Là một trong những nước cung cấp nhiều thiết bị gia cụng cho thế giới, Cộng hoà liờn bang Đức đó và đang tớch cực nghiờn cứu, chế tạo và ứng dụng cỏc hệ thống FMS. Một số đặc điểm cơ bản của sự phỏt triển hệ thống FMS ở Cộng hoà liờn bang Đức cú thể nờu ra như sau:
- Tăng tớnh linh hoạt của sản xuất hàng loạt vừa
- Tăng tớnh chuyờn mụn hoỏ của cỏc chỗ làm việc nhằm nõng cao năng suất lao động
- Sử dụng cỏc mỏy với 2 đầu rơvụnve hoặc 2 trục chớnh được điều khiển bằng cơ cấu điều khiển số
- Sử dụng cỏc đầu nhiều dao trong cỏc đầu rơvonve của cỏc mỏy tiện CNC - Tăng số nguyờn cụng trờn hệ thống FMS
- Nghiờn cứu và chế tạo cỏc hệ thống sản xuất tớch hợp cú trợ giỳp của mỏy tớnh
Hỡnh III.20 là sơ đồ hệ thống FMS của Cộng hoà liờn bang Đức được dựng để gia cụng cỏc roto của động cơ điện
Hệ thống FMS này cho phộp gia cụng 250 loại roto và năng suất trung bỡnh của hệ thống đạt 21 roto trong 1 giờ. Thành phần của hệ thống bao gồm: 4 mỏy tiện CNC, 3 mỏy mài trũn ngoài CNC, 2 mỏy phay CNC, mỏy rửa và sấy tự động, 3 mỏy cõn bằng và trạm lắp rỏp
Tất cả cỏc thiết bị cụng nghệ của hệ thống được nối kết với nhau tạo thành dõy truyền tự động nhờ một cơ cấu vận chuyển dạng băng đai 13 và tay mỏy dạng cổng 4. Thời gian điều chỉnh hệ thống để gia cụng loại rụto khỏc nhau cú cựng kớch thước là 1 giờ, cũn khi gia cụng loại roto khỏc với kớch thước thay đổi thỡ thời gian cần thiờt kế để điều chỉnh là 4 giờ.
Sau cỏc nguyờn cụng gia cụng cơ, cỏc chi tiết được kiểm tra để cú thụng số hiệu chỉnh dụng cụ
Kết cấu của hệ thống được tiờu chuẩn hoỏ: Cỏc mỏy đều là cỏc mỏy tổ hợp, cỏc cơ cấu điều khiển cựng loại, trạm điều khiển và cỏc quỏ trỡnh điều khiển hầu như giống nhau, cỏc cơ cấu truyền động chớnh và phụ cựng một kớch thước. Ở nguyờn cụng thứ nhất phụi được gia cụng trờn cỏc mỏy tiện đồng thời từ 2 phớa (bởi vỡ chi tiết được kộp chặt ở giữa). Cỏc mỏy tiện cú 2 đài gỏ dao với cỏc đầu rơvonve 6 vị trớ
Sau khi phụi được tiện 2 đầu, tay mỏy dạng cổng di chuyển trục (phụi) tới ụ trước của mỏy để tiện phần cũn lại (phần lắp rỏp). Tất cả phần cắt của dụng cụ và đỉnh mũi khoan được kiểm tra bằng cơ cấu điện cơ khớ và sai số được tự động hiệu chỉnh ngay trờn mỏy. Tuổi bền của dụng cụ được kiểm tra theo thời gian làm việc, cũn thay đổi dụng cụ được cụng nhõn thực hiện. Cỏc rúnh ở 2 đầu roto được phay đồng thời trờn cỏc mỏy phay nằm ngang. Trờn cỏc mỏy phay này cỳ cỏc cơ cấu kiểm tra tớch cực để đo bề rộng rónh và để hiệu chỉnh dụng cụ trong phạm vi dung sai cho phộp. Phần lắp của roto được mài trờn mỏy mài trũn ngoài. Cơ cấu điều khiển số, điều khiển chuyển động chạy dao theo contour của chi tiết bằng hiệu chỉnh đỏ mài. Tiếp theo đú roto được lắp rỏp nhiệt và được mài lại lần cuối đối với cỏc cổ lắp bi. Quỏ trỡnh mài được thực hiện hoàn toàn tự động. Kớch thước mài được kiểm tra nhờ đầu đo. Cõn bằng roto được thực hiện bằng tay.
