Tự động hóa quá trình sản xuất

Do ñoù, toaøn boä caùc trang thieát bò cuûa heä thoáng phaûi ñaûm ñöông ñöôïc taát caû caùc coâng vieäc cuûa con ngöôøi trong quaù trình hoaït ñoäng nhö caùc thao taùc naâng chuyeån, l[r]

TỰ ĐỘNG HĨA

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (DÙNG CHO SINH VIÊN ĐH, CĐ CÁC NGÀNH CƠ KHÍ)

Lời nói đầu

Giáo trình tự động hóa q trình sản xuất phục vụ cho môn học tên với thời lượng 30 tiết, nhằm đáp ứng nhu cầu tìm hiểu, phân tích, bảo trì, thiết kế lắp đặt hệ thống tự động hóa lĩnh vực khí chế tạo ngành cơng nghiệp liên quan

Để học tốt môn học này, học sinh, sinh viên cần học trước môn: điện kỹ thuật, máy cắt kim loại, sở công nghệ chế tạo máy, lý thuyết điều khiển tự động, trang bị điện máy cắt kiến thức thực tế liên quan

Cấu tạo giáo trình gồm chương :

Chương : Nêu khái niệm liên quan đến tự động hóa

Chương : Trình bày tổng thể hệ thống tự động phần tử chính cấu thành nên hệ thống : cảm biến, thiết bị điều khiển, thiết bị chấp hành Chương giúp bạn thiết kế thiết bị tự động đơn giản

Chương : Giới thiệu hệ thống cấp phôi tự động, chủ yếu phôi dạng rời, cách lựa chọn, tính tốn thiết kế nhằm biến máy bán tự động thành máy tự động

Chương : Kiểm tra tự động lĩnh vực khơng thể thiếu q trình tự động hóa máy q trình cơng nghệ Người học tiếp thu các phương pháp kiểm tra tích cực gia công cắt gọt

Chương : Một hệ thống sản xuất tự động hoàn chỉnh mục đích cao nhất tự động hóa, người học hình dung hệ thống tự động hóa tổng hợp từ lúc cấp liệu sản phẩm chi tiết máy hoàn chỉnh

Chương : Hệ thống lắp ráp tự động chi tiết máy thành phận máy hay máy hoàn chỉnh nội dung chương

Mặc dù tự động hóa khơng xa lạ với cần khối lượng kiến thức dễ hiểu phương pháp tiếp cận nhanh chóng

Người viết mong nhận góp ý thiết thực, cụ thể đồng nghiệp và sinh viên để tàøi liệu có chất lượng

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng năm 2004 Tác giả

Chương

KHÁI QT VỀ TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SẢN XUẤT

1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển tự động hóa q trình sản xuất

Đã từ xa xưa, người mơ ước loại máy có khả thay cho q trình sản xuất cơng việc thường nhật khác Vì thế, tự động hóa q trình sản xuất lĩnh vực đặc trưng khoa học kỹ thuật đại kỷ 20, thông tin cấu tự động làm việc khơng cần có trợ giúp người tồn từ trước công nguyên Các máy tự động học sử dụng Ai Cập cổ Hy Lạp thực múa rối để lôi kéo người theo đạo Trong thời trung cổ người ta biết đến máy tự động khí thực chức người gác cổng Albert Một đặc điểm chung máy tự động kể chúng khơng có ảnh hưởng tới trình sản xuất xã hội thời

Chiếc máy tự động sử dụng cơng nghiệp thợ khí người Nga, ơng Pơnzunơp chế tạo vào năm 1765 Nhờ mà mức nước nồi giữ cố định không phụ thuộc vào lượng tiêu hao nước Để đo mức nước nồi, Pônzunôp dùng phao Khi mức nước thay đổi phao tác động lên cửa van, thực điều chỉnh lượng nước vào nồi Nguyên tắc điều chỉnh cấu sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau, gọi nguyên tắc điều chỉnh theo sai lệch hay nguyên tắc Pôdunôp – Giôn Oat Đầu kỷ 19, nhiều cơng trình có mục đích hồn thiện cấu điều chỉnh tự động máy nước thực Cuối kỷ 19 cấu điều chỉnh tự động cho tuabin nước bắt đầu xuất Năm 1712 ông Nartôp, thợ khí người Nga chế tạo máy tiện chép hình để tiện chi tiết định hình Việc chép hình theo mẫu thực tự động Chuyển động dọc bàn dao bánh – thực Cho đến năm 1798 ông Henry Nanđsley người Anh thay chuyển động chuyển động vít me – đai ốc Năm 1873 Spender chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phơi trục phân phối mang cam đĩa cam thùng Năm 1880 nhiều hãng giới Pittler Ludnig Lowe( Đức), RSK(Anh) chế tạo máy tiện rơvônve dùng phôi thép Năm 1887 Đ.G Xtôleoôp chế tạo phần tử cảm quang đầu tiên, phần tử đại quan trọng kỹ thuật tự động hóa Cũng giai đoạn này, sở lý thuyết điều chỉnh điều khiển hệ thống tự động bắt đầu nghiên cứu, phát triển Một cơng trình lĩnh vực thuộc nhà tốn học tiếng P.M Chebưsep Có thể nói, ơng tổ phương pháp tính tốn kỹ thuật lý thuyết điều chỉnh hệ thống tự động I.A Vưsnhegratxki, giáo sư toán học tiếng trường đại học công nghệ thực nghiệm Xanh Pêtêcbua Năm 1876 và1877 ơng cho đăng cơng trình “Lý thuyết sở cấu điều chỉnh” “Các cấu điều chỉnh tác động trực tiếp” Các phương pháp đánh giá ổn định chất lượng q trình q độ ơng đề xuất dùng tận

Khơng thể khơng kể tới đóng góp to lớn nghiệp phát triển lí thuyết điều khiển hệ thống tự động nhà bác học A.Xtôđô người Sec, A.Gurvis người Mỹ, A.K.Makxvell Đ.Paux người Anh , A.M.Lapu nôp người Nga nhiều nhà bác học khác

Các thành tựu đạt lĩnh vực tự động hóa cho phép chế tạo thập kỷ kỷ 20 loại máy tự động nhiều trục chính, máy tổ hợp đường dây tự động liên kết cứng mềm dùng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối Cũng khoảng thời gian này, phát triển mạnh mẽ điều khiển học, môn khoa học quy luật chung trình điều khiển truyền tin hệ thống có tổ chức góp phần đẩy mạnh phát triển ứng dụng tự động hóa q trình sản xuất vào công nghiệp

Trong năm gần đây, nước có cơng nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi tự động hóa sản xuất loạt nhỏ Điều phản ánh xu chung kinh tế giới chuyển từ sản xuất loạt lớn hàng khối sang sản xuất loạt nhỏ hàng khối thay đổi Nhờ thành tựu to lớn công nghệ thông tin lĩnh vực khoa học khác, ngành công nghiệp gia công giới năm cuối kỷ 20 có thay đổi sâu sắc Sự xuất loạt công nghệ mũi nhọn kỹ thuật linh hoạt (Agile engineering) , hệ thống điều hành sản xuất qua hình (Visual Manufacturing Systems) , kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) công nghệ Nanô cho phép thực tự động hóa tồn phần khơng sản xuất hàng khối mà sản xuất loạt nhỏ đơn Chính thay đổi nhanh sản xuất liên kết chặt chẽ công nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm xuất loạt thiết bị hệ thống tự động hoá hoàn toàn loại máy điều khiển số, trung tâm gia công, hệ thống điều khiển theo chương trình logic PLC (Programmable logic control), hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing systems), hệ thống sản xuất tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) cho phép chuyển đổi nhanh sản phẩm gia công với thời gian chuẩn bị sản xuất nhất, rút ngắn chu kỳ sản xuất sản phẩm, đáp ứng tốt tính thay đổi nhanh sản xuất đại

Những thành cơng ban đầu q trình liên kết số công nghệ đại khoảng 10, 15 năm vừa qua khẳng định xu phát triển Sản xuất trí tuệ kỷ 21 sở thiết bị thơng minh Để tiếp cận ứng dụng dạng sản xuất tiên tiến này, từ hôm nay, phải nghiên cứu, học hỏi chuẩn bị sở vật chất đội ngũ cán kỹ thuật cho Việc bổ sung cải tiến nội dung chương trình đào tạo trường đại học trung tâm nghiên cứu theo hướng phát triển sản xuất trí tuệ cần thiết

1.2 Một số khái niệm định nghóa

1.2.1 Cơ khí hoùa

Để tạo sản phẩm yêu cầu, trình sản xuất thực việc biến đổi vật chất, lượng thông tin từ dạng sang dạng khác Các trình biến đổi vật chất thường bao gồm hai dạng sau :

1 Các trình Các trình phụ

Các q trình trình liên quan trực tiếp đến việc thay đổi tính chất lí hóa, hình dáng hình học ban đầu phôi liệu để tạo sản phẩm yêu cầu Cịn q trình phụ q trình cần thiết cho q trình thực Hầu hết q trình sản xuất khí có mục đích cuối làm biến đổi trạng thái lý tính hình dáng hình học ban đầu phôi liệu để tạo chi tiết (sản phẩm u cầu )

Trong q trình để thực việc biến đổi, tất thiết bị sản xuất khí phải thực hai dạng chuyển động chuyển động chuyển động phụ

Trên máy tiện gỗ cổ điển, chuyển động quay chi tiết chuyển động thực lực đạp chân cơng nhân Khi thực khí hóa, người ta tiến hành thay lực đạp chân động điện Các chuyển động lại dao công nhân thực tay

Như vậy, cơ khí hóa chính q trình thay tác động bắp người thực q trình cơng nghệ chuyển động máy Sử dụng khí hóa cho phép nâng cao suất lao động, không thay người chức điều khiển, theo dõi diễn tiến trình thực loạt chuyển động phụ trợ khác

Xét ví dụ đơn giản – q trình tiện hình 1.1 Chuyển động chuyển động quay chi tiết chạy dao dao tiện bóc lớp phơi liệu, cịn chuyển động phụ chuyển động chạy dao nhanh tới vị trí ban đầu, gá đặt phôi lên máy trước gia công tháo dỡ sau gia cơng xong

Hệ thống khơng có nối kết hành động khác chu kì gia cơng Người thợ phải thực tay chuyển động phụ lùi dao nhanh khỏi bề mặt gia công, đưa dao trở vị trí ban đầu điều chỉnh dao vào vị trí cho chu kì Với ví dụ hình 1.1, sau khí hóa, máy khơng thể tự thực chuyển động phụ Do để tiếp tục chu kỳ mới, cần có

Chi tiết gia công

Dao

Hình 1.1 Sơ đồ tiện khí hóa

tham gia thợ điều khiển Khi áp dụng khí hóa trình sản xuất, việc điều khiển trình người thợ thực

1.2.2 Tự động hóa chu kỳ gia cơng

Để gia cơng hồn chỉnh bề mặt hay số bề mặt, phải tiến hành nhiều chu kỳ gia công khác Máy vạn tự động thực nhiệm vụ

Tự động hố chu kỳ gia công giai đoạn phát triển sản xuất khí hố Nó thực phần cơng việc mà khí hóa khơng thể đảm đương điều khiển thực tự động chuyển động phụ

Điều khiển q trình sử dụng thơng tin để tạo tác động cần thiết tới cấu chấp hành, đảm bảo cho q trình vật lí thơng tin xảy theo mục đích định trước Với q trình sản xuất cơng nghệ phức tạp, mà số lượng thông số tham gia vào q trình lớn có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian, khả hồn thành nhiệm vụ người thợ thực nhiệm vụ điều khiển bị suy giảm đáng kể Vì cần giao nhiệm vụ cho máy

Ví dụ: máy tiện điều khiển số (hình 1.2) chuyển động phụ máy thực tự động theo chương trình định sẵn, chương trình bao gồm nhiều chu kỳ gia công hay nhiều đường chuyển dao khác Con người lúc nhiệm vụ gá đặt phôi, khởi động theo dõi trình làm việc chúng Tuy nhiên, sau gia cơng xong chi tiết máy ngừng hoạt động thân khơng thể lấy phơi để tiếp tục gia công chi tiết tiếp theo, máy tạm gọi máy bán tự động

Trong giai đoạn sản xuất tự động hóa, nhu cầu điều kiện sản xuất, khả thiết bị, trình sản xuất thường thực theo phương pháp tự động hóa phần Tự động hóa phần tự động hóa số chuyển động hay thao tác đó, mà thao tác cần nhanh nhạy xác, thao tác lại thực tay

Động Máy tính Điều khiển

Dữ liệu

Hình 1.2

Hình 1.2 Sơ đồ tiện có tự động hóa chu kỳ

1.2.3 Tự động hóa máy

Với máy bán tự động kể trên, muốn chuyển sang gia công chi tiết mới, ngưới phải giúp máy tháo chi tiết gá đặt phôi

Mức độ cao tự động hóa máy trang bị hệ thống cấp phôi cho máy Hệ thống tự động tháo chi tiết máy gia công xong thay phôi mới, đồng thời khởi động chu kỳ gia công chi tiết

Hình 1.3 máy tiện tự động, bỏ vào phễu cấp phôi số lượng phôi đủ lớn, máy tự động gia công hết chi tiết đến chi tiết khác mà không cần tác động trực tiếp công nhân

Sự đời kỹ thuật số năm 1955-1956 giúp cho tự động hóa phát triển lên trình độ Các máy NC, CNC MRP (Manufacturing Resourees Planning) đời giai đoạn đặt móng cho xuất năm 1985-1990 hình thức sản xuất – sản xuất tích hợp Trong sản xuất tích hợp (đơi cịn gọi tự động hóa tồn phần), tồn cơng đoạn ngun cơng q trình sản xuất, từ phơi liệu tới công đoạn kết thúc kiểm tra, đóng gói v.v , tự động hóa

1.2.4 Khoa học tự động hóa

Khoa học tự động hóa lĩnh vực khoa học kỹ thuật Nó bao gồm sở lý thuyết, nguyên tắc sử dụng thiết lập hệ thống điều khiển kiểm tra tự động trình khác để đạt mục đích cuối mà khơng cần tới tham gia trực tiếp người

Hình 1.3 Máy tiện tự động

Phễu cấp phôi

Khoa học tự động hóa cấu thành từ nhiều môn học khác lý thuyết điều khiển tự động ; Lý thuyết mơ hình hóa, mơ phân tích hệ thống; Điều khiển học; Lý thuyết tối ưu; Lý thuyết truyền tin; Kỹ thuật lập trình v v.Tự động hóa q trình sản xuất hướng phát triển khoa học tự động hóa Sự phát triển gắn liền với khoa học liên quan

1.2.5 Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính (CAD-CAM)

Với xuất máy điều khiển số, phát triển cao công nghệ thông tin cơng nghệ máy tính, việc chuẩn bị điều hành sản xuất thời gian gần có thay đổi Khâu chuẩn bị thiết kế tự động hóa nhờ hệthống thiết kế tự động có trợ giúp máy tính ( CAD-Computer Aided Design ) Nhờ trang thiết bị tính tốn thiết kế máy tính, hình đồ họa, bút vẽ, máy vẽ (Plotter), phần mềm chuyên dùng (Matlab, Catia, CAD) cho phép tạo mô hình sản phẩm khơng gian ba chiều, thuận lợi cho việc khảo sát, đánh giá sửa đổi nhanh chóng trực tiếp hình Các vẽ CAD lưu giữ, nhân gọi lúc Điều cho phép tiết kiệm nhiều thời gian, vật liệu chi phí khác giai đoạn thiết kế ban đầu trước đưa vào sản xuất

Khâu điều hành chế tạo sản phẩm tự động hóa nhờ hệ thống điều hành quá trình chế tạo tự động có trợ giúp máy tính CAM (Computer Aided Manufacturing) CAM phần hệ CIM (Computer Integrated Manufacturing) thiết lập sở sử dụng máy tính cơng nghệ máy tính để thực tất cơng đoạn q trình sản xuất, chế tạo sản phẩm lập kế hoạch sản xuất, thiết kế qui trình cơng nghệ gia cơng, quản lý điều hành trình chế tạo kiểm tra chất lượng sản phẩm v v CAM lĩnh vực cần hỗ trợ nhiều công nghệ kỹ thuật liên quan kỹ thuật CAPP ( Computer Aided Process Planning, cơng nghệ nhóm GT (Group Technology), kỹ thuật gia công liên kết LAN (Local – Area Network), FMS v…v Do CAM cho phép thực tự động việc lập kế hoạch, điều khiển, hiệu chỉnh kiểm tra ngun cơng tồn q trình gia cơng chế tạo sản phẩm, nên dễ dàng kết hợp với hệ thống CAD, tạo phương thức sản xuất tiên tiến, hệ thống thiết kế chế tạo tự động có trợ giúp máy tính CIM

1.2.6 Hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính (CIM)

Hai cơng nghệ tiên tiến CAD CAM có liên quan chặt chẽ đến hình thành hệ thống thiết kế chế tạo tự động có trợ giúp máy tính (CAD /CAM) nối kết hệ CAD với hệ CAM Hệ thống tích hợp CAD/CAM cịn gọi hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính (CIM) Các q trình sản xuất thực hệ thống gọi quá trình sản xuất tích hợp Trong hệ thống sản xuất tích hợp, chức thiết kế chế tạo gắn kết nhau, hỗ trợ nhau, cho phép tạo sản phẩm nhanh chóng qui trình sản xuất linh hoạt hiệu Các thiết bị sản xuất tự động máy riêng biệt kết nối với thiết bị truyền tải thông tin tạo thành hệ thống nhất, cho phép khép kín chu trình gia công, chế tạo sản phẩm

1.2.7 Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS)

Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS – Flexible Manufacturing Systems) hệ thống bao gồm thiết bị gia công máy điều khiển số, trung tâm gia công, thiết bị gá lắp, tháo dỡ chi tiết dụng cụ tự động, hệ thống cấu định hướng chi tiết tự động q trình gia cơng, cấu kiểm tra tự động, cấu vận chuyển tự động, cấu cấp phát dụng cụ tự động, hệ thống điều khiển.v…v thiết kế theo nguyên tắc môđun điều khiển máy tính hệ thống máy tính Trong chừng mực

FMS coi CIM nhỏ Nó thiết kế để làm đầy khoảng trống đường dây tự động dùng sản xuất hàng khối nhóm máy CNC Nó cho phép chuyển đổi nhanh sản xuất thay đổi sản phẩm với chi phí thời gian tiền bạc nhỏ Theo cấu trúc, hệ thống sản xuất linh hoạt chia thành cấp độ như: Máy linh hoạt, môđun sản xuất linh hoạt, dây chuyền sản xuất linh hoạt, phân xưởng sản xuất linh hoạt nhà máy sản xuất linh hoạt

Trên hình 1-4 mơ tả dây chuyền tự động linh hoạt hóa nhờ ROBOT tháo chi tiết cấp phơi cho máy

1.2.8 Rôbốt công nghiệp

Một lĩnh vực quan trọng sản xuất trí tuệ rơbốt cơng nghịêp Rôbốt thiết bị tự động đa chức lập trình cho nhiều cơng việc điều khiển máy tính Một phận chức rơbốt hệ thống điều khiển, có nhiệm vụ xử lý thơng tin nhận để tạo chuỗi lệnh cần thiết Hệ thống điều khiển coi kho chứa trung chuyển liệu ta sử dụng cho công việc khác Các rôbốt thường trang bị hệ thống điều khiển thích nghi, hệ thống điều khiển theo chương trình lơgic PLC (Programmable Logic Control), hệ thống cảm biến để thực chức nghe, nhìn, cảm giác, ngửi v v Vì chúng sử dụng hầu hết lĩnh vực y tế, dịch vụ, gia công, lắp ráp, lĩnh vực khác mà máy tự động thơng thường

Hình 1.4 Hệ thống sản xuất linh hoạt

Robot

Các thiết bị gia coâng

Đường ROBOT Đường vận

chuyển phôi

không thể thực được.Trong trường hợp yêu cầu vận tốc xử lý tình nhanh, xác, lựa chọn tìm kiếm gỉai pháp nhiều phương án, yêu cầu khả suy nghĩ lơgic phán đốn tình theo bối cảnh sử dụng rôbốt cho hiệu cao Rôbốt thiết bị đáp ứng đặc tính thay đổi nhanh linh hoạt sản xuất đại, mở rộng đáng kể chức thiết bị trình sản xuất với hiệu cao

Nghiên cứu, phát triển ứng dụng hệ thống Trí tuệ nhân tạo trong thiết kế chế tạo hệ rôbôt thông minh xu hướng triển vọng công nghệ robot Các rơbơt thơng minh có khả mơ lại đặc tính thường thấy xử người học tập, suy luận, giải vấn đề v v Rôbôt thông minh ứng dụng rộng rãi lĩnh vực mà có chuyên gia giỏi thực khám bệnh, đóng phim, chơi nhạc, huấn luyện vận động viên bóng bàn, bóng đá, cờ tướng, cờ vua v…v Sử dụng rôbôt điều khiển qua vệ tinh nối mạng cho phép thu hẹp hịa nhập khơng gian làm việc, tiến tới thiết lập sản xuất toàn cầu Để đáp ứng đòi hỏi sản xuất trí tuệ tính linh hoạt, tính tối ưu, vận tốc xử lý tình huống, cơng nghệ rơbơt tương lai phải giải hàng loạt vấn đề liên quan đến cấu trúc dẫn động, độ tin cậy, khả tiếp nhận xử lý thông tin hệ thống cảm biến, tính vạn ngơn ngữ lập trình kiểu mới, tính linh hoạt kết cấu nhiều vấn đề khác

1.3 Vai trị ý nghĩa tự động hóa q trình sản xuất

1 Tự động hóa trình sản xuất cho phép giảm giá thành nâng cao suất lao động Trong thời đại, q trình sản xuất ln điều khiển theo qui luật kinh tế Có thể nói giá thành yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa Khơng sản phẩm cạnh tranh giá thành sản phẩm cao sản phẩm loại, có tính tương đương với hãng khác Trong bối cảnh kinh tế phải đối phó với tượng lạm phát, chi phí cho vật tư, lao động, quảng cáo bán hàng ngày tăng buộc cơng nghiệp chế tạo phải tìm kiếm phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Mặt khác nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm làm tăng mức độ phức tạp q trình gia cơng Khối lượng cơng việc đơn giản cho phép trả lương thấp giảm nhiều Chi phí cho đào tạo cơng nhân đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị tăng theo Đây động lực mạnh kích thích phát triển tự động hóa

2 Tự động hóa trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các trình sản xuất sử dụng nhiều lao động sống dễ ổn định giấc, chất lượng gia công suất lao động, gây khó khăn cho việc điều hành quản lý sản xuất Các trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ nhược điểm Đồng thời tự động hóa thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc công nhân, khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp lặp lại nhàm chán, khắc phục dần khác lao động trí óc lao động chân tay

3 Tự động hóa q trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất đại Với loại sản phẩm có số lượng lớn (hàng tỉ năm)

đinh, bóng đèn điện, khóa kéo v v.thì khơng thể sử dụng q trình sản xuất thủ công để đáp ứng sản lượng yêu cầu với giá thành nhỏ

4 Tự động hóa q trình sản xuất cho phép thực chun mơn hóa hốn đổi sản xuất Chỉ có số sản phẩm phức tạp chế tạọ hồn tồn nhà sản xuất Thơng thường hãng sử dụng nhiều nhà thầu để cung cấp phận riêng lẻ cho mình, sau tiến hành liên kết, lắp ráp thành sản phẩm tổng thể Các sản phẩm phức tạp ôtô, máy bay.v…v chế tạo theo phương thức có nhiều ưu điểm Các nhà thầu chuyên sâu với sản phẩm Việc nghiên cứu, cải tiến phải thực vùng chun mơn hẹp, có chất lượng cao hơn, tiến độ nhanh Sản xuất nhà thầu có điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối Do nhà thầu tham gia vào trình sản xuất sản phẩm phức tạp đóng vai trị nhà cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, nên khả tiêu chuẩn hóa sản phẩm cao Điều cho phép ứng dụng nguyên tắc hoán đổi – điều kiện dẫn tới hình thành dạng sản xuất hàng khối chế tạo sản phẩm phức tạp, số lượng Tuy nhiên, khơng nên q đề cao tầm quan trọng tiêu chuẩn hố Khơng có tiêu chuẩn hóa sản xuất gây cản trở cho việc hoán chuyển mức độ định, làm tăng tiêu tốn thời gian cho trình sản xuất sản phẩm phức tạp khơng thể làm cho q trình khơng thể thực Có thể nói tự động hóa giữ vai trò quan trọng việc thực tiêu chuẩn hóa có sản xuất tự động hóa cho phép chế tạo sản phẩm có kích cỡ đặc tính khơng thay đổi với số lượng lớn cách hiệu

5 Tự động hóa q trình sản xuất cho phép thực cạnh tranh đáp ứng điều kiện sản xuất Nhu cầu sản phẩm định mức độ áp dụng tự động hóa cần thiết trình sản xuất Đối với sản phẩm phức tạp tàu biển, giàn khoan dầu sản phẩm có kích cỡ, trọng lượng lớn khác, số lượng Thời gian chế tạo kéo dài từ vài tháng đến vài năm Khối lượng lao động lớn Việc chế tạo chúng dây chuyền tự động cao cấp không hiệu không nên Mặt khác sản phẩm bóng đèn điện, ơtơ, loại dụng cụ điện dân dụng thường có nhu cầu cao tiềm thị trường lớn, lại nhiều hãng chế tạo Trong nhiều trường hợp, lợi nhuận riêng đơn vị sản phẩm bé Chỉ có sản xuất tập trung với số lượng lớn dây chuyền tự động, suất cao làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu kinh tế cao Sử dụng trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trường hợp cần thiết Chính yếu tố tác nhân tốt kích thích trình cạnh tranh chế kinh tế thị trường Cạnh tranh loại bỏ nhà sản xuất chế tạo sản phẩm chất lượng thấp, giá thành cao Cạnh tranh bắt buộc nhà sản xuất phải cải tiến cơng nghệ, áp dụng tự động hóa trình sản xuất để tạo sản phẩm tốt với giá rẻ Có nhiều ví dụ nhà sản xuất khơng có khả không muốn cải tiến công nghệ áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại thị trường

1.4 Phương hướng phát triển tự động hóa Việt Nam

Nghiên cứu lịch sử phát triển tự động hóa giới, vào điều kiện cụ thể nước, sơ lược vạch phương hướng phát triển tự động hóa ngành chế tạo máy nước ta:

1- Cơ khí hóa tự động hóa máy vạn sử dụng

- Với máy vạn có, cần cải tiến thành máy bán tự động Trang bị gá lắp nhanh, sử dụng cấu chép hình Đặc biệt nên sử dụng dầu ép khí ép chuyển động chạy dao kẹp chặt

- Lựa chọn máy bán tự động sản xuất hàng loạt để trang bị thêm phần cấp phôi tự động, biến thành máy tự động

- Nghiên cứu cải tiến số máy trở thành máy điều khiển chương trình số làm sở cho việc thiết kế chế tạo sau

2- Thiết kế, chế tạo loại máy bán tự động, máy tự động

- Tiến hành nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy máy bán tự động tự động song song với trình cải tiến Đồng thời tiếp cận với máy NC, CNC cách nhập thiết bị công nghệ để đào tạo cán kỹ thuật, công nhân, tiến tới làm chủ thiết bị làm tiền đề cho q trình chế tạo máy sau

3- Tiếp tục nghiên cứu chế tạo mođun sản xuất linh hoạt, hệ thống sản xuất linh hoạt Song song với cần bước tự động hóa khâu chuẩn bị sản xuất : thiết kế sản phẩm, thiết kế qui trình cơng nghệ, lập kế hoạch.v.v để tạo hệ thống tự động hóa sản xuất từ thiết chế tạo Bước đầu nên nhập nhiều phần mềm CAD CAM để tạo điều kiện cho cán kỹ thuật nâng cao trình độ

1.5 Mục đích nội dung giáo trình

Cung cấp số phương pháp phương tiện tự động hóa máy cơng cụ tự động hóa q trình sản xuất khí mục tiêu giáo trình Ngồi ra, kiến thức cịn áp dụng cho số ngành sản xuất khác như: cơng nghiệp đóng gói, cơng nghiệp thực phẩm, dược phẩm đời sống

Nội dung giáo trình gồm:

- Các phương tiện tự động hóa cơng việc điều khiển máy

- Các phương pháp phương tiện tự động hóa cấp phơi thay dao - Các phương pháp phương tiện tự động hóa kiểm tra

- Các phương pháp phương tiện lắp ráp tự động - Dây chuyền sản xuất tự động hóa

Chương

CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Đặc trưng hệ thống tự động khơng có can thiệp người q trình hoạt động Do đó, tồn trang thiết bị hệ thống phải đảm đương tất công việc người trình hoạt động thao tác nâng chuyển, lắp ráp, kiểm tra, điều khiển, quản lí lưu trữ số liệu v…v Các thiết bị hệ thống tự động phân nhóm chính: các cấu chấp hành, thiết bị điều khiển, loại cảm biến phận giao tiếp người - máy.

