Hệ thống tự động cung cấp phôi liệu và gia công CIM và FMS

LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ CIM VÀ FMS 1.1 TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP CĨ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH CIM .4 1.1.1.ĐỊNH NGHĨA VỀ CIM 1.1.2.ỨNG DỤNG CỦA CIM 1.1.3.HIỆU QUẢ CỦA CIM 1.1.4.HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CIM 1.2.TÌM HIỂU VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP .6 1.2.1.ĐỊNH NGHĨA VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.2.2.CẤU TẠO CHUNG CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP TRONG HỆ THỐNG CIM 1.2.3.PHÂN LOẠI ROBOT CÔNG NGHIỆP 10 1.2.3.1.Phân loại theo kết cấu 10 1.2.3.2.Phân loại theo hệ thống truyền động 11 1.2.3.3.Phân loại theo ứng dụng .11 1.2.3.4 Phân loại theo cách thức vụ đặc trưng phương pháp điều khiển 11 1.2.4.ỨNG DỤNG ROBOT CÔNG NGHIỆP TRONG HỆ THỐNG CIM .11 1.2.5.CÁC YÊU CẦU ĐỒI VỚI CÁC ROBOT CÔNG NGHIỆP HOẠT ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG CIM 12 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 13 2.1.CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG .13 2.1.1.KHÁI NIỆM .13 2.1.2 PHÂN LOẠI 14 2.1.3.Ý NGHĨA CỦA CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG .14 2.2.TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG .15 2.2.1.CÁC THÀNH PHẦN CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 15 2.2.2.PHỄU CHỨA PHÔI 17 2.2.2.1.Ổ cấp phôi phôi cuộn 17 2.2.2.2.Phễu chứa phôi rời 20 2.2.3.MÁNG CHUYỂN PHÔI 26 2.2.4.BỘ PHẬN LÀM PHÙ HỢP TỐC ĐỘ PHÔI, PHÂN CHIA PHÔI VÀ CHUYỂN HƯỚNG .28 2.2.5.BỘ PHẬN PHÂN CHIA PHÔI VÀ CHUYỂN HƯỚNG 31 2.2.6.CƠ CẤU NẮM BẮT PHÔI 34 CHƯƠNG III: CẤU TẠO CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG 38 3.1 KHÁI NIỆM 38 3.2 MỤC TIÊU CỦA TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SẢN XUẤT 39 3.3 KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG NHANH VÀ TẠO NHANH CÁC SẢN PHẨM 40 3.4 NGUYÊN TẮC CỦA QUÁ TRÌNH TỰ ĐỘNG HOÁ SẢN XUẤT 41 3.5 CẤU TRÚC CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG 42 3.5.1 KHỐI CHẤP HÀNH 43 3.5.1.1 Các hệ thống dẫn động 43 3.5.2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN 46 3.5.2.1 Hệ điều khiển cứng .46 3.5.2.2 Hệ điều khiển lập trình ( PLC ) 47 3.5.3 VAN DẪN ĐỘNG 47 3.5.4 CẢM BIỂN .48 LỜI NÓI ĐẦU Như biết, khoa học máy tính đời từ năm 70 kỷ trước Cho đến ngày nay, cơng nghệ khoa học máy tính phát triển vũ bão kéo theo đổi thay đáng kể nhiều lĩnh vực xã hội loài người Máy vi tính ứng dụng vào mặt đời sống xã hội, từ công sở, trường học, bệnh viện, sân bay đến nhà hát, sân vận động… Nền kinh tế giới nhờ mà phát triển nhanh chóng Các nhà máy sản xuất theo phương pháp truyền thống trước nâng cấp phát triển thành hệ thống sản xuất tự động hoá phần, toàn phần, phát triển thành dây chuyền sản xuất tiên tiến, thành hệ thống sản xuất linh hoạt FMS cuối hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính CIM Những nhà máy CIM đời tạo suất, chất lượng sản phẩm cao Trong trình hoạt động nhà máy, máy vi tính tham gia vào quản lý từ khâu ban đầu thiết kế sản phẩm, gia công, kiểm tra chất lượng cuối tính giá thành sản phẩm, suất sản xuất phân phối sản phẩm chất lượng thị trường hàng hoá cách hiệu kinh tế Trên giới hệ thống sản xuất CIM dần triển khai số nước Việt Nam nước phát triển, công nghệ sản xuất truyền thống nhiều Vậy nên để thúc đẩy kinh tế Việt Nam lên, dần ngang với nước giới việc ứng dụng hệ thống sản xuất CIM công nghiệp xu hướng tất yếu năm tới tương lai sau Chính em chọn đề tài cho đồ án cơng nghệ là: “hệ thống tự động cung cấp phôi liệu gia công, CIM FMS” Đây đề tài rộng khó Tuy mức độ tìm hiểu tài liệu lí thuyết kiến thức, sở thực tế nước ta Và thời gian tìm hiểu nghiên cứu tài liệu hạn chế nên làm em chắn khơng tránh khỏi thiếu sót CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ CIM VÀ FMS 1.1 TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP CĨ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH CIM 1.1.