bài thảo luận rất chi tiết về robot hàn cho sinh viên nghành cơ khí
TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN CÁC THÀNH VIÊN NHĨM 1 Nguyễn Văn Hiển Nguyễn Hữu Hiếu Đinh Huy Hoàng Lê Văn Hoàng Trần Văn Hậu Nguyễn Duy Hưởng Đào Xuân Ngọc Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN ĐỀ TÀI TRÌNH BÀY VỀ ROBOT HÀN TỰ ĐỘNG NỘI DUNG: Chương 1: CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI ROBOT Chương 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Chương 3: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Chương 4: ROBOT HÀN HỒ QUANG Chương 5: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI ROBOT HÀN HỒ QUANG Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN Chương I : CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI ROBOT Các phân cấu thành robot ^ Định nghĩa : •Robot thiết bị tự đông làm việc theo chương trình lập sẵn người, nhằm thực số công việc mà không cần tham gia người •Một robot thường bao gồm thành phần : cánh tay robot, nguồn động lực, dụng cụ gắn lên khâu chấp hành cuối, cảm biến, điểu khiển, thiết bị dạy học, máy tính Các phần mềm lập trình nên coi thành phần hệ thống robot • Mối quan hệ thành phần robot: Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN Hình 1: Các thành phần robot Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN 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 bước), hệ thống xy lanh khí nén, thuỷ lực để tạo động lực cho tay máy hoạt động Dụng cụ thao tác gắn khâu cuối robot, dụng cụ robot có nhiều kiểu khác : dạng bàn tay để nắm bắt đối tượng công cụ làm việc nhờ mỏ hàn, đá mài, đầu phun sơn Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN Thiết bị dạy học (Teach-Pendant) dùng để dạy cho robot thao tác cần thiết theo u cầu q trình làm việc, sau robot tự lặp lại động tác dạy để làm việc (phương pháp lập trình kiểu dạy học) Các phần mềm để lập trình chương trình điều khiển robot cài đặt máy tính, dùng điều khiển robot thông qua điều khiển (Controller) Bộ điều khiển gọi Mođun điều khiển (hay Unit, Driver), thường kết nối với máy tính Một mođun điều khiển có cổng Vào - Ra (I/O port) để làm việc với nhiều thiết bị khác nhau, cảm biến giúp robot nhận biết trạng thái thân, xác định vị trí đối tượng làm việc dò tìm khác Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN 1.1 Tay máy Cấu tạo tay máy robot bậc tự Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN Tay máy thành phần quan trọng, định khả làm việc robot Các kết cấu nhiều tay máy mô theo cấu tạo chức tay người; Tuy nhiên ngày nay, tay máy thiết kế đa dạng, nhiều cánh tay robot có hình dáng khác xa cánh tay người Trong thiết kế sử dụng tay máy, cần quan tâm đến thơng số hình - đơng học, thông số liên quan đến khả làm việc robot như: tầm với , số bậc tự (thể khéo léo linh hoạt robot), đô cứng vững, tải trọng vật nâng, lực kẹp Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN Hinh 1.1 Mô cấu tạo chức theo tay người -Các khâu robot thường thực hai chuyển động bản: Tịnh tiến quay quanh trục x, y, z -Tùy thuộc theo số khâu tổ hợp chuyển động mà tay máy robot thực chức khác Các kết cấu thường gặp robot HTĐ decac, tọa độ trụ, tọa độ cầu, robot kiểu scara, hệ tọa độ góc Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN 1.2 Hệ thống truyền động Có dạng truyền đơng phổ biến là: -Hệ truyền đông điện: Thường dùng động điện chiều động bước (step motor) Loại truyền động dễ điều khiển, kết cấu gọn -Hệ truyền động thuỷ lực: Có thể đạt cơng suất cao, đáp ứng điều kiện làm việc nặng Tuy nhiên, hệ thống thuỷ lực thường có kết cấu cồng kềnh, tồn độ phi tuyến lớn khó xử lý điều khiển -Hệ truyền động khí nén: Có kết cấu gọn nhẹ Hệ làm việc với công suất trung bình nhỏ, xác, thường thích hợp với robot hoạt động theo chương trình định sẵn với thao tác đơn giản “nhấc lên - đặt xuống” (Pick and Placeach or PTP: Point To Point) 10 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN a Nguồn hàn -Nguồn