5. Phƣơng phỏp nghiờn cứu
2.3 Hệ thống kiểm tra trong sản xuất
2.3.1 Chức năng hệ thống kiểm tra
- Hệ thống kiểm tra tự động của hệ thống sản xuất Tự Động là một khõu rất quan trọng vỡ nú thể hiện khả năng tự động hoỏ cao ( khụng cú sự tham gia của con người). Trong hệ thống sản xuất Tự Động, hệ thống kiểm tra cú cỏc chức năng:
- Nhận và trỡnh thụng tin về cỏc tớnh chất, trạng thỏi kỹ thuật và cỏch bố trớ khụng gian của cỏc đối tượng được kiểm tra, đồng thời kiểm tra trạng thỏi của mụi trường cụng nghệ và điều kiện sản xuất.
- Truyền thụng tin về sự khụng tương thớch với cỏc mụ hỡnh của quỏ trỡnh sản xuất để kịp thời hiệu chỉnh trờn cỏc cấp điều khiển khỏc nhau của hệ thống sản xuất Tự Động.
- Nhận và trỡnh thụng tin về thực hiện chức năng.
- Hệ thống kiểm tra tự động của sản xuất Tự Động phải đảm bảo chất lượng sản phẩm bằng cỏch kiểm tra vật liệu, phụi, dụng cụ,đồ gỏ, chế độ cắt, thử sản phẩm, cỏc thụng số của thiết bị cụng nghệ và sản phẩm trờn tất cả cỏc giai đoạn của quỏ trỡnh chế tạo. Ngoài ra phải đảm bảo hiệu quả cao nhất của sản xuất Tự Động bằng cỏch kiểm tra và chuẩn đoỏn cỏc rụbốt cụng nghệ, cỏc thiết bị gia cụng tự động, kỹ thuật tớnh toỏn và kỹ thuật lập trỡnh.
Dấu hiệu phõn loại Dạng kiểm tra
Mục đớch kiểm tra Chất lượng sản phẩm
Khả năng làm việc của thiết bị
Nhiệm vụ được giải quyết
Tiếp nhận Dự phũng Chuẩn đoỏn
Tỏc động với đối tượng
Tớch cực: trực tiếp và giỏn tiếp
Thụ động: sau mỗi nguyờn cụng, sau vài nguyờn cụng
Thụng số: định lượng, dung sai Chức năng hoạt động
Giải quyết kết cấu Bờn trong (tự kiểm tra) Bờn ngoài
Thực hiện theo thời gian Liờn tục (trong quỏ trỡnh hoạt động) Chu kỳ
Ngoài cỏc dạng kiểm tra trờn, cần phải kiểm tra cỏc điều kiện sản xuất, gắn liền với kỹ thuật an toàn (điều kiện sản xuất thụng thường là cỏc yếu tố tỏc động bờn ngoài như: nhiễm bụi, nhiệt độ và độ ẩm khụng khớ). Kiểm tra đú để đảm bảo an toàn cho người cụng nhõn, giữ cho thiết bị khụng bị hỏng húc và nhằm đạt chất lượng sản phẩm cao nhất.
Khi thiết lập hệ thống kiểm tra trong sản xuất Tự Động, người thiết kế cần phải:
- Xỏc định cỏc nguyờn tắc cơ bản của hệ thống kiểm tra tự động.
- Tối ưu hoỏ chủng loại và đặc tớnh cỏc thụng số cần kiểm tra.chế độ làm việc của cỏc phần tử hệ thống sản xuất Tự Động, khả năng làm việc của cỏc thiết bị, đồ gỏ và dụng cụ.
- Xỏc định thụng tin và hỡnh thức trỡnh và truyền thụng tin trong hệ thống kiểm tra tự động,đồng thời truyền thụng tin từ hệ thống kiểm tra tự động tới hệ thống điều khiển quỏ trỡnh sản xuất.
- Cho thiết bị đo đảm bảo độ chớnh xỏc yờu cầu và độ ổn định của hệ thống sản xuất Tự Động.
- Xỏc định mối liờn hệ chức năng của hệ thống kiểm tra tự động trong hệ thống điều khiển chung của hệ thống sản xuất Tự Động.
