L ời cam đoan
5. Dự kiến kết quả
2.3.2. Kết cấu và nguyờn lý hoạt động của bậc tự do chuyển động theo phƣơng Xo
phƣơng Xo.
a. Kết cấu.
Hỡnh 2.8. Sơ đồ mụ phỏng bậc tự do theo trục Xo
Bậc tự do t nh ti n d c tr Xị ế ọ ục o bao g m cỏc chi tiồ ết và cụm chi tiết sau:
- Xy lanh khớ nộn tỏc động 2 chi u. ề
- Động cơ đặt cữ hành trỡnh di chuy n ể
- B truyộ ền đai.
- C giữ ới hạn hành trỡnh.
- Sống trƣợ ẫn hƣớt d ng chuyển động th ng. ẳ
- Cơ cấu vớt me đai ốc (Xo)để điều ch nh c và v trớ khụng gian ỉ ữ ị
làm việc của Robot.
b. Nguyờn lý hoạt động
Vỡ chuyển động c a b c t do theo ủ ậ ự trục Xo là chuyển động t nh ti n kh hị ế ứ ồi v i lớ ực tỏc động v a ph i nờn trong b c t ừ ả ậ ự do này ngƣời ta s dử ụng cơ cấu “Xy
lanh trựng v i trớ ục Xo, xy lanh đƣợc g n c nh, piston d ch chuy n. ắ ố đị ị ể Để điều khi n v trớ trong quỏ trỡnh chuyể ị ển động, b c t do s dậ ự ử ụng cơ cấu c ữ chặn giới h n hành trỡnh cạ ủa piston. Do đú khi cấp khớ nộn vào trong xylanh, dƣới tỏc động c a khớ nộn piston s di chuy n và mang tay mỏy di chuy n theo piston và tay ủ ẽ ể ể
mỏy s di chuyẽ ển cho đến khi h t hành trỡnh c a piston ho c g p ph i c gi i hế ủ ặ ặ ả ữ ớ ạn hành trỡnh thỡ d ng lừ ại. Để thay đổ ịi v trớ c a c gi i hủ ữ ớ ạn hành trỡnh, 1 động cơ điện s dẽ ẫn động cho cơ cấu vớt me – đai ốc (c gữ ắn trờn đai ốc). Để thay đổi vựng làm việc 1 vớt me đai ốc th ứ hai đƣợc s dử ụng để thay đổ ị trớ tƣơng đối v i
giữa tay mỏy và cỏn piston theo sơ đồ sau:
Hỡnh 2.9. Sơ đồ động bậc tự do tịnh tiến dọc trục Xo.
Để ớ ạ gi i h n hành trỡnh chuy n ng c a piston bể độ ủ ằng cỏc động cơ điện, cỏc
c ữchặn k t h p vế ợ ới cơ cấu gi m chả ấn đƣợc s d ng. M t c ử ụ ộ ữ chặn đƣợc g n c ắ ố định tại đầu phớa chõn đế ủ c a Robot, m t c ch n cũn lộ ữ ặ ại điều chỉnh đƣợc và
đƣợc n i v i mố ớ ột đai ốc của cơ cấu vớt me đai ốc.
- Chuyển động t nh ti n s dị ế ử ụng cho quỏ trỡnh đặt c làm vi và l a chữ ệc ự ọn vựng khụng gian làm việc của robot.
Chuyển động t nh ti n s d ng ị ế ử ụ cỏc cơ cấu vitme – đai ốc và thực hi n 02 ệ
nhi m v : gi i h n hành trỡnh di chuy n c a piston và ệ ụ ớ ạ ể ủ xỏc định v trớ khụng gian ị
làm vi c c a robot. Do robot Harmo c n th c hi n chuyệ ủ ầ ự ệ ển động theo hai chiều nờn ren c a vitme ủ – đai ốc là ren hỡnh thang. D n ng ẫ độ cho cơ cấu vitme – đai ốc
Thay đổi vị trí công tác Thay đổi hành trình Z1 Cữ giới hạn hành trình
đƣợc th c hi n b i ự ệ ở cỏc động cơ điện xoay chi u 1 pha 220V. ề
+ Cơ cấu đặ ữt c hành trỡnh: Trục động cơ đƣợc n i v i tr c vitme thụng qua ố ớ ụ
m t kh p nộ ớ ối, đai ốc đƣợc n i v i c ố ớ ữ hành trỡnh. Khi đúng điện cho động cơ,
động cơ làm vitme quay và đai ốc chuyển động t nh tiị ến, do đú dịch chuy n c ể ữ
hành trỡnh d c theo ọ trục vitme. Tuy nhiờn, hành trỡnh làm vi c tệ ối đa của robot trờn trục Xo s ẽ khụng vƣợt quỏ hành trỡnh của piston trong xylanh.
