CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ROBOT CễNG NGHIỆP
2.11. Hệ thốngvận chuyển-tớch trữ ựt động
2.11.1. Thiế ị ỹt b k thu t c a h th ng v n chuy n - tớch tr ậ ủ ệ ố ậ ể ữ
Thiết bị kỹ thu t c a h th ng v n chuy n - tớch tr chia làm 2 nhúm: nhúm ậ ủ ệ ố ậ ể ữ
2.11.1.1. Nhúm thiế ịt b chớnh
Nhúm chớnh gồm: Cỏc lo i b ng t i; Cỏc robot v n chuy n; Cỏc c c u v n ạ ă ả ậ ể ơ ấ ậ
chuyển bằng khớ nộn; Cỏc cơ cấu vận chuyển bằng thuỷ lực; Cỏc kho chứa
Cỏc giỏ đỡ; Cỏc mỏy xếp đống; Cỏc robot cụng ngh ; Cỏc mỏy tớnh; Cỏc bộ ệ
vi xử lý
Cỏc đattric; Cỏc trạ đ ềm i u khiển.
2.11.1.2. Nhúm thiế ịt b ph ụ
Nhúm phụ gồm: Cỏc c cấơ u định hướng; Cỏc c cấu xỏc định địa chỉ (xỏc ơ định vị trớ); Cỏc thanh đẩy; Cỏc cơ cấu thỏo, g t; Cỏc tớch; Cỏc bàn nõng h ; Cỏc ạ ổ ạ
bàn quay; Cỏc mỏy nõng hạ; Cỏc phễu rung; Cỏc xe tời v n chuy n; Cỏc c cấu ậ ể ơ
(mỏy) tiếp li u; Cỏc thựng ch a. ệ ứ
2.11.2. Hệ ố th ng v n chuy n - tớch tr chi tiết gia cụng ậ ể ữ
2.11.2.1. Chức n ng c a h th ng v n chuy n - tớch tr chi ti t gia cụng ă ủ ệ ố ậ ể ữ ế
Hệ ố th ng v n chuy n-tớch tr chi ti t gia cụng c a CIM thực hiện cỏc chức ậ ể ữ ế ủ
năng sau đõy:
Vận chuyển cỏc chi tiết gia cụng (phụi) trong thựng chứa hoặc trờn cỏc vệ tinh tới cỏc vị trớ ti p nh n để b xung vào ổ tớch cú dung lượng nhỏ đặt cạnh cỏc mỏy. ế ậ ổ
Lưu tr trong cỏc tớch cú dung lượng l n cỏc chi ti t dự ữữ ổ ớ ế tr gi a cỏc ữ
nguyờn cụng trờn cỏc vệ tinh hoặc trờn thựng chứa và theo lệnh c a mỏy tớnh vận ủ
chuyển chỳng tới vị trớ tiếp nhận để tiếp tục gia cụng.
Vận chuy n cỏc chi tiế để t ó được gia cụng trờn cỏc mỏy tới vị trớ thỏo chi tiết và chuy n cỏc v tinh t do v v trớ c p phụi ho c tớch tr . ể ệ ự ề ị ấ ặ ổ ữ
Vận chuy n cỏc chi ti t ó được gia cụng t i v trớ ki m tra (ki m tra gi a ể ế đ ớ ị ể ể ữ
cỏc nguyờn cụng) và chuyển chỳng v v trớ ti p nh n để gia cụng ti p. ề ị ế ậ ế
2.11.2.2. Phõn loạ ệ ối h th ng v n chuy n - tớch tr chi tiết ậ ể ữ
Hệ th ng v n chuy n - tớch tr chi tiết ố ậ ể ữ được thiết kế chủ yếu theo 3 phương ỏn: Loại giỏ tớch trữ với mỏy xếp đống, lo i băng tảạ i tớch tr và phương ỏn ữ
tổ hợp (g m b ng t i tớch tr và giỏ tớch trữ vớồ ă ả ữ i mỏy x p đống được treo thờm giỏ ế
2.11.3. Hệ thống vận chuyển - tớch trữ ụ d ng cụ
Hiệu quả gia cụng trờn mỏy CNC của hệ thống FMS ph thuộc rất nhiều vào ụ
sự thay đổi cỏc dụng cụ mà cỏc chỉ tiờu cụng nghệ của chỳng là: Tuổi bền, chủng loại chi tiết gia cụng. Tổ chức vận hành dụng cụ ắ c t trong hệ thống bao gồm:
Tiếp nhận d ng cụ ụ cắt và d ng c ph ; Theo dừi tr ng thỏi c a d ng cụ ụ ụ ụ ạ ủ ụ
khi gia cụng chi tiết và thay đổi dụng cụ kịp th i; Gi gỡn và b o qu n d ng c 1 ờ ữ ả ả ụ ụ
cỏch cú hệ thống .
