4.2.1 ấu tạo và nguyên lý làm việc của phễu rung
Hiện nay trong cơng nghiệp để thực hiện tự động hĩa quá trình sản xuất thì chúng ta phải sử dụng rất nhiều đến cơ cấu cấp phơi tự động “phễu rung”. Trong quá trình thiết kế máy “HEAD WP-PP” nhĩm cũng đã sử dụng cơ cấu cấp phơi tự động này.
- ấu tạo:
1: Bow. 2: Gối đỡ 3: Thép lị xo. 4: Đế.
5: Đồ gá nam châm điện. 6: Nam châm điện. 7: Đế lĩt cao su.
8: Đường xoắn ốc.
Phễu hình trụ 1(Bow) được gắn trên ba lá thép lị xo 3, ba lá thép này được đặt nghiêng 1 gĩc α = 750
so với mặt phẳng đế. Trong bow cĩ cánh xoắn ốc 8 được gắn vào thành bow theo dường xoắn ốc từ dưới lên. Gĩc nghiêng của cách xoắn là 1030’. Dưới đáy bow là một mặt cơn để chi tiết dễ dàng ra thành bow, dưới đáy bow cĩ gắn nam châm điện 6. Cuộn dây nam châm điện được gắn cố định lên đế qua đồ gá 5 và cĩ thể chỉnh được khe hở. Tồn bộ nam châm điện được gắn lên trên đế 4, để giảm dao động xuống nền, trên đế 4 cĩ gắn ba cục cao su giảm chấn 7.
- Nguyên lý hoạt động:
Phơi là chi tiết rời rạc được cấp vào bow. Khi cấp nguồn chon am châm điện sẽ tạo ra dao động kéo phễu đi xuống. Nhờ 3 lị xo lá đặt nghiêng một gĩc 750 so với mặt phẳng nằm ngang sao cho hình chiếu bằng của lị xo xuống mặt phẳng nằm ngang trùng với tiếp tuyến của một vịng trịn tâm O. Do đĩ khi hệ thống dao động, bow vừa chuyển động lên T vừa xoay theo R quanh tâm nĩ là một gĩc rất nhỏ, phơi đang nằm hỗn độn
trong bow sẽ tản ra xung quanh thành bow và bắt đầu tiếp cận với đầu mối của cánh xoắn, phơi sẽ chuyển động theo cánh xoắn từ dưới đấy bow lên trên mặt phẳng nghiêng cho đến khi ra khỏi bow. Khi phơi ra khỏi bow sẽ theo máng dẫn tới vị trí lắp ráp hoặc vị trí gia cơng đĩng gĩi.
Hình 4.6: Hình ảnh phễu rung trong thực tế.
Sau một thời gian tìm hiểu về đề tài nhĩm đã tìm ra một số phương
án giải quyết, và đã tìm ra phương án giải quyết tối ưu nhất, giảm thiểu tối đa thời gian lắp ráp cũng như chi phí thiết kế. Đĩ là thiết kế máy lắp ráp tự động “HEAD WP-PP” cĩ ba cụm cơ cấu chính làm việc song song nhau.
Cơ cấu xỏ Roller Shaft.
Cơ cấu lắp Head.
Cơ cấu dập Head base.
4.2.2 ụm lắp ráp Roller Shaft:
Trên thực tế cĩ nhiều cơng ty xí nghiệp lắp ráp sử dụng một số cơ cấu để dịch chuyển chi tiết cĩ dạng hình ống, trịn từ vị trí này qua vị trí khác như: Cơ cấu trục xoay, cơ cấu cần gạt. Những cơ cấu này cĩ khá đơn giản và hiệu quả, sau đây là một số hình ảnh mà các cơng ty hay sử dụng:
Cơ cấu trục xoay và cơ cấu cần gạt cĩ ưu nhược điểm chung như sau: - Ưu điểm: cĩ cơ cấu cơ khí đơn giản và hoạt động ổn định,..
- Nhược điểm: số lượng chi tiết trong phễu chứa được ít, thời gian đáp ứng chậm, hoạt động chủ yếu bằng cơ cấu cơ khí nên khĩ chỉnh sửa…
Từ việc so sánh giữa hai cơ cấu, nhĩm nghiên cứu đã quyết định lựa chọn phễu rung cấp phơi tự động để phục quá trình lắp ráp được nhanh và ổn định hơn.
Hình 4.9: Cụm cơ cấu lắp rắp roller shaft.
1. Phễu cấp shaft, 2. Cây giữ roller, 3. Đồ đỡ cây giữ roller shaft, 4. Thanh giữ roller shaft, 5. Xilanh đẩy roller shaft, 6. Phễu cấp roller, 7. Thanh chứa roller shaft, 8.
Thanh ray trượt, 9. Đồ gá trung gian, 10. Ray dẫn shaft, 11. Đồ gá cây giữ roller, 12. Ray dẫn roller, 13. Đồ gá chỉnh ray.
ụm dẫn roller và shaft:
Để lắp 2 chi tiết roller và shaft lại với nhau là một điều khơng hề dễ dàng bởi vì kích thước của 2 chi tiết này rất nhỏ. Vì vậy cần địi hỏi khi thiết kế phải tính tốn làm sao cho chính xác và đặc biệt là các đồ gá phải dễ dàng điều chỉnh cho phù hợp. Dung sai lắp ghép phải hợp lý đúng theo tiêu chuẩn.
Hình 4.10: Kích thước của chi tiết roller và shaft.
Từ kích thước của roller và shaft nhĩm đã thiết kế 2 thanh ray dẫn roller và shaft.
Hình 4.11: Ray dẫn roller
Hình 4.12: Ray dẫn shaft
Ray dẫn roller và shaft là 2 chi tiết rất quan trong ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lắp ráp. Vì vậy được thiết kế bằng vật liệu inox để đảm bảo cho roller và shaft trượt trong
rãnh một cách trơn chu, khơng bị gỉ sét theo thời gian, các rãnh trượt khi gia cơng đều được mài một cách cẩn thận để giảm thiểu ma sát.
Vì là cụm lắp ráp những chi tiết nhỏ nên cần độ chính xác cao nhưng khi gia cơng thì sẽ xảy ra sai số nên yêu cầu các đồ gá phải cĩ thể dịch chuyển được và phải thiết kế làm sao để dễ dang chỉnh sửa. Nhận thấy sự quan trong của đồ gá trong cụm này nên nhĩm đã thiết kế đồ gá 2 thanh ray roller và shaft như sau:
Hình 4.15: Cụm gá thanh ray roller và shaft
Ray dẫn roller và ray dẫn shaft sẽ được bắt lên 2 đồ gá ray roller và shaft và sẽ dịch chuyển qua lại được nhờ được. Sau đĩ 2 đồ gá này sẽ được gắn vào đồ gá trung gian, đồ gá trung gian được thiết kế như 2 rãnh trượt dịch chuyển được 2 chiều lên, xuống. Như vậy 2 ray dẫn roller và shaft cĩ thể dịch chuyển theo cả 4 chiều lên, xuống, qua trái, qua phải. Ở trên đỉnh đồ gá ray dẫn cịn cĩ 1 bu lơng để điều chỉ lượng lên xuống cực nhỏ giúp người can chỉnh máy một cách dễ dàng, thuận lợi.
ụm chứa và đẩy roller shaft:
Khi roller đầy ray dẫn thì sẽ tự động rớt xuống rãnh chứa roller, rãnh chứa này chứa được 5 roller. Sau đĩ từng roller sẽ rớt xuống chi tiết chứa rolller, tiếp đĩ shaft sẽ được xỏ qua.
