II. Lập trình PLC cho Robot hoạt động theo mô hình
2.2.Mô hình gắp chi tiết dạng khối hộp
2. Lập trình PLC cho Robot hoạt động theo mô hình đã xây dựng
2.2.Mô hình gắp chi tiết dạng khối hộp
Các thao tác của Robot trong chu trình gắp hộp: Gắp các hộp từ trong mô hình và thả ra năm vị trí khác nhau theo phơng OX
+ Thao tác 1: Đa tay máy đi ra theo phơng OY lần 1 + Thao tác 2: Đa tay máy xuống dới theo phơng OZ lần 1
+ Thao tác 3: Sau khi tay máy đã đợc đa xuống vị trí thấp nhất thì đa tay máy đi vào theo phơng OY lần 1 vào vị trí kẹp chi tiết.
+ Thao tác 4: Sau khi đã đa tay máy vào vị trí kẹp chi tiết thì tiến hành kẹp chặt chi tiết
+ Thao tác 5: Sau khi chi tiết đã đợc kẹp chặt thì đa tay máy đi ra theo phơng OY lần thứ 2.
+ Thao tác 6: Đa tay máy đi lên theo phơng OZ lần 1 + Thao tác 7: Đa tay máy đi vào theo phơng OY lần thứ 2 + Thao tác 8: Đa tay máy đi ra theo phơng OX.
+ Thao tác 9: Sau khi tay máy đã đợc di chuyển tới vị trí cần thả chi tiết theo phơng OX thì đa tay máy đi ra theo phơng OY lần thứ 3
+ Thao tác 10: Quay bàn kẹp thẳng đứng (vị trí VERTICAL) + Thao tác 11: Đa tay máy đi xuống theo phơng OZ lần thứ 2
+ Thao tác 12: Sau khi tay máy đã đợc hạ xuống thấp tới vị trí thả chi tiết thì tiến hành nhả kẹp
+ Thao tác 13: Sau khi nhả kẹp đa tay máy đi lên theo phơng OZ lần thứ 2 + Thao tác 14: Quay bàn kẹp nằm ngang (vị trí HORIZONTAL).
+ Thao tác 15: Đa tay máy đi vào theo phơng OY lần thứ 3.
+ Thao tác 16: Đa tay máy trở về vị trí Home theo phơng OX, hoàn tất một chu trình gắp hộp ra.
181
Sau khi gắp hết các hộp từ mô hình và thả ra năm vị trí khác nhau, Robot sẽ tự động gắp các hộp đó thả vào mô hình, gồm các thao tác:
+ Thao tác 17: Đa tay máy đi ra theo phơng OX
+ Thao tác 18: Sau khi tay máy đã đợc ra đến vị trí cần kẹp chi tiết theo ph- ơng OX thì đa tay máy đi ra theo phơng OY
+ Thao tác 19: Sau khi đa tay máy đi ra theo phơng OY thì quay bàn kẹp tới vị trí thẳng đứng
+ Thao tác 20: Sau khi quay bàn kẹp thẳng đứng thì đa tay máy đi xuống theo phơng OZ tới vị trí kẹp chi tiết.
+ Thao tác 21: Kẹp chặt chi tiết
+ Thao tác 22: Sau khi đã kẹp chặt chi tiết thì đa tay máy đi lên theo phơng OZ
+ Thao tác 23: Quay bàn kẹp về vị trí nằm ngang + Thao tác 24: Đa tay máy đi vào theo phơng OY + Thao tác 25: Đa tay máy đi vào theo phơng OX
+ Thao tác 26: Sau khi tay máy đã đợc đa về vị trí Home (vị trí nhả kẹp ) thì tiến hành nhả kẹp và hoàn tất một chu trình gắp hộp vào.