Cơ cấu chấp hành hiểu phận máy móc, thiết bị có khả thực cơng việc tác động tín hiệu điều khiển phát từ thiết bị điều khiển

Trong tất hệ thống tự động, thiết bị tiếp nhận thông tin diễn biến môi trường diễn biến đại lượng vật lý bên hệ thống gọi cảm biến Đối với người sử dụng, việc nắm nguyên lý, cấu tạo đặc tính cảm biến điều kiện tiên để bảo đảm vận hành tốt hệ thống tự động

Thiết bị điều khiển có nhiệm vụ thu thập, xử lý thơng tin từ chương trình từ cảm biến để điều khiển cấu chấp hành thực tác động theo yêu cầu đề Hệ thống cảm biến – thiết bị điều khiển – cấu chấp hành tạo thành hệ kín gọi hệ điều khiển mạch kín, hay hệ điều khiển servo Ngày có nhiều nhà cung cấp thiết bị chuyên dùng đặt biệt PLC, hệ điều khiển servo hay gọi điều khiển PID Các kỹ sư nhà cơng nghệ phải có đủ khả thiết kế vận hành hệ thống servo

Mục đích chương trang bị kiến thức để người học lắp đặt, thiết kế, vận hành, bảo trì hệ thống tự động có phận kể

2.1 Cảm biến

Cảm biến có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu, biến đổi chúng thành đại lượng dễ xử lý chuyển đến cho thiết bị điều khiển Sơ đồ hệ thống cảm biến hệ thống xử lý thông tin sau:

BIẾN ĐỔI ĐẠI LƯỢNG

XỬ LÍ THƠNG TIN Đại lượng

vật lý

Điện Năng lượng

Tín hiệu điện đại lượng vật lý CẦN

PHAÙT HIỆN

TÍN HIỆU CẦN TRUYỀN

BỘ CẢM BIẾN BỘ XỬ LÝ

2.1.1 Phân loại cảm biến

Có nhiều cách phân loại cảm biến, phân loại theo tín hiệu vào, phân loại theo tín hiệu ra, phân loại theo cấu tạo…

1-Theo tín hiệu ra, ta có :

- Cảm biến ON/OFF – cảm biến có hai trạng thái có dịng khác khơng dịng không

- Cảm biến tương tự – cảm biến cho tín hiệu thay đổi liên tục theo tín hiệu vào - Cảm biến số – cảm biến cho tín hiệu dạng xung

2- Theo tín hiệu vào ta có : - Cảm biến vị trí

- Cảm biến nhiệt độ - Cảm biến áp suất

- Cảm biến lực, khối lượng - Cảm biến nồng độ

- Cảm biến lưu lượng

- Cảm biến vận tốc, gia tốc…

3- Theo chất, cấu tạo ta có :

- Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensor) Thời gian

Tín hiệu ON/OFF

0 1

a) Tín hiệu ON/OFF

Tín hiệu tương tự

Nhiệt độ

2500

20 mA

b) Tín hiệu tương tự

Hình 2.1 Đồ thị quan hệ tín hiệu vào loại cảm biến

Tín hiệu SỐ

Góc qua 000

001 010 011

c) Tín hiệu số

Tín hiệu số

- Cảm biến tiếp cận điện từ (Inductive Proximity Sensor) - Cảm biến tiếp cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) - Cảm biến LAZER

- Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensors) - Cảm biến điện cảm

- Cảm biến nhiệt (Tempetature Sensor) Và cịn nhiều loại cảm biến khác

Sau tìm hiểu số cảm biến thơng dụng đo lường điều khiển

2.1.2 Cảm biến vị trí

Cảm biến vị trí có nhiệm vụ phát có mặt vật thể thực chi tiết, cấu máy …Có nhiều loại cảm biến để phát vị trí, trình bày số loại thông dụng là: cảm biến quang điện, cảm biến tiếp cận điện từ, cảm biến tiếp cận điện dung…

1- Cảm biến tiếp cận điện từ (Inductive Proximity Sensor)

Cảm biến tiếp cận điện từ (hình 2-2) loại cảm biến sử dụng rộng rãi để phát có mặt vật liệu dẫn điện không qua tiếp xúc Mạch dao động tạo dao động điện từ với tần số cao, vật dẫn điện gần bề mặt cảm biến trở kháng cuộn dây phụ thuộc vào từ cảm Khi có vật dẫn điện xuất vùng từ trường phát sinh dòng Foucault cảm ứng, làm thay đổi trở kháng cuộn dây, biến đổi biến thay đổi thành dòng cảm biến

Như cảm biến tiếp cận điện từ có hai trạng thái : ON (khi có vật dẫn điện xuất hiện) OFF (khi khơng có vật dẫn điện xuất hiện) Người ta sử dụng dòng để điều khiển trình Khoảng cảm nhận cảm biến thường nhỏ 10mm

Đối tượng

Từ trường

Cuộn dây

Vỏ bảo vệ

Tạo từ trường Biến đổi

Tín hiệu ra

Hình 2.2 Cấu tạo cảm biến tiếp cận điện từ

Hình dáng ký hiệu cảm biến tiếp cận điện từ thể hình 2-3

2- Cảm biến tiếp cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor)

Cảm biến điện dung sử dụng vật thể dẫn điện không dẫn điện cực tụ điện Vật thể gần cảm biến dung lượng tụ điện cao Bên cảm biến có mạch dùng nguồn DC tạo dao động cho cảm biến Cảm biến đưa dòng điện tỉ lệ với khoảng cách hai cực (hình 2-4) Cảm biến phức tạp đắt cảm biến điện từ Nếu sử dụng khơng cẩn thận cảm biến cho giá trị sai lệch Miền đo nằm khoãng đến 25 mm

Như cảm biến tiếp cận điện dung phát vật thể, phát vật thể qua lớp cách ly(không phải kim loại); ví dụ : nước thùng nhựa, ống thủy tinh…

Hình 2.4 Cấu tạo cảm biến tiếp cận điện dung

Đối tượng cần phát hiện

Hình 2.3 Hình dáng ký hiệu cảm biến tiếp cận điện từ

CB +24V

0V K

24v

Hình 2.5 Hình dáng ký hiệu Cảm biến tiếp cận điện dung

+24V

0V K

CB

Trên hình 2-5 mơ tả hình dáng ký hiệu cảm biến tiếp cận điện dung Trong sơ đồ K đại diện cho hệ thống xử lý thông tin tiếp theo, U nguồn điện chiều cung cấp cho cảm biến

Như cảm biến tiếp cận điện dung có hai trạng thái : ON (khi có vật dẫn điện không dẫn điện xuất hiện) OFF (khi khơng có vật xuất hiện) Người ta sử dụng dịng để điều khiển q trình

3- Ứng dụng cảm biến tiếp cận điện từ điện dung

Hình 2-6.a) Điều khiển chuyển động ; b) Điều khiển dây chuyền sản xuất; c) Đếm kiểm tra đóng hộp; d) Điều khiển máy : sử dụng cảm biến điện từ (Inductive Proximity Sensor) Hình 2-6.e) Phát mức chất lỏng ; g) Kiểm tra điều khiển trình : sử dụng cảm biến điện dung (Capacitive Proximity Sensor)

Một số ứng dụng cụ thể hóa mạch điều khiển phần sau

4- Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensor)

Cấu tạo cảm biến quang điện gồm hai phận : phận phát phận thu Nguyên lý hoạt động cảm biến quang hình 2-7 Bộ phận phát phát tia hồng ngoại điốt phát quang, gặp vật chắn, tia hồng ngoại phản hồi lại vào phận thu Bộ phận thu tranzito quang, sau nhận tia hồng ngoại xử lý cho tín hiệu khuếch đại

Tùy theo việc bố trí phận phát thu , người ta chia cảm biến quang thành hai loại sau:

- Cảm biến quang chiều, xem hình 2-8 a) - Cảm biến quang phản hồi, xem hình 2-8 b)

a)

Cảm biến Đối tượng

b)

Hình 2.8 Các loại cảm biến quang c)

CB

K +24V

0V

d)

Hình 2.7 Cấu tạo cảm biến quang

Hình 2-8 a) loại cảm biến quang có đầu thu đầu phát đặt hai phía, loại phát vật cách xa 7m

Hình 2-8 b) loại cảm biến quang có đầu thu đầu phát đặt phía, dùng gương phản xạ phát vật cách xa từ 0,1 – 2m Nếu sử dụng bề mặt vật cần phát phản xạ khoảng phát xa 70cm

Hình 2-8 c) hình dáng cảm biến quang có đầu thu đầu phát rời nhau, đặt phía hai phía

Hình 2-8 d) ký hiệu cảm biến quang có đầu thu đầu phát phía

Cảm biến quang ứng dụng nhiều công nghiệp đời sống : đếm sản phẩm, đếm người, phát vật lạ dây chuyền cơng nghiệp, bảo vệ an tồn cho người đưa tay vào vùng nguy hiểm Một ứng dụng thường gặp đo vị trí góc trục động hay máy cơng cụ…

5- Encoder (bộ mã hoùa quang)

Encoder cảm biến hay dùng để đo vị trí góc trục động cơ, máy cơng cụ, băng tải v…v Encoder có hai loại : loại tương đối hay gọi tăng dần loại tuyệt đối

Encoder tăng dần

Loại có đĩa, đĩa gắn lên trục quay, đĩa có (n) rãnh Các cảm biến quang học đứng yên phát ánh sáng rãnh qua

Hình 2-9 cấu tạo encoder tăng dần, loại cấu tạo gồm hai đĩa: đĩa đứng yên đĩa quay Đĩa quay gồm tối đa ba đường (hình 2-10a), hai đường ngồi chia làm (n) khoảng góc liên tiếp thiết diện mờ suốt Có ba cảm biến quang học, nguồn sáng tương ứng điều khiển

Khi trục mã hóa quay

vịng tia sáng bị ngắt n lần gửi tín hiệu chữ nhật (A B) vng góc (hình 2-10b) Bộ điều khiển phải xác định chiều quay trục Nó lưu dấu vị trí quay cách cộng hay trừ vị trí cuối tín hiệu ánh sáng thu Dấu rãnh thứ hai lệch 900

(điện) so với dấu rãnh thứ Nếu trục quay theo chiều kim đồng hồ cảm biến chiếu sáng trước Nếu quay ngược chiều kim đồng hồ cảm biến bên chiếu sáng trước Cảm biến thứ ba sử dụng để bắt đầu trình đếm

Đóa cố định

Đóa quay

Sự lệch pha (900 điện) tín hiệu A B cho phép xác định chiều quay sau : - Theo chiều sườn tăng tín hiệu A, tín hiệu B khơng (hình 2-10c) - Theo chiều sườn tăng tín hiệu A, tín hiệu B (hình 2-10d)

Đường (Z : đầu khơng) có cửa suốt cung cấp tín hiệu vịng Tín hiệu Z gọi “đầu không” kéo dài 900 điện xác định vị trí gốc cho phép khởi động lại vịng (hình 2-10e)

Việc đếm xung xử lý cho phép xác định vị trí phần động

Encoder tuyệt đối (hình 2-11), loại khơng cần vị trí gốc Các Encoder tuyệt đối bao gồm nguồn sáng, đĩa quay với ba vịng thiết diện suốt, sensor quang học cho vòng mạch Các Encoder phát vị trí trục bên vịng quay Đầu Encoder số nhị phân đặc trưng cho vị trí đĩa trục quay Số nhị phân có nhiều bít Mỗi đĩa dùng để minh họa nguyên lý gồm có bốn vành Các đĩa hay sử dụng cơng nghiệp có vành

Vòng chia làm hai mảnh 1800

Khi sensor tương ứng với vành có tín hiệu”0” có nghĩa trục từ khoảng từ 00

đến 1800

Vành hai tính từ chia làm bốn cung tương ứng 900

cho phép xác định với vành trục nằm cung phần tư nằm đường tròn Tương tự vành xa tâm có độ phân giải cao Tăng thêm vành độ phân giải tăng gấp đôi Sử dụng mã nhị phân đưa đến kết sai lệch vị trí giao thời, ví dụ, từ cung 15 đến cung tín hiệu “0000” “1111” để tránh sai lệch người ta sử dụng mã Gray thay cho mã nhị phân

a)

b)

c)

d)

e)

Hình 2.10 Nguyên lý làm việc encoder tăng daàn

z

Khi thay đổi từ vị trí đến vị trí có bít thay đổi giá trị, khơng có tượng nhầm lẫn vị trí Mạch quang điện cho phép chuyển đổi tín hiệu từ mã Gray sang mã nhị phân Để phòng tránh ảnh hưởng điện thường xuyên, Encoder tuyệt đối ln vị trí trục có điện, không cần khởi động đếm vị trí “0” Encoder tuyệt đối có độ phân giải cao đắt u cầu độ xác cao việc chế tạo kích thước đĩa lẫn số lượng sensor để nâng cao độ phân giải Độ phân giải Encoder phụ thuộc vào số lượng cảm biến quang Nếu số lượng cảm biến quang n độ phân giải đạt n

2

Như có cảm biến quang học độ phân giải đạt 9

2

Độ mịn vạch khắc bị giới hạn khả chế tạo khí, muốn nâng cao độ phân giải phải tăng đường kính đĩa khắc vạch

6- Cảm biến giao thoa Laser

Cảm biến giao thoa laser gồm phần tử phát laser, phần tử cảm nhận gương Nguồn sóng phát xuyên qua gương phần chiếu vào đối tượng Sóng phản hồi từ đối tượng giao thoa với sóng phát (hình 2-12 a) Nếu đỉnh sóng trùng nhau, sóng giao thoa có biên độ gấp đơi biên độ ban đầu Nếu sóng phản hồi lệch pha 1800 biên độ sóng giao thoa khơng Vì tùy theo độ lệch pha, biên độ giao thoa dạng sóng hình sin (hình 2-12 b) thay đổi từ không đến hai lần biên độ gốc

Hình 2.11 Encoder tuyệt đối

Như xác định khoảng cách từ mặt phản xạ đến đầu thu phát với độ sai lệch phần bước sóng Bước sóng giao thoa phản xạ laser tính nanomét  = 1nm = 10-3 m Trên hình 2-12 loại cảm biến laser, đầu phát laser phát sóng chiếu vào mỏng phân tách, phần sóng lệch tới gương phản xạ, phần xuyên qua mỏng chiếu vào

đối tượng phản xạ Sóng phản xạ giao thoa với sóng phát phản xạ vào phận thu, ngồi có phần sóng từ gương phản xạ tập trung vào phận thu Tùy theo khoảng cách từ bề mặt đối tượng tới cảm biến mà ta nhận điện áp Ux không hay lớn

nhất Cảm biến dùng đo kích thước xác tới m

Ngồi ngun lý giao thoa, cịn có ngun lý di chuyển, cảm biến di

chuyển laser gồm phần tử phát quang phần tử cảm nhận Laser bán dẫn tụ tiêu mục tiêu nhờ thấu kính Mục tiêu phản chiếu tia laser tập trung cảm biến vệt sáng Vệt sáng chuyển động mục tiêu chuyển động, phát chuyển động chi tiết cách theo dõi chuyển động vệt sáng

Sau số ứng dụng cảm biến di chuyển laser: Gương phản xạ

Bản mỏng

Đối tượng phản xạ Bộ phận thu

định

Khoảng cách

Hình 2.12 Cảm biến Laser a)

b)

a) b)

c)

d)

Hình 2.13 Ứng dụng cảm biến laser

Hình 2-12 a) dùng cảm biến di chuyển laser để đo chiều dày truyền Hình 2-12 b) dùng cảm biến di chuyển laser để phát hộp khơng có nắp có hai nắp

Hình 2-12 c) dùng cảm biến di chuyển laser để đo đường kính trục sau mài Hình 2-12 a) dùng cảm biến di chuyển laser để đo chiều sâu piston

7- Cảm biến điện cảm

Cảm biến điện cảm cuộn dây quấn lõi thép có khe hở khơng khí với phần ứng (hình 2-14) Thơng số thay đổi tác động đại lượng vào XV

Khi đại lượng XV thay đổi, phần ứng di chuyển làm khe hở khơng khí  thay đổi

theo nên từ trở lõi thép điện cảm cảm biến thay đổi Điện cảm L thay đổi  thay đổi (hình 2-14a)

do tiết diện khe hở khơng khí thay đổi (hình 2-14b)

Nếu bỏ qua điện trở cuộn dây từ trở lõi thép ta có :

  s W

L

2 

trong W – số vịng dây  - khe hở khơng khí 0 – từ trở khơng khí

s – tiết diện thực khe khơng khí

Trong thực tế người ta thường dùng loại cảm biến điện cảm mắc hai cuộn dây đối xứng hay gọi cảm biến vi sai

Mạch đo cảm biến thường mạch cầu không cân với nguồn cung cấp xoay chiều sau :

Điện trở Rc C dùng để cân

bằng thành phần aûo (goùc pha)

R0 – cân thành phần thực

(biên độ) R0 << R ;

Nguoàn cung cấp cho mạch cầu cần ổn định, nguồn sai số 1% đo gây sai số 1%

Hình 2.14 Các dạng cảm biến điện cảm

Cảm biến điện cảm thường dùng đo lường dịch chuyển khí, có dùng để đo kích thước gia cơng cắt gọt với độ xác trung bình Ví dụ sau loại cảm biến điện cảm chế tạo để đo kích thước ngồi chi tiết máy:

Hình 2-16 mơ tả cấu tạo cảm biến điện cảm để đo kích thước x Hai cuộn dây đặt đối xứng qua nắp sắt từ 1, nắp sắt từ gắn cứng vào trục đứng, trục ln đẩy xuống nhờ lị xo Hai cuộn dây mắc thành mạch cầu với hai điện trở R Nguồn ổn định điện áp cung cấp cho cảm biến, dòng chỉnh lưu thành dòng chiều đo mA Dịng khuếch đại đưa vào thiết bị xử lý Nếu muốn đưa vào máy tính để đo lường điều khiển phải chuyển đổi thành tín hiệu dạng số

8- Cảm biến khí nén - điện tiếp xúc

Khí nén lọc ổn áp qua hai tiết diện cản để vào hai nhánh Nhánh phải có đầu phun phản áp giữ cho áp suất buồng phải manơmét màng khơng đổi Nhánh trái có đầu phun đo biến thay đổi kích thước chi tiết thành thay đổi áp suất buồng trái Tiếp điểm di động gắn màng nối đất, hai tiếp điểm cố định gắn vis điều chỉnh Nếu kích thước chi tiết lớn giá trị cho phép, áp suất buồng trái tăng lên đẩy tiếp điểm di động chạm vào tiếp điểm cố định Lúc điện áp âm đưa vào đèn điện tử 9, mạch bên phải ngừng hoạt động, rơle nhả phát tín hiệu cần thiết

Khi kích thước nhỏ giới hạn cho phép tiếp điểm di động đóng qua tiếp điểm cố định 8, lúc mạch tác dụng ngược lại, bên trái ngừng hoạt động, rơle trái nhả tín hiệu cần thiết phát

Hình 2.16 Sơ đồ cảm biến điện cảm

2.1.3 Cảm biến lực tải trọng

Đo lực khâu thiếu hệ thống cần xác định trọng lượng hay lực, ví dụ hệ thống cân tự động, hệ thống điều khiển lực máy CNC hay rôbôt Thông thường lực hay trọng lượng đo thông qua phần tử biến dạng tenzomet (hiệu ứng Tenzo) hay phần tử áp điện (piezoelectric)

1- Cảm biến biến dạng (hiệu ứng Tenzo)

Nguyên lý làm việc chuyển đổi Tenzô (điện trở Tenzô) dựa vào hiệu ứng Tenzô, tức thay đổi điện trở dây dẫn có biến dạng học Đặc trưng cho hiệu ứng Tenzô vật liệu hệ số nhạy tương đối k, xác định tỉ số biến đối điện trở biến đổi chiều dài dây dẫn

k = 

 R

l

Trong đó:

R = R/R : biến đổi tương đối điện trở dây

l = l/l : biến đổi tương đối chiều dài dây

Đối với vật liệu lỏng, thực tế khơng thay đổi thể tích q trình biến dạng thủy ngân, chất điện phân nên hệ số nhạy Tenzô k =

Đối với vật liệu rắn, thay đổi chiều dài chúng phụ thuộc vào biến thiên thể tích, trị số biến thiên thể tích vùng biến dạng đàn hồi loại vật liệu không đổi đặc trưng hệ số Poat-xông  Hệ số nhạy Tenzô lúc bằng:

k = 

 R

l

= + 2

Hệ số Poat-xơng kim loại có trị số  = 0,240,4 độ nhạy k = 1,481,8 Tuy nhiên thực nghiệm có vật liệu vượt ngồi giới hạn

Tổng qt hơn: k = (1 + 2)+m, (1 + 2) đặc trưng cho thay đổi điện trở, m=  



/

l / l thay đổi điện trở suất  vật liệu, có quan hệ với thay đổi tính chất vật lý vật liệu

Điện trở Tenzô dùng dạng: dạng dây, dạng mỏng dạng màng

Loại điện trở Tenzơ dùng dây phổ biến hình 2-18a) Trên lót giấy mỏng hay màng sơn người ta dán dây mảnh có đường kính 0,020,05mm theo hình lược Đầu dây đưọc hàn nối với dây dẫn đồng Phía chuyển đổi phủ sơn dán hay giấy

Đại lượng chủ chuyển đổi biến dạng lớp chi tiết mà có dán chuyển đổi, cịn đại lượng thay đổi điện trở chuyển đổi, tỉ lệ với biến dạng

Trên hình 2-19a rõ cách dán tenzo lên dầm chưa có tải trọng dịng khơng hình 2-19b, có tải trọng dịng khác khơng hình 2-19c Các cảm biến đo lực dùng biến dạng hình 2-19 gọi Load Cell, thị trường có nhiều dạng khác để sử dụng vào mục đích làm cân điện tử tự động

LOAD

Loaded LC Unloaded LC

US+

US

-UM+ UM- UM+ UM

-US+

US

-R1 R2

R3 R4

R1 R1

R2 R2

R3 R3

R4 R4

a)

b) c)

Ứng dụng Load Cell thể hình 2-21

Process control

PR 1713/00

Printer

C.J.B Valves Material

P C Batching

hopper

a)

Load Cell

Proce s s contr ol 1730 Kg4380 kg

PHIL IPS

TR U C K ID

Card Reader

Traffic Barrier

Large Figure Display

Printer PC

PR 1713/00

Serial I/O

Serial I/O

b)

Load Cell

2- Cảm biến áp điện

Cảm biến áp điện hay sử dụng để đo lực thành phần Dưới tác động lực làm xuất điện áp hai mặt phương vng góc với lực tác dụng Phần tử áp điện (tinh thể thạch anh số vật liệu có cấu trúc đơn tinh thể, đa tinh thể) dạng trịn hay dạng mỏng (hình 2-22) Lực đo lực nén hay lực kéo

Hình 2-22a) cấu tạo cảm biến áp điện dùng tinh thể thạch anh A, có lực tác động F, hai phiến thạch anh xuất điện tích trái dấu, điểm B đầu điện áp dương, C đầu điện áp âm Ngồi sử dụng thạch anh hai cực tụ điện hình 2-22b), điện áp hai cực tỉ lệ với lực tác động F

Cảm biến áp điện dùng để đo lực biến thiên (đến 10.000 N), đo áp suất gia tốc Ưu điểm cảm biến cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ, độ tin cậy cao, có khả đo đại lương biến thiên nhanh Nhược điểm khơng đo lực tĩnh, khó khắc độ

2.1.4 Cảm biến nhiệt độ (temperature sensors)

Trong tất đại lượng vật lý, nhiệt độ quan tâm nhiều nhiệt độ đóng vai trị định đến nhiều tính chất vật chất Dụng cụ đo nhiệt đơn giản nhiệt kế sử dụng tượng giãn nở nhiệt, để chế tạo cảm biến nhiệt độ người ta sử dụng nhiều nguyên lý khác nhiệt điện trở; nhiệt ngẫu; phương pháp quang dựa phân bố phổ xạ dao động nhiệt…

Nhiệt độ đại lượng đo gián tiếp sở tính chất vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ Tính chất nhiệt độ tác dụng vào vật liệu thay đổi độ dẫn điện vật liệu hay điện trở chúng thay đổi theo

Vì điện trở vật liệu phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, dùng để làm cảm biến đo nhiệt di chuyển

Có ba loại cảm biến sử dụng tính chất này, là:

- Điện trở kim loại : chế tạo chủ yếu kim loại tinh khiết như: Platin, đồng, kẽm, niken, vonfram

- Nhiệt điện trở : chế tạo từ hỗn hợp ơxít bán dẫn đa tinh thể như: MgO, MgAl2O4, Mn2O3, Fe3O4, Co2O3, NiO, ZnTiO4

Hình 2.22 Cảm biến áp điện

a) b)

- Đo nhiệt độ diot tranzito

1- Cảm biến điện trở kim loại

Quan hệ điện trở kim loại nhiệt độ khơng phải tuyến tính Đối với Platin quan hệ điện trở nhiệt độ t giới hạn từ  6600C biểu diễn biểu thức

Rt = R0 ( 1+ At + Bt2 )

Trong đó:

R0 : điện trở 00C

Đối với Platin tinh khiết : A= 3,940.10-3 (1/độ) ; B= -5,8.10 -7(1/độ)

Trong khoảng từ đến -1900C, quan hệ điện trở Platin nhiệt độ có dạng: Rt = R0 [ + At + Bt2 + C ( t - 100 ) ]

Trong đó:

C = -4.10-12 (1/độ)

Điện trở Platin thường dùng giới hạn (-200  + 6500C)

Đối với đồng, quan hệ điện trở nhiệt độ có dạng bậc nhất: Rt = Ro [ + o ( t - to) ]

Trong đó: Ro -điện trở nhiệt độ thường t0

o - hệ số nhiệt độ khoảng nhiệt độ bắt đầu t0 (o thường dương

)

Điện trở đồng thường dùng giới hạn (-50o +180o C), nhiệt độ cao đồng bị oxy hóa

2- Cảm biến nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở chế tạo từ hỗn hợp ơxít bán dẫn đa tinh thể như: MgO, MgAl2O4,

Mn2O3, Fe3O4, Co2O3, NiO, ZnTiO4., nung nhiệt độ cao Khi nung, oxyt liên kết

thành khối chắc, hình thành liên kết hóa học Đặc tính quan trọng loại có độ nhạy nhiệt cao, gấp hàng chục lần độ nhạy điện trở kim loại

Trị số điện trở Rt bán dẫn đặc trưng quan hệ: R = A eT B T

Trong đó:

A: số phụ thuộc vào tính chất vật lý bán dẫn hình dạng nhiệt điện trở

B: số phụ thuộc vào tính chất vật lý bán dẫn

T: nhiệt độ nhiệt điện trở, tính theo nhiệt độ tuyệt đối

e: số logarit tự nhiên

Hệ số nhiệt độ  nhiệt điện trở bán dẫn âm, có trị số từ -2,5 đến -4%/độ, lớn hệ số nhiệt độ kim loại từ 610 lần phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ:

 = - B T2

Vì độ nhạy nhiệt cao nên nhiệt điện trở dùng để phát biến thiên nhỏ nhiệt độ (10-4 – 10-3 độK)

3- Đo nhiệt độ điot tranzito

Linh kiện điện tử nhạy cảm với nhiệt độ, có

thể sử dụng số linh kiện điot tranzito mắc theo kiểu điot (nối B C) phân cực thuận có dịng điện khơng đổi (hình 2-25) Khi điện áp hai cực hàm nhiệt độ

Độ nhạy nhiệt điot tranzito mắc theo kiểu điot xác định theo biểu thức:

dT dV S

có độ nhạy khoảng –2,5 mV/ 0C

Hình 2.24 Hình dáng cảm biến nhiệt

Hình 2.25

Đo nhiệt độ điot tranzito

Để tăng độ tuyến tính khả thay ta thường mắc theo sơ đồ hình 2-25c dùng cặp tranzito mắc đối với hai dịng I1 I2 khơng đổi chạy qua đo điện

áp B-E, cách ta loại trừ dòng điện ngược Trong trường hợp độ nhạy nhiệt tính theo biểu thức:

dT V V d

S ( 1 2)

Độ nhạy nhiệt linh kiện lớn nhiều so với cặp nhiệt nhỏ so với nhiệt điện trở Dải nhiệt độ nằm khoảng T = -500C  1500C, lúc cảm biến có độ ổn định cao

Ứng dụng cảm biến nhiệt để khống chế tự động nhiệt độ lò nung, lò sấy Sau ví dụ chuyển đổi thay đổi điện trở thành điện áp để ổn định nhiệt độ lị

Trên hình 2-26, có lị nhiệt cung cấp nhiệt thơng qua quạt thổi nóng vào lò, quạt thay đổi

tốc độ nhờ DC-MOTOR

Khi nhiệt độ cao nhiệt độ điều chỉnh, vận tốc quạt phải giảm xuống Khi nhiệt độ thấp nhiệt độ điều chỉnh, vận tốc quạt phải tăng lên Việc tăng giảm vận tốc quạt nhờ hệ thống cảm biến 1, cầu điện 2, rơ le biến trở Ngồi ổn định nhiệt độ xác nhờ hệ thống vi xử lý (hình 2-27)

Hình 2.26 Sơ đồ ổn định nhiệt độ lò nung

1

2

3 4

Cảm biến nhiệt

Nhập nhiệt độ chuẩn

2.1.5 Cảm biến áp suất

Ngun lý làm việc chung cảm biến áp suất dựa sở biến dạng đàn hồi phần tử nhạy với áp suất Sự biến dạng đàn hồi làm di chuyển phận học từ dẫn đến thay đổi điện trở, điện dung hay điện áp Trước hết ta tìm hiểu phần tử nhạy cảm

1- Các phần tử cảm nhận áp suất

Có ba loại phần tử cảm biến là: lị xo ống; ống xiphơng màng mỏng

a) Lò xo ống

Lị xo ống là ống kim loại uốn cong, đầu giữ cố định đầu tự Lò xo ống chủ yếu dùng để biến đổi áp suất đối tượng đo đưa vào ống thành dịch chuyển đầu đo Phổ biến loại ống cung trịn có tiết diện hình trái xoan (hình 2-28a)

Dưới tác dụng áp suất dư ống, lò xo dãn ra, cịn áp suất thấp ống co lại Đối với ống thành mỏng thay đổi góc tâm lị xo ống áp suất P biểu diễn công thức:

Ơû  : góc tâm ống

 : hệ số Poisson

E : mơđun đàn hồi vật liệu làm ống

R : bán kính cong (trục tâm, đặt trọng tâm tiết diện)

h : bề dày thành ống, a b bán trục lớn nhỏ tiết diện ôvan

,  : hệ số thực nghiệm tùy thuộc vào hình dáng tiết diện ngang ống

b) c)

a)

Hình 2.28 Các phần tử cảm nhận áp suất

P 2 2 ) ( x a b h b R E P          

x = R.h/a2 : tham số ống

Dựa vào cơng thức tính góc tâm suy độ dịch chuyển đầu tự ống

b) Xiphông (hình 2-28b)

Xiphơng hay vỏ hình trụ xếp nếp đặt ngang đứng thay đổi chiều dài tác dụng áp suất hay lực (hình 2-28b) Xiphơng chế tạo đồng, thép bon, hợp kim nhôm với chiều dày 0,1 đến 0,3mm với đường kính từ 8mm tới 1000mmm Sự dịch chuyển đáy tác dụng lực chiều trục N xác định theo công thức :

Ơû h0 : bề dày thành ống xiphông ; Rb : bán kính ống vào ( Dvào = 2Rb )

n : số nếp xếp làm việc,  : góc bịt kín

A0, A1, A2, B0 : hệ số phụ thuộc vào tỉ số Rng/Rtr r/R + r (Rng bán kính

ngồi, Rtr : bán kính xiphơng, r : bán kính cong nếp uốn tính theo đường

ở giữa) N = P  (Rng + Rtr )2 /5 ; Ở P hiệu số áp suất tác dụng lên xiphông c) Màng đàn hồi màng chất dẻo (hình 2-28c)

Màng đàn hồi có dạng phẳng trịn hay uốn nếp, có khả chịu uốn tác dụïng áp suất Màng uốn nếp có khả chịu áp suất lớn màng phẳng, màng chế tạo từ thép Giá trị độ võng tâm màng phẳng giữ chặt quanh vòng tròn có thay đổi nhỏ áp suất P tác dụng lên màng :

Ơû R : bán kính làm việc màng 2 0 / b R h B A A A n h E N           16 ) ( Eh PR    

Hình 2.29 Cảm biến áp suaát

Màng dẻo dùng để đo áp suất nhỏ hiệu số áp suất Chúng mặt bích hay đĩa uốn xếp chế tạo từ vải cao su hay têflon.

2- Chuyển đổi áp suất - điện

Để chuyển đổi dịch chuyển phần tử cảm nhận áp suất thành đại lượng điện, người ta sử dụng rộng rãicác phần tử biến đổi : cuộn cảm, biến áp vi sai, điện dung, điện trở tenxơ dạng biến đổi khác Sau vài loại kể :

a) Bộ biến đổi áp suất- điện kiểu cảm ứng (hình 2-29a)

Trên hình 2-29a sơ đồ cảm biến kiểu cảm ứng Màng thép động nam châm điện có quấn cuộn dây Dưới tác dụng áp suất đo, màng dịch chuyển làm thay đổi điện cảm cuộn dây Nếu bỏ qua điện trở dây tính gần điện trở cảm kháng : L = W2 0.S/

Với giá trị biến dạng màng tỉ lệ với áp suất đo :  = k1.p : L = W2.0.S/

(k1.p)

Chuyển đổi độ tự cảm L thành dòng hay điện áp ta dùng cầu đo xoay chiều

Khi áp suất từ 0,5 – Mpa, bề dày màng 0,1 – 0,3 mm, áp suất 20 – 30 Mpa, bề dày màng 1,3 mm

b) Bộ biến đổi áp suất – điện kiểu biến áp vi sai (hình 2-29b)

Bộ biến đổi áp suất kiểu biến áp vi sai (hình 2-29b) gồm cảm biến biến dạng phần tử biến đổi Phần tử biến đổi khung cách điện, quấn cuộn dây sơ cấp Cuộn thứ cấp gồm hai cuộn dây đấu ngược chiều Trong rãnh hai cuộn dây, người ta đặt lõi thép động nối với lò xo số đầu kéo căng Cửa cuộn thứ cấp đấu với biến trở R1 ta thay đổi giới hạn đo phạm vi  25%

Đối với phần tử biến đổi chuẩn có điện trở cửa R1, R2 điện áp cảm

biến tính theo cơng thức :

Trong Mmax giá trị hỗ cảm lớn cuộn dây sơ cấp thứ cấp tương

ứng với độ dịch chuyển lớn max lõi thép; f tần số dao động cuộn dây

Hiện cảm biến loại thường có tín hiệu từ –1V đến +1V, dấu – thay đổi pha tín hiệu

c) Bộ biến đổi áp suất- điện kiểu điện dung (hình 2-29c)

Sơ đồ cảm biến kiểu điện dung hình 2-29c Màng kim loại nhận áp suất đo cực động tụ điện Bản cực cố định cách điện với vỏ thạch anh Sự phụ thuộc điện dung C vào độ dịch chuyển  màng có dạng :

C = .S/( + 0)

 



max max

2 fI M Ura 

Ơû  - số điện môi cách điện điền đầy khe hở cực S- diện tích cực

0 – khoảngcách cực áp suất không

Để biến đổi điện dung C thành tín hiệu đo lường, thường người ta dùng cầu xoay chiều hay mạch vòng cộng hưởng L – C

Bộ cảm biến áp suất kiểu điện dung đo áp suất đến 120Mpa Bề dày màng từ 0,005 – mm Nó dùng trường hợp áp suất thay đổi nhanh Sai số  (0,2 – 5)

2.1.6 Các loại cảm biến khác

Trong kỹ thuật điều khiển cịn có loại cảm biến dùng nhiều cảm biến màu, cảm biến siêu âm, hệ thống đọc mã vạch…

1- Cảm biến màu (Colour Sensor)

Cảm biến màu dựa vào hai nguyên tắc : nguyên tắc quang điện tử logic mờ nguyên tắc kính lọc màu

Bộ cảm biến dùng nguyên tắc logic mờ thiết kế với nguồn sáng phổ rộng dùng chùm điôt phát quang LED Nguồn sáng LED chế tạo với ba màu đại diện đỏ (Red), xanh (Green), xanh da trời (Blue), viết tắt RGB

Aùnh sáng tới đích phản xạ với cường độ thay đổi phụ thuộc vào màu mục tiêu cần phân tích Bộ thu chuyển đổi sóng ánh sáng thành điện áp sau số hóa A/D

Để phân biệt màu theo nguyên tắc logic mờ người ta sử dụng thuật toán cảm nhận màu sau :

- Thuật toán tuyệt đối : so màu dựa sở điện áp tuyệt đối

- Thuật toán tương đối : so màu dựa sở phần trăm tương đối thành phần điện áp RGB

Aùnh sáng phát từ LED truyền thành xungtuần tự đến đích lượng phản xạ chíp thu quang silicon thu nhận chùm LED Mạch bù ánh sáng môi trường liên tục nạp lại xung LED tín hiệu ghi lại khơng bị nhiễu môi trường Sự phối hợp LED màu xanh da trời với đỏ xanh xác định màu sắc

Trên hình 2-31 loại cảm biến màu kỹ thuật số hãng Festo, cảm biến ứng dụng lĩnh vực sau :

- Kỹ thuật tự động : điều khiển đối tượng theo màu sắc , kiểm tra lớp phủ bảo vệ chi tiết máy

- Hóa học : nhận biết tính chất , đo thể tích cần phân tích , điều khiển độ đậm đặc

- Điện tử học : Phát lỗi bo mạch, kiểm tra màu cáp

- Sản xuất thủy tinh : nhận biết độ trong, đục sản phẩm

- Chế biến gỗ : nhận biết loại gỗ

- Sản xuất đồ gốm : phân biệt sản phẩm theo màu - Sản xuất giấy : nhận biết màu giấy nhãn - Công nghiệp dược : phân biệt dược liệu

Hình 2.31 Cảm biến màu Festo

Hình 2.32 Sơ đồ cảm biến siêu âm

- Công nghiệp dệt : nhận biết màu vải, điều khiển trình in màu - Cơng nghiệp đóng gói : nhận biết định vị nhãn

- v…v

2- Caûm biến siêu âm (Ultrasonic Sensor)

