Bài giảng học phần tự động hóa robot hàn

B CễNG THNG TRNG CAO NG CễNG NGHIP V XY DNG BI GING HC PHN T NG HểA ROBOT HN (Lu hnh ni b) Ngi biờn son: Phm Vn Tuõn Uụng Bớ, nm 2010 Mục lục Chơng I:Giới thiệu chung robot hàn 1.1 Lịch sử phát triển robot 1.2 Đặc điểm lĩnh vực ứng dụng robot 1.3 Xu phát triển robot giới 1.4 Tình hình tiếp cận nghiên cứu robot Việt Nam Chơng II:Cấu trúc phân loại robot 2.1 Các phận cấu thành robot 2.2 Bậc tự toạ độ suy rộng 2.2.1 Bậc tự 2.2.2 Toạ độ suy rộng 2.3 Hệ toạ độ vùng làm việc 2.3.1 Hệ toạ độ 2.3.2 Vùng làm việc (Working Envelope) 2.3.3 Các giới hạn, phạm vi làm việc trục robot 2.3.4 Vùng giao thoa (Interfernce area) 2.3.5 Vùng thao tác đặc biệt 2.3.6 Vùng cho phép robot bắt đầu thao tác tự động 2.4 Các tiêu kỹ thuật robot 2.4.1 Tay máy 2.4.2 Bộ phận điều khiển Chơng III:Các toán động học robot 3.1 Khái niệm 3.2 Bài toán động học thuận 3.3 Bài toán động học ngợc Chơng IV:Hệ thống điều khiển 4.1 Các phận hệ thống điều khiển 4.1.1 Bộ phận chơng trình 4.1.2 Bộ phận điều khiển 4.1.3 Bộ phận phản hồi 4.1.4 Bộ phận chấp hành 4.2 Công nghệ điền khiển Chơng V:Hệ thống truyền động 5.1 Truyền động khí 5.1.1 Bộ phận bánh sóng 5.1.2 Truyền động vít (trục vít), đai ốc, bi 5.2 Truyền động điện 5.2.1 Động bớc (Step motor) 5.2.3 Động trợ động xoay chiều (ar servo motor) 5.3 Truyền động khí nén Chơng VI:Robot hàn hồ quang 6.1 Cấu trúc hệ thống robot hàn hồ quang Trang 8 11 11 12 13 13 17 17 18 18 18 19 19 19 20 20 21 27 29 29 29 29 33 33 33 34 34 34 34 34 35 36 38 40 40 6.1.1 Tay máy 6.1.2 Bộ phận điều khiển 6.1.3 Bảng dạy (Teaching Penbut) 6.1.4 Hộp thao tác (Operating box) 6.2 Đồ gá hàn 6.2.1 Đồ gá quay trục (one axis positioner) 6.2.2 Đồ gá quay hai trục (two axis positioner) 6.2.3 Đồ gá trợt (slider) 6.3 Nguồn hàn thiết bị phụ trợ 6.3.1 Nguồn hàn 6.3.2 Mỏ hàn 6.3.3 Thiết bị cấp dây hàn 6.4 Lập trình, điều khiển robot hàn hồ quang 6.4.1 Các dạng chuyển động robot 6.4.2 Các chế độ hoạt động robot 6.5 Các lệnh điều khiển trình hàn Chơng VII:Giới thiệu số loại robot hàn hồ quang 7.1 Robot hn h quang 7.2 Robot hn im Ti liu tham kho 40 40 41 41 41 42 42 43 43 43 43 44 44 44 46 47 49 49 53 56 Lời nói đầu Trong thời đại ngày robot thay ngời làm nhng việc đơn giản nh quét dọn, chăm sóc ngời già, đến việc mà ngời làm đợc nh làm việc môi trờng độc hại, nhiễm phóng xạ cao, lên hoả, Việc nghiên cứu ứng dụng robot vào sống việc cần thiết, đăc biệt lĩnh vực kinh tế Robot làm nâng cao hiệu làm việc chất lợng sản phẩm lên nhiều Trong nganh khí robot hàn áp dụng vào thực tế sản xuất nớc ta Bởi việc đào tạo ngời thợ kỹ thuật , có tay nghề cao, nắm bắt đợc công nghệ tiên tiến nớc ta cần thiết Có tài liệu nói robot hàn hồ quang nên mạnh dạng biên soạn tài liệu để giúp bạn đọc hiểu thêm robot hàn hồ quang Cuốn tài liệu giúp ngời đọc hiểu cách hệ thống đơn giản robot hàn hồ quang, tài liệu tham khảo bổ ích cho thày cô giáo Để hoàn thành tài liệu xin chân thành cám ơn Tiến sỹ Bùi Văn Hạnh, phó trởng môn hàn công nghệ kim loại trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Việc biên soạn tài liệu không tránh khỏi thiếu sót cần góp ý kiến bạn đọc gần xa Moi ý kiến xin gửi địa sau: Điện thoại :0168 6325 566 Email :phamtuanxd2009@gmail.com Chơng I Giới thiệu chung robot hàn 1.1 Lịch sử phát triển robot Năm 1921 xuất ý tởng Thuật ngữ Robot xuất phát từ tiếng Sec (Czech) Robota có nghĩa công việc tạp dịch kịch Rossums Universal Robots Karel Capek, vào năm 1921 Trong kịch này, Rossum trai ông ta chế tạo máy gần giống với ngời để phục vụ ngời Có lẽ gợi ý ban đầu cho nhà sáng chế kỹ thuật cấu, máy móc bắt chớc hoạt động bắp ngời Năm 1922 xuất văn học Trớc triến tranh giới lần thứ II xuất tay máy làm môi trờng phóng xạ Từ thập niên 50, nẩy sinh ý tởng kết hợp điều khiển NC với cấu điều khiển từ xa Năm 1961 Robot công nghiệp đời Mỹ Năm 1968 Liên Xô nghiên cứu thiết bị robot làm việc dới nớc Năm 1969 Nhật Bản đầu t 6,3 triệu đô la cho công nghiệp robot Năm 1971 Liên Xô xuất loại robot YH-1,YK-1,yhuhepacal-1 ứng dụng công nghiệp Năm 1972 Mỹsản suất 20 25 robot / tháng Từ năm 80 kỹ thuật