Nghiên cứu thiết kế hệ thống vận chuyển trong MiniCIM

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế hệ thống vận chuyển trong MiniCIM Hệ thống CIM có thể tạo ra lợi nhuận vững chắc cho người sử dụng hơn là các hệ thống sản xuất thông thường khác. CIM cho phép một nhà máy sản xuất thích ứng nhanh chóng với sự thay đổi của thị trường và cung cấp các hướng phát triển cơ bản của sản phẩm trong tương lai. Với sự trợ giúp của các máy tính trong CIM, các hoạt động phân đoạn của quá trình sản xuất được tích hợp thành một hệ thống sản xuất thống nhất, hoạt động trôi chảy với sự giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Trong hệ thống CIM cho phép sử dụng tối ưu các thiết bị, nâng cao năng xuất lao động, luôn ứng dụng các công nghệ tiên tiến và giảm thiểu sai số gây ra bởi con người

LỜI CẢM ƠN Qua thời gian thực hiện đồ án xưởng thực hành khí Trường Đại Học Phương Đông em rút nhiều kinh nghiệm thực tế em chưa biết Để có kiến thức thực tế ngày hôm nay, trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Điện – Cơ điện tử trường ĐHDL Phương Đông giảng dạy trang bị cho em kiến thức bản, đờng thời tận tình hướng dẫn giúp đỡ em quá trình học tập Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ths.Phạm Hải Yến giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt nhiệm vụ quá trình làm đờ án Trong thời gian thực hiện đồ án xưởng, em học nhiều kiến thức thực tế Như cách tổ chức làm việc các phòng ban, cách làm việc tác phong làm việc, máy móc khí, điện tử Đây kiến thức bổ ích cho cơng việc tương lai em Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên tập thể lớp 513, cho tơi ý kiến đóng góp giá trị thực hiện đề tài Trong quá trình thực hiện đờ án làm báo cáo, nhiều sai sót Em mong các thầy bảo thêm giúp em hoàn thành đạt kết tốt Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày………tháng………năm 2017 SINH VIÊN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CIM A GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG .2 Các khái niệm CIM 1.1 Định nghĩa CIM 1.2 Sự phát triển CIM giới 1.3 Sự phát triển các hệ thống CIM Việt Nam Ứng dụng hiệu CIM 2.1 Ứng dụng CIM .5 2.2 Hiệu CIM Các thành phần nguyên lý hoạt động MINICIM .7 3.1 Trạm lắp ráp sản phẩm 3.2 Trạm Robot cánh tay khí nén di chuyển sản phẩm .12 3.3 Trạm lưu kho sản phẩm 14 3.4 Trạm điều khiển giám sát trung tâm .15 3.5 Nguyên lý hoạt động MINICIM 16 B CẤU TRÚC HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN TRONG CIM 17 Robot 18 1.1 Ứng dụng robot công nghiệp hệ thống CIM 20 1.2 Các yêu cầu các robot hoạt động hệ thống CIM 20 Hệ thống vận chuyển sản phẩm 21 2.1 Thiết bị kỹ thuật hệ thống vận chuyển 21 2.2 Hệ thống vận chuyển chi tiết gia công CIM 21 CHƯƠNG 2: 26 CƠ SỞ THIẾT KẾ ROBOT VẬN CHUYỂN CHO HỆ THỐNG 26 Khái niệm Robot .26 1.1 Các thành phần MINICIM 26 1.2 Robot công nghiệp 30 1.3 Bậc tự Robot ( DOF: Degrees of Freedom ) 30 1.4 Hệ toạ độ ( coordinate frames ) 31 1.5 Trường công tác robot ( Workspace or range of motion ) .32 1.6 Kêt cấu chung Robot công nghiệp 33 Phân loại Robot 35 2.1 Phân loại theo kết cấu 35 2.2 Phân loại theo kiểu điều khiển 36 2.3 Phân