Ứng dụng của hệ thống kiểm tra tự động cho phộp phõn bố tối ưu hoỏ quỏ trỡnh kiểm tra phụi, bỏn thành phẩm và thành phẩm, đảm bảo từng bước chuyển kiểm tra chất lượng sản phẩm sang điều khiển chất lượng sản phẩm.
Hiệu quả sử dụng hệ thống kiểm tra tự động cũn cao hơn nhiều khi nú là thành phần của hệ thống sản xuất tớch hợp cú sự trợ giỳp của mỏy tớnh
2.3.2 Nguyờn tắc kiểm tra thụng số kỹ thuật của cỏc phần tử và modul trong hệ thống gia cụng nối tiếp tuần hoàn trong hệ thống gia cụng nối tiếp tuần hoàn
Sự ổn định của hệ thống sản xuất Tự Động được đảm bảo bằng độ ổn định của cỏc phần tử trong hệ thống và bằng kiểm tra thường xuyờn khả năng làm việc của
mỏy, của đồ gỏ, của dụng cụ, của robot, của kho chứa, của cỏc thiết bị điều khiển, của hệ thống đo lường và của cỏc mỏy tớnh...Cú 2 phương phỏp kiểm tra:
- Kiểm tra trực tiếp: Sử dụng khi cỏc thụng số được đo trực tiếp, vớ dụ: độ chớnh xỏc định vị, độ mũn của dụng cụ cắt. Cần phải cú thiết bị kiểm tra chuyờn dụng cho đa số cỏc thụng số.
- Kiểm tra giỏn tiếp: Sử dụng khi trạng thỏi kỹ thuật của đối tượng cú thể được đỏnh giỏ theo chức năng hoạt động của nú, vớ dụ: nếu hệ thống kiểm tra ghi nhận khụng cú sự sai số thỡ điều này cho thấy trạng thỏi của dụng cụ cắt là bỡnh thường.
Cỏc thụng số cần xỏc định khi chuẩn đoỏn để kiểm tra cho cỏc phần tử sau:
a. Tế bào gia cụng tự động
Trờn tế bào gia cụng tự động (mỏy gia cụng), cỏc thụng số cần chuẩn đoỏn là: momen trục truyền động trung tõm, nhiệt độ ở mũi dao cắt, độ mũn của cỏc sống trượt, rung động của mỏy, vỡ chỳng ảnh hưởng đến độ chớnh xỏc gia cụng chi tiết.
b. Tế bào kho chứa
Trước hết cần xỏc định xem cú chi tiết hay khụng khi cỏc đattric điện tiếp xỳc làm việc. Khi cỏc đattric cú cuộn dõy phụ sẽ trả lời tớn hiệu 1 cỏch tự động, nếu khụng thỡ cần phải lắp thờm cơ cấu xử lý tớn hiệu “chuẩn đoỏn”. Cú thể kiểm tra hoạt động của cỏc đattric ở những tế bào kho chứa trống rỗng và kho chứa được chất đầy, nhưng độ tin cậy khi kiểm tra kho chứa được chất đầy là khụng cao.
c. Hệ thống vận chuyển
Nếu hệ thống vận chuyển dựng xe tời được cấp điện trung tõm (cỏc động cơ cảm ứng) thỡ vấn đề chuẩn đoỏn cú liờn quan đến việc đỏnh giỏ khả năng làm việc của bộ vi xử lý (mỏy vi tớnh điều khiển) đồng thời chuẩn đoỏn bộ dẫn tiến (động cơ và điều khiển chuyển hướng).
Nếu xe tời dựng năng lượng phụ thuộc (cỏc bộ acquy) thỡ cần phải kiểm tra dung lượng cũn lại của cỏc pin - acquy, kiểm tra mụi trường khớ trong buồng acquy và đỏnh giỏ tuổi bền của cỏc phần tử trong buồng acquy.
Nếu hệ thống vận chuyển dựng xớch và con lăn thỡ cần kiểm tra tốc độ di chuyển trong phạm vi từ 1 - 10 m/p. Để đảm bảo cho hệ thống vận chuyển làm việc bỡnh thường khụng nờn dựng cỏc vệ tinh vượt quỏ khuụn khổ trọng lượng theo cỏc thụng số đó thiết kế.