Hỡnh III.20: Hệ thống FMS để gia cụng roto của động cơ điện
1- Ổ tớch trữ phụi;2- Băng tải;3- Cỏc mỏy tiện CNC;4- Cơ cấu xếp- dỡ dạng cổng;5- Trạm kiểm tra;6- Cơ cấu điều khiển CNC;7- Cỏc mỏy phay then;8- Cỏc mỏy mài trũn ngoài CNC;9- Lũ nung hoạt động liờn tục;10- Trạm lắp rỏp;11- Bộ phận làm lạnh;12- Cỏc mỏy tiện CNC 1 trục chớnh;13- Mỏy rửa sạch;14- Mỏy sấy;15- Cỏc mỏy cõn bằng.
Ở Cộng hoà liờn bang Đức cũng đó ứng dụng hệ thống FMS để gia cụng cỏc loại bỏnh răng và cỏc chi tiết dạng đĩa (hỡnh III.21). Thành phần của hệ thống FMS này bao gồm: Cỏc mỏy gia cụng, cỏc robot, ổ tớch trữ trung tõm cú khả năng chứa 180 đồ gỏ, cơ cấu cấp phụi và thỏo phụi, trạm kiểm tra chất lươựng sản phẩm, cơ cấu vận chuyển dạng cổng. Bộ phận thực hiện cỏc nguyờn cụng tiện được tràng bị cỏc thiết bị đo lỗ, thiết bị kiểm tra độ mũn của dụng cụ cắt, chuẩn đoỏn hiện tượng góy dao. Bộ phận thực hiện nguyờn cụng chuốt cho phộp thay dao tự động. Bộ phận thực hiện cỏc nguyờn cụng khoan cú đồ gỏ để cắt bavia và cơ cấu kiểm tra
mũi khoan khi cú nguy cơ bị góy. Cũn cỏc bộ phận khỏc thực hiện cỏc nguyờn cụng phay lăn răng, cà răng, vờ trũn đầu răng, xọc răng và cỏn prụfin răng
Hệ thống FMS trờn đừy cho phộp gia cụng cỏc bỏnh răng khụng nhiệt luyện với cỏc kớch thước sau: Đường kớnh từ 60 đến 280 mm, bề rộng từ 20 đến 80 mm và khối lượng từ 0,5 đến 20 kg
Hỡnh III.21: Hệ thống FMS để gia cụng cỏc loại bỏnh răng và cỏc chi tiết dạng đĩa
1- Cần cẩu phõn xưởng;2- Cơ cấu vận chuyển;3- Bộ phận phục vụ;4- Cỏc thiết bị sản xuất;5- Tay mỏy;6- Bộ phận chuẩn bị;7- Cỏc ổ tớch trữ;8- Bộ phận sản xuất.
3.5.7. Hệ thống FMS ở Hoa Kỳ
Theo quy mụ ứng dụng cỏc hệ thống FMS thỡ Hoa Kỳ chiếm vị trớ thứ 3 sau Nhật Bản và Cộng hoà liờn bang Đức. Hỡnh III.22 là sơ đồ hệ thống FMS do hóng Kernei và Treeker chế tạo.
Hỡnh III.22: Hệ thống FMS của hóng Kernei và Treeker (Hoa Kỳ)
1- Trung tõm gia cụng;2- Trung tõm đo kiểm;3- Xe rựa tự động;4- Bộ phận cấp và thỏo cỏc vệ tinh.