loại theo hệ thống truyền động 36 2.4 Phân loại robot theo ứng dụng 36 Vai trò robot hệ thống CIM .37 3.1 Yêu cầu robot công nghiệp .37 3.2 Đặc tính cơng nghệ robot cơng nghiệp 37 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ROBOT VẬN CHUYỂN CHO HỆ THỐNG .45 Các thông số kỹ thuật Robot 45 Trình bày nguyên lý hoạt động robot .46 Tính toán, thiết kế số chi tiết điển hình robot 47 3.1 Một số chi tiết điển hình robot .47 3.2 Cấu tạo hệ thống vận chuyển sản phẩm .50 3.3 Thiết kế quy trình cơng nghệ gia công số chi tiết robot 53 Cơ cấu tay kẹp robot 83 4.1 Khái niệm phân loại tay kẹp 83 4.2 Kết cấu tay kẹp .83 4.3 Tính toán tay kẹp robot .89 Tính toán lựa chọn thiết bị .92 5.1 Xilanh kép 92 5.2 Xilanh nâng hạ 93 5.3 Xilanh Quay 94 5.4 Xilanh không trục(xilanh trượt) 95 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Trạm cấp phơi tự động Hình 1.2: Trạm xử lý gia cơng phơi Hình 1.3 Trạm lắp ráp sản phẩm .10 Hình 1.4: Trạm kiểm tra phân loại sản phẩm 11 Hình 1.5 Cánh tay khí nén di chuyển vật 13 Hình 1.6 Trạm lưu kho sản phẩm .14 Hình 1.7 Trạm điều khiển giám sát trung tâm 15 Hình 1.8 Màn hình giám sát TP 177A PLC S7 300 16 Hình 1.10 Sơ đờ hệ thống CIM 18 Hình 1.11 Robot hệ thống CIM 18 Hình 1.12 Ổ tích vệ tinh với xe tời di động hãng Hitachi Seiki(Nhật Bản) 22 Hình 1.13 Hệ thống vận chuyển-tích trữ vệ tinh CIM ang Cincinnati Milacron (Mỹ) 1: Băng tải tích trữ lăn; 2: Cơ cấu quay; 3: Vị trí bàn bổ xung; 4: Các máy nhiều nguyên công; 5: Cơ cấu tiếp nhận-cấp phát; 6: ổ tích lăn phụ trợ; 7: Vị trí cấp chi tiết; 8: Vị trí tháo chi tiết 23 Hình 1.14 Lưu đờ nhiệm vụ làm việc đề tài 24 Hình 2.1:Các tọa độ suy rộng robot 31 Hình 2.2 Qui tắc bàn tay phải 32 Hình 2.3 Biểu diễn trường công tác robot 32 Hình 2.4 Robot kiểu tọa độ Đề các 34 Hình 2.5 Robot kiểu tọa độ trụ 34 Hình 2.6 Robot kiểu tọa độ cầu 35 Hình 2.7 Robot kiểu SCARA 35 Hình 3.1 Xilanh chống xoay 47 Hình 3.2 Cấu tạo Xilanh tịnh tiến .47 Hình 3.3 Xilanh tịnh tiến pít-tơng 48 Hình 3.4 Xilanh khơng trục .48 Hình 3.5 Xilanh Quay 49 Hình 3.6 Má kẹp chữ V .49 Hình 3.7 Hai mặt bích định vị 49 Hình 3.8 Cấu tạo xilanh quay 50 Hình 3.9 Xilanh tịnh tiến chống xoay .50 Hình 3.10 Cấu tạo xilanh tịnh tiến 51 Hình 3.11 Xilanh pít-tơng chống xoay 51 Hình 3.12 Tay kẹp khí nén 52 Hình 3.13 Hình chiếu má kẹp chữ V 54 Hình 3.14 Ngun cơng I 55 Hình 3.15 Ngun cơng II 57 Hình 3.16 Nguyên công III 59 Hình 3.17 Ngun cơng IV .61 Hình 3.18 Nguyên công V 64 Hình 3.19 Ngun cơng VI 66 Hình 3.20 Ngun cơng VII 70 Hình 3.22 Ngun cơng VIII .72 Hình 3.23 Ngun cơng IX .74 Hình 3.24 Phay rãnh 76 Hình 3.25-3.26 Phay mặt chữ V .76 Hình 3.27 Phay bao hình mặt bích 77 Hình 3.28 Phay hạ mũ ốc khoan lỗ .77 Hình 3.29 Taro M8 78 Hình 3.30 Phay bao hình cánh tay .78 Hình 3.31 Phay hạ mũ ốc khoan lỗ cho cánh tay 79 Hình 3.32 TaroM3 .79 Hình 3.33 Phay bao hình ụ bắt tay kẹp 80 Hình 3.34 Phay hạ bậc ụ bắt tay kẹp 80 Hình 3.35 Khoan lỗ Ø 4.5 81 Hình 3.36 Khoan lỗ Ø 3.5 82 Hình 3.37 Phay hạ bậc rãnh 82 Hình 3.38 Tay kẹp khơng có điều khiển 84 Hình 3.39 Tay kẹp khí có cấu hãm 84 Hình 3.40 Tay kẹp có truyền động thủy lực 85 Hình 3.41 Tay kẹp có truyền