Tơng tự nh đối với mô hình gắp chai ta cũng lập đợc bảng thống kê các thao tác, tín hiệu điều khiển tơng ứng, tín hiệu phản hồi từ các cảm biến ở cuối mỗi hành trình nh sau:
Bảng kê các thao tác của Robot trong quá trình hoạt động và các tín hiệu điều khiển cần thiết cũng nh các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến
182
Th Thao tác Tín hiệu điều khiển yêu cầu Tín hiệu phản hồi từ cảm biến Các chức năng phụ khác Gắp hộp Ra
1 Đa tay máy đi ra theo phơng OY lần
1 1003- giữ 04
2 Đa tay máy đi xuống theo phơng OZ
lần1 1004-giữ 06
3 Đa tay máy đi vào theo phơng OY lần 1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1003-thôi
giữ 03
Tạm dừng
4 Kẹp chi tiết 1007-giữ Tạm
dừng 5 Đa tay máy đi ra theo phơng OY lần
2 1003-giữ 04
6 Đa ra máy đi lên theo phơng OZ lần 1 1004-thôi
giữ 05
7 Đa tay máy đi vào theo phơng OY lần 2 1003- thôi giữ -thôi giữ 03
8 Đa tay máy đi ra theo phơng OX 1002- giữ Bộ đếm 9 Đa tay máy đi ra theo phơng OY lần
3 1003- giữ 04
10 Quay bàn kẹp thẳng đứng 1005 07
11 Đa bàn kẹp đi xuống theo phơng OZ
lần 2 1004- giữ 06
Tạm dừng
12 Nhả kẹp 1007
13 Đa tay máy đi lên theo phơng OZ 1004 05
183
14 Quay bàn kẹp nằm ngang 1006 08
15 Đa tay máy đi vào theo phơng OY lần 3 1003- thôi giữ -thôi giữ 03
16 Đa tay máy đi về theo phơng OX 1001-giữ 01
Gắp hộp vào
17 Đa tay máy đi ra theo phơng OX 1002-giữ Bộ đếm 18 Đa tay máy đi ra theo phơng OY 1003-giữ 04
19 Quay bàn kẹp thẳng đứng 1005 07
20 Đa bàn kẹp đi xuống theo phơng OZ 1004- giữ 06 Tạm dừng
21 Kẹp chi tiết 1007- giữ Tạm
dừng 22 Đa tay máy đi lên theo phơng OZ 1004 05
23 Quay bàn kẹp nằm ngang 1006 08
24 Đa tay máy đi vào theo phơng OY 1003 03
25 Đa tay máy đi về theo phơng OX 1001- giữ 01 Tạm dừng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
26 Nhả kẹp 1007 Tạm
dừng Cũng tơng tự nh trên, ta lập đợc các biểu đồ trạng thái, biểu đồ thời gian và lập trình đợc sơ đồ thang điều khiển Robot HARMO trong quá trình gắp chai nh sau:
Biểu đồ trạng thái và điều kiện chuyển tiếp giữa cáctrạng thái trong quá trình gắp hộp ra
184
Start Home Rotate 90° Out Y Down In Y 01001 11 01;05 01006 01003 01004 01003 07 T0 06 T1 Timer 0 # 30 Timer 1 # 40 Up 01004 In Y 01003 Timer 1 # 40 01005 Rotate 0° Counter 01002 Out X counter T1 05 T2 keep 01007 Timer 2 # 10 08 06 Down 01004 Timer 3 #20 T3 T2 Timer 2 # 10 01004 01007 Release Up 05 Timer 0 # 30 01003 Out Y T0
Biểu đồ thời gian khi gắp hộp ra
185
B u ?c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 01 05 06 07 08 11 01 02 03 04 05 06 07
Đầu vào Đầu ra
0
Biểu đồ trạng thái và điều kiện chuyển tiếp
186
giữa các trạng thái trong quá trình gắp hộp vào T1 Timer 1 #20 01004 Down 06 Counter Timer 0 # 10 08 Counter T0 07 01005 01002 01007 01006 01;05 11 01001 Rotate 0° Out X Release Rotate 90° Home Start Keep Up 01007 01004 Timer 2 #10 T2 05 187
Biểu đồ thời gian khi gắp hộp vào 07 06 05 04 02 01 11 08 07 06 05 01 1 8 7 6 5 4 3 2 1 B u ?c
Đầu vào Đầu ra
0
188
Kết luận
Sau một thời gian làm việc tích cực với thái độ nghiêm túc, tinh thần ham học hỏi, chúng em đã hoàn thành đề tài đúng tiến độ và đã đạt đợc một số kết quả sau:
1. Tìm hiểu nguyên lý thiết kế chung cho robot công nghiệp
2. Xây dựng lại các bản vẽ về điện, điện tử, khí nén và kết cấu cơ khí.
3. Xây dựng thành công mô hình thí nghiệm với Robot cấp phôi tự động, mô tả lại đợc quá trình làm việc của một Robot cấp phôi trong thực tế, đồng thời lập trình cho Robot chạy theo mô hình thí nghiệm đã xây dựng. Hiện nay Robot và mô hình thí nghiệm đã hoạt động ổn định và đã trở thành một bài thí nghiệm khá phong phú cho môn học Robot công nghiệp.
4. Khắc phục đợc sự cố trên robot.
5. Đã nắm rõ đợc các kết cấu cơ khí của Robot Harmo, thiết kế và lắp đặt thành công hệ thống điều khiển mới cho Robot
+ Do đợc hoàn thành đúng tiến độ nên đề tài đã kịp thời đa vào phục vụ cho hơn 450 sinh viên ngành chế tạo máy khoá 46 làm thí nghiệm về Robot công nghiệp
Qua quá trình trực tiếp thực tập trên máy, dới sự hớng dẫn của thầy giáo Phạm Văn Hùng chúng em đã thu nhận đợc khá nhiều những kiến thức về lĩnh vực Robot và đặc biệt là chúng em đã học đợc phơng pháp tiếp cận và giải quyết các vấn đề nảy sinh trong thực tế. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng khi chúng em tiếp xúc thực tế sau này.
Với những kinh nghiệm có đợc khi thực hiện đề tài này, chúng em có thể tính toán và thiết kế đợc các loại Robot công nghiệp tơng tự nh Robot Harmo.
Tuy nhiên do thời gian quá hạn hẹp nên một số công việc và ý tởng cha đợc hoàn thiện.
189
Một số đề hớng phát triển của đề tài trong tơng lai. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Qua nghiên cứu kết cấu của mô đun dạy học của Roboot, chúng em nhận thấy: Hiện nay việc dạy học cho Robot mới chỉ đợc thực hiện một cách thủ công thông qua việc bấm và giữ các nút của bảng điều khiển. Điều này làm cho việc dạy học cha chính xác và mất nhiều thời gian. Vấn đề này hoàn toàn có thể khắc phục đợc nếu trên mỗi một cơ cấu đặt cữ ta đặt thêm một bộ ENCORDER nh trên trục OX và các tín hiệu từ bộ ENCORDER này sẽ đợc gửi tới một mô đun điều khiển riêng. Mô đun điều khiển này sẽ đợc thiết kế dựa trên thông số bớc ren của các vít me sao cho khi dạy học ngời điều khiển chỉ cần nhập các quãng đờng dịch chuyển cần thiết vào (thông qua các nút bấm có trên mô đun điều khiển) và bộ điều khiển sẽ tự động tính toán ra số vòng quay của trục vít me và số xung tơng ứng sẽ nhận từ bộ ENCORDER và đa giá trị đó vào làm giá trị đặt cho một bộ đếm. Trong quá trình dạy học, khi nào vít me quay đủ số vòng quay cần thiết thì bộ điều khiển này sẽ tự động cắt nguồn điện tới các động cơ đặt cữ và tay máy sẽ dừng đúng vị trí yêu cầu. Với việc tự động hoá thao tác đặt cữ (thao tác dạy học) sẽ giúp cho việc dạy học trở nên đơn giản, chính xác và tiết kiệm đợc rất nhiều thời gian. Việc phát triển này vẫn đang đợc chúng em tiếp tục nghiên cứu và hy vọng trong một thời gian gần nhất sẽ thành công