vi sử lý phát triển dẫn tới số lơng robot tăng, giá thành hạ, tính phong phú Cho đến giới có 200 công ty sản xuất robot (chủ yếu tập trung Nhật Bản) Các hãng sản xuất robot: FANDC, ABB, KVKA, OCT DAIHEN, PANSONIC, YWASKAWA Sự phát triển tính robot : Đầu năm 1960: robot điều khiển theo chu kỳ đơn giản cha có khả nhận biết Năm 1967: trờng Đại Học Tổng Hợp STANFOR (Mỹ) chế tạo đợc loại robot có khả nhận biết định hớng bàn tay kẹp Vào năm19 70: việc nghiên cứu nâng cao tính robot ý đặt thêm cảm biến để hỗ trợ làm việc Lúc công ty ABM chễ tạo đợc robot có cảm biến xuc giác cảm biến lực đợc điều khiển máy tính Vào năm 1980: nhờ có phát triển vi sử lý liệu, nên robot có khả nghe nhìn, thấy đợc 1.2 Đặc điểm lĩnh vực ứng dụng Robot Đặc điểm ứng dụng robot Đơn giản hoá chơng trình làm việc có chuyển động phức tạp cấu chấp hành theo quy định phẳng đặc biệt quỹ đạo không gian, kể làm việc phải thay đổi vận tốc, gia tốc, tải trọng, dụng cụ Robot thực đợc thao tác qui trình hợp lý, ngời thợ lành nghề, cách ổn định trình làm việc Do chất lợng sản phẩm đợc nâng cao rõ rệt, đặc biệt chất lợng ổn định Đó điều mà ngời thợ lành nghề không làm đợc Dễ dàng thay đổi chơng trình làm việc, đẽ dàng thích nghi mẫu mã sản phẩm thay đổi, dễ dàng chuyển sang công việc mà không cần phải trang bị lại Giảm thời gian chuẩn bị kỹ thuật thiết kế chuyền sản xuất tự động, thiết kế mẫu sản phẩm quy trình công nghệ chế tạo, cácđâychuyền sản xuất tự động khác thời gian thiết kế qua dài thiết kế xong quy trình bị lạc hậu Giảm giá thành sản phẩm tạo điều kiện cạnh tranh doviệc ứng dụng robot nên giảm đợc chi phí cho ngời lao động Nhất nớc có phụ cấp bảo hiểm xã hội cao Năng suất lao động dây chuyền tăng lên cao (gấp khoảng lần so với dây chuyền robot) Cải thiện môi trờng lao động robot thay ngời làm viẹc môi trờng độc hại, nặng nhọc Các lĩnh vực ứng dụng robot có hiệu Phục vụ sản xuất - Hàn phun phủ:chiếm 32,7 % - Đúc:chiếm 18,3 % - Cấp phát phôi:chiếm 9,5 % - Lắp ráp:chiếm 9,5 % - Nghiên cứu đào tạo:chiếm 5,5 % - Nâng chuyển xếp:chiếm 3,9 % - Các việc khác:chiếm 20,3 % Lĩnh vực khác - Thay công việc thợ lặn, an toàn hơn, hiêu va rẻ Ví dụ: ngời thợ lặn sâu 120 m 100 500 USD Robot lặn sâu 180 3000 m 100 400 USD - Lắp đặt công trình ngầm dới biển - Thay ngời làm công việc nguy hiểm nh vớt bom tàu ngầm nguyên tử Nghiên cứu vũ trụ - Xe tự hành mặt trăng hoả - Robot nghiên cứu vũ trụ có điều khiển từ xa Văn phòng, y tế, tạp dịch - Lau nhà, rửa bát, chông nhà, chông trẻ, chông già - ứ dụng lĩnh vực phục vụ bệnh nhân - Trong sinh hoạt: chụp ảnh, bán bia, chữa cháy, bảo vệ 1.3 Xu phát triển robot giới Từ đời robot đợc áp dụng nhiều lĩnh vực dới góc độ thay sức ngời Nhờ dây chuyền sản xuất đợc tổ chức lại, suất hiệu sản xuất tăng lên rõ rệt Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp nhằm góp phần nâng cao suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lợng khả cạnh tranh sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động Đạt đợc mục tiêu nhờ vào khả to lớn robot nh : làm việc mệt mỏi, dễ dàng chuyển nghề cách thành thạo, chịu đợc phóng xạ môi trờng làm việc độc hại, nhiệt độ cao, cảm thấy đợc từ trờng nghe đợc siêu âm Robot đợc dùng thay ngời trờng hợp thực công việc không nặng nhọc nhng đơn điệu, dễ gây mệt mõi, nhầm lẫn - Robot ngày trở nên chuyên dụng - Robot ngày đảm nhiệm đợc công việc lắp giáp - Robot di động ngày trở nên phổ biến - Robot ngày trở nên tinh khôn Các robot đợc trang bị thêm loại cảm biến khác để nhận biết môi trờng chung quanh, với thành tựu to lớn lĩnh vực Tin học - Điện tử tạo hệ robot với nhiều tính đăc biệt, Số lợng robot ngày gia tăng, giá thành ngày giảm Nhờ vậy, robot có vị trí quan trọng dây chuyền sản xuất đại Trong ngành khí, robot đợc sử dụng nhiều công nghệ đúc, công nghệ hàn, cắt kim loại, sơn, phun phủ kim loại, tháo lắp vận chuyển phôi, lắp ráp sản phẩm Ngày xuất nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm máy CNC với Robot công nghiệp, dây chuyền đạt mức tự động hoá cao, mức độ linh hoạt cao , máy robot đợc điều khiển hệ thống chơng trình Ngòai phân xởng, nhà