Một số hệ thống vận chuyển:
Hỡnh 2.3. Hệ thống vận chuyển-tớch trữ vệ tinh trong CIM của hóng Cincinnati Milacron (Mỹ). 1: Băng tải tớch trữ con lăn; 2: Cơ cấu quay; 3: Vị trớ bàn bổ xung; 4: Cỏc mỏy nhiều nguyờn cụng; 5: Cơ cấu tiếp nhận-cấp phỏt; 6: ổ tớch con lăn phụ
Hỡnh 2.4. Ổ tớch vệ tinh với xe tời di động của hóng Hitachi Seiki(Nhật Bản) 1: Cỏc vệ tinh ; 2: ổ tớch ; 3: Đường ray ; 4: Xe tời di động ; 5: Mỏy nhiều nguyờn
cụng ; 6: Cơ cơ cấu quay ; 7: Bàn quay.
d. Robot
Kiểm tra robot theo cỏc thụng số động học và động lực trờn cơ sở nghiờn cứu thực nghiệm và thống nhất hoỏ cỏc phộp thử. Phương phỏp thử nghiệm cỏc robot thớch nghi cú 1 ý nghĩa quan trọng, bởi vỡ cú nhiều thụng số của robot thớch nghi (vớ dụ như độ ổn định và tuổi thọ) chỉ cú thể được xỏc định khi thử lõu dài hoặc trong quỏ trỡnh vận hành. Cỏc chỉ tiờu động lực học trong quỏ trỡnh vận hành rụbốt cho phộp khụng chỉ đỏnh giỏ trạng thỏi kỹ thuật của robot tại thời điểm đú, mà cũn tạo được cơ sở thụng tin để ứng dụng việc chuẩn đoỏn khả năng làm việc của robot.
Cần đỏnh giỏ độ chớnh xỏc định vị về kớch thước thẳng và kớch thước gúc của robot theo cỏc chỉ tiờu tổ hợp, vớ dụ như cỏc hệ số của tớnh tỏc động nhanh của robot. Cỏc chỉ tiờu tổ hợp này được xõy dựng trờn cơ sở cỏc phộp biến đổi đại số với việc ứng dụng cỏc quy luật thực nghiệm. Cỏc thụng số ban đầu để xỏc định cỏc quy luật thực nghiệm cú thể là tốc độ của cỏc cơ cấu đầu vào và đầu ra, cụng suất của
động cơ, sự dịch chuyển của cỏc phần tử và gia tốc của chỳng, ỏp lực lờn cỏc cơ cấu đầu vào và đầu ra, cỏc momen và độ chờnh lệch ỏp suất
2.4 Hƣớng phỏt triển của hệ thống gia cụng nối tiếp tuần hoàn 2.4.1 Sử dụng mỏy với hệ thống điều khiển linh hoạt 2.4.1 Sử dụng mỏy với hệ thống điều khiển linh hoạt
Một trong những hướng tự động hoỏ trong sản xuất hàng loạt vừa là sử dụng mỏy điều khiển theo chương trỡnh số (mỏy CNC). Ưu điểm chớnh của mỏy cú hệ điều khiển linh hoạt là khả năng hiệu chỉnh chương trỡnh ngay tại chỗ làm việc. Trong điều kiện sản xuất đơn chiếc, sản xuất hàng loạt nhỏ và loạt vừa mỏy CNC đảm bảo khả năng thay dao nhanh, nõng cao năng xuất lao động., thay thế một cỏch cú hiệu quả cỏc mỏy điều khiển bằng tay.
Sử dụng mỏy với hệ điều khiển linh hoạt (mỏy CNC) là làm giảm nhẹ sức lao động của cụng nhõn, giải phúng cụng nhõn khỏi cụng việc cú tớnh chất đơn điệu, lập lại nhiều lần, giảm nhẹ quỏ trỡnh điều khiển mỏy, tăng lợi ớch của người cụng nhõn và làm cho người cụng nhõn thớch thỳ hơn với cụng việc.
