Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo trình Robot hàn với mục tiêu chính giúp các bạn sinh viên là Trình bày đúng cấu tạo và chức năng của các bộ phận trên hệ thống robot hàn AII-V6. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và nguyên vật liệu đầy đủ an toàn. Vận hành thiết bị robot hàn thành thạo. Tạo và mở các file dự liệu thành thạo.
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN ROBOT HÀN NGHỀ : HÀN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHÊ VÀ TRUNG C ̀ ẤP NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số: 04 /QĐCĐN… ngày 4 tháng1 năm 2016 ………… của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR VT Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016 Mã modun : 18 MƠ ĐUN ROBOT HÀN Thời gian mơ đun: 60giờ; (Lý thuyết : 22giờ ; Thực hành 38 giờ ) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN: Vị trí: Là mơn đun được bố trí cho sinh viên sau khi đã học xong các mơn học chung theo quy định của Bộ LĐTBXH và học xong các mơn học bắt buộc của đào tạo chun mơn nghề. Tính chất: Là mơ đun chun ngành tự chọn II. MỤC TIÊU MƠ ĐUN: Trình bày đúng cấu tạo và chức năng của các bộ phận trên hệ thống robot hàn AIIV6 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và ngun vật liệu đầy đủ an tồn Vận hành thiết bị robot hàn thành thạo Tạo và mở các file dự liệu thành thạo Tạo chương trình hàn các liên kết hàn cơ bản có biên dạng khác nhau chính xác Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn Quản lý tốt các tệp dự liệu, khắc phục các lỗi chương trình Thực hiện tốt cơng tác an tồn và vệ sinh phân xưởng. Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. III. NỘI DUNG MƠ ĐUN: 1.Nội dung tổng qt và phân phối thời gian: TT Tên các bài trong mơ đun Tổng số Hình thức giảng dạy Cấu hình chức năng của hệ thống robot hàn AIIV6 10 Tích hợp Vận hành hệ thống robot hàn AIIV6 Tích hợp kiểm tra bài 1,2 Kỹ thuật lập trình cơ bản 10 Tích hợp Hàn đường thẳng (bằng các câu lệnh Move L, lệnh Are L\on và A reL\off) 10 Tích hợp kiểm tra bài 3,4 Hàn đường cong(bằng câu lệnh Move C, lệnh AreC\on và lệnh\off 10 Tích hợp kiểm tra bài 5 60 Cộng BÀI 1 CẤU HÌNH VÀ CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ROBOT HÀN AIIV6 Giới thiệu Robot hàn AIIV6 là loại robot hàn cơng nghiệp được sản xuất nhật bản với nhiều tính năng vượt trội.Việc ngun cứu về cấu hình , chức năng của nó giúp người học dễ dàng trong vận hành Mục tiêu: Trình bày đấy đủ các bộ phận của hệ thống robot hàn AIIV6 Nhận biết chính xác các cơ cấu của hệ thống robot hàn AIIV6 Giải thích đúng chức năng và quy trình sử dụng cơ cấu hệ thống Thực hiện tốt cơng tác an tồn và vệ sinh phân xưởng Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác Nội dung 1. Lịch sử ra đời và phát triển của rôbốt công nghiệp 1.1 Lịch sử ra đời Từ giữa thế kỷ XX, các ý tưởng thiết kế kết hợp giữa hệ điều khiển CNC (Computer Number Control) với cấu điều khiển từ xa được nghiên cứu. Sự phối hợp khéo léo giữa khả năng linh hoạt của thiết bị điều khiển từ xa Telcoperator với sự thông minh của hệ điều khiển CNC đã đưa ra kết hệ máy móc tự động cao cấp đời với tên gọi “Rôbốt” Năm 1961, rôbốt công nghiệp (Industrial Robot = IR) đầu tiên được đưa ra thị trường. Rơbốt UNIMAT – USA với lời quảng cáo hấp dẫn “Từ nay, cơng nghiệp chế tạo cơ khí của Hoa Kỳ đã có thêm một loại cơng nhân mới. Nó khơng gia nhập cơng đồn, khơng uống càfê trong giờ nghỉ. Nó có thể làm việc 24 giờ liên tục trong ngày mà khơng quan tâm đến tiền lương, tiền thưởng. Nó nắm vững cơng việc phải làm trong vài phút và ln hồn thành tốt nhiệm vụ được giao. Nó khơng bao giờ than phiền về điều kiện làm việc nóng bức, khó chịu, nguy hiểm, độc hại, cũng khơng kêu ca với những cơng việc buồn chán, tẻ nhạt, đơn điệu. Nó là rơbốt cơng nghiệp” Sau đó lần lượt các nước Anh (1967), Thuỵ Điển và Nhật Bản (1968), Đức (1971), Pháp (1972), Italia (1973) lần lượt đưa ra các mẫu rơbốt cơng nghiệp của họ. Chính phủ các nước này đã có các biện pháp hộ trợ, ưu tiên thuế để xây dựng chương trình quốc gia nhằm khuyến khích các cơng ty, doanh nghiệp chế tạo rơbốt và ứng dụng chúng vào q trình sản xuất. Nhờ vậy chỉ sau một khoảng thời gian ngắn, việc chế tạo và ứng dụng rơbốt đã trở thành phổ biến trong q trình sản xuất làm tăng năng suất lao động đáng kể. Đến nay, thế giới cơng nghiệp có trên 200 cơng ty với hàng ngàn mẫu rơbốt cơng nghiệp được ứng dụng trong sản xuất. Rơbốt cơng nghiệp đặc biệt là rơbốt hàn được ứng dụng khá phổ biến trong q trình sản xuất. Các lĩnh vực sử dụng nhiều rơbốt hàn đó là cơng nghiệp sản xuất ơtơ, đóng tàu, hàng khơng,… đã đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt Lĩnh vực sản xuất Năm 1985 Năm 1990 Hàn 35% 5% Hệ thống điều khiển tự động 20% 25% Đúc 10% 5% Lắp ráp 10% 35% Phun phủ 10% 5% Sơn 5% 15% Các ứng dụng khác 10% 10% Bảng 1.1: Rôbốt được ứng dụng vào các lĩnh vực sản xuất ở Mỹ [Máy công cụ CNC và rơbốt cơng nghiệp] 1.2. Khái niệm về rơbốt Rơbốt hàn là một thiết tự động linh hoạt có thể thay thế từng phần hoặc tồn bộ các hoạt động cơ bắp và hoạt động trí tuệ của con người. Đó là sản phẩm của sự kết hợp hài hồ giữa kỹ thuật cơ khí, điện tử và tin học. Các thiết bị như máy biến áp hàn, mỏ hàn, bộ phận đẩy dây hàn, bộ phận cấp khí bảo vệ q trình hàn…được liên kết hữu cơ với cơ cấu chấp hành sẽ nhận được sản phẩm là rơbốt hàn để thực hiện những nhiệm vụ theo u cầu của q trình hàn. Cơ cấu chấp hành thường là rơbốt cơng nghiệp. Tùy theo u cầu của q trình sản xuất và mức độ phức tạp của cơng việc, có thể kết hợp cơ cấu chấp hành với các thiết bị hàn khác nhau. Như sự kết hợp giữa rơbốt cơng nghiệp với thiết bị hàn trong mơi trường khí bảo vệ sẽ được rơbốt hàn tự động trong mơi trường khí bảo vệ. Hoặc kết hợp giữa rơbốt cơng nghiệp với thiết bị hàn điểm sẽ được rơbốt hàn điểm… 1.3. Tổ chức kỹ thuật của rơbốt Nhìn một cách tổng quan, rơbốt hàn có sơ đồ cấu trúc gồm bốn khối cơ bản. Mỗi khối có chức năng, nhiệm vụ riêng. Chúng được liên kết với nhau một cách hữu cơ trong q trình điều khiển và hoạt động Khối B Khối A Máy tính Bảng nhập dữ liệu điều khiển Thiết lập & giải bài tốn động học Lưu nhớ kết quả giải bài toán động học thuận Giải bài toán động học ngược Xây dựng quỹ đạo chuyển động cơ cấu chấp hành Lưu trữ Điểm báo lỗi Σ Trung tâm điều khiển Nguồn động lực Động cơ servo Khối C Khối D Hình 1.1. Sơ đồ tổ chức kỹ thuật của rơbốt hàn [Máy cơng cụ CNC