CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ROBOT CễNG NGHIỆP
3.5. Kinh nghiệ ứm ng dụng FMS mt số nước trờn thế giới
3.5.9. Hệ thống FM Sở Anh
Hỡnh III.23 là hệ thống FMS được hóng “600 Group” chế tạo để gia cụng
cỏc chi tiết dạng vật trũn xoay (như trục, đĩa, bỏnh răng t vậừ t li u thộp, gang và ệ
nhụm với cỏc loạt từ 25 đến 100 chi tiết)
Trong hệ thống FMS này tất cả cỏc thao tỏc khi tiện, phay, khoan, cắt ren, mài, phay then hoa và chuốt đều được thực hiện m t cỏch t động. Thành ph n c a ộ ự ầ ủ
hệ thống FMS này gồm: 4 mỏy tiện, 1 mỏy vờ trũn đầu răng, 1 mỏy bào răng, 1
mỏy phay răng, 1 mỏy mài và 1 mỏy chuốt (cỏc mỏy này được 8 robot model
“Fanuc M1” phục vụ), 6 ổ tớch trữ nhi u v trớ, 2 mỏy tớnh i u khi n. Robot được ề ị đ ề ể
trang bị ệ h thống o - ki m để t động định hướng (nh mỏy tớnh) cỏc chi ti t ph c đ ể ự ờ ế ứ
Hỡnh III.23: Hệ thống FMS để gia cụng cỏc chi tiết trũn xoay (Anh)
1- Mỏy chuốt nằm ngang;2- Mỏy phay lăn răng;3- Mỏy mài trũn ngoài;4- Cỏc robot “Fanuc M1”;5- Mỏy vờ trũn đầu răng;6- Cỏc mỏy tiện 5 toạ độ;7- Cỏc mỏy tiện 2 toạ độ;8- Băng tải;9- Vị trớ xếp- dỡ tải.
Trong số 4 mỏy tiện thỡ cú 2 mỏy 5 toạ độ được trang bị 2 đầu đo rơvonve độc lập (m i mỏy cú 2 đầu rơvonve). Cỏc trục chớnh của mỏy cú cỏc gúc quay khỏc ỗ
nhau, do đú việc gia cụng bằng cỏc dao quay (như cỏc dao khoan, khoột, doa, tarụ…) được thực hiện m t cỏch d dàng. ộ ễ
KẾT LUẬN CHƯƠNG III
Qua nghiờn cứu, khảo sỏt luận văn đưa ra một số kết lu n nh sau: ậ ư
- Để ứng dụng robot cụng nghiờp vào trong hệ thống linh hoạt cần phải thấy được cỏc yờu cầu, đặc tớnh c a robot trong cỏc h th ng này. ủ ệ ố
- Để ứng dụng cú hiệu quả robot cụng nghiệp trong cỏc nhà mỏy sản xuất, cỏc
dõy truyền tự động. Cần phải tuõn theo cỏc nguyờn tắ ức ng dụng mà luận văn đó nờu ra
- Luận văn đó đưa ra được một số ứ ng dụng của robot cụng nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt như hệ th ng l p rỏp t ố ắ ự động, thu d n ch t th i, ọ ấ ả
cung ứng dụng cụ, thiết bị kiểm tra…
- Luận ra đó kể ra một số kinh nghiệm ứng dụng cỏc hệ th ng s n xu t linh ố ả ấ
hoạt của cỏc nươc tiờn tiến trờn thế ớ gi i, qua đú cỏc doanh nghi p, nhà mỏy ệ ở ệ vi t nam cú th ỏp d ng. ể ụ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận chung:
Đề tài đó nghiờn c u kh năứ ả ng ng d ng robot cụng nghi p trong h th ng ứ ụ ệ ệ ố
sản xuất linh hoạt. Qua nghiờn cứu, thực hiện cỏc nhiệm vụ của đề tài chỳng tụi
nhận thấy:
1.1. Robot đúng vai trũ vụ cựng quan trọng trong việc đẩy mạnh hiệu quả và
tốc độ sản xuất, bảo v người lao động, tăệ ng s n lượng và gi m chi phớ hoạt động. ả ả
Robot là cơ sở thi t l p c a ngành cụng nghi p ch động, giỳp đảm b o tiờu chuẩn ế ậ ủ ệ ủ ả
an toàn đỏp ng yờu cầu tốc độ ngày càng cao, tập quỏn sản xuất và độ chớnh xỏc ứ
kỹ thuật. Việc hợp nhất cỏc tớnh năng và đổi mới cụng ngh robot s mang l i cho ệ ẽ ạ
cỏc nhà sản xuất nhiều lợi thế, đặc biệt là cỏc tớnh năng an toàn tiờu chuẩn.