+ Cơ cấ ựu l a ch n vựng khụng gian làm vi c g m: Tr c vitme ọ ệ ồ ụ đƣợc n i vố ới
cỏn c a piston và song song v i kh p t nh ti n c a trủ ớ ớ ị ế ủ ục Xo. Trong cụm cơ cấu vớt me – đai ốc này, trục vớt me s c nh cũn vớt me v a quay v a t nh tiẽ ố đị ừ ừ ị ến để di chuy n cỏnh tay Robot. ể Đai ốc đƣợc dẫn động bởi 1 động cơ điện liờn h p giợ ảm t c thụng qua b truyố ộ ền đai răng. Bỏnh đai nối tr c ra c a h p gi m t c b ng ụ ủ ộ ả ố ằ
then. Bỏnh đai cũn lại cú mặt trong là đai ốc, khi động cơ quay làm đai ố ịc t nh
tiến d c vitme và di chuy n vựng khụng gian làm vi c theo tr c Xọ ể ệ ụ o ra xa hay vào
gần chõn đếrobot.
2.3.3. Kết cấu và nguyờn lý hoạt động của bậc tự do chuyển động theo phƣơng Yo.
a. Kết cấu
Hỡnh 2.11. Sơ đồ mụ phỏng bậc tự do theo trục Yo
Tay mỏy đƣợc c u t o b i 03 thanh cú v t li u b ng h p kim nhụm liờn k t ấ ạ ở ậ ệ ằ ợ ế
v i nhau: ớ Thanh dƣới n i v i thanh gi a bố ớ ữ ằng đai răng và cú một thanh dẫn
hƣớng d c tr c lờn xu ng. Thanh giọ ụ ố ữa đƣợc n i v i thanh trờn bố ớ ằng cơ cấu piston
xylanh và cũng đƣợc dẫn hƣớng lờn xu ng b i m t thanh dố ở ộ ẫn hƣớng. Chuy n ể
động t nh ti n lờn xu ng theo tr c Yị ế ố ụ o đƣợc th c hi n nh chuyự ệ ờ ển động t nh tiị ến kh h i cứ ồ ủa piston trong xylanh. Trong đú trục c a piston và xylanh trựng vủ ới trục chuyển động, xylanh đƣợc g n c nh cũn piston d ch chuy n. ắ ố đị ị ể Cơ cấu piston xylanh của Robot là cơ cấu xylanh tỏc d ng kộp, lo i xylanh chụ ạ ịu tỏc động c a dũng khớ nộn c ủ ở ả 2 phớa, do đú nú cú thể ạ t o cụng tỏc hai chi u. Trong ề
xylanh l i cú b ph n gi m ch n (b c gi m ch n) làm gi m va ch m khi t i v trớ ạ ộ ậ ả ấ ạ ả ấ ả ạ ớ ị
xylanh nhƣng nhờ cú cơ cấu bỏnh đai – đai răng nờn khụng gian làm việc c a ủ
robot Harmo đƣợc m rở ộng thờm, do đú nú cú thể ự th c hi n hành trỡnh làm vi c ệ ệ
với chiều dài hành trỡnh gấp đụi chiều dài hành trỡnh piston trong xylanh.
Ở ậ ự do này cũng cú cơ ấu đặ ữ b c t c t c hành trỡnh cho robot (c ữ dƣới), nh ờ
v y mà robot cú th g p và th vậ ể ắ ả ật ở những độ cao khỏc nhau. Cơ cấu vitme – đai
ốc đƣợ ử ụng để đặ ữc s d t c hành trỡnh trong chuyển động d c tr c Yọ ụ o cũng tƣơng
t ự nhƣ cơ cấu s dử ụng cho quỏ trỡnh đặ ữt c trờn trục Xo và đƣợc dẫn động nh ờ
động cơ điện một pha đảo chi u b ng cu n dõy, trề ằ ộ ục động cơ khụng trựng với
trục c a vitme, chuyủ ển động quay c a trủ ục động cơ đƣợc truy n t i vitme thụng ề ớ qua cơ cấu bỏnh răng – đai răng.
b. Nguyờn lý hoạt động
- Trƣờng hợp 1: Tay mỏy đi xuống kẹp vật.
B ộ điều khi n PLC s c p m t tớn hiể ẽ ấ ộ ệu điện điều khi n d ng xung t i van ể ạ ớ điện t ừ điều khi n c m xylanh khớ nộn th c hi n chuyể ụ ự ệ ển động t nh tiị ến, khi đú
van s ẽ điều khi n c p khớ nộn vào bu ng xylanh bờn trờn và n i thụng bu ng ể ấ ồ ố ồ
xylanh bờn dƣới v i khụng khớ bờn ngoài. ớ Dƣới tỏc d ng c a khớ nộn, piston di ụ ủ
chuy n xuể ống dƣới và kộo theo rũng rọc động đi ốxu ng k t h p vế ợ ới dõy đai kộo
tay mỏy đi xuống. Nh ờ cơ cấu rũng rọc động cho phộp nhõn đụi hành trỡnh dịch
chuy n c a tay mỏy so v i xylanh khớ nộn. ể ủ ớ - Trƣờng hợp 2: Tay mỏy đi lờn.
B ộ điều khi n PLC c t tớn hiể ắ ệu điện tới van điện t ừ 5/2 điều khi n c m ể ụ
xylanh khớ nộn th c hi n chuyự ệ ển động t nh ti n lờn xuị ế ống. Khi đú van sẽ điều khi n khớ nộn vào buể ồng dƣớ ủi c a xylanh và n i thụng bu ng trờn c a xylanh vố ồ ủ ới khụng khớ. Dƣới tỏc d ng c a khớ nộn, piston b ụ ủ ị đẩy lờn, đồng th i kộo theo tay ờ
mỏy đi lờn. Cũng nhờ cơ cấu puly rũng r– ọc động lờn hành trỡnh di chuy n c a ể ủ
2.3.4. Kết cấu và nguyờn lý hoạt động của bậc tự do quay theo phƣơng Zo. a. Kết cấu
Hỡnh 2.12. Kết cấu cổ tay robot Harmo
C m c tay c a Robot s dụ ổ ủ ử ụng cơ cấu xylanh tr c khu u thanh truyụ ỷ – ền để
bi n chuyế ển động t nh ti n c a piston thành chuyị ế ủ ển động quay c a bàn k p. ủ ẹ
Trong đú, xylanh đƣợc g n v i cỏnh tay mỏy thụng qua khắ ớ ớp quay cho phƣơng
xylanh cú th quay quanh tr c c nhể ụ ố đị , cỏn piston đƣợc n i v i bàn tay k p thụng ố ớ ẹ
qua tr c khu u. Trờn bàn tay k p cú b trớ 2 xylanh khớ nộn k p chụ ỷ ẹ ố ẹ ặt ngƣợc chiều
nhau nhƣ trờn hỡnh 2.12. Hành trỡnh quay của bàn tay k p là 90ẹ ovà đƣợc gi i hớ ạn
b. Nguyờn lý hoạt động
B c t do quay này th c hiậ ự ự ện nhi m v quay bàn k p quanh trệ ụ ẹ ục Zo để đƣa
bàn k p tẹ ới 02 v trớ song song vị ới phƣơng ngang và vuụng gúc với phƣơng ngang.
Hỡnh 2.13. Kết cấu bàn kẹp robot Harmo
- Trƣờng hợp 1: Bàn k p quay tẹ ới vị trớ song song với phƣơng ngang.
