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, PORTUGAL
[3] Arthur C. Sanderson. Task Planning For Flexible Manufacturing Systems. Rensselaer Polytechnic Institute. Troy, New York USA 1218 [4] Grier C.I.Lin. 2000, CIM Justification and Optimisation, London and New York.
[5] Hugh Jack (20070504). Automating Manufacturing Systems with PLCs. An electronic book. Available at
http://claymore.engineer.gvsu.edu/~jackh/books/plcs
[6] Introduction to eM-Paint, Training Guide (December 2005). WKP203U – Version 7.5 Publication Number MTXW203U-SG-0750.
[7] Jean-Marie Proth and Xiaolan Xie (1996). Petri Nets a tool of Design and
Management of Manufacturing Systems. INRIA-Lorriane, Metz, France. John Wiiley & Sons Ltd. England.
[8] Mohsen A. Jafari (1987).Performance modelling of a Flexible Manufacturing Cell with Two Workstations and a Single Material Handling Device. Syracuse University, Syracuse, New York.
[9] Phạm Đăng Phước, (2005), Robot cụng nghiệp, Trường Đại học bỏch khoa Đà nẵng.
http://www.plcs.net/chapters/whatis1.htm
[11] Peter Gray (1992). A Flexible Manufacturing Cell Designed with Petri Nets for Transputer Control. Discrete Event Dynamic Systems - A New Generation of Modelling, Simulation and Control
Applications, IEE Colloquium.
[12] Satya Ranjan Deb, 1994, Robotics Technology and Flexible
Automation, Tata McGraw- Hill Publishing Company Limited, New Delhil. [13] Richard Zurawski and MengChu Zhou (1994). Petri Nets and Industrial Applications: A Tutorial. Swiburne University of
Technology, Melbourne, Australia. New Jersey Institute of Technology, USA.
[14] Tien- chien Chang, 1998, Computer Aided Manufacturing, Prentice Hall.
[15] Trần văn Địch, (2001), Tự động hoỏ quỏ trỡnh sản xuất, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[16] Trần Văn Địch, (2007), Sản xuất linh hoạt FMS và tớch hợp CIM, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[17] U.Rembold, (1993), Computer Intergrated Manufacturing and Engineering, Addison- Wesley Publishing Company.
[18] Zdenko KovaEiC, Stjepan Bogdan, Nenad SmoliCRoEak and Bruno Birgmajer (2003). Teaching Flexible Manufacturing Systems by Using Design and Simulation Program Tools. University of Zagreb, CROATIA. [19] - www.openGL.org [20] - www.codeideal.com [21] -www.codeproject.com [22] -www.codevb.com [23] -www.manguon.com
MỤC LỤC
Trang
LỜI NểI ĐẦU ... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CễNG NGHIỆP ... 3
1.1. Lịch sử phỏt triển ... 3
1.2 Định nghĩa robot cụng nghiệp ... 4
1.3. Sơ đồ cấu trỳc chức năng của Robot ... 5
1.3.1. Cấu tạo ... 7
1.3.2. Cỏc chuyển động của Robot ... 7
1.3.3. Hệ thống truyền động ... 8
1.3.4. Hệ thống nhận dạng ... 8
1.4. Phõn loại Robot cụng nghiệp ... 8
1.4.1. Phõn loại theo dạng hỡnh học ... 8
1.4.2. Phõn loại theo phương phỏp điều khiển ... 11
1.4.3. Phõn loại theo số bậc tự do... 12
1.5. Mụ hỡnh toỏn học hệ thống truyền động ... 12
1.6. Cỏc phương phỏp điều khiển ... 13
1.6.1. Điều khiển quỹ đạo khớp ... 14
1.6.2. Điều khiển quỹ đạo tay ... 14
1.6.3. Điều khiển lực ... 14
1.6.4. Điều khiển vị trớ ... 15
1.6.4.1. Luật điều khiển phản hồi: ... 15
1.7. Ngụn ngữ lập trỡnh của robot ... 17
1.7.1. Giới thiệu chung về lập trỡnh cho robot ... 17
1.7.2. Mụ tả cỏc vật thể và nhiệm vụ. ... 19
1.7.3. Hệ thống robot làm việc với camera. ... 21
1.7.4. Thể hiện chương trỡnh thao tỏc của robot. ... 22
1.8. Ứng dụng của Robot ... 26
1.8.1. Ưu điểm của Robot ... 26
1.8.2. Ứng dụng của Robot ... 26