Hình 4.16: Chi tiết chứa roller shaft
Khi shaft được xỏ vào roller xong thì 2 chi tiết này phải được chuyển đến vị trí khác để thực hiện quá trình lắp ráp. Trong quá trình dịch chuyển roller shaft qua vị trí lắp ráp nhĩm đã lựa chọn thanh trượt bi để dẫn hướng cho chi tiết chứa roller shaft. Thanh trượt bi được sử dụng phổ biến trong cơng nghiệp với độ chính xác cáo và sai số của nĩ chỉ là 0.01%.
Hình 4.18: Cụm lắp ráp roller shaft thực tế
Nguyên lý hoạt động cụm xỏ Roller Shaft
Khi phễu rung cấp Roller hoạt động chi tiết Roller sẽ được rung ra theo hàng rổi rớt xuống rãnh chứa Roller. Sau đĩ phễu rung chứa Shaft hoạt động, một Sensor được ở ray dẫn Roller để nhận biết Shaft. Phễu rung chứa Shaft hoạt động đến khi Sensor này nhận cĩ nghĩa là Shaft đã được xỏ qua Roller. Lúc đĩ Xi lanh đẩy Roller Shaft hoạt động tham gia vào quá trình ép “HEAD WP-PP”.
4.2.3 ụm lắp ráp Head: cĩ nhiệm vụ ép 2 chi tiết “Head Left” và “Head Right” cùng với chi tiết “Roller” và “Shaft” đã hồn thành ở cụm cơ cấu lắp Roller Shaft.
Hiện tại trong cơng ty Plus cũng cĩ một số máy sử dụng các cơ cấu ép các chi tiết lại với nhau như sau:
1
Hình 4.19: Một số cơ cấu ép
Ưu điểm: cơ cấu vững chắc, hoạt động linh hoạt, ổn định, các ray dẫn chi tiết cĩ thể chứa được nhiều chi tiết…
Như c điểm: các cơ cấu này chỉ sử dụng ép được các chi tiết cĩ mặt phẳng làm chuẩn, cơ cấu phức tạp khĩ gia cơng…
Sau khi phân tích các ưu nhược điểm của từng cơ cấu ép thì nhĩm đã quyết định chọn phương án ép chi tiết head right và head left như sau:
Hình 4.20: Cơ cấu lắp Head
1. Cụm cấp head right; 2.Cụm cấp head left; 3. Cụm ép head right;
4. Cụm ép head left.
ụm cấp head right và head left
Để cấp liệu cho máy hoạt động cĩ hai phương án: thứ nhất, cĩ thể cấp bằng phương pháp thủ cơng (cấp bằng tay); thứ hai, dùng phương pháp cấp tự động bằng phễu rung. ng dụng cơng nghệ cấp liệu tự động sẵn cĩ của cơng ty, từ đĩ nhĩm đã thiết kế cơ cấu cấp head right và head left. Việc thiết kế phải đảm bảo yêu cầu liệu luơn cấp đủ chi tiết cho hệ thống hoạt động (1 phút phải cấp được từ 65 đến 70 chi tiết).
ụm ép head right, head lef
Hình 4.22: Cụm ép head right, head left.
1. Xilanh ACQJ 40x30 10 standard, 2. Đồ gá khuơn head right, left, 3.Giác hút,
4. Xilanh ACQJ 25x50 20 standard, 5. Thanh trượt bi MGW15C, 6. Khuơn head right, 7. Khuơn head left.
Do đặc điểm của chi tiết head right, head left nhỏ và cĩ nhiều mặt cong nên khĩ định tâm được vào chi tiết roller shaft. Từ đĩ nhĩm nghiên cứu đưa ra phương án dùng xilanh kết hợp với khuơn chứa head right và head left được dẫn hướng bằng thanh trượt bi(Hiwin) cho chi tiết head right, head left định tâm vào chi tiết roller shaft một cách chính xác và nhanh nhất.
