Thiết kế và chế tạo tay máy cấp phôi truyền động bằng khí nén ứng dụng cho dây chuyền tự động

Bài viết này nêu lên tay máy thay thế cho con người trong hệ thống sản xuất, giúp nâng cao độ chính xác, tăng năng suất và đảm bảo an toàn lao động trong sản xuất. Tay máy thiết kế có 4 bậc tự do gồm chuyển động xoay góc 90o, trượt dọc, trượt ngang và tịnh tiến lên xuống. Mỗi chuyển động được truyền động bằng xylanh khí nén kết hợp chuyển động trượt dọc bằng truyền động trục vít me. Mời các bạn cùng tham khảo!

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY MÁY CẤP PHÔI TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN ỨNG DỤNG CHO DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG Phạm Trường Quốc Vương, Đặng Quang Thống Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: ThS.Trần Đình Khải TĨM TẮT Tay máy thay cho người hệ thống sản xuất, giúp nâng cao độ xác, tăng suất đảm bảo an toàn lao động sản xuất Tay máy thiết kế có bậc tự gồm chuyển động xoay góc 90o, trượt dọc, trượt ngang tịnh tiến lên xuống Mỗi chuyển động truyền động xylanh khí nén kết hợp chuyển động trượt dọc truyền động trục vít me Hoạt động tự động tay máy điều khiển mạch Adruino UNO R3, sử dụng vi điều khiển ATmega328 Tay máy sau thiết kế chế tạo lắp ráp hoạt động tốt GIỚI THIỆU Nước ta trình hội nhập mạnh mẽ nên ngành sản xuất nước đối đầu với nhiều thách thức từ tập đồn lớn bên ngồi Loại hình sản xuất thủ công nhỏ lẻ cho thấy khả cạnh tranh yếu dễ dàng bị loại khỏi môi trường kinh doanh khốc liệt Vì thế, cấu kinh tế có bước chuyển dịch đáng kể theo hướng cơng nghiệp hóa bước đại hóa để cải thiện quy mô sản xuất tăng khả cạnh tranh Nhận thấy tầm quan trọng cúa tự động hóa sản xuất Nhiều Doanh nghiệp chế biến, đóng gói Việt Nam bước nỗ lực đại hoá sở hạ tầng, thay đổi phương thức sản xuất, mở rộng cập nhật công nghệ để hướng tới hệ thống sản xuất tiên tiến, có khả cạnh tranh cao thương trường ngồi nước Với nhu cầu thiết thực đó, nhóm nghiên cứu định chọn Tay máy cấp phôi tự động Dây chuyền sản xuất tự động hóa lập trình PLC làm đề tài nghiên cứu chế tạo Đề tài đáp ứng xu mà cịn phù hợp với lực nhóm nghiên cứu Tay máy cấp phôi tự động sản xuất nhiều giới giá thành cao, đề tài thực việc thiết kế chế tạo với giá thành thấp nhiều chủ động phát triển công nghệ nước Tay máy cấp phôi tự động nghiên cứu ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động hóa Ưu điểm tay máy khả định vị xác, lặp lại xác thay đổi chương trình cho phù hợp với dịng sản phẩm dây chuyền sản xuất Tùy theo ứng dụng cụ thể, kết cấu khí robot, cảm biến trang bị, chương trình thiết kế tương ứng phù hợp Tay cấp phơi truyền động khí nén sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm dễ chế tạo, 135 đáp ứng nhanh, đơn giản giá thành rẻ, phù hợp ứng dụng đơn giản [1] Tay gắp robot nghiên cứu thiết kế chế tạo theo cấu trúc khí nhiều trình bày tài liệu [2] Tay máy cấp phôi tự động chế tạo truyền động khí nén cấp phơi nghiên cứu ứng dụng nhiều cho dây chuyền sản xuất tự động THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Ứng dụng tay máy cấp phôi dùng để cấp phôi cung cấp cho máy công cụ hoạt động gia công sản xuất công nghiệp tự động chi tiết dạng trụ, hình hộp Tay máy cấp phôi giúp giảm bớt việc sử dụng sức lao động người vào trình sản xuất, nâng cao suất hiệu cơng việc đặc biệt đảm bảo an tồn lao động sản xuất Cấu tạo tay cấp phôi bậc tự truyền động xylanh khí nén truyền trục vít gồm: xylanh tay kẹp phôi dạng song song SHZ để cố định phôi tay gấp; Xylanh xoay 900 biến lượng khí nén thành chuyển động xoay; xylanh dẫn hướng trục cấu chấp hành chuyển hóa lượng khí nén thành chuyển động tịnh tiến ngang lên xuống; cấu trục vít me tạo chuyển động chạy dọc để cấp phôi cho máy cơng cụ hệ thống Hình Sơ đồ mạch hệ điều khiển khí nén Sơ đồ khối kết nối hệ thống tay máy thể Hình Cụm nguồn cung cấp điện cho tồn hệ thống hoạt động, điều khiển Arduino bật tắt relay tương ứng để đóng ngắt valve khí nén điều khiển hoạt động cấu chấp hành xylanh khí nén động điện Hình Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 136 KẾT QUẢ THI CÔNG SẢN PHẨM TAY MÁY ROBOT: GIA CƠNG, LẮP RÁP, LẬP TRÌNH Thiết kế chế tạo thành cơng tay máy (Hình 3) với vật liệu chế tạo chi tiết khí thép nhơm Hình Hình ảnh thực tế tay máy hoàn chỉnh lắp hệ thống Chi tiết kết nối đầu mạch Arduino (Hình 4) mạch module relay, chân GND relay nối với chân GND Arduino Các chân để xuất tín hiệu điều khiển từ mạch Arduino sang Module relay xếp theo thứ tự Hình Mạch Adruino UNO R3 Chương trình điều khiển hoạt động tay máy viết dựa ngôn ngữ lập trình C máy tính Sau nạp vào chip vi điều khiển Chương trình chip vi điều khiển vận hành hoạt động tay máy KẾT LUẬN Đề tài thực tính tốn, thiết kế chế tạo thành công tay máy cấp sản phẩm truyền động khí nén Tay máy có bậc tự do, bậc tự truyền động xylanh khí nén trục vít Hoạt động tay máy điều khiển mạch Arduino (chip vi điều khiển ATmega) 137 Tay máy sau chế tạo lắp ráp hoạt động yêu cầu thiết kế Tốc độ chuyển động điều chỉnh cho phù hợp với ứng dụng công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mohd Aliff, Shujiro Dohta, Tetsuya Akag,i Hui Li, Development of a Simple-structured Pneumatic Robot Arm and its Control Using Low-cost Embedded Controller, Sciencedirect, Procedia Engineering, Volume 41, 2012, Pages 134-142 [2] Craig, J.J., "Introduction to Robotics, Mechanics and Control", 2^ Edition, AddisonWesley, 1989 [3] S Maeda, N Tsujiuchi, T Koizumi, M Sugiura and H Kojima, "Development and control of pneumatic robot arm for industrial fields," IECON 2011 - 37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Melbourne, VIC, 2011, pp 86-91 [4] G Carducci Mario, Massimo Foglia, Angelo Gentile ,Nicola Ivan, Giannoccaro A Messina, 2005 ‚Pneumatic robotic arm controlled by on-off valves for automatic harvesting based on vision localization‛ [5] Rakesh.N, Pradeep Kumar.A, Ajay.S, 2013 Design and Manufacturing of Low Cost Pneumatic Pick And Place Robot, International Journal of Scientific & Technology Research Volume 2, Issue [6] M Kostadinović, M Stojčev, Z Bundalo and D Bundalo, 2010 ‘Simulation model of DC servo motor control,’ Proceedings of 14th Int Power Electronics and Motion Control Conf EPE-PEM, Ohrid, pp: T7-10 -T7-14 [7] Wang Z., Chen Z., Zhang J 2012 ‘Servo Motor Position Control Based on DSP,’ In: Zhang T (eds) _vẻMechanical Engineering and Technology Advances in Intelligent and Soft Computing, vol 125 Springer, Berlin, Heidelberg [8] M Md Kamal and N Mamat, 2009 ‘Controller design for servo motor,’ IEEE Symposium on Industrial Electronics & Applications, Kuala Lumpur, pp 926-929 [9] Mạch vi điều khiển Arduino Mega: https://www.arduino.cc/ [10] Nguyễn Hữu Lộc, 2016, Giáo trình sở thiết kế máy Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM [11] 138 Võ Minh Thiện, 2015, Giáo trình Sức bền vật liệu Viện Kỹ thuật Hutech  ... truyền động khí nén cấp phơi nghiên cứu ứng dụng nhiều cho dây chuyền sản xuất tự động THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Ứng dụng tay máy cấp phôi dùng để cấp phôi cung cấp cho máy công... động tay máy KẾT LUẬN Đề tài thực tính tốn, thiết kế chế tạo thành công tay máy cấp sản phẩm truyền động khí nén Tay máy có bậc tự do, bậc tự truyền động xylanh khí nén trục vít Hoạt động tay máy. ..đáp ứng nhanh, đơn giản giá thành rẻ, phù hợp ứng dụng đơn giản [1] Tay gắp robot nghiên cứu thiết kế chế tạo theo cấu trúc khí nhiều trình bày tài liệu [2] Tay máy cấp phôi tự động chế tạo truyền