CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH
3.2 Thiết kế mơ hình cơ khí cho Robot
3.2.3 Chế tạo mơ hình cơ khí
3.2.3.1 Chọn vật liệu sử dụng cho từng khâu
Trong đề tài “Thiết kế và chế tạo mơ hình Robot SCARA phân loại sản phẩm
theo màu sắc và hình dạng” thì nhiệm vụ chính của Robot là di chuyển từ một vị trí
này sang một vị trí khác để thực hiện một nhiệm vụ được giao cụ thể là gắp sản phẩm hoặc là thả sản phẩm vào đúng vị trí đã quy định trước. Từ nhiệm vụ trên của Robot ta thấy Robot cần phải có độ cứng vững để có thể hoạt động một cách chính xác kèm với đó là độ linh hoạt của cánh tay để có thể nâng cao nâng suất gắp-thả vật.
Đầu tiên để cải thiện độ cứng vững thì phần quan trọng nhất là phần đế. Robot có hoạt động tốt hay khơng phụ thuộc rất nhiều vào phần đế của Robot bởi vì đây là bộ phận chịu tất cả tải trọng của Robot và dùng để lắp các cơ cấu khác của Robot. Chính vì vậy em xin lựa chọn vật liệu được sử dụng làm đế là sắt tấm và sắt ống hình chữ nhật. Khi sử dụng hai loại sắt trên để chế tạo Robot thì em nhận thấy độ cứng vững của Robot rất cao khi chịu tải trọng từ trên xuống.
Hình 3.2:Sắt tấm Hình 3.3: Sắt hộp
Tiếp theo là về độ linh hoạt của cánh tay thì em xin chọn vật liệu để chế tạo hai khâu quay là nhơm. Lý do là nhơm có khối lượng nhẹ nên cải thiện được độ linh hoạt cho cánh tay từ đó nâng cao tốc độ của Robot và nhơm cũng dễ dàng gia công.
3.2.3.2 Chọn động cơ
Với những nhiệm vụ và yêu cầu của đề tài cùng với những đặc điểm về cơ khí đã nói trên em xin đưa ra những yêu cầu về kỹ thuật đối với động cơ như sau: động cơ sử dụng trong mơ hình là loại động cơ có tốc độ khoảng 6000(vịng/phút) và có cơng suất lớn nhằm mục đích điều khiển chính xác vị trí mong muốn và đáp ứng được nhu cầu gắp vật có khối lượng lớn. Ưu điểm của loại động cơ này là tốc độ nhanh và có thể chịu lực khỏe. Bánh chủ động của bộ truyền được bố trí phía sau để tạo thêm sự vững chắc cho bánh bị động. Dùng đai để tăng tốc hoặc giảm tốc cho động cơ chính của từng khâu để đạt được vận tốc đầu ra mong muốn đối với khớp quay là từ
50 đến 60 (vòng/phút), còn khớp tịnh tiến là từ 300 đến 400 (mm/phút).
Từ những yêu cầu kỹ thuật trên cùng với những yếu tố khác như: kích thước, khối lượng, giá thành,... em đã lựa chọn động cơ M555 cho đề tài của mình.
Thơng số kĩ thuật của động cơ M555:
- Điện áp vận hành: 12 VDC - Công suất: 17W
- Khối lượng: 350 gam
- Tốc độ động cơ: 6000 (vòng/phút) - Tốc độ qua hộp số: 33 (vòng/phút) - Bộ giảm tốc hệ số: 180:1
Hình 3.5: Động cơ M555 - Encoded: Hall sensor 12 xung
Trong quá trình thực hiện đề tài do động cơ M555 dùng để khiển khâu quay thứ nhất có dấu hiệu bị rơ trục động cơ nên cần được thay thế. Nhận thấy động cơ thay thế cần phải có momen lớn để có thể xoay được cả khối lượng nặng đồng thời phải hạn chế được độ rơ của trục động cơ, từ đó em lựa chọn động cơ Planet. Ưu điểm của động cơ Planet là công suất lớn, sử dụng bánh răng hành tinh nên giảm tiếng ồn cho hộp số.