Tính tốn lựa chọn xylanh [3]
Theo cơ cấu cơ khí của cụm dập Head địi hỏi xylanh đẩy khuơn Head right phải đứng yên khơng bị di chuyển bởi lực dập của xylanh đẩy khuơn Head left. Với áp suất của tồn hệ thống là P = 5bar và lực đo được cần thiết để dập khít head left và head right lại với nhau là F=80N
Lực tác động lên cần Piston của Xi lanh tác động kép, khi Piston đi ra:
F = A * Pc * ŋ (4.1)
Trong đĩ : F[da.N] : Lực tác động khi cấn Piston đi ra.
A[cm2] : Diện tích mặt đáy Piston
D[cm] : Đường kính xi lanh.
Pc [Bar]: Áp suất khí nén trong xi lanh.
Ŋ : Hiệu suất Xi lanh (thơng thường ŋ = 0.8).
Với A được tính:
A =*D2/4. (4.2)
Ta cĩ thơng số như sau:
F = 80N
Pc = 5bar = 5*105 N/m2
Ŋ = 0.8
Từ cơng thức 4.1 và 4.2 ta cĩ D = 16 mm (*)
Như vậy, chỉ cần dùng Xylanh cĩ bore D=16mm là cĩ thể đủ lực đề dập head left và head right lại với nhau, nhưng trên thực tế khuơn ép các cavity của 2 chi tiết trên cĩ thể cho ra những sản phẩm khơng đồng nhất nên nhĩm nghiên cứu đã chọn xylanh dập head left cĩ bore D=25mm.
Với Xylanh dập head left cĩ bore D=25mm, để xylanh dập head right cĩ thể đứng vững trước lực dập này, nhĩm nghiên cứu đã lựa chọn loại xylanh cĩ bore D=40mm.
Hình 4.23: Xylanh dập head left Hình 4.24: Xylanh dập head left
Cụm cơ cấu ép head right, head lefgồm 2 xilanh cĩ hành trình dài 25mm và 50mm với với một thanh trượt bi đảm bảo xilanh khơng bị xoay vơ hướng. Trên phần đầu của xi lanh được gắn đồ gá khuơn, đồ gá khuơn này được gá lên con trượt trên thanh trượt, mục đích chính nhằm dẫn hướng cho 2 chi tiết head right và head left đồng tâm với chi tiết roller shaft.
Khi 2 chi tiết head right và head left được đưa vào khuơn đã xảy ra một vấn đề. Đĩ là khuơn chứa head right và head left là khuơn đứng mà chi tiết head left và head right lại cĩ nhiều mặt cong, nên khi được đưa vào lịng khuơn nếu khơng cĩ cơ cấu nào giữ thì các chi tiết này sẽ khơng thể nằm trong lịng khuơn được. Qua quá trình nghiên cứu thì nhĩm đã nhận thấy cĩ 2 cách để giữ head right và head left nằm trong lịng khuơn, cách thứ nhất là dùng xilanh kẹp chặt chi tiết với khuơn, cách thứ 2 là sử dụng giác hút hút chi tiết chặt vào lịng khuơn.
So sánh về ưu, nhược điểm của hai cách nhĩm nghiên cứu nhận thấy cách dùng giác hút với cách dùng xilanh. Nếu sử dụng xilanh thì máy trở nên phức tạp hơn và khĩ điều khiển, sử dụng giác hút thì sẽ đơn giản và dễ dàng điều chỉnh. Đặc biệt, do đặc điểm của chi tiết nhỏ nên dùng giác hút phù hợp hơn dùng xilanh, sẽ khơng làm hư hỏng sản phẩm trong quá trình ép hai chi tiết.
Từ sự so sánh về ưu nhược điểm của hai cách, nhĩm nghiên cứu đã chọn cách sử dụng giác hút để giữ chặt chi tiết trong lịng khuơn.
`
Hình 4.25: Khuơn chứa head right, head left.
1. Khuơn, 2. Giác hút, 3. Lịng khuơn,
4. Sensor nhận biết head
Nguyên lý hoạt động cụm ép Head Right, Head eft
Cụm cấp Head Right, Head Left được hoạt động cùng lúc head right, head left được cấp qua 2 ray dẫn rồi đến khuơn head right và head left. Khi head được dẫn vào đúng lịng khuơn thì sẽ cĩ sensor kiểm tra, nếu sensor được tích cực thì roller và shaft đã được xỏ sẵn sẽ được đẩy vào và thực hiện quá trình ép head.