2.11.3.1. Chức n ng c a h th ng v n chuy n - tớch tr d ng c ă ủ ệ ố ậ ể ữ ụ ụ
- Tự động vận chuyển và phõn phỏt dụng cụ cho cỏc mỏy gia cụng.
- Thực hiện cấp và thỏo dụng cụ từ cỏc magazin c a cỏc mỏy khi chuy n ủ ể đổi đối tượng gia cụng và lưu gi chỳng cỏc tớch trung tõm. ữ ở ổ
- Đưa cỏc dụng cụ ra ngoài t cỏc mỏy để hi u ch nh và mài s c. ừ ệ ỉ ắ
- Đưa vào cỏc mỏy cỏc dụng cụ ớ m i.
2.11.3.2. Mộ ố ạt s lo i hệ ố th ng v n chuy n - tớch tr d ng c ậ ể ữ ụ ụ
Cỏc mỏy CNC nhiều nguyờn cụng đều cú cỏc magazin dụng cụ (ổ tớch dụng cụ) để sắp đặt dụng cụ và cỏc cơ cấu để tự động thay đổi dụng cụ theo 1 trỡnh
t ự đó định là từ magazin tới trục chớnh của mỏy và ngược lại. Cỏc magazin dụng cụ
cú dung lợng từ 12 - 60 dụng cụ. Khi s dụố ng c < 12 người ta dựng đầu revonve. ụ
Magazin cú dung lợng từ 12 - 30 chiếc được thiết kế theo kết cấu dạng trống (đĩa),
cũn magazin cú số ợ l ng >50 đợc thiết kế theo kết cấu dạng xớch.
2.12. Hệ thống kiểm tra tự động
2.12.1. Chức n ng c a h th ng ki m tra t động ă ủ ệ ố ể ự
Hệ ố th ng ki m tra t ể ựđộng th hi n kh năể ệ ả ng t ựđộng hoỏ cao vỡ khụng cú
sự tham gia của con người. Nú cú cỏc chức năng sau:
- Nhận và trỡnh thụng tin về cỏc tớnh chất, trạng thỏi kỹ thuật và cỏch bố trớ khụng gian của cỏc đối tượng được kiểm tra, đồng thời kiểm tra trạng thỏi c a mụi ủ
trường cụng nghệ và đ ềi u kiện sản xuất.
- So sỏnh giỏ trị thực tế ớ v i giỏ tr danh nghĩị a c a thụng s . ủ ố
- Truyền thụng tin về sự khụng tương thớch v i cỏc mụ hỡnh c a quỏ trỡnh ớ ủ
- Nhận và trỡnh thụng tin về thực hiện chức năng.
Hệ ố th ng ki m tra t động c n đảm b o: ể ự ầ ả
- Khả năng i u ch nh t động cỏc thiế ị ểđ ề ỉ ự t b ki m tra trong ph m vi 1 ch ng ạ ủ
loại của đối tượng được kiểm tra.
- Phối hợp cỏc đặc tớnh ng lực học của hệ thốđộ ng ki m tra t động v i cỏc ể ự ớ
tớnh chất động lực h c c a cac đối tượng c n được ki m tra. ọ ủ ầ ể
- Độ tin cậy của kiểm tra, k c ki m tra việc chuyển đổi và truyền thụng tin. ể ả ể
- Độ ổn định của cỏc thiết bị kiểm tra.
Hệ th ng ki m tra t ố ể ự động ph i ả đảm b o ch t lượng s n ph m b ng cỏch ả ấ ả ẩ ằ
kiểm tra vật liệu, phụi, dụng cụ, đồ gỏ, chế độ cắt, th sảử n ph m, cỏc thụng s của ẩ ố
thiết bị cụng ngh và s n ph m trờn t t c cỏc giai o n c a quỏ trỡnh chế tạo. ệ ả ẩ ấ ả đ ạ ủ
Ngoài ra phải đảm bảo hiệu quả cao nhất của FMS bằng cỏch kiểm tra và chuẩn
đoỏn cỏc robot cụng nghệ, cỏc thiết bị gia cụng tự động, kỹ thuật tớnh toỏn và kỹ
thuật lập trỡnh.