Cảm biến siêu âm gồm hai phận : phát siêu âm (ultrasonic emitter), thu siêu âm (ultrasonic receiver) Máy phát siêu âm có tần số nằm khoảng 65 kHz 400kHz tùy theo chủng loại sensors ; sóng phản hồi có bước sóng khoảng 14 Hz đến 140 Hz tùy theo mức độ phản xạ đối tượng (hình 2-32)

Bộ thu sóng (ultrasonic receiver) có nhiệm vụ chuyển đổi sóng thành tín hiệu điện truyền đến khuếch đại

Ứng dụng cảm biến siêu âm đa dạng : kiểm tra mức chất lỏng chất rắn bồn, kiểm tra vết nứt mối nối hàn, kiểm tra vết nứt tế vi, theo dõi phát lỗi trình sản xuất vải giấy (đặc biệt chỗ nối) Cảm biến siêu âm sử dụng nhiều lĩnh vực khác y học, hóa học, chế tạo thiết bị cơng nghiệp…

Hình 2-33 loại cảm biến siêu âm đo mức hãng Pepperl+Fuchs (Cộntg hịa Liên bang Đức)

3-Hệ thống mã vạch

Trong hệ thống sản xuất tự động, người ta nhận dạng chi tiết động, hệ thống phân loại kiểm định hàng hóa, ngày thường sử dụng hệ thống mã vạch (Bar Code)

Có nhiều loại mã vạch khác nhau, loại có ưu điểm riêng, phổ biến mã sản phẩm thông dụng UPC (Universal Product Code) OCR (Optical Character Recognition – Nhận dạng ký tự quang học)

a) Các thành phần hệ thống mã vạch:

- Mã vạch in sản phẩm

- Máy quét mã vạch hay bút quang dùng để chuyển thơng tin từ mã vạch sang tín hiệu ánh sáng

- Bộ giải mã chuyển tín hiệu ánh sáng sang tín hiệu điện biên dịch thành mã ASCII

- Bộ giao diện chuyển mã ASCII máy tính PC để xử lý tiếp

b) Mã vaïch

Mã vạch vạch đậm mảnh dùng để mã hóa số hay chữ Mã vạch thường in trực tiếp in riêng dán lên sản phẩm

Hai loại mã vạch thường gặp :

- Vạch đen 1, vạch trắng (hình 2-34a)

- Vạch đen trắng rộng 1, Vạch đen trắng hẹp (hình 2-34b)

Tập hợp vạch đen trắng ta dãy số : 100101001, dãy số dễ chuyển thành đại lượng điện để máy tính nhận biết

c) Bộ phận quét mã vạch

Bộ phận quét mã vạch thường có loại : Máy quét mã vạch, bút quang, camera nhận dạng ảnh

Máy quét mã vạch phát nguồn sáng tia laser công suất thấp tia hồng ngoại Tia sáng sau gặp mã vạch phản xạ lại cảm biến quang Cảm biến chuyển tín hiệu quang mang thơng tin mã vạch thành tín hiệu điện

từ chuyển vào máy tính để kiểm tra nhận dạng

Camera quét ảnh mã vạch số hố đưa vào máy tính để so sánh với mã vạch lưu giữ máy Kết so sánh cho biết khác biệt hay giống mã vạch sản phẩm mã vạch mẫu lưu máy

Mỗi quốc gia có chuẩn mã riêng Trên hình 2-35 hình 2-36 kiểu mã vạch sử dụng hệ thống mã vạch hàng hóa Việt nam

Khi cần sử dụng mã vạch phải đăng ký với quan quản lý mã vạch Việt Nam

Hình 2.34 Các loại mã vạch

Hình 2.36 Hình 2.35

2.2 Cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành hiểu phận máy móc, thiết bị có khả thực cơng việc tác động tín hiệu điều khiển phát từ thiết bị điều khiển

Cơ cấu chấp hành có nhiều loại khác nhau, dựa vào khả ứng dụng máy công cụ số máy công nghiệp khác, tìm hiểu loại sau :

- Các loại động điện - Các loại ly hợp - Các phần tử thủy khí

2.2.1 Các loại động điện

Động điện thiết bị biến đổi điện thành chuyển động trịn xoay Từ chuyển động trịn ta chuyển thành chuyển động tịnh tiến hay góc nhờ cấu khí Để tìm hiểu kỹ loại động điều khiển chúng, tham khảo hai tài liệu sau : “Giáo trình trang bị điện máy cơng cụ” “Giáo trình máy điện”

Trong hệ thống điều khiển tự động, điều khiển động nhằm đạt yêu cầu sau :

- Đạt độ xác số vịng quay góc quay - Đổi chiều động hãm động nhanh

- Thay đổi tốc độ dễ dàng xác

Sau ta tìm hiểu số loại động thường dùng hệ thống điều khiển tự động máy công cụ thiết bị cơng nghiệp khác, là:

- Động chiều

- Động bước (Step Motor) - Động Servo (Servomotor)

1- Động chiều DC (Direct Current)

Đặc điểm động chiều nguồn điện cấp cho động nguồn điện chiều Động chiều gồm có hai loại động từ trường vĩnh cửu động từ trường khuyết chiều kích từ

a) Động chiều DC từ trường vĩnh cửu

Động chiều loại có nguồn điện chiều DC tác động lên cuộn ứng qua cổ góp Cường độ từ trường khơng thay đổi Tốc độ động điều khiển thơng qua điều khiển dịng rơto Chiều chuyển động đảo cách đảo chiều dịng điện qua rơto

Có hai loại động nam châm vĩnh cửu đặc biệt động mạch in động có cuộn dây quay Đây hai loại động mà rơto khơng có lõi thép, nhằm giảm tối đa qn tính Động mạch in có cuộn dây giống đường dẫn mạch in

Động cuộn dây quay loại có rơto cấu tạo dây đồng dệt thành cuộn nhúng vào epoxy để giữ nguyên biên dạng Động quay với tốc độ cao Bộ giảm tốc bánh kèm làm tăng mômen kéo động

b) Động chiều kích từ

Động loại có stato nam châm điện (phần cảm) rôto mang cuộn ứng Có ba loại động từ trường khuyết : động nối tiếp, động song song động tổ hợp

Động DC nối tiếp Ơû động cuộn ứng cuộn cảm nối tiếp với Dòng qua cuộn cảm phải qua cổ góp cuộn ứng Điều khiển loại động khó giảm dịng qua cuộn ứng để giảm tốc độ lại làm giảm dòng qua cuộn cảm, tức giảm cường độ từ trường kết tốc độ lại tăng Chiều chuyển động động loại không thay đổi đổi chiều dòng điện

Động DC song song Ơû cuộn ứng cuộn cảm mắc song song Khi hai cuộn đấu với nguồn riêng rẽ việc điều khiển cường độ từ trường dòng qua cuộn cảm độc lập với Tốc độ giảm hay tăng so với tốc độ danh nghĩa tùy thuộc vào dạng điều khiển chọn Chiều động thay đổi thay đổi chiều nguồn cấp hai cuộn dây

c) Điều khiển tốc độ động chiều DC

Để điều khiển động chiều phải dựa vào phương trình động điện Phương trình vận tốc:

 ) ( a a

a I R

U

n  

trong đó: n- tốc độ động (vịng/phút)

a

U - điện áp qua rôto, (v)

a

I - dòng qua cuộn cảm, (A) Ra- điện trở cuộn cảm, () - cường độ từ trường (Wb)

Như giảm điện áp lên cuộn cảm làm giảm tốc độ động Tăng điện trở cuộn cảm làm tốc độ giảm Ngược lại giảm cường độ từ trường làm tăng tốc độ động

d) Dừng động điện chiều DC

Dừng động dạng điều khiển tốc độ Để dừng động phải tăng tốc theo chiều ngược lại với chiều chuyển động Có hai phương pháp dừng động chiều DC Phương pháp thường dùng phanh động lực Từ trường động giữ nguyên Nguồn cung cấp cho rôto thay nhiệt điện trở Toàn động điện tiêu thụ nhiệt điện trở

Phương pháp thứ hai đảo ngược chiều nguồn cấp vào cuộn cảm Phanh theo phương pháp nhanh dòng qua cuộn cảm cao gây tổn hại cho cuộn cảm Kiểu

phanh dùng phanh khẩn cấp Động phải có cơng tắc tốc độ khơng lắp trục động hay trục mang tải Công tắc cơng tắc qn tính để ngắt điện áp cấp cho cuộn cảm, động giảm tốc độ gần tốc độ không

Phanh điện khơng thể dừng xác vị trí cần, lúc dùng phanh khí hay sử dụng hệ servo vị trí

e) Đảo chiều quay động chiều kích từ độc lập

Để đảo chiều quay động chiều kích từ độc lập ta có hai cách hình 2.37 : Khi đóng tiếp điểm T động quay thuận, đóng tiếp điểm N động quay theo chiều ngược lại (CKT : cuộn kích từ)

2-Động bước (Step Motor)

Có ba loại động bước khác nhau: loại động có Rơto nam châm vĩnh cửu (hình 2.38), động có rơto từ trường cưỡng động tổ hợp

Các cực động bước đấu riêng biệt đóng với nguồn chiều DC Rơto dịch bước từ cực sang cực khác cực động

Hình 2.37 Đảo chiều quay động chiều kích từ độc lập

Hình 2.38 Động bước

a) Hình dáng b) Cấu tạo

cơ đóng ngắt theo chuỗi liên tục Tốc độ động điều khiển tốc độ đóng ngắt chuỗi xung

Kỹ thuật điều khiển đãõ phát triển cho phép đóng ngắt điện cho tổ hợp cực với mức lượng khác nhau, cho phép động bước đạt tới bước dịch chuyển góc độ hay gọi micro bước Động bước thường dùng điều khiển vị trí mạch hở, khơng cần đến cảm biến vị trí Động bước dùng điều khiển mạch kín với cảm biến vị trí

Sau giới thiệu loại mạch điện tử điều khiển động bước, mạch dùng cho sinh viên có kiến thức sâu điện tử tham khảo cần thiết kế mạch

Hình 2.39 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động bước Động bước

Bộ xử lý

Bộ đảo chiều

Bộ tạo xung

Động bước có ứng dụng lĩnh vực cần chuyển động dừng xác vị trí như: máy cơng cụ, Robot, máy công tác khác…

3- ServoMotor (DC)

Động servo DC loại động dùng điện chiều có cấu tạo hình 2.40, phía sau trục động có gắn Encoder (bộ mã hóa quang để đo góc quay số vịng quay trục động Động có tỉ số mơmen kéo qn tính cao, điều cho phép tăng tốc độ nhanh

Để điều khiển servomoto người ta dùng mạch điều khiển kín có sơ đồ hình 2.41

Động servo cho phép dừng xác, hãm nhanh, điều khiển tốc độ dễ dàng cấu tạo đơn giản động bước, dần thay cho động bước máy cơng cụ Rơbot

Hình 2.40 Cấu tạo servomoto

Mạch điều khiển

Encoder +

Hình 2.41 Sơ đồ điều khiển servomoto

2.2.2 Các loại li hợp

Trong tự động có lúc ta đóng ngắt chuyển động li hợp, cịn động quay Có nhiều loại li hợp, ta tìm hiểu số li hợp điều khiển điện thủy lực hay khí nén

1- Li hợp đĩa ma sát khí nén (hình 2.42)

Khi chưa có khí nén tác động, đĩa ma sát không ép sát vào nên trục chủ động quay trục bị động đứng yên Khi khí nén tác động vào Piston làm di chuyển sang trái ép sát đĩa vào nhau, nhờ lực ma sát mà trục bị động quay theo trục chủ động

Trong trình điều khiển ta việc đóng ngắt nguồn khí nén việc quay dừng trục bị động thực

2- Li hợp đĩa ma sát thủy lực (hình 2.43)

Nguyên lý làm việc li hợp đĩa ma sát thủy lực giống li hợp đĩa ma sát khí nén

Hình 2.42 Li hợp ma sát khí nén

Trục chủ động Trục bị động

Đóa ma sát

Khí nén

Piston Ký hiệu

Hình 2.43 Li hợp ma sát thủy lực

Trục chủ động Trục bị động

Đóa ma sát

Dầu eùp

3- Li hợp đĩa ma sát điện từ (hình 2.44)

Khi đóng điện vào cuộn từ, lực điện từ hút nắp từ qua trái, thông qua bốn chốt lực từ tác động vào nắp làm cho đĩa ma sát ép chặt với nhau, chuyển động quay truyền từ trục chủ qua trục bị động Khi cắt nguồn điện vào cuộn từ trục bị động dừng lại

4- Li hợp điện từ bột oxyt (hình 2.45)

Khi đưa điện vào cuộn từ thơng qua cổ góp, từ trường làm cho hệ thống : bánh chủ động + lớp bột ôxýt sắt + vành bị động tạo thành khối trục bị động nhận chuyển động quay từ trục chủ

Nắp từ Trục bị động Trục chủ động

Đóa ma sát

Cuộn từ Chốt

Nguồn điện vào Nắp

Ký hiệu

Hình 2.44 Li hợp đĩa ma sát điện từ

Trục chủ động Trục bị động

Cổ góp lấy điện Ổ lăn

Cuộn từ

Hình 2.45 Li hợp điện từ bột ơxyt Bột ôxýt

Bánh chủ động Vành bị động

2.2.3 Các phần tử thủy-khí

Trong kỹ thuật điều khiển tự động hệ thống công nghiệp, khí nén thủy lực ưa dùng dễ điều khiển thiết bị tạo khí nén dầu ép thường kèm theo máy công tác

1- Các xylanh khí nén

Khí nén sử dụng rộng rãi ngành : khí cắt gọt, chế biến thực phẩm chế biến dược phẩm … Sau giới thiệu số xylanh thường dùng để tác động vào đối tượng để tạo lực kẹp chặt

Loại xylanh chiều thường dùng phận đẩy lùi nhanh dùng kẹp chặt gia công Để điều khiển khí nén vào xylanh ta dùng loại van van 3/2

Xylanh hai chiều có hai đường khí nén vào đổi chiều nhờ van 4/2 5/2 Xylanh dùng trường hợp phải điều khiển

Hình 2.47 xylanh tác dụng hai phía, sang phải tác động phía phải, chuyển động qua trái tác động vào bên trái Loại xylanh tiết kiệm lượng, thường dùng hệ thống đóng mở, đẩy kéo

Hình 2.48 loại xylanh có hai piston, khí nén tác động vào piston trái chuyển động qua phải làm cho bánh quay theo chiều kim đồng hồ Khi khí nén tác động vào xylanh phải chuyển động qua trái làm cho bánh quay ngược chiều kim đồng hồ

Hình 2.47 Xylanh tác dụng hai phía ký hiệu a)

b)

c)

d)

Loại xylanh hình 2.48 thường dùng hệ thống cấp dao tự động cho máy CNC, hệ thống quay góc Robot…

2- Các van đảo chiều

Để phân phối khí nén cho xylanh phải sử dụng van đảo chiều, sau giới thiệu số van thông dụng :

-Van 3/2 :

Van 3/2 tức van có cửa (1,2,3) vị trí (phải trái)

Hình 2.49 trình bày ngun lí làm việc van 3/2 : cửa 1(P) nối nguồn khí nén, cửa 2(A) nối với xylanh, cửa 3(R) nối với đuờng (thường xả ngồi) Phía phải điều khiển lị xo, phía trái (12) có nhiều cách điều khiển khác : Hình 2.49b ký hiệu điều khiển tay khí; Hình 2.49b khí (tác động tới đầu piston chẳng hạn); Hình 2.49c,d ký hiệu điều khiển tay điện (một thường đóng thường mở) Ta thấy hình 2.49a, lúc khí nén từ nguồn vào cửa số 1(P) bị chặn lại, không khí từ xylanh theo cửa 2(A) thơng sang cửa 3(R)

Khi tác động điện thường có ký hiệu thêm chữ Y, ví dụ Y1, Y2, Y3, Y4 Van 3/2 thường dùng để điều khiển piston chiều Để biết thêm chi tiết tìm hiểu tài liệu “hệ thống điều khiển khí nén”

Hình 2.48 Xylanh hai piston kí hiệu

a)

b)

c)

d)

e)

Hình 2.49 Cấu tạo van 3/2 kí hiệu

-Van 5/2 :

Van 5/2 tức van có cửa (1,2,3,4,5) vị trí (phải trái), thường dùng để điều khiển xylanh hai chiều

Hình 2.50a trình bày ngun lí làm việc van 5/2 : cửa 1(P) nối nguồn khí nén, cửa 2(B) 4(A) nối với xylanh, cửa 3(S) 5(R) nối với đuờng (thường xả ngồi) Trên hình vẽ khí nén vào cửa 1(P) thơng qua cửa 2(B) vào pía xylanh hai chiều, phía cịn lại xylanh khơng khí theo cửa 4(A) qua cử 5(R) ngồi

Hình 2.50b ký hiệu van 5/2 điều khiển khí, hình 2.50c ký hiệu van 5/2 điều khiển điện tay

Hình 2.51 cấu tạo tổng quát loại van 5/2 điều khiển điện hai phía, lực tác động vào piston van lực khí nén điều khiển lại dựa vào nguồn điện cung cấp cho hai cuộn dây

3- Kết luận

Các phần tử chấp hành khí nén chủ yếu loại xylanh, động khí…Ngồi để điều khiển hệ thống khí nén cịn cần nhiều thiết bị khác loại van tiết lưu, van áp suất, role thời gian khí…

Các phần tử chấp hành thủy lực tương tự khí nén, người đọc tìm hiểu kỹ tài liệu “hệ thống điều khiển thủy lực” Thông số để chọn lựa loại xylanh lực cần tác động, từ chọn áp suất p Dxylanh

a) b)

c)

Hình 2.50 Cấu tạo van 5/2 kí hiệu

Hình 2.51 Van 5/2 điều khiển điện

2.3 Thiết bị điều khiển

Thiết bị điều khiển hệ thống tự động làm nhiệm vụ thu thập thông tin từ cảm biến, từ chương trình điều khiển, từ phần tử điều khiển tay sau xử lý thơng tin theo thuật tốn định trước lệnh cho cấu chấp hành thao tác trình tự cơng nghệ

Mặc dù phương tiện xử lý đại, phương tiện điều khiển khí tồn phát triển, mặt lịch sử phương tiện điều khiển phát triển sau: điều khiển khí, điều khiển điện, điều khiển điện – cơ, điều khiển khí nén điện – khí nén, điều khiển điện – điện tử…

2.3.1 Điều khiển khí

Thiết bị điều khiển hình 2.52 dùng cam thùng, nguyên tắc làm việc sau : Trục công tác dừng li hợp dịch qua phải, trục công tác chuyển động li hợp qua trái Việc di chuyển qua trái hay phải li hợp nhờ cam điều khiển, cam quay vịng trục cơng tác dừng lần Như việc điều khiển trục cơng tác hồn toàn tự động nhờ trục cam nhận chuyển động từ trục động

Loại điều khiển dùng thông dụng máy tiện tự động chuyên dùng, máy dệt…

2.3.2 Điều khiển khí nén

Điều khiển khí nén thơng dụng lĩnh vực khí, thực phẩm, dược phẩm… Các phần tử hệ thống điều khiển khí nén học môn “điều khiển thủy khí” Ở trình bày ví dụ tham khảo, từ người đọc hiểu việc áp dụng kỹ thuật điều khiển khí nén cụ thể

Hình 2.53 sơ đồ ngun lí làm việc máy khoan điều khiển hai xylanh Li hợp

Trục truyền động Bánh trục cam

Truïc cam Cam điều khiển

Trục công tác

Hình 2.52 Điều khiển cam

Ngun lí làm việc máy khoan sau : Xylanh 1.0 kẹp chặt chi tiết, đầu khoan bắt đầu xuống nhờ xylanh 2.0 bắt đầu khoan chi tiết Khi đầu khoan lùi trở về, xylanh 1.0 lùi tháo chi tiết Hình 2.53a sơ đồ máy khoan, hình 2.52b biểu đồ trạng thái làm việc hai piston

Sơ đồ mạch khí nén để điều khiển máy khoan thể hình 2.54, S.0 nút khởi động cịn S1, S2, S3, S4 cơng tắc hành trình Van 0.1 van 5/2 điều khiển hướng khí nén qua hai van 1.1 2.1

2.3.3 Điều khiển – điện

Sử dụng cấu khí để đóng mở tiếp điểm điện gọi hệ thống điều khiển điện

Hình 2.53 Nguyên lí làm việc của máy khoan

a) b)

Hình 2.55a thể sơ đồ dùng cam đóng mở tiếp điểm điện, hình 2.55b sơ đồ thứ tự đóng mở tiếp điểm

2.3.4 Điều khiển điện – điện tử 1- Điều khiển có tiếp điểm

Thiết bị điều khiển có tiếp điểm thường sử dụng rơle gọi mạch rơle Sau tình đặt :

Có hệ thống cấp nước cho thùng chứa hình 2.56, nước lấy từ nguồn nước máy thành phố tự động đóng mở van khí nén Khi nước thùng mức van mở nhờ Xilanh A để nước chảy vào thùng, nước đầy đến mức Xilanh A đóng van lại Trong trình sử dụng nước, mức nước hạ dần xuống van B đóng nước xuống tới mức van B mở để xả nước vào

(chú ý : cuộn y van 3/2 có điện, piston bị đẩy về, van B mở ra)

Để điều khiển nguồn điện vào cuộn y ta sử dụng mạch rơle hình 2.57,

Hình 2.55 Hệ thống điều khiển - điện a)

b) Cam

Cữ chương trình

Xilanh A Van 3/2

CB1 CB2

Mức Mức

y

H2O

B

Lị xo đẩy piston để đóng van B

2- Điều khiển không tiếp điểm

Hệ thống điều khiển khơng tiếp điểm thường sử dụng phần tử điện tử ốt, điện trở, tranzito, IC … Mạch điều khiển nhiệt độ lị sấy chân khơng sau loại điều khiển khơng tiếp điểm :

Hình 2.58 mạch điều khiển để trì nhiệt độ thùng sấy sản phẩm thực phẩm Yêu cầu thùng sấy phải trì nhiệt độ 702oC Để theo dõi nhiệt độ thấp độ dao động nhỏ ta dùng loại cảm biến đặc biệt diod bán dẫn Si Đây loại diod P-N có đặc điểm sau: P-Nếu có dịng cố định khoảng 1mA chạy qua điện áp thuận phụ thuộc nhiệt độ, hệ số nhiệt âm diod Si khoảng -2mV/oC, nghĩa tăng lên 1oC điện áp thuận giảm 2mV Mặt khác người ta nghiên cứu thấy có dịng điện 1mA chạy qua diod Si có khoảng 600W tiêu tán nó, hiệu ứng tự nung nóng khơng đáng kể

Mỗi diod cho thông số nhiệt độ làm việc cực đại, dùng làm cảm biến nhiệt độ ta chọn tùy ý nhiệt độ làm việc khoảng từ (-50oC 120oC)

Qua đặc điểm nêu cảm biến diod Si phù hợp với điều kiện lò sấy 70oC Ở mạch tự động khống chế nhiệt độ lị sấy có D1 (CB) diod Si thông thường, chọn làm phần tử cảm biến tiếp xúc với khơng khí nóng lị sấy ZD1 diod

Zener, rơle R3 điện trở điều chỉnh RLA rơle dòng chiều điều khiển hai cặp tiếp điểm; DK nam châm đóng mở tiếp điểm K làm sợi đốt nung nóng để cung cấp nhiệt cho lị sấy NH nam châm đóng mở đường ống đốt, hệ thống sấy sử dụng nguồn lượng nhiệt Nguyên lý làm việc mạch sau:

Dòng điện chạy qua diod Zener ZD1 R1, tạo điện áp ổn định khoảng 5,6V

ZD1 Điện áp ổn định dùng để tạo nên dịng điện khơng đổi chạy qua R4

diod D1 (CB), tạo điện áp ổn định hiệu chỉnh đầu vào đảo khuếch đại thuật toán IC-741

Hình 2.57 Hệ thống điều khiển van nước

Như có điện phụ thuộc nhiệt độ xuất đầu vào không đảo khuếch đại thuật toán IC-741 Bằng cách điều khiển điện chuẩn đưa vào đầu vào đảo R3, loại bỏ áp tĩnh diod hai đầu vào khuếch đại thuật tốn có điện áp vi sai phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ

Giả thuyết R3 hiệu chỉnh để điện áp vi sai mức nhiệt độ đòi hỏi 70oC Nếu nhiệt độ lị sấy tăng q 70oC điện áp thuận diod D1 (CB) giảm, đầu vào khơng đảo khuếch đại thuật tốn âm so với đầu vào đảo, khuếch đại thuật tốn chuyển sang trạng thái bảo hịa âm đầu dẫn đến transistor Q1

Hình 2.58 Mạch điều khiển lò sấy chân không

thông rơle RLA hút, tạo nên trạng thái không làm việc hai nam châm DK NH Ngược lại nhiệt độ môi trường sấy giảm mức 70oC điện áp thuận diod D1 (CB) tăng, đầu vào khơng đảo dương so với đầu vào đảo đầu khuếch đại thuật tốn chuyển sang mức bảo hịa dương dẫn đến transistor không thông rơle RLA ngắt nên tiếp điểm đóng lại

Các cặp tiếp điểm RLA thường đóng, RLA hút cặp tiếp điểm mở ra, cắt dòng qua DK NH

2.3.5 Hệ thống điều khiển PLC (sinh viên CKM học giáo trình riêng)

Kỹ thuật điều khiển lơgic lập trình ( PLC : Program Logic Control ) phát triển mạnh ngày chiếm vị trí quan trọng ngành kỹ thuật khác ; thay cho kỹ thuật điều khiển cấu cam hay kỹ thuật rơle trước kia, mà nhiều chức phụ khác, chẳng hạn chức chẩn đốn…v…v Kỹõ thuật PLC khơng có hiệu qủa với máy độc lập mà với hệ thống máy sản xuất linh hoạt

1- Caáu tạo PLC

Phần cứng PLC cấu tạo thành môđun sau : Mô đun nguồn

2 Mô đun đơn vị xử lí trung tâm (CPU) Mơ đun nhớ chương trình

4 Mơ đun đầu vào (thẻ đầu vào) Mô đun đầu (thẻ đầu ra)

6 Mô đun phối ghép (thẻ phối ghép) Mô đun chức phụ

Đi kèm PLC phần mềm lập trình nhà chế tạo

2- Chức ứng dụng PLC

Về bản, chức PLC giống chức điều khiển thiết kế sở role thành phần điện tử :

- Thu nhận tín hiệu đầu vào phản hồi từ cảm biến

- Liên kết, ghép nối lại đóng mở mạch phù hợp với chương trình

- Tính tốn soạn thảo lệnh điều khiển sở so sánh thông tin thu

- Phân phát lệnh điều khiển đến địa thích hợp

Riêng máy cơng cụ Rơbốt PLC liên kết với điều khiển số NC CNC để hình thành điều khiển thích nghi

Ứng dụng PLC : - Điều khiển máy công cụ - Điều khiển Rôbốt - Điều khiển máy cán tôn - Điều khiển máy công tác ngành : thực phẩm, dược phẩm, giao thông…

3- Ưu điểm PLC - Độ tin cậy cao - Lắp đặt đơn giản

- Thay đổi nhanh quy trình

điều khiển mà khơng cần thay đổi phần cứng - Kích thước nhỏ gọn

Nút bấm công

tắc

Cảm biến báo động dầu

nhiệt

Cảm biến nhiệt, áp suất, vị trí…

Các thơng số đầu vào khác

Đầu vào CPU Đầu

Bộ xử lý

Lưu giữ chương trình Chức phụ

Mạch ghép nối đầu vào

Mạch ghép nối đầu

Hình 2.59 Cấu tạo chức PLC

Hình 2.60 Hình dáng PLC Omron

- Có thể nối mạng với máy tính

2.3.6 Vi xử lí vi điều khiển (phần tham khảo)

1- Giới thiệu : Ngày kỹ thuật điện tử liên tục có tiến vượt bậc, đặc biệt kỹ thuật chế tạo mạch vi điện tử Sự đời phát triển nhanh chóng kỹ thuật vi điện tử mà đặc trưng kỹ thuật vi xử lý tạo bước ngoặt quan trọng phát triển khoa học tính tốn xử lý thơng tin, ảnh hưởng định đến đường “tin học hóa” xã hội, tức đường mà thơng tin trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp sản xuất đại

Bộ vi xử lý (microprocessor) có khả hiểu thực thi lệnh dựa tập mã nhị phân, mã nhị phân biểu thị thao tác đơn giản Các lệnh thường lệnh số học ( cộng, trừ, nhân, chia), lệnh logic ( AND, OR, NOT, …), lệnh di chuyển liệu lệnh rẽ nhánh, biểu thị tập mã nhị phân gọi tập lệnh Bộ vi xử lý CPU đơn chip, khối điều khiển xử lý trung tâm, trái tim máy vi tính điều khiển khác

Một vi điều khiển (microcontroller) bao gồm bên CPU, nhớ RAM, nhớ cố định ROM, mạch giao tiếp nối tiếp, mạch giao tiếp song song, định thời mạch điều khiển ngắt

Các vi điều khiển với số thành phần thêm vào tối thiểu nhằm thực hoạt động hướng điều khiển, thường ứng dụng sản phẩm tiêu dùng công nghiệp Các vi điều khiển lập trình thường trực cho loại cơng việc

Như thiết kế hệ thống đo lường hay điều khiển cho thiết bị công nghiệp chọn hai phương tiện là: máy vi tính vi điều khiển Sau vài ví dụ :

2- Ví dụ: hệ thống đo kích thước khí máy tính:

Hình 2-61 giới thiệu sơ đồ khối hệ thống chuyển đổi kích thước vào máy tính: - Đầu đo : cảm biến đo thu nhận kích thước chi tiết chuyển đổi thành tín hiệu điện

Đầu đo

Khối khuếch đại &

đệm

ADC Khối

đa hợp

Cổng máy in PC Nguồn

cung cấp Chi tiết cần

kiểm tra

Dữ liệu

Điều khiển Dao

động

Lặp aùp

Hình 2.61 - Sơ đồ khối hệ thống đo máy tính

- Nguồn điện ổn áp cung cấp cho hệ thống

- Khối khuyếch đại đệm : khuyếch đại tín hiệu từ cảm biến cho phù hợp với khối ADC (Analog To Digital Converter)

- Khối ADC : chuyển tín hiệu tương tự từ cảm biến đo thành tín hiệu số - Khối đa hợp : đưa liệu vào máy tính thơng qua cổng máy in

- Máy vi tính hệ vi xử lý, nhằm thu nhận thông tin từ cảm biến đo làm phép tính số học, so sánh hiển thị thông tin cần biết hình máy tính

- Chương trình điều khiển viết ngơn ngữ lập trình Pascal hay Delphi…

Hệ thống đo kích thước chi tiết khí chiều cao, đường kính…phục vụ cho mơn học đo lường tự động hóa Đặc điểm hệ thống sau định chuẩn xong, đưa chi tiết vào máy tính lên giá trị thực kích thước với độ xác quy định Ngồi máy cịn xếp chi tiết vào nhóm : thành phẩm “phế phẩm +” hay “phế phẩm –“

Người đọc tham khảo việc thiết kế, chế tạo lập trình cho hệ thống đề tài nghiên cứu khoa học T38/KHCN2001, người chủ trì : Hồ Viết Bình

3- Sơ đồ khối hệ thống điều khiển dùng vi điều khiển

Sơ đồ khối sử dụng cho thiết bị có tín hiệu đầu vào tín hiệu tương tự Ví dụ mơ hình cân điện tử mơ tả sau :

Tín hiệu từ cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu điện theo tỉ lệ cho Tín hiệu phải khuếch đại cho phù hợp với hệ số chuyển đổi khối ADC Khối khuếch đại bao gồm phần tử op-amp có chức khuếch đại đệm ổn định cho khối cảm biến mạch khuếch đại đệm nâng cao hệ số khuếch đại

Khối cảm biến

Chuyển đổi ADC

Khối vi điều khiển

Khối hiển thị

Khối tác động

Khối bàn phím cài đặt giá trị Khối nguồn

cung cấp

Khối khuếch

đại

Hình 2.62 - Sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển

Khối chuyển đổi ADC dùng vi mạch chuyển đổi ADC 12 bit chuyển đổi 4096 cấp khác Ví dụ hệ số chuyển đổi mV cho bit ADC chuyển đổi giá trị lên đến 4095mV

Khối vi điều khiển dùng IC 8951 sử dụng nhớ ROM nội để chứa chương trình liệu nhớ RAM, dung lượng nhớ nội kbyte dung lượng RAM 128 byte

Vi điều khiển điều khiển ADC thực trình chuyển đổi nhận kết sau chuyển đổi lưu vào nhớ

Sau vi điều khiển giải mã liệu từ số nhị phân thành số thập phân để hiển thị led đoạn Dữ liệu chuyển đổi so sánh với liệu cài đặt trước để tác động đến thiết bị đóng ngắt đạt giá trị cài đặt Khối bàn phím giao tiếp với vi điều khiển để cài đặt trọng lượng cần tác động Khối có phím: phím lựa chọn Mode phím điều chỉnh giá trị cần cài đặt

Để tìm hiểu cụ thể, độc giả tham khảo luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành chế tạo máy : “nghiên cứu hệ thống cấp liệu cân định lượng cho máy đóng gói, thiết kế chế tạo mơ hình phễu cấp liệu rung động cân định lượng điện tử”, tác giả Phan Minh Thanh

2.4 Công cụ mô tả hoạt động thiết bị tự động

Muốn thiết kế thi công khai thác thiết bị tự động, cần phải mô tả q trình hoạt động Các cơng cụ ngơn ngữ để mơ tả lời văn, ký hiệu biểu đồ