2.4.2 Sản xuất hàng loạt theo dõy chuyền
Cỏc mỏy CNC làm việc độc lập (mặc dự lức độ tự động hoỏ cao) vẫn khụng thể loại trừ được nhược điểm chớnh của sản xuất và lắp rỏp cơ khớ, đú là tớnh giỏn đoạn. Như vậy, để nõng cao tớnh sử dụng của cỏc mỏy CNC chỉ cú thể đạt được khi cỏc mỏy này làm việc trờn dõy truyền để đảm bảo tớnh liờn tục của quỏ trỡnh sản xuất và thực hiện một phần quỏ trỡnh tự động hoỏ.
Trong điều kiện sản xuất hàng loạt ở giai đoạn đầu để đạt được quỏ trỡnh gia cụng liờn tục nờn tổ chứcc dõy chuyền nhúm. Dõy chuyền nhúm là dõy chuyền để gia cụng nhúm cỏc chi tiết cú chung một tiến trỡnh cụng nghệ. Cỏc mỏy dựng cho dõy chuyền nhúm bao gồm cỏc mỏy CNC và cỏc mỏy chuyờn dựng, mỏy vạn năng để thực hiện một số nguyờn cụng riờng biệt.
Sau khi gia cụng xong một chủng loại chi tiết cần tiến hành điều chỉnh mỏy, thay đổi chương trỡnh, điều chỉnh đồ gỏ gia cụng nhúm và thay dao để gia cụng chủng loại chi tiết khỏc. Như vậy, trờn cỏc chỗ làm việc khỏc nhau của dõy chuyền
cú thể cựng lỳc gia cụng được cỏc chi tiết khỏc loại nhưng cú chung một nhúm cụng nghệ (tiến trỡnh cụng nghệ).
2.4.3 Sản xuất tự động húa linh hoạt
Hệ thống sản xuất linh hoạt là toàn bộ những thiết bị cú khả năng điều chỉnh tự động để chuyển đối tượng gia cụng. Hệ thống sản xuất linh hoạt cấp1 là cỏc modul sản xuất mềm. Hệ thống sản xuất linh hoạt cấp 2 là hệ thống sản xuất tự động hoỏ linh hoạt.
Hệ thống sản xuất tự động hoỏ linh hoạt là hệ thống tự động hoỏ phỏt triển đựơc điều khiển bằng mỏy tớnh. Hệ thống này bao gồm cỏc mỏy gia cụng được liờn kết với nhau bằng hệ thống vận chuyển phụi tự động, tỏch phụi tự động, thay dao tự động, kiểm tra tự động, đồng thời bao hàm cả quỏ trỡnh thiết kế sản phẩm tự động, chuẩn bị cụng nghệ tự động và điều khiển tự động. Đặc điểm chớnh của hệ thống là tớnh linh hoạt rất cao, nú cho phộp:
1.Trong điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa ở bất kỡ thời điểm nào cú thể dừng việc gia cụng chi tiết trờn dõy chuyền để điều chỉnh dõy chuyền cho việc gia cụng chi tiết khỏc.
2.Trờn cỏc mỏy khỏc nhau cú thể gia cụng cỏc chi tiết cú hỡnh dạnh khỏc nhau với số lượng tuỳ ý.
3.Cú thể thay thế cỏc mỏy bị hỏng bằng cỏc mỏy của hệ thống linh hoạt mà khụng làm dõy chuyền ngừng trệ.
4.Cú thể di chuyển cỏc chi tiết gia cụng theo những quĩ đạo tuỳ ý. Như vậy ,hệ thống sản xuất mềm cú thể giảm được số lượng mỏy và tăng hệ số sử dụng mỏy.
2.4.4 Modul sản xuất linh hoạt
Modul sản xuất linh hoạt là đơn vị mỏy được trang bị cơ cấu điều khiển tự động và cỏc cơ cấu gia cụng tự động. Nhỡn chung cỏc cơ cấu tự động hoỏ của modul sản xuất linh hoạt là: cỏc ổ chứa, cỏc đồ gỏ vệ tinh, cỏc cơ cấu cấp phụi, thỏo phụi, thay đổi dao, thải phụi tự động, kiểm tra tự động...
Trong trường hợp đặc biệt thỡ modul sản xuất linh hoạt cú thể là một trung tõm gia cụng cú robot hỗ trợ. Modul sản xuất linh hoạt cho phộp thay đổi đối tượng gia cụng trong phạm vi khả năng cụng nghệ của thiết bị.