B ộ điều khi n PLC s c p m t tớn hi u ể ẽ ấ ộ ệ điều khiển dƣớ ại d ng xung t i cuớ ộn dõy th nh t cứ ấ ủa van điệ ừ 5/3 điền t u khi n xylanh c ể ổ tay. Điều khiển để van điện
t nừ ối thụng đƣờng khớ nộn vào v i bu ng xylanh bờn trờn, bu ng xylanh bờn ớ ồ ồ
dƣớ đƣợi c n i thụng v i khụng khớ bờn ngoài. Dố ớ ƣới tỏc d ng c a ỏp su t khớ nộn, ụ ủ ấ
piston b y xuị đẩ ống dƣới, làm cho bàn k p c a robot quay 90ẹ ủ o t i v trớ song song ớ ị
với phƣơng ngang.
- Trƣờng hợp 2: Bàn k p quay tẹ ới vị trớ vuụng gúc với phƣơng ngang.
B ộ điều khi n PLC c t tớn hiể ắ ệu điều khi n t i cu n dõy th nh t c a van ể ớ ộ ứ ấ ủ điệ ừn t 5/3 và c p tớn hiấ ệu điều khi n t i cu n dõy th hai cể ớ ộ ứ ủa van. Khi đú, van sẽ
nối thụng đƣờng c p khớ nộn v i buấ ớ ồng xylanh bờn dƣới, bu ng xylanh bờn trờn ồ
đƣợc n i v i khụng khớ ố ớ bờn ngoài. Dƣới tỏc d ng c a khớ nộn, piston di chuy n ụ ủ ể
lờn trờn và làm cho bàn k p quay lờn t i v trớ thẹ ớ ị ẳng đứng. Khi bàn kẹp đạt đƣợc v trớ vuụng gúc vị ới phƣơng ngang thỡ bàn kẹp b ịchặ ạ ởn l i b i giỏ c nh làm cho ố đị
- Chuyển động k p ch t chi ti ẹ ặ ết.
Chuyển động này đƣợc th c hi n b i hai mỏ kự ệ ở ẹp đƣợc b trớ th ng hàng, ố ẳ
ngƣợc chi u và cỏch nhau m t kho ng lề ộ ả ớn hơn kớch thƣớc c n k p c a chi ti t. ầ ẹ ủ ế
M i mỏ k p là m t xylanh khớ nộn tỏc d ng m t chi u (chi u k p ch t chi ti t), ỗ ẹ ộ ụ ộ ề ề ẹ ặ ế
chi u nh kề ả ẹp đƣợc th c hi n b i lự ệ ở ực đàn hồ ủi c a lũ xo. Trờn mỏ kẹp đƣợc b trớ ố
c m bi n (cụng t c gi i hả ế ắ ớ ạn hành trỡnh) để ph n h i l i cho b ả ồ ạ ộ điều khi n trung ể
tõm biết là đó kẹp đƣợc chi tiết hay chƣa. ộ điề B u khi n c p tớn hiể ấ ệu điệ ớn t i van
điệ ừn t 4/2, khi đú van sẽ ố n i thụng xylanh k p ch t v i ngu n khớ nộn, th c hi n ẹ ặ ớ ồ ự ệ
thao tỏc kẹp ch t chi ti ặ ết.
Để nh k p, b ả ẹ ộ điều khi n c t tớn hiể ắ ệu điệ ới van điệ ừ 4/2, khi đú van n t n t trở ề v trạng thỏi mặc định, n i thụng bu ng xylanh k p ch t v i khụng khớ bờn ố ồ ẹ ặ ớ
ngoài. Dƣới tỏc dụng đàn hồ ủi c a lũ xo, piston b y lựi v , x khớ ra bờn ngoài ị đẩ ề ả
và nh k p. ả ẹ
2.4. Truyền động trong robot Harmo. 2.4.1. Hệ thống khớ nộn trong robot Harmo.
Hỡnh 2.15. Sơ đồ mạch điều khiển khớ nộn trong robot Harmo
Giải thớch cỏc ph n t trong ầ ử sơ đồ ạ m chđiều khi n khớ nộn (ể Hỡnh 2.15):
B ng 2.2. Cỏc ph n t ả ầ ử trong sơ đồ ạch điề m u khi n khớ nộn trong robot Harmo ể
STT Ký hiệu Phần tử
1 Van đảo chi u 5 c a, 2 v ề ử ị trớ, điều khi n bể ằng điện
t , v mừ ị trớ ặc định đƣợc thực hiện b i lũ xo. ở
2 Van đảo chi u 5 c a, 2 v trớ, c hai v ề ử ị ả ị trớ đều đƣợc
điều khi n bể ằng điệ ừn t . 3
Van đảo chi u 4 c a, 2 v trớ, m t v ề ử ị ộ ị trớ điều khi n ể
bằng điện t , m t v trớ mừ ộ ị ặc định đƣợc th c hiự ện bởi lũ xo.
lũ xo.