động khí nén 85 Hình 3.42 Tay kẹp sử dụng truyền động rang 86 Hình 3.43 Kết cấu tay kẹp điện từ chân không 87 Hình 3.44 Sơ đờ tay kẹp dung b̀ng đàn hời 87 Hình 3.45 Sơ đờ tay kẹp thích nghi 88 Hình 3.46 Sơ đờ tay kẹp 89 Hình 3.47 Tính toán piston-xilanh .90 Hình 3.48 Cơ cấu tay kẹp 91 Hình 3.49 Tính lực xilanh 93 Hình 4.1 Lắp mặt bích lên xilanh trượt .97 Hình 4.2 Lắp xilanh quay lên xilanh trượt 97 Hình 4.3 Lắp mặt bích lên xilanh quay 97 Hình 4.4 Lắp xilanh tịnh tiến lên xilanh quay 98 Hình 4.5 Lắp cánh tay robot lên xilanh tịnh tiến .98 Hình 4.6 Lắp xilanh tịnh tiến lên cánh tay robot .98 Hình 4.7 Lắp tay kẹp khí nén vào cánh tay robot 99 Hình 4.8 Lắp má kẹp lên tay kẹp .99 LỜI NĨI ĐẦU Hệ thống sản xuất tích hợp CIM (Computer Intergrade Manufacturing) hệ thống sản xuất tiên tiến hiện ngày ứng dụng rộng rãi giới Khái niệm CIM tiến sĩ Joseph Harrington đưa vào năm 1973 Mặc dù khái niệm ơng CIM chưa hồn chỉnh, ngày danh từ CIM trở nên quen thuộc cách nói sản xuất CIM trở thành chiến lược tảng tích hợp các thiết bị hệ thống sản xuất thông qua các máy tính các vi xử lý tự động So với các hệ thống sản xuất truyền thống, CIM có nhiều ưu điểm vượt trội hẳn Hệ thống CIM làm tăng suất chất lượng sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm mà có khả linh hoạt cao, đáp ứng thay đổi nhanh chóng thị trường Trong nội dung đồ án tốt nghiệp sinh viên ngành điện tử, với sự hướng dẫn tận tình các thầy hướng dẫn GS.TS Đinh Công Mễ, ThS Phạm Hải Yến , trường Đại học Phương Đông Chúng em chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống vận chuyển MiniCIM” phù hợp với khả thời gian thực hiện Để thực hiện đề tài, trước hết chúng em nghiên cứu, khảo sát các hệ thống CIM dang ứng dụng, sau lựa chọn hệ thống phù hợp để thiết kế chế tạo Quá trình thiết kế, chế tạo khí quá trình thiết kế hệ thống điều khiển tiến hành đồng thời Đồ án chia làm chương, chương tách các phần nhỏ hơn, đờng thời có kèm theo phụ lục các vẽ phụ lục chương trình điều khiển Chương Tổng quan hệ thống CIM Chương Cấu trúc hệ thống vận chuyển CIM Chương Tính toán thiết kế robot vận chuyển Chương Sản phẩm thực tế Sau thời gian thực hiện, đề tài hoàn thành kết bước đầu đạt thành công định Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giúp đỡ chúng em quá trình thực hiện đề tài Đặc biệt các thầy GS.TS Đinh Công Mễ, ThS Phạm Hải Yến tâm huyết hướng dẫn chúng em Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ các thầy cô, khoa Điện-Cơ Điện Tử, trường Đại học Phương Đông giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài SV thực hiện đồ án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CIM A GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG Các khái niệm CIM 1.1 Định nghĩa CIM CIM (Computerize Integrate Manufacturing ) Là hệ thống sản xuất tích hợp có sự trợ giúp máy tính Có nhiều định nghĩa khác CIM các định nghĩa lại có nhiều ý nghĩa khác nhau, tùy thuộc vào mục đích ứng dụng Sau vài định nghĩa CIM Công ty Các hệ thống tự động máy tính CASA (The Computer and Automated Systems Association) hội nhà sản xuất SME (Society of Manufacturing Engineers) định nghĩa: CIM hệ thống tích hợp có khả cung cấp sự trợ giúp máy tính cho tất các chức thương mại, bao gồm các hoạt động từ khâu tiếp nhận đơn đặt hàng cung cấp sản phẩm nhà máy sản xuất Từ điển công nghệ tiên tiến AMT định nghĩa: CIM nhà máy tự động hóa tồn phần, nơi mà tất các quá trình sản xuất tích hợp điều khiển máy tính Cơng ty máy tính Mĩ IBM cho rằng: CIM ứng dụng, có khả cung cấp sở nhận thức cho việc tích hợp dòng thơng tin thiết kế sản phẩm, kế hoạch sản xuất, việc thiết lập điều khiển các nguyên công Hãng SIMENS Đức lại cho rằng: CIM sản phẩm hoàn thiện mà chiến lược khái niệm để đạt các mục trường nhà máy 1.2 Sự phát triển CIM giới Vào năm 1954, NC đưa vào sản xuất sau đó, vào năm 1955 sự phát triển cơng cụ xử lý lập trình tự động mở đầu cho sự xuất hiện CAM CAD bắt đầu xuất hiện vào khoảng năm 1960 với cơng nghệ thiết kế cao nhờ có sự trợ giúp máy tính Với sự xuất hiện vi mạch vào đầu năm 1970, máy tính bắt đầu ứng dụng tất các lĩnh vực sản xuất Khái niệm CIM tiến sĩ Joseph Harrington đưa vào năm 1973 Mặc dù khái niệm ơng CIM chưa hồn chỉnh, ngày danh từ CIM trở nên quen thuộc cách nói sản xuất CIM trở thành chiến lược tảng tích hợp các thiết bị hệ thống sản xuất thông qua các máy tính các vi xử lý tự động Mục đích hiện thực lâu dài CIM đạt thông qua việc lập kế hoạch phát triển tầm vĩ mơ các cơng ty Sự tích hợp có hiệu đòi hỏi kiến thức chun sâu tất các quá trình cơng nghệ hiểu biết sâu sắc các thiết bị sản xuất cơng ty Để cho việc ứng dụng CIM có hiệu việc tích hợp các cơng nghệ tiên tiến AMT phải thực hiện thơng qua các máy tính Máy tính hoạt động các tọa độ phụ cơng nghệ Tuy nhiên, khơng có máy tính việc tích hợp khơng có hiệu Bộ quốc phòng Hòa kỳ đóng vai trò quan trọng việc mở đường cho công nghệ CIM Năm 1975 họ bắt đầu lập chương trình sản xuất có trợ giúp máy tính lực lượng khơng qn AFCAM ( Air Force Computer Aided Manufacturing) Chương trình cho phép tiếp cận tốt công nghệ sản xuất Nhờ kết mà sản xuất có trợ giúp máy tính tích hợp ICAM (Intergrated Computer Aided Manufacturing) xây dựng vào năm 1976 phòng thí nghiệm vật liệu không quân Hoa Kỳ sự đạo Ủy ban kỹ thuật Viện hàn lâm quốc gia NAEC (National Academy of Enegineering Comittee) sản xuất có sự trợ giúp máy tính CAM Sau bỏ chương trình ICAM vào năm 1985, khơng quân Hoa kỳ bắt đầu xây dựng chương trình CIM Cơng ty Các hệ thống tự động máy tính CASA hội nhà sản xuất SME thành lập vào năm 1975 để tập trung kiến thức lĩnh vực máy tính tự động hóa cho sự phát triển sản xuất Là hội khoa học đào tạo, CASA/SME truyền bá khái niệm CIM với đông đảo quần chúng xây dựng vòng tròn nhà máy CIM nhằm cung cấp cho cơng nghiệp sản xuất cái nhìn đắn CIM Hội đồng kỹ thuật CASA/SME thống vấn đề vòng tròn CIM sau: Quản lý sản xuất quản lý nguồn nhân lực, sản xuất quá trình, lập kế hoạch sản xuất kiểm tra, nhà máy tự động hóa quản lý ng̀n thơng tin Vòng tròn CIM mơ tả khía cạnh tích hợp CIM quan điểm quản lý sản xuất CIM có ưu điểm sau đây: - Tính linh hoạt sản phẩm, sản lượng vật liệu - Nâng cao suất chất lượng gia cơng - Hồn thiện giao diện thiết kế sản xuất - Giảm lao động trực tiếp lao động gián tiếp - Thiết kế