Thiết kế module cấp dao cho hệ thống thay dao tự động
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ - - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Đức An Lớp: CN- Cơ điện tử 02 -K60 Học phần: ME4228 Hà Nội, 6/2018 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Một số ký hiệu thường dùng sơ đồ động Hình Sơ đồ động hệ thống thay dao tự động Hình 3: Mơ hình 16 dao Hình Input 18 Hình Output Hình Sơ đồ khí nén Hình 7: Mạch mơ điều khiển hoạt động hệ thống khí nén ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ LỜI NĨI ĐẦU Ở nước ta, cơng nghiệp tự động hố hình thành từ lâu, yếu tố định đến sản xuất tự động hố kỹ thuật điều khiển chưa thực phát triển mạnh mẽ, xưởng nhỏ chủ yếu máy vạn điều khiển tay, lấy tay nghề công nhân làm thước đo chất lượng sản phẩm Điều thực chưa hướng phát triển giới Một điểm khiến gia công máy vạn dẫn tới suất chất lượng gia công máy tự động thao tác thay dao, gá dao thủ công, vừa nhiều thời gian chết máy, vừa giảm độ xác gá đặt dao Để giải quyết, hệ thống thay dao tự động đời đưa vào hệ thống máy từ máy vạn đến trung tâm gia công lớn Thay dao tự động rút ngắn thời gian thay dao, nâng cao độ xác gá đặt dao, từ suất chất lượng sản phẩm gia cơng tăng lên nhiều Qua mang lại nhiều lợi nhuận cho người sử dụng Qua môn học “Đồ án thiết kế hệ thống điện tử” này, em học loại cảm biến/cơ cấu chấp hành, nguyên lý hoạt động hệ thống thay dao tự động cho máy phay đứng CNC cách sâu sắc cụ thể Dù có cố gắng hồn thành đồ án với cường độ làm việc cao, hướng dẫn nhiệt tình cụ thể thầy môn bạn, anh chị trước, hiểu biết hạn chế chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắn đồ án không tránh khỏi thiếu sót bất cập Vì em mong góp ý sửa chữa thầy để em rút kinh nghiệm bổ sung thêm kiến thức cho ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Cuối em xin chân thành cảm ơn quan tâm bảo thầy Viện Cơ Khí trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy Phạm Đức An giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày 17 tháng năm 2018 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ MÃ HP: ME4228 Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Đức An Sinh viên thực hiện: Thái Thị Mỹ Duyên MSSV: 20155262 Lớp: CN - CĐT 02 K60 I II Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế Module cấp dao cho hệ thống thay dao tự động Số liệu cho trước Hệ thống thay dao cho máy phay đứng Hệ thống tháo kẹp dao: dùng xi lanh chuyển đổi khí nén – thủy lực Loại thay dao (TP): KTM (không tay máy) Nguồn lực di chuyển cụm chứa dao chạy đến trục (PO1): KN (Khí nén) Nguồn lực quay cụm chứa dao (P02): ĐC động điện Số lượng ổ chứa dao N = 16 Loại côn gắn chuôi dao BT50 Khối lượng lớn dao M = 7kg Đường kính lớn dao DMax= 80 (mm) 10 Thời gian thay dao gần T1 = 3s 11 Thời gian thay dao dài T2 = 7s III Nội dung Xây dựng sơ đồ động toàn hệ thống thay dao tự động, trình bày sơ lược quy trình thiết kế hệ thống thay dao tự động (có thể tham khảo đồ án CĐT lấy công thức tính tốn từ đó) Xây dựng sơ đồ khối thuật toán điều khiển trả dao / lấy dao Bản vẽ sơ đồ điều khiển điện, khí nén (hoặc thuỷ lực) phù hợp với yêu cầu đầu Mô hoạt động hệ thống thay dao tự động phần mềm máy tính (tự chọn phần mềm) Lập trình PLC hệ thống điều khiển CNC cụ thể (tùy chọn) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CHƯƠNG I XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG Ưu nhược điểm hệ thống thay dao tự động: Hệ thống thay dao nơi cất giữ lượng dao cần thiết đưa nhanh dao vào vị trí làm việc có u cầu Ưu điểm hệ thống thay dao: Rút ngắn thời gian thay dao, tăng suất cho sản phẩm Việc thay dao lập trình máy, khơng phụ thuộc vào yếu tố chủ quan từ người nên độ xác sản phẩm tăng Tăng độ an toàn lao động, tránh rủi ro tai nạn Có khả tự động hóa mức độ cao Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn Chi phí lắp đặt ban đầu tốn Khái niệm sơ đồ động: Hình 1: Một số ký hiệu thường dùng sơ đồ động ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Sơ đồ động máy hình vẽ quy ước biểu diễn truyền, cấu liên kết với tạo nên xích truyền động, xác định chuyển động cần thiết máy Đồng thời rõ cơng suất số vòng quay động