2.12.2. Cấu trỳc c a h th ng ki m tra t động ủ ệ ố ể ự
Cú 3 mức: mức cao, trung bỡnh, thấp. Hệ thống ki m tra tự động cho phộp xỏc ể định i tượng và thiế ịđố t b kiểm tra đối tượng vớ ừng mức (cao, trung bỡnh, thấp). i t
2.12.3. Nguyờn tắc xõy d ng h th ng kiểm tra tự động ự ệ ố
Cú 2 nguyờn tắc là: “khụng tin cậy” (kiểm tra lại) và “tin cậy”. Kiểm tra “khụng tin cậy” cú 3 phương ỏn:
- Kiểm tra đầu vào của nguyờn cụng tiếp theo (mỏy tiếp theo) tất cả cỏc yếu tố của nguyờn cụng trước đú.
- Kiểm tra đầu vào của nguyờn cụng tiếp theo 1 phần cỏc thụng số đ ó được kiểm tra ở nguyờn cụng trước (những thụng số này cú khả năng nh hưởng n ả đế
chất lượng của nguyờn cụng tiếp theo).
- Kiểm tra phõn phối, tức là tất cả cỏc thụng số cần ki m tra được chia ra 2 ể
phần cho cỏc thiế ị ểt b ki m tra đặt đầu ra c a nguyờn cụng trước và đầu vào c a ở ủ ở ủ
nguyờn cụng tiếp theo.
Kiểm tra “tin cậy” thỡ khụng cần thiết phải kiểm tra ở đầu vào c a nguyờn ủ
Nguyờn tắc kiểm tra “tin cậy” là thớch hợp cho FMS nhất. Nguyờn tắc này
được sử dụng để hoàn ch nh quy trỡnh cụng ngh , cũn h th ng ki m tra và chu n ỉ ệ ệ ố ể ẩ đoỏn ph i ả đảm b o gi i quy t 1 nhi m v ph c t p, ú là t i u hoỏ s nguyờn ả ả ế ệ ụ ứ ạ đ ố ư ố
cụng cần kiểm tra.
2.12.4. Cỏc thụng số ầ c n kiểm tra trong quỏ trỡnh gia cụng chi tiết
Khi kiểm tra vật liệu đầu vào người ta xỏc định kớch thước khuụn khổ, khối lượng và cỏc tớnh chất cơ lý của vật liệu. Khi kiểm tra phụi người ta xỏc định kớch thước hỡnh học như chiều dài, đường kớnh mặt chuẩn để cho robot cú th túm được ể
và để kẹp trong đồ gỏ, đồng thời người ta cũn quan sỏt cỏc khuyết tật bờn ngoài và bờn trong để đảm bảo chế độ gia cụng tự động. Kiểm tra ở vựng gia cụng là kiểm
tra độ chớnh xỏc gỏ đặt và kẹp ch t chi tiết trong đồ gỏ. ặ
Để đảm bảo chất lượng s n ph m c n kiểả ẩ ầ m tra khụng ch cỏc chi ti t mà cũn ỉ ế
phải kiểm tra cỏc thụng số của d ng c cắụ ụ t (độ mũn c a dao, nhi t ủ ệ độ lưỡi cắt),
kiểm tra mỏy (định vị và kẹp chặt chi tiết, biến dạng của mỏy), kiểm tra chế độ gia cụng (lực cắt, tốc độ cắt, mụmen xo n, lượng ch y dao và chi u sõu c t), kiểm tra ắ ạ ề ắ
mụi trường cụng nghệ (nhiệt độ và tiờu hao dung d ch trơn nguội, cỏc yếu tố tỏc ị động khỏc như: Rung động, nhiệt độ, ỏp suất và độ ẩm của khụng khớ) và kiểm tra
cỏc hệ thống phụ ợ. tr
2.13. Tổng quan về ệ h thống CIM
CIM là một nhà mỏy sản xuất tự động húa toàn ph n, nơi mà tấ ả cỏc quỏ ầ t c trỡnh sản xuất được tớch hợp và được điều khiển bởi mỏy tớnh. CIM quản lý tự động thụng qua sự tớch h p cỏc phõn hệợ : CAD, CAM, CAP, CAPP; Cỏc t bào gia ế