có suất độ xác cao - Tiêu chuẩn hóa cao sử dụng vật liệu hợp lý - Tiết kiệm thời gian mặt sản xuất - Tạo sở liệu chung để loại trừ các phận chứa liệu độc lập - Loại trừ các công việc lặp lại không cần thiết - Giảm thời gian giám sát sản xuất số cán thực hiện cơng việc - Có ưu điểm cạnh tranh các đối thủ cạnh tranh Khái niệm CIM đưa thời gian đầu khơng đạt ý tưởng thực tế, nhiên với cơng nghệ ngày CIM đạt mục đích khơng khó khăn Tương lai kỹ thuật ứng dụng CIM với tác động trí tuệ Sản xuất trí tuệ đường tương lai Vì vây, cơng nghệ sản xuất các hệ thống CIM bao gờm trí tuệ để giúp các nhà máy chế tạo các sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ 1.3 Sự phát triển hệ thống CIM Việt Nam Nhịp độ phát triển sản xuất tự động hóa tồn phần FMS & CIM phụ thuộc vào nhiều yếu tố, hai yếu tố: Lực lượng lao động có trình độ chun mơn cao ng̀n tài đóng vai trò quan trọng FMS & CIM hệ thống sản xuất có mức độ tự động hóa cao, chúng ứng dụng rộng rãi các nước công nghiệp phát triển Tuy Việt nam sản xuất tự động hóa giai đoạn đầu sự phát triển, để hồn thành sự nghiệp cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước việc nghiên cứu, phát triển ứng dụng các hệ thống FMS & CIM quan tâm đặc biệt Chi tiết địnhvị kẹp mặt trụ trong, mặt trụ ngồi nhờ b̀ng đàn hời hình trụ (a) định vị nhờ khối V kẹp nhờ vòng ơm đàn hời 4.2.4 Tay kẹp thích nghi Trên các tay kẹp kiều này, người ta đặt các sensor để thu nhận thơng tin sự tờn tại, vị trí, hình dạng, kích thước, khối lượng, trạng thái bề mặt, màu sắc, đối tượng để robot tự động tìm cách xử lý thích hợp nhận hay khơng nhận, thay đổi nơi chuyển đến, vị trí lực kẹp Sau sơ đồ tay kẹp kiều Anthropomorphic ( tay người ): Hình 3.45 Sơ đồ tay kẹp thích nghi Tay kẹp có ngón Các đốt nối với nối với bàn tay chốt chuyển quay tương ±45 nhờ các động điện chiều Tồn các ngón có 11 bậc tự có phạm vi hoạt động lớn tay người kích thước Chuyển động quay quanh các khớp giám sát nhờ các sensor chuyển vị Lực kẹp giám sát điều chỉnh theo thơng tin từ các sensor áp lực Bàn tay có khối lượng 240g, sức nâng 0,5Kg Bàn tay hình 5.25b có sensor xúc giác 3, kiểu microswitch để nhận biết đối tượng chạm vào Phía trong, đầu các ngón tay các ngón có 17 sensor áp lực 2, 4, kiểu biến trở Hai photodiode đầu các ngón tay dùng để định vị đối tượng " dẫn đường " cho bàn tay tiếp cận tới Tay kẹp hình 5.25c có khả tìm, định tâm, kẹp chặt chi tiết trụ dạng bạc Nó có sensor lực lắp đầu dò Trên đầu các ngón có các sensor đo xa quang học Đầu dò 3, sau chạm vàođối tượng di chuyển để tiếp xúc với mặt trụ đối tượng, xác định tâm chuyển động đến tâm Sau đó, nhờ các sensor 5, mỏ kẹp đưa tới tiếp xúc với bề mặt kẹp chi tiết 4.3 Tính tốn tay kẹp robot Khi tính toán tay kẹp cần phải tính lực kẹp cần thiết để nhấc di chuyển đối tượng, tính lực cơng suất cấu dẫn động, kiểm nghiệm các chi tiết cấu theo điều kiện bền, kiểm nghiệm khả phá hỏng bề mặt đối tượng tác dụng lực kẹp, Trong số trường hợp, phải tính toán hình học để đảm bảo độ xác định vị Do phơi có dạng khối trụ tròn nên ta chọn tay kẹp có hai má kẹp khối V để thuận lợi cho việc định vị phơi, lực kẹp thực hiện khí