máy, kỹ thuật robot đợc sử dụng việc khai thác thềm lục địa đại dơng, y học, sử dụng quốc phòng, chinh phục vũ trụ, công nghiệp nguyên tử, lĩnh vực xã hội Rõ ràng khả làm việc robot số điều kiện vợt khả ngời; phơng tiện hữu hiệu để tự động hoá, nâng cao suất lao động, giảm nhẹ cho ngời công việc nặng nhọc độc hại Nhợc điểm lớn robot cha linh hoạt nh ngời, dây chuyền tự động, có robot bị hỏng làm ngừng hoạt động dây chuyền, robot hoạt động dới giám sát ngời Có thể nói, robot tổ hợp khả hoạt động linh hoạt cấu điều khiển từ xa với mức độ tri thức ngày phong phú hệ thống điều khiển theo chơng trình số nh kỹ thuật chế tạo cảm biến, công nghệ lập trình phát triển trí khôn nhân tạo, hệ chuyên gia 1.4 Tình hình tiếp cận nghiên cứu robot Việt nam - Những năm 1978, 1979 khái niệm robot đa vào Việt Nam qua luận án phó tiến sĩ tốt nghiệp Liên Xô, Đức - Nhứng năm 1980 nghiên cứu ứng dụng tay máy làm việc môi trờng độc hại viện bảo hộ lao động Cũng năm 1980 trờng Đại Học Bach Khoa thành lập trung tâm tự động hoá, nghiên cứu khởi thảo robot, đọc chuyên đề đào tạo số sinh viên robot sau thiêt kế tay máy có bậc tự - Từ sau năm 1990 bắt đầu ứng dụng nhiều, năm 1998 Hải Phòng thành lập nhà máy lắp ráp robot khu công nghiệp NUMURA Những nơi sử dụng robot : - Công ty HONDA Việt Nam: có robot hàn hồ quang - Công ty YAMAHA: có 10 robot hàn hồ quang - Công ty VPIC: có robot hàn hồ quang - Công ty GOSI Thang Long: có robot hàn hồ quang - Công ty TAKAMCHI: có robot hàn hồ quang - Công ty KYOEI Việt Nam: có 16 robot hàn hồ quang - Công ty SAVARA Việt Nam: có robot hàn hồ quang - Trờng Việt Xô: có robot hàn hồ quang - Trờng CĐSPKT Nam Định: có robot hàn hồ quang - Trờng CĐCN Hà Nội: có robot hàn hồ quang - Viện nghiên cứu khí: có robot hàn hồ quang - Đại học Bách Khoa Hà Nội: có robot hàn hồ quang robot thao tác nâng chuyển xếp Chơng II Cấu trúc phân loại Robot 2.1 Các phận cấu thành robot Định nghĩa : Robot thiết bị tự động làm việc theo chơng trình đợc lập sẵn ngời nhằm thực đợc số công việc mà không cần tham gia ngời Một robot thờng bao gồm thành phần nh : cánh tay robot, nguồn động lực, dụng cụ gắn lên khâu chấp hành cuối, cảm biến, điều khiển , thiết bị dạy học, máy tính phần mềm lập trình nên đợc coi thành phần hệ thống robot Mối quan hệ thành phần robot Hình 1 Các thành phần robot Cánh tay robot (tay máy) kết cấu khí gồm khâu liên kết với khớp động để tạo nên chuyển động robot Nguồn động lực động điện (một chiều động bớc), hệ thống xy lanh khí nén, thuỷ lực để tạo động lực cho tay máy hoạt động Dụng cụ thao tác đợc gắn khâu cuối robot, dụng cụ robot có nhiều kiểu khác nh : dạng bàn tay để nắm bắt đối tợng công cụ lm việc nh mỏ hàn, đá mài, đầu phun sơn Thiết bị dạy-hoc (Teach-Pendant) dùng để dạy cho robot thao tác cần thiết theo yêu cầu trình làm việc, sau robot tự lặp lại động tác đợc dạy để làm việc (phơng pháp lập trình kiểu dạy học) Các phần mềm để lập trình chơng trình điều khiển robot đợc ci đặt máy tính, dùng điều khiển robot thông qua điều khiển (Controller) Bộ điều khiển đợc gọi Mođun điều khiển (hay Unit, Driver), thờng đợc kết nối với máy tính Một mođun điều khiển có cổng Vào - Ra (I/O port) để làm việc với nhiều thiết bị khác nh cảm biến giúp robot nhận biết trạng thái thân, xác định vị trí đối tợng làm việc dò tìm khác; điều khiển băng tải cấu cấp phôi hoạt động phối hợp với robot 2.1.1 Tay máy (Manapulator) - Gồm: đế, thân, tay Tay Thân Đế tay máy Hình Cấu tạo tay máy robot bậc tự Tay máy thành phần quan trọng, định khả làm việc robot Các kết cấu nhiều tay máy đợc theo cấu tạo chức tay ngời; nhiên ngày nay, tay máy đợc thiết kế đa dạng, nhiều cánh tay robot có hình dáng khác xa cánh tay ngời Trong thiết kế sử dụng tay máy, cần quan tâm đến thông số hình - động học, thông số liên quan đến khả làm việc robot nh: tầm với (hay trờng công tác), số bậc tự (thể khéo léo linh hoạt robot), độ cứng vững, tải trọng vật nâng, lực kẹp - Dùng để lập trình cho robot, có núm điều khiển có trục robot, phím chức năng, phím soạn thảo, 6.1.4 Hộp thao tác (operating box) - Dùng để vận hành robot, luc