nhiệm vụ đưa chi tiết đến vị trí cần đo, cụm cấu đo hoạt động xác định kích thước đo Sau kiểm tra đường kính chi tiết, thiết bị tự động phân loại kích thước. .. cơng mơ hình thiết bị tự động kiểm tra phân loại kích thước chi tiết hình trụ trơn góp phần tạo mơ hình học tập nghiên cứu cho học sinh trường dạy nghề sinh viên theo học trường đại học kỹ thuật