2.4.1 Mô tả lời văn

Bằng lời văn thông thường, ta liệt kê công việc mà thiết bị tự động phải làm để mô tả giai đoạn làm việc xác định điều kiện thỏa mãn thời điểm Ví dụ cho thấy khả hạn chế phương pháp mô tả (hình 2-63)

Ví dụ: Cần kẹp chặt chi tiết khoan lỗ : Người điều khiển ấn nút c d để khởi động chu trình cơng nghệ bắt đầu giai đoạn :

Giai đoạn : Pittông A chuyển động theo chiều A + để kẹp chặt chi tiết C Khi lực kẹp đạt giá trị yêu cầu đảm bảo cảm biến áp suất a1, chuyển sang giai đoạn

A B A+ A B B+ b0 b1 a0 a1

B0 R

A0 C

c d

Cảm biến áp suất

Giai đoạn : đầu khoan B xuống theo chiều B + mũi khoan R quay chuyển sang giai đoạn

Giai đoạn : Khi nút b1 kết thúc động tác khoan, B lên theo chiều B- R ngừng quay

Khi nút b0 ngừng chuyển động B-, mũi khoan trở vị trí B0 chuyển sang giai đoạn

Giai đoạn : Pittong A trở theo chiều A- nới lỏng chi tiết Khi nút a0 ngừng chuyển

động A- pittong vị trí ban đầu A0, kết thúc chu kỳ gia công

Đối với trường hợp nhiệm vụ điều khiển dài phức tạp mơ tả lời văn trở nên q dài nặng nề khơng thích hợp cho việc khai thác Tuy nhiên việc mô tả lời văn cần thiết sử dụng lập sổ tay nhiệm vụ, chuẩn bị cho giai đoạn sau : mô tả biểu đồ lập trình với phương pháp ngắn gọn, súc tích rõ ràng

2.4.2 Mô tả ký hiệu

Các q trình tự động hóa sản xuất ngày phức tạp Nếu dùng lời văn để mơ tả q dài dịng khó thực hiện, cần phải dùng cơng cụ ký hiệu biểu đồ Có nhiều cách ký hiệu tùy thuộc công cụ sử dụng sau:

1- Sử dụng biến số “có khơng”:

Các phần tử tự động “CĨ KHƠNG” thỏa mãn nhiềøu ứng dụng thực tế Hành vi chúng mô tả dễ dàng biến số boole, có hai giá trị Các cảm biến làm việc với biến số loại nàyđược gọi cảm biến có khơng

Loại cảm biến có hai trạng thái : nghỉ hoạt động Mỗi trạng thái tương ứng tín hiệu (điện, thuỷ khí…) mức xác định theo quy ước

Nếu đại lượng đo tương tự nghĩa có giá trị liên tục (ví dụ áp suất xi lanh) cảm biến có ngưỡng dịch giá trị sang tín hiệu “CĨ KHƠNG” theo ngưỡng đạt

Với biến số boole dùng cho cảm biến, mơ tả ví dụ hình 2-63 trở thành rõ nét cô đọng sau :

Giai đoạn mở đầu : Nếu c d = 1 (thì động tác) A+ (được thực thi chuyển sang) Giai đoạn : Khi a1 = 1 (thì động tác) B+ R (được thực thi chuyển sang) Giai đoạn : Khi b1 = 1 (thì động tác) B- R0 (được thực thi chuyển sang) Giai đoạn : Khi b0 = 1 (thì động tác) A- (được thực thi chuyển sang)

Giai đoạn : Khi a0 = 1 (thì động tác) A0 (được thực thi kết thúc chu kỳ gia công)

Các chữ ghi ngoặc đơn độc giả phải hiều ngầm, thường không ghi bảng ký hiệu

2- Dùng hàm logic :

Đại số boole cho phép dịch chuyển thao tác tổ hợp biến số “ CĨ KHƠNG” Các hàm hàm VAØ, hàm HOẶC hàm “ĐẢO”(phủ định)…

Hình 2-64 Là hàm logic

Dùng biểu thức đại số boole diễn tả xác gọn hành vi phần tử tự động Trong ví dụ hình 2-63, điều khiển khởi động mơ tả phương trình s = cd, nghĩa s = c d = Mạch điều khiển (hình 2-65) mơ tả phương trình lơgic sau :

) (

.be c d a

s 

2.4.3 Mô tả ngôn ngữ GRAFCET

1- Giới thiệu : Có nhiều ngơn ngữ, biểu đồ sử dụng tự động hoá như: Biểu đồ thời gian, biểu đồ pha, mạng lưới PETRI, pha kết cấu v.v …các ngơn ngữ đóng góp kinh nghiệm để tổng kết thành GRAFCET

GRAFCET từ viết tắt dòng chữ tiếng Pháp : Graphe Fonctionel de Commande Etapes – Transition (chuỗi chức điều khiển giai đoạn – chuyển tiếp) hai quan AFCET (liên hiệp Pháp tin học kinh tế kỹ thuật) ADEPA(tổ chức nhà nước phát triển sản xuất tự động hóa) hợp tác soạn thảo tháng 11/1982 đăng ký tổ chức tiêu chuẩn hóa Pháp mã hiệu NFCO3190

Dựa tiêu chuẩn Pháp, tiêu chuẩn quốc tế CEI soạn thảo Cấu trúc GRAFCET tiêu chuẩn hóa cơng nhận ngơn ngữ thích hợp cho việc mô tả hoạt động dãy tự động hóa sản xuất

2- Cấu trúc GRAFCET : Các sơ đồ GRAFCET chia dãy đơn dãy kép Sau trình bày loại dãy đơn : GRAFCET

trình bày nối tiếp thành chuỗi giai đoạn chu trình Sự chuyển hóa chu trình từ giai đoạn sang giai đoạn khác khống chế “chuyển tiếp” bố trí hai giai đoạn

- Mỗi giai đoạn tương ứng với nhiều hành động quy trình gia công

a b c e

d

Hình 2.65 Mạch logic

Hình 2.64 Các hàm logic

2

- Mỗi chuyển tiếp tương ứng với “khả tiếp” điều kiện phải thoả mãn để vượt qua chuyển tiếp mà chuyển hoá sang giai đoạn sau ( hình 2-66)

Chu trình triển khai từ giai đoạn sang giai đoạn : từ giai đoạn bắt đầu (giai đoạn 0), chu trình khởi động vượt qua chuyển tiếp khả tiếp x thỏa mãn, qua giai đoạn ngừng hoạt động giai đoạn khởi động khả tiếp y thỏa mãn Cứ tiếp tục hết chu trình

3- Các bước xây dựng GRAFCET :

Lấy trình tự động kẹp chặt khoan lỗ nói (hình 2-63) làm ví dụ để mơ tả việc xây dựng GRAFCET qua bước sau:

Bước 1: Lập sổ tay nhiệm vụ, mức độ GRAFCET chưa có lựa chọn khối chấp hành khối điều khiển Ta có GRAFCET sổ tay nhiệm vụ, hành vi tự động, bao gồm giai đoạn khả tiếp mô tả lời văn (hình 2-67a)

Hình 2.67 Các bước xây dựng GRAFCET

a) Bước b) Bước

Bước 2 : Chọn dẫn động cảm biến, đến GRAFCET xác định dẫn động chuyển tiếp Ta có GRAFCET động tác, lời văn mô tả động tác thay ký hiệu chữ hoa câu văn mô tả khả tiếp thay tín hiệu chữ thường (hình 2-67b)

Bước 3 : Chọn tiền dẫn động, ta có GRAFCET điều khiển quan phát tín hiệu trao đổi hai phận chấp hành điều khiển Ta có GRAFCET điều khiển, tín hiệu chữ hoa biểu thị động tác (trong GRAFCET động tác) thay tín hiệu chữ thường biểu thị tiền dẫn động (hình 2-68)

Chú thích :

Quy ước thường dùng cho dẫn động thủy khí :

- Chữ hoa biểu thị chuyển động (A,B…) dẫn động gây

- Chữ thường biểu thị tín hiệu điều khiển tác động tiền dẫn động để tạo chuyển động tương ứng ( a0, b1…)

Để mô tả chức hệ thống thiết bị, trước hết phải biểu thị GRAFCET qua hành động gắn liền với giai đoạn Khi chọn

phương tiện cơng nghệ phận chấp hành, ta cóthể thay hành động lệnh điều khiển phát ( hình 2-68 )

BÀI TẬP CHƯƠNG

1-Lựa chọn phương tiện điều khiển q trình chạy dao máy cơng cụ 2-Tìm hiểu hệ thống điều khiển mức

3-Tìm hiểu hệ thống điều khiển đèn giao thông

4-Thiết kế mạch điều khiển đóng mở cửa, đèn chiếu sáng tự động 5-Thiết kế hệ thống đảo chiều dùng li hợp dùng động 6-Các hệ thống điều khiển vị trí

a+ a-

Hình 2.68 GRAFCET điều khiển Bước

Chương

CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 3.1 Ý nghĩa phân loại

3.1.1 Ý nghĩa phân loại cấp phôi tự động

Cấp phôi q trình chuyển phơi từ phễu chứa phơi qua máng dẫn số phận khác tới vị trí gia cơng cho phương chiều gá đặt

Đây công việc chiếm nhiều thời gian ( cấp phôi thuộc thời gian phụ ), nặng nhọc loại phơi có trọng lượng lớn, cồng kềnh Những phôi nhỏ, nhẹ thời gian gia cơng ít, việc cấp phơi xảy thường xuyên tạo mệt mỏi, nhàm chán cho cơng nhân

Nhằm mục đích giảm tổn thất thời gian cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân Người ta thiết kế máy buộc phải nghĩ đến cấp phôi tự động Hệ thống cấp phôi tự động cung cấp đầy đủ phôi cho q trình gia cơng theo nhịp sản xuất mà không cần tác động trực tiếp người có ý nghĩa to lớn sau:

- Nhờ có hệ thống cấp phơi tự động mà máy bán tự động trở thành tự động Dây chuyền sản xuất trở thành đường dây tự động

- Cấp phôi tự động mang lại hiệu kinh tế to lớn nhờ giảm tổn thất thời gian - Cấp phôi tự động cải thiện điều kiện làm việc công nhân, đặc biệt môi trường nhiệt độ cao, độc hại, phơi có trọng lượng lớn

Với ý nghĩa đó, kỹ sư khí chế tạo phải có khả thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi tự động cho máy công cụ, đồng thời mở rộng kiến thức để thiết chế tạo hệ thống cấp liệu cho máy đóng gói, thiết bị lắp ráp

Dựa vào dạng phơi người ta chia hệ thống cấp phơi chính:

- Hệ thống cấp phôi cuộn; Hệ thống cấp phôi dạng thanh; Hệ thống cấp phôi rời

3.1.2 Hệ thống cấp phôi cuộn

Phơi cuộn dây thép trịn có đường kính nhỏ thép mỏng cuộn tròn vào lõi Mỗi lần gia công phải kéo nắn thẳng để đưa tới vị trí gia cơng Hệ thống bao gồm phận: nắn thẳng phôi; phận kéo phôi; phận kẹp phơi

Nắn thẳng phơi cách kéo dây thép qua dãy chốt lăn đặt so le

Kéo phơi dùng chốt tì lị xo dùng chấu kẹp với bánh -

Điển hình hệ thống cấp phơi cuộn tham khảo máy dập đinh đóng gỗ

3.1.3 Hệ thống cấp phôi

Các loại phôi dài từ 15m nắn thẳng, trịn vng; có độ xác cao độ bóng tốt Những phơi thường qua kéo nguội mài vô tâm Ta gọi loại phơi thép tự động dùng cho máy tự động có hệ thống kẹp phơi xác

Cấp phơi loại có hai phương pháp:

- Dùng tải trọng để đẩy phôi tới cữ chắn, lúc chấu kẹp điều khiển cam phương pháp khác có nhiệm vụ kẹp phơi lại để gia cơng Có khơng cần dùng đối trọng mà người ta đặt máng dốc nhờ trọng lượng mà phôi tự trượt máng

- Dùng chấu phóng để phóng phơi, cấu gồm hai phận chấu kẹp chấu phóng Hai chấu điều khiển cam thùng (hình 3.2)

Để cấp kẹp phôi máy tự động, người ta sử dụng chấu kẹp đàn hồi chuyên dùng Tồn số phương pháp cấp phôi sau:

a) Cấp phơi qua lỗ trục chấu kẹp đàn hồi, chấu kẹp đàn hồi chêm chấu chêm, cấu đẩy nhờ trọng lực (quả nâng, xilanh thủy khí ); lăn ma sát phía sau trục chính; nhờ trọng lượng thân lăn phôi gia công đặt nằm nghiêng thẳng đứng

b) Cấp phơi bên ngồi trục nhờ tay máy, mâm cặp kéo dài, bàn dao có dịch chuyển dọc

Một số nguyên lý kết cấu điển hình chấu kẹp đàn hồi trình bày hình 3.1

Hình 3.1 Một số cấu kẹp chấu kẹp đàn hồi

Hình 3.2 trình bày số dạng cấp phôi máy tiện tự động ngang dọc trục, hình 3.2c hệ thống cấp phơi nhờ khí nén thủy lực

ĐC

1

7

8

a) Cấp phôi cho máy tiện định hình

ĐC

1

3

4

6

b) Cấp phôi cho máy tiện dọc

Hình 3.2 Hệ thống cấp phôi

Hình 3.2a Hình 3.2b 1- Gối tựa cam đẩy 1- Bàn trượt

2- Gối tựa cam kẹp 2- Chấu kẹp đàn hồi

3- Trục 3- Bàn dao

4- Chấu kẹp đàn hồi 4- Bàn dao đòn cân 5- Bàn dao 5- Cam điều khiển bàn dao 6- Cam điều khiển bàn dao 6- Cam điều khiển chấu đẩy phôi

7- Dao cắt Hình 3.2c

8- Bàn dao 2- Bàn trượt

4- Chấu kẹp phôi

9- Phôi 3- Oáng đựng phôi

5- Xi lanh đẩy phôi 8- Cữ chặn

3.1.4 Hệ thống cấp phôi rời

1- Phân loại : Trong sản xuất khí, phơi rời chiếm số lượng lớn đa dạng Để tiện cho việc cấp phơi, chia phơi rời thành loại chủ yếu :

- Chi tiết có trọng lượng lớn không quay lúc gia công loại hộp, thân, Loại có khối lượng gia cơng nhiều, có nhiều bề mặt phải gia cơng thời gian cung cấp ngắn so với tổng thời gian gia công Hơn chi tiết thường trải qua nhiều vị trí gia cơng, máy máy tổ hợp, nhiều máy khác máy chuyên dùng

- Chi tiết có trọng lượng lớn quay gia cơng, loại trục, trục máy tiện, phay, trục hộp số lớn, trục khuỷu.v.v Các trục có thời gian gia công dài phải trải qua nhiều bước nhiều vị trí gia cơng khác

Vì cấp phôi hai dạng không dùng phễu hay ổ chứa mà phải dùng vị trí chờ hay hệ thống dự trữ phơi, sau nhờ băng tải ROBOT

- Các chi tiết nhỏ, vừa: loại chi tiết đa dạng phong phú, nhiên phân thành hai nhóm: Thứ loại có hình dáng đơn giản, nhóm phần lớn chi tiết tiêu chuẩn : bulông, đai ốc, chốt trụ, côn, bánh loại nhỏ, bi đũa, bi cầu, bạc trụ, loại trục nhỏ có bậc trơn, vit xẻ rãnh

Nhóm thứ hai chi tiết có hình dáng phức tạp số loại bạc phức tạp, chi tiết dạng nhỏ, đẩy cong không gian ba chiều, van nước, van

Nhóm thứ ta dễ dàng cấp phơi tự động phễu máng dẫn Ở nhóm thứ hai thường phải cấp phôi loại ổ cấp phôi bán tự động Một số chi tiết cải tạo hình dáng đồ gá phụ để dễ cấp phôi tự động

Ở chương chủ yếu ta nghiên cứu hệ thống cấp phôi chi tiết nhỏ có hình dáng đơn giản vừa nêu Các chi tiết loại thường có số lượng nhiều Trong máy công cụ hay máy công tác số lượng hộp hay trục vài ba cái, chi tiết ốc, vít, vịng bi, chốt lên tới hàng trăm Mặt khác chi tiết tiêu chuẩn có khối lượng gia công không nhiều Tỷ lệ thời gian cấp phôi thời gian t0 cao Vì thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi loại cách hoàn chỉnh

sẽ tăng suất đáng kể Đồng thời trình bày mặt nguyên tắc phương pháp cấp phôi chi tiết lớn kể

2- Cấu tạo chung hệ thống tự động cấp phôi rời

Một hệ thống cấp phôi tự động hoàn chỉnh phải thỏa mãn yêu cầu sau:

- Dự trữ đủ số lượng phôi theo yêu cầu gia công máy, nghĩa suất hệ thống cấp phôi phải phù hợp với suất máy

- Đảm bảo cho phôi có vị trí hồn tồn xác định khơng gian trước đưa vào vùng gia công

- Vận chuyển phơi vào vị trí gia cơng theo nhịp máy yêu cầu - Đảm bảo phôi không bị hư hỏng trình vận chuyển

Để thỏa mãn yêu cầu đề ra, hệ thống cấp phôi tự động thường có cấu sau đây:

- Cơ cấu chứa phôi ( phễu ổ chứa phôi ) - Cơ cấu định hướng phôi

- Cơ cấu vận chuyển phôi ( máng dẫn phôi ) - Cơ cấu chia phôi

- Cơ cấu giảm tốc độ phôi - Cơ cấu ngăn đưa phôi

- Cơ cấu đẩy phôi khỏi vị trí định vị

Trong cấp phơi người ta cịn dùng hai thuật ngữ để hai mức độ tự động khác nhau, là: ổ cấp phơi phễu cấp phôi:

+ Ổ cấp phôi dùng để hệ thống cấp phôi bán tự động, nghĩa xếp phôi vào ổ ta phải định hướng chúng tay

+ Phễu cấp phôi dùng để hệ thống cấp phơi hồn tồn tự động Phơi đổ vào phễu vị trí bất kỳ, cấu định hướng phễu cho phép phôi hướng vào vùng gia công

Sau ta tìm hiểu cách tổng quát hệ thống cấp phôi tự động, nhiệm vụ cấu hệ thống

Tuy nhiên tùy thuộc vào đặc điểm loại phôi mà ta lựa chọn hệ thống cấp phơi cho đơn giản phận nhất, khơng thiết phải có đầy đủ cấu

Hình 3.3 ví dụ hệ thống cấp phơi tự động chi tiết trụ có trục đối xứng với tỉ lệ : L / D >

Phôi đổ lộn xộn vào phễu 1, cấu chiếm giữ đưa phơi lên vị trí máng dẫn Những phơi có trục tâm nằm ngang lăn vào máng 4, phôi nghiêng thẳng đứng bị cấu gạt trở lại vào phễu Trong trình lăn máng nghiêng phôi giảm tốc độ nhờ cấu 5, tới cuối máng cấu đưa ngăn phôi giữ phôi lại chờ nhịp gia công Khi hết chu kỳ, bắt đầu chu kỳ cấu đẩy phôi đẩy phôi vào cấu kẹp 10, lúc máy bắt đầu gia công Khi gia công xong cấu đẩy phôi khỏi cấu kẹp rơi xuống Như chu kỳ gia công tự động kết thúc

Để truyền động cho hệ thống cấp phôi, sử dụng động riêng xích truyền động từ máy công cụ

3.2 Vấn đề định hướng phơi rời

Trong q trình tự động cấp phôi rời, định hướng phôi vấn đề quan trọng khó khăn Hình dáng, kích thước, trọng lượng phơi định khả tự định hướng định phương pháp định hướng hệ thống cấp phôi

Những chi tiết đơn giản thường chia thành loại : - Loại phơi có hai trục đối xứng trở lên (hình 3.4a,b) - Loại phơi có trục đối xứng (hình 3.4c,d)

Loại phơi có hai trục đối xứng trở lên cần định hướng lần, cịn loại phơi có trục đối xứng thường phải định hướng hai lần định hướng kép

Ví dụ : Hình 3.4 a) b) có trục tâm có trục đối xứng nữa, việc định hướng đơn giản cho trục tâm nằm ngang hay thẳng đứng Trong q trình phơi vận chuyển, chi tiết a) có vị trí ổn định khó bị thay đổi trục tâm nằm ngang, chi tiết b) ổn định trục tâm thẳng đứng

Ở hình 3.4c) d) chi tiết có trục đối xứng, việc định hướng phân chia thành bước sau:

- Bước : định cho

trục tâm vị trí nằm ngang hay thẳng đứng

- Bước : định cho đầu lớn hay đầu nhỏ vào vùng gia công trước

Hai bước định hướng nối tiếp nhau, bước tiến hành trước bước Tuy nhiên có lúc bước định hướng đồng thời cấu

Tùy thuộc vào loại phôi để chọn phương pháp định hướng sau:

 Định hướng tay: chi tiết trụ dài (L/D từ đến 10), chi tiết trụ có L/D xấp xỉ , chi tiết khó định hướng tự động

 Định hướng tự động hai bước phễu kết hợp phễu máng dẫn

 Định hướng tự lựa: Để cho việc thiết kế hệ thống cấp phôi tự lựa dễ dàng, việc định hướng phôi thường tuân thủ số nguyên tắc sau:

- Cơ cấu định hướng phải tạo điều kiện cho phơi tự nhận lấy vị trí ổn định tự nhiên q trình chuyển động

- Tìm cách thu nhận lấy phơi có vị trí gạt bỏ sửa chữa lại vị trí phôi sai yêu cầu

- Những phôi bị gạt bỏ phải vận chuyển ngược phễu cấp phơi

- Nếu cấu định hướng có độ tin cậy khơng cao phải bố trí vài ba cấu đường vận chuyển phôi

a) b)

c) d)

Sau số phương pháp định hướng phơi :

3.2.1 Định hướng vấu móc

Để định hướng phôi dạng nắp hộp mỏng bạc mỏng ta dùng cấu định hướng chốt (vấu 4) gắn băng tải (hình 3-5a) Khi băng tải chuyển động nhờ rulô mang theo chi tiết đến máng dẫn phía sau Phơi đựng phễu

Hình 3.5b thể cấu định hướng phơi dạng ống có đầu bít thơng L > D Một số móc gắn đĩa quay khuấy trộn phơi móc phơi đưa phía máng dẫn Số lượng móc khoảng đến 12 cái, suất trung bình 150 chiếc/phút

Định hướng vấu móc có hệ số điền đầy K thấp , phôi bị va đập nhiều dễ bị hư hỏng bề mặt, nên dùng cho phôi thô

3.2.2 Định hướng khe rãnh.

a) Định hướng vấu b) Định hướng móc

Hình 3.5 Định hướng vấu móc Phơi

Phôi

1

a) b) c)

d) e) g)

f)

Trên hình 3.6 vài dạng định hướng rãnh, rãnh chữ V dùng định hướng chi tiết hình trụ ngắn Hình 3.6a rãnh V bố trí giá nâng nghiêng đặt sát mặt bên phễu, giá nâng chuyển động xuống đáy phễu, chi tiết lăn vào V, giá nâng tịnh tiến lên phía chi tiết trượt dọc theo máng ngồi Hình 3.6b giá nâng đặt phễu Hình 3.6c,g khơng sử dụng rãnh V dùng khe hẹp có kích thước lớn đường kính để chi tiết lăn qua giá nâng đẩy chi tiết lên cao

Hình 3.6f định hướng chi tiết dạng bu lông rãnh, chi tiết cánh xúc đưa lên cao rơi vào rãnh, đuôi bu lông lọt vào rãnh cịn mũ nằm phía từ bu lơng trượt dần

3.2.3 Định hướng túi lỗ định hình

Hình 3.7a dùng định hướng chi tiết bạc mỏng có đáy, yêu cầu sau định hướng đáy nằm thành phễu xẻ rãnh có dạng chữ U, chi tiết sấp khơng lọt qua được, chi tiết ngửa lọt qua rãnh theo máng

Hình 3.7b dùng định hướng chi tiết cơn, u cầu đầu lớn nằm dưới, để định hướng đĩa quay có chốt bậc, chi tiết có đầu lớn phía bị giữ lại, ngược lại theo máng ngồi

Hình 3.7c chi tiết có dạng bán cầu, chu vi có túi định hình giống chi tiết, trình quay, túi đánh vào chi tiết, chiều chi tiết lọt vào túi mang máng, ngược lại bị đánh bật trở lại phễu

a) b)

c) d)

Theo A

Theo A

Theo A

Theo A

Hình 3.7d định hướng chi tiết hình Hình 3.6c, túi nằm chu vi miệng túi song song với trục quay, chi tiết lọt vào dễ Hai kiểu định hướng c d có hệ số điền đầy thấp, khoảng K = 0,05

3.2.4Định hướng ống.

Định hướng phôi ống dùng cho phôi dạng trụ, côn, dạng nắp số phơi khác Ống quay trịn (hình 3.8c) phễu tịnh tiến(hình 3.8a)

Để phơi dễ rơi vào ống ta vát nghiêng mặt đầu ống (hình 3.8a) dùng chốt (hình 3.8c) Năng suất phễu có ống quay 80 chiếc/phút

Nhược điểm cấu ống trượt tăng số lần trượt lên >80 lần/phút ống va đập vào phơi làm hư hỏng bề mặt Để khắc phục nhược điểm này, người ta cắt đôi ống dọc trục thành hai nửa cho hai nửa ống trượt lệch pha Chính hai chuyển động làm đảo lộn phơi tạo điều kiện cho phơi rơi vào ống (hình 3.8b)

Các thông số cần ý :

Đường kính phơi thường : d < 20mm

h = (0,3  0,5) D ; D = (10  15) l ;  = 40  500

Số hành trình kép ống khoảng : n = 50 80 lần/phút Hành trình s = (1,2  1,7) l.

l – chiều dài phôi

3.2.5Định hướng phơi lần thứ hai

Có số loại phôi định hướng hai bước lúc mà phải phân chia hai bước riêng biệt Bước thường lợi dụng vị trí ổn định tự nhiên chi tiết trình chuyển động để định hướng Bước hai thường nhờ tác động cấu định hướng, bước hai sửa lại hướng phơi cho loại bỏ phơi có hướng sai

a) b) c)

Hình 3.8 Định hướng ống

1-Phương pháp loại bỏ phơi sai hướng

Trên hình 3.9 mơ tả số cách loại bỏ phơi sai vị trí Hình 3.8a, b dùng cấu để bắt buộc phơi sai vị trí theo hướng khác nhận lấy phơi vị trí Hình 3.8c, d lợi dụng trọng tâm phôi để loại bỏ phôi sai vị trí

Trên hình 3.9a phơi vị trí đĩa gắn chốt nhận lấy đưa vào máng Những phơi sai vị trí đĩa quay đưa trở phễu

Ở hình 3.9b phơi vị trí tiếp tục di chuyển xuống đoạn máng cịn phơi sai vị trí di chuyển ngồi

Hình 3.9c cho ta phương pháp loại bỏ dùng trọng tâm phơi, phơi vị trí tiếp tục di chuyển, phôi vị trí sai bị lật rơi xuống băng tải ngược phễu cấp phôi

Hình 3.9d lợi dụng trọng tâm hình dáng chi tiết để định hướng

2- Phương pháp sửa lại phơi sai hướng

Hình 3.10a trình bày cấu cấp phôi chi tiết dạng chén, trục cố định, đĩa quay tồn vịng nhờ có chốt mà chi tiết không hướng bị giữ lại đĩa quay thêm nửa vòng chi tiết lật lại

Cơ cấu lật hình 3.10b lợi dụng hình dáng trọng tâm vít để tạo điều kiện cho phơi có đầu nhỏ trước lật 1800 để đầu lớn trước Cịn phơi có đầu lớn trước giữ nguyên vị trí q trình vận chuyển

Các phơi có dạng hình trụ đầu với tỉ lệ l/d 1 định hướng cấu đẩy hình 3.9c Những phơi có đầu nhọn trước chạm vào máng bị đẩy tác động làm lật 1800 Những phơi có đầu trụ trước tác động vào trượt máng vẩn giữ nguyên hướng

Tương tự vậy, hình 3.10d cấu có rãnh chốt tạo điều kiện cho phôi lật dễ dàng

3-3 Cấu tạo phễu cấp phôi

Trên sở phương pháp định hướng thiết kế kiểu phễu cấp phôi tương ứng Trong thực tế có nhiều kiểu dạng phễu khác Trong khn khổ giáo trình này, trình bày số phễu tiêu biểu cho loại có tính tốn kích thước chủ yếu áp dụng vào thực tiễn

Hình 3.10 Phương pháp sửa phơi sai hướng

3.3.1 Phễu cấp phôi kiểu đóa quay

Cấu tạo phễu cấp phôi kiểu đóa quay thể hình 3.11 thông số đóa cho bảng 3-1

1- Ngun lý làm việc : phôi chi tiết dạng trụ trơn trụ có bậc

l  d, phơi dạng đĩa, vịng đổ lộn xộn vào cốc phễu 1, đĩa quay tròn nhờ truyền động trục vít- bánh vít Q trình đĩa quay trịn làm xáo động phơi Khi rãnh đĩa vị trí thấp có phơi rơi vào, rãnh quay lên vị trí cao phơi vận chuyển máng

Hình 3.11 Phễu cấp phôi có đóa quay

Để tạo điều kiện cho phơi định hình dễ rơi vào rãnh, đĩa bố trí thêm số cánh dẫn hướng Đáy phễu thường đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang góc khoảng 300450

2- Năng suất phễu : xác định theo cơng thức: Q = n.z.k (chiếc /phút) Trong đó:

n : số vòng quay đóa (vòng/phút) ; z : số rãnh đóa

k: hệ số điền đầy; hệ số thường xác định thực nghiệm, thường k = 0,4 

0,6

Thông thường: Z = 

 

D

L L

D T

+ =

Đường kính đĩa thường: D= (16  20) l ; với l chiều dài phôi

L : chiều dài rãnh ; B : chiều rộng rãnh ; T : bước rãnh ; L : khe hở rãnh phôi theo chiều dài

3- Vận tốc quay cho phép đĩa: khả phôi lọt vào rãnh phụ thuộc vận tốc quay, vận tốc quay đĩa lớn q phơi khơng kịp lọt vào rãnh Qua tính tốn, vận tốc max trường hợp bố trí chi tiết sau:

- Bố trí chi tiết theo tiếp tuyến : Vmax = 4m/phút - Bố trí chi tiết vng góc với đĩa : Vmax = 1,8m/phút - Bố trí chi tiết theo bán kính đĩa : Vmax = 13m/phút

4- Cơng suất động truyền cho đĩa quay:

N = 2.Mx n

97500.[KW] với : Mx = G.R

Trong G : trọng lượng phơi; R : Bán kính đĩa; : 0,88; n: số vịng quay đĩa

3.3.2 Phễu cấp phôi kiểu cánh gạt

1-Nguyên lý : Hình 3.12a,b nguyên lý phễu cấp phôi cánh gạt Cánh gạt lắc xung quanh tâm 2, vị trí thấp, mặt cánh gạt thấp mặt phẳng nằm ngang góc , chuyển động lên để đổ phơi song song với máng tạo với mặt phẳng nằm ngang góc  Nếu phơi lăn góc  200, phơi trượt  = 450

2- Năng suất phễu : tính theo công thức : Q= m.n.K = n L

d1 K (chiếc/phút)

Ở m: số phơi nằm lúc cánh gạt

L: chiều dài cánh gạt

d1: đường kính (hoặc chiều dài) phôi dọc theo giá

n: số hành trình kép phút cánh gạt Thơng thường n = 820 lần/phút - Các thông số kết cấu phễu:

Chiều dài cánh gạt L = (710) l, l chiều dài phơi

Để nâng cao suất cho phễu phễu phải cung cấp phơi cho máy ta sử dụng giá nâng cánh gạt phễu Dung tích phễu phải phù hợp với suất máy

Để truyền động cho chuyển động phễu, dùng khí nén, thủy lực, động truyền khí Nhiều lấy xích truyền động từ máy cắt

Hình 3.12c nêu rõ dạng phơi sử dụng phễu cánh gạt dạng cánh gạt tương ứng

Khi thiết kế nên lựa chọn kết cấu cánh gạt phù hợp với loại phơi hệ số điền đầy lớn, nhiên bước thử nghiệm quan trọng để định chọn

a)

c) b)

Hình 3.12 Phễu cấp phôi cánh gạt

phương án Tương tự cánh gạt, cịn có loại phễu dùng cấu tịnh tiến lên xuống thay cho cánh gạt mà ta tìm hiểu sau

3.3.3 Phễu cấp phôi kiểu giá nâng

1-Nguyên lý : Nguyên lý làm việc suất phễu cấp phôi giá nâng giống phễu cánh gạt, có khác giá nâng chuyển động tịnh tiến lên xuống Trên hình 3.13 kiểu phễu cấp phôi dạng trục dài cán piston, trục quạt bàn, trục ống nhún xe Honda… Phễu thường cấp phôi cho máy mài vô tâm

Phôi chứa phễu, giá nâng tịnh tiến xuống vị trí thấp(đáy phễu), phôi lăn lên mặt nghiêng giá, giá tịnh tiến lên vị trí cao, lúc phơi lăn vào máng đưa tới vị trí gia cơng nhờ băng tải hay cấu đẩy khí

Máng dẫn phôi Giá nâng phôi

Phễu chứa phơi Phơi

Hình 3.13 Phễu cấp phôi giá nâng

Phễu cấp phôi

Phơi vị trí cao

Phôi mài

Băng tải đưa phôi

2- Ứng dụng : Hình 3.14 máy mài vơ tâm có trang bị hệ thống cấp phôi tự động kiểu giá nâng, giá nâng vị trí cao phơi lăn vào băng tải Băng tải gồm hai dây đai tròn đặt song song bu li dẫn động, phôi nằm hai dây đai chuyển động vào hai đá mài, phôi mài dọc trục Các phôi đưa lên theo nhịp gia công máy mài