Hình 4.26: Cụm lắp ráp head thực tế
1 4
4.2.4 ụm dập Head Base
ơ cấu dập H S : cĩ nhiệm vụ lắp chi tiết BASE vào trong chi tiết hồn chỉnh ở cụm cơ cấu lắp đầu HEAD đề cĩ được một chi tiết “HEAD BASE WH-PP” hồn chỉnh.
Hình 4.27: Cụm dập head base
1. Cụm cấp head, 2. Cụm cấp base và dập base, 3. Cụm lấy sản phẩm.
ụm cơ cấu dập H S đư c chia làm 3 cụm nhỏ:
ụm cấp head
Cũng giống như cụm cơ cấu cấp head right, head left, cụm cơ cấu cấp head cũng giữ một vai trị quan trọng. Do đặc điểm cấu tạo của head gồm 4 chi tiết: head right, head left, roller, shaft ghép lại nên đã tạo ra 1 một chi tiết lớn, hình dạng phức tạp, nếu vẫn sử dụng cấp phơi giống như cơ cấu cấp head right và head left thì sẽ khơng cấp đủ liệu cho quá trình lắp ráp. Chính vì vậy mà nhĩm nghiên cứu đã cùng các kĩ sư trong cơng ty cùng nhau thảo luận và đưa ra phương án phải thiết kế phễu rung cho cụm cấp head này lớn hơn các cụm khác để đảm bảo đáp ứng kịp quá trình lắp ráp.
1
2 3
Hình 4.28: Cụm cấp head.
1. Phễu rung, 2. Thanh dẫn head, 3. Bát gá thanh dẫn head.
Chi tiết head là 1 chi tiết cĩ hình dạng rất phức tạp, cĩ nhiều biên dạng cong nên việc thiết kế một thanh dẫn sản phẩm cũng khơng hề dễ dàng. Qua thời gian nghiên cứu nhĩm đã thiết kế một thanh dẫn head như sau:
Hình 4.29: Thanh dẫn head
Để gia cơng được thanh dẫn head này thì chúng ta sử dụng phương pháp gia cơng cắt dây. Theo thiết kế thì thanh dẫn head này chứa được 10 chi tiết head, đáp ứng đủ liệu trong qua trình dập base.
ụm cấp base và dập base
Cụm cấp base được thiết kế cũng giống như nguyên lý của cụm cấp head right, head left gồm một phễu rung và 1 khuơn dẫn base.
Hình 4.30: Cụm cấp base
1. Khuơn dẫn base, 2. Thanh đẩy base, 3. Phễu rung,
4.Xilanh MACD 20x50
Khi base được phễu rung cấp vào khuơn dẫn base sẽ cĩ sensor báo hiệu, lúc này sẽ cĩ một cơ cấu đẩy base vào head.
ụm lấy sản phẩm ra
Sau khi quá trình lắp ráp hồn thành thì sẽ cịn một giai đoạn cuối cùng nữa là lấy sản phẩn hồn thành ra. Đây là một giai đoạn cũng rất quan trọng, tùy thuộc vào thiết kế của từng máy nên giai đoạn này cĩ độ phức tạp khác nhau. Đối với máy lắp ráp tự động head base whiper push-pull thì nhĩm đã thiết kế phần lấy sản phẩm ra như sau:
Hình 4.32: Cơ cấu lấy sản phẩm.
1. Khuơn lấy sản phẩm, 2. Đồ gá khuơn lấy sản phẩm, 3. Thanh đẩy sản phẩm,
4. Xilanh MAC 16x20, 5. Thanh trượt bi MGW9C.
Cụm cơ cấu lấy sản phẩm ra bao gồm 1 cây xilanh hành trình 25mm, ở đầu ty của