không cần bảng dạy 6.2 Đồ gá hàn 6.2.1 Đồ gá quay trục (one axis positioner) Hình Đồ gá quay trục 6.2.2 Đồ gá quay hai trục (two axis positioner) Hình Đồ gá quay hai trục 42 6.2.3 Đồ gá trợt (slider) Bộ gá trợt thẳng ( Kiểu nhẹ) Hình 6 Đồ gá trợt 6.3 Nguồn hàn thiết bị phụ trợ 6.3.1 Nguồn hàn - Về nguyên tắc đấu với nguồn hàn vào robot Tuy nhiên cần phải có phận chuyển đổi tín hiệu (interface) nhằm đảm bảo chuyển đổi tín hiệu, tơng tự với tín hiệu số - Thông thờng số nguồn hàn đợc định sử dụng cho robot thông số nguồn hàn đợc tích hợp sẵn điều khiển robot ngời sử dụng việc lựa chọn nguồn hàn danh sách có - Thông thờng số nguồn hàn đợc sản xuất không sử dụng cho robot cần sử dụng cho robot ngời sử dụng phải cài đặt lại nguồn hàn thông qua phần mềm điều khiển sau cài đặt nguồn hàn robot đợc kết nối với 6.3.2 Mỏ hàn - Mỏ hàn sử dụng robot có loại, loại thẳng loại cong với kích thớc tiêu chuẩn, lắp đặt mỏ hàn vào robot phải sử dụng dỡng nhằm đảm bảo kích thớc cần thiết a, b, 43 Hình a, Mỏ hàn thẳng; b, Mỏ hàn cong 6.3.3 Thiết bị cấp dây hàn - Hiện sử dụng động ar servo motor có ercoter 6.4 Lập trình, điều khiển robot hàn hồ quang 6.4.1 Các dạng chuyển động robot a Chuyển động điểm:P (position) - Robot di chuyển từ điểm sang điểm khác không gian b Chuyển động đờng thẳng:L (line) c Chuyển động cung tròn:C (circular) d chuyển đông theo đờng cong bất kỳ:S (spline) Dạng chuyển động Motoman oct- danhen Tốc độ Điểm Movj 0,01 P 100% Vmax Đờng thẳng MovL L cm/min Cung tròn MovC Cir cm/min Đờng cong MovS S cm/min e Các ví dụ : Ví dụ 1:Lập chơng trình để hàn đợc đơng hàn nh hình vẽ sau : Soạn thảo chơng trình : 0000 NOP 0001 MOVJ VJ = 0002 MOVJ VJ = 60 0003 MOVJ VJ = 10 AREON I = 100 A U = 20 V V = 18 cm / 0004 MOVL V = 200 0005 MOVL V = 200 0006 MOVC V = 200 44 0007 0008 0009 MOVC MOVL MOVL AREOFF V = 200 V = 200 V = 200 I = 90 A U =18 V T = 0,35 VJ = 10 VJ = 60 Hình 6.8 Ví dụ 0010 MOVJ 0011 MOVJ 0012 END Chú ý: - 0001 l vị trí xuất phát robot vị trí (robot gần xung quanh vị trí số 1) quay vị trí số 1, nên ta cho tốc độ nhỏ v = cm / (phút) - 0002 vị trí robot từ vị trí số đến vị trí số khoảng cách lớn ta cho tốc độ v = 60 cm / - 0003 vị trí bắt đầu hàn - AREON lệnh gây hồ quang - V = 200 cm / tốc độ chạy thử Sau chạy thử xong robot chạy theo chơng trình cài đặt với vận độ v = 18 cm / - AREOFF lệnh ngắt hồ quang Ví dụ 2:Lập chơng trình để hàn đợc đơng hàn nh hình vẽ sau : Soạn thảo chơng trình : 0000 NOP 0001 MOVJ VJ = 0002 MOVJ VJ = 60 0003 MOVJ VJ = 10 AREON I = 100 A U = 20 V V = 18 cm / 0004 MOVL V = 300 0005 MOVS V = 300 Hình 6.9 Ví dụ 0006 MOVS V = 300 0007 MOVS V = 300 0008 MOVS V = 300 0009 MOVL V = 300 0010 MOVC V = 300 0011 MOVC V = 300 0012 MOVL V = 300 AREOFF I = 90 A U =15 V T = 0,5 0013 MOVJ VJ = 10 0014 MOVJ VJ = 60 45 0015 END Ví dụ 3:Lập chơng trình để hàn đợc đơng hàn nh hình vẽ sau : Soạn thảo chơng trình : 0000 NOP 0001 MOVJ VJ = 0002 MOVJ VJ = 80 0003 MOVJ VJ = 12 AREON I = 100 A, U = 30 V, V = 20 cm / 0004 MOVL V = 200 0005 MOVS V = 200 0006 MOVS V = 200 0007 MOVS V = 200 Hình 6.10 Ví dụ 0008 MOVS V = 200 AREOFF I = 80 A, U =18 V, T = 0,4 0009 MOVJ VJ = 12 0010 MOVJ VJ = 12 AREON I = 100 A, U =30 V , V = 20 cm / 0011 MOVC V = 200 0012 MOVC V = 200 0013 MOVL V = 200 AREOFF I = 80 A , U =18 V , T = 0,4 0014 MOVJ VJ = 12 0015 MOVJ VJ = 80 0016 END 6.4.2 Các chế độ hoạt động robot - Dịch chuyển theo bớc chơng trình - Di chuyển theo khối - Chế độ chạy tự động (play back):Sau soạn thảo xong chơng trình, cho robot chạy kiểm tra lệnh check go lệnh chec back Sau chuyển sang chạy chế độ tự động Để chọn chơng trình cho robot thao tác chế độ tự động cần phải phân phối chơng trình (tức lập ta có nhiều chơng trình, chạy thử chạy chơng trình mà thôi) 46 - Có nhiều phơng pháp khởi động robot, phổ biến phơng pháp phân phối chơng trình cho trạm chuyển động (thông thờng có trạm) OB ST1 Trạm ST2 ST3 Chơng trình X Y Z K Hình 6.11 Phân phối chơng trình cho trạm CT1 hãng HONDA : Trạm chơng trình 1 2 ST1 CT2 ST1 Hình 6.12 Chơng trình cho trạm hãng HONDA 6.5 Các lệnh điều khiển trình hàn - Lệnh