1.2. Thiết lập một hệ thống sản xuất tớch hợp cú sự ợ tr giỳp của mỏy tớnh CIM là mộ ất v n đề khụng đơn gi n nú khụng ch ph thu c ả ỉ ụ ộ
- Khả ă n ng tài chớnh c a cụng ty. ủ
- Đội ngũ nhõn l c c a cụng ty. ự ủ
1.3. Những lợi ớch mà robot cụng nghiệp mang lại khi nú được ứng dụng
trong sản xuấ đt ú là: Tăng năng suất lao động, nõng cao chất lượng sản ph m, ẩ
giảm phế liệu và chi phớ cho cỏc cụng việc lặp lại, giảm chi phớ cho nguyờn cụng kiểm tra chất lượng s n ph m, gi m chi phớ lao động tr c ti p, cú kh năả ẩ ả ự ế ả ng th c ự
hiện nhiều nguyờn cụng khỏc nhau.
1.4. FMS cú thể được coi là phiờn bản đầu tiờn của CIM. Ứng dụng hệ thống FMS cho phộp: Tăng tớnh linh hoạt khi gia cụng cỏc loại chi ti t khỏc nhau, Xử lý ế
nhiều loạ ậi v t li u khỏc nhau, h th ng s n xu t ti p t c ho t động khi cú m t mỏy ệ ệ ố ả ấ ế ụ ạ ộ
ngừng hoạt động, hoàn thiờn sức lao động của con người, hoàn thiện quỏ trỡnh
kiểm tra chất lượng sản phẩm, giảm 50% giỏ thành sản xuất, giảm 30% chi phớ dụng cụ cắt, giảm 50ữ90% khối lượng lao động, t ng h s s d ng mỏy, nõng cao ă ệ ố ử ụ
chất lượng sản phẩm, giảm phế liệu, giảm tiếp 42% diện tớch mặt bằng sản xuất, tăng năng suất lao động tới 200ữ350%.
1.5. Tớch hợ đp ó phỏt triển để ỏp đ ứng những yờu cầu của quỏ trỡnh sản xuất
tiờn tiến. Tớch hợp cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ cho phộp: Nối kết cỏc chức năng sản xuất một cỏch dễ dàng, truy n d li u gi a cỏc mỏy ho c gi a cỏc thi t bị phụ trợ, ề ữ ệ ữ ặ ữ ế đỏp ng nhanh nh ng thay ứ ữ đổi d liệữ u c a s n xu t linh ho t, t ng tớnh linh ho t ủ ả ấ ạ ă ạ
khi chế tạo s n ph m m i, nõng cao ả ẩ ớ độ chớnh sỏc khi gia cụng, nõng cao chất lượng sản phẩm, đ ều khiển dũng dữ liệu giữa cỏc thiết bị ải s n xu t khỏc nhau, t ng ấ ă ưu th cạế nh tranh, t o m i quan h hài hoà gi a nhà s n xu t và khỏch hàng. S n ạ ố ệ ữ ả ấ ả
xuất tớch hợp cú ý nghĩa rất quan trọng đối với cỏc xớ nghiệp vừa và nhỏ. Vỡ vậy, phương phỏp định lượng sẽ là thước đo hiệu qủa của tớch hợp, đồng thời cho phộp chuyển thụng tin định tớnh thành dữ liệu định lượng.
1.6. Hiệu qu của CIM phụ thuộả c vào kh năả ng liờn k t gi a cỏc cụng nghệ ế ữ
khỏc nhau bằng phương phỏp tiờn tiến nhất. Nhà mỏy tớch cự đc úng gúp một phần quan trọng trong việc dỡ bỏ hang rào ng n cỏch gi a cỏc đơn v ch c n ng v mặt ă ữ ị ứ ă ề
tổ chức. Khi đỏnh giỏ cỏc dự ỏn đầu tư thỡ sự hợp tỏc gi a cỏc đơn v ch c nữ ị ứ ăng
(dựa trờn sự tỏc động giữa cỏc phương phỏp cụng nghệ) đúng một vai trũ quan
trọng . Sự tỏc động giữa cỏc phương phỏp cụng nghệ khụng phụ thuộc vào v n đầu ố
tư, nhưng nú phụ thuộc vào khả năng phõn chia ngu n thụng tin gi a cỏc phương ồ ữ
phỏp cụng nghệ và khả ă n ng phõn chia lợi nhuận cho cỏc đơn vị chức năng . 1.7. Ngày càng nhiều, trờn thế giới người ta đó đạt được những thành tựu to lớn trong vi c ng d ng h th ng CIM vào s n xu t cụng nghi p. Cựng v i s phỏt ệ ứ ụ ệ ố ả ấ ệ ớ ự
triển mạnh c a cỏc ngành khoa h c liờn quan ph c v cho s phỏt tri n hoàn thi n ủ ọ ụ ụ ự ể ệ
của CIM cỏc nhà khoa học và cỏc nhà sản xuất vẫn luụn nghiờn cứu để nõng cao hiệu quả, kĩ thuật và sự hoàn thiện của CIM, trong đú một trong những hướng phỏt triển khỏ mới m củẻ a CIM là khỏi ni m v “s n xu t th c s ” ệ ề ả ấ ự ự (Virtual
1.8. Để ứng dụng robot cụng nghiờp vào trong hệ thống linh hoạt cần phải thấy được cỏc yờu cầu, đặc tớnh của robot trong cỏc hệ thống này.
