Nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt và chế tạo hệ thống tiêu khiển cho robot cấp phôi tự động
MỤC LỤC
0VBrown
Đối với cơ cấu vitme - đai ốc sử dụng trong Robot Harmo cần thực hiện chuyển động theo hai chiều, do đó loại ren của vitme - đai ốc là ren thang có thể chịu lực trên cả hai mặt ren, có góc profin nhỏ, nhờ vậy có ma sát tơng đối nhỏ, hiệu suất truyền động cao. Ngay trớc khi kết thúc hành trình bạc giảm chấn lọt vào lỗ khoan ở ngay đầu mút xy lanh ngăn không cho khí trong vùng hình vành khăn của pittông và đầu mút xylanh thoát nhanh ra ngoài lợng khí này đợc nén lại bởi cần piston và nó có tác dụng giảm dần vận tốc của piston ngay. Bậc tự do quay này thực hiện nhiệm vụ quay bàn kẹp quanh trục OX để đa bàn kẹp tới hai vị trí song song với phơng ngang (vị trí HORIZONTAL) và vị trí vuông góc với phơng ngang (vị trí VERTICAL) nh một cổ tay ngời, nên ta gọi bậc tự do này là cổ tay của Robot.
- Khớp trụ trợt giữa piston và xy lanh hạn chế bốn bậc tự do (bốn khả năng chuyển động tơng đối là các chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay theo các. Xy lanh khÝ nÐn Piston. Xy lanh kẹp. Bàn kẹp Trục khuỷu. trục vuông góc với trục của xy lanh) và chỉ để lại hai chuyển động tơng đối là chuyển động tịnh tiến dọc trục xy lanh và chuyển động quay xung quanh trục của xy lanh. + Thứ nhất: trong phơng pháp hạn chế hành trình chuyển động tịnh tiến của piston trong xy lanh bằng bán kính quay của trục khuỷu ở bên ngoài đòi hỏi trục khuỷu phải quay ít nhất là nửa vòng tròn, thì khi đó hành trình di chuyển của piston bên trong xy lanh sẽ chính bằng chiều dài đờng kính quay của trục khuỷu. + Thứ hai: Trong phơng pháp hạn chế hành trình piston bên trong xy lanh chỉ phụ thuộc vào bán kính quay của trục khuỷu (bàn kẹp) và vị trí tơng đối giữa tâm quay của trụckhuỷu và xy lanh, vì thế nên việc hiệu chỉnh vị trí chính xác của trục khuỷu (bàn kẹp) là không thể.
Khớp có góc quay lớn nhất là khớp quay giữa giá cố định và bàn kẹp; góc quay này bằng 90° và đợc khống chế bằng hai cữ hành trình có thể điều chỉnh đợc, bố trí đặt vuông góc với nhau nhằm đảm bảo bàn kẹp quay đúng một góc 90… và cuối mỗi hành trình đó bàn kẹp có đợc vị trí vuông góc hoặc song song với phơng ngang. Thực vậy, khi gia công piston của cơ cấu xy lanh- trục khuỷu- thanh truyền thì vật liệu gia công phải là các vật liệu tốt, chịu đợc điều kiện làm việc khắc nghiệt: nhiệt độ cao, mài mòn lớn… nên việc chế tạo piston là cả một quy trình công nghệ rất phức tạp. - Hoàn toàn tơng tự nh trên, khi cần cho bàn kẹp quay ngang (vị trí VERTICAL) thì từ bộ điều khiển PLC sẽ cấp một tín hiệu cũng dới dạng xung tới cuộn dây điện từ bên phải của van, do tác dụng của lực điện từ, van lại đợc hút sang phải và đờng khí vào van đợc nối thông với đờng khí vào buồng bên trên của xy lanh, còn đờng khí vào buồng bên dới của xy lanh đợc nối thông với cửa xả của van (nối thông với không khí).
Khi đó dới tác dụng của áp suất khí nén ở buồng xy lanh bên trên, piston bị đẩy xuống dới, làm cho bàn kẹp của Robot quay xuống, khi bàn kẹp đã tới vị trí VERTICAL (vị trí quay ngang) thì nó lại cũng bị chặn lại bởi giá cố định và áp suất khí trong xy lanh sẽ tiếp tục tăng tới khi bằng áp suất nguồn thì dừng lại và hệ thống đạt đợc trạng thái ổn định. Cơ chế làm việc của cảm biến này là: ở trạng thái bình thờng (cha kẹp chi tiết thì dới tác dụng của các lò xo hồi vị, má kẹp phụ bị đẩy ra và cần gạt của công tắc ở vị trí tự do → cha có tín hiệu phản hồi về bộ xử lý trung tâm, tơng đơng với cha kẹp đợc chi tiết).