gây hồ quang (arcon, as) : Có thể đa thông số hàn trực tiếp vào lệnh đa gian tiếp thông qua file (file tạo từ trớc) - Lệnh ngắt hồ quang (arcoff, ae) : Có thể đa thông số hàn trực tiếp vào lệnh đa gian tiếp thông qua file (file tạo từ trớc) 47 - Lệnh bặt tắt cho dao động dích dắc đầu hàn: Khi sử dụng lệnh ta phải cài dặt thông số dao động:biên độ dao động, kiểu dao động Lệnh bật dao động phải sau lệnh gây hồ quang Lệnh tắt dao động phải trớc lệnh gây hồ quang - Lệnh đùn dây:Inching - Lệnh thu bớt dây lại:Retract - Chức gây lại hồ quang:Retry (sử dụng chi tiết hàn bị bẩn làm cho robot không gây đơc hồ quang Thời gian lần gây lại hồ quang ngời sử dụng cài đặt thông thơng 0,25 s, số lần gây lại hồ quang thờng lần) - Lệnh Restart (lệnh khởi động lại robot):Khi ấn lệnh Restart robot phải lùi lại (do ngời điều khiển cài đặt) bớc khởi động lại (do ngời điều khiển cài đặt), phải khởi động bớc mà robot bị lỗi Vh lỗi Lùi đoạn 10 - 20 mm Hình 6.13 Lệnh Restart Chức chống dính dây Anty Stick:Khi bật chức lên đến cuối đờng hàn tự nhẩy lên để chống dính dây Chức tự loại bỏ dính dây Automatic stick re lease:Khi bật chức lên tự loại bỏ lúc bị dính dây (tự tăng điện áp, ) 48 Chơng VII Giới thiệu số loại robot hàn hồ quang 7.1 Robot hn h quang 7.1.1 Mt h thng hn h quang t ng gm cỏc thnh phn in hỡnh: ãRobot hn h quang ãNgun in (mỏy hn) ãSỳng hn: truyn dũng in hn t cỏp hn ti in cc Nú phi cú c ch cỏch ly vựng hn khụng khớ ãB lm sch sỳng hn: u sỳng hn gn h quang v dn dn dớnh vy hn, cn phi lm sch ãB cp in cc: bự li dõy in cc t tiờu hn ãKhung hn v tay hn gi v nh v cỏc chi tit m bo mi hn s c robot thc hin chớnh xỏc ãB nh tõm: m bo que hn v khung hn bit v trớ ca nhau, cn phi liờn tc hiu chnh trng tõm ca h Hỡnh 7.1 Robot hn h quang thng Qỳa trỡnh ny c thc hin nh mt thit b nh tõm t ng Cỏc robot hn ch yu cú dng cỏnh tay cú khp hoc xoay Loi robot trc -cỏc ch c dựng cho cỏc robot rt ln hoc rt nh Cỏnh tay robot c s dng nhiu nú cho phộp sỳng hn chuyn ng nh cỏch ngi thao tỏc Gúc sỳng hn v gúc di chuyn cú th thay i hn mi v trớ, nht l nhng v trớ khú tip cn Cỏnh tay robot cng gn nh nht v cú tm vi ln nht Thng cỏc robot hn cú 5-6 trc t do, lp trỡnh c a Ngun hn Ngun hn phi cung cp dũng in iu khin c vi in ỏp thớch hp cho quỏ trỡnh hn Thng l 10-35V v 5-100A Cỏc mỏy hn h quang t ng cn ngun in phc hn hn bỏn t ng Mỏy hn t ng cn giao tip vi ngun in iu khin ngun hn nhm mang li hiu nng ti u 49 Cú loi ngun hn h quang: ãNgun cụng sut khụng i ãNgun ỏp khụng i ãNgun dũng khụng i b Sỳng hn h quang Sựng hn dựng a in cc n mi hn, truyn dũng in hn vo in cc v to lp cỏch ly quanh mi hn Cú nhiu kiu sựng hn khỏc nhau, tựy theo quỏ trỡnh hn, dũng hn, kớch thc in cc v cht cỏch ly Sỳng hn cú th c lm ngui bng nc luõn chuyn hoc khụng khớ Qỳa trỡnh hn dựng in cc t tiờu nh hn h quang kim loi khớ hoc hn h quang lừi thuc, cú th dựng hoc khụng dựng khớ cỏch ly Cỏc sỳng hn cú th dng thng hoc cong Sỳng hn cong tip cn mi hn d dng hn Chc nng chớnh ca sỳng hn l truyn dũng in ti in cc i vi quỏ trỡnh hn dựng in cc t tiờu, dũng hn c truyn ti in cc nú chuyn ng qua sỳng Chc nng th hai ca sỳng hn l cp khớ cỏch ly ti vựng hn (nu cú) Hn h quang kim loi khớ dựng khớ hot ng nh cỏc-bon i-ụxớt hoc hn hp khớ tr, thng l argon vi CO2 hoc ụ-xy Sỳng hn c mc vo thõn robot bng mt cỏch tay thớch hp Thng l mt ly hp chng va p, phũng in cc b dớnh hoc va chm lp t, ng c B cp dõy B cp dõy dựng b sung kim loi in y qỳa trỡnh hn t ng iu ny cho phộp linh hot vic thit lp nhiu tc cp dõy khỏc phự hp vi nhng yờu cu c th ca tng dõy chuyn Bỡnh thng, b cp dõy c mc trờn cỏnh tay robot, c lp vi ngun hn Vi hn t ng, cn cú mt giao din iu khin gia b iu khin robot, ngun v b cp dõy H thng cp dõy hn phi phự hp vi quỏ trỡnh hn v kiu ngun in c s dng Cú hai kiu c bn Kiu th nht dựng cho hn dựng dõy in cc t tiờu, gi l b cp dõy in cc in cc l mt phn ca mch hn, v kim loi núng chy t in cc lp y vo mi hn Cú hai loi cp dõy in cc khỏc Ngun cụng sut khụng i cn mt b cp dõy cm ỏp, ú tc cp dõy thay i liờn tc Cũn ngun in ỏp khụng i cn tc cp dõy khụng i sut quỏ trỡnh hn Kiu cp dõy th hai gi l cp dõy ngui v c dựng cho