5 Xy lanh tỏc động 2 chi u về ới piston tỏc động m t ộ
đầu c n. ầ
6 Van tiết lƣu điều chỉnh đƣợc.
7 B ộ điều ỏp
8 Mỏy nộn khớ
- Nguyờn lý hoạt động c a m ch khớ nộn: ủ ạ
Mỏy nộn khớ t o ra ngu n ạ ồ năng lƣợng khớ nộn cho h ệthống. Khớ nộn đƣợc cung c p t ấ ừ mỏy nộn khớ đến b ộ điều ỏp, tại đõy khớ nộn đƣợc gi ỏp su t phự ữ ở ấ
hợp để ảo đả b m an toàn và h ệthống hoạt động bỡnh thƣờng. Van tiết lƣu trong hệ
thống đƣợc điều ch nh tr c ti p b ng tay tỉ ự ế ằ ới khi đạt đƣợ ốc độc t thớch h p c a ợ ủ
piston. Van đảo chi u hoề ạt động nh cỏc nam chõm ờ điệ ừ và lũ xo, do đú viện t c
điều khiển cỏc van này đƣợc th c hi n thụng qua b ự ệ ộ điều khi n PLC. ể + Hoạt động c a bủ ậc tựdo tịnh tiến dọc trục Xo:
Khớ nộn t b ừ ộ điều ỏp đƣợc đƣa tớ van đải o chi u 5 c a 2 v ề ử ị trớ. Khi chƣa cú
tớn hi u cung c p t PLC tệ ấ ừ ới van, khớ nộn đƣợc cung cấp vào van đảo chi u qua ề
cửa B đi ra qua cửa E, qua van tiết lƣu vào buồng bờn ph cải ủa xylanh đẩy piston
chuyển động lựi v v trớ mề ị ặc định c a ủ robot. Đồng th khụng khớ t bu ng bờn ời ừ ồ
trỏi c a xylanh b ủ ị đẩy t i c a D cớ ử ủa van đảo chi u và thoỏt ra ngoài qua c a A. ề ử
Khi PLC cung c p tớn hiấ ệu điều khi n t i ể ớ cuộn dõy điệ ừ ủn t c a van, nam chõm
điện s ẽ tỏc động vào con trƣợ ủa van đảt c o chiều làm con trƣợ ịt d ch chuyển đúng
c a A, m cử ở ửa C. Lỳc này khớ nộn vào van đảo chi u qua cề ửa B, đi ra qua cửa D qua van tiết lƣu vào buồng bờn trỏi của xylanh đẩy piston t nh ti n ra, trong ị ế
chiều và thoỏt ra ngoài qua c a C. ử
+ Hoạt động c a bủ ậc tựdo tịnh tiến dọc trục Yo.
B c t do t nh ti n d c trậ ự ị ế ọ ục Yo cũng đƣợc điều khi n bể ằng van đảo chi u 5 ề
c a 2 v trớ nờn cú hoử ị ạt động gi ng b c t do t nh ti n d c trố ậ ự ị ế ọ ục Xo v i v trớ an ớ ị toàn đƣợc xỏc định khi tay k p robot v trớ cao nh ẹ ở ị ất.
+ Hoạt động c a bàn tay k ủ ẹp.
Bàn tay kẹp đƣợc điều khi n v trớ n m ngang hay thể ị ằ ẳng đứng bằng van đảo chiều 5 c a, 2 v trớ, c 2 v ử ị ả ị trớ đều đƣợ điềc u khi n bể ằng điệ ừn t . Khi PLC c p tớn ấ
hiệu điều khi n vào cu n dõy s 1, cể ộ ố ửa a b ị đúng, khớ nộn đƣợc cung c p vào van ấ