Mô hình thí nghiệm
Lập trình PLC cho Robot hoạt động theo mô hình
- Lập trình PLC cho Robot hoạt động theo mô hình đã xây dựng 1. Mô hình gắp chi tiết dạng hình trụ
Mạch chốt (tự giữ) - LATCHING /SELF HOLDING CIRCUIT. Dới đây là 1 sơ đồ Ladder Diagram của 1 mạch tự giữ rất phổ biến trong lập trình:. Các quy tắc chung của sơ đồ LADDER DIAGRAM. +) Tất cả các đầu ra đều phải qua ít nhất một tiếp điểm. Bit này là 1 cờ hệ thống luôn luôn ở trạng thái ON. Đoạn mạch sau là sai vì đầu ra không nối qua 1 tiếp điểm:. +) Có thể nối song song nhiều tiếp điểm dùng lệnh OR hoặc song song nhiều đầu ra dùng lệnh OUT/OUT NOT và dùng bit đầu vào nhiều lần. +) Nếu có 2 lệnh Output cho cùng 1 địa chỉ bit, lệnh output trớc sẽ không có tác dụng. +) 1 đoạn mạch có thể có nhiều lệnh OUT nối song song nhau. Bộ đếm sẽ giảm giá trị hiện hành của nó (CNT N) đi 1 đơn vị mỗi lần có sờn lên ở xung đầu vào CP và cờ báo hoàn thàhh CNT N sẽ bật khi giá trị hiện hành của bộ đếm giảm về 0. Bộ đếm sẽ bị reset về giá trị đặt SV khi có sờn lên của đầu vào R. Lập trình bằng phần mềm SYSWIN trên máy tính. SYSWIN là một phần mềm lập trình cho PLC OMRON dới dạng Ledder Diagram chạy trong môi trờng WINDOWS. Để lập trình ta khởi động phần mềm và làm theo trình tự:. 1) Từ menu File chọn New Project để tạo chơng trình mới PLC Type chọn CPM1. CPU chọn ALL Series chọn C. Editor chọn Ladder. Project Type chọn Program. Interface chọn Serial Communications Bridge chọn Option Direct. Moden chọn Option Local. Codding Option chọn SYSWIN Way. Sau khi đã lựa chọn đầy đủ nh trên, tiếp theo Click OK để vào màn hình soạn thảo chơng trình. 2) Màn hình sẽ hiện ra một khung làm việc cho chơng trình dạng Ladder Daigram. Nếu không Robot sẽ kẹp (thả) chi tiết trong trạng thái hệ thống đang rung động dẫn tới việc kẹp chi tiết sẽ không chính xác, chi tiết có thể không đợc thả đúng vị trí yêu cầu hoặc nếu có thả đúng vị trí thì chi tiết cũng khó có thể đứng vững đợc.
Thì cuối hành trình đi ra theo phơng OY của Robot có các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến số 01, 04, 05 nhng ở đây các tín hiệu từ các cảm biến số 01 báo Robot đang ở vị trí Home đã có từ cuối hành trình trớc và số 05 báo hiệu tay máy đang ở vị trí trên cao trở nên không cần thiết vì cha có lệnh đi xuống thì một điều hiển nhiên là tay máy đang ở vị trí trên cao nên nếu chỉ cần tín hiệu để xác định vị trí của tay máy cuối hành trình đi ra theo phơng OY thì chỉ cần tín hiệu phản hồi từ cảm biến số 4 là đủ. Ví dụ nh ở vị trí Home cuối của hành trỡnh đi về theo phơng OX rừ ràng là cú độ cao khỏc so với vị trớ Home khi kẹp chi tiết trong chu trình gắp ra nên ta phải đa thêm vào tín hiệu từ cảm biến số 5 để phân biệt giữa hai vị trí này…. Điều này đòi hỏi cần có một số lợng các bộ đếm tơng ứng với số vị trí cần dịch chuyển đó, mỗi một bộ đếm sẽ đảm nhiệm việc xác định một vị trí khác nhau, khi nào Robot di chuyển tới vị trí đó thì tín hiệu từ bộ đếm Counter sẽ đợc sử dụng để dừng lệnh chạy ra theo phơng OX.
Nhng để có đợc các vị trí khác nhau thì các bộ đếm này phải đợc phối kết hợp với nhau một cách hợp lý để sau khi một bộ đếm hoàn thành nhiệm vụ xác định vị trí của nó xong (đếm. xong một lần) thì nó phải đợc vô hiệu hoá nếu không thì trong hành trình tiếp sau. Vì vậy trong mỗi một mạch giữ nói trên cần có một cặp tiếp điểm thờng đóng là tín hiệu báo đã gắp hết các chai ra, khi Robot gắp hết các chai ra thì tín hiệu này sẽ mở tất cả các mạch giữ ra (ngắt mạch các mạch giữ) và nh thế các bộ đếm sẽ lại đợc đếm lại một lần nữa. Để đạt đợc nh vậy ta sử dụng thêm một bộ đếm nữa chỉ để xác định quãng đờng mà Robot đi đợc kể từ khi bắt đầu có tín hiệu chạy tốc độ chậm và khi nào bộ đếm đếm hết 15 xung (tơng ứng với 15cm) thì sẽ dừng chuyển động chạy theo phơng OX.