hn h quang tngxtan khớ in cc khụng phi l mt phn ca mch hn, v kim loi in y ly t vt hn d nh v v gi c nh vt hn ni cỏc vt hn, mi vt hn phi c cn chnh chớnh xỏc v gi chc chn ti ch quỏ trỡnh hn Mt iu quan trng l cỏch thit k mt khung gi cỏc vt hn ti v trớ thớch hp B phn ny phi thao tỏc nhanh v d dng, gi chc cỏc vt hn cho ti chỳng dớnh vo v phi cho phộp sỳng hn t tip cn mi hn B nh v cú th c thit k ging nh hn bng tay, hoc chuyờn bit tng tớnh linh hot v tm hot ng ca cỏc h thng hn t 50 ng chớnh xỏc cng phi cao hn Ngoi ra, cỏc iu khin nh v robot phi tng thớch v tuõn th theo b iu khin robot trung tõm t c chuyn ng phi hp tc thỡ ca nhiu trc hn Tuy nhiờn, thao tỏc nõng h cỏc b phn tnh ca h robot rt tn thi gian v cú th phi thc t S hiu qu hn nu cú hai hay nhiu khung gi trờn mt b nh v vt hn quay, mc dự chi phớ ban u cao hn e B lm sch sỳng hn lm vic chớnh xỏc v tin cy, sỳng hn h quang phi c lm sch liờn tc Chu k lm vic cao ca hn t ng nờn quỏ trỡnh lm sch sỳng hn cng phi c t ng húa Cht tỏch vy hn c phun vo mi sỳng hn Ngoi ra, b lm sch cũn cú th tr sỏt mi sỳng hn loi b vy hn bỏm vo v ct dõy hn H thng lm sch phi c t ng kớch hot ti cỏc thi im m h iu khin yờu cu f B nh tõm Cm bin cui tay v quỏ trỡnh cn chnh trng tõm l nhng yu t c bn thc hin thnh cụng h thng hn t ng Cm bin cui tay dựng phỏt hin v trớ thc t ca cnh vt hn so vi khung robot, t ú tớnh chớnh xỏc trng tõm cụng c so vi vt hn g B bc u in cc Chc nng ca in cc l truyn dũng hn v chu lc nộn ln trỡ mt vựng tip xỳc ng b v m bo tng quan hp lý, liờn tc gia dũng hn v lc hn Cht lng mi hn ph thuc nhiu vo tớnh ng b ca tip din in cc Tip din ny thng b bin dng sau mi ln hn, nguyờn nhõn cú th vt liu in cc quỏ mm, lc nộn quỏ ln, tip din quỏ nh, v quan trng nht, dũng hn quỏ cao Nhng yu t ny gõy quỏ nhit v lm mm u in cc Ngoi hn cỏc vt liu c sn s lm bn b mt in cc Khi in cc bin dng, iu khin hn phi tng dũng hn bự p li s bin dng Cui cựng, thỡ cú th phi tt dõy chuyn sn xut thay th cỏc in cc Qỳa trỡnh ny ci thin chu k hn, nhng ng thi tn kộm thi gian v phi dng dõy chuyn Ngoi in cc b bin dng gõy hao phớ nng lng khụng cn thit B bc u in cc c lp vo dõy chuyn cho robot hn cú th tip cn nú Robot c lp trỡnh bc in cc ti nhng khong thi gian u n, sau mt, hai chu k hn Tựy thuc vo s im hn phi thc hin mi chu k Thớ d hn cỏc tm c m in, c sau 25 mi hn im li bc u mt ln Qỳa trỡnh bc mt khong 1-2 giõy v c thc hin cỏc vt hn c nõng, h v chuyn Vic trỡ hỡnh dng chớnh xỏc ca in cc gim thiu thi gian tr sn xut, chi phớ cng nh tng hiu qu hn h An ton hn Hn l mt quỏ trỡnh ch to ó cú t lõu v c bit cú nhiu nguy hi tim n: bc x h quang, ụ nhim khụng khớ, in git, chỏy n, khớ nộn,Cỏc robot 51 hn lm thay vic cho ngi, chỳng gii phúng ngi nhng mt nhc cỏc thao tỏc lp li n iu, nhm chỏn, tn sc v cng gii phúng h mụi trng lm vic c hi V khớa cnh ny, robot hn mang li li ớch ln lao vỡ loi tr cỏc tai nn ngh nghip Mt khỏc, robot hn cng cú th gõy cỏc tai nn cht ngi Vic s dng robot dõy chuyn sn xut ũi hi nhng quy tc an ton hp lý bo v nhng ngi lm vic trc tip vi robot v nhng ngi khỏc nh mỏy khụng ý thc c nguy him tim n Mt gii phỏp an ton nht l mua ton b b hn t mt hóng tớch hp robot Mt b hn hon chnh gm cỏc chn, cỏc thit b an ton cn cú v phng thc nõng, h vt thao tỏc Mi lp t robot phi c tớnh toỏn k lng v tớnh an ton Khi robot ang hot ng, ngi khụng c ng vựng lm vic ca nú Quanh robot phi cú ro chn Cỏc cỏnh ca phi c bo v bng khúa an ton, v vựng hn phi c bo v cho ngun hn c tỏch robot tc thỡ ca m Cỏc nỳt dng khn cp phi c b trớ trờn cỏc bng iu khin, cabin robot v bng lp trỡnh robot Ro chn phi võy kớn robot v khụng cho ngi trốo hay chui qua Cỏc ốn tớn hiu phi c b trớ trờn robot hoc vựng lm vic ca nú bỏo hiu robot ang cú in 7.1.2 Gii thiu Rụbt hn TAWERS - TA1400 Hỡnh 7.2 Rụbt hn TAWERS - TA1400 Mụ t v Rụbt hn TAWERS - TA1400: 52 - Bao gm tay mỏy ng dng hn h quang TA-1400, ngun hn CO2/MAG, SPMAG, stainess steel mig - Tc truyn d liu v x lý d liu cc nhanh, TAWER vi cụng ngh iu khin mch th cp SP-MAG cho phộp gim thiu s bn toộ x hn: bt u hn, dõy hn i xung chm vt hn khỏc vi h thng rụbt thng TAWERS nhc h quang tm vt liu, ú in ỏp hn tng, vt hn c