Trên thị trường hiện nay có nhiều loại máy cấp vít tự động, chúng được phân loại theo chức năng hoạt động và mục đích sử dụng, hiện nay có các dòng máy cấp vít tự động chính như sau:
Máy cấp vít dùng cho lắp ráp thủ công
Loại máy ra vít tự động này cấp vít cho công nhân lắp ráp, khi Máy cấp vít tự động xếp vít và đưa vít đến của ra vít của máy cấp vít thì công nhân lắp ráp sẽ dùng máy vặn vít lấy vít đó bắt trực tiếp lên sản phẩm.
Hình 1.6. Máy cấp vít dùng để lắp ráp thủ công
Máy cấp vít kết hợp bắt vít tự động
Thông thường máy cấp vít này sẽ được đặt cố định bên trong máy bắt vít tự động. khi vít vừa ra đến cửa ra vít thì máy bắt vít tự động được lập trình sẵn sẽ lấy vít và bắt vào sản phẩm,về cơ bản máy cấp vít tự động dùng thủ công và máy cấp vít tự động dùng cho máy bắt vít tự động là giống nhau, điểm khác nhau giữa chúng là cửa ra vít.
Máy cấp vít tự động có màn hình hiển thị
Loại máy ra vít tự động này trên mặt sẽ được trang bị một màn hình LCD màn hình này có chức năng hiển thị số lượng vít đã sử dụng để người vận hành cũng như quản lý biết được tình trạng lắp ráp sản phẩm.
Hình 1.8 Máy cấp vít có màn hình hiển thị
1.2.2 Cấu tạo
Máy cấp vít tự động hiện nay thường được cấu tạo từ các bộ phận chính như sau:
Khoang chứa vít: khoang này chứa toàn bộ số vít mà người vận hành muốn sử dụng, thông thường trong khoang này chứa được khoảng 500-600 loại vít có đường kính từ 1,0-5,0 mm, trong khoang này có các guồng quay, khi máy cấp vít tự động làm việc các guồng quay này sẽ xúc các vít đổ vào thanh dẫn hướng.
Bộ điều khiển: Bộ điều khiển này của máy ra vít tự động bao gồm bảng mạch các cảm biến,và mô tơ tạo rung, bộ điều khiển này có tác dụng điều khiển tốc độ làm việc của máy,cũng như điều chỉnh các chế độ làm việc của máy cho phù hợp công việc sử dụng.
Riêng về máy cấp vít tự động FA – 580 được sử dụng phổ biến ở Việt Nam thì có cấu tạo như sau:
Bảng 1-1 Các bộ phận máy cấp vít tự động FA - 580
1 Công tắc nguồn 11 Moto tạo rung
2 Bulong hãm và chỉnh chổi
gạt 12 Ốc chắn phía trước
3 Bánh răng lai chổi gạt 13 Móc hãm vít ở đầu thanh dẫn hướng
4 Vít chỉnh cửa chắn vít phía
trên 14 Cảm biến ánh sáng bên trái 5 Cửa chắn vít phía trên 15 Cảm biến kích hoạt
6 Cửa chắn vít bên phải 16 Bulong khóa thanh dẫn hướng
7 Vít chỉnh của chắn vít bên
phải 17 Cần đẩy lai moto đến chổi gạt
8 Cảm biến ánh sáng 18 Bánh răng bán nguyệt
9 Giá đỡ gắn bảng mạch điều
khiển 19 Lò xo hồi vị
Hình 1.10. Phễu cấp phôi kiểu cánh gạt
Nguyên lý: Cánh gạt 4 lắc quay xung quanh tâm 2 , khi ở vị trí thấp, mặt trên của cánh gạt thấp hơn mặt phẳng tâm nằm ngang 1 góc là ∆, khi chuyển động để lên phôi thì sẽ song song với máng tạo với mặt phẳng 1 góc 𝛼. Nếu phôi lăn thì góc 𝛼 ≤ 20o, nếu phôi trượt thì 𝛼 = 45o
Theo quyển “Tự động hóa quá trình sản xuất” [1] ta có công thức tính năng suất của phễu:
𝑄 = 𝑚. 𝑛. 𝑘 = 𝑛 𝐿
𝑑1. 𝐾
m: số phôi có thể nằm cùng lúc trên 1 cánh gạt L: chiều dài cánh gạt
d1: đường kính (hoặc chiều dài) phôi dọc theo giá
n: Số hành trình kép trong 1 phút của cánh gạt. Thông thường n = 8÷20 lần/phút,
Chiều dài cánh gạt L=(7÷10)l, trong đó l là chiều dài phôi
d1 = 0,023(m) là chiều dài của chi tiết theo phương chuyển động( chiều dài chi tiết)
K=K1.K2.K3 trong đó:
K1=1,3: hệ số tăng vận tốc để đảm bảo máy làm việc liên tục K2: hệ số đặc trưng cho độ nhặt chi tiết trên đường vận chuyển K3:hệ số chi tiết được định hướng
Phễu cấp phôi định hướng bằng rãnh
Nguyên lý:
Phễu cấp phôi thường dùng cho các loại phôi có mũ. Trong phễu có 2 đĩa quay, trên đĩa có gắn vấu 3 làm nhiệm vụ đẩy phôi ra máng 4 khi phôi lọt vào rãnh. Đĩa thương được để nghiêng một góc 25o÷30o. Máng dẫn đặt ở vị trí cao của đĩa. Loại phễu này làm việc êm, có độ tin cậy cao , năng suất trung bình.