nén để kết cấu tay kẹp đơn giản, dể điều khiển Sơ đờ tay kẹp hình vẽ: Hình 3.46 Sơ đồ tay kẹp 4.3.1 Tính tốn thiết kế tay kẹp cho robot Robot vận chuyển có nhiệm vụ chủ yếu lấy phôi từ khâu phân loại chuyển kho, Kết cấu tay kẹp đơn giản ,lực kẹp không lớn ,phương pháp kẹp nhờ vào lực ma sát má kẹp chi tiết Đây tay kẹp dành cho sản xuất hàng loạt nên khơng u cầu tính vạn cao.Lượng mở tay kẹp không cần lớn Tay kẹp thiết kế vận chuyển phôi với khối lượng chi tiết nhỏ,vật liệu nhựa nên má kẹp thiết kế cao su để tăng hệ số ma sát giảm lực làm biến dạng chi tiết Tính lực kẹp cần thiết để kẹp chi tiết : Yêu cầu kĩ thuật tay kẹp cần thiết kế : -Trọng lượng vật nâng 0,5 kg -Kiểu kẹp :kẹp song song,hai má kẹp tác động lúc -Áp suất :P.min 1.5 bar, P.max bar -Hệ số ma sát : μ =0,48 nhựa cao su Phương trình cân 2Fms – mg = ma Fc = m(g + a)/2μz Fc = 19N => Chọn hệ số an toàn K =2 => Fc =K.F => Fc = 2.19 = 40 N Tính toán piston - xilanh P:áp suất , F: lực kẹp , D2 : Đường kính piston, Hình 3.47 Tính tốn piston-xilanh Áp suất tối thiểu hệ thống điều khiển van giảm áp phận cung cấp khơng khí Pa = 300KPa = bar => D = 10 mm  Chọn cấu kẹp song song m = kg a = 27,5 m/s2 V = m/s μ = 0,2 Tay kẹp thiết kế để kẹp các chi tiết có độ cứng vững cao Vì tay kẹp thiết kế có tính chun mơn lớn ,tính vạn thấp -Phương trình cân 2Fms – mg = ma => F = (m + a)/2μ = (27,5 +9,8)/2.0,2 = 93,25 => Chọn với hệ số an toàn K =2 => Fc = K F => Fc = 2.93,25 => Fc = 190 N => Chọn cấu kẹp :chọn cấu kẹp khí nén ,dẫn động tạo chuyển động tịnh tiến song song qua cặp bánh –thanh Hình 3.48 Cơ cấu tay kẹp - Chọn hành trình kẹp A = Lmax - Lmin =20 mm Lmax = 40 mm Lmin = 20 mm  Chọn cấu kẹp Cơ cấu kẹp kẹp lực khí nén Tác dụng lò xo để mở tay kẹp Với hành trình kẹp A=20 mm => má kẹp có hành trình T=10 mm Tính tốn lựa chọn thiết bị 5.1 Xilanh kép Theo nhiệm vụ đề tài cánh tay robot phải vươn sang trạm phân loại kho để gắp nhả phơi Với kết cấu robot hồn tồn thực hiện nhiệm vụ xilanh khí nén Tổng khối lượng phải mang: kg bao gồm phơi xylanh kẹp Vì ngun nhân quá trình thực nghiệm em sử dụng cấu thực hiện nhiệm vụ xilanh khí nén  Lựa chọn xilanh Từ cơng thức tính đường kính xylanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) - Áp suất khí nén các máy nén khí thơng dụng p = 6bar = 6,1183 kgf/cm2 - Tải trọng đáp ứng F = (kg) - Chọn đường kính xi lanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) = sprt ((6*4)/(6 *3.14)) = 1.13cm - Từ tính toán em lựa chọn loại xylanh phù hợp là: + Ta chọn xilanh kép để tăng bền + Đường kính xilanh D=12mm + Hành trình xilanh: 60mm + Chọn đường kính trục xilanh 7mm -Tính lực đẩy xilanh: Hình 3.49 Tính lực xilanh +Lực đẩy hay kéo Piston( hình 3.49) gây tác dụng khí nén có áp suất P tính theo cơng thức: F = P.A = [N] đó, P áp suất khí nén [Pa] A diện tích bề mặt Piston[m2] F lực tác dụng vng góc với bề mặt Piston [N] -Diện tích bề mặt piston: A=pi r^2= 1,13 cm2 -Lực tác dụng: F = PxA = 6x1,13= 6,78(N)=0.68(kg) 5.2 Xilanh nâng hạ Theo nhiệm vụ đề tài cánh tay robot phải nâng hạ để gắp phôi Với kết cấu robot hồn tồn thực hiện nhiệm vụ nâng hạ động cơ, quá trình làm em nhận thấy