Ngoài ra, để tăng thêm khả năng linh hoạt của Robot. Chúng ta có thể mở rộng thêm hệ thống khí nén phục vụ các chức năng khác nh thiết kế thêm một bàn kẹp lắp trên cánh tay của Robot để nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau mà không cần thay đổi đồ gá (bàn kẹp) đi tới Robot có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau trong cùng một chu kỳ làm việc. Ví dụ nh: Robot không chỉ gắp phôi cho máy ép mà có thể gắp các sản phẩm đóng chai từ thiết bị đóng chai và cho vào một hộp, sau khi hộp đầy (đã đủ chai) thì Robot lại sử dụng một bàn kẹp khác để gắp các hộp đó đặt lên băng tải vận chuyển tới kho…. Hoặc có thể thiết kế một hệ thống phanh hãm an toàn. Hệ thống phanh này sẽ hãm treo tay máy ở vị trí trên cao trong các trờng hợp mất nguồn khí nén nhằm tránh tình trạng tay máy sẽ lao xuống gây nguy hiểm cho ngời vận hành và máy móc. Hệ thống phanh hãm này sẽ chỉ hoạt động khi mất nguồn khí nén cung cấp cho Robot.
190
Một hớng phát triển nữa mà chúng em muốn đề cập tới là cải tạo lại các má kẹp hiện có của Robot để Robot có thể gắp đợc nhiều chi tiết có hình dạng và kích thớc khác nhau mà không cần phải điều chỉnh lại bàn kẹp. Việc điều chỉnh kích thớc giữa các má kẹp sẽ đợc tự động thực hiện bởi chính các má kẹp. Giải pháp cụ thể mà chúng em đa ra là lắp đạt thêm trên má kẹp các má kẹp phụ có thể chuyển động tịnh tiến ra vào dọc trục piston kẹp và trên đó gắn hai nam châm điện. Việc đấu dây các nam châm điện này đợc thiết kế sao cho ở trạng thái nhả kẹp thì các nam châm điện này hút lẫn nhau → khoảng cách giữa má kẹp đợc lới rộng thêm → Có thể kẹp đợc chi tiết có kích thớc lớn. Còn ở trạng thái kẹp thì các nam châm điện lại đẩy nhau. Khi đó dới tác dụng của lực điện từ của các nam châm điện này má kẹp sẽ đợc tự động đẩy ra xa (tăng thêm khoảng cách kẹp giữa các má kẹp) → Có thể kẹp đợc chi tiết có kích thớc nhỏ.
Hiện nay Robot đang hoạt động với hai chơng trình độc lập: Gắp chai và gắp hộp vuông. Để bài thí nghiệm tăng thêm sinh động, chúng em đang tiến hành ghép hai chơng trình này lại với nhau thành một chơng trình thống nhất liên thông nhau theo hớng: Robot đi vào gắp hết các hộp vuông ra, sau đó gắp các chai ra, tiếp tới gắp các chai vào và cuối cùng là gắp các hộp vuông vào, kết thúc chu trình làm việc của Robot.