Hệ thống FMS này được dựng để gia cụng 5 loại chi tiết dạng hộp bằng nhụm với 75 chi tiết trong một thỏng. Thành phần của hệ thống gồm: Cỏc trung tõm gia cụng CNC với cỏc magazin dụng cụ cú dung lượng tới 68 dụng cụ, mỏy tớnh trung tõm, hệ thống vận chuyển, mỏy đo- kiểm và hệ thống vận chuyển phoi. Quy trỡnh cụng nghệ chế tạo chi tiết phức tạp gồm cú 400 nguyờn cụng, sử dụng tới 110 dụng cụ cắt cỏc loại và cú 305 thụng số được kiểm tra. Diện tớch lắp đặt của hệ thống FMS này chiếm khoảng 1200m2
Điều khiển hệ thống vận chuyển và cấp phụi cho cỏc mỏy được thực hiện bằng hai mỏy tớnh. Hai mỏy tớnh này cũng đồng thời điều khiển mỏy đo- kiểm và lập kế hoạch, đưa chi tiết vào gia cụng. Thời gian gia cụng trờn cỏc hệ thống FMS giảm được khoảng 40% vỡ vậy. Hoa Kỳ cũng là một trong số nước khụng ngừng
phỏt triển và hiện đại hoỏ cỏc hệ thống FMS nhằm nõng cao năng suất lao động, hạ giỏ thành sản phẩm và giải phúng con người
3.5.8. Hệ thống FMS ở Phỏp
Để thành lập cỏc hệ thống FMS, Phỏp đú chế tạo hàng loạt thiết bị như: Mỏy tổ hợp để thực hiện cỏc nguyờn cụng khoan- doa, mỏy doa cú độ chớnh xỏc cao với cỏc đầu dao thay đổi, cỏc trung tõm gia cụng CNC và cỏc mỏy tiện CNC, hệ thống điều khiển quỏ trỡnh vận chuyển chi tiết bằng xe rựa tự động
Phỏp đó ứng dụng hệ thống FMS để gia cụng cỏc chi tiết của hộp chạy dao của mỏy kộo và cỏc chi tiết của động cơ ụtụ. Hệ thống FMS này cú 4 trung tõm gai cụng CNC với cac magazin chứa 60 dụng cụ để khoan, doa, phay và cắt ren, 2 mỏy thay đổi đầu dao tự động và một mỏy khoan- doa. Để vận chuyển chi tiết người ta sử dụng 8 xe rựa tự động với điều khiển cảm ứng từ. Điều khiển hệ thống FMS được thực hiện bằng một mỏy tớnh. Hệ thống FMS này hoạt động 3 ca với số cỏn bộ phục vụ là 5 người, trong đú 2 người theo dừi việc cấp phụi, 2 người quan sỏt sự cố cú thể gõy phế phẩm và một người phục vụ mỏy tớnh
3.5.9. Hệ thống FMS ở Anh
Hỡnh III.23 là hệ thống FMS được hóng “600 Group” chế tạo để gia cụng cỏc chi tiết dạng vật trũn xoay (như trục, đĩa, bỏnh răng từ vật liệu thộp, gang và nhụm với cỏc loạt từ 25 đến 100 chi tiết)
Trong hệ thống FMS này tất cả cỏc thao tỏc khi tiện, phay, khoan, cắt ren, mài, phay then hoa và chuốt đều được thực hiện một cỏch tự động. Thành phần của hệ thống FMS này gồm: 4 mỏy tiện, 1 mỏy vờ trũn đầu răng, 1 mỏy bào răng, 1 mỏy phay răng, 1 mỏy mài và 1 mỏy chuốt (cỏc mỏy này được 8 robot model “Fanuc M1” phục vụ), 6 ổ tớch trữ nhiều vị trớ, 2 mỏy tớnh điều khiển. Robot được trang bị hệ thống đo - kiểm để tự động định hướng (nhờ mỏy tớnh) cỏc chi tiết phức tạp trước khi được gỏ trờn mỏy
Hỡnh III.23: Hệ thống FMS để gia cụng cỏc chi tiết trũn xoay (Anh)
1- Mỏy chuốt nằm ngang;2- Mỏy phay lăn răng;3- Mỏy mài trũn ngoài;4- Cỏc robot “Fanuc M1”;5- Mỏy vờ trũn đầu răng;6- Cỏc mỏy tiện 5 toạ độ;7- Cỏc mỏy tiện 2 toạ độ;8- Băng tải;9- Vị trớ xếp- dỡ tải.
Trong số 4 mỏy tiện thỡ cỳ 2 mỏy 5 toạ độ được trang bị 2 đầu đo rơvonve độc lập (mỗi mỏy cỳ 2 đầu rơvonve). Cỏc trục chớnh của mỏy cỳ cỏc gúc quay khỏc nhau, do đú việc gia cụng bằng cỏc dao quay (như cỏc dao khoan, khoột, doa, tarụ…) được thực hiện một cỏch dễ dàng.