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ CIM CIM ( computer Integrated Manufacturing ) hệ thống sản xuất tự động hồn chỉnh có trợ giúp máy tính Trong hệ thống CIM chức thiết kế chế tạo gắn kết với nhau, cho phép tạo sản phẩm nhanh chóng quy trình sản xuất linh hoạt hiệu Khái niệm CIM chưa xuất từ lâu ( vào đầu năm 70 ) ngày trở nên quen thuộc sản xuất đại, với phát triển sản xuất, phát triển khoa học công nghệ đặc biệt lĩnh vực tự động hố phần mềm máy tính hệ thống CIM triển khai sở sản xuất công nghiệp ngày trở nên quen thuộc trở thành chiến lược tảng tích hợp thiết bị hệ thống sản xuất tự động thơng qua máy tính vi xử lí Hiệp hội nhà sản xuất SME ( Society of Manufacturing Engineers ) định nghĩa CIM sau: CIM hệ thống tích hợp có khả cung cấp trợ giúp máy tính cho tất chức thương mại nhà máy sản xuất, từ khâu tiếp nhận đơn đặt hàng, thiết kế, sản xuất, khâu phân phối sản phẩm đến tay khách hàng Một hệ thống CIM xem tạo thành từ phân hệ sau: CAD,CAM,CAP,CAPP; Các tế bào gia công; Hệ thống cấp liệu; Hệ thống lắp ráp linh hoạt; Hệ thống mạng LAN nội liên kết thành phần hệ thống; Hệ thống kiểm tra thành phần khác 1.1.2 ỨNG DỤNG CỦA CIM Với hệ thống CIM, 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, phân phối sản phẩm nhà máy CIM tham gia vào môi trường sản xuất công nghiệp: điều khiển robot, lắp ráp, gia công, sơn phủ đánh bóng, gia cơng hàn, kiểm sốt chất lượng sản phẩm, đóng gói, vận chuyển phân phát hàng hố CIM tham gia vào q trình cơng nghệ: thiết kế sản xuất có trợ giúp máy tính (CAD/CAM) Lập kế hoạch sản xuất quy trình cơng nghệ có trợ giúp máy tính (Computer Aided Process Planning/ Computer Aided Engineering (CAPP/CAE) CIM bao gồm mạng hệ thống: phần cứng phần mềm truyền thông nhà máy, quản lý thông tin liệu bao gồm việc thu thập, lưu trữ truy xuất liệu CIM tham gia vào việc cải thiện khơng ngừng q trình sản xuất: lập kế hoạch kiểm soát nguyên liệu đầu vào, hệ thống theo dõi kiểm soát chất lượng, kỹ thuật phương pháp tra giám sát lập kế hoạch quản lý nguồn lực sản xuất, lập kế hoạch quản lý nguồn lực công ty, kiểm tra chất lượng toàn phương thức sản xuất đáp ứng kịp thời thay đổi nhanh chóng chủng loại sản phẩm 1.1.3 HIỆU QUẢ CỦA CIM Trong hệ thống CIM cho phép sử dụng tối ưu thiết bị, nâng cao xuất lao động, ứng dụng công nghệ tiên tiến giảm thiểu sai số gây người, kinh nghiệm sử dụng CIM cho thấy lợi ích điển hình sau đây: Nhanh chóng cho đời sản phẩm kể từ lúc nhận đơn đặt hàng: Giảm 15-30% giá thành thiết kế Giảm 30-60% thời gian chế tạo chi tiết Tăng suất lao động lên tới 40-70% Nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm 20-50% phế phẩm Quản lý vật tư hàng hoá sát thực tế Tăng khả cạnh tranh sản phẩm đáp ứng nhu cầu thị trường Hoàn thiện phương pháp thiết kế sản phẩm 1.1.4 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CIM Để thúc đẩy phát triển CIM thúc đẩy phát triển sản xuất số hướng nghiên cứu CIM nhiều nhà khoa học tiến hành sau: Hợp lí hố CIM chiến lược quản lí CIM: Đảm bảo cho nhà quản lý nắm vững nguyên tắc ứng dụng CIM mơi trường sản xuất Nhà máy tích hợp CIM với ranh giới địa lí phạm vi tồn cầu: Cấu trúc mơ hình hố nhà máy tích hợp nghiên cứu sở hợp tác liên kết tồn cầu quản lí chia sẻ liệu Mạng liên kết CIM: Nghiên cứu ứng dụng mạng phạm vi rộng Internet cho CIM, tăng cường trao đổi thông tin liệu tích hợp, mối quan hệ khách hàng nhà cung cấp, liệu quản lí hệ thống CIM Cơng cụ cơng nghệ tiên tiến cho việc ứng dụng CIM: Nghiên cứu ứng dụng robot sản xuất, nâng cao tính tự động hố sản xuất, ứng dụng trí tuệ nhân tạo Mơ hình hệ thống sản xuất: Tích hợp mơ hình thơng tin với mơ hình chức CIM, mơ hình mơ tích hợp CIM hệ thống thiết kế CIM Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI-Artificial Intelligence) Logic mờ, mạng Noron tích hợp vào hệ thống sản xuất 1.2 TÌM HIỂU VỀ ROBOT CƠNG NGHIỆP 1.2.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ ROBOT CƠNG NGHIỆP Hiện có nhiều định nghĩa Robot, điểm qua số định nghĩa sau : Định nghĩa theo tiêu chuẩn AFNOR (Pháp) : Robot công nghiệp cấu chuyển động tự động lập trình, lặp lại chương trình, tổng hợp chương trình đặt trục toạ độ; có khả định vị, định hướng, di chuyển đối tượng vật chất : chi tiết, dao cụ, gá lắp theo hành trình thay đổi chương trình hố nhằm thực nhiệm vụ công nghệ khác Định nghĩa theo RIA (Robot institute of America) : Robot tay máy vạn lặp lại chương trình thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ thiết bị chuyên dùng thông qua chương trình chuyển động thay đổi để hoàn thành nhiệm vụ khác Định nghĩa theo ΓOCT 25686-85 (Nga) : Robot công nghiệp máy tự động, đặt cố định di động được, liên kết tay máy hệ thống điều khiển theo chương trình, lập trình lại để hoàn thành chức vận động vụ điều khiển q trình sản xuất Có thể nói Robot công nghiệp máy tự động linh hoạt thay phần toàn hoạt động bắp hoạt động trí tuệ người nhiều khả thích nghi khác Robot cơng nghiệp có khả chương trình hố linh hoạt nhiều trục chuyển động, biểu thị cho số bậc tự chúng Robot công nghiệp trang bị bàn tay máy cấu chấp hành, giải nhiệm vụ xác định q trình cơng nghệ : trực tiếp tham gia thực ngun cơng (sơn, hàn, phun phủ, rót kim loại vào khuôn đúc, lắp ráp máy .) phục vụ q trình cơng nghệ (tháo lắp chi tiết gia công, dao cụ, đồ gá ) với thao tác cầm nắm, vận chuyển trao đổi đối tượng với trạm công nghệ, hệ thống máy tự động linh hoạt, gọi “Hệ thống tự động linh hoạt robot hố” cho phép thích ứng nhanh thao tác đơn giản nhiệm vụ sản xuất thay đổi Nhu cầu nâng cao suất chất lượng sản phẩm ngày đòi hỏi ứng dụng rộng rãi phương tiện tự động hoá sản xuất Đặc biệt hệ thống CIM, tính tự động hố hệ thống sản xuất tích hợp yêu cầu linh hoạt việc thay đổi sản phẩm đòi hỏi ứng dụng số lượng lớn robot công nghiệp thực chức chủ yếu cấp phôi cho trung tâm gia công, gắp chi tiết sau gia công, thực trình lắp ráp tự động 1.2.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP TRONG HỆ THỐNG CIM Các phận cấu thành robot công nghiệp: Các phận chủ yếu robot công nghiệp hệ thống CIM trình bày hình vẽ: Hình 1: Cấu tạo chung robot công nghiệp Tay máy: Là thành phần quan trọng, định khả làm việc robot Các kết cấu nhiều tay máy theo cấu tạo chức tay người; nhiên ngày nay, tay máy thiết kế đa dạng, nhiều cánh tay robot có hình dáng khác xa cánh tay người Trong thiết kế sử dụng tay máy, cần quan tâm đến thông số hình - động học, thơng số liên quan đến khả làm việc robot : tầm với (hay trường công tác), số bậc tự (thể khéo léo linh hoạt robot), độ cứng vững, tải trọng vật nâng, lực kẹp Tay máy bao gồm tập thành phần liên kết học nối với khớp Các khớp thường khớp quay khớp trượt Thành phần cuối gọi thành phần thực cuối thành phần gắn dụng cụ vật tác động Các cấu chấp hành sử dụng để điều khiển chuyển động khớp tay máy, số khớp khớp chủ động (các khớp gắn cấu chấp hành) số khác