Hình 3.15 máy dập ống nắp từ phơi dạng trịn, cấu đẩy phơi tịnh tiến, máng dẫn phơi có nhiệm vụ định hướng phơi, phơi lọt vào rãnh máng đường tâm nằm ngang, phơi lăn đến cuối máng giữ lại, từ cấu đẩy phơi đưa phơi vào vị trí gia cơng theo nhịp

3.3.4 Phễu cấp phôi kiểu móc quay

Phễu cấp phơi có móc quay dùng cho loại phơi hình ống hình 3-16b, phơi dạng bạc

1- Nguyên lý làm việc phễu(hình 3.16a) : phôi chứa cốc phễu qua cửa chắn rơi vào thùng 3, phơi móc vào móc quay móc tới vị trí rơi, máng hứng lấy phơi dẫn ngồi Để tạo điều kiện cho phơi dễ rơi vào máng 4, phôi lên đến vị trí cao vào ống (tạm gọi ống dẫn hướng)

Cấu tạo đĩa mang móc phải cho gặp trường hợp tải quay lồng khơng trục

Phễu chứa phơi Máng dẫn phôi

Cơ cấu đẩy phôi

Piston dập phôi Khuôn

Thùng chứa sản phẩm Giá nâng phơi

Hình 3.15 Máy dập ống có cấp phơi tự động

2-Tính tốn thể tích suất

- Thể tích cốc phễu tính: V =P v T.Q[cm ]3



Trong :

v: thể tích phôi (cm3) Q: suất phễu (chiếc/phút)

T: thời gian lần móc đưa phơi vào máng (phút)

: hệ số thể tích, thường = 0,4 0,6

- Năng suất phễu: Q= Z.n.K (chiếc/phút) Trong :

n: số vịng quay đĩa móc (vịng/phút), n tính theo vận tốc móc, với v = 1525(m/phút)

Z: số móc chu vi đĩa quay K: hệ số điền đầy; thường K = 0,5

Phôi Phễu

- Bước móc tính:

m =  + L + l + l

 : chiều dầy móc L: chiều dài móc

l: chiều dài chi tiết

l: khe hở cần thiết để chi tiết rơi khỏi móc

3- Ứng dụng

Phễu cấp phơi móc quay sử dụng cho máy mài hai đá hình 3.17, phơi móc lên đưa tới ống dẫn, từ phơi rớt xuống băng tải, băng tải quay dẫn phôi tới khe hở hai đá mài.Khi mài xong chi tiết rơi vào thùng chứa

3.3.5 Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa

1- Nguyên lý làm việc(hình 3.18) : Phơi đổ lộn xộn vào cốc phễu Hai nửa ống di trượt chuyển động ống bao nhờ hai gạt Hai nửa ống tác động vào phôi làm phôi bị xáo trộn rơi vào ống dẫn Hai gạt liên kết với hai nửa ống trượt chốt 14 đầu tì vào cam Các cam lệch tâm 7a lắp đồng trục, lệch 1800 quay nhờ puly 12 Các giá đỡ 11 13 bắt cứng đế 10 giá đỡ 11 gắn cứng ống bao Ống bao có nhiệm vụ định hướng cho ống trượt giữ vững cốc phễu nhờ đáy cốc lắp vừa khít với ống

Để truyền chuyển động quay cho trục cam dùng động hộp giảm tốc dùng truyền động khí nén, thủy lực tùy theo loại máy công cụ

2- Ứng dụng : Phễu cấp phôi dạng ống trượt không xẻ nửa thường dùng cho loại phơi bi cầu có d < 20mm loại trục có d  15mm l = (1,11,25) d Đường kính miệng phễu D = (10 15) l, góc nghiêng phần phễu K = 400500 ; Số hành trình kép n

= 5080 lần phút Chiều dài hành trình ống S = (1,21,7) l

Phễu cấp phôi dạng ống xẻ nửa di trượt lệch pha thường dùng cho loại phơi trụ có tỷ lệ l/d cao, l/d > Phễu cấp phơi dạng ống quay dùng cho

Hình 3.17 Máy mài hai đácấp phôi tự động Phôi

Đá mài Băng tải

Moùc quay

Thùng chứa sản phẩm

các loại phơi trụ có l/d = (1,13,5) d thường d < 20mm l < 60mm Cũng dùng cho chi tiết dạng đĩa có l=(0,20,4) d, lúc d tới 100mm

Đường kính lỗ ống định hướng phải tuân thủ nguyên tắc không để phôi lúc rơi vào ống, tránh khoảng kích thước dễ bị kẹt phơi Việc tra cứu kích thước ta sử dụng sổ tay khí tập (Tiếng Nga), tính tốn theo cơng thức sổ tay

Ví dụ, đường kính ống tỉ lệ kích thước phơi lf/df < 1,7 là:

doâ = dphoâi.n1 2

2 f f

f +

1 ) d

l

( 

Ở n1 = 0,90,95 gọi hệ số tin cậy

f: hệ số ma sát phôi ống (f = 0,45  0,8) df lf kích thước phơi

dơ kích thước lỗ ống

Đối với phơi có lf/df > 1,7 đường kính lỗ ống : dơ = 2.n1.df Năng suất tính gần theo cơng thức : Q = K.n / phút

Trong đó: n số chu kỳ tịnh tiến bạc hai nửa phút (n = 100  150) K hệ số rơi lọt phôi (K = 0,025  0,25)

3.3.6 Phễu cấp phôi định hướng rãnh

1- Nguyên lý : Phễu cấp phơi hình 3.19 thường dùng cho loại phơi có mũ, chiều dài phơi l = 50mm; d = 10mm Trong phễu có đĩa quay, đĩa có gắn vấu làm nhiệm vụ đẩy phơi máng phôi lọt vào rãnh Đĩa thường đặt nghiêng góc 250300 Máng dẫn đặt vị trí cao đĩa Loại phễu làm việc êm, có độ tin cậy cao, suất trung bình

2- Năng suất :

Q = Z.n.K (chiếc/phút) Trong đó:

Z: số vấu đóa quay

n: số vòng quay đĩa phút k: hệ số điền đầy

Hình 3.18b cho ta vài thông số phễu phôi D: đường kính đĩa tính từ tâm chi tiết

Dmin >

d 42

 (58) d

2 

(mm)

l2 =

0,85(d + d)

1

l1 = 1,5d

Trên mặt trụ đóa thành máng tạo thành góc 600

3.3.7 Phễu cấp phôi rung động

Phễu cấp phôi rung động dùng nhiều lĩnh vục khác gia cơng cắt gọt, đóng gói, dược phẩm, thực phẩm…Để hiểu rõ khả vận chuyển ta tìm hiểu ngun lý sau

1- Nguyên lý vận chuyển phôi rung động :

Giả sử có phơi B đặt mặt phẳng nằm ngang A (hình 3.20a), cho mặt phẳng chuyển động từ trái qua phải với gia tốc a, lúc có lực tác dụng lên phơi B sau :

- Lực ma sát : Fms = P.f , với P trọng

lực vật B, f hệ số ma sát, lực có xu hướng làm vật B chuyển động theo A

- Lực quán tính : Fqt = m.a , với m khối

lượng vật B, a gia tốc chuyển động A Lực qn tính có tác dụng ngược lại lực ma sát cản trở chuyển động vật B theo A

- Nếu Fms > Fqt vật B di chuyển

cùng mặt phẳng A

- Nếu Fms < Fqt vật B di chuyển

ngược chiều với mặt phẳng A

Như cho mặt phẳng A chuyển động sang phải với gia tốc a đủ lớn để thỏa mãn Fms < Fqt A chuyển động qua trái gia tốc a

đủ nhỏ để Fms > Fqt vật B dịch chuyển

mặt phẳng A từ phải qua trái Tuy nhiên để tạo dao động đi-về có gia tốc khác khó khăn, nên ta tìm cách thay đổi giá trị lực ma sát để thỏa mãn điều kiện

Theo hình 3.20b ta gắn mặt phẳng A vào

hệ lề bốn khâu, đặt nằm nghiêng góc  so với mặt phẳng nằm ngang cho chúng dao động qua lại Cùng với nghiêng, mặt phẳng chi tiết nằm chuyển động theo Khi đòn bẩy chuyển động sang phải (trong phạm vi góc ) mặt phẳng chuyển động qua phải xuống thấp Ngược lại đòn bẩy chuyển động qua trái, mặt phẳng vừa qua trái vừa nâng lên cao

Ta qui ước hai trường hợp chuyển động có gia tốc a Để đơn giản cho việc tính tốn, ta cho chuyển động xảy theo hai hướng nằm ngang thẳng đứng, đồng thời gia tốc chia làm hai thành phần ngang (an) đứng (ađ)

Cần ý lực ma sát đổi chiều ta đổi chiều chuyển động

Hình 3.20 Nguyên lý vận chuyển rung động

a Fms Fqt A B P a) Fqt Fms P c)  Pñ Pn A B a Fms Fqt P b)  a ñ an B

Khi mặt phẳng chuyển động qua phải xuống, lực ma sát tính cơng thức :

Fms = m (g - ) f

Khi mặt phẳng chuyển động qua trái lên, lực ma sát tính cơng thức :

Fms = m (g + ađ) f ađ : gia tốc thẳng đứng

So sánh hai công thức ta thấy mặt phẳng chuyển động phía gia tốc làm giảm bớt lực ma sát, ađ > g Fms < Lúc chi tiết tác dụng

của lực quán tính rời khỏi mặt phẳng lại phía sau mặt phẳng Thời điểm mặt phẳng chuyển động phía lúc vật thể rơi xuống chạm vào mặt phẳng vị trí khác so với vị trí ban đầu lúc lực ma sát lớn lực quán tính nên vật thể dính chặt vào mặt phẳng chuyển động theo mặt phẳng sang trái, việc lặp lại chu kỳ Kết toàn thể hệ thống dao động chi tiết chuyển động bước giật từ phải qua trái mặt phẳng nằm ngang

Muốn vận chuyển vật mặt phẳng nghiêng ta dùng sơ đồ 3.20c, vật thể nằm mặt phẳng nghiêng, trọng lượng P phân thành hai thành phần : Pn – thành phần

theo phương song song với mặt phẳng Pđ - thành phần theo phương vng góc với mặt

phẳng Khi mặt phẳng nằm nghiêng chuyển động phía phía lực Pn

đều tác dụng theo hướng

Muốn cho chi tiết chuyển động từ phải sang trái mặt phẳng nghiêng ta cần phải bảo đảm điều kiện sau đây:

Khi mặt phẳng chuyển động phía dưới: Fms + Pn < Fqt ( chi tiết rời khỏi mặt phẳng lại phía sau mặt phẳng) Khi mặt phẳng chuyển động phía : Fms > Pn + F qt ( chi tiết chuyển động theo mặt

phaúng )

Hai điều kiện thực cách cho hệ thống dao động nhanh Phễu cấp phôi rung động làm việc theo nguyên lý

2- Cấu tạo phễu rung động

Phễu hình trụ gắn ba lò xo 4ù, ba lò xo đặt nghiêng góc  =750 so với mặt phẳng đế (mặt phẳng nằm ngang ) tiếp tuyến với hình trụ tưởng tượng Trong cốc phễu có cánh xoắn ốc (2) gắn vào thành phễu theo đường xoắn ốc từ lên ( hình 3.21)

1

3

Vf T

R



Góc nghiêng cánh xoắn 1030’

Đáy cốc phễu làm thành mặt côn để chi tiết dễ dàng chuyển động thành cốc phễu, đáy phễu có gắn nam châm điện (hình 3.22) Cuộn dây nam châm điện gắn cố định lên đế điều chỉnh khoảng cách khe hở so với lõi bu-lơng Tồn nam châm điện gắn đế 8, để giảm dao động xuống nền, đế có gắn bốn cục cao su giảm chấn

3- Nguyên lý làm việc phễu rung

Phôi chi tiết dạng rời rạc cấp vào cốc phễu Khi cấp nguồn cho nam châm điện, nam châm điện tạo dao động kéo phễu xuống Nhờ lò xo đặt nghiêng góc 750 so với mặt phẳng nằm ngang cho hình chiếu lị xo xuống mặt phẳng ngang trùng với tiếp tuyến vòng trịn tâm Do hệ thống dao động, cốc phễu vừa chuyển động lên xuống T vừa xoay R (hình 3.21) quanh tâm góc nhỏ, phôi nằm hỗn độn phễu tản xung quanh thành phễu bắt đầu tiếp cận với đầu mối cánh xoắn, phôi chuyển động theo cánh xoắn từ đáy phễu lên theo mặt phẳng nghiêng khỏi phễu theo sở động học trình bày Khi phôi khỏi phễu theo máng dẫn vào vị trí gia cơng đóng gói

Trong phễu cấp phôi rung động Dẫn động cấu cấp phơi kiểu đầu rung điện từ, khí, khí nén thuỷ lực Thơng dụng đầu rung điện từ chúng cho phép điều chỉnh vô cấp suất cấp phôi Khi dùng nam châm điện xoay chiều nên chọn tần số 50 Hz tương ứng với 3000 dao động /phút Lực kích động ban đầu khoảng 100 N

Để thay đổi suất phễu, phương pháp thường dùng thay đổi khoảng cách khe hở lõi sắt từ nam châm điện thay đổi hiệu điện hay tần số dòng điện, thay đổi khối lượng chi tiết cốc phễu, để ổn định dao động hệ thống để theo kịp nhịp gia cơng, ta dùng phễu phụ để chứa phơi

Hình 3.22 Cấu tạo phễu cấp phôi rung

7

Nguyên lý phễu phụ vào khối lượng cốc phễu điều chỉnh sẳn, cấu chặn phôi phễu phụ mở để tiếp tục đổ phơi vào phễu

4- Một số phễu thường dùng

Hình 3.23a phễu hình trụ thơng dụng, chi tiết q mỏng có khả chồng lên máng xoắn có gờ nghiêng để q trình di chuyển phơi rơi xuống, phía máng xoắn gắn đoạn cong cao vừa chiều dày chi tiết gạt chi tiết chồng rơi xuống Nếu chi tiết có khả xếp dựng lên, ta bố trí đoạn dốc chi tiết ngã xuống

Hình 3.23b phễu cơn, loại dễ dẫn chi tiết lên máng đồng thời dùng cho chi tiết có chiều cao vượt khoảng cách bước xoắn máng

3.4 Cấu tạo máng dẫn phôi

3.4.1 Các loại máng dẫn phôi

Máng dẫn phôi phận quan trọng hệ thống cấp phơi Nó có nhiệm vụ dẫn phơi từ phễu tới vị trí gia cơng từ vị trí gia cơng tới phận tích trữ phôi cho giai đoạn Như máng dẫn phơi có mặt từ lúc cấp phơi thành phẩm tạo Tùy theo hình dáng kích thước trọng lượng phơi mà có loại kết cấu máng tương ứng

Các loại máng có kết cấu hình 3.24 dùng cho chi tiết có trọng lượng nhỏ, phơi lăn trượt đáy máng không sợ bị hư hỏng bề mặt phơi Khi phơi có trọng lượng lớn cần bảo vệ bề mặt phơi ta giảm diện tích tiếp xúc phôi máng dẫn gắn lăn đáy máng

- a, b, c, d máng chữ nhật dùng cho chi tiết trụ có l/d < 3,5 chi tiết dẹt có chiều dày nhỏ đường kính nhiều lần

- e máng chữ T dùng cho chi tiết trụ có mũ dạng bu lơng

a) b)

Hình 3.23 Cấu tạo phễu

1

2

3

- f: máng chữ V, g: máng chữ C dùng cho chi tiết trụ có l/d > 3,5

- i: máng chữ U có rãnh dùng cho chi tiết có mũ theo phương pháp đổ phơi vào máng

- j: máng chữ T ngược dùng cho phơi có dạng nửa hình trụ

- k: máng - l: máng hai - m: máng treo - n: máng đỡ

3.4.2 Tính tốn thiết kế máng dẫn phôi

Để phôi di chuyển máng, ta phải tác động lực vào phơi Có nhiều cách tạo lực di chuyển phôi

- Dùng trọng lực phôi cách đặt máng nghiêng góc so với phương nằm ngang Nếu phơi lăn độ dốc máng nhỏ khoảng 5070 Nếu phơi trượt góc nghiêng phải lớn góc ma sát phôi đáy máng (khoảng 300)

- Dùng phương pháp rung động

- Dùng lực khí thủy lực để đẩy phôi

Phôi di chuyển cách lăn máng tốt nhất, nhiên với loại phơi có l/d  3,5 bị kẹt phơi, cịn phơi có l/d > 3,5 dễ bị đổi hướng kẹt phôi, nên cho trượt dọc trục

Khi tính tốn chiều rộng máng dùng cho chi tiết lăn nên ý đến kích thước kẹt phơi hay cịn gọi điều kiện kẹt phơi

Trên hình 3.25 biểu diễn phơi có L, D lăn máng có chiều rộng B Trong q trình lăn phơi bị nghiêng hình vẽ Khi phơi chạm vào máng điểm E, phôi chịu tác dụng lực pháp tuyến No lực ma sát T Hợp lực chúng N, tạo với No góc , góc ma sát Cịn đường chéo OE tạo với No góc 

Nếu  <  N tạovới điểm O moment mà moment làm cho phơi bị nghiêng thêm tức bị kẹt (hình 3.25a)

a) b) c) d)

e) f) g)

i) j) k)

l) m) n)

Nếu  >  N tạo với điểm O moment mà moment làm cho phơi bớt nghiêng, nghĩa phơi hết kẹt (hình 3.25b)

Vậy  =  giới hạn trạng thái kẹt trạng thái có khả trở vị trí ban đầu

Góc  lại phụ thuộc vào khe hở mặt đầu phơi thành máng Nếu kích thước L phơi có dung sai

nhỏ chiều rộng B máng ảnh hưởng đến trạng thái kẹt phơi B nhỏ  lớn;  lớn B = L

Nhưng để phôi dễ dàng vận chuyển máng không bị đổi hướng thì: L < B < Bmax

Trong Bmax đạt  =  Từ hình vẽ ta có:

cos = B D + L2 Và theo lượng giác:

cos = 1 + tg2



Suy ra:

B D + L =

1 + tg

2 2



Khi  =  :

Bmax D + L =

1 + tg =

1 +

2 2

 

 = tg : laø hệ số ma sát Vậy:

Bmax = D + L +

2

2 

Để phôi di chuyển máng không bị kẹt: L + min + L + B < B <

D + L + 2  B L D N0 N T E  

a) b)

Hình 3.25 Tính tốn máng dẫn O

O

Trong đó:

L: chiều dài phôi; L : dung sai phôi

min: khe hở nhỏ phôi máng; B : dung sai chế tạo máng

3.5 caùc cấu khác hệ thống cấp phôi

3.5.1 Cơ cấu tách phôi (điều tiết phôi)

Hình 3.26 Các loại cấu điều tiết phơi

a)

b)

c)

d)

e)

g)

h)

i) k)

Cơ cấu tách phơi có nhiệm vụ điều tiết phơi theo nhịp gia công máy Thông thường cấu đặt cuối máng dẫn phôi giữ phôi nằm chờ vị trí Sau chu kỳ gia công kết thúc, cấu lại tách phôi khỏi loạt phôi Phôi tách rơi vào cấu đưa phơi hay cịn gọi cấu nạp phơi

Có nhiều trường hợp cấu tách phôi làm nhiệm vụ đưa phôi

Trên hình 3.26 loại cấu điều tiết phôi cho nhịp gia công máy công cụ

3.26a – loại cấu đẩy lắc

3.26b - loại cấu dùng chốt, chốt ngăn chốt mở 3.26c - loại cấu quay

3.26d - loại cấu cam: hai cam lệch 1800

3.26e - loại cấu dùng vít để điều tiết

3.26g - loại cấu dùng bánh ma sát

3.26h - loại cấu dùnồ đĩa có lỗ lệch

3.26i - loại cấu dùng băng tải

3.26k - loại cấu dùng đĩa quay

3.5.2 Cơ cấu đưa phôi

Cơ cấu có nhiệm vụ đưa phơi vào vị trí gá đặt, thường đưa tới tâm máy để cấu đẩy phôi đẩy phôi vào trục hai mũi tâm tự động định vị vào phôi

Cơ cấu đưa phôi phải thực việc chuyển động xác thời gian không gian Kết cấu cấu cho lùi không bị phôi làm cản trở chuyển động

Hình 3-27a, b loại

cấu chuyển động tịnh tiến thường dùng cho loại phơi hình trụ, đĩa, a)

b)

Hình 3-27c, d loại cấu chuyển động lắc thường dùng cho loại phôi trụ, cầu, dĩa

Cả bốn loại cấu đưa phôi phù hợp với máy tự động trục sau đưa phơi xong, lùi khỏi vùng gia cơng trục nhiên suất không cao, đạt khoảng 60 chiếc/phút

Cơ cấu đưa phơi quay trịn (hình 3-27e, g) có suất cao phù hợp với loại máy nhiều trục

Khi cần phải thay đổi hướng phơi ta dùng cấu vừa tịnh tiến vừa quay (hình 3-27h), đổi hướng phơi góc 900 1800

Trong nhiều trường hợp ta sử dụng đầu Rơvơnve gắn dụng cụ cắt để đưa phơi (hình3-27i), lúc phơi đổi hướng 1800 so với vị trí máng dẫn

3.5.3 Cơ cấu đẩy phôi

Cơ cấu đẩy phơi có dạng: dạng đẩy phơi từ cấu đưa phơi vào trục chính, dạng đẩy phơi gia cơng khỏi trục để chuyển sang công đoạn gia công

Trên hình 3-28a, b, c cấu đẩy phơi khỏi trục chính, cấu a, c dùng lực lò xo để đẩy Cơ cấu b dùng cần tác động vào trục di trượt lòng trục để đẩy phơi Trong cấu trên, việc gá đặt chi tiết thường sử dụng ống kẹp đàn hồi có phận định vị chiều trục

Hình 3.28 Cơ cấu đẩy phơi a)

b)

c)

d)

e)

g)

Phoâi

Phoâi

Phoâi

Trên hình 3-28d, e, g cấu đẩy phơi vào Loại d, e sử dụng lực lị xo thơng qua cấu ép hành trình đẩy khơng xác, sử dụng chấu kẹp có định vị chiều trục Loại g chuyển động tịnh tiến cứng, hành trình xác sử dụng chấu kẹp không định vị chiều trục

3.5.4 Cơ cấu thay đổi hướng phôi

Trong q trình cấp phơi có lúc cần phải thay đổi hướng phơi góc 900 1800 để thực việc gia công Đặc biệt chuyển từ công đoạn gia công sang công đoạn gia công khác từ chỗ vận chuyển tới vùng gia cơng Các cấu hình 3.29 thực nhiệm vụ nói

Hình 3.29a cấu đổi hướng 1800 chi tiết ngửa thành sấp Hình 3.29b cấu đổi hướng 900 chi tiết chuyển động lăn thành chuyển động trượt

Trang sau trình bày vài hệ thống cấp phơi tự động BÀI TẬP CHƯƠNG

Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho loại máy công cụ sau : - Máy tiện cấp phôi dọc, kẹp phôi mâm cặp

- Máy khoan tự động chi tiết dạng bạc dạng mỏng - Máy dập lỗ định hình

- Máy mài phẳng liên tục - Máy mài có tâm ăn dao ngang - v…v

Hình 3.29 Cơ cấu thay đổi hướng phôi

a) b)

Hình 3.30 Hệ thống cấp phơi tự động cho máy mài vô tâm chạy dao dọc

1-Băng tải dọc ; 2-Phôi ; 3-Phễu cấp phôi ; 4- Máy mài vô tâm ; 5-Hộp giảm tốc ; 6-Pittơng đẩy phơi

Hình 3.31 Hệ thống cấp phôi tự động cho máy mài vô tâm chạy dao ngang

1-Phễu cấp phôi ; 2-Rulô vận chuyển phôi ; 3-Động quay rulô ; 4-Thùng dựng sản phẩm ; 5-Phôi ; 6-Động chạy dọc ; 7-Píttơng kẹp phơi ; 8-Píttơng nâng phơi ; 9-Máy mài vơ tâm

Chương

KIỂM TRA TỰ ĐỘNG 4.1 Khái quát kiểm tra đo lường tự động

4.1.1 Vị trí tác dụng kiểm tra, đo lường sản xuất

Kiểm tra tự động lĩnh vực quan trọng tự động hóa sản xuất Chức thu thập xử lý thông tin trạng thái thiết bị, tiến trình quy trình cơng nghệ Nếu khơng có thơng tin khơng thể thực điều khiển Việc kiểm tra cần có giai đoạn trình sản xuất, từ khâu nhận nguyên liệu tới khâu phân phối sản phẩm Chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều vào phương pháp kiểm tra

Một số lĩnh vực mà kiểm tra tự động phải đảm nhận : - Kiểm tra phôi trước gia cơng

- Kiểm tra tình trạng thiết bị khởi động máy (bôi trơn, che chắn, mức điện áp) - Kiểm tra an tồn gia cơng

- Kiểm tra chất lượng sản phẩm sau gia công

Lịch sử phát triển sản xuất cho thấy rằng: tổ chức hệ thống sản xuất, phải giải vấn đề trang thiết bị kỹ thuật gia công mà phải đồng thời giải vấn đề trang thiết bị kỹ thuật đo lường, kiểm tra tương xứng Sản xuất phát triển hai mặt thể mối quan hệ hữu với

Mối quan hệ thể hai mặt : chất lượng suất Rõ ràng chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào độ xác kiểm tra, cịn suất q trình sản xuất lại phụ thuộc vào tốc độ kiểm tra

Nguyên công kiểm tra chất lượng chi tiết chiếm tỉ lệ lớn qúa trình cơng nghệ Trong số lĩnh vực sản xuất, nguyên công kiểm tra chiếm khoảng từ 2550% thời gian chu kì cơng nghệ (thời gian thực qúa trình cơng nghệ ) Ví dụ cơng nghiệp chế tạo vịng bi, thời gian thực nguyên công kiểm tra chiếm khoảng 25%30% thời gian thực tồn qui trình cơng nghệ Hoặc máy công cụ tự động chế tạo bulông chẳng hạn Để sản xuất bulông cần khoảng giây, để kiểm tra vịng ren, tức tay phải 30 giây Như để kiểm tra 100% sản phẩm máy cần có 10 cơng nhân Vì việc kiểm tra hàng loạt sản phẩm gia công máy tự động phải tự động hóa

Trong trường hợp, đại lượng đo cần theo dõi thay đổi nhanh cần độ xác đặc biệt, phương pháp thủ công trở nên vô hiệu

Các hệ thống kiểm tra tự động không giải vấn đề suất, bảo đảm độ xác nghiệm thu sản phẩm mà cịn có tác dụng tích cực tới q trình gia cơng Với độ

chính xác cao, tốc độ phản ứng nhanh, thiết bị kiểm tra tự động đưa tín hiệu kết gia công tác dụng ngược trở lại máy gia công, bảo đảm không xuất phế phẩm

Như ngun cơng kiểm tra có ảnh hưởng lớn đến suất chất lượng sản phẩm Thiếu tự động hóa q trình kiểm tra khơng thể thành lập dây chuyền tự động, phân xưởng tự động nhà máy tự động với chu kỳ hoạt động hoàn tồn tự động

Kiểm tra kích thước chi tiết hình thức kiểm tra tự động đơn giản nhất, quan trọng, đặc biệt ngành khí Đây nội dung thuộc phạm vi nghiên cứu chương

4.1.2 Các phương pháp cảm nhận kích thước tự động 1- Cảm nhận kích thước ngồi

Bộ phận cảm nhận kích thước thiết bị kiểm tra tự động khác với phận cảm nhận kích thước phương tiện đo tay chỗ là: phải chuyển dịch tự động, khơng có tham gia bàn tay người Vì phận phải thiết kế sau cho có tính tự lựa cao, dễ dàng tiếp xúc với bề mặt chi tiết Hình 4.1 phương pháp cảm nhận đường kính ngồi

Sử dụng calip hình 4.1a; calip hàm đầu lọt hình4.1b; calip hàm hai đầu lọt, khơng lọt phía hình 4.1c ; loại calip dùng để đo tự động phải sử dụng khớp quay tự lựa để dễ dàng đưa vào chi tiết Ta sử dụng cấu đo tiếp xúc đường hình 4.1d; tiếp xúc điểm hình 4.1e Thuận lợi dùng khối V; kích thước d thay đổi, đường sinh hình trụ cao thấp, hình 4.1g Hình 4.1h rõ cách đo đường kính với mức độ tự lựa cao dễ dàng cho trình tự động hóa; calip hàm tự lựa tạo đế 4, hàm cứng lò xo 6; có nhiệm vụ đẩy chi tiết vào calip, đầu đo làm đóng mở cặp tiếp điểm kích thước chi tiết thay đối Khi đo đường kính dùng kẹp hình 4.1i dùng lắc hình 4.1k Các phương pháp phù hợp với việc phân loại kích thước thành hai nhóm phế phẩm thành phẩm máy đo tự động

a) b) c) d)

e)

g) h) i) k)

Khi cảm nhận kích thước dài, cao, rộng phương tiện tương tự đường kính ngồi

2- Cảm nhận đường kính lỗ

Đối với đường kính lỗ, dùng calip trụ (hình 4.2a, b) calip (hình 4.2c) dùng hai ngàm hình e

Calíp tự lựa dùng ba viên bi (hình 4.2d), kích thước thay đổi viên bi ép vào mặt côn, tiếp điểm đóng, mở

Hình 4.2e cách đo lỗ dùng hai điểm tiếp xúc hai tiếp điểm điện

Trên sơ đồ hình 4.2g cách đo lỗ dùng lò xo đàn hồi: chốt trụ có hai lỗ vng góc nhau, lỗ có miếng bích gắn vào lị xo Miếng bích có đầu chìa lỗ để tiếp xúc với bề mặt lỗ Sự di chuyển miếng phụ thuộc vào kich thước lỗ cần đo Thanh nhận dich chuyển tác dụng lên cơng tắc

Ngồi phương pháp cảm nhận tiếp xúc với đối tượng nêu, cịn có phương pháp cảm nhận khơng tiếp xúc : dùng khí nén, dùng cảm ứng, dùng tia …

4.1.3 Phân loại thiết bị kiểm tra tự động

Dựa theo mức độ tự động hóa người ta chia thiết bị kiểm tra loại sau đây:

Hình 4.2 Các phương pháp cảm nhận đường kính lỗ

a) b) c)

d)

e) g)

1 2

1

1

2 3

- Thiết bị kiểm tra tay - Thiết bị kiểm tra khí - Thiết bị kiểm tra bán tự động

- Thiết bị kiểm tra tự động

Khi sử dụng thiết bị (đồ gá) kiểm tra tay người cơng nhân (ngừơi kiểm tra) thực tất thao tác cần thiết tay : gá thao tác chi tiết đồ gá, xếp đặt chi tiết thành phẩm phế phẩm vào chỗ riêng biệt Quá trình đánh giá chất lượng chi tiết (hay sản phẩm) thực mắt thường số dụng cụ đo

Đối với thiết bị kiểm tra bán tự động số thao tác : gá, tháo chi tiết phân loại chi tiết thực tay, lại tất công việc khác thực tự động Ở thiết bị kiểm tra tự động hóa tất trình kiểm tra tự động hóa

Dựa theo phương pháp tác động đến q trình gia cơng chi tiết thiết bị kiểm tra chia hai loại sau đây:

- Kiểm tra thụ động

- Kiểm tra chủ động (kiểm tra tích cực)

Dùng thiết bị kiểm tra thụ động để xác định kích thước chi tiết, phân loại chi tiết thành phẩm phế phẩm, xác định phế phẩm sữa chữa khơng thể sửa chữađược, phân loại chi tiết thành nhóm theo kích thước

Phương pháp kiểm tra hồn chỉnh kiểm tra tích cực Dựa vào kết đo lường, thiết bị kiểm tra tự động điều chỉnh lại máy, điều chỉnh lại quy trình cơng nghệ, dừng máy có chi tiết sai quy cách Trong số hệ thống kiểm tra tự động, phát tín hiệu báo động âm (còi) ánh sáng (đèn) quy trình cơng nghệ bị vi phạm Phương pháp kiểm tra tích cực làm giảm số lượng phế phẩm tới mức thấp nhất, thực tế sản xuất chứng minh điều

Khi thực kiểm tra tích cực khơng cần dừng máy thời gian kiểm tra trùng với thời gian máy (thời gian gia cơng ) Vì q trình kiểm tra kích thước thực trực tiếp q trình gia cơng, thiết bị kiểm tra tích cực cho phép điều khiển q trình cơng nghệ nhằm đảm bảo độ xác theo u cầu Điều đạt nhờ cấu phản hồi ngược tác động lên cấu chấp hành máy để ngăn ngừa phế phẩm Các thiết bị kiểm tra thiết bị tự động

Đại diện cho kiểm tra thụ động máy chọn tự động

Đại diện cho kiểm tra tích cực hệ thống kiểm tra gia cơng có tham gia điều chỉnh kích thước hay chế độ cắt Tuy nhiên kiểm tra gia cơng nhằm mục để người thợ điều chỉnh máy

4.2 Thiết bị phân loại tự động (máy chọn)

4.2.1 Nhiệm vụ cấu tạo tổng quát

Máy chọn tự động có nhiệm vụ theo dõi kích thước chi tiết gia cơng phân loại chúng thàng nhóm:

- Chia thành hai nhóm:" phế phẩm" " thành phẩm"

- Chia thành ba nhóm: " phế phẩm +" tức phế phẩm sửa ; "phế phẩm -" tức phế phẩm không sửa ; thành phẩm

- Có loại máy ngồi việc loại phế phẩm phân chia thành phẩm nhiều nhóm để tiện cho việc lắp ráp