cụng (CN, CNC, DNC); Hệ thống cấp li u; Hệ ệ thống lắp rỏp linh hoạt; Hệ ống th mạng LAN nội bộ liờn kết cỏcthành ph n trong h th ng và m ng Internet; H ầ ệ ố ạ ệ
Hỡnh II.2: Hệ thống sản xuất CIM Cỏc thành phần hệ thống CIM
Cỏc thành phần chớnh trong một hệ thống CIM bao gồm cỏc modul: Lập k ế
hoạch sản xuất; Thiết kế sản ph m; L p qui trỡnh s n xu t; L p trỡnh cho cỏc tr m ẩ ậ ả ấ ậ ạ
gia cụng; Thiết bị ả s n xuất; Vận chuyển, tớch trữ; Kiểm tra; Ti p th , phõn ph i s n ế ị ố ả
phẩm; Tài chớnh, cỏc vấn đề khỏc
Lập kế hoạch sản xuất: Khi nhận đượ đơc n đặt hàng trực ti p hay qua cỏc ế
phương tiện giao tiếp (internet) cựng với chiến lược phỏt triển sản phẩm, CIM quản lý bằng phần mềm chuyờn biệt (CIMSOFT) nú liờn t c được truy n i t i cỏc ụ ề đ ớ
phõn hệ quản lý, i u khiển hệ thống. Dựa trờn kế hoạch này cỏc phõn hệ tự động đ ề
cập nhật, xử lý thụng tin để đảm bảo sự hoạt động nhịp nhàng, lưu loỏt cho toàn hệ
thống. Vỡ vậy, việc lập kế hoạch cú ý nghĩa rất quan trọng, nú quản lý toàn bộ hệ thống trờn tầng vĩ mụ.
Thiết kế sản ph m: Thi t k s n ph m là modul nh m t o ra cỏc thụng s về ẩ ế ế ả ẩ ằ ạ ố đối tượng cần s n xu t. Khi nh n sản phẩả ấ ậ m m i thỡ modul qu n lý t động dũ tỡm ớ ả ự
trong thư ệ vi n d li u s n ph m v sự tồ ạ ủữ ệ ả ẩ ề n t i c a s n ph m, n u ó cú thỡ chuy n ả ẩ ế đ ể đến phõn hệ gia cụng, n u chưa cú thỡ a ra dạng sảế đư n ph m ó t n tạ ớẩ đ ồ i v i m c ứ độ
Phõn hệ CAD/CAM: Thiết kế CAD (Computer Aided Design) là đưa ra được cỏc hệ thống s hỡnh h c v th c th với đầ đủố ọ ề ự ể y dữ ệ li u c n thi t để chuyển ầ ế
giao cho phõn hệ CAM. Phõn hệ CAM (Computer Aided Manufacturing) bản chất là phần mềm trợ giỳp gia cụng, nhận cỏc thụng số hỡnh h c từọ phõn hệ CAD và thụng số cụng nghệ sau đú chuyển thể thành dữ ệ li u đầu vào cho t bào gia cụng. ế
Phõn hệ RP (Rapid Prototyping): Là một phõn hệ ạ t o mẫu nhanh cho dữ liệu CAD hoặc CAD/CAM. Khi mụ hỡnh CAD được tạo lập thỡ RP sẽ tạo ra v t th ậ ể
thực đõy cũng là thụng tin để hoàn thiện mụ hỡnh v t th trờn CAD. PHõn h RP ậ ể ệ
giỳp cho quỏ trỡnh thiế ế ảt k gi m được nhi u th i gian để i đến k t qu cu i cựng ề ờ đ ế ả ố
cho ra dữ liệu CAD trước khi sản xuất. Ngoài ra cụng nghệ ngược của RP và RE (Revert Engineering) cho phộp lấy thụng tin CAD khi vật thể đ ó cú, đõy cũng là
giải phỏp rất hi u qu cho quỏ trỡnh thiết kế. ệ ả
Lập qui trỡnh sản xuất: Là phõn hệ mất nhiều thời gian và tài chớnh. CIM xử dụng cỏc modul lập quy trỡnh cụng nghệ tự động b ng gi i phỏp ph n m m l p ằ ả ầ ề ậ
trỡnh. Phõn hệ CAPP (Computer Aided Process Planning) là m t gi i phỏp h u ộ ả ữ
hiệu. Với cỏc thụng tin đầ đủ phõn hệ CAPP sẽ quyết định y đưa ra một qui trỡnh
cụng nghệ ợ h p lý nhất để gia cụng chi tiết.