khớp bị động Dụng cụ thao tác: Được gắn khâu cuối robot, dụng cụ robot có nhiều kiểu khác : dạng bàn tay để nắm bắt đối tượng công cụ làm việc mỏ hàn, đá mài, đầu phun sơn Cơ cấu chấp hành: Các cấu chấp hành thường loại tuyến tính quay, chúng dạng thuỷ lực, khí nén điện, cấu chấp hành chạy lượng điện (động cơ) phù hợp thường sử dụng nhiều cho ứng dụng có tốc độ cao, tải trung bình nhỏ cấu chấp hành thuỷ lực phù hợp với ứng dụng có tốc độ thấp tải làm việc lớn Các cấu chấp hành khí nén ứng dụng ứng dụng tương tự cấu chấp hành thủy lực với tải làm việc nhỏ Nguyên nhân để cấu chấp hành khí nén sử dụng cơng nghiệp hầu hết nhà máy có sẵn trạm khí nén tập trung Bộ truyền động: Bộ truyền động thành phần trung gian cấu chấp hành khớp chủ động, chúng sử dụng nguyên nhân sau: - Thông thường trục cấu chấp hành không phù hợp để truyền chuyển động trực tiếp cho thành phần liên quan Ví dụ: tốc độ quay động thường khoảng 3000v/p khơng phù hợp với Rơbốt có vận tốc nhỏ cần hộp số để giảm tốc - Đầu cấu chấp hành có chế độ động học khác chuyển động khớp (động chuyển động quay so với khớp trượt chuyển động tịnh tiến động tuyến tính với chuyển động khớp quay) - Các cấu chấp hành có khối lượng lớn khơng phù hợp với việc lắp đặt trực tiếp khớp liên kết Bộ điều khiển: * Cảm biến Để điều khiển Robot ta cần biết vị trí khớp liên kết nên cần có thiết bị xác định vị trí (bộ mã hoá, đo điện áp xác định vận tốc, gia tốc đặt khớp cảm biến xác định lực / mô men tác dụng lên khớp Ngồi ra, Robot trang bị cảm biến để cung cấp thêm thông tin tầm nhìn (camera, cảm biến laser ) , rung động * Bộ điều khiển Bộ điều khiển cung cấp tính thơng minh cần thiết để điều khiển hệ thống Rơbốt Nó nhận thơng tin từ cảm biến xử lý đưa lệnh điều khiển để tay máy thực Nhìn chung bao gồm: - Bộ nhớ để lưu trữ chương trình điều khiển trạng thái Rôbốt nhận từ cảm biến - Một xử lý trung tâm để tính tốn lệnh điều khiển - Phần cứng tương ứng để giao diện với phần chấp hành với bên người sử dụng Bộ chuyển đổi nguồn lượng: Bộ chuyển đổi lượng biến đổi thực lệnh điều khiển (có thể điện áp thấp tín hiệu số) sang tín hiệu tương tự có điện áp cao dẫn động cấu chấp hành Ví dụ: động điện gồm chuyển đổi số/tương tự khuếch đại nối với điện nguồn; với cấu khí nén, gồm nguồn khí nén (tập trung máy nén khí) van servo tương ứng để điều khiển luồng khí nén, khuếch đại cho van chuyển đổi số/tương tự 1.2.3 PHÂN LOẠI ROBOT CƠNG NGHIỆP Robot cơng nghiệp phong phú đa dạng, phân loại theo cách sau : 1.2.3.1 Phân loại theo kết cấu Theo kết cấu tay máy người ta phân thành robot kiểu toạ độ Đề các, Kiểu toạ độ trụ, kiểu toạ độ cầu, kiểu toạ độ góc, robot kiểu SCARA trình bày tránh tình trạng này, người ta thu gọn diện tích chúng lại cách bố trí máng dẫn theo đường zich zăc dạng đường bao hình vng, chử nhật, đa giác tuỳ theo cấu trúc máy cơng tác, để phơi di chuyển đường cần thiết phải có phận chuyển hướng Hình (13)giới thiệu số kiểu chuyển hướng Hình 13: Một số cấu chuyển hướng phơi 2.2.6 CƠ CẤU NẮM BẮT PHƠI Để thực việc gá đặt phôi lên máy công tác, cần thiết phải có cấu bắt giữ phơi Nhiệm vụ cấu tiếp nhận phôi định hướng xác bắt giữ di chuyển đến vị trí cần thiết ống kẹp đàn hồi, mâm cặp khí nén loại êtơ thuỷ lực khí nén để cấu kẹp thực q trình kẹp chặt phơi Để đảm bảo mục tiêu trên, cấu nắm bắt phơi phải có kết cấu hình dáng phần tiếp xúc với phơi phù hợp với hình dáng kích thước phơi cần bắt giữ đảm bảo giữ không làm hư hỏng phôi làm biến dạng dẽo hay hư hỏng lớp bề mặt phôi qua gia công tinh Trên hình (14) giới thiệu cấu bắt giữ phơi di chuyển đến cấu gá đặt máy công tác Nguyên lý làm việc cấu sau: Các phôi dạng trụ dẫn máng 1, đến vị trí tác động vào cơng tắc hành trình thơng qua cấu nam châm điện từ đẩy chắn chặn giữ phôi phía Chỉ có phơi đưa vào tay kẹp thông qua cấu cam thùng đẩy tay kẹp sang phía trái nâng máng hứng lên phía Khi tay kẹp nằm vị trí cuối phía trái, hệ thống cam lị xo tác động đẩy phơi khỏi cấu kẹp phôi rơi xuống máng hứng tự trọng thân Sau cam thùng lại đưa tay kẹp chuyển động sang phải máng hứng chuyển động xuống để chi tiết trượt lăn khỏi máng đến vị trí yêu cầu Hình14: Cơ cấu bắt giữ phơi Trên hình (15) a,c,d giới thiệu số kết cấu đầu kẹp phôi làm việc theo nguyên tắc dùng lực kẹp lò xo Khi đầu kẹp xuống, tác dụng phôi vào má mỏ kẹp làm cho má kẹp động quay xung quanh chốt để mở rộng miệng cấu lò xo bị nén lại Khi phôi trượt má nằm vào vị trí má kẹp, lị xo nén đẩy má kẹp động kẹp chặt phôi lại Trên hình (15b) sử dụng cấu nắm giữ phơi lị xo lá, lị xo má kẹp phơi Hình 15: Cơ cấu nắm bắt phơi Ngun lý làm việc giống với sơ đồ hình 15 a,c,d Trên toàn nội dung khái quát cấu hệ thống sản xuất tự động nói khơng thiết hệ thống sản xuất tự động phải có đầy đủ tất cấu này, việc bố trí cấu phải dựa điều kiện làm việc, điều kiện không gian yêu cầu làm việc sở sản xuất, vị trí sản xuất cụ thể Nhưng mà cấu đưa vào sản xuất thiết phải tính tốn cách xác, cụ thể Nhằm đảm bảo tính hoạt động ổn định, liên tục xác cấu khác toàn hệ thống đề sản phẩm cuối đạt xác tuyệt đối Cũng đảm bảo tiến độ sản xuất yêu cầu lao động CHƯƠNG III: CẤU TẠO CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG 3.1 KHÁI NIỆM Ngày để nâng cao suất lao động, nâng cao chất lượng ổn định chất lượng sản phẩm, người ta đưa vào dây chuyền thiết bị sản xuất công nghiệp hệ thống điều khiển tự động phần tồn q trình sản xuất Cùng với việc sử dụng ngày nhiểu hệ thống sản xuất tự động, người cải thiện đáng kể điêu kiện lao động giảm nhẹ sức lao động, tránh nhàm chán công việc,tạo điều kiện cho họ tiếp cận với lĩnh vực tiến khoa học kĩ thuật làm việc môi trường ngày văn minh Trong kinh tế thị trường điều kiện hội nhập sâu rộng vào kinh tế giới, vấn đề cạnh tranh ngày khốc liệt nhiều lĩnh vực chất lượng, mẫu mã giá thành sản phẩm Có thể thấy áp dụng tự động vào q trình sản xuất có hội nâng cao suất, tạo điều kiện cho việc giảm giá thành sản phẩm, đồng thời đảm bảo chất lượng ổn định sản phầm thay đổi mẫu mã sản phẩm cách nhanh chóng Ngày nay, hầu hết dây chuyền sản xuất sử dụng hệ thống tự động cho phép doanh nghiệp thay đổi cơng nghệ cách dễ dàng thuận lợi với điều khiển khả trình máy cơng cụ điều khiển theo chương trình số CNC, điều khiển khả trình PLC Hơn nữa, với phát triển nhanh chóng lĩnh vực cơng nghệ truyền thông cho phép ứng dụng lĩnh vực tổ chức điều hành tồn q trình sản xuất cách tối ưu việc sử dụng công nghệ điều khiển sử dụng mạng: Petri,GRAFCET trình sản xuất linh hoạt FMS sản xuất tích hợp CIM 3.2 MỤC TIÊU CỦA TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SẢN XUẤT Về vấn đề nhận thấy rằng, tự động hóa trình sản xuất bên cạnh mặt tích cực nêu có vấn đề cần phải quan tâm phải có phân tích cách kĩ lưỡng đề có giải pháp ứng dụng hợp lí, vấn đề xã hội Vì áp dụng tự động hóa nhanh vào hệ thống thiết bị công nghiệp kéo theo lực lượng lớn công nhân thất nghiệp, mặt khác q trình chuẩn bị nhân lực có trình độ nghề nghiệp thích ứng chưa đáp ứng cách đồng bộ, đặc biệt trình đào tạo Hầu hết doanh nghiệp có mức độ tự động hóa cao sử dụng công nhân cũ đào tạo lại đề kịp thời phục vụ trước mắt, mà họ nắm bắt kỹ thao tác mà chưa đạt đến trình độ yêu cầu, cần phải nhìn vấn đề cách có khoa học để xác lập mục tiêu tự động hóa Có thể thấy rằng, tự