Mặc dù thiết bị kiểm tra tích cực phát triển mạnh máy tự động phân loại giữ vai trò định sản xuất Đặc biệt sản phẩm lắp chọn theo nhóm Máy chọn tự động thích hợp với chi tiết nhỏ, vừa, hình dáng đơn giản : bi cầu, chốt trụ, chốt côn, bạc, vòng bi, căn.v.v Máy chọn tự động cần thiết phải kiểm tra 100% sản phẩm

Cấu tạo tổng quát máy chọn, phận : cảm biến, cấu trung gian (còn gọi mạch đo), cấu chấp hành giới thiệu chương II Máy chọn tự động cịn có cấu cấp phơi, cấu gá đặt chi tiết để đo, cấu vận chuyển, cấu quay chi tiết, cấu nhớ tín hiệu thùng chứa sản phẩm sau phân loại xong

4.2.2 Giới thiệu số máy chọn tự động

Như nói máy chọn tự động thích hợp cho chi tiết nhỏ, vừa, đơn giản Sau giới thiệu vài loại máy chọn kiểu cơ-điện để phân loại chốt trụ bạc

1- Máy chọn tự động đường kính lỗ bạc kiểu tiếp xúc điện-khí nén

Hình 4.3 sơ đồ phẳng máy chọn mạch điện điều khiển Loại máy dùng để kiểm tra đường kính lỗ bạc lót chia thành nhóm kích thước khác Nguyên lý làm việc máy: đai 4, có gắn chốt puly dẫn động để xáo trộn tiến hành thu hoạch chi tiết hướng sau chi tiết đổ vào máng chờ đĩa Đĩa gián đoạn đưa chi tiết đến vị trí đo kiểm Bánh cóc 17 gắn đồng trục với đĩa hoạt động nhờ cam 18 lò xo xoắn Cam 16 có nhiệm vụ đóng tiếp điểm 1-k để nam châm 11 đẩy đầu đo 10 vào vị trí đo, sau nhả để trả đầu đo đồng thời đóng tiếp điểm 3-k để nam châm 15 hút nắp 23 mở cho chi tiết lăn vào thùng chứa

Việc đóng, mở nắp thùng chứa điều khiển cảm biến khí nén - điện tiếp xúc 24 Khi đầu đo 10 vào lỗ chi tiết màng di động cảm biến không tiếp xúc với tiếp điểm cửa I, II, III, IV đóng, chi tiết rơi vào thùng V Khi đóng tiếp điểm B đèn D2 làm việc, rơle P2 hút, tiếp điểm 2-P2 đóng, nam

châm N2 hút nắp thùng II mở để chi tiết rơi vào Khi đóng tiếp điểm A (kích thước lớn

nhất), đèn D1 thơng, rơle P1 hút đóng tiếp điểm 2-P1, nam châm N1 hút mở cửa thùng I

để chi tiết rơi vào Lúc tiếp điểm B đóng 1-P1 mở nên đèn D2 khơng

thông nên rơle P2 không làm việc, N2 không hút Tương tự tiếp điểm C, D lần

lượt đóng kích thước lỗ nhỏ dần

I

II

III

IV

V

A

B

C

D

Hình 4.3 Máy chọn tự động đường kính lỗ bạc

p

2- Máy chọn tự động đường kính trục kiểu - quang điện

I

II

III

IV

V

Hình 4.4 Máy chọn tự động kích thước chốt trụ

P2

Máy gồm phận cung cấp "phôi" (1, 2, 3, 4), phận đưa "phôi" 19 làm việc nhờ cam 18; phận đẩy phôi 17 làm việc nhờ cam 14 Cam K có nhiệm vụ đóng mở tiếp điểm 1-K, đưa điện vào nam châm để nâng hạ đầu đo cảm biến

Cảm biến làm việc theo nguyên tắc sau: Nguồn sáng S qua kính hội tụ Q, xuyên qua khe chắn V, chiếu vào gương G1, phản xạ lên gương G2, G3 chiếu vào điện trở nhạy quang F (hoặc tế bào quang điện) Kích thước d chi tiết thay đổi, thông qua cần lắc, gương G1 thay đổi vị trí làm lệch tia sáng tới điện trở nhạy quang F Nếu tia sáng chiếu vào F1, dịng điện thơng rơle P1 tác động, tiếp điểm 1-P1 đóng, nam châm N1 hút, cửa thùng I mở, chi tiết 17 đẩy rơi vào Cứ vậy, tia sáng chiếu vào điện trở nhạy quang cửa thùng tương ứng mở; chi tiết phân thành nhóm Khi kích thước q nhỏ, tia sáng chiếu ngồi F, chi tiết rơi vào thùng (chứa phế phẩm) Hình 4.4 sơ đồ máy chọn nêu

3- Máy chọn tự động đường kính trục dùng cảm biến tiếp cận (hình 4.6)

Nguyên lý :

Chi tiết từ phễu dẫn tới máng, chi tiết chạm công tắc hành trình S, rơ le K đóng tiếp điểm K đưa điện vào cuộn Y, piston A đẩy phôi lăn qua vùng cảm nhận hai cảm biến B1 B2 (hình 4.6a,b,c) Có ba tình xảy :

Một : chi tiết thuộc loại nhỏ khơng có cảm biến nhận (gọi ngồi vùng cảm ứng) chi tiết rơi vào thùng số III

Hai : chi tiết thuộc loại trung bình, cảm biến B1 phát ra, dòng qua rơle K1 làm đóng tiếp điểm K1, cuộn Y1 có điện điều khiển Piston B mở cửa thùng I, chi tiết rơi vào

Ba là: chi tiết thuộc loại lớn, cảm biến B2 phát ra, dòng qua rơle K2 làm đóng tiếp điểm K2, cuộn Y2 có điện điều khiển Piston C mở cửa thùng II, chi tiết rơi vào

Như sản phẩm phân thành ba nhóm nhờ thiết bị phân loại Mạch điện điều khiển hình 4.6c) bổ sung thêm đèn báo cơng tắc khởi động Hai nút ON, OFF dùng đóng mở mạch điện cho hệ thống

Chú ý : - Các role K1 K2 role thời gian

- Khi gắn cảm biến, cảm biến tiếp cận điện từ phải ý đến khoảng cách cảm nhận, ý đến sai lệch nhóm cần phân loại

B1 B2

D a

Hình 4.5 Sơ đồ bố trí cảm biến a -khoảng cảm nhận cảm biến

D – dung sai phân nhóm



A B C

b)

c)

Chi tiết I

II III

a)

Máng daãn SP



S

A B

C B2 B1

107

4.2.3 Điều chỉnh xác định sai số máy chọn 1- Điều chỉnh:

Điều chỉnh máy chọn điều chỉnh đầu đo vị trí tiếp điểm cho tương ứng với thước mẫu (hoặc chi tiết mẫu) Số lượng thước mẫu số nhóm chi tiết định Mỗi nhóm có hai kích thước giới hạn

Điều chỉnh điều chỉnh tĩnh điều chỉnh động:

- Điều chỉnh tĩnh bắt buộc tiến hành lúc máy không làm việc dùng mẫu, chi tiết mẫu để điều chỉnh khoảng cách đầu đo, tế bào quang điện điều chỉnh tiếp điểm điện Nhiều cảm biến điều chỉnh xong lắp vào máy

- Điều chỉnh động tiến hành trạng thái làm việc máy Cách tiến hành sau: dùng chi tiết mẫu đưa vào máy để máy chọn nhiều lần xem vị trí máy cần điều chỉnh xác chưa Xác định số lần chọn nhầm tiến hành điều chỉnh phía

Nhìn chung việc điều chỉnh máy chọn hồn tồn nhà thiết kế, chế tạo thực viết thành tài liệu kèm theo máy để cần thiết người sử dụng điều chỉnh lại

2- Xác định sai số máy chọn

Sai số máy chọn nhiều yếu tố gây nên Trong đáng kể sai số phận đo, thứ đến sai số định vị, sai số nhân tố tác động.v.v Vì việc tính tốn sai số đơn lẻ tổng hợp lại khơng thể xác khảo sát thực tế kết chia nhóm Khảo sát nên tiến hành với giới hạn chia nhóm Dưới trình bày hai phương pháp khảo sát:

 Phương pháp khảo sát xác suất chia nhóm sai

Giả thuyết có loạt chi tiết mẫu, kích thước phân bố miền Miền vạch hai trị số giới hạn trái phải hình 4.7 Sau đặt hai giới hạn vào máy, ta cho nhóm mẫu qua chọn Kết chọn là: số mẫu bị chọn lầm sang nhóm hai bên Nguyên nhân kết máy chọn có phân tán kích thước Nếu biết

xác suất chọn lầm P tính 

Như ta biết  tiêu số củûa sai số

- Xét chi tiết mẫu nằm cách giới hạn trái

khoảng x Do tồn  tiết mẫu



3

x S

Traùi

108

có khả chọn lầm sang nhóm trái với xác suất S, ta có:

S =   

-x -2 x -) x ( -2 = (z) -2 = dx e 2     

Trong  hàm số Laplass

Đối với nhóm mẫu, xác suất bị chọn lầm sang nhóm trái là:

     )] (

[ x dx

P

 

Trong đó:  dung sai nhóm mẫu

Tiếp tục khai triển phép tính, ta có:

Khi  >3

2 ) ( 



 vaø

2

2 

 



e Vì :

Ta :

Biết dung sai nhóm mẫu , tiến hành thí nghiệm nhiều lần để xác định P thay

vào công thức ta tính 

Nhận xét: phương pháp tìm xác suất chọn lầm có ý nghĩa việc khảo

sát sai số máy chọn, đặc biệt xác định tiêu độ xác , chưa xác định sai số

điều chỉnh x Sau trình bày phương pháp khác nhằm xác định x

 Phương pháp xác định sai số máy chọn hai chi tiết mẫu

Chọn lấy hai chi tiết mẫu có kích thước x1 x2 nằm gần giới hạn chia nhóm xo

(hình 4.8) Vì hai mẫu nên x1 x2 xác định xác kích thước, hình

dáng hình học Đưa hai chi tiết qua máy chọn m1 m2 lần, giả thiết chúng chọn sang

nhóm I với số lần tương ứng n1 n2 Ta có xác suất chọn là:

) ( ) ( )] ( [ 2 2

2 

                     

 x x xe dx e

P x        , P   

 2 P 2,5 P

 2 2 1 1 2 m n x x P m n x x P          

109 Dựa vào bảng hàm số Laplass tra được:

Trong G hàm ngược hàm Laplass 

Khử x0 hai công thức ta tìm được:

Khử  hai cơng thức ta tìm được:

Đem so sánh x0 với giới hạn chia

nhóm X0 cần đặt vào máy chọn, tìm

sai số điều chỉnh:

X = X0 - x0

Nhận xét: phương pháp tốn chi

tiết mẫu, chọn x1 x2 với sai số

hình dáng thật bé Hơn tìm

  lần thí nghiệm Tuy nhiên,

số chi tiết số lần thử nghiệm phải đủ lớn

thì kết ổn định Thường lấy m1 = m2

>> 250 Khi coi P  n/m

4.2.4 Tóm tắt nội dung trình tự thiết kế máy chọn 1- Phân tích nhiệm vụ thiết kế bao gồm :

- Nắm vững phạm vi kích thước, tham số cần kiểm tra chi tiết

- Nắm vững đặc điểm hình dáng, thứ tự ưu tiên tham số cần kiểm tra - Hiểu rõ biện pháp gia cơng trình độ cơng nghệ

- Mục đích việc chia nhóm - Số lượng sản xuất hàng năm/giờ

Để định có hay không dùng máy chọn, dùng máy chọn nào? ) ( ); ( 2 1 m n G x x m n G x x         ) ( ) ( 1 2 m n G m n G x x       ) ( ) ( ) ( ) ( 1 2 1 2 m n G m n G m n G x m n G x x       

I II

x1 x0 x2

P2

P1

110

2- Lựa chọn phương án máy chọn trình tự thiết kế

- Tìm hiểu máy chọn tương tự

- Có thể chọn thơ trước chọn tinh lại, nghĩa chia thành nhóm lớn, lại chia nhóm lớn thành nhiều nhóm nhỏ số nhóm nhiều

- Lựa chọn sơ đồ động cho nhỏ gọn, đơn giản, dễ lắp đặt - Thiết kế kết cấu

- Thiết kế mạch điều khiển cho an tồn, xác, giảm bớt sai số động học - Xác định tính kinh tế máy

4.3 Kiểm tra tích cực

4.3.1 Khái niệm

Kiểm tra tích cực q trình kiểm tra gia cơng mà tín hiệu thu từ bề mặt chi tiết hệ thống kiểm tra xử lý, chuyển đổi phát lệnh điều khiển thiết bị gia công Mục đích kiểm tra tích cực ngăn ngừa phế phẩm

Kiểm tra tích cực có ba mức độ khác nhau:

- Kiểm tra gia cơng tình trạng kích thước để người thợ trực tiếp điều chỉnh máy

- Tự động điều chỉnh kích thước để ngăn ngừa phế phẩm (hình 4.9) - Tự động điều chỉnh chế độ làm việc thiết bị gia cơng (hình 4.10)

Hình 4.10 Sơ đồ tự động điều chỉnh chế độ làm việc thiết bị gia công

1-Cảm biến đo; 2-Bộ nhớ giá trị thực; 3-Bộ A/D 4-Máy tính; 5-Mạch điều khiển; 6-Cơ cấu chấp hành; 7-Bộ phận khí

d

6

d

3 A a)

Hình 4.9 Sơ đồ điều chỉnh tự động mài max

min

T1 T2 T3

b) Kích thước

Thời gian a) Sơ đồ mài

1- cảm biến 2- xử lý, 3- làcơ cấu chấp hành b) Quan hệ KT tgian

1- Mức độ trì kích thước (hay gọi điều chỉnh tự động)

Ở mức độ này, thiết bị kiểm tra kích thước q trình gia cơng để phát lệnh điều khiển bàn dao, hay ụ đá mài tiến vào lượng để khử sai số hệ thống thay đổi độ mòn dụng cụ cắt gây Như thiết bị kiểm tra lúc làm việc gián đoạn, cịn thiết bị cơng nghệ điều khiển ban đầu Thời điểm vị trí đo đặt sau gia cơng, vùng gia cơng có mơi trường khơng tốt ảnh hưởng tới thiết bị đo Sơ đồ hình 4.9a hệ thống kiểm tra kích thước d, bao gồm phận: 3- cảm biến đo; 4-mạch đo; 5-bộ phận chấp hành

Hình 4.9b sơ đồ điều chỉnh Do sai số hệ thống thay đổi (dao, đá mịn) có sai số ngẫu nhiên Mặc dù kích thước A cố định loạt gia công, kích thước d tăng dần Nhiệm vụ hệ thống trì khơng cho kích thước vượt giới hạn max,

2- Mức độ điều khiển thiết bị gia cơng

Hình 4.10 sơ đồ kiểm tra tích cực đại, tức hệ thống kiểm tra theo dõi kích thước chi tiết điều khiển lại q trình gia cơng Ngồi việc trì kích thước khơng cho vượt q giới hạn cho phép, hệ thống điều khiển chế độ cắt gọt Việc điều khiển chế độ cắt gọt có hai mức độ khác nhau: Mức độ thứ điều khiển máy theo chế độ cắt định sẵn chương trình; chương trình cấu - điện lưu sẵn máy tính Mức độ thứ hai máy tính lựa chọn chế độ cắt tối ưu theo toán cho trước cài vào máy

4.3.2 Một số dạng thiết bị đo tích cực

Hình 4.11 Thiết bị đo mài tròn

1- Kiểm tra tích cực mài trịn

Kiểm tra tích cực chi tiết mài tròn thực hai phương pháp trực tiếp gián tiếp Với phương pháp kiểm tra trực tiếp tín hiệu truyền tới cấu chấp hành máy kiểm tra trực tiếp kích thước lỗ mài calíp cứng thiết bị đo tiếp xúc hai điểm (đôi thiết bị đo tiếp xúc điểm) Với phương pháp kiểm tra gián tiếp tín hiệu truyền tới cấu chấp hành máy kiểm tra đường kính lỗ vị trí đá mài Phương pháp kiểm tra trực tiếp có ưu điểm so với phương pháp kiểm tra gián tiếp

Hình 4.11 sơ đồ kiểm tra tích cực mài phương pháp trực tiếp Khi kiểm tra calíp cứng (hình 4.11a) calíp bậc đặt trước chi tiết gia công Chi tiết gia công gá máy mài trịn Calíp kết nối với ụ sau máy mài hành trình chạy dao bàn máy, calíp tiến lại gần lỗ cần kiểm tra Khi đạt kích thước lỗ theo u cầu calíp lọt vào lỗ cần kiểm tra qua chuyển đổi để truyền tín hiệu tới cấu chấp hành máy Calíp bậc truyền lệnh thay đổi từ lượng chạy dao mài thô sang lượng chạy dao mài tinh lệnh dừng mày Kiểm tra tích cực calíp cứng dùng rộng rãi mài trịn kết cấu đơn giản dễ sử dụng thiết bị cho phép kiểm tra bề mặt gián đoạn

Hình 4.11b sơ đồ kiểm tra tích cực mài tròn thiết bị tiếp xúc điểm Khi mài, đường kính lỗ chi tiết tăng dần, đầu đo với cán 14 dịch chuyển lên phía làm quay tay địn 13, cơng tắc 11 khơng tiếp xúc công tắc 10 mà tiếp xúc với công tắc 12 Lúc tín hiệu truyền tới cấu chạy dao máy để thay đổi lượng chạy dao ngừng chạy dao Đồng thời tín hiệu tương ứng truyền tới bảng ánh sáng để bật sáng bóng đèn có màu khác Có thể quan sát theo đồng hồ so Kim đồng hồ so dịch chuyển nhờ đầu đo tỳ vào cán 7, cán lại tỳ vào cán 14 để có dịch chuyển Lực đo tạo nhờ lị xo

Hình 4.11c sơ đồ kiểm tra tích cực mài thiết bị tiếp xúc hai điểm Đây hệ thống kiểm tra với hai tay đòn Các đầu đo 19 21 mài xa khỏi tâm chi tiết 20 làm quay tay đòn 15 18

Vì tay địn có chung điểm tiếp xúc A, lượng dịch chuyển điểm A (thuộc tay đòn 15) lượng dịch chuyển tổng cộng Kết điểm B tay đòn 15 dịch chuyển Các cánh tay đòn 15 18 chọn cho lượng dịch chuyển điểm B tổng lượng dịch chuyển đầu đo 19 21, có nghĩa lượng thay đổi đường kính gia cơng Lượng dịch chuyển điểm B (thuộc tay đòn 15) xác định đầu đo 17 cảm biến truyền tín hiệu cho cấu chấp hành máy Lị xo 16 có tác dụng tạo lực giữ cho tay đòn ổn định điểm A

2- Kiểm tra tích cực mài trịn ngồi (kiểm tra đối tiếp)

Để lắp ghép xác thiết bị hình trụ với kích thước trụ lỗ phải có độ xác cao (dung sai khỏang 12m) Đảm bảo độ xác

phương pháp lắp lẫn hoàn toàn nhiều khơng thực lí kinh tế, cịn áp dụng phương pháp lắp chọn lại khơng có hiệu sản lượng sản phẩm lớn

Để nâng cao độ xác lắp ghép chi tiết hình trụ người ta áp dụng phương pháp kiểm tra tích cực “mài đối tiếp” Theo phương pháp hai chi tiết lắp ghép (thường bạc) chế tạo với dung sai lớn, chi tiết lắp ghép khác (trục) mài sửa tự động gia công máy mài

Khi thực phương pháp “gia cơng đối tiếp” cần phải kiểm tra hiệu kích thước cần thiết hai chi tiết lắp ghép Nếu đảm bảo điều kiện khe hở độ dơi mối ghép đạt yêu cầu

Trên hình 4.12 bạc gia cơng xác với đường kính D1 gá trục gá vị trí kiểm tra Trong trục gá lắp đầu ống khí nén để tạo thành khe hở D1 - A

(khe hở mặt đầu ống khí nén lỗ bạc 2) Kết cấu cho phép xác định đường kính bạc nhờ phận khí nén

Khi kích thước thực bạc xác định từ khối 3, tín hiệu phát để đạt hiệu kích thước cần thiết bạc trục Hiệu kích thước đảm bảo khe hở (hoặc độ dôi) lắp ghép Để đảm bảo khe hở (hoặc độ dơi) khơng phụ thuộc vào đường kính bạc hiệu đường kính D1 - D2phải ln ln đại lượng cố định (D1: đường kính lỗ bạc; D2: đường kính trục)

Do kích thước bạc khác nhau, ví dụ, tăng kích thước D1 (nghĩa tăng khe hở D1-A) tín hiệu để gia công trục phát với lượng tăng khe hở s thiết bị đo khí nén vịng cặp đo đạt đường kính D2của trục lớn Gần người ta dùng phương pháp kiểm tra tích cực “gia cơng đối tiếp” mối lắp ghép ren mối lắp ghép khác

3- Kiểm tra tích cực mài vơ tâm

Khi mài vô tâm người ta thường dùng thiết bị kiểm tra tích cực với hiệu chỉnh máy (hình 4.13)

Các chi tiết gia công máy mài vô tâm theo phương pháp ăn dao dọc Sau mài chi tiết chuyển đến vị trí kiểm tra cảm biến 1, kích thước chi tiết sau tăng dần gần giới hạn đường dung sai Khi đạt đến kích thước hiệu chỉnh cảm biến truyền tín hiệu – lệnh tới cấu hiệu chỉnh (hình

4.11b), nam châm điện nhận tín hiệu làm cho bánh cóc dịch chuyển Bánh cóc lắp cứng với trục vít Do đó, bánh vít quay góc làm xoay trục vít dịch chuyển ụ bánh dẫn thể thực lượng hiệu chỉnh

4-Kiểm tra tích cực mài phẳng

Hình 4.14 sơ đồ kiểm tra tích cực mài phẳng với cấu hiệu chỉnh tự động máy mài Khi mài, chi tiết gia công qua cấu đo chạm vào đầu đo cấu đo Trong q trình mài, đá mài mịn nhanh, kích thước chi tiết theo chiều cao tăng dần đến lớn kích thước hiệu chỉnh cấu đo phát tín hiệu – lệnh để điều chỉnh máy

Tín hiệu qua khuyếch đại truyền đến động điện điều chỉnh 5, qua hộp giảm tốc cặp bánh 3, làm quay vít

của đầu mài để tạo lượng dịch chuyển theo yêu cầu Giá trị dịch chuyển đầu

Hình 4.14 Sơ đồ kiểm tra tích cực mài phẳng

Hình 4.13 Sơ đồ kiểm tra tích cực mài vô tâm

1-Bộ phận đo lường 2-Các chi tiết mài 3-Bánh cóc

4-Nam châm điện 5-Trục vít

6- Bánh vít 7-Trục vít me 8-Ụ bánh dẫn

mài xác định thời gian quay động điện điều chỉnh có gắn rơle thời gian Tốc độ dịch chuyển đầu mài thay đổi khoảng 0,05-0,2mm/phút (nhờ điều chỉnh bánh thay hộp chạy dao), đảm bảo xung điều chỉnh cần thiết

5-Kiểm tra tích cực mài trịn ngồi có điều chỉnh chế độ cắt

Hình 4.15 biểu diễn trình tự gia công cấu tạo mạch điện phận kiểm tra máy mài trịn ngồi gia cơng đường kính d Mục đích cơng nghệ sau(hình 4.15a):

Phơi mài có đường kính d0 nằm miền lượng dư mài thô Các cặp tiếp điểm

của cảm biến điện tiếp xúc (hình 4.15b) điều chỉnh cho: với d0 K-B, K-C

đóng Khi lượng dư mài thơ hết d = d1 K-B mở có tín hiệu từ mài thơ sang mài

tinh Khi gia công hết lượng dư gia công tinh d  d2 K-C mở ra, phát lệnh lùi dao Mạch

có bố trí rơle thời gian kịp để tháo chi tiết mài lắp phôi vào (rơle thời gian P4)

Quá trình hoạt động mạch mô tả sau:

 Lúc vừa gá phôi lên máy, cảm biến chưa vào vị trí đo, trục đo tụt xuống, cặp tiếp điểm (K-H) đóng Đồng thời ụ đá mài lùi đè lên cơng tắc hành trình K1, cơng tắc

K1 có hai cặp tiếp điểm; lúc K'1 mở nên nam châm Eo hết tác dụng, ụ đá dừng lại

khơng lùi tiếp nữa; K"1 đóng Trạng thái mạch điện lúc mơ tả sau

P4 hút:

Vì K đóng vào H nên tranzito Đ3 thơng  P4 hút chậm

(1-P4 ) đóngduy trì P4 ụ đá tiến lên K"1 mở

(2-P4 ) đóngđèn "phế phẩm" sáng chứng tỏ cảm biến chưa vào

(3-P4 ) đóngP1 hút

(4-P4 ) đóng P2 hút

P1 hút:

(1-P1 ) đóngtự trì P1 hút (khi K-B đóng, Đ1 thơng)

(2-P1 ) đóngnam châm E1 làm việc điều khiển van dầu cho dao ăn thô

(3-P1 ) đóngđèn "mài thơ" sángbắt đầu mài thơ

(4-P1 ) mởđèn "mài tinh " không sáng (3-P2 ) đóng

(5-P1 ) mở nam châm E2 khơng làm việc (2-P2 ) đóng

P2 hút:

(1-P2 ) đóng tự trì P2 (khi K-C đóng, đèn Đ2 thơng)

(2-P2 ) đóng chuẩn bị cho E2 làm việc P1 nhả

(3-P2 ) đóng chuẩn bị cho đèn mài tinh sáng P1 nhả

(4-P2 ) mở P3 nhả(1-P3 ) nhả

 Khi cảm biến tự động đựa vào vị trí đo, tiếp xúc lên bề mặt chi tiết mài Do kích thước d chi tiết cịn lớn, nên cặp tiếp điểm cảm biến sau:

(K-H) mở ra tranzito Đ3 không thông; P4 nhả chậm

(K-B) đóngtranzito Đ1 thơngP1 tiếp tục hút

(K-C) đóngtranzito Đ2 thơngP2 tiếp tục hút

Việc rơle P4 nhả chậm bảo đảm P1 P2 tiếp tục hút qua mạch(Đ1+1-P1 )

và (Đ2+1-P2 ) trước (3-P4 ) (4-P4 ) mở Khi P4 nhả (2-P4 ) mở đèn "phế phẩm"

tắtbáo hiệu cảm biến vào vị trí

 Khi hết lượng dư gia công thô, tiếp điểm(K-B) mở Đ1 không thôngP1 nhả

dần đến trạng thái sau:

P1 nhaû:

(1-P1 ) mởbảo đảm P1 khơng hút dù K-B đóng đóng lại

(2-P1 ) mởE1 hết tác dụngvan dầu ăn thô ngừng

(3-P1 ) mởđèn "mài thô" tắtkết thúc mài thô

(4-P1 ) đóngđèn "mài tinh " sáng bắt đầu mài tinh

(5-P1 ) đóng  E2 tác dụngđiều khiển van dầu mài tinh làm việc

 Khi hết lượng dư gia công tinh, cặp (K-C) mở tranzito Đ2 không thôngP2 nhả

dần đến trạng thái:

P2 nhả:

(1-P2 ) mở bảo đảm P2 khơng hút lại K-C đóng lại

(2-P2 ) mởE2 hết tác dụng van dầu ăn tinh hết làm việc

(3-P2 ) mởđèn "mài tinh" tắt hết mài tinh

(4-P2 ) đóng P3 hút(1-P3 ) hút E0 hút, điều khiển ụ đá mài chạy

 Ụ đá mài lùi hết hành trình lại đè lên cơng tắt hành trình K1, cắt mạch

nam châm E0 , ụ đá mài dừng lại đồng thời K"1 đóng chuẩn bị cho P4 hút, P4 hút

khi ta đưa cảm biến khỏi vùng đo để (K-H) đóng- tranzito Đ3 thơng P4 hút

Nhưng P4 hút chậm đủ thời gian để tháo chi tiết lắp phôi lên máy trước chuyển

động ăn dao bắt đầu Quá trình lặp lại

Chú ý: Khi kết thúc hành trình, E0 bị ụ đá mài mở mach K'1 , ta

không tháo chi tiết không đưa cảm biến khỏi chi tiếtlúc K-H khơng đóng nên P4 không hútđèn hiệu ngừng máy sáng

4.3.3 Phân tích sai số hệ thống kiểm tra tích cực

Hệ thống kiểm tra tích cực phận hữu hệ thống công nghệ gồm: Máy-Dao-Chi tiết-Thiết bị kiểm tra, nhằm khống chế trình gia cơng cho khơng có phế phẩm % phế phẩm Như thiết bị kiểm tra đóng vai trị "phần tử điều khiển" q trình cơng nghệ Vì đánh giá sai số thiết bị phải xem xét kết gia công chi tiết Ngồi ta phân tích xem ngun nhân gây sai số cho hệ thống Phân tích sơ sai số chung sai số hợp thành:

1- Sai số thiết bị kiểm tra bao gồm:

- Sai số tĩnh - Sai số động

- Sai số mòn đầu đo

Sai số tĩnh động hiểu sai lệch kích thước thực kích thước mà thiết bị kiểm tra chấp nhận phản ánh trạng thái tĩnh trạng thái động

Sai số đầu đo bị mòn xảy trường hợp đo tiếp xúc Để loại bỏ sai số ta dùng đầu đo không tiếp xúc, đo không liên tục

2- Sai số nhiệt độ:

Đo lúc gia công chịu ảnh hưởng sai số nhiệt độ, sai số tính sau:

d = d(1.t1 - 2.t2)

Trong đó:

d: sai số kích thước nhiệt độ d: đường kính chi tiết

1 : hệ số dãn nở dài chi tiết

2 : hệ số dãn nở dài thiết bị kiểm tra.( tùy theo vật liệu làm đầu đo)

t1 = (200 - t1 ): hiệu số nhiệt độ tiêu chuẩn nhiệt độ chi tiết

t2 = (200 - t2 ): hiệu số nhiệt độ tiêu chuẩn nhiệt độ thiết bị kiểm tra

d thường lớn, có vượt dung sai chi tiết Vậy phải có biện pháp khắc phục sau:

- Điều chỉnh cảm biến theo kích thước mẫu d+ d khơng phải "d", sai số nhiệt độ hệ thống số

- Tổ chức hệ thống bồi thường sai số nhiệt độ d

Tác dụng bồi thường hướng vào khâu hình thành kích thước chi tiết, ví dụ xích chạy dao hướng vào khâu phản ánh kích thước

Thực chất hướng thứ hai phận đo không phản ánh tồn lượng biến thiên kích thước nhiệt độ mà phản ánh lượng biến thiên kích thước kết gia cơng cắt gọt

3- Sai số chuẩn bao gồm

- Sai số điều chỉnh - Sai số chi tiết mẫu

- Sai số chọn chuẩn để đặt thiết bị kiểm tra

- Sai số biến dạng đàn hồi hệ thống M-G-D-K

Để nghiên cứu kỹ phần này, tham khảo tài liệu kỹ thuật đo lường chế tạo máy

4.3.4 Điều chỉnh xác định sai số hệ thống kiểm tra gia công

Vấn đề chủ yếu việc điều chỉnh thiết bị kiểm tra gia công định điểm ngừng máy Có điểm ngừng máy tức có kích thước mẫu để điểu chỉnh cảm biến Điểm ngừng máy xác phải bảo đảm cho thiết bị kiểm tra gia

công khống chế q trình gia cơng cho kết nằm giới hạn dung sai chế tạo chi tiết

Việc xác định sai số hệ thống nghiên cứu kỹ tài liệu "Công nghệ chế tạo máy", vận dụng kết để điều chỉnh kích thước mẫu Sai số hệ thống bao gồm:

- Sai số hệ thống cố định - Sai số hệ thống thay đổi -Sai số ngẫu nhiên

Việc điều chỉnh xác định sai số hệ thống kiểm tra tích cực ảnh hưởng đến kết gia cơng phải tính tốn, phân tích tỉ mỉ để có kết tốt phải kiểm chứng q trình gia cơng

4.3.5 Mấy điểm thiết kế thiết bị kiểm tra tích cực 1- Phân tích nhiệm vụ hệ thống kiểm tra

Trước tiến hành thiết kế hệ thống kiểm tra tích cực cần nghiên cứu chi tiết q trình cơng nghệ, đặc biệt nắm vững thiết bị gia công mục tiêu cần kiểm tra gì? Kiểm tra để điều khiển thơng số nào? Thiết bị kiểm tra tích cực phát huy tác dụng thiết bị công nghệ đại, xác, cơng nghệ ổn định, sai số hình dáng hình học nhỏ, để thiết bị kiểm tra theo dõi kích thước mà thơi

2- Lựa chọn phương án

- Thu thập tài liệu liên quan đến máy cắt, liên quan đến hệ thống kiểm tra tích cực có

- Lựa chọn phương án đo: tiếp xúc hay không tiếp xúc, dùng loại cảm biến để phù hợp với phương pháp đo độ xác cần điều khiển

- Lựa chọn mức độ tự động hóa: việc đưa đầu đo vào tự động hay tay; đo liên tục hay không liên tục; lượng vận chuyển đầu đo lấy đâu

- Xác định tính vạn hệ thống kiểm tra: tức khả điều chỉnh thích ứng với loại kích thước nào? Khả thích ứng với loại mặt hàng

- Xác định điểm đặt trang bị đo : đặt trang bị đo chỗ để bảo đảm cảm biến bị ảnh hưởng dung dịch trơn nguội làm việc, cảm biến theo dõi suốt chiều dài chi tiết, cảm biến dễ tự động hóa vào

3- Tính tốn thiết kế cụ thể

Khi tính tốn thiết kế kết cấu cần bảo đảm: - Độ xác cần thiết thiết bị - Độ an toàn thiết bị

- Sử dụng thuận tiện, nhanh chóng dễ điều chỉnh - Phù hợp với máy cắt

- Dễ chế tạo, giá thành rẻ

4- Lắp ráp vận hành thử

Thơng qua q trình lắp ráp máy, cho làm việc thử, kiểm tra lại tồn hệ thống phải sửa đổi thiết kế có số điểm khơng thuận tiện, khơng hợp lý

BÀI TẬP CHƯƠNG

1- Tìm hiểu loại cảm biến đo kích thước gia công cắt gọt ?