hàn phải cung cấp dòng điện điều khiển với điện áp thích hợp cho trình hàn Thường 10-35V 5-100A -Các máy hàn hồ quang tự động cần nguồn điện phức tạp hàn bán tự động Máy hàn tự động cần giao tiếp với nguồn điện để điều khiển nguồn hàn nhằm mang lại hiệu tối ưu *Có loại nguồn hàn hồ quang: ·Nguồn công suất không đổi ·Nguồn áp khơng đổi ·Nguồn dòng khơng đổi 58 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN b Súng hàn hồ quang -Súng hàn dùng để đưa điện cực đến mối hàn, truyền dòng điện hàn vào điện cực tạo lớp cách ly quanh mối hàn Có nhiều kiểu sùng hàn khác nhau, tùy theo trình hàn, dòng hàn, kích thước điện cực chất cách ly -Súng hàn làm nguội nước ln chuyển khơng khí -Qúa trình hàn dùng điện cực tự tiêu hàn hồ quang kim loại khí hàn hồ quang lõi thuốc, dùng khơng dùng khí cách ly Các súng hàn dạng thẳn cong Súng hàn cong để tiếp cận mối hàn dễ dàng -Chức súng hàn truyền dòng điện tới điện cực Chức thứ hai súng hàn cấp khí cách ly tới vùng hàn (nếu có) Súng hàn mắc vào thân robot cách tay thích hợp Thường ly hợp chống va đập, phòng điện cực bị dính va chạm lắp đặt, khởi động 59 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN c Bộ cấp dây -Bộ cấp dây dùng để bổ sung kim loại điền đầy qúa trình hàn tự động Điều cho phép linh hoạt việc thiết lập nhiều tốc độ cấp dây khác để phù hợp với yêu cầu cụ thể dây chuyền -Bình thường, cấp dây mắc cánh tay robot, độc lập với nguồn hàn - Hệ thống cấp dây hàn phải phù hợp với trình hàn kiểu nguồn điện sử dụng Có hai kiểu bản: +Kiểu thứ dùng cho hàn dùng dây điện cực tự tiêu, gọi cấp dây điện cực Điện cực phần mạch hàn, kim loại nóng chảy từ điện cực lấp đầy vào mối hàn +Kiểu cấp dây thứ hai gọi cấp dây nguội dùng cho hàn hồ quang tăngxtan khí Điện cực khơng phải phần mạch hàn, kim loại điền đầy lấy từ vật hàn 60 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN d Định vị giữ cố định vật hàn -Để nối vật hàn, vật hàn phải chỉnh xác giữ chắn chỗ trình hàn Một điều quan trọng cách thiết kế khung giữ vật hàn vị trí thích hợp Bộ phận phải thao tác nhanh dễ dàng, giữ vật hàn chúng dính vào phải cho phép súng hàn tự tiếp cận mối hàn -Bộ định vị thiết kế giống hàn tay, chuyên biệt để tăng tính linh hoạt tầm hoạt động hệ thống hàn tự động Độ xác phải cao -Ngồi ra, điều khiển định vị robot phải tương thích tuân thủ theo điều khiển robot trung tâm để đạt chuyển động phối hợp tức nhiều trục hàn 61 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN e Bộ làm súng hàn -Để làm việc xác tin cậy, súng hàn hồ quang phải làm liên tục -Chu kỳ làm việc cao độ hàn tự động nên trình làm súng hàn phải tự động hóa Chất tách vẩy hàn phun vào mũi súng hàn - Ngồi ra, làm chà xát mũi súng hàn để loại bỏ vẩy hàn bám vào cắt dây hàn -Hệ thống làm phải tự động kích hoạt thời điểm mà hệ điều khiển yêu cầu f Bộ định tâm -Cảm biến cuối tay trình chỉnh trọng tâm yếu tố để thực thành công hệ thống hàn tự động 62 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN -Cảm biến cuối tay dùng để phát vị trí thực tế cạnh vật hàn so với khung robot, từ tính xác trọng tâm cơng cụ so với vật hàn g Bộ bọc đầu điện cực -Chức điện cực truyền dòng hàn chịu lực nén lớn để trì vùng tiếp xúc đồng đảm bảo tương quan hợp lý, liên tục dòng hàn lực hàn -Chất lượng mối hàn phụ thuộc nhiều vào tính đồng tiếp diện điện cực -Ngoài ra, hàn vật liệu sơn làm bẩn bề mặt điện cực -Khi điện cực biến dạng, điều khiển hàn phải tăng dòng hàn để bù đắp lại biến dạng Cuối cùng, phải tắt dây chuyền sản xuất để thay điện cực Qúa trình cải thiện chu kỳ hàn, đồng thời tốn thời gian phải dừng dây chuyền Ngoài điện cực bị biến dạng gây hao phí lượng khơng cần thiết 63 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN 5.1.2 Giới thiệu Robot hàn TAWERS - TA1400 64 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN Mô tả Rôbốt hàn TAWERS - TA1400: Bao gồm tay máy ứng dụng hàn hồ quang TA-1400, nguồn hàn CO2/MAG, SPMAG, stainess steel mig - Tốc độ truyền liệu xử lý liệu cực nhanh, TAWER với công nghệ điều khiển mạch thứ cấp SP-MAG cho phép giảm thiểu bắn toé xỉ hàn: bắt đầu hàn, dây hàn xuống chạm vật hàn khác với hệ thống rôbốt thường TAWERS nhấc hồ quang khỏi vật liệu, điện áp hàn tăng, vật hàn nung nóng khơng bắn t xỉ hàn - Chế độ hàn SP-MAG TAWERS thay cho chế độ hàn ngắn mạch thơng thường, sử dụng thích hợp cho hàn vật liệu dày mỏng SP-MAG có điện áp hàn gấp 1.5 - 2V so với hàn CO2/MAG thông thường cho phép điều khiển lượng nhiệt vũng hàn xác hơn, chất lượng hàn ổn định mối hàn có khe hở, khắc phục yếu điểm hàn CO2/MAG thông thường 65 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN -Cáp nguồn chạy bên thân máy, số lượng cáp bao gồm phụ kiện điểm nối cáp hơn, nên lắp đặt dễ dàng hơn, tay máy rơbốt gọn q trình vận hàn tốc độ cao - Dòng rơbốt TAWERS chuyển động nhanh hơn, hệ thống khí, tay máy ổn định hơn,trao đổi liệu tay máy, nguồn hàn, dây kết hợp hoàn hảo thống 66 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN 5.2 Robot hàn điểm 5.2.1 Một hệ thống hàn Robot hàn điểm gồm thành phần điển hình: · Robot hàn điểm · Súng hàn điểm · Bộ định thời · Bộ bọc đầu điện cực · Khớp xoay 67 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN a Robot hàn điểm -Một robot liên tục di chuyển súng hàn tới vị trí hàn định vị vng góc với hàn Nó “tua lại” lịch trình hàn lập trình Con người khó thao tác tốt khối lượng súng hàn tính đơn điệu cơng việc -Các robot hàn điểm có trục nhiều hơn, có khả tiếp cận điểm miền làm việc từ góc độ Điều cho phép robot linh hoạt việc định vị súng hàn để hàn chi tiết lắp ráp Một số chuyển động mà người khó làm lại dễ dàng với robot, thí dụ lật ngược súng hàn 68 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN b Súng hàn điểm -Các súng hàn điểm thiết kế cho phù hợp với dây chuyền lắp ráp -Có hai loại phổ biến súng chữ C súng chữ X (súng hình kéo, kẹp) Các súng chữ C rẻ phổ biến Mỗi loại có nhiều biến thể khác nhau, tùy theo hình dạng kiểu cách khung, cánh tay, cơng việc (lực hàn, dòng hàn) -Các súng khí nén thường ưa chuộng nhanh cho lực tác dụng đồng -Súng thủy lực thường dùng khơng gian có hạn cần lực điện cực lớn 69 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN c Bộ định thời hàn Một bệ hàn điểm tự động cần thiết bị điều khiển để khởi động định thời lượng dòng hàn Bộ định thời (bộ điều khiển hàn) làm nhiệm vụ Nó điều khiển cường độ dòng hàn trình tự, thời gian phận khác chu kỳ hàn d Khớp xoay hàn điểm Một cải tiến hàn điểm đối kháng khớp xoay Bộ phận cho phép dẫn khí nén, nước làm mát, dòng hàn tín hiệu theo kênh khác cấu xoay Những lợi ích gồm: ·Giảm khơng gian làm việc – Khơng mớ dây rợ, đường ống từ cánh tay robot 70 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN ·Tăng khả tiếp cận – Do cổ tay robot không bị hạn chế cáp đường ống ·Tăng độ an tồn – Do giảm lượng khí, đường điện nước, mà đường ống nối nhanh cánh tay robot ·Hiện thực hóa việc lập trình sẵn (offline) Khớp xoay lắp trực tiếp giá đỡ súng-mối hàn mà không cần ống hay cáp nào, đảm bảo điều kiện làm việc tốt cho hàn điểm 71 Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN CẢM ƠN TẤT CẢ CÁC BẠN ĐÃTHEO DÕI BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA CHÚNG TƠI XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! 72 Đề tài: robot hàn ... 1: Các thành phần robot Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH HÀN 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... ROBOT HÀN HỒ QUANG Chương 5: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI ROBOT HÀN HỒ QUANG Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN Chương I : CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI ROBOT Các phân cấu thành robot ^ Định nghĩa : Robot. .. giúp robot nhận biết trạng thái thân, xác định vị trí đối tượng làm việc dò tìm khác Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH HÀN 1.1 Tay máy Cấu tạo tay máy robot bậc tự Đề tài: robot hàn TỰ ĐỘNG