động hóa q trình sản xuất nhằm đạt đến mục tiêu chủ yếu sau đây:  Giảm giá thành sản phẩm di việc tăng suất, giảm chi phí vật tư tiêu hao, giảm tỷ lệ phế phẩm  Loại bỏ hoàn toàn công việc nặng nhọc, độc hại nguy hiểm đến tính mạng người, ví dụ:trong lị phản ứng hạt nhân, công tác thám hiểm vũ trụ thăm dị đáy biển  Thay hồn tồn người q trình kiểm tra, giám sát chất lượng sản phẩm, nhờ mà loại trừ yếu tố chủ quan mà làm cho chất lượng sản phẩm ổn định  Thực động tác xác khéo léo mà người không làm chế tạo lắp ráp chi tiết linh kiện cực nhỏ vi mạch, chíp xử lí, cơng nghệ nanơ cơng tác tìm kiếm sửa chữa hư hỏng cố trình vận hành khai thác thiết bị Nói cách tổng quát hệ thống sản xuất tự động hướng tới mục tiêu lớn sau đây:  Mục tiêu tổ chức:  phản ứng cách nhanh chóng có thay đổi hợp đồng  Tung thị trường sản phẩm cách nhanh chóng  Kiểm sốt nhanh chóng thay đổi kết cấu sản phẩm  Nắm bắt cách nhanh chóng hiệu thay đổi  Mục đích giá cả:  Giữ khung kế hoạch  Nâng cao chất lượng sản phẩm  Giảm tỉ lệ phế phẩm  Giảm số lượng công cụ  Giảm chi phí cho nhân đồng thời tăng ca làm việc cho máy  Chuẩn đốn nhanh chóng có cố  Mục tiêu kĩ thuật:  Sản xuất hàng loạt lớn mà khơng có gián đoạn  Có khả phân cấp chức mà khơng làm gián đoạn q trình gia cơng  Tiếp nhận xử lí tự động từ hệ thống CAD hệ thống lập trình NC  Được tích hợp hệ thống đạo gia công  3.3 KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG NHANH VÀ TẠO NHANH CÁC SẢN PHẨM Bằng kĩ thuật đại, ngày nhà sản xuất cơng nghiệp rút ngắn đến mức tối đa thời gian kể từ hình thành ý tưởng đến cho đời sản phẩm sử dụng cơng nghệ tích hợp, phầm mềm thiết kế, quản lí chế tạo cơng nghệ CAD/CAM 3.4 NGUYÊN TẮC CỦA QUÁ TRÌNH TỰ ĐỘNG HỐ SẢN XUẤT Dưới em xin trình bày ngun tắc gia cơng số NC Đó ngun tắc máy nhiều máy 3.5 CẤU TRÚC CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG Mỗi hệ thống sản xuất tự động phải bao hàm khối điều khiển khối chấp hành Chức công nghệ với chương trình hoạt động chuyển đến cho khối điều khiển dạng chương trình cứng hay mềm thông qua thao tác trực tiếp người thơng qua bàn phím lập chương trình hay từ vật mang tin loại băng đột lỗ, đĩa mềm, băng từ cáp truyền sô liệu Khối điều khiển nhận xử lí thơng tin thơng qua hệ thống tính tốn số học, logic nội suy phát lệnh tương thích thời điểm thích hợp cho khối chấp hành nhằm thực chức công tác q trình cơng nghệ dịch chuyển bàn máy, thực công việc ép, cung cấp phôi liệu, nguyên liệu, trộn tháo sản phẩm, quay bàn máy đến vị trí Để khối chấp hành hoạt động để giám sát hoạt động cấu chấp hành, người ta cịn bố trí thêm hệ thống cấu trung gian theo dõi hoạt động hệ thống nhằm điều chỉnh hoạt động cách nhanh chóng, kịp thời chuẩn xác Để đảm bảo cho hoạt động ổn định hệ thống, cần phải cung cấp nguồn lượng điện, dầu ép khí nén có chất lượng cần phải có tham gia người lập chương trình thay đổi chương trình hoạt động, khởi động chu kì can thiệp trực tiếp cách kịp thời cần thiết hệ thống có cố báo lỗi Ngày với kĩ thuật truyền số liệu phát triển mức độ cấo, hệ thống sản xuất tự động thưc đượ giao tiếp với máy tính mạng truyền thơng cục phân xưởng, nhà máy (LAN ) hệ thống sản xuất tự động khác địa điểm khác (NET) Có thể tóm tắt sơ đồ cấu trúc hệ thống tự động nói chung: Hình 16: Sơ đồ hệ thống sản xuất tự động 3.5.1 KHỐI CHẤP HÀNH 3.5.1.1 Các hệ thống dẫn động Mục đích hệ thống dẫn động hệ thống sản xuất tự động nhằm thực chức cơng tác q trình sản xuất Yêu cầu hệ thống dẫn động điều khiển tốc độ vơ cấp để nhằm thoả mãn với nhiều chế độ công nghệ khác đảm bảo hoạt động hệ thống cách ổn định nhằm chống lại ảnh hưởng nhiễu tác