1.9. Để ứng dụng cú hiệu quả robot cụng nghiệp trong cỏc nhà mỏy sản xuất, cỏc dõy truyền tự động. Cần phải tuõn theo cỏc nguyờn tắ ức ng dụng mà lu n ậ
văn đó nờu ra
2. Kiến nghị
Qua quỏ trỡnh nghiờn cứu, chỳng tụi mạnh d n cú m t s ki n ngh sau õy: ạ ộ ố ế ị đ
2.1. Trờn thế giới hệ thống sản xuất CIM đó và đang được triển khai tại một
số nước. Việt Nam là nước đang phỏt triển, cụng ngh sảệ n xu t truy n th ng cũn ấ ề ố
nhiều. Vậy nờn để thỳc đẩy nền kinh t Vi t Nam i lờn, d n ngang b ng v i cỏc ế ệ đ ầ ằ ớ
nước trờn thế giới thỡ việ ức ng d ng cỏc hệ ốụ th ng s n xu t CIM trong cụng nghi p ả ấ ệ
là một xu hướng tất yếu trong những năm tới và trong tương lai sau này.
2.2. Tăng cường nghiờn cứu về ứng dụng robot trong sản xuất nhằm nõng
cao hơn nữa tớnh tự động hoỏ trong s n xuất. ả
2.3. Ứng dụng trớ tuệ nhõn tạo (AI-Artificial Intelligence) như Logic mờ, mạng Noron tớch hợp vào trong cỏc hệ thống sản xuất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Abhijit Chaudhury, Sukumar Rathnam (1992). Informational and Decision Processes for Flexible Manufacturing systems. University of Massachusetts at Boston, University of Texas at Austin.
[2]Antonio Ferrolho and Manuel Crisostomo (2005). Flexible Manufacturing Cell: development, coordination, integration and control. Institute of Systems and Robotics, University of Coimbra, PORTUGAL
[3] Arthur C. Sanderson. Task Planning For Flexible Manufacturing Systems. Rensselaer Polytechnic Institute. Troy, New York USA 1218 [4] Grier C.I.Lin. 2000, CIM Justification and Optimisation, London and New York.
[5] Hugh Jack (20070504). Automating Manufacturing Systems with PLCs. An electronic book. Available at
http://claymore.engineer.gvsu.edu/~jackh/books/plcs
[6] Introduction to eM-Paint, Training Guide (December 2005). WKP203U – Version 7.5 Publication Number MTXW203U-SG-0750.
[7] Jean-Marie Proth and Xiaolan Xie (1996). Petri Nets a tool of Design and
Management of Manufacturing Systems. INRIA-Lorriane, Metz, France. John Wiiley & Sons Ltd. England.
[8] Mohsen A. Jafari (1987).Performance modelling of a Flexible Manufacturing Cell with Two Workstations and a Single Material Handling Device. Syracuse University, Syracuse, New York.
[9] Phạm Đăng Phước, (2005), Robot cụng nghiệp, Trường Đại h c bỏch ọ
khoa Đà nẵng.
http://www.plcs.net/chapters/whatis1.htm
[11] Peter Gray (1992). A Flexible Manufacturing Cell Designed with Petri Nets for Transputer Control. Discrete Event Dynamic Systems - A New Generation of Modelling, Simulation and Control
Applications, IEE Colloquium.
[12] Satya Ranjan Deb, 1994, Robotics Technology and Flexible
Automation, Tata McGraw- Hill Publishing Company Limited, New Delhil. [13] Richard Zurawski and MengChu Zhou (1994). Petri Nets and Industrial Applications: A Tutorial. Swiburne University of
Technology, Melbourne, Australia. New Jersey Institute of Technology, USA.