Thơng số kĩ thuật của động cơ Planet:
- Điện áp vận hành: 12 VDC - Công suất: 30W
- Khối lượng: 450gam
- Tốc độ động cơ: 5000 (vòng/phút) - Tốc độ qua hộp số: 250 (vòng/phút) - Bộ giảm tốc hệ số 19.2:1
- Encoder: Hall sensor 12xung
Hình 3.6: Động cơ Planet
Bảng 3.2: Bảng thông số động cơ
Khớp Động cơ Tốc độ động Hệ số Tốc độ ra Cơng Điện áp
cơ (vịng/phút) giảm tốc (vịng/phút) suất (V)
1 M555 6000 60:1 100 17W 12
2 Planet 5000 19.2:1 250 30W 12
3 M55 6000 180:1 33 17W 12
3.2.3.3 Thiết kế bộ truyền động
Trong đề tài “Thiết kế và chế tạo mơ hình Robot SCARA phân loại sản
phẩm theo màu sắc và hình dạng” em lựa chọn bộ truyền pully và dây đai cho tất
cả các khớp của của Robot.
Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lý ma sát: công suất từ bánh chủ động truyền cho bánh bị động nhờ vào ma sát sinh ra giữa dây đai và bánh đai.
Bảng 3.3:Bảng thông số bộ truyền
Khớp Tốc độ vào Số răng Pully Số răng Pully Hệ số Tốc độ ra
(vòng/phút) chủ động (răng) bị động (răng) truyền đai (vòng/phút)
1 100 80 20 1:4 400
2 250 20 80 4:1 60
3 33 60 40 1:1.5 50
Ưu điểm
- Có khả năng truyền được động năng và cơ năng giữa các trục ở khá xa. - Làm việc êm không gây tiếng ồn.
- Đai nhựa có khả năng giữ được an tồn cho các chi tiết máy khác khi quá tải. - Hiệu suất truyền khá cao, cao hơn truyền đai bình thường.
- Khơng địi hỏi bơi trơn. - Tỷ số truyền ổn định.
Nhược điểm:
- Kích thước bộ truyền đai lớn so với một số bộ truyền khác.
- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thường gấp 2-3 lần so với bộ truyền bánh răng) do phải có lực căng đai ban đầu (tạo áp lực pháp tuyến lên đai tạo lực ma sát). - Tuổi thọ của bộ truyền thấp khi làm việc ở tốc động cao và tải trọng thay đổi. - Dễ bị trượt đai, dãn dây đai khi làm việc dưới tải trọng lớn. Cần tiến hành căng đai khi bộ truyền hoạt động lâu dài.
3.2.3.4 Một số linh kiện cơ khí dùng để chế tạo Robot
- Bộ thanh trục vít-me đai ốc có cơng dụng chuyển từ chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến. Thanh trục vít-me có chiều dài là 500mm và bước ren là 8mm.
- Bộ thanh trượt, ray trượt và gối đỡ có cơng dụng là cố định cơ cấu trượt giúp cho khâu tịnh tiến hoạt động dễ dàng hơn.
Hình 3.9: Bộ thanh trượt, ray trượt và gối đỡ
- Hai bạc đạn đỡ trục 8mm dùng để cố định thanh trục vít-me và giảm ma sát giữa trục và bề mặt đỡ Robot.
- Hai bạc đạn đỡ trục 10mm dùng để cố định trục của pully và tạo chuyển động quay cho khâu quay thứ nhất.
- Một vòng bi trục 10x26x8 (mm) dùng để cố định trục của pully và tạo chuyển động quay cho khâu quay thứ hai.
Hình 3.10: Bạc đạn đỡ trục KFL08 Hình 3.11: Vòng bi trục
- Khớp nối mặt bích cố định cùng để cố định trục quay với khâu quay.
- Các loại ốc vít được sử dụng trong mơ hình chủ yếu là các loại bu lơng đai ốc, lục giác 4mm,5mm và 6mm.