2.4.5 Hệ thống sản xuất linh hoạt toàn phần
Hệ thống sản xuất linh hoạt toàn phần là hệ thống sản xuất linh hoạt gồm nhiều modul sản xuất linh hoạt được kết nối với nhau bằng hệ thống điều khiển tự động. Trong hệ thống sản xuất linh hoạt toàn phần tất cả cỏc cụng việc từ cấp phụi, gia cụng, đến vận chuyển, thay dao và kiểm tra chi tiết đều được tự động hoỏ
2.4.6 Hệ thống sản xuất linh hoạt toàn phần bậc cao
Hệ thống sản xuất linh hoạt hoàn toàn bậc cao bao gồm từ hai hay nhiều hơn hệ thống sản xuất linh hoạt toàn phần, được kết hợp với nhau thành hệ thống tự động hoỏ linh hoạt. Hệ thống sản xuất này cho phộp điều chỉnh cụnng nghệ rất nhanh khi cần chuyển đối tượng gia cụng. Sử dụng hệ thống sản xuất linh hoạt toàn phần bậc cao đũi hỏi giải quyết nhiều vấn đề phức tạp, như tăng độ ổn định của thiết bị, thiết kế và chế tạo cỏc hệ thống điều khiển thớch hợp
2.4.7 Ứng dụng kỹ thuật CIM
Với cỏc dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối cần tiến hành hoàn thiện cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ trờn cơ sở sử dụng cỏc thiết bị, dõy chuyền tự động cú năng suất cao, độ ổn định tốt, ứng dụng hiệu quả kỹ thuật nối kết hai quỏ trỡnh thiết kế và chế tạo thành một khối thống nhất (CIM).
2.4.8 Ứng dụng trớ tuệ nhõn tạo
Nghiờn cứu, phỏt triển và ứng dụng trớ tuệ nhõn tạo (AI – Artifical Intellegent) trờn cơ sở kỹ thuật liờn kết nơron nhõn tạo và logic ảo trong cỏc quỏ trỡnh sản xuất phức tạp cú nhiều thụng số ảnh hưởng, trong thiết kế chế tạo cỏc thế hệ robot thụng minh
CHƢƠNG III
THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIA CễNG TỰ ĐỘNG KIỂU NỐI TIẾP TUẦN HOÀN
3.1 Kết cấu bàn gia cụng 6 vị trớ
Hệ thống gia cụng tự động kiểu nối tiếp tuàn hoàn cú cấu tạo gồm sỏu vị trớ mỗi vị trớ được thực hiện cỏc chức năng nối tiếp nhau để thực hiện gia cụng một chi tiết cụ thể. Sơ đồ tổng quỏt của hệ thống như sau:
Hệ thống gia cụng gồm một bàn cố định, một bàn quay và một bàn đỡ dưới cú kết cấu như sau:
2 1 3 2 3 4 5 6 1 Hỡnh 3.1 Kết cấu hệ thống gia cụng 6 vị trớ
1: Bàn cố định; 2: Bàn Quay; 3 Cơ cấu mantit nội tiếp
3.1.1 Bàn cố định.
Tấm thộp 252mm,dày 6mm là bàn cố định. Nú được dựng để định vị vị trớ của 3 xi lanh kẹp chặt và cỏc mỏy phay.
3.1.2 Bàn quay.
Tấm thộp 400, dày 16mm là bàn quay quanh một trục. Mặt trờn của bàn xoay dựng để gỏ đặt chi tiết gia cụng thụng qua 6 khối V. Khi gia cụng, chi tiết được định vị 5 bậc tự do. Tại cỏc vị trớ gia cụng chi tiết được kẹp chặt bởi cỏc xi lanh khớ nộn.
Chi tiết này, quay phõn độ 6 vị trớ xung quanh trục cố định được gắn vào bàn đỡ dưới. Bàn quay được lắp với trục thụng qua một ổ bi đỡ và hai ổ bi chặn bố trớ như như sau:
Hỡnh 3.2 Kết cấu bàn quay
Khi thực hiện quay phõn độ, tại mỗi vị trớ dừng bàn quay được định vị bằng và được kẹp chặt bằng hai xi lanh khớ nộn bố trớ đối xứng nhau qua tõm.