việc sử dụng cấu nâng hạ động để thực hiện nhiều thời gian , giảm tuổi thọ động cấu nâng hạ Vì nguyên nhân quá trình thực nghiệm em sử dụng cấu thực hiện nhiệm vụ nâng hạ xilanh khí nén  Lựa chọn xilanh Từ cơng thức tính đường kính xilanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) - Áp suất khí nén các máy nén khí thơng dụng p = 6bar = 6,1183 kgf/cm2 - Tải trọng đáp ứng F = 6.5 (kg) - Chọn đường kính xilanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) = sprt ((6.5*4)/(6 *3.14)) = 1.17 cm - Từ tính toán em lựa chọn loại xylanh phù hợp là: + Đường kính xilanh D=12mm +Hành trình xilanh L=10mm +Chọn xilanh chống xoay để cánh tay robot lúc chuyển động k bị xoay đảm bảo gắp nhả phôi tọa độ yêu cầu -Tính lực đẩy xilanh: +Lực đẩy hay kéo Piston( hình 3.49) gây tác dụng khí nén có áp suất P tính theo cơng thức: F = P.A = [N] đó, P áp suất khí nén [Pa] A điện tích bề mặt Piston[m2] F lực tác dụng vng góc với bề mặt Piston [N] -Diện tích bề mặt piston: A=pi r^2= 1.13 cm2 -Lực tác dụng: F = PxA = 6x1.13= 6,78(N)=0,68(kg) 5.3Xilanh Quay Theo nhiệm vụ đề tài cánh tay robot phải xoay 180 độ để vận chuyển phôi từ khu vực phân loại kho Với kết cấu robot hồn tồn thực hiện nhiệm vụ vận chuyển phôi động cơ, quá trình làm em nhận thấy việc vận chuyển phơi động nhiều thời gian, làm giảm suất Vì nguyên nhân quá trình thực nghiệm em sử dụng cấu thực hiện nhiệm vụ vận chuyển phôi xylanh quay 180  Lựa chọn xylanh Từ cơng thức tính đường kính xylanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) - Áp suất khí nén các máy nén khí thơng dụng p = 6bar = 6,1183 kgf/cm2 - Tải trọng đáp ứng F = (kg) - Chọn đường kính xi lanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) = sprt ((8*4)/(6 *3.14)) = 1.3 cm - Từ tính toán em lựa chọn loại xylanh phù hợp là: + Đường kính xylanh D=16mm +Hành trình xylanh 180 độ 5.4 Xilanh không trục(xilanh trượt) Theo nhiệm vụ đề tài cánh tay robot phải di chuyển từ khu vực phân loại kho ngược lại để vận chuyển phôi Ta thực hiện nhiệm vụ di chuyển cánh tay robot động truyền đai, quá trình làm em nhận thấy việc vận chuyển phơi động truyền đai nhiều thời gian, làm giảm suất, thường xuyên phải căng đai thay đai hoạt động liên tục thời gian dài Vì nguyên nhân quá trình thực nghiệm em sử dụng cấu thực hiện nhiệm vụ di chuyển cánh tay robot xilanh không trục (xilanh trượt)  Lựa chọn xilanh Từ cơng thức tính đường kính xilanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) - Áp suất khí nén các máy nén khí thơng dụng p = 6bar = 6,1183 kgf/cm2 - Tải trọng đáp ứng F = 12 (kg) - Chọn đường kính xilanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) = sprt ((12*4)/(6 *3.14)) = 1.6 cm - Từ tính toán em lựa chọn loại xilanh phù hợp là: + Đường kính xilanh D=16mm +Hành trình xilanh L=300mm +Chọn xilanh có trục chống xoay để di chuyển cánh tay robot không bị xoay đảm bảo gắp nhả phôi tọa độ yêu cầu -Tính lực đẩy xilanh: +Lực đẩy hay kéo bàn xilanh: gây tác dụng khí nén có áp suất P tính theo cơng thức: F = P.A = [N] đó, P áp suất khí nén [Pa] A diện tích bề mặt nam châm[m2] F lực tác dụng vng góc với bề mặt nam châm [N] -Diện tích bề