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT FMS, CIM 28 2.1. Lịch sử phỏt triển... 28
2.2. Những khỏi niệm cơ bản ... 30
2.2.1. Tự động húa sản xuất ... 30
2.2.2. Tự động húa từng phần ... 31
2.2.3. Tự động húa toàn phần ... 31
2.2.4. Mỏy tự động cụng nghệ ... 31
2.2.5. Tớnh linh hoạt của hệ thống sản xuất ... 31
2.2.6. Tự động hoỏ sản xuất linh hoạt ... 32
2.2.7. Hệ thống sản xuất tớch hợp CIM ... 32
2.2.8. Modul sản xuất linh hoạt ... 33
2.2.9. Robot cụng nghiệp ... 34
2.2.10. Tổ hợp robot cụng nghệ ... 34
2.2.11. Dõy chuyền tự động linh hoạt. ... 34
2.2.12. Cụng đoạn tự động hoỏ linh hoạt. ... 34
2.2.13. Phõn xưởng tự động hoỏ linh hoạt. ... 34
2.2.14. Nhà mỏy tự động linh hoạt. ... 34
2.3. Cấu trỳc của FMS. ... 35
2.4. Sự tớch hợp của FMS với cỏc hệ thống tự động hoỏ. ... 35
2.5. Nguyờn tắc thiết lập FMS ... 35
2.6. Phõn loại FMS ... 37
2.7. í nghĩa của FMS. ... 38
2.8. Vai trũ của robot trong sản xuất. ... 38
2.9. Hiệu quả của tập hợp cỏc mỏy CNC thành hệ thống FMS. ... 39
2.9.2. Tăng hệ số sản xuất theo ca ... 40
2.9.3. Giảm vốn lưu thụng nhờ giảm được chu kỳ sản xuất ... 40
2.9.4. Giảm số cụng nhõn trong sản xuất ... 42
2.10. Kho chứa tự động trong hệ thống FMS ... 42
2.10.1. Chức năng của kho chứa tự động ... 42
2.10.2. Thành phần của kho chứa tự động ... 42
2.10.3. Cỏc loại kho chứa tự động ... 43
2.10.4. Bố trớ cỏc kho chứa tự động trong hệ thống FMS ... 43
2.11. Hệ thống vận chuyển - tớch trữ tự động ... 43
2.11.1. Thiết bị kỹ thuật của hệ thống vận chuyển - tớch trữ ... 43
2.11.2. Hệ thống vận chuyển - tớch trữ chi tiết gia cụng ... 44
2.11.3. Hệ thống vận chuyển - tớch trữ dụng cụ ... 45
2.12. Hệ thống kiểm tra tự động ... 45
2.12.1. Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động ... 45
2.12.2. Cấu trỳc của hệ thống kiểm tra tự động ... 46
2.12.3. Nguyờn tắc xõy dựng hệ thống kiểm tra tự động ... 46
2.12.4. Cỏc thụng số cần kiểm tra trong quỏ trỡnh gia cụng chi tiết ... 47
2.13. Tổng quan về hệ thống CIM ... 47
2.14. Lập trỡnh gia cụng trong hệ thống CIM ... 51
2.15. Hệ thống Lắp Rỏp tự động ... 52
2.16. Ứng dụng của FMS và CIM ... 53
CHƯƠNG 3: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ROBOT CễNG NGHIỆP TRONG HỆ SẢN XUẤT LINH HOẠT ... 55
3.1. Cỏc bước ứng dụng Robot ... 55
3.2. Cỏc lĩnh vực ứng dụng robot trong cụng nghiệp. ... 56
3.3. Khả năng ứng dụng robot cụng nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt. 57 3.3.1. Yờu cầu đối với robot cụng nghiệp trong hệ thống FMS và CIM ... 59
3.3.3. Đặc tớnh cụng nghệ của robot cụng nghiệp. ... 61
3.3.4. Nguyờn tắc ứng dụng robot cụng nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt ... 75
3.4. Một số ứng dụng của robot cụng nghiệp trong hệ thống FMS và CIM .. 77
3.4.1. Robot trong hệ thống lắp rỏp tự động... 78
3.4.2. Ứng dụng robot cụng nghiệp trong thành phần thiết bị cụng nghệ chủ yếu ... 79
3.4.3. Ứng dụng robot cụng nghiệp trong cung ứng dụng cụ ... 80
3.4.4. Ứng dụng robot cụng nghiệp với cỏc thiết bị kiểm tra ... 81
3.4.5. Ứng dụng robot cụng nghiệp để dọn chất thải sản xuất ... 82
3.5. Kinh nghiệm ứng dụng FMS ở một số nước trờn thế giới ... 83
3.5.1. Một số hệ thống FMS ở cộng hoà liờn bang Nga ... 83
3.5.2. Hệ thống FMS ở Bungari ... 90
3.5.3. Hệ thống FMS ở Cộng hoà Sộc ... 91
3.5.4. Hệ thống FMS ở Ba lan ... 94
3.5.5. Hệ thống FMS ở Nhật Bản ... 95
3.5.6. Hệ thống FMS ở Cộng hoà liờn bang Đức ... 97
3.5.7. Hệ thống FMS ở Hoa Kỳ ... 101
3.5.8. Hệ thống FMS ở Phỏp ... 102
3.5.9. Hệ thống FMS ở Anh ... 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 104