Hình 1.11 Phễu cấp phôi định hướng bằng rãnh
Năng suất của phễu:
Q=Z.n.K (chiếc/phút) Trong đó:
Z: số vấu trên đĩa quay
n : Số vòng quay của đĩa trong 1 phút k: hệ số điền đầy
phôi. Nó có nhiệm vụ dẫn phôi từ phễu tới vị trí ra công hoặc từ vị trí gia công tới bộ phận tích trữ phôi cho giai đoạn tiếp theo. Như vậy máng dẫn phôi có mặt từ lúc cấp phôi cho đến thành phẩm cấu tạo ra. Tùy theo hình dạng kích thước cũng như trọng lượng của phôi mà có các loại mạng tương ứng.
Các loại máng có kết cấu dùng cho các chi tiết có trọng lượng nhỏ, phôi có thể lăn hoặc trượt trên đáy máng mà không sợ bị hư hỏng bề mặt của phôi. Khi phôi có trọng lượng lớn và cần được bảo vệ bề mặt phôi ta cần bảo vệ bề mặt của phôi và giảm diện tích tiếp xúc giữa phôi và máng dẫn hoặc con lăn và máng dẫn
Hình 1.13 Máng chữ U
Do chi tiết của chúng ta là dạng trụ có mũ dạng bu lông nên chúng ta sử dụng máng dẫn phôi là máng dẫn chữ T để cấp phôi
1.3.3 Thiết bị dẫn động
a. Động cơ dẫn động
Động cơ DC
Hình 1.14 Động cơ DC
Cấu tạo: Động cơ DC gồm có roto, starto, hệ thống chổi quét và các vành khuyên. Starto được cấu tạo là nam châm vĩnh cửu, có hai cực nam và cực bắc được đặt đối diện nhau nhằm để tạo ra từ trường. Roto được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật có các rãnh để đặt các cuộn dây vào, điện áp DC được cung cấp vào cuộn dây nhờ vào hệ thống chổi quét và vành khuyên.
là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.
Pha 1 Pha 2 Pha 3
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay.
Pha 2: Rotor tiếp tục quay.
Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1.
b. Các phương pháp điều khiển động cơ.
Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung PWM:
Phương pháp điều chỉnh độ rộng PWM là phương pháp điều chỉnh điện áp ra động cơ DC hay nói cách khác là phương pháp điều chỉnh dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông dẫn đến sự thay đổi điện áp ra.
Hình 1.17 Đồ thị dạng xung điều chỉnh PWM
Nguyên lý của PWM: Đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn cho tải một cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng ngắt.
a) b)
a) Mạch nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung. b) Biểu đồ xung.
Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ qua hộp giảm tốc:
Hình 1.19 Nguyên lý truyền động của hộp giảm tốc
A: Bánh răng bị động. B: Bánh răng chủ động.