KẾT LUẬN CHƯƠNG III
Qua nghiờn cứu, khảo sỏt luận văn đưa ra một số kết luận như sau:
- Để ứng dụng robot cụng nghiờp vào trong hệ thống linh hoạt cần phải thấy được cỏc yờu cầu, đặc tớnh của robot trong cỏc hệ thống này.
- Để ứng dụng cú hiệu quả robot cụng nghiệp trong cỏc nhà mỏy sản xuất, cỏc dừy truyền tự động. Cần phải tuừn theo cỏc nguyờn tắc ứng dụng mà luận văn đó nờu ra
- Luận văn đó đưa ra được một số ứng dụng của robot cụng nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt như hệ thống lắp rỏp tự động, thu dọn chất thải, cung ứng dụng cụ, thiết bị kiểm tra…
- Luận ra đó kể ra một số kinh nghiệm ứng dụng cỏc hệ thống sản xuất linh hoạt của cỏc nươc tiờn tiến trờn thế giới, qua đú cỏc doanh nghiệp, nhà mỏy ở việt nam cú thể ỏp dụng.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận chung:
Đề tài đó nghiờn cứu khả năng ứng dụng robot cụng nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt. Qua nghiờn cứu, thực hiện cỏc nhiệm vụ của đề tài chỳng tụi nhận thấy:
1.1. Robot đúng vai trũ vụ cựng quan trọng trong việc đẩy mạnh hiệu quả và tốc độ sản xuất, bảo vệ người lao động, tăng sản lượng và giảm chi phớ hoạt động. Robot là cơ sở thiết lập của ngành cụng nghiệp chủ động, giỳp đảm bảo tiờu chuẩn an toàn đỏp ứng yờu cầu tốc độ ngày càng cao, tập quỏn sản xuất và độ chớnh xỏc kỹ thuật. Việc hợp nhất cỏc tớnh năng và đổi mới cụng nghệ robot sẽ mang lại cho cỏc nhà sản xuất nhiều lợi thế, đặc biệt là cỏc tớnh năng an toàn tiờu chuẩn.
1.2. Thiết lập một hệ thống sản xuất tớch hợp cú sự trợ giỳp của mỏy tớnh CIM là một vấn đề khụng đơn giản nú khụng chỉ phụ thuộc
- Khả năng tài chớnh của cụng ty.
- Đội ngũ nhõn lực của cụng ty.
1.3. Những lợi ớch mà robot cụng nghiệp mang lại khi nú được ứng dụng trong sản xuất đú là: Tăng năng suất lao động, nõng cao chất lượng sản phẩm, giảm phế liệu và chi phớ cho cỏc cụng việc lặp lại, giảm chi phớ cho nguyờn cụng kiểm tra chất lượng sản phẩm, giảm chi phớ lao động trực tiếp, cú khả năng thực hiện nhiều nguyờn cụng khỏc nhau.
1.4. FMS cú thể được coi là phiờn bản đầu tiờn của CIM. Ứng dụng hệ thống FMS cho phộp: Tăng tớnh linh hoạt khi gia cụng cỏc loại chi tiết khỏc nhau, Xử lý nhiều loại vật liệu khỏc nhau, hệ thống sản xuất tiếp tục hoạt động khi cú một mỏy ngừng hoạt động, hoàn thiờn sức lao động của con người, hoàn thiện quỏ trỡnh kiểm tra chất lượng sản phẩm, giảm 50% giỏ thành sản xuất, giảm 30% chi phớ dụng cụ cắt, giảm 5090% khối lượng lao động, tăng hệ số sử dụng mỏy, nừng cao chất lượng sản phẩm, giảm phế liệu, giảm tiếp 42% diện tớch mặt bằng sản xuất, tăng năng suất lao động tới 200350%.