191
Mục lục
Trang
Chơng I: giới thiệu về Robot...1
I. lịch sử phát triển của robot công nghiệp...1
II. Phân loại robot(IR)...2
1.Theo chủng loại, mức độ điều khiển, và nhận biết thông tin của tay máy- ngời máy 2 2. Phân loại tay máy theo cấu trúc sơ đồ động...2
III. Sơ đồ cấu trúc chức năng của Robot...4
IV. ứng dụng Robot trong công nghiệp...6
3. Mục tiêu ứng dụng Robot trong công nghiệp...6
4. Các bớc ứng dụng Robot...8
3. Các lĩnh vực ứng dụng robot trong công nghiệp...9
4. Nội dung nghiên cứu phát triển Robot công nghiệp...13
4.1. Nhận xét về quá trình phát triển robot công nghiệp...13
4.2 Cơ-tin-điện tử và robot công nghiệp...14
4.3. Robot và hệ thống sản xuất linh hoạt...15
4.4. Robot song song...16
4.5. Các xu thế ứng dụng robot trong tơng lai...17
V. giới thiệu về robot Harmo...20
1. Giới thiệu về rôbốt Harmo...20
2. Cấu trúc tay máy...20
Chơng II: nghiên cứu về kết cấu của robot Harmo...25
I. Nguồn động lực của robot...25
A. Nguồn động lực là động cơ điện...25
1. Động cơ điện ba pha...25 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.1. Khái niêm chung...25
1.2. Cấu tạo động cơ điện không đồng bộ ba pha...26
1.3. Từ trờng quay của dây quấn ba pha...29
1.4. Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ...33
1.5.Mô hình tính toán của động cơ điện không đồng bộ...35
192
1.6. Biểu đồ năng lợng và hiệu suất của động cơ điện không
đồng bộ...38
1.7. Mô men quay của động cơ không đồng bộ ba pha...39
1.8 Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha...42
1.9.Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ...46
2. Động cơ điện một pha...48
B. Nguồn động lực khí nén...50
1. Lịch sử phát triển...50
2. ứng dụng của khí nén...51
2.1. trong lĩnh vực điều khiển...51
2.2. Trong hệ thống truyền động...52
3. Một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén...52
4. Ưu nhợc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén...53
4.1. Ưu điểm...53
4.2. Nhợc điểm...53
5. Các thiết bị khí nén...54
5.1. Các thiết bị phân phối khí nén...54
5.2. Các thiết bị điều khiển trong hệ thống...59
5.3. Cơ cấu chấp hành...67
6. Mạch khí nén và điều khiển khí nén trong robot Harmo...74
II. cảm biến...77
1. Giới thiệu chung...77
1.1. Cảm biến tín hiệu gần...79
1.2. Cảm biến tín hiệu xa...80 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Các loại cảm biến trong robot Harmo...81
III. Bộ biến tần Inverter...83
Iv. Điều khiển PLC...87
1.Các bộ phận cơ bản của hệ thống PLC...89
2.Cấu trúc chung của bộ PLC...90
3.Cấu trúc bên trong của PLC...91
V. giới thiệu kết cấu và nguyên tắc hoạt động của các bậc tự do ...95
193
1. Bậc tự do...95
2. Giới thiệu kết cấu của các bậc tự do...97
2.1 Bậc tự do chuyển động theo trục X...97
2.2. Bậc tự do tịnh tiến dọc trục Y...102
2.3. Bậc tự do tịnh tiến dọc trục Z...109
2.4. Bậc tự do quay theo trục OX...114
Chơng III: một số tính toán kiểm nghiệm...125
I. thiết lập phơng trình động học cho robot harmo ...125
1. Thiết lập hệ toạ độ của Robot ...125
2. Xác định bộ thông số động học...126
3. Thiết lập các mô hình biến đổi và các ma trận biến đổi...128
4. Phơng trình động học cơ bản của Robot...133
II. Tính khối lợng kẹp của bàn kẹp...135
III. Tính toán vận tốc và gia tốc...137
1. Tính toán vận tốc và gia tốc bậc tự do tịnh tiến theo trục X...37
2. Tính toán vận tốc và gia tốc bậc tự do tịnh tiến theo trục Y...140
3. Tính toán vận tốc và gia tốc bậc tự do tịnh tiến theo trục Z...144