nung núng nhng khụng bn toộ x hn S kt hp hon ho gia rụbt v ngun hn lỳc gõy h quang cng nh lỳc ngt h quang kt thỳc quỏ trỡnh hn, b dõy chm li, in ỏp gim v rụbt dch chuyn Do vy tui th ca bộp hn cú th tng gp ln - Ch hn SP-MAG ca TAWERS thay th cho ch hn ngn mch thụng thng, s dng thớch hp cho hn c vt liu dy v mng SP-MAG cú in ỏp hn gp 1.5 - 2V so vi hn CO2/MAG thụng thng cho phộp iu khin c lng nhit vng hn chớnh xỏc hn, cht lng hn n nh hn c mi hn cú khe h, khc phc c yu im ca hn CO2/MAG thụng thng - Cỏp ngun c chy bờn thõn mỏy, s lng cỏp bao gm ph kin v cỏc im ni cỏp ớt hn, nờn lp t d dng hn, tay mỏy rụbt gn v hn quỏ trỡnh hn tc cao - Dũng rụbt TAWERS chuyn ng nhanh hn, h thng c khớ, tay mỏy n nh hn,trao i d liu gia tay mỏy, ngun hn, b dõy c kt hp hon ho thng nht 7.2 Robot hn im 7.2.1 Mt h thng hn Robot hn im gm cỏc thnh phn in hỡnh: Robot hn im l thnh phn quan trng nht mt h thng hn im t ng Cỏc robot hn cú kớch thc khỏc nhau, xp loi theo ti trng v tm vi Cỏc robot c phõn loi theo s trc Mt sỳng hn im ỏp dng lc v dũng in thớch hp vo cỏc tm hn Cú nhiu loi sỳng khỏc Mt b nh thi t ng ng v nh thi lng dũng hn Trong quỏ trỡnh hn i khỏng, cỏc in cc hn phi chu sc núng v ỏp lc khc nghit Theo thi gian, nhng yu t ny gy bin dng in cc khụi phc hỡnh dng in cc, cn mt b bc u t ng Mt hn bng robot l cỏc cỏp cp in v hng phun khớ cú xu hng 53 Hỡnh 7.3 Robot hn im hn ch kh nng chuyn ng ca c tay robot Gii phỏp cho ny l khp xoay, nú cho phộp truyn ti lung khớ nộn, nc lm mỏt, dũng in v tớn hiu mt b phn xoay nht Khp xoay cú th lp trỡnh trc cỏc cỏp v ng ng c dn hng theo nhng ng i nh trc ca cỏnh tay robot Cỏc b phn in hỡnh ca mt b robot hn im gm: ã Robot hn im ã Sỳng hn im ã B nh thi ã B bc u in cc ã Khp xoay a Robot hn im Mt robot cú th liờn tc di chuyn sỳng hn ti mi v trớ hn v nh v nú vuụng gúc vi tm hn Nú cng cú th tua li lch trỡnh hn ó c lp trỡnh Con ngi khú cú th thao tỏc tt bng lng ca sỳng hn v tớnh n iu ca cụng vic Cỏc robot hn im cú trc hoc nhiu hn, cú kh nng tip cn cỏc im lm vic t gúc no iu ny cho phộp robot linh hot vic nh v sỳng hn hn mt chi tit lp rỏp Mt s chuyn ng m ngi khú lm c thỡ li rt d dng vi robot, thớ d nh lt ngc sỳng hn b Sỳng hn im Cỏc sỳng hn im c thit k cho phự hp vi dõy chuyn lp rỏp Cú hai loi ph bin l sỳng ch C v sỳng ch X (sỳng hỡnh kộo, kp) Cỏc sỳng ch C r v ph bin nht Mi loi cú nhiu bin th khỏc nhau, tựy theo hỡnh dng v kiu cỏch ca khung, cỏnh tay, v cụng vic (lc hn, dũng hn) Cỏc sỳng khớ nộn thng c a chung hn nhanh hn v cho lc tỏc dng ng b Sỳng thy lc thng dựng khụng gian cú hn hoc cn lc in cc ln c B nh thi hn Mt b hn im t ng cn thit b iu khin ng v nh thi lng dũng hn B nh thi (b iu khin hn) lm nhim v ny Nú cng iu khin cng dũng hn v trỡnh t, thi gian ca cỏc b phn khỏc chu k hn d Khp xoay hn im Mt ci tin hn im i khỏng l khp xoay B phn ny cho phộp dn khớ nộn, nc lm mỏt, dũng hn v cỏc tớn hiu theo cỏc kờnh khỏc mt c cu xoay nht Phỏt minh ny ci thin ln hiu qu tng th ca cỏc h thng hn im t ng Nhng li ớch c bn gm: ãGim khụng gian lm vic Khụng cũn m dõy r, ng ng t cỏnh tay robot ãTng kh nng tip cn Do c tay robot khụng b hn ch bi cỏc cỏp v ng ng ãTng an ton Do gim lng khớ, cỏc ng in v nc, m ch cũn cỏc ng ng ni nhanh cỏnh tay robot 54 ãHin thc húa vic lp trỡnh sn (offline) Khp xoay c lp trc tip trờn giỏ sỳng-mi hn m khụng cn ng hay cỏp no, m bo iu kin lm vic tt nht cho hn im TI LIU THAM KHO TT TấN TC GI Nguyễn Thiện Phúc NM XUT BN 2006 TấN SCH Robot Cụng nghp NH SUT BN Khoa hc v k thut 55 56 [...]... này - Nhằm đảm bảo an toàn cho thao tác chạy tự động nên khi lắp đặt robot cần phải hạn chế vị trí mà nó cho phép thao tác chạy tự động bắt đầu 1=9 M Vị trí ngoài chu kỳ hoạt động của robot Chu kỳ của robot 2 8 4 3 6 5 7 18 Hình 1 23 Vùng cho phép robot bắt đầu thao tác tự động 2.4.Các chỉ tiêu kỹ thuật của robot 2.4.1 Tay máy Số bậc tự do: thông thờng robot hàn là 6 Tải trọng có ích cho phép: thông thờng... Chơng III Các bài toán động học về robot 3.1 Khái niệm 19 Khi khảo sát động học của robot có 2 loại bài toán mô tả hình học mối quan hệ giữa các khâu Bài toán thuận: Cho biết trớc các dịch chuyển S(t) Tính vị trí các khâu x(t) Có nghĩa là : Biết các dịch chuyển của các trục (góc quay của trục) Tính vị trí hàn (đờng hàn) Bài toán thuận có một lời giải 3 4 2 1 Hình 3 1 Bài toán thuận Bài toán nghịch:... 