động, hệ thống dẫn động ngồi u cầu cịn cần phải đảm bảo có hệ số cứng vững động lực học cao Đáp ứng nhanh nhạy tín hiệu điều khiển Có độ bền học cao ổn định với hoạt động thời gian dài liên tục Tuỳ theo yêu chế độ công nghệ hệ thống q trình cơng nghệ mà có phân tích lựa chọn hệ thống cách thích hợp Có thể phân hệ dẫn động theo dạng sở nguồn lượng: điện thuỷ khí a) Dẫn động điện Dẫn động điện sử dụng phổ biến nguồn cung cấp lượng điện thông dụng phổ biến Sử dụng lượng điện thuận tiện đơn giản hầu hết doanh nghiệp có nguồn lượng điện, nguồn lượng từ hệ thống điện quốc gia, nguồn lượng từ nhà máy phát điện cục nguồn lượng điện khác phong điện, thuỷ điện lượng mặt trời Hơn tín hiệu điều khiển tín hiệu giám sát chung đại lượng vật lí nên việc điều khiển tự động thuận lợi Tuy nhiên, dẫn động điện tạo chuyển động quay, muốn tạo chuyển động khác theo yêu cầu chuyển động tinh tiến, chuyển động lắc theo chu kì quay giới hạn cần phải có thêm cấu khí tham gia Đối với động chạy điện, người thường sử dụng loại sau đây: * Động chiều kích từ độc lập Loại động điện chiều sử dụng từ sớm Ưu điểm loại động có dải cơng suất rộng, từ vài w đến hàng trăm kw Khoảng điều chỉnh tốc độ lớn, mạch điều chỉnh tốc độ ổn định có hệ số động lực học cao Tuy nhiên sử dụng cổ góp nên gây tượng nhiễu bị mài mòn, đặc biệt làm việc mơi trường có độ ẩm cao có nhiều thành phần ăn mòn vùng ven biển, cần phải thường xuyên bảo dưỡng để đảm bảo chế độ làm việc động Động bước Động bước loại máy điện hoạt động tác dụng xung rời rạc Nó quay theo chiều tùy thuộc vào thứ tự cung cấp điện cho cực stato Mỗi lần quay tác động xung bước tương ứngvới góc trục động dừng lại xác tác dụng điện - từ trường Bước lượng dịch chuyển góc quay nhỏ xác định vị trí ổn định Trị số thường xác định theo số bước vòng quay động Thơng thường từ ÷ 200 bước ⁄ vòng Đối với loại động bước hỗn hợp làm việc theo nguyên tắc từ trở nhỏ tăng số bước động cách đáng kể nhằm tăng khả độ dịch chuyển tinh nhằm thỏa mãn theo u cầu q trình cơng nghệ Động không đồng pha điều khiển biến tần Động pha sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ nghiên cứu ứng dụng gần đây, nhiên phát triển cách nhanh chóng có nhiều ưu điểm trội lo động mô men mở máy lớn, mô men tải lớn, cơng suất lớn chất lượng đặc tính tốt Khơng cần phải có cổ góp có độ bền học tốt khơng cần thiết phải bảo dưỡng định kỳ động điện chiều b Dẫn động thuỷ lực khí nén Đối với loại động thủy - khí xi lanh - piston thủy- khí, ưu điểm hệ dẫn động tạo chuyển động quay chuyển động thẳng tuỳ theo mục đích u cầu sử dụng Vì chúng sử dụng cách trực tiếp mà không cần thiết phải qua chuyển đổi trung gian cấu khí khác Tuy nhiên khác đại lượng vật lý thông số điều khiển với hệ điều khiển nên cần có chuyển đổi gây sai số * Dẫn động thuỷ lực Dẫn động thuỷ lực sử dụng trường hợp có yêu cầu tải trọng tác dụng lớn, chuyển động chậm cần thiết phải điều khiển xác Ưu điểm đáng kể loại dẫn động tạo cơng suất lớn kích thước khn khổ kết cấu nhỏ gọn Tuy nhiên có nhược điểm phần tử hệ thống cần phải có độ xác chế tạo lắp ráp cao, giá thành đắt Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ, cần phải bố trí hệ thống dầu hồi nên sử dụng độc lập máy riêng rẽ Ngày nay, kết hợp dẫn động thuỷ lực với dẫn động điện loại động bước - điện thuỷ lực để khắc phục nhược điểm Dẫn động khí nén Dẫn động khí nén thường dùng trường hợp đóng mở van, dẫn động không yêu cầu độ xác điều khiển tốc độ vị trí Thường hay sử dụng hệ thống điều khiển logic gá lắp, kẹp chặt, lắp ghép chi tiết, dịch chuyển phôi liệu, nâng hạ quay bàn Ưu điểm loại dẫn động tận dụng nguồn khí nén có sẵn nhà