mặt nam châm: A=pi r^2= cm2 -Lực tác dụng: F = PxA = 6x2= 12 (N)=1,2 (kg) Kết luận chương III: Thiết kế Robot vận chuyển Đã tính toán chọn xilanh phù hợp cho Robot Gia cơng các chi tiết có Robot CHƯƠNG 4: LẮP RÁP,MƠ HÌNH THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ Thiết kế quy trình lắp ráp robot vận chuyển - Bước 1: Lắp Xilanh trượt với mặt bích bu lơng Hình 4.1 Lắp mặt bích lên xilanh trượt - Bước 2: Lắp mặt bích với xilanh quay bu lơng Hình 4.2 Lắp xilanh quay lên xilanh trượt - Bước 3: Lắp xilanh quay với mặt bích bu lơng Hình 4.3 Lắp mặt bích lên xilanh quay - Bước 4: Lắp mặt bích với xilanh tịnh tiến trục Z bu lơng Hình 4.4 Lắp xilanh tịnh tiến lên xilanh quay - Bước 5: Lắp xilanh tịnh tiến trục Z với cánh tay robot bu lơng Hình 4.5 Lắp cánh tay robot lên xilanh tịnh tiến - Bước 6: Lắp cánh tay robot với xilanh kép bu lơng Hình 4.6 Lắp xilanh tịnh tiến lên cánh tay robot - Bước 7: Lắp xilanh kép với tay kẹp đồ gá Hình 4.7 Lắp tay kẹp khí nén vào cánh tay robot - Bước 8: Lắp má kẹp vào tay kẹp bu lơng Hình 4.8 Lắp má kẹp lên tay kẹp Thực nghiệm chạy thử Đã chạy 20 lần số lần thành công chiếm 90%, số lần k thành cơng chiếm 10% (trong 5% khơng gắp chuẩn phôi 5% robot không hoạt động) Đánh giá Đánh giá độ ổn định: sau lắp ráp hoàn thiện mơ hình, kiểm tra chuyển động xi lanh Sau kiểm tra hoạt động các xi lanh qua chuyển động tay Cho máy thực hiện vận chuyển sản phẩm chế độ tay tự động Khi kết thúc quá trình vận chuyển, Robot vận chuyển sản phẩm từ modul phân loại sang modul kho chứa  Dựa vào lần kiểm tra trên, robot chuyển động khơng có hiện tượng sai lệch Robot hiện hoạt động ổn định Kiểm tra độ xác tay gắp : Cho robot gắp vật nhiều lần, tỉ lệ gắp vật thành công 90%  Tay gắp hoạt động khá ổn định xác KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận chung Trong đề tài “Thiết kế chế tạo dây chuyền vận chuyển cho hệ thống CIM ” sau hoàn thành em rút số kết luận sau: - Thuận lợi: Được sự hướng dẫn tận tình giáo Phạm Hải Yến các thầy cô khoa Điện – Cơ điện tử tạo điện kiện cho em hồn thành đờ án này, nhiên đề tài cần sử dụng lượng kiến thức lớn phải kết hợp kiến thức lý thuyết với ứng dụng thực tế nên tránh khỏi thiếu xót, mong các thầy thơng cảm! - Khó khăn: Trong quá trình làm đờ án em gặp phải khó khăn như:  lượng kiện thức em nhiều hạn chế  Thời gian , kinh phí  Phương tiện di chuyển phương tiện làm đồ án  Các nhóm hoạt động độc lập,chưa có sự hợp tác tốt - Kết quả: Nhận sự hướng dẫn cô Phạm Hải Yến các thầy cô khoa Điện – Cơ điện tử em hồn thành đờ án thử nghiệm chạy thành công mô hình thực tế, kết đạt khả quan đáp ứng yêu cầu mặt điện Qua giúp em nắm vững kiến thức học để phục vụ cho cơng việc sau 2.Kiến nghị Đề tài nhiều thiếu xót như: chưa xác định điểm gắp nhả vật chuẩn xác Do đó, em kiến nghị năm sau nên cải tiến thêm để hệ thống hoạt động tốt đa dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO Một số tài liệu phần mềm Auto Cad, Solidworks số tài liệu khác website://www.ebook.edu.vn Tài liệu thiết kế chi tiết máy Tài liệu Robot công nghiệp Tài liệu kỹ thuật thủy khí thầy TRẦN QUÝ CAO soạn Ngồi số luận văn các anh chị khóa