[14] Tien- chien Chang, 1998, Computer Aided Manufacturing, Prentice Hall.
[15] Trần văn Địch, (2001), Tự động hoỏ quỏ trỡnh sản xuất, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[16] Trần Văn Địch, (2007), S n xuả ất linh hoạt FMS và tớch hợp CIM, Nhà
xuất bản khoa học kỹ thuật.
[17] U.Rembold, (1993), Computer Intergrated Manufacturing and Engineering, Addison- Wesley Publishing Company.
[18] Zdenko KovaEiC, Stjepan Bogdan, Nenad SmoliCRoEak and Bruno Birgmajer (2003). Teaching Flexible Manufacturing Systems by Using Design and Simulation Program Tools. University of Zagreb, CROATIA. [19] - www.openGL.org [20] - www.codeideal.com [21] -www.codeproject.com [22] -www.codevb.com [23] -www.manguon.com
MụC LụC
Trang
LỜI NểI ĐẦU........................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CễNG NGHIỆP................. 3
1.1. Lịch sử phỏt triển.................................................................................. 3
1.2 Định nghĩa robot cụng nghiệp............................................................... 4
1.3. Sơ đồ c u trỳc chức năng của Robot.................................................... 5 ấ 1.3.1. Cấ ạu t o............................................................................................... 7
1.3.2. Cỏc chuyển động của Robot............................................................. 7
1.3.3. Hệ thống truyền ngđộ ........................................................................ 8
1.3.4. Hệ thống nhận dạng.......................................................................... 8
1.4. Phõn loại Robot cụng nghiệp ............................................................... 8
1.4.1. Phõn loại theo d ng hỡnh h cạ ọ ........................................................... 8
1.4.2. Phõn loại theo phương phỏp i u khi nđ ề ể ........................................... 11
1.4.3. Phõn loại theo s b c t do............................................................... 12 ố ậ ự 1.5. Mụ hỡnh toỏn học hệ thống truyền động .............................................. 12
1.6. Cỏc phương phỏp đ ềi u khiển................................................................ 13
1.6.1. Điều khiển quỹ đạo khớp................................................................... 14
1.6.2. Điều khiển quỹ đạo tay...................................................................... 14
1.6.3. Điều khiển lực................................................................................... 14
1.6.4. Điều khiển vị trớ................................................................................. 15
1.6.4.1. Luậ đ ềt i u khiển ph n hả ồi:.............................................................. 15
1.7. Ngụn ngữ ậ l p trỡnh của robot ............................................................... 17
1.7.1. Giới thiệu chung về ậ l p trỡnh cho robot............................................ 17
1.7.2. Mụ tả cỏc vật thể và nhiệm vụ........................................................... 19
1.7.3. Hệ thống robot làm việc với camera................................................. 21
1.7.5. Chuyển động gi a cỏc đ ểữ i m tựa........................................................ 23
1.8. Ứng dụng của Robot ............................................................................ 26
1.8.1. Ưu đ ểi m của Robot............................................................................ 26
1.8.2. Ứng dụng của Robot......................................................................... 26
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT FMS, CIM28 2.1. Lịch sử phỏt triển.................................................................................. 28
2.2. Những khỏi niệm cơ ả b n ...................................................................... 30
2.2.1. Tự động húa s n xuất ........................................................................ 30 ả 2.2.2. Tự động húa t ng ph n ..................................................................... 31 ừ ầ 2.2.3. Tự động húa toàn ph n...................................................................... 31 ầ 2.2.4. Mỏy tự động cụng nghệ..................................................................... 31
2.2.5. Tớnh linh hoạt của hệ thống sản xuất ................................................ 31
2.2.6. Tự động hoỏ sản xu t linh ho tấ ạ ........................................................ 32
2.2.7. Hệ thống sản xu t tớch h p CIMấ ợ ....................................................... 32
2.2.8. Modul sản xu t linh ho tấ ạ .................................................................. 33
2.2.9. Robot cụng nghiệp............................................................................. 34
2.2.10. Tổ ợ h p robot cụng nghệ.................................................................. 34
2.2.11. Dõy chuyền tự động linh hoạt......................................................... 34
2.2.12. Cụng đ ạo n tự động hoỏ linh hoạt................................................... 34
2.2.13. Phõn xưởng tự động hoỏ linh hoạt................................................. 34
2.2.14. Nhà mỏy tự động linh hoạt.............................................................. 34