Cấu tạo hộp giảm tốc gồm các cặp bánh răng lớn nhỏ ăn khớp với nhau. Thông qua động tác truyền chuyển động giữa các cặp bánh răng, tốc độ cuối cùng mà hộp giảm tốc cấp cho bộ phận làm việc của máy khác biệt so với tốc độ ban đầu của động cơ khi đưa vào hộp giảm tốc. Sự khác biệt đó phụ thuộc vào tỉ số truyền giữa các cặp bánh răng ăn khớp với nhau được chứa bên trong hộp giảm tốc. Công thức tính tỉ số truyền:
i = n1/n2 = z2/z1
Trong đó:
i: Tỉ số truyền giữa 2 bánh răng. n1 : Số vòng quay trục chủ động. n2 :Số vòng quay trục bị động. z1 : Số răng bánh răng chủ động. z2 : Số răng bánh răng bị động.
Ứng dụng: Động cơ DC có vai trò rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực và được ứng dụng rất rộng rãi. Động cơ DC được ứng dụng để điều khiển các
cơ cấu chấp hành, được sử dụng nhiều trong các robot máy công cụ, các thiết bị y khoa, các thiết bị ôtô, các máy bán hàng nhỏ, và các máy quét…
1.3.4 Các phương pháp dẫn động khác:
a. Cơ cấu Cam:
Cơ cấu cam là cơ cấu khớp cao, được dùng để tạo ra chuyển động qua lại ( có thể có lúc dừng) theo một quy luật cho trước của khâu bị dẫn.
Khâu dẫn của cơ cấu được gọi là cam, còn khâu bị dẫn được gọi là cần. Cơ cấu cam phẳng là cơ cấu cam, trong đó cam và cần chuyển động trong cùng một mặt phẳng hay trong các mặt phẳng song song với nhau.
Trong cơ cấu cam, cam và cần được nối với nhau bằng khớp thấp (khớp trượt, khớp quay) và được nối với nhau bằng khớp cao. Thông thường, cam được nối với giá bằng khớp quay.
Hình 1.21. Góc công nghệ của các loại cơ cấu cam
Thành phần khớp cao trên cam trong khớp nối cam và cần là một đường cong kín gọi là biên dạng cam. Bán kính vector lớn nhất của biên dạng cam là Rmax , bán kính vector nhỏ nhất là Rmin
Với đề tài của chúng ta thì ta nên sử dụng cam đẩy cần nhọn. Cam và cần tiếp xúc với nhau tại điểm B. Biên dạng cam có 4 phần khác nhau: hai cung tròn bán kính có tâm O1 và có bán kính lần lượt là Rmax và Rmin. Khi cho cam quay liên tục, cần sẽ chuyển động được nhờ sự thay đổi của vector O1B , B là điểm tiếp xúc giữa cam và cần
Với chiều quay của cam , ta thấy khi điểm B tiếp xúc nằm trong cung AB, bán kính vector O1B tăng dần từ Rmin cho đến Rmax : cần dần đi xa tâm cam (từ vị trí xa tâm cam nhất) . Khi bán kính vector O1B giảm dần : cần đi về gần tâm cam (từ vị trí xa đến vị trí gần tâm cam nhất), khi bán kính vector O1B không đổi : cần sẽ đứng yên ở vị trí tâm cam xa nhất
b. Cơ cấu bánh răng
Cơ cấu bánh răng có hai khâu động được nối với nhau bằng khớp cao, dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục với một tỷ số truyền xác định ( thường là bằng hằng số). Hai khâu động được gọi là bánh răng
i12 = 𝜔1
𝜔2
với 𝜔1, 𝜔2 :vận tốc góc của trục dẫn và trục bị dẫn
Ngày nay chúng có rất nhiều cơ cấu bánh răng truyền chuyển động như : chuyền chuyển động giữa hai trục song song ( bánh răng trụ tròn răng thẳng, cơ cấu bánh răng trụ tròn răng nghiêng và răng chữ V) như hình dưới:
Hình 1.22. Chuyển động bánh răng
Để tiện cho việc gia công cũng như tính lợi ích về kinh tế nên trong đề tài này chúng ta sử dụng bánh răng trụ răng thẳng.
Cơ cấu bánh bánh răng ăn khớp ngoài ( ngoại tiếp ) khi bánh răng nọ nằm ngoài bánh kia, vận tốc góc của hai bánh ngược chiều nhau.