1.5. Tớch hợp đó phỏt triển để đỏp ứng những yờu cầu của quỏ trỡnh sản xuất tiờn tiến. Tớch hợp cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ cho phộp: Nối kết cỏc chức năng sản xuất một cỏch dễ dàng, truyền dữ liệu giữa cỏc mỏy hoặc giữa cỏc thiết bị phụ trợ, đỏp ứng nhanh những thay đổi dữ liệu của sản xuất linh hoạt, tăng tớnh linh hoạt khi chế tạo sản phẩm mới, nõng cao độ chớnh sỏc khi gia cụng, nõng cao chất lượng sản phẩm, điều khiển dũng dữ liệu giữa cỏc thiết bị sản xuất khỏc nhau, tăng ưu thế cạnh tranh, tạo mối quan hệ hài hoà giữa nhà sản xuất và khỏch hàng. Sản xuất tớch hợp cú ý nghĩa rất quan trọng đối với cỏc xớ nghiệp vừa và nhỏ. Vỡ vậy, phương phỏp định lượng sẽ là thước đo hiệu qủa của tớch hợp, đồng thời cho phộp chuyển thụng tin định tớnh thành dữ liệu định lượng.
1.6. Hiệu quả của CIM phụ thuộc vào khả năng liờn kết giữa cỏc cụng nghệ khỏc nhau bằng phương phỏp tiờn tiến nhất. Nhà mỏy tớch cực đúng gúp một phần quan trọng trong việc dỡ bỏ hang rào ngăn cỏch giữa cỏc đơn vị chức năng về mặt tổ chức. Khi đỏnh giỏ cỏc dự ỏn đầu tư thỡ sự hợp tỏc giữa cỏc đơn vị chức năng (dựa trờn sự tỏc động giữa cỏc phương phỏp cụng nghệ) đúng một vai trũ quan trọng . Sự tỏc động giữa cỏc phương phỏp cụng nghệ khụng phụ thuộc vào vốn đầu tư, nhưng nú phụ thuộc vào khả năng phõn chia nguồn thụng tin giữa cỏc phương phỏp cụng nghệ và khả năng phõn chia lợi nhuận cho cỏc đơn vị chức năng .
1.6. Ngày càng nhiều, trờn thế giới người ta đó đạt được những thành tựu to lớn trong việc ứng dụng hệ thống CIM vào sản xuất cụng nghiệp. Cựng với sự phỏt triển mạnh của cỏc ngành khoa học liờn quan phục vụ cho sự phỏt triển hoàn thiện của CIM cỏc nhà khoa học và cỏc nhà sản xuất vẫn luụn nghiờn cứu để nõng cao hiệu quả, kĩ thuật và sự hoàn thiện của CIM, trong đú một trong những hướng phỏt triển khỏ mới mẻ của CIM là khỏi niệm về “sản xuất thực sự” (Virtual Manufactring) hay CIM “thực sự” (Virtual CIM).
1.7. Để ứng dụng robot cụng nghiờp vào trong hệ thống linh hoạt cần phải thấy được cỏc yờu cầu, đặc tớnh của robot trong cỏc hệ thống này.
1.8. Để ứng dụng cú hiệu quả robot cụng nghiệp trong cỏc nhà mỏy sản xuất, cỏc dừy truyền tự động. Cần phải tuừn theo cỏc nguyờn tắc ứng dụng mà luận văn đó nờu ra
2. Kiến nghị
Qua quỏ trỡnh nghiờn cứu, chỳng tụi mạnh dạn cú một số kiến nghị sau đõy:
2.1. Trờn thế giới hệ thống sản xuất CIM đó và đang được triển khai tại một số nước. Việt Nam là nước đang phỏt triển, cụng nghệ sản xuất truyền thống cũn nhiều. Vậy nờn để thỳc đẩy nền kinh tế Việt Nam đi lờn, dần ngang bằng với cỏc nước trờn thế giới thỡ việc ứng dụng cỏc hệ thống sản xuất CIM trong cụng nghiệp là một xu hướng tất yếu trong những năm tới và trong tương lai sau này.
2.2. Tăng cường nghiờn cứu về ứng dụng robot trong sản xuất nhằm nõng cao hơn nữa tớnh tự động hoỏ trong sản xuất.
2.3. Ứng dụng trớ tuệ nhõn tạo (AI-Artificial Intelligence) như Logic mờ, mạng Noron tớch hợp vào trong cỏc hệ thống sản xuất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Abhijit Chaudhury, Sukumar Rathnam (1992). Informational and Decision Processes for Flexible Manufacturing systems. University of Massachusetts at Boston, University of Texas at Austin.
[2]Antonio Ferrolho and Manuel Crisostomo (2005). Flexible Manufacturing Cell: development, coordination, integration and control. Institute of Systems and Robotics, University of Coimbra,