2.3. Cấu trỳc của FMS................................................................................. 35
2.4. Sự tớch hợp của FMS với cỏc hệ thống tự động hoỏ............................ 35
2.5. Nguyờn tắc thiết lập FMS .................................................................... 35
2.6. Phõn loại FMS...................................................................................... 37
2.7. í nghĩa của FMS. ................................................................................ 38
2.8. Vai trũ của robot trong sản xuất........................................................... 38
2.9.1. Tăng thời gian mỏy (thời gian cơ ả b n) c a cỏc mỏy.ủ ....................... 39
2.9.2. Tăng h s s n xuất theo caệ ố ả ............................................................. 40
2.9.3. Giảm vốn lưu thụng nhờ giảm được chu kỳ ả s n xuất....................... 40
2.9.4. Giảm số cụng nhõn trong sản xuất.................................................. 42
2.10. Kho chứa tự động trong hệ thống FMS ............................................. 42
2.10.1. Chức năng của kho chứa tự động................................................... 42
2.10.2. Thành phần của kho ch a t động.................................................. 42 ứ ự 2.10.3. Cỏc loại kho chứa tự động.............................................................. 43
2.10.4. Bố trớ cỏc kho chứa tự động trong hệ thống FMS.......................... 43
2.11. Hệ thống vận chuyển - tớch trữ ự t động ............................................. 43
2.11.1. Thiết bị ỹ k thuật của hệ ống vận chuyển - tớch trữ th ...................... 43
2.11.2. Hệ thống vận chuyển - tớch trữ chi tiết gia cụng............................. 44
2.11.3. Hệ thống vận chuyển - tớch trữ ụ d ng cụ.......................................... 45
2.12. Hệ thống ki m tra tự động ................................................................. 45 ể 2.12.1. Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động...................................... 45
2.12.2. Cấu trỳc của hệ thống kiểm tra tự động......................................... 46
2.12.3. Nguyờn tắc xõy dựng hệ thống kiểm tra t độngự ............................ 46
2.12.4. Cỏc thụng số ầ c n kiểm tra trong quỏ trỡnh gia cụng chi tiết.......... 47
2.13. Tổng quan về ệ ố h th ng CIM .............................................................. 47
2.14. Lập trỡnh gia cụng trong hệ thống CIM ............................................. 51
2.15. Hệ thống Lắp Rỏp tự động................................................................. 52
2.16. Ứng dụng của FMS và CIM............................................................... 53
CHƯƠNG 3: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ROBOT CễNG NGHI P Ệ TRONG HỆ Ả S N XUẤT LINH HOẠT.................................................. 55
3.1. Cỏc bước ứng dụng Robot .................................................................. 55 3.2. Cỏc lĩnh vự ức ng d ng robot trong cụng nghiệp................................ 56 ụ
3.3. Khả năng ứng dụng robot cụng nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt.57 3.3.1. Yờu cầu đối với robot cụng nghi p trong hệ thống FMS và CIM..... 59 ệ
3.3.2. Các bộ phận cấu thành robot công nghiệp trong FMS..................... 59
3.3.3. Đặc tớnh cụng nghệ của robot cụng nghi p.ệ ..................................... 61
3.3.4. Nguyờn tắ ức ng dụng robot cụng nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt...................................................................................................... 75
3.4. Một số ứ ng dụng c a robot cụng nghiệủ p trong hệ thống FMS và CIM..77
3.4.1. Robot trong hệ ố th ng l p rỏp t động............................................... 78 ắ ự 3.4.2. Ứng dụng robot cụng nghiệp trong thành phần thiết bị cụng nghệ chủ yếu........................................................................................................ 79
3.4.3. Ứng dụng robot cụng nghiệp trong cung ứng dụng cụ..................... 80
3.4.4. Ứng dụng robot cụng nghiệp với cỏc thiết bị kiểm tra..................... 81
3.4.5. Ứng dụng robot cụng nghiệp để d n chọ ất thải sản xuất................... 82
3.5. Kinh nghiệ ứm ng dụng FMS ở ộ m t số nước trờn thế giới................... 83
3.5.1. Mộ ố ệ ốt s h th ng FMS c ng hoà liờn bang Ngaở ộ ............................. 83
3.5.2. Hệ thống FMS ở Bungari.................................................................. 90
3.5.3. Hệ thống FMS ở ộ C ng hoà Sộc......................................................... 91
3.5.4. Hệ thống FMS ở Ba lan.................................................................... 93
3.5.5. Hệ thống FMS ở Nhật Bản................................................................ 94
3.5.6. Hệ thống FMS ở ộ C ng hoà liờn bang Đức....................................... 96
3.5.7. Hệ thống FMS ở Hoa Kỳ................................................................... 100
3.5.8. Hệ thống FMS ở Phỏp....................................................................... 101
3.5.9. Hệ thống FMS ở Anh......................................................................... 101
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................. 103