điện, đường kính bánh đai, số bánh răng, số đầu mối trục vít, số bánh vít Chu trình làm việc hệ thống u cầu máy: Hệ thống thay dao cho máy phay đứng Hệ thống tháo kẹp dao: dùng xi lanh chuyển đổi khí nén – thuỷ lực Loại thay dao (TP): KTM (Khơng tay máy), TM (Có tay máy) Nguồn lực di chuyển cụm chứa dao chạy đến trục (PO1): KN (Khí nén), TL (Thuỷ lực), NO (đứng yên, đầu trục chạy đến hệ thống thay dao) Nguồn lực quay cụm chứa dao (PO2): KN (khí nén), TL (Thuỷ lực), ĐC (Động điện) Nên sơ đồ động toàn hệ thống sau: Hình 2: Sơ đồ động hệ thống thay dao tự động Kí hiệu: 1- Cơ cấu man đài chứa dao 4- Xylanh 7- Xylanh 2- Dao 5- CBHT xylanh bên phải 8- CBHT xylanh phía 3- CBHT xylanh bên trái 6- CBHT xylanh phía 9- Cảm biến quang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 10- Động điện 13- CBHT trục phía (cb3.1) 11- Trục 14- CBHT trục phía (cb3.2) 12- Bàn đế Mô tả hoạt động: Khi nhận lệnh thay dao chương trình gia cơng với định dạng: “Txx M06” (trong xx số vị trí dao cần thay lưu trữ hệ thống thay dao tự động ), trình thay dao qua bước sau: Trục (11) xuống vị trí thay dao (cb3_2) Đài chứa dao (1) quay đến vị trí dao trống Xy lanh (4) đẩy cụm chứa dao (1) phía trục chính, chạm tới CTHT xylanh 1.2 (5) Xy lanh (7) ra, tới CTHT 2.2 (8) nhận biết vị trí nhả kẹp dao Trục nhả dao lên (cb3_1) Động điện (10) quay cấu Mante (1) để xác định dao cảm biến quang (9) Trục (11) xuống Kẹp dao (2) cách cấp khí cho xy lanh (7) về, tới CTHT xylanh 2.1 (6) Xy lanh (4) hồi vị trí chờ, tới CTHT 1.1 (3) tang đài chứa dao dừng lại Trục (11) lên (cb3_1) Kết thúc trình thay dao tự động Phân tích lựa chọn điều khiển Để thực chu trình thay dao tự động, ta cần có cảm biến để nhận biết vị trí cụm cấu trình việc, nhận biết đếm số dao Đồng thời cần cấu chấp hành để thực chuyển động thay dao ý muốn ST T Tên thiết bị Hình ảnh minh họa Chức Chọn hãng-mã kí hiệu ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Bộ điều khiển PLC Đây điều khiển logic lập trình dùng để điều khiển tổng thể thiết bị trình thay dao động cơ, cảm biến,van phân phối Lựa chọn PLC Omrom CPM2A với 12 cổng vào Biến tần Là thiết bị thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên động thơng qua điều khiển tốc độ động cách vô cấp Trong đồ án động điều khiển dẫn hướng trục động quay đài dao Lựa chọn biến tần Omrom 3G3JV Dùng để phát dao mà không cần phải tiếp xúc Sử dụng cảm biến E3FN Dùng để giới hạn hành trình phận chuyển động Khi có tác động vật lý Cơng tắc hành trình Omron SHLW225 Cảm biến quang Cảm biến công tắc hành trình ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ (CTHT ) vào cơng tắc CTHT biến chuyển động thành tín hiệu điện đồng thời thay đổi trạng thái từ ngược lại Trong đồ án này, CTHT sử dụng để giới hạn đường trục chính, xy lanh đẩy tang đài chứa dao xy lanh kẹp/nhả kẹo dao trục Động khơng đồng xoay chiều ba pha Động nối với đĩa dẫn động cấu malte, có nhiệm vụ quay cấu malte để đưa vị trí dao trả dao gọi để thay Sử dụng động không đồng kiểu 160M 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 3.3 Sơ đồ trình lấy dao Bắt đầu Call_tool =0 No Quay tang tới vị Quay tang dao Yes cb3.2=1 trí dao gọi vào No Kiểm tra trục xuống SOL1=0 Yes SOL2=0 No Xylanh đẩy cb1_1=1 để nhả kẹp No cb2.1=1 Nhả kẹp Yes SOL1=0 Xylanh đẩy tang dao Yes cb1.1=1 Yes cb3.1=1 Kết thúc No CB nhận biết tang dao Trục lên N Yes 15 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Mơ tả hoạt động : Khi có lệnh lấy dao từ chương trình, kiểm tra xem có phải dao gọi vào hay không Nếu không, kết thúc chương trình Nếu có, tiến hành lấy dao sau : Quay tang đài chứa dao tới vị trí dao gọi Trục xuống, cảm biến cb3_2 nhận biết vị trí trục xuống Cấp khí xy lanh theo chiều (SOL2=0), tiến hành kẹp dao, cảm biến cb2_1 nhận biết trạng thái kẹp Cấp khí cho xy lanh về, cảm biến cb1_1 nhận biết vị trí chờ tang Trục lên, cảm biến cb3_1 nhận biết vị trí trục lên Kết thúc q trình lấy dao 3.4 Sơ đồ tìm dao : Chiều thuận 16 15 14 13 12 11 10 Hình 3: Mơ hình 16 dao Đặt giá trị Spindle_tool= N1, Call_tool= N2 Chiều quay từ N2 N1 16 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Bắt đầu N1=N2? N1>N2? No No Yes Yes N2-N1