2- Thiết kế số máy phân loại dạng khí, – điện để phân loại bi cầu, chốt trụ, phẳng… theo nhóm kích thước ?

Chương

HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG HÓA

Tự động hóa q trình sản xuất có nhiều bước mức độ khác Lúc đầu tự động hóa phận hay chuyển động máy, sau tự động hóa chu kỳ gia công để thành máy bán tự động, tự động hóa cấp phơi để biến máy bán tự động thành máy tự động Cao bước xếp máy tự động thành hệ thống, việc vận chuyển phôi liệu máy, việc kiểm tra sản phẩm, việc thải phoi tự động hóa Và vậy, hệ thống sản xuất tự động đời Hệ thống thiết bị điều khiển tự động thống nhất, có cấu bảo vệ, hiệu chỉnh tự động

Hệ thống sản xuất tự động phải bảo đảm có ba dịng vận động tự động : - Dòng vận động vật chất (Material)

- Dịng vận động thơng tin (Information) - Dịng vận động lượng (Energy)

Trong chương giới thiệu hai loại hình tự động hóa là: dây chuyền tự động hệ thống sản xuất linh hoạt giúp cho sinh viên có tầm nhìn bao qt, từ vận hành, xử lý kỹ thuật, bảo trì… hệ thống

5.1 Dây chuyền sản xuất tự động hóa

5.1.1 Khái niệm

Dây chuyền sản xuất tự động hóa có đặc điểm sau đây:

- Là hệ thống thiết bị để sản xuất hay vài loại sản phẩm định với sản lượng lớn

- Hệ thống thiết bị tự động thực nhiệm vụ gia cơng theo quy trình cơng nghệ định, cần người theo dõi kiểm tra

- Nguyên liệu hay bán thành phẩm dời chỗ theo nhịp sản xuất từ vị trí gia cơng đến vị trí gia cơng khác theo cấu chuyển động (nghĩa khó thay đổi nhịp thời gian nhịp không gian)

Trên dây chuyền tự động người ta thường gia công chi tiết dạng hộp lớn chi tiết có hình dáng phức tạp với yêu cầu phải gia công qua nhiều bước Các chi tiết là: vỏ động ôtô, máy kéo, vỏ hộp tốc độ, vỏ hộp chạy dao, vỏ máy bơm, nắp vòng bi, trục khuỷu, vỏ động điện, loại bánh dẫn động, giá đỡ, động điện, loại ống nối, bánh xích v…v Phần lớn chi tiết chế tạo dây chuyền tự động nhà máy chế tạo ôtô, máy kéo, động nhà máy chế tạo phụ tùng

Tất nguyên công thực máy riêng lẻ thực dây chuyền tự động Trong năm gần đây, người ta chế tạo thêm nhiều

dây chuyền tự động có thêm máy chuốt mặt phẳng máy cán lỗ cho chi tiết định

Theo lịch sử phát triển tự động hóa, dây chuyền sản xuất tự động có thực tế là:

1- Dây chuyền gồm máy vạn cải tiến 2- Dây chuyền gồm máy chuyên dùng 3- Dây chuyền gồm máy tổ hợp

4- Dây chuyền gồm máy chuyên môn hóa 5- Dây chuyền gồm máy NC, CNC

5.1.2 Cơ cấu vận chuyển phôi dây chuyền

Để vận chuyển loại phôi không quay lúc gia công, người ta thường dùng cấu sau:

- Cơ cấu tịnh tiến có chấu đẩy

- Cơ cấu tịnh tiến quay có chấu kẹp đẩy - Cơ cấu tay địn có má kẹp nâng kiểu khớp

- Cơ cấu đẩy thủy lực - Băng tải, xích tải

Để vận chuyển loại phôi quay lúc gia công dạng trục, người ta thường dùng: - Băng tải xích tải có máng tải, đến vị trí gia cơng có cấu đẩy quay trịn ( kiểu tay máy chuyên dùng) để đưa chi tiết vào vị trí định vị

Trên dây chuyền tự động cịn bố trí số vị trí dự trữ phơi để đề phịng dây chuyền phía trước bị hỏng hóc Nghĩa chia dây chuyền thành số đoạn có liên hệ mềm để dễ điều chỉnh, sửa chữa

5.1.3 Định vị chi tiết gia công dây chuyền tự động

Hình dáng, kích thước độ xác vị trí tương quan bề mặt chi tiết định việc vận chuyển dây chuyền tự động phải gá đặt đồ gá vệ tinh Phương pháp tối ưu di chuyển chi tiết trực tiếp dây chuyền tự động (di chuyển máy), nhiên điều cho phép chi tiết gia cơng có bề mặt đảm bảo vị trí ổn định di chuyển sai số chuẩn chi tiết vị trí phải nhỏ sai số gia công cho phép Tất bề mặt có khả đảm bảo độ ổn định chi tiết di chuyển phải có mối liên hệ chặt chẽ với mặt chuẩn

Các chi tiết gia công di chuyển trực tiếp dây chuyền tự động thường chi tiết dạng hộp xilanh, hộp tốc độ, hộp chạy dao v…v Đối với chi tiết chuẩn chọn mặt phẳng đáy hai lỗ gia công với độ xác đường kính vị trí tương quan định

Đối với chi tiết khơng có bề mặt đảm bảo độ ổn định người ta phải dùng đồ gá vệ tinh

Nhiệm vụ đồ gá vệ tinh :

- Đồ gá vệ tinh dùng để định vị kẹp chặt chi tiết, định vị kẹp chặt đồ gá vệ tinh thực đồ gá máy (của dây chuyền)

- Đồ gá vệ tinh mà định vị chi tiết thực số cấu chuyên dùng vị trí đầu dây chuyền, cịn vị trí cố định chi tiết đồ gá vệ tinh đảm bảo kẹp chặt vị trí gia cơng

Phương án định vị chi tiết đồ gá vệ tinh phụ thuộc vào hình dáng kết cấu chi tiết Thông thường người ta thường dùng phương pháp định vị sau đây:

- Một mặt phẳng hai lỗ (các chi tiết dạng hộp)

- Mặt phẳng lỗ mặt trụ gờ, lỗ vấu chống xoay (các chi tiết cam dạng đĩa)

Mặt phẳng vành chi tiết (các chi tiết dạng càng)

Đồ gá vệ tinh chế tạo với độ xác cao dùng miếng đệm, ống lót từ thép hợp kim giảm sai số chuẩn cho chi tiết định vị giảm độ mòn đồ gá

Dây chuyền tự động liên hệ cứng thời tạo nên suất cao, phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối Tuy nhiên hệ thống không phù hợp với nhiệm vụ gia công thường xuyên thay đổi Đặc biệt dạng sản xuất loạt vừa nhỏ thường thay đổi linh hoạt mặt hàng cho phù hợp với thị hiếu tiêu dùng cải tiến tính để tiết kiệm nguyên, nhiên, vật liệu Vì dây chuyền sản xuất gồm máy CNC linh hoạt đời

5.1.4 Dây chuyền gồm máy CNC

Hình 5.1 ví dụ dây chuyền tự động gồm máy CNC hãng “Bard Barner” (Anh) Các máy liên kết với cấu vận chuyển vịng khép kín Để cấp phơi tháo chi tiết người ta lắp cấu vận chuyển ngang cho máy Chiều dài cấu vận chuyển ngang chọn phụ thuộc vào số lượng chi tiết vận chuyển Quá trình điều khiển dây chuyền tự động hoàn toàn tự động

Các chi tiết đồ gá vệ tinh chuyển tới máy gia công CNC theo nhịp định Mỗi vị trí gia cơng có địa riêng Những ngun cơng có chức mã hóa theo địa Mỗi đồ gá vệ tinh có địa để xác định thứ tự nguyên công mà chi tiết phải qua

Khi đồ gá với chi tiết tiến đến gần cấu vận chuyển ngang, cảm biến xác định trùng hợp địa chi tiết địa vị trí gia cơng Nếu địa trùng hợp cấu vận chuyển ngang có chỗ trống cấu quay đặt đồ gá vệ tinh với chi tiết cấu vận chuyển ngang cấu chuyển đồ gá chi tiết lên bàn máy để gia công

Nếu địa khơng trùng hợp khơng cịn chỗ trống cấu vận chuyển ngang đồ gá chi tiết tiếp tục di chuyển gặp vị trí gia cơng cịn trống với địa tương ứng Sau gia công địa đồ gá vệ tinh tự động thay đổi sau đồ gá chi tiết gia công đưa khỏi máy xuất địa vị trí gia cơng

1- Máy trục nằm ngang; 2- Đồ gá vệ tinh với chi tiết gia cơng

3- Bàn quay góc; 4- Băng tải lăn; 5- Trạm cấp tháo phôi; 6- Cầu nối băng tải lăn; 7- Máy rửa; 8- Bàn cấp phôi; 9,10- Trung tâm CNC trục thẳng đứng; 11- Trung tâm gia công trục nằm ngang; 12- Bàn quay CNC để khoan lỗ nghiêng

Sau kết thúc tất nguyên công, đồ gá với chi tiết chuyển tới vị trí rửa tiếp đến cấu kiểm tra có điều khiển CNC Cơ cấu kiểm tra thực việc kiểm tra chi tiết vị trí xác định từ trước trường hợp có sai số xuất thông tin giá trị vượt ngồi dung sai Do chi tiết khác bị ngừng gia công loại nguyên nhân gây sai số

Khi gia cơng loạt chi tiết khác q trình điều khiển dây chuyền thực từ từ theo tiến trình cơng nghệ mà khơng cần dừng hồn tồn dây chuyền Q trình thay dao q trình đưa phoi ngồi tự động hố hồn tồn

Đối với dây chuyền có máy tính trung tâm điều khiển Máy tính kiểm tra q trình cấp phơi cho máy, kiểm tra trình kẹp chặt đồ gá vệ tinh, kiểm tra chương

trình gia cơng, lập kế hoạch gia cơng chi tiết Khi có máy ngừng hoạt động máy tính trung tâm điều chỉnh hoạt động dây chuyền có tính đến thời gian dự phịng để sửa chữa

Với hệ số tải trọng 0,8 dây chuyền tự động tương ứng với 145 máy công cụ vạn làm việc hai ca Thay cho 290 công nhân, dây chuyền tự động cần 36 cơng nhân 14 cán lập trình Diện tích mặt dây chuyền 1/3 diện tích mặt máy vạn Như vậy, dây chuyền tự động gồm máy CNC hướng phát triển tự động hố q trình sản xuất

So với dây chuyền tự động liên hệ cứng, dây chuyền gồm máy CNC linh hoạt vị trí gia cơng việc vận chuyển máy phụ thuộc vào nhịp sản xuất, nghĩa thời gian gia công máy phải bội số Trong chế tạo khí, việc phân chia q trình cơng nghệ thành ngun cơng có thời gian việc khơng thực Hơn thay đổi thường xuyên mặt hàng khí thúc dục nhà thiết kế nhanh chóng đưa vào ngành chế tạo khí loại hình sản xuất linh hoạt với tham gia nhiều lĩnh vực công nghệ khác 5.2 Hệ thống sản xuất linh hoạt(Flexible Manufacturing System:FMS)

5.2.1 Khái niệm phân loại

Như nói trên, hệ thống sản xuất tự động theo chương trình cứng nhằm giải nhiệm vụ sản xuất loạt lớn hàng khối Nhưng loại hình sản xuất loạt vừa nhỏ lại chiếm tới 7580% khối lượng công việc Nếu không triển khai kỹ thuật tự động khu vực sản xuất ý nghĩa tự động hóa bị thu hẹp, công nghiệp phát triển mạnh mẽ thời đại địi hỏi Đặc trưng hàng đầu loại hình sản xuất vừa nhỏ thể tính linh hoạt

Tính linh hoạt hệ thống là: loạt thiết bị gia công ghép nối với thông qua hệ thống điều hành chung dịng vật chất, dịng thơng tin cho: mặt gia công tự động nguyên công bảo đảm, mặt khác phạm vi xác định trước, nhiệm vụ gia công khác chi tiết khác thực liên tục màø không cần đến thay đổi kết cấu máy gá lắp Việc thực liên tục bảo đảm tính nhịp điệu, tính tỉ lệ, tính song song dòng vận động

Sự phát triển kỹ thuật điều khiển theo chương trình số, đặc biệt kỹ thuật CAD/CAM/CNC mà ưu điểm có tính linh hoạt cao bước định q trình tiến tới tự động hóa sản xuất loạt vừa nhỏ

Hiện tồn phát triển nhiều loại hình tự động hóa linh hoạt ngành máy cơng cụ, ta tìm hiểu hai hình thức phổ biến là:

- Trung tâm gia công điều khiển theo chương trình số

- Hệ thống máy tự động linh hoạt điều khiển theo chương trình số

5.2.2 Trung tâm gia công điều khiển theo chương trình số

Trung tâm gia cơng điều khiển theo chương trình số thực việc gia cơng tồn chi tiết tương tự với nhiều biện pháp công nghệ phạm vi lần gá đặt, đạt suất cao tính kinh tế tốt Phạm vi ứng dụng trung tâm gia cơng NC rộng lớn

Để hồn thành nhiệm vụ công nghệ đặt ra, trung tâm gia cơng NC, CNC phải thỏa mãn địi hỏi sau đây:

- Thực nhiều biện pháp công nghệ khác

- Đồ gá chi tiết phải có khả quay lật để gia công nhiều mặt tọa độ - Thực việc tự động đổi dao, đổi chi tiết để giảm bớt thời gian phụ

- Có kết cấu hai loại trục chính, để thực q trình gia cơng thô để thực gia công tinh tinh xác đảm bảo độ xác gia cơng cao

- Có khả lựa chọn điều kiện cắt tối ưu vùng tốc độ quay lượng chạy dao rộng thích hợp Các chuyển động hỗ trợ như: chuyển động bàn máy, hướng chuyển động chạy dao, vùng làm việc cụm kết cấu tổ hợp cách

- Chuyển đổi nhanh chóng cấu trúc tồn trung tâm cần thiết

Khi sử dụng trung tâm gia công NC, CNC tập hợp chi tiết tương tự nên số chi tiết loạt sản phẩm tăng làm cho giá thành tổng cộng chi tiết nhỏ nhiều so với máy NC, CNC thông thường khác

Ví dụ: Một trung tâm gia cơng NC Cộng hịa Liên bang Đức có tên DC55L hãng DECKEL sản xuất năm 1991

- Chiều dài hành trình cơng tác DC55L: X: 1000mm (dọc trục) Y: 800mm(thẳng đứng) Z: 800mm (ngang)

- Số lượng dao ổ tích lũy: 40/60; 80/120 100 - Diện tích bề mặt bàn kẹp: 630/630/800mm

- Cơng suất truyền động (100/60/40)% : 45/35/27 KW

- Phaïm vi điều chỉnh số vòng quay: 45000v/phút (vô cấp) - Phạm vi điều chỉnh chạy dao: 20000mm/phút (vô cấp) - Chạy nhanh 20m/phút

Trung tâm DC55L có trục điều khiển, trục nằm ngang thực tự động đổi dao đổi bàn kẹp chuẩn Kết cấu cứng vững cao, cắt gọt với công suất lớn đạt độ xác lâu dài Có đầu gia công nhiều trục, đầu khoét khỏa mặt đầu NC, bàn máy tròn điều khiển NC Dung dịch trơn nguội dẫn vào tự động tùy thuộc nhiệt độ dao

và cụm trục Khi gia cơng chi tiết kim loại nhẹ, thành mỏng bảo đảm tốc độ trục lượng chạy dao lớn

Trung tâm DC55 sử dụng hệ thống điều khiển phi tuyến ba chiều hãng Siemens CNC 880M hãng Bosh CC320 Trung tâm triển khai ứng dụng loạt sản xuất vừa nhỏ chế tạo máy công cụ, chế tạo máy bay, phương tiện giao thông vận tải, chế tạo loại động cơ, truyền động, khuôn mẫu dụng cụ Nó nối ghép với trung tâm gia công NC khác để hợp thành hệ thống gia công tự động linh hoạt

Trên hình 5.2 trung tâm Tiện-Phay-Khoan Cộng hồ Liên bang Đức, có chức đa dạng Trung tâm gồm hai trục đối xứng nhau, trục gá dao quay để gia cơng phay, khoan đứng yên tiện Nó gia cơng hồn chỉnh trục khuỷu hình 5.3 lần gá đặt, đồng thời gia công nhiều dạng chi tiết khác mà cần thay đổi chương trình thay đổi vị trí vài phận máy Tính linh hoạt trung tâm cao

5.2.3Hệ thống máy tự động linh hoạt điều khiển theo chương trình số

Hệ thống máy tự động linh hoạt điều khiển số tập hợp nhiều máy NC, CNC nhiều trung tâm gia cơng NC, CNC liên kết với thơng qua dịng lưu thông chi tiết lưu thông dao cụ điều khiển máy tính điện tử

Hình 5.2 Trung tâm Tiện -Phay Cộng hòa Liên bang Đức

Ngồi hai dịng lưu thơng kể trên, tùy thuộc vào mức độ tự động hóa khác nhau, tùy thuộc mục đích kinh tế kỹ thuật khác mà hệ thống tự động linh hoạt điều khiển CNC huy động thêm cụm chức khác Ví dụ: thiết bị vận chuyển trao đổi chi tiết, cụm điều khiển gia công, kiểm tra thử nghiệm, cụm thiết bị điều hành dịng lưu thơng vật liệu phụ, khai thác phôi vật liệu phế thải cụm thiết bị liên quan đến dịng lưu thơng thơng tin

Ưu điểm hệ thống tự động linh hoạt điều khiển CNC giảm bớt tối đa thời gian vận chuyển, thời gian chờ, thời gian nằm đọng chi tiết trước trình gia công kiểm nghiệm Ưu điểm đạt nhờ sử dụng hệ thống điện toán điều khiển gia cơng hệ thống tự động linh hoạt Tồn trình chế tạo chi tiết loạt sản xuất nhờ thực mức độ tự động hóa cao chất lượng Để thiết lập hệ thống máy tự động linh hoạt phải thực công việc sau:

- Lựa chọn trước phạm vi chi tiết gia cơng - Phân tích thời gian gia cơng

- Tổng hợp liệu chi tiết đánh giá - Xác định hợp lý ngun cơng gia cơng - Lựa chọn hệ thống điều khiển thích hợp - Tính tốn mức độ tự động hóa cần thiết - Tính tốn tiềm u cầu cần thiết - Xác định, chọn lựa hệ thống máy khác

- Ghép nối hệ thống kho lưu trữ vận chuyển như: loại thiết bị lưu thơng dịng chi tiết, dịng dao cụ khu vực dự trữ

- Xác định trước chi tiết điển hình có tính đại diện - Phân tích phân chia nhiệm vụ cơng nghệ - Mơ q trình gia cơng

- Tính tốn kinh tế

- Lựa chọn lần cuối hệ thống máy xác định

Ngày nay, với thúc bách thị trường hàng hóa, mẫu mã ngày đa dạng, phong phú, thời gian ngắn phải thay đổi hình dáng kích thước, vật liệu Trước thực tế đó, ngành chế tạo khí phải ứng dụng tự động vào khu vực sản xuất loạt vừa nhỏ, bảo đảm trình gia công tự động tối ưu để sản xuất họ chi tiết có yêu cầu kỹ thuật, vật liệu đa dạng

Mục tiêu đạt nhờ hệ thống tự động linh hoạt mà đó, ngồi q trình gia cơng tự động trạm cơng nghệ riêng lẻ, cịn có dịng lưu

thơng chi tiết trạm cơng nghệ dịng lưu thơng thơng tin tổng hợp điều hành

So với trung tâm gia công CNC, hệ thống máy tự động linh hoạt chứng tỏ tiềm kỹ thuật lớn nhiều Đặc tính linh hoạt đặt móng cho kỹ thuật gia công tự động loạt sản phẩm vừa nhỏ họ chi tiết gộp thành từ khoảng kích thước rộng từ hình dáng kết cấu có mức khác biệt lớn Tính linh hoạt thể ưu việt chi tiết có thời gian gia công dài trạm công nghệ riêng lẻ

Sau vài ví dụ hệ thống linh hoạt hóa FMS:

1 - Hệ thống FMS có kho chứa cấu vệ tinh ổ chứa dụng cụ

Hình 5.4 hệ thống FMS có kho chứa cấu vệ tinh ổ chứa dụng cụ hãng Jamazaki (Nhật bản) dùng để gia công chi tiết dạng hộp

Hệ thống gồm ba đường dây song song : đường dây cấu vệ tinh để gá đặt chi tiết; đường dây máy đường dây ổ dụng cụ Trong đường dây cấu vệ tinh lắp đặt đồ gá ứng với chủng loại chi tiết gia cơng Các ụ trục máy di chuyển tương đối so với cấu vệ tinh nhờ lệnh phát từ hệ thống điều khiển Các ổ dụng cụ đường dây thiết kế theo dạng đĩa, có bố trí tay máy để di chuyển dụng cụ theo lệnh máy tính điều khiển

Hình 5.4 Hệ thống FMS hãng Jamazaki để gia công chi tiết dạng hộp

1-Các ổ chứa dụng cụ ; 2-Các máy gia công ; 3-Các cấu vệ tinh

Hệ thống FMS cho phép thực công nghệ điều chỉnh linh hoạt với nhiều chủng loại chi tiết

2 - Hệ thống FMS có kho chứa cấu vệ tinh với phôi dụng cụ để cấp phát riêng biệt cho máy

Hình 5.5 hệ thống FMS có kho chứa cấu vệ tinh với phôi dụng cụ để cấp phát riêng cho máy dùng gia công nhiều chủng loại chi tiết dạng hộp vừa

Hệ thống gia công khoảng 70 loại chi tiết khác với kích thước khn khổ 250 x 250 x250 mm Hệ thống gồm tám máy có bốn máy CNC với năm tọa độ, có ba máy CNC với sáu tọa độ máy CNC với năm tọa độ để khoan lỗ sâu

Cấp phôi cho máy thực tự động sau:

-Tại vị trí 11, phôi lắp vào đồ gá vệ tinh

-Máy xếp 12 đưa đồ gá vệ tinh có chi tiết lên băng chuyền 13

-Máy xếp tải có nhiệm vụ đưa đồ gá vệ tinh vào cấu xếp tải trước máy -Bộ định vị tự động máy gá đặt đồ gá vệ tinh lên máy có lệnh

Tháo chi tiết : trình ngược lại đưa đồ gá vệ tinh vị trí 10, sau chi tiết đưa qua máy kiểm tra tổng hợp

Cấp dao tự động sau : Dao tích trữ kho chứa tĩnh 1, định vị tự động thay dao mòn, gãy thay dao theo chương trình

Máy có nhiệm vụ điều chỉnh dụng cụ kiểm tra vài thông số chi tiết

Hình 5.5 Sơ đồ hệ thống FMS để gia công nhiều chủng loại chi tiết dạng hộp

1-Kho chứa tĩnh; 2-Bộ định vị tự động; 3-Máy CNC năm tọa độ; 4-Máy CNC sáu tọa độ; 5-Máy CNC khoan lỗ sâu; 6-Máy điều chỉnh dụng cụ; 7,12-Máy xếp đống; 8-Cơ cấu xếp tải; 9-Vị trí kiểm tra; 10-Vị trí tháo dỡ; 11-Vị trí cung

cấp phơi; 13-Băng chuyền tích trữ cấu vệ tinh

5.2.4Tổ chức dịng lưu thơng chi tiết tự động

Cấu trúc hệ thống máy linh hoạt chịu ảnh hưởng trực tiếp định cách tổ chức dịng lưu thơng chi tiết Dịng lưu thông chi tiết nội hệ thống cần phải có mức độ tự động hóa tương đương với trình độ tự động hóa trạm cơng nghệ riêng lẻ Với yêu cầu này, tay máy, người máy công nghiệp thực nhiệm vụ khai thác, vận chuyển trao đổi phôi liệu, bán thành phẩm, thành phẩm gá lắp dao cụ, phôi liệu phụ , đóng vai trị có tính định

Cấu trúc toàn hệ thống tự động linh hoạt chịu ảnh hưởng trực tiếp phương thức tổ chức dịng lưu thơng chi tiết hệ thống Nên chọn lựa phương án tổ chức dòng lưu thông chi tiết cần tuân thủ:

- Đường vận chuyển ngắn

- Tính linh hoạt cao thứ tự ngun cơng - Có mức độ chất tải tối ưu với trạm gia công - Thời gian thơng chi tiết ngắn

- Có điều kiện phục vụ nhiều máy thông qua thiết bị chuyển đổi - Giá thành chế tạo rẻ

Trong hệ thống tự động linh hoạt có giới thường có phương thức tổ chức dịng lưu thơng chi tiết phương án mở rộng

Sau số phương thức cấp phôi nhờ Robot:

1- Lưu thông chi tiết với nguyên tắc "nối ghép thay thế"

Hình 5.6 sơ đồ nguyên tắc hệ thống nối ghép thay thế, đặc điểm hệ thống là:

Các trung tâm gia công đứng hệ thống nối ghép với ổ tích lũy trung tâm (đường vận chuyển phôi) cách song song, không phụ thuộc Trong hệ thống có mối quan hệ trao đổi phôi liệu chi tiết gia cơng số cơng đoạn ổ tích lũy trung tâm trạm công nghệ riêng lẻ Việc trao đổi phôi hay bán thành phẩm nhờ Robot (R)

M1

R

M2 Mi Mn-1 Mn

L1

L2

P L3

out

… …

Hình 5.6 Lưu thông chi tiết kiểu “nối ghép thay thế” M-trạm công nghệ

R-Robot cấp phôi

P-Bàn kẹp vệ tinh

L1-Đường vận chuyển phôi

L2- Đường vận chuyển SP

L3- Đường vận chuyển RB

Trình tự cơng nghệ từ trạm sang trạm khác khơng bắt buộc, có, phải thơng qua ổ tích lũy trung tâm để chuyển đổi

Do đặc tính mà địi hỏi với hệ thống điều khiển không cao, cấu vận chuyển trao đổi phôi liệu dễ dàng phục vụ nhiều máy Tuy nhiên tính nhịp điệu thấp, có tổn thất thời gian

2 - Lưu thông chi tiết với nguyên tắc "nối ghép bổ sung"

Hình 5.7 mơ tả nguyên tắc tổ chức hệ thống nối ghép bổ sung Ở có thêm mối quan hệ trao đổi phôi liệu bán thành phẩm trạm công nghệ với Một trình tự cơng nghệ qua trạm xác định từ chương trình điều khiển, chi tiết gia cơng hồn thiện đường lưu thông chúng Các trạm công nghệ "bổ sung" khả kỹ thuật cho nhau, tham gia gia cơng hồn thiện họ chi tiết

Như việc điều hành dòng chi tiết hệ thống điều khiển phức tạp Khả phục vụ nhiều máy cấu vận chuyển trao đổi phơi liệu bị hạn chế Tuy nhiên tính nhịp điệu cao hơn, nghĩa thời gian chu kỳ trạm công nghệ xấp xỉ Thời gian tổn thất giảm nhiều so với phương thức ghép nối thay

3 - Lưu thông chi tiết với nguyên tắc "nối ghép tổ hợp"

Hình 5.8 sơ đồ nguyên tắc nối ghép tổ hợp hệ thống máy Đây hệ thống máy có tính linh hoạt cao so với hai loại

Theo mơ hình này, trạm cơng nghệ trao đổi phôi liệu cho trạm trạm xa trao đổi qua kho trung gian

Ưu điểm hệ thống trạm chất tải cao mặt thời gian, có điều kiện phát huy triệt để tính kỹ thuật chúng,

phương tiện vận chuyển có điều kiện phục vụ nhiều máy Hiện nay, hệ thống máy tự động linh hoạt chủ yếu thiết lập theo nguyên tắc

M1

R

M2 Mi Mn-1 Mn

L1 L2 P L3 out … … b a

Hình 5.7 Lưu thơng chi tiết kiểu “nối ghép bổ sung” a - Hướng trao đổi phơi qua ổ tích lũy trung tâm.

b- Hướng trao đổi phôi trực tiếp từ máy qua máy kế bên.

M1 M2 Mi Mn-1 Mn

R L3

L1

L2 out

4 - Lưu thông chi tiết với nguyên tắc "nối ghép mở rộng".(hình 5.9)

Theo nguyên tắc nối ghép này, nhờ có thêm ổ tích lũy trung gian đảm nhiệm địa trung chuyển mà tính linh hoạt hệ thống máy nâng cao thêm mức, đặc biệt tính linh hoạt thời gian đầu dịng lưu thơng chi tiết có tốc độ nhanh có ổ tích lũy trung gian điều hòa, tránh tượng ứ tràn bế tắc lưu thơng dịng chi tiết, hệ thống máy Trình tự cơng nghệ bất kỳ, chu kỳ thời gian khơng cần xấp xỉ nên khai thác triệt để chế độ cắt gọt khác để bảo đảm chất lượng gia công

5.2.5 Tổ chức lưu thông cấp dao tự động

 Việc lưu thông cấp dao tự động tiến hành theo hai bước :

- Bước : Điều chỉnh dao cắt nạp chúng vào ổ tích lũy dao Bước tiến hành tay khí hóa tự động hóa phần

- Bước hai : Lấy dao từ máy nạp trở lại vào ổ tích lũy dao, lấy dao từ ổ tích lũy gắn vào trục (hay ổ kẹp dao) Giai đoạn tự động hóa hồn tồn Kết cấu nguyên tắc hoạt động ổ tích lũy dao cấu đổi dao phụ thuộc vào yếu tố sau:

- Số lượng dao cần cho quy trình cơng nghệ

- Khơng gian chuyển đổi trục ổ tích dao - Thứ tự dao cụ, cách xếp, địa chỉ, cách mã hóa dao

- Lượng điều chỉnh dao điều chỉnh sai lệch dao thực máy trình điều khiển máy

 Để lưu thông cấp dao tự động thường sử dụng ba loại cấu sau: - Dùng đầu Revolve để tích đổi dao (thường dùng cho máy tiện) - Dùng ổ tích lũy dao tay máy

M1 M2 Mi Mn-1 Mn

L1

L2

L3

L4

L3 L3 L3 L3

P P

P P

P

out R

P

Hình 5.9 Lưu thơng chi tiết với ngun tắc

nối ghép mở rộng L3 - các ổ tích lũy trung gian

- Hỗn hợp hai cấu

Ổ tích lũy dao có nhiều dạng khác : ổ tích dao dạng đĩa chứa 100 dao, ổ tích dao nhiều tầng chưá 150 dao, ổ tích dao dạng xích chứa 60 dao

Trên hình 5.10a ổ tích trữ dao dạng đĩa có trục nằm ngang, thường loại trang bị cho trung tâm phay – khoan Khi có lệnh thay dao, dao xoay tới vị trí thẳng đứng, tay máy hai bậc tự (hình 5.10b) cặp vào cán dao rút xuống quay 1800 sau nâng lên đóng vào vị trí ban đầu Như dao thay dao cũ

Một dạng ổ tích trữ dao kiểu xích thể hình 5.11 dùng cho trung tâm phay – khoan Loại chứa nhiều dao loại trịn xoay, đồng thời cho máy khác dùng chung dao hệ thống linh hoạt hóa Ngồi cịn nhiều kiểu trữ dao, vận chuyển dao cho hệ thống, loại bỏ dao hết thời gian sử dụng khỏi hệ thống cách tự động

a) b)

Hình 5.10 Ổ tích dao (a) cấu thay dao (b)

5.3 Hệ thống sản xuất tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) 5.3.1 Khái niệm

CIM giải pháp ứng dụng máy tính mạng liên kết để chuyển công nghệ riêng lẻ thành hệ thống sản xuất tự động hóa hồn tồn Theo quan niệm cơng ty hệ thống tự động máy tính CASA (The Computer and Automated Systems Association) hội nhà sản xuất SME (Society of Manufacturing Engineers) CIM định nghĩa sau:

CIM hệ thống tích hợp có khả cung cấp trợ giúp máy tính cho tất chức thương mại, bao gồm hoạt động từ khâu tiếp nhận đơn đặt hàng cung cấp sản phẩm nhà máy sản xuất Vòng tròn CIM biểu diễn sau:

Giải thích thành phần CIM:

1-Cấu trúc hệ thống tích hợp; 2- Quản lý nguồn thơng tin; 3- Thiết kế ; 4- Phân tích mơ phỏng; 5- Tài liệu;

6- Q trình đạt chất lượng bố trí mặt thiết bị; 7- Lập chương trình;

8- Vật liệu; 9- Mặt sản xuất; 10- Xử lý vật liệu; 11- Lắp ráp; 12- Giám sát kiểm tra; 13- Quá trình sử dụng vật liệu;

14- Nhà máy tự động hóa; 15- Sản phẩm q trình;

16- Lập kế hoạch sản xuất kiểm tra; 17- Lập kế hoạch chiến lược;

18- Tài chính; 19- Quản lý sản xuất quản lý nguồn nhân lực; 20- thị trường Vịng trịn CIM mơ tả khía cạnh tích hợp CIM quan điểm quản lý sản xuất CIM có ưu điểm sau:

1 - Tính linh hoạt cao sản phẩm, sản lượng vật liệu - Nâng cao suất chất lượng gia công

3 - Quan hệ chặt chẽ trực tiếp thiết kế sản xuất - Giảm lao động trực tiếp gián tiếp

5 - Thiết kế có suất độ xác cao - Tiêu chuẩn hóa cao sử dụng vật liệu hợp lý - Tiết kiệm thời gian mặt sản xuất

8 - Tạo sở liệu chung để loại trừ phận chứa liệu độc lập - Loại trừ công việc lặp lại không cần thiết

10 - Giảm thời gian giám sát sản xuất số nhân thực công việc 11 - Cạnh tranh mạnh mẽ với đối thủ

5.3.2 Hệ thống phụ trợ CIM

Một hệ thống CIM hoàn thiện bao gồm tích hợp ứng dụng hệ thống phụ trợ theo phương pháp cho: sản phẩm đầu hệ thống phụ trợ sản phẩm đầu vào hệ thống phụ trợ khác

Muốn hệ thống phụ trợ CIM phải tích hợp theo kiểu cơng nghệ quản lý thơng tin tiên tiến vịng trịn tích hợp sau :(hình 5.13)

Trên hình 5.13 thể :

1-Integrated Databases or a Central Database (cơ sở liệu tích hợp sở liệu trung tâm); 2-CAD (thiết kế có trợ giúp máy tính); CNC & CAM (máy điều khiển số và điều hành sản xuất qua máy tính); CAQC: Computer Aided Quality Control (kiểm tra chất lượng sản phẩm có trợ giúp máy tính; AS/RS: Automatic Storage abd Retrieval Systems (hệ thống bảo quản tìm kiếm); GT: Group Technology (cơng nghệ nhóm); CAPP: Computer Aided Process Planning (lập quy trình cơng nghệ có trợ giúp máy tính); Office Automation (tự động hóa văn phịng)

Chương

TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH LẮP RÁP 6.1 Khái niệm trình lắp ráp tự động

Lắp ráp khâu cuối trình sản xuất, trình lắp ráp liên kết chi tiết, đơn vị lắp ráp với nhau, hình thành sản phẩm Chất lượng sản phẩm phụ thuộc cách đáng kể vào chất lượng lắp ráp

So với q trình gia cơng cắt gọt q trình lắp ráp tự động hóa chậm nhiều tỷ lệ cơng lắp ráp so với công chế tạo ngày cao Sở dĩ lắp ráp trình phức tạp, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy tự động lắp ráp khó khăn nhiều so với máy gia công

Để việc lắp ráp tự động tiến hành trơi chảy có hiệu cao, phải nâng cao tính cơng nghệ lắp ráp, phân chia sản phẩm thành đơn vị lắp ráp độc lập với số lượng chi tiết tối ưu, có hình dạng kích thước thuận tiện cho việc định hướng tương đối định vị vị trí lắp ráp

Những công việc thực nguyên công lắp ráp chủ yếu liên quan đến việc di chuyển tương đối chi tiết đơn vị lắp Các động tác thực trình lắp ráp bao gồm: định hướng chi tiết, nạp chi tiết, dẫn hướng xác, định vị, kẹp chặt, vận chuyển Việc thực hàng loạt chuyển động liên quan với dẫn tới việc chế tạo thiết bị phức tạp gặp khó khăn vấn đề công nghệ thiết kế; chẳng hạn vấn đề định hướng tay máy chi tiết, đặt chi tiết lên đồ gá cách xác

Để giải vấn đề trên, máy tự động lắp ráp phải có thiết bị so sánh thiết bị định hướng Việc xác định độ xác lắp ráp kiểm tra độ xác mối ghép thực thiết bị kiểm tra tự động

Ngoài việc tự động hóa lắp, q trình lắp ráp tự động cịn thực ngun cơng chuẩn bị sau: rửa sấy chi tiết, kiểm tra, phân loại Những nguyên công phụ: kiểm tra chi tiết trước lắp, chia nhóm tách chiếc, vận chuyển đến thiết bị lắp ráp Những nguyên công sau lắp ráp: thử , chạy rà, điều chỉnh, bao gói, làm kín, đếm kiểm kê Những ngun công chuẩn bị, nguyên công phụ, nguyên công sau lắp ráp phần cấu thành việc tự động hóa tồn q trình sản xuất liên quan đến việc tự động hóa q trình lắp ráp

6.2 Định vị liên kết chi tiết lắp ráp tự động

6.2.1 Định vị chi tiết lắp ráp tự động

Các chi tiết trình lắp ráp tự động phải đặt vị trí cho chúng lắp ráp dễ dàng với chi tiết khác kích thước nằm phạm vi dung sai cho phép Đây nhiệm vụ quan trọng lắp ráp tự động Có hai phương pháp tính tốn thực định vị tương đối chi tiết : định vị cứng tự định vị.