và rơbốt cơng nghiệp] Cơ cấu chấp hành (Rơbốt) Các thơng số vật lý Khối A Khối thu thập và chuyển giao dữ liệu đầu vào Cụm Teach pendant: Thực hiện q trình dạy học cho rơbốt Cụm Record button: Thực hiện lưu trữ và chuyển giao các dữ liệu cảm nhận vật lý trong q trình học. Nó cịn được gọi là bộ dữ liệu cảm nhận vật lý, bao gồm các toạ độ dịch chuyển và toạ độ góc ở vị trí ban đầu, vị trí cuối cùng cũng như các vị trí trung gian trên một động trình [( o ,ho):( f ,hf)] Khối B Bộ não của rơbốt với trung tâm là bộ vi xử lý Cụm Forward kinematic: Có nhiệm vụ thiết lập và giải các bài tốn động học trên cơ sở bộ thơng số đầu vào ( s ,hs) Cụm Cartesian point storage: Có nhiệm vụ lưu, nhớ và chuyển giao các toạ độ vị trí trên từng điểm. Nó thực hiện q trình giải các bài tốn động học thuận. Cụm này cịn được gọi là bộ dữ liệu hình học [(Xo, Yo); (Xf,Yf)] Cụm Trajectory planer: Có nhiệm vụ lập trình quỹ đạo đường đi của các điểm hình học đã hoặc chưa dạy để hình thành tồn bộ quỹ đạo chuyển động cần có [Xđ(t),Yđ(t)] của cơ cấu chấp hành cuối (Tool – Center – Point) Cụm Invers kinematic: Có nhiệm vụ giải quyết các bài tốn động học ngược để tìm ra các thơng số. Nó cịn được gọi là bộ dữ liệu điều khiển d (t), hd (t) Khối C Khối điều khiển gồm bộ so sánh cặp giá trị “Cần” – “Thực”, các bộ biến đổi D/A, bộ khuyếch đại cơng suất và phát tín hiệu điều khiển (theo ngun tắc điều khiển CNC) Khối D Khối cơ cấu chấp hành, bao gồm nguồn động lực (Motor dynamic), các cơ cấu chấp hành (Robot dynamic), các bộ cảm nhận vật lý được cài đặt trên chúng (Physical position) Qua phân tích, mơ phỏng tổ chức kỹ thuật của rơbốt có thể nhận thấy các bộ thơng số kỹ thuật chủ yếu của chúng gồm: Bộ thơng số cảm nhận vật lý Bộ thơng số vị trí hình học Bộ thơng số điều khiển Để dễ tiếp cận hơn với tổ chức kỹ thuật của rơbốt thực tế hãy cùng điểm qua ví dụ cụ thể về rơbốt hàn như sau “Một rơbốt hàn có nhiệm vụ thực hiện một đường hàn bất kỳ góc của một tấm thép. Vận tốc hàn V = const được xác định từ chế độ cơng nghệ tối ưu”. Khi đó, trường cơng tác của rơbốt được giới hạn bởi các yếu tố sau: Y Y A T o o ls ( x 0, y 0) B ( x r, y r) X X Hình 1.2. Sơ đồ biểu diện rơbốt thực hiện hàn tự động đoạn AB Các biến số được chia thành hai nhóm: Nhóm dữ liệu hình học có thể quan sát được bao gồm đoạn [x0,y0);(xr,yr] Nhóm giữ liệu cảm nhận vật lý gồm các giá trị trong giải [ o , ho ; f , hf ] Ban đầu thơng qua việc dạy học điều khiển bằng tay đưa cơ cấu chấp hành cuối (Tool – Center – Point) đến các điểm A(x0,y0) và B(xr,yr). Các bộ phận cảm nhận vật lý sẽ thu thập dữ liệu thơng qua hoạt động cảm biến và đo lường lưu trữ các giá trị của nhóm dữ liệu tương ứng o , ho ; f , h f Bộ thông số này thơng qua các phương trình động học thuận trở thành bộ thơng số hình học, lúc đó ngay cả các giá trị o , ho ; f , h f cũng được tính lại Phương trình động học thuận được suy ra từ ngun lý kết cấu [Máy cơng cụ CNC và rơbốt cơng nghiệp] x d cos h sin y d sin h cos (1.2) (1.1) Giải hệ phương trình (1.1), (1.2) để tính tốn các giá trị bằng số đối với o , ho ; f , h f và cả các giá trị tức thời liên tục trên quỹ đạo xđ(t), yđ(t) Chẳng hạn: xf Thời gian hàn: Th = xo yú V* yo (1.3) Với 0