máy, phân xưởng khí thải sau sử dụng xong thải mơi trường mà khơng cần hệ thống ống dẫn phức tạp Nhược điểm: Do đàn tính khí nén nhạy cảm với nhiệt độ nên dùng với trường hợp tác động vị trí đóng, mở 3.5.2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN Khối điều khiển nơi thực nhiệm vụ nhận thơng tin từ vật mang tin chuyển thành lệnh để điều khiển khối chấp hành, đồng thời giám sát hoạt động khối chấp hành thông qua cảm biến để điều chỉnh hệ thống hoạt động ổn định cách kịp thời chuẩn xác 3.5.2.1 Hệ điều khiển cứng Với hệ điều khiển này, việc điều khiển trình hoạt động tự động thực theo cơng nghệ lập tuyến Ví dụ mạch điều khiển logic điện khí nén hay hệ điều khiển cứng với câm lắp trục phân phối máy tự động điều khiển cam Đặc điểm hệ điều khiển cứng hoạt động theo chương trình mà người thiết kế lắp đặt Khi cần thay đổi số hoạt động hệ thống phải điều chỉnh thay số phần tử, chí phải thay toàn hệ thống khác Phạm vi ứng dụng phương pháp điều khiển trường hợp hoạt động theo chức mà tính chất hoạt động tối ưu, ổn định trường hợp gắp phôi, kẹp tháo chi tiết, chương trình hoạt động máy dập, máy cắt đột, hệ thống vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm, đóng gói, đo kiểm phân loại sản phẩm 3.5.2.2 Hệ điều khiển lập trình ( PLC ) Ngày nay, với phát triển lĩnh vực vi điện tử tin học cho phép người ta đưa vào vi xử lý, tính tốn số học, logíc nội suy vào khối điều khiển nhằm mục đích điều khiển trình hoạt động thiết bị cách linh hoạt việc thay đổi chương trình hoạt động máy móc, thiết bị theo cơng nghệ u cầu nhờ thay đổi chương trình sở vật chất có Ngày nay, hệ điều khiển khả lập trình đưa vào sử dụng rộng rãi điều khiển khả trình PLC sử dụng cơng nghiệp, hệ thống điều khiển số máy công cụ CNC, trung tâm gia công, Robot hệ thống DNC, CIM 3.5.3 VAN DẪN ĐỘNG Mục đích van sử dụng tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển có cơng suất nhỏ để thực chức đóng mở dẫn động có cơng suất lớn Đặc điểm van có nhiều kiểu khác yêu cầu phải có tác động nhanh nhạy với tín hiệu điều khiển Tuỳ theo hệ dẫn động mà sử dụng các loại van tương ứng Đối với dẫn động điện, thường Rơle, Công tắc tơ khởi động từ Đối với dẫn động thuỷ khí thường sử dụng loại van Solenoid, van trượt van quay điều khiển 3.5.4 CẢM BIỂN Mục đích cảm biến giám sát hoạt động dẫn động cấu chấp hành để nhận đại lượng vật lý thực trình hoạt động biến đổi thành đại lượng điều khiển (đại lượng điện) để cung cấp cho khối điều khiển nhằm điều khiển hệ thống cách ổn định xác Tuỳ thuộc vào q trình cơng nghệ mà lựa chọn loại cảm biến cho thích hợp với đại lượng cần xác định Cảm biến có nhiều loại cảm biến áp suất; cảm biến tốc độ; cảm biến lực khối lượng; cảm biến vị trí, vận tốc gia tốc; cảm biến hồng ngoại; cảm biến từ; cảm biến lưu lượng; cảm biến nhiệt độ Tuy nhiên kỹ thuật, thông thường người ta sử dụng loại cảm biến số tương tự Trong trường hợp sử dụng cảm biến tương tự cần thiết phải có thêm chuyển đổi AD (tương tự sang số) ... tục, cấp phơi gián đoạn theo chu kì cấp phơi theo lệnh 2.1.3 Ý NGHĨA CỦA CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG Hệ thống cấp phôi tự động trước hết phải nằm hệ thống sản xuất tự động mà khơng có q trình cấp phơi tự động. .. Một hệ thống CIM xem tạo thành từ phân hệ sau: CAD,CAM,CAP,CAPP; Các tế bào gia công; Hệ thống cấp liệu; Hệ thống lắp ráp linh hoạt; Hệ thống mạng LAN nội liên kết thành phần hệ thống; Hệ thống. .. đồ cấu trúc hệ thống tự động nói chung: Hình 16: Sơ đồ hệ thống sản xuất tự động 3.5.1 KHỐI CHẤP HÀNH 3.5.1.1 Các hệ thống dẫn động Mục đích hệ thống dẫn động hệ thống sản xuất tự động nhằm thực