Lập trỡnh cho cỏc trạm gia cụng: Cỏc trạm gia cụng bao gồm cỏc trang thiết bị tham gia trong quỏ trỡnh chế tạo s n ph m: Cỏc mỏy CNC, Robot… Lập trỡnh ả ẩ
cho cỏc tế bào gia cụng CNC bao gồm cỏc thụng tin về hỡnh học (CAD) và cỏc thụng tin cụng nghệ. Quỏ trỡnh được mụ phỏng trờn phõn hệ CAD/CAM. Lập trỡnh cũng hoàn toàn tương tự với robot và cỏc thi t b khỏc và g i lờn m c x lý thụng ế ị ử ứ ử
tin cao hơn để phối hợp.
Thiết bị sản xuất: Quỏ trỡnh sản xu t được thi t l p khi cỏc y u t chu n b ấ ế ậ ế ố ẩ ị
về kỹ thu t và t ch c được th c hi n. Trong quỏ trỡnh này chi ti t dần dần được ậ ổ ứ ự ệ ế
hỡnh thành. Đõy cũng là quỏ trỡnh trực tiếp làm biến đổi phụi liệu thụng thành chi tiết. Trờn cỏc tế bào gia cụng chi tiết trực tiếp bị biến đổi về mặt hỡnh h c và c ọ ơ
tớnh. Cỏc tế bào gia cụng mà chủ yếu là cỏc mỏy i u khi n s CNC, DNC… Và đ ề ể ố
Hỡnh II.3: Tế bào gia cụng CNC
Hệ thống vận chuyển-tớch trữ: Vận chuyển cỏc chi tiết gia cụng (phụi) trong kho hoặc trờn cỏc vệ tinh t i cỏc v trớ ti p nh n hay chuy n tớch tr d ng c . ớ ị ế ậ ể ữ ụ ụ
Hệ thống kiểm tra: Kiểm tra cỏc thụng số về đối tượng sản xuất trong hệ thống. CIM sử dụng nhiều mỏy kiểm tra tự động khả lập trỡnh.
Hỡnh III.4: Dõy truyền kiểm tra tự động
Tiếp thị, phõn ph i sản phẩm: Đõy cũng là một modul quan trọng để phỏt ố
triển chiến lược sản xuất. Doanh nghiệp phải cú phương thức marketing và phõn
2.14. Lập trỡnh gia cụng trong hệ thống CIM
Trong cỏc hệ thống CIM thụng thường cỏc mỏy CNC được sử dụng t i cỏc ạ
trạm gia cụng, mỗi mỏy CNC cú một nhi m v th c hiện một hay một số nguyờn ệ ụ ự
cụng trong dõy chuyền s n xuả ất của CIM. Cựng với một phần mềm thiết kế gia cụng cơ khớ và cỏc đầu vào, ra để giao tiếp với cỏc Robot cho phộp chỳng ta cú thể lập trỡnh để iđ ều khiển cỏc mỏy CNC gia cụng cỏc chi tiết cần thiết trong dõy
chuyền sản xuất của CIM mỗi khi cú tớn hiệu yờu cầu t robot hay t mỏy tớnh ừ ừ
trung tõm.
Để lập trỡnh cho cỏc mỏy CNC trong hệ thống CIM tuỳ theo từng loại phần
mềm thiết kế gia cụng cơ khớ được sử dụng v i cỏc lo i mỏy CNC c a cỏc hóng ớ ạ ủ
khỏc nhau mà mỗi lo i sạ ử dụng m t s cỏc h lệộ ố ệ nh nh t ấ định, nh ng núi chung ư
trong hệ thống CIM cỏc ngụn ng lậữ p trỡnh cho mỏy CNC ch y u dựng h lệnh G ủ ế ệ
và hệ lệnh M. Người s dụử ng cú th lập trỡnh trựể c ti p t i cỏc mỏy gia cụng ho c ế ạ ặ
lập trỡnh bằng phần mềm mỏy tớnh rồi kế ố ớt n i v i mỏy gia cụng CNC để ch y ch-ạ ương trỡnh. Với khả năng ngày càng m nh c a cỏc cụng c ph n m m vi c l p ạ ủ ụ ầ ề ệ ậ
trỡnh gia cụng đối với cỏc mỏy CNC ngày càng trở nờn đơn gi n, người l p trỡnh ả ậ
ngày nay thậm chớ khụng cần phải học một ngụn ngữ lập trỡnh ph c t p ứ ạ để lập
trỡnh cho một mỏy CNC, thay vào đú người ta chỉ ầ c n sử dụng cỏc phần mềm thiết
k ế để thiết kế nờn hỡnh dạng sản phẩm trờn mỏy tớnh, nạp cỏc dữ liệu cần thiết về