CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
2.2. Lựa chọn cơ cấu tay máy
Hiện tại có một số cơ cấu tay máy phù hợp với yêu cầu gắp và sắp xếp sản phẩm được nêu ra ở mục 2.1.
❖ Cơ cấu tay máy 1
Cơ cấu tay máy 1 là cơ cấu tay máy Scara, một trong những tay máy phổ biến trong công nghiệp. Tay máy trong hình 2.1 có cấu tạo gồm ba khớp xoay và một khớp tịnh tiến có trục song song với nhau giúp bộ phận cơng tác của tay máy có khả năng di chuyển tốt trong khơng gian vùng làm việc. Các khớp xoay hoạt động nhờ động cơ điện có cơ cấu phản hồi. Khớp tịnh tiến hoạt động nhờ xilanh khí nén, trục vít hoặc thanh răng.
Hình 2.1 Sơ đồ cơ cấu tay máy 1 và tay máy điển hình Scara RH-20SDH của Mitsubishi [4] θ 3 θ 1 θ 2 dz
25
Ưu điểm:
- Trục của bộ phận cơng tác ln vng góc với mặt phẳng ngang, phù hợp trong việc gắp và sắp xếp sản phẩm.
- Cơ cấu và chuyển động của tay máy đơn giản.
Khuyết điểm:
- Khả năng mang tải của tay máy nhỏ hơn so với các loại tay máy khác. - Không gian làm việc của tay máy bị hạn chế theo phương thẳng đứng. - Tay máy chiếm nhiều diện tích hơn so với các loại tay máy khác, do đó gặp
khó khăn trong các khơng gian làm việc chật hẹp. ❖ Cơ cấu tay máy 2
Nhận thấy nhu cầu cấp thiết trong việc gắp và sắp xếp sản phẩm, các hãng sản xuất tay máy công nghiệp lớn trên thế giới như ABB và Kuka đã cho ra đời dịng tay máy “Palletizing robot” chun dụng. Trong hình 2.2 và 2.3 là hai trong số các tay máy thuộc dịng này. Tay máy 2 trong hình 2.2 có cấu tạo gồm 5 khớp xoay. Trong đó động cơ được bố trí tại khớp xoay θ4 có nhiệm vụ chủ yếu, đảm bảo cho trục của khâu cuối ln vng góc với mặt phẳng ngang.
26
Ưu điểm:
- Trục của bộ phận cơng tác vng góc với mặt phẳng ngang, phù hợp trong việc gắp và sắp xếp sản phẩm.
- Cơ cấu tay máy đơn giản.
- Tay máy không chiếm nhiều diện tích so với cơ cấu tay máy 1, hoạt động tốt trong vùng không gian chật hẹp.
- Tay máy có khả năng vươn lên để gắp các sản phẩm trên cao.
Khuyết điểm:
- Do động cơ được bố trí tại các khớp xoay của tay máy, do đó khối lượng cánh tay tăng lên đáng kể, đòi hỏi động cơ tại các khớp xoay nhất là tại khớp xoay θ2 phải có cơng suất và mơ men lớn để đảm bảo khả năng mang tải của tay máy.
- Độ vng góc của trục bộ phận cơng tác và mặt phẳng ngang phụ thuộc hoàn toàn vào động cơ tại khớp xoay θ4.
Hình 2.2 Sơ đồ cơ cấu tay máy 2 và tay máy điển hình KR 180 R3200 PA của Kuka [5] θ 1 θ 2 θ 3 θ 4 θ 5
27
❖ Cơ cấu tay máy 3
Tay máy 3 trong hình 2.3 là tay máy có 4 bậc tự do và có cấu tạo gồm 4 khớp xoay: θ1, θ2, θ3 và θ4. Tay máy 3 có cấu tạo gồm 2 hình bình hành là ABCD và DEFG có tác dụng đảm bảo cho trục của bộ phận cơng tác ln ln vng góc với mặt phẳng ngang mà không phụ thuộc vào động cơ tại các khớp xoay.
Hình 2.3 Sơ đồ cơ cấu tay máy 3 và tay máy điển hình KR 700 PA của Kuka [5]
Ưu điểm:
- Trục của bộ phận cơng tác ln vng góc với mặt phẳng ngang, phù hợp trong việc gắp và sắp xếp sản phẩm.
- Tay máy khơng chiếm nhiều diện tích so với cơ cấu tay máy 1, hoạt động tốt trong vùng không gian chật hẹp.
- Tầm với của tay máy cao hơn so với cơ cấu tay máy 1, có khả năng vươn lên để gắp các sản phẩm trên cao.
- Nhờ có cơ cấu 2 hình bình hành mà tay máy có khả năng nâng được tải nặng với động cơ có mơ men và cơng suất nhỏ hơn so với cơ cấu tay máy 1 và 2.
θ 1 θ 2 θ 3
28
Khuyết điểm:
- Do động cơ được bố trí tại các khớp xoay của tay máy, do đó khối lượng cánh tay tăng lên đáng kể, đòi hỏi động cơ tại các khớp xoay đặc biệt là tại khớp xoay θ2 phải có cơng suất và mơ men lớn để đảm bảo khả năng mang tải của tay máy.
Kết luận: Do bài toán được đặt ra ở mục 1.5 là gắp sản phẩm từ băng tải trên cao và
sắp xếp lên pallet. Băng tải được bố trí ở sát góc tường, do đó mơi trường làm việc bị giới hạn. Dựa vào yêu cầu và môi trường làm việc thực tế nêu trên, loại cơ cấu tay máy 1. Cơ cấu tay máy 3 có ưu điểm vượt trội hơn so với cơ cấu tay máy 2 trong việc gắp và sắp xếp sản phẩm cũng như khả năng mang tải. Do đó, loại cơ cấu tay máy 2. Vì vậy trong luận văn sẽ tiến hành thiết kế tay máy gắp sản phẩm theo cơ cấu tay máy 3.