Hình 1.23. Cơ cấu bánh răng ăn khớp ngoài
Khi chuyển động , các bánh răng của bánh dẫn lần lượt thay nhau tiếp xúc với các răng của bánh bị dẫn, đẩy bánh bị dẫn cùng chuyển động. Quá trình này gọi là quá trình ăn khớp của bánh răng.
Hình 1.24. Quá trình ăn khớp bánh răng
Hình 1.25. Bánh răng trụ tròn răng thẳng
Ta có quan hệ:
𝑃𝑥 = 𝑆𝑥 + 𝑊𝑥
Gọi Z là số răng của bánh răng. Do các răng được bố trí cách đều nhau trên vành răng, nên chu vi của vòng (Cx) bằng: 2𝜋rx=Z.Px
1.4 Thiết bị điều khiển mạch điện
Thiết bị điều khiển trong hệ thống tự động làm nhiệm vụ thu thập các thông tin từ cảm biến, từ chương trình điều khiển, từ các phần tử điều khiển bằng tay sau đó xử lý thông tin theo 1 thuật toán đã định trước và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành thao tác đúng trình tự công nghệ
Mặc dù phương tiện xử lý hiện nay rất hiện đại, nhưng các phương tiện điều khiển cơ khí vẫn tồn tại và phát triển, về mặt lịch sử phương tiện điều khiển đã phát triển như sau: Thiết bị điều khiển bằng cơ khí , điều khiển bằng điện, điều khiển bằng điện – cơ , điều khiển bằng khí nén và điện – khí nén, điều khiển bằng điện- điện tử …
1.4.1 Điều khiển bằng cam
Hình 1.26. Điều khiển bằng cam
Nguyên lý làm việc: Trục công tác sẽ dừng khi li hợp dịch qua phải, trục công tác chuyển động ly hợp qua trái. Việc chuyển qua trái hay phải của li hợp nhờ cam điều khiển, cam này quay 1 vòng trục công tác sẽ dừng một lần. Như vậy việc điều khiển trục hoàn toàn tự động nhờ trục cam chuyển động từ trục động cơ.
1.4.2 Điều khiển bằng cơ- điện
Sử dụng các cơ cấu cơ khí để đóng mở các tiếp điểm điện được gọi là hệ thống điều khiển điện cơ:
Hình 1.27. Điều khiển cơ - điện
1.4.3 Các thiết bị điều khiển mạch điện
a. LCD 1602
LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN). 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2. Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu. Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.
LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN).
5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2.
Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu.
Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.
LCD 16×2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm.
Thông số kĩ thuật của sản phẩm LCD 1602:
Điện áp MAX : 7V
Điện áp MIN : - 0,3V
Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V
Điện áp ra mức cao : > 2.4
Điện áp ra mức thấp : <0.4V
Dòng điện cấp nguồn : 350uA - 600uA
Nhiệt độ hoạt động : - 30 ÷ 75 độ C
b. Mạch điều khiển màn hình LCD1602 giao tiếp với I2C
Mạch điều khiển màn hình LCD16x02 giao tiếp I2C sử dụng IC điều khiển màn hình kí tự gồm 16 cột và 2 dòng giúp tiết kiệm dây nối với vi điều khiển (hoặc Arduino) cho khả năng hiển thị nhanh với nhiều chức năng
Hình 1.29 Mạch điều khiển màn hình LCD 16x02
Thông số kỹ thuật:
Điện áp hoạt động: 3 - 6V
Giao tiếp: I2C
Địa chỉ mặc định: 0x27, có thể mắc vào I2C bus tối đa 8 module (3bit address set)
Jump Chốt: Cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt
Biến trở xoay độ tương phản cho LCD
Kích thước: 41.5 x 19 x 15.3mm
c. Arduino Uno R3
Arduino Uno R3 là 1 linh kiện rất thông dụng, được dùng như là 1 công cụ dùng để lập trình hiển thị đơn giản nhất.
Hình 1.30 Arduino Uno R3
Cấu tạo của Arduino Uno R3:
Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip Atmega328P. Uno có 14 chân I/O digital ( trong đó có 6 chân xuất xung PWM), 6 chân Input analog, 1 thạch anh 16MHz, 1 cổng USB, 1 jack nguồn DC, 1 nút reset. Uno hỗ trợ đầy đủ những thứ cần thiết để chúng ta có thể bắt đầu làm việc.
Bộ nhớ Flash: 32 kB (Atmega328P) – trong đó ...