1- Định vị cứng

Trên hình 6.1 làvị trí trục bạc trước thực lắp ráp phương pháp định vị cứng

Trục kẹp vào mặt tì cịn bạc kẹp vào mặt tì khác Khoảng cách mặt tì h Trong q trình lắp ráp xuất hiện tượng, điểm a trục chồm qua mép lỗ bạc (vượt điểm b, hình 6.1c) Khi di chuyển xuống, trục tỳ vào mặt đầu lỗ làm cho trình lắp ráp không thực Cần nhấn mạnh rằng, tượng xảy trục bạc chế tạo phạm vi dung sai, nghĩa kích thước db trục nhỏ

kích thước d0 lỗ, trục dễ dàng chui vào

lỗ lắp ráp phương pháp thủ công Khi lắp ráp tự động, nguyên nhân độ không đồng tâm mặt với mặt nhiều yếu tố khác, mà q

trình lắp ráp khơng thực Do đó, chi tiết dùng lắp ráp tự động phải có u cầu độ xác chặt chẽ

Xét điều kiện lắp ráp trục bạc định vị cứng Bạc đưa từ lên, trục đưa từ xuống Bạc có đường kính ngồi D, dung sai H Do đường kính ngồi

của bạc thay đổi từ DM tới D Lỗ có đường kính d0 dung sai b, nên dường kính lỗ

có thể thay đổi từ d0M tới d0 e độ lệch tâm lỗ với đường kính ngồi bạc Các

mặt tỳ cố định bạc trục bố trí từ hai phía đối diện hình (6.1c) phía hình (6.1d) Cần lưu ý rằng, phương án hình (6.1d) thuận lợi lắp dặt cấu dẫn đẩy đầu lắp ráp Vị trí giới hạn điểm bên phải a lỗ xuất bạc có đường kính ngồi DM đường kính lỗ d0M bé nhất, cịn độ lệch tâm e đạt

giá trị lớn nằm lệch phía bên trái so với đường tâm bạc (hình 6.1a) Với điều kiện khoảng cách tính từ mặt tỳ cố định bạc tới điểm cạch bên phải a lỗ (hình 6.1a) có giá trị :

e d D d D D

h M  M  OM  M  OM 

2

2 (6.1)

Khi mặt tỳ bố trí theo phương án hình 6.1c, để q trình lắp ráp tự động thực được, khoảng cách từ mặt tỳ cố định trục tới mặt tỳ cố định bạc phải có giá trị h Nếu mặt tỳ trục nằm bên phải điểm a (hình 6.1a), trục di chuyển xuống chạm vào mặt đầu bạc

Vị trí giới hạn phải điểm cạnh bên trái b lỗ vị trí ứng với bạc có đường kính ngồi lớn D; lỗ bạc có đường kính nhỏ d0M, cịn độ lệch tâm e đạt

Hình 6.1 Định vị tương đối trục bạc d)

giá trị lớn nằm lệch phía bên phải so với đường tâm bạc (h 6.1c) Khoảng cách mặt tỳ cố định bạc tới điểm giới hạn phải mép trái lỗ là:

e d D

h   OM 

2

 (6.2)

Khi mặt tỳ phân bố phía (h 6.1d), khoảng cách chúng phải có giá trị h1 Khoảng khơng gian hai điểm avà b [ hình 6.1a,b] khoảng tự kích thước bạc nằm phạm vi dung sai cho phép Do đó, trục có kích thước đường kính ngồi db khơng lớn giá trị ab, cịn khoảng cách mặt tì

có gía trị giá trị tính tốn theo cơng thức [6.1] [6.2}, q trình lắp ráp tự động trục bạc thực

Xuất phát từ phép tính hình học đại số dễ dàng tìm cơng thức bảo đảm điều kiện lắp ghép:

e

H 2

2

min  

  (6.3)

ở min – khe hở bé cho phép mối lắp, min = dOM – dO

Nếu dung sai chi tiết lắp ráp không đáp ứng cơng thức (6.3), để thực trình lắp ráp, chi tiết bắt buộc phải vát mép, độ lớn vát mép xác định từ điều kiện lắp ráp tự theo công thức sau đây:

e

c H

2 min 

 (6.4)

Trong thực tế, toán định vị tương đối chi tiết lắp ráp tốn khơng gian nhiều chiều, ngồi dịch chuyển theo trục tọa độ ln tồn tượng quay quanh vài trục tọa độ hình (6.2a) chi tiết chế tạo xác, mặt chuẩn chế tạo bị sai lệch (hình 6.2b) Các sai lệch độ nghiêng đường tâm loại bỏ nhờ chuyển động tự hai chi tiết lắp ráp, ví dụ, hình 6.2c,d

Việc định vị tự động chi tiết có ren cần đặc biệt quan tâm dễ xảy tượng đứt, hỏng ren lắp ráp tự động Sơ đồ lắp ráp tự động mối lắp ren mơ tả hình 6.3

Đai ốc định vị tâm vị trí lắp ráp cấu đàn hồi, cịn vít giữ

trong cấu định vị Cơ cấu định tâm cấu định vị lắp đặt đồng tâm với sai số cho phép Trên sơ đồ ta thấy độ dịch chuyển đường tâm chi tiết lắp ráp (hình 6.3a) khâu khép kín chuỗi sai số định vị

I = I1 + I2 + I3

Trong : I1 – độ khơng đồng tâm cấu định vị định hướng;

I2 – lượng dịch chuyển lớn tâm vít so với tâm cấu

định vị tính theo công thức sau:

2 2

0

p b b

I    (6.5)

Trong đó: b – khe hở yêu cầu cấu định vị với vít;

b – dung sai đường kính ngồi vít;

0p – dung sai đường kính lỗ cấu định vị;

I3 - Lượng dịch chuyển lớn tâm đai ốc so với tâm cấu định vị,

tính theo cơng thức sau:

2 2

  

  

 r r

I (6.6)

Trong : r – khe hở yêu cầu lỗ đai ốc chốt định vị;

r – dung sai đường kính lỗ đai ốc;

 - dung sai chế tạo chốt định vị

Lượng dịch chuyển lớn cho phép đường tâm mặt lắp ghép mối lắp ren (khơng tính tới độ nghiêng đường tâm) theo điều kiện không xuất tượng lẹm (cắt chân ren) xác định theo công thức:

I1 + I2 + I3 = 0,325.P (6.7)

Với P bước ren

Hình 6.3b tượng cắt chân ren Góc nghiêng giới hạn xuất cắt chân ren max (hình 6.3c) xác định từ cơng thức thực nghiệm sau :

d P d d tg P

tg m 0,5 cp 30 0,5

1        

 (6.8)

Trong đó: d-đường kính ngồi ren; dcp-đường kính trung bình ren;

d1-đường kính ren;

cp-dung sai đường kính trung bình ren;

1-dung sai đường kính ren

2- Tự định vị : Do nhược điểm phương pháp định vị cứng, phương pháp tự định vị lắp ráp tự động nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Theo phương pháp này, chi tiết kẹp cố định, chi tiết cịn lại có khả dịch chuyển tự không gian

mức độ định Do lắp ráp, có khả tự định vị theo mặt lắp ghép chi tiết cố định Ví dụ hình 6.4a sơ đồ tự định vị đơn giản Khi cam có prơphin hình sóng quay làm cho chi tiết lắp ráp dao động tự rơi vào lỗ lắp bạc kẹp cố định đồ gá lắp ráp

Hình 6.4b cấu tự định vị dựa nguyên lý rung động Hai nam châm điện bố trí vng góc với có phần thân cố định lắp cứng với thân cố định đồ gá lắp ráp Phần di động nam châm gắn vào cấu chấp hành đồ gá Trên cấu chấp hành có chi tiết lắp ráp Cơ cấu chấp hành có khả dịch chuyển theo hai phương tác động nam châm trở vị trí cân nhờ lò xo Chi tiết lắp ráp lại có chyển động theo phương vng góc với mặt phẳng vẽ Khi mạch điều khiển cấp nguồn điện có pha lệch 900, cấu chấp hành có chuyển động theo quỹ đạo trịn elíp, tạo điều kiện cho q trình lắp ráp xảy dễ dàng

Hình 6.4c d cấu tự định vị có cụm cơng tác di động Để tạo cho đầu lắp ráp có chuyển động yêu cầu, rãnh thân người ta lắp địn Thanh địn có khả quay quanh chốt di động có tâm O Một đầu cuả địn gắn với cấu tạo chuyển động định hướng 1, đầu gắn với đồ gá lắp ráp 4, có chi tiết cần lắp Tuỳ thuộc vào dạng chuyển động cấu tạo chuyển động định hướng, quỹ đạo chuyển động đồ gá có dạng xoắn ốc (hình 6.6c) quay (hình 6.6d)

Hình 6.5 cấu lắp ráp tự động thiết kế theo nguyên tắc tự định vị Quá trình định vị

trên đồ gá thực qua hai giai đoạn Đầu tiên chi tiết lắp ráp định vị sơ cách đẩy sát vào mặt tỳ (hình 6.5a) Sau lực lắp ráp PLR dịch

chuyển chi tiết theo phương lắp ráp với chi tiết cụm lắp ráp Nếu chi tiết gặp cản trở q trình định vị sơ chưa xác có sai số 0, chi tiết

định vị lần cuối nhờ mặt côn định vị 

Tại điểm tiếp xúc K chi tiết xuất lực P0 làm cho chi tiết dịch chuyển

theo phương cần thiết để thực lắp ráp Đồ gá tự lựa lắp đặt trạng thái cân trung tâm so với cửa sổ chắn nhờ lị xo bố trí hướng tâm (hình 6.5b) Khi gá đặt sơ chi tiết lên vị trí lắp ráp máy tự động, bề mặt lắp ghép phải nằm trường tìm kiếm A, nghĩa vùng di chuyển đồ gá tự lựa Giá trị tối thiểu trường tìm kiếm Amin biểu diễn hình 6.5c Có thể

thay đổi giá trị trường tìm kiếm cách điều chỉnh lại cấu Giá trị trường tìm kiếm A xác định theo công thức sau:

A > 0; với 0 = C + H (6.9)

Trong đó: 0 – sai số định hướng tổng cộng (hình 6.5a) chi tiết cố định (mm);

C – độ xác định hướng sơ chi tiết cố định (mm);

H – sai số chế tạo chi tiết cố định (mm);

Thời gian định vị xác định theo công thức : an

A

t (6.10)

Ở đây: n – số dao động phút;

a – biên độ dao động chọn nửa khe hở yêu cầu

3 

(hình 6.5c) mối lắp (nếu chi tiết vát mép, định lượng tăng)

Nếu khe hở mối lắp bé, để thực lắp ráp tự động, u cầu độ xác q trình định vị cao, thiết bị lắp ráp phải chế tạo xác Lắp ráp tự động khó khăn thực mối lắp mà số bề mặt lắp ghép mặt chuẩn ổn định tin cậy Hiện tượng thường xảy với chi tiết có hình dạng khơng cân xứng, ngắn chưa qua gia công v…v Công nghiệp chế tạo dụng cụ thường gặp trường hợp Lắp ráp theo phương pháp tự định vị phù hợp cho mối ghép vừa nêu Tuy phương pháp lắp ráp tự định vị vừa nêu có nhược điểm q trình tìm kiếm làm trùng tâm chi tiết lắp ghép hồn tồn mang tính ngẫu nhiên, độ tin cậy khơng cao

Có nhiều phương pháp lắp ráp mà trình làm trùng tâm chi tiết lắp ghép thực nhờ chuyển động có chủ định theo quỹ đạo ngắn O1O2 (hình 6.6a)

Hình chiếu đường tâm trục O1 hệ tọa độ

chiều đặc trưng đoạn l tạo với trục x góc  Hình 6.6b sơ đồ lắp ráp dựa nguyên lý khí động

học Nếu đưa dịng khí nén với áp lực định qua lỗ từ lên tạo lực R có tác dụng định tâm trục với lỗ theo phương O1O2 Lực tính theo cơng thức :

L

S v R

2 

 (6.11)

Với: SL – diện tích mặt cắt ngang trục , SL= LH

H – chiều dài dây cung (mn); L – Chiều dài đường sinh trục

Hình 6.6

6.2.2 Các phương pháp cấu định vị có chủ đích lắp ráp

Sử dụng định vị cứng làm cho trình lắp ráp khó khăn, độ tin cậy trình định vị thấp Do vậy, phương pháp tự định vị nghiên cứu phát triển mạnh mẽ Khi lắp ráp phương pháp này, có chi tiết định vị kẹp chặt mặt chuẩn cố định, cịn chi tiết thứ hai có khả di chuyển tự khoảng không gian định Trong trình lắp ráp sản phẩm, phải loại bỏ độ không đồng tâm đường tâm chi tiết lắp ráp Độ không đồng tâm giới hạn vùng định loại bỏ nhờ chuyển động tìm kiếm chi tiết tự

Do đường tâm chi tiết vùng tìm kiếm có vị trí ngẫu nhiên, nên chuyển động tìm kiếm tuân thủ theo quy luật xác suất Do vậy, điều kiện lắp ráp không ổn định dẫn tới độ tin cậy trình lắp ráp thấp Tuy nhiên, thực số điều kiện phối hợp định, lắp ráp mà khơng cần q trình tìm kiếm kể Chúng ta nghiên cứu điều kiện Sau lấy khỏi cấu cấp phôi tự động, chi tiết đưa vào cấu định vị kẹp chặt Vị trí chi tiết không gian thông thường bị dịch

chuyển mặt phẳng XOY hình 6-7 Coi trục cấu cầm nắm tay máy bạc cấu định vị cố định có vị trí hình 6.9 Giả sử đường tâm chúng song song với nhau, hình chiếu đường tâm trục XOY điểm O1 có vị trí tương đối so với gốc tọa

độ O theo bán kính vec tơ r1, cịn vị trí hình chiếu O2 đường tâm bạc mặt phẳng

được biểu thị véctơ r2 Độ lệch tâm O1

O2 bán kính vectơ e O1O2 

Để định vị chi tiết xác cần đảm bảo điều kiện e O1O2 0, nghĩa tâm O1 O2 phải trùng

Trong thực tế, vị trí O1 O2 xác

định thông qua độ lớn vécto e góc  tạo với trục OY phụ thuộc vào nhiều yếu tố xác định xác Nếu tiến hành dịch

chuyển điểm O1 tới O2 theo đường ngắn O1O2, ta loại bỏ trình tìm kiếm

Quá trình dịch chuyển hai chi tiết thực đồng thời Để thực chuyển động này, thiết bị phải có giải pháp thiết kế tương ứng Ngồi ra, phải có thêm cấu kiểm tra cấu chấp hành Cơ cấu kiểm tra xác định gía trị dịch chuyển tạo lệnh cần thiết để loại bỏ độ không đồng tâm tác động cấu chấp hành Như vậy, thành phần cấu định vị phải có chuyển động truyền trung gian, ví dụ, hệ khuyếch đại rơle.v v…để bảo đảm cho chi tiết có vị trí u cầu trước lắp ráp

Hình 6.7 Vị trí tương đối chi tiết lắp ráp cấu kẹp trước lắp : 1-Trục; 2-Bạc

Định vị có chủ đích thực theo ba phương án Trong phương án thứ nhất, cấu kiểm tra tìm giá trị tuyệt đối e góc  (hình 6.9) lệnh cho cấu chấp hành thực dịch chuyển Sau thực dịch chuyển, cấu chấp hành cố định chi tiết vị trí yêu cầu Trong phương án thứ hai, cấu định vị xác định giá trị tuyệt đối e, cấu chấp hành dịch chuyển trục tới điểm đường trịn có bán kính O1O2 , sau thực chuyển động quay theo đường trịn để

tìm kiếm điểm O2

Trong phương án thứ ba cấu kiểm tra xác định góc , sau phát lệnh cho cấu chấp hành dịch chuyển theo phương cấu phản hồi xác định sai lệch loại bỏ Lúc này, cấu chấp hành nhận lệnh dừng lại thực cố định chi tiết Kết cấu thiết bị theo phương án thứ thường phức tạp cần nhớ hai đại lượng e  đồng thời Phương án thứ hai khó thực chuyển động quay theo đường trịn có bán kính khác Vì thế, thực kỹ thuật, phương án thứ ba sử dụng rộng rãi

Tuỳ thuộc vào nguyên tắc điều khiển cấu chấp hành, cấu định vị có chủ định chia làm hai loại: điều khiển theo sai lệch điều khiển theo kích thích Khi điều khiển theo sai lệch, cấu chấp hành tự động dừng lại sai lệch loại bỏ, cịn điều khiển theo kích thích, lực tổng hợp tác động lên chi tiết di động không sai lệch bị loại bỏ

Cơ cấu định vị có chủ đích theo phương án thứ ba với hệ thống điều khiển theo sai lệch trình bày hình 6-8

Chuyển động từ động qua truyền trục vít lị xo làm cho đầu lắp ráp dịch chuyển theo mũi tên L Trục gá đầu 7; bạc cần lắp gá đồ gá Động qua khuyếch đại so sánh chế tạo theo nhiều kiểu (cảm ứng, quang điện v.v.v….)

Do đường tâm bạc trục không trùng nhau, cảm biến CB1 CB2 hình thành nên tín hiệu khác Các tín hiệu so sánh so sánh 3, sai lệch chúng khuyếch đại dùng để điều khiển động làm dịch chuyển đầu lắp ráp theo phương giảm sai lệch Dịch chuyển theo phương T

thực tương tự Khi tâm bạc trùng với tâm trục, tín hiệu sai lệch từ cảm ứng không, động tự động dừng lại, trục lắp với bạc nhờ lực F Trong ví dụ này, trình định vị thực theo phương

Hình 6.8 Sơ đồ cấu định vị điều khiển theo sai lệch

1-Động cơ; 2-Bộ khuyếch đại; 3-Bộ so sánh; 4-Đế gá; 5-Bạc cần lắp; 6-Trục; 7-Đầu lắp; 8-Lò xo lá; 9-Bộ truyền trục vít; CB1,CB2 – Bộ cảm biến

Trong trường hợp chung, trình định vị cần thực theo nhiều phương với phương thức tương tự Xét cấu định vị có chủ đích điều khiển theo kích thích (hình 6.9) dùng để lắp trục với lỗ chi tiết có hình khối V số 17

Đầu lắp ráp gồm khối V số 18 má kẹp 22 Má kẹp 22 kẹp chặt vào khối V số 18 nhờ lò xo 21 Đầu lắp ráp đưa vào vị trí lắp ráp nhờ dẫn động riêng (không biểu diễn hình 6.11) Trong đầu lắp ráp trục 2, phía có đẩy Phía dưới, đỡ 16 chi tiết cần lắp ráp 17 có lỗ lắp với trục Chi tiết 17 định vị cố định nhờ cấu lắp phiến gá 11 Cơ cấu hình thành từ hai chốt cố định 15 tạo với góc 1200 chốt di động lắp trượt 10 Hai chốt cố định gá cố định thân treo 12 Khi phiến gá 11 chuyển động lên phía theo phương G, trượt 10 tác động lò xo 14 trượt khỏi cám gá chi tiết 13 Lúc chốt 15 thực định vị chi tiết 17 theo lỗ lắp ráp Nếu tâm lỗ bạc trục khơng trùng nhau, cấu định vị có chủ định bắt đầu làm việc Cơ cấu làm việc nhờ hệ thống điều khiển khí nén, gồm đầu áp Van tiết lưu đầu áp trục 2, cịn

van tiết lưu (cửa khí) đầu áp chi tiết số gắn cứng với trượt 10 gá đai

Hình 6.9 Cơ cấu định vị có chủ đích điều khiển theo thích nghi

1-Thanh đẩy; 2-Trục; 3,19-Đường dẫn áp; 4,7,20-Đầu áp; 5,15-Chốt cố định; 6-Van tiết lưu đầu 7; 8-Đai ốc; 9-Cam; 10-Thanh trượt; 11-Phiến gá; 12-Thanh treo; 13-Chi tiết gá; 14,21-Lò xo; 16-Tấm đỡ; 17-Chi tiết cần lắp ráp; 18-Khối V; 22-Má kẹp

Hệ thống khí nén liên kết với đầu áp nhờ đường dẫn 3, dùng để định vị trục, hệ thống khí nén liên kết với đầu áp đo đường kính D lỗ bạc Hệ thống khí nén liên kết với đầu áp 20 đường dẫn 19 dùng để xác định đường kính d trục Giá trị d D so sánh với Do vậy, đánh giá giá trị khe hở mối lắp Khe hở Su1 xác định vị trí đường sinh bên phải củatrục Còn khe hở Su2

sẽ xác định đường kính D lỗ vị trí đường sinh bên phải Bằng cách đo Su3

xác định giá trị đường kính trục d So sánh Su2 Su3 biết tương quan

đường kính D d Cịn so sánh Su1 Su2 biết vị trí tương quam đường

tâm trục bạc trước lắp ráp Đầu lắp ráp có khối V dịch chuyển tương đối so với cấu cấp phôi tự động (không vẽ hình) màng đàn hồi M hình 6.12

Hệ thống khí nén điều chỉnh cho trục bạc có kích thước danh nghĩa dDN

DDN khe hở Su3

Su2 (hình

6.10) Ngồi ra, đường sinh bên phải trục bạc nằm đường thẳng, khe hở Su1 Su2

cũng Trong điều kiện buồng khí với màng đàn hồi M với trục nằm

trạng thái cân Khi Su3 > Su2 trục chưa đạt vị trí cân màng đàn hồi

Còn Su1 < Su2 trục nằm đè lên phần

của mặt đầu chi tiết 17 (hình 6.9) Trong hai trường hợp, buồng đàn hồi dịch chuyển đầu lắp ráp có trục vị trí cân Thanh đẩy (hình 6.9) đẩy trục vào lỗ chi tiết 17 Sau lắp trục, đầu lắp ráp với khối V số 18 hồi vị bên trái, mỏ kẹp 22 mở ra, phiến gá 11 hạ xuống làm cho trục xuống hết chiều dài lắp yêu cầu cụm lắp đẩy

6.2.3 Sử dụng Robot hệ thống lắp ráp

1-Ổ chứa tự động nhiều ngăn; 2-Máng nạp phôi; 3-Phễu cấp phôi rung; 4-Bàn tay; 5-Sản phẩm lắp; 6-Robot

Hình 6.10 Hệ thống điều khiển khí nén cấu hình 6.12

Hình 6.11 Sơ đồ trung tâm lắp ráp với Robot Skilam

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Chương 1:Khái qt tự động hóa q trình sản xuất

1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển tự động hóa q trình sản xuất

1.2 Một số khái niệm định nghóa

1.2.1 Cơ khí hóa

1.2.2 Tự động hóa chu kỳ gia cơng

1.2.3 Tự động hóa máy

1.2.4ù Khoa học tự động hóa

1.2.5 Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính CAD/CAM 10

1.2.6 Hệ thống sản xúat tích hợp CIM 10

1.2.7 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS 10

1.2.8 Rôbốt công nghiệp 11

1.3 Vai trị ý nghĩa tự động hóa q trình sản xuất 12

1.4 Phương hướng phát triển tự động hóa Việt nam 14

1.5 Mục đích nội dung giáo trình 14

Chương : Các thiết bị hệ thống tự động 15

2.1 Cảm biến 15

2.1.1 Phân loại cảm biến 16

2.1.2 Cảm biến vị trí 17

2.1.3 Cảm biến lực tải trọng 27

2.1.4 Cảm biến nhiệt độ 30

2.1.5 Cảm biến áp suất 34

2.1.6 Các loại cảm biến khác 37

2.2 Cơ cấu chấp hành 41

2.2.1 Các loại động điện 41

2.2.2 Các loại li hợp 46

2.2.3 Các phần tử thủy – khí 48

2.3 Thiết bị điều khiển 51

2.3.1 Điều khiển khí 51

2.3.2 Điều khiển khí nén 51

2.3.3 Điều khiển – điện 52

2.3.4 Điều khiển điện – điện tử 53

2.3.5 Hệ thống điều khiển PLC 56

2.3.6 Vi xử lý vi điều khiển 58

2.4 Công cụ mô tả hoạt động thiết bị tự động 60

2.4.1 Mô tả lời văn 60

2.4.2 Mô tả ký hiệu 61

2.4.3 Mô tả ngôn ngữ GRAFCET 62

Chương 3: Cấp phôi tự động 65

3.1.1 YÙ nghóa 65

3.1.2 Hệ thống cấp phôi cuộn 65

3.1.3 Hệ thống cấp phôi 66

3.1.4 Hệ thống cấp phôi rời 68

3.2 Vấn đề định hướng phôi rời 70

3.2.1 Định hướng vấu , móc 72

3.2.2 Định hướng khe, rãnh 72

3.2.3 Định hướng túi, lỗ 73

3.2.4 Định hướng ống 74

3.2.5 Định hướng lần hai 74

3.3 Cấu tạo phễu cấp phôi 76

3.3.1 Phễu cấp phôi có đóa quay 77

3.3.2 Phễu cấp phôi cánh gạt 78

3.3.3 Phễu cấp phôi giá nâng 80

3.3.4 Phễu cấp phôi móc quay 81

3.3.5 Phễu cấp phôi ống hai nửa 83

3.3.6 Phễu cấp phôi định hướng rãnh 85

3.3.7 Phễu cấp phôi rung động 86

3.4 Cấu tạo máng dẫn phôi 89

3.4.1 Các loại máng dẫn phôi 89

3.4.2 Tính tốn thiết kế máng dẫn phơi 90

3.5 Các cấu khác hệ thống cấp phôi 92

3.5.1 Cơ cấu điều tiết phôi 92

3.5.2 Cơ cấu đưa phôi 93

3.5.3 Cơ cấu đẩy phôi 94

3.5.4 Cơ cấu thay đổi hướng phôi 95

Chương 4:Kiểm tra tự động 98

4.1 Khái quát đo lường kiểm tra tự động 98

4.1.1.Vị trí tác dụng kỉem tra đo lường 98

4.1.2 Các phương pháp cảm nhận kích thước tự động 99

4.1.3 Phân loại thiết bị kiểm tra tự động 100

4.2 Thiết bị phân loại tự động 102

4.2.1 Nhiệm vụ cấu tạo tổng quát 102

4.2.2 Giới thiệu số máy chọn tự động 102

4.2.3 Điều chỉnh xác định sai số máy chọn 107

4.2.4 Tóm tắt nội dunh trình tự thiết kế máy chọn 109

4.3 Kiểm tra tích cực 110

3.1 Khái niệm 110

4.3.2 Một số dạng thiết bị đo tích cực 111

4.3.3 Phân tích sai số hệ thống kiểm tra tích cực 117

4.3.4 Điều chỉnh xác định sai số hệ thống kiểm tra tích cực 118

Chương Hệ thống sản xuất tự động hóa 121

5.1 Dây chuyền sản xuất tự động hóa 121

5.1.1 Khái niệm 121

5.1.2 Cơ cấu vận chuyển phôi dây chuyền 122

5.1.3 Định vị chi tiết gia công dây chuyền tự động 122

5.1.4 Daây chuyền gồm máy CNC 123

5.2 Hệ thống sản xuất linh hoạt 125

5.2.1 Khái niệm phân loại 125

5.2.2 Trung tâm gia công điều khiển theo chương trình số 125

5.2.3 Hệ thống máy tự động linh hoạt điều 127

5.2.4 Tổ chức dịng lưu thơng chi tiết tự động 131

5.2.5 Tổ chức dịng lưu thơng cấp dao tự động 133

5.3 Hệ thống sản xuất tích hợp CIM 135

5.3.1 Khái niệm 135

5.3.2 Hệ thống phụ trợ CIM 136

Chương Tự động hóa trình lắp ráp 138

6.1 Khái nieäm 138

6.2 Định vị liên kết chi tiết lắp tự động 138

6.2.1 Định vị chi tiết lắp ráp tự động 138

6.2.2 Caùc phương pháp cấu định vị có chủ đích 145

6.2.3 Sử dụng Rôbốt lắp ráp 148

Tài liệu tham khảo 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trần Văn Địch – TS Trần Xuân Việt…

Tự động hóa q trình sản xuất - Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –2001 [2] Hồ Viết Bình

Tự động hóa q trình sản xuất – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật - 1998 [3] Lê Văn Doanh – Phạm Thượng Hàn…

Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển - Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –2002

[4] B M Kovan

Fundamentals of manufacturing engineering - Mir publishers – Moscow 1979 [5] Sensors Handbook – Sabrie Soloman Mc Gnaw – Hill, 1998 [6] TS Nguyễn Ngọc Phương – Hệ thống điều khiển khí nén Nhà xuất giáo dục - 1998

[7] B.C Tergan – Cơ sở tự động hóa sản xuất (bản tiếng Nga) - 1982 [8] Tự động hóa kỹ thuật ( tiếng Đức) - 1993

[9] PGS.TS Trần Văn Địch

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS sản xuất tích hợp CIM Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –2001

[10] Trần Doãn Tiến

Tự động điều khiển q trình cơng nghệ - Nhà xuất giáo dục - 1999 [11] R.BOURGEOIS – P.DALLE…

Cẩm nang kỹ thuật điện tự động hóa tin học công nghiệp Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –1999

[12] Ngô Diên Tập – Đo lường điều khiển máy tính Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –1997

[13] HERMAN W POLLACK – TOOL DESIGN - 1988 [14] http://www SteppingMoto.Com

[15] http://www.ServoMoto Com [16] http://www.Automation Com