II. tóm tắt một số kết quả chủ yếu
nhóm sản phẩm đồ gá CNC
I. Giới thiệu chung
Đồ gá gia công phụ thuộc vào loại hình phôi gia công và quy trình công nghệ đối với loại sản phẩm đang đ−ợc gia công. Trên máy công cụ CNC mọi thao tác đều đ−ợc điều khiển bằng số. Các sản phẩm đ−ợc gia công trên máy CNC rất đa dạng. Ngoài những sản phẩm có thể gia công bằng những đồ gá có sẵn của máy, còn có nhiều tr−ờng hợp phải tự tạo ra đồ gá cho phù hợp. Nếu sản phẩm không phải chỉ chế tạo đơn chiếc mà có số l−ợng lớn thì việc tạo ra các đồ gá nhanh, chính xác và cũng đ−ợc điều khiển số là loại việc có nhu cầu bức súc.
Một trong những giải pháp kỹ thuật làm đồ gá CNC có thể dùng robot song song (RBSS). Vấn đề RBSS trở nên hấp dẫn nhiều nhà nghiên cứu từ giữa thập kỷ 90 khi nó đ−ợc ứng dụng d−ới dạng thiết bị có tên là Hexapod để tạo ra máy công cụ CNC 5 trục. Thực chất, cũng có thể hiểu Hexapod là một loại đồ gá CNC.
Hexapod là một môđun RBSS đ−ợc kết cấu trên nguyên lý cơ cấu Stewart. Cơ cấu này gồm có 6 chân, với độ dài thay đổi đ−ợc, nối với giá và tấm động đều bằng các khớp cầu. Bằng cách thay đổi độ dài của các chân có thể điều khiển đ−ợc định vị và định h−ớng của tấm động theo ý muốn.
Với ý thức tiếp cận một lĩnh vực mới mẻ của Robotics, vấn đề RBSS, Đề tài khi đăng ký muốn nghiên cứu tạo dựng các sản phẩm đồ gá CNC, trong đó nội dung chủ yếu là Hexapod. Tuy nhiên nội dung Hexapod không đ−ợc duyệt để cấp kinh phí vì nội dung này trùng lắp với một đề tài khác. Vì thế nội dung về Hexapod không có trong Đề tài này.
Cơ cấu RBSS còn có nhiều loại hình khác nhau. Đề tài đã đi sâu nghiên cứu vào 3 loại sau và đạt đ−ợc những kết quả b−ớc đầu:
1. Cơ cấu RBSS phẳng, 3 chân là loại cơ cấu RBSS dạng đơn giản này rất thích hợp cho đồ gá CNC. Phụ thuộc vào đối t−ợng đ−ợc gia công, có thể dùng loại cơ cấu này với những biến thể rất khác nhau. Các chân đ−ợc thay đổi độ dài có thể bằng xilanh thủy lực, xilanh khí nén hoặc bằng vítme bi. Liên quan đến vấn đề này Đề tài đã hoàn thành một công trình nghiên cứu tạo ra thiết bị gá lắp nhanh để gia công vỏ hộp động cơ xe máy trên Trung tâm gia công CNC nhập từ Anh Quốc của Công ty Đồng Tháp. Ph−ơng án thiết kế đã chọn lựa là dùng hệ thống xilanh khí nén, bố trí tác động lần l−ợt vào 3 chân của cơ cấu RBSS. Hợp đồng và bản thuyết minh công trình này giới thiệu trong phần phụ lục.
2. Robot song song RBSS - 322 có thể hoạt động nh− một thiết bị gia công CNC. Các chân của RBSS đ−ợc xếp thành 3 nhánh đôi, mỗi chân có 2 phần: phần chân trên và phần chân d−ới. Dáng dấp bên ngoài của RBSS - 322 giống nh− kiểu Robot Flex - Picker của Hãng ABB. Khi thiết kế đã tham khảo các thông tin chào hàng của Hãng này, nh−ng kết cấu các bộ truyền bên trong đã đơn giản hóa đi nhiều cho phù hợp khả năng tự tạo trong n−ớc với khoản kinh phí dành cho công việc này rất hạn chế. Định h−ớng ứng dụng RBSS trong công việc điêu khắc trên các vật liệu dễ gia công nh−ng có kích th−ớc lớn, cồng kềnh, không đ−a lên các máy gia công thông th−ờng đ−ợc. Phần đạt đ−ợc kết quả hơn và thu hoạch đ−ợc nhiều hơn là xây dựng ch−ơng trình phần mềm điều khiển RBSS - 322.
3. Robot “Nhện n−ớc” là một đề xuất mới, đ−ợc phát triển trên nguyên lý RBSS và gồm 2 phần. Phần thứ nhất là một RBSS hoạt động theo nguyên lý cơ cấu Stewart. “tấm động” đ−ợc treo trên “tấm giá” cố định bằng 6 dây cáp có độ dài thay đổi đ−ợc nhờ cơ cấu kiểu tời quay và đảm bảo độ linh hoạt nối ghép giữa dây cáp với các tấm nhờ có khớp cầu. Phần thứ 2 gắn với tấm động là một hệ thống với 4 cơ cấu tay máy hình bình hành. Hệ thống cơ cấu này có thể “xòe rộng” ra hoặc “co cụm” lại. Thiết bị này làm nhiệm vụ mang các ống n−ớc mềm có vòi phun dùng để tẩy rửa các khoang hầm ngầm, mà ở đó con ng−ời rất khó khăn hoặc không thể thao tác đ−ợc, ví dụ vì môi tr−ờng quá độc hại.
Thiết bị này có thể “co cụm” lại và hạ thấp dần qua miệng hầm có kích th−ớc hạn hẹp và khi đã lọt qua miệng hầm sẽ “xòe rộng” ra, đồng thời nhờ khả năng thay đổi “định vị và định h−ớng” của tấm động, gắn liền với hệ thống 4 cơ cấu tay máy, mà quỹ đạo phun n−ớc sẽ đ−ợc điều khiển theo ý muốn.
Mọi thao tác nh− làm thay đổi độ dài của 6 dây cáp treo tấm động và làm “co cụm” hoặc “xòe rộng” 4 cơ cấu tay máy mang các vòi phun n−ớc,
đều đ−ợc điều khiển theo ch−ơng trình. Các thiết bị điều khiển đều đ−ợc lắp đặt phía trên miệng hầm, nên rất thuận tiện.
Nội dung nghiên cứu của công trình này đ−ợc đặt ra từ những lần trao đổi, bàn bạc với Vietxopetro về nhiệm vụ rất bức xúc thay thế các lao động d−ới các khoang hầm tầu chở dầu thô, vừa rất độc hại, vừa rất khó rửa sạch nên rất chóng rỉ làm thủng vỏ tàu.
Các kết quả nghiên cứu tính toán và mô phỏng hoạt hình các thao tác của “Robot - Nhện n−ớc” phục vụ cho nhiệm vụ này đã đ−ợc trình bày với Xí nghiệp Cơ điện dầu khi thuộc liên doanh Dầu khí Vietxopetro và đã đ−ợc đ−a vào kế hoạch triển khai. Nh−ng vì có sự thay đổi của cơ quan ứng dụng nên đến nay vẫn ch−a thực hiện đ−ợc.