6 2 W =6.3 5.6 = 6 1 Hình 1 5 Bậc tự do của robot nối tiếp Ví dụ 2: của robot song song W =6.3 5.6 = 6 2 1 3 4 Hình 1 6 Bậc tự do của robot song song Bậc tự do càng lớn thì robot càng linh hoạt nhng kém cứng vững và ngợc lại Robot cấu trúc nối tiếp thì linh hoạt hơn robot có cấu trúc song song 11 Hình 1 7 Robot loại Fanuc 4 bậc tự do Hình 1 8 Bậc tự do của một số robot thông dụng 2.2.2 Toạ độ suy... S3) cos1 Pz = h1 + h2 + S2 3.3 Bài toán động học ngợc - Thông thờng khi tính toán robot đã biết đợc vị trí, quĩ đạo, chuyển động của tâm bàn tay kẹp (chúng đợc xác định bởi yêu cầu công nghệ).Vấn đề ở đây là cần phải định lợng dịch chuyển của các khâu sao cho đảm bảo vị trí và quỹ đạo chuyển động của bàn tay kẹp đó là bài toán động học ngợc 27 - Việc giải bài toán động học ngợc để tìm ra các thông số... thế, nó sẽ gửi thông tin để robot đi đúng hớng 2.2 Bậc tự do và các toạ độ suy rộng 2.2.1 Bậc tự do Bậc tự do của robot biểu thị khả năng linh hoạt của robot W = 6n - 5 i p i 1 i 3 P3 - Vai 0 Trong đó: n là số khâu động p là số khớp loại i Ví dụ 1: chuyển động của tay ngời W =6.3 2.3 1.5 = 7 (bậc tự do) 2 1 P3 Cổ tay P5 - đầu gối Hình 1 4 Bậc tự do của tay ngời Ví dụ 2: của robot nối tiếp 3 4 5 6 2... có các chuyển động của robot mà ngay cả việc sử dụng các cảm biến cũng nh những thông tin quan hệ với máy tự động khác trong phân xởng cũng có thể lập trình Robot có thể dễ dàng thích nghi với sự thay đổi của nhiệm vụ sản xuất bằng cách thay đổi chơng trình điều khiển nó Khi xem xét vấn đề lập chơng trình cho robot, chúng ta nên nhớ rằng robot là một thành phần của một quá trình đợc tự động hoá Thuật... khác nhau Các kết cấu thờng gặp của là Robot là robot kiểu toạ độ Đề các, toạ độ trụ, toạ độ cầu, robot kiểu SCARA, hệ toạ độ góc 2.1.2 Hệ thống truyền động Có các dạng truyền động phổ biến là: Hệ truyền động điện : Thờng dùng các động cơ điện 1 chiều (DC : Direct Current) hoặc các động cơ bớc (step motor) Loại truyền động nầy dễ điều khiển, kết cấu gọn Hệ truyền động thuỷ lực : có thể đạt đợc công suất... đọc tuần tự và robot thực hiện lại các động tác đã đợc học Để dạy robot, ngời sử dụng có thể hớng dẫn robot bằng tay hoặc thông qua một thiết bị dạy học gọi là Teach pendant Thiết bị dạy học gồm một hộp nhỏ cầm tay (teaching box) có các nút bấm và card điều khiển mà nó cho phép điều khiển các khớp của robot đạt đợc các giá trị mong muốn 4.2.2 Ghi nhớ chơng trình Lu giữ lợng thông tin đã dạy cho robot. .. truyền và động cơ 5.2.1 Động cơ một chiều Động cơ điện một chiều gồm có hai phần : + Stato cố định với các cuộn dây có dòng điện cảm hoặc dùng nam châm vĩnh cữu Phần nầy còn đợc gọi là phần cảm Phần cảm tạo nên từ thông trong khe hở không khí + Roto với các thanh dẫn Khi có dòng điện một chiều chạy qua và với dòng từ thông xác định, roto sẽ quay Phần nầy gọi là phần ứng Tuỳ cách đấu dây giữa phần cảm... với phần ứng, ta có những loại động cơ điện một chiều khác nhau : + Động cơ kích từ nối tiếp (Hình 5.1.a); + Động cơ kích từ song song (Hình 5.1.b); + Động cơ kích từ hổn hợp (Hình 5.1.c) Hình 5 1 Các loại động cơ một chiều Các thông số chủ yếu quyết định tính năng làm việc của động cơ điện một chiều là : U : Điện áp cung cấp cho phần ứng; I : Cờng độ dòng điện của phần ứng; r : Điện trở trong của phần ... thành phần hệ thống robot Mối quan hệ thành phần robot Hình 1 Các thành phần robot Cánh tay robot (tay máy) kết cấu khí gồm khâu liên kết với khớp động để tạo nên chuyển động robot Nguồn động. .. Nam: có robot hàn hồ quang - Trờng Việt Xô: có robot hàn hồ quang - Trờng CĐSPKT Nam Định: có robot hàn hồ quang - Trờng CĐCN Hà Nội: có robot hàn hồ quang - Viện nghiên cứu khí: có robot hàn hồ... quang - Đại học Bách Khoa Hà Nội: có robot hàn hồ quang robot thao tác nâng chuyển xếp Chơng II Cấu trúc phân loại Robot 2.1 Các phận cấu thành robot Định nghĩa : Robot thiết bị tự động làm việc