Thiết kế hệ thống lắp ráp tự động trong hệ thống MiniCIM ppsx

Thiết kế hệ thống lắp ráp tự động trong
hệ thống MiniCIM

Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm lắp ráp





Hệ thống lắp ráp tự động đợc thiết kế dựa trên cơ sở yêu cầu kỹ thuật của sản
phẩm lắp ráp. Sản phẩm lắp ráp ở đây là hộp giảm tốc 1 cấp với tỷ số truyền u = 2.
Hộp giảm tốc gồm có thân hộp, nắp hộp, 2 bánh răng, 3 ốc vít để bắt chặt thân hộp
và lắp hộp lại với nhau. Trên thân và nắp hộp giảm tốc đã gia công các lỗ lắp bánh
răng và ốc vít (lỗ ren M5).
Yêu cầu độ song song 2 trục bánh răng sau lắp đạt 0,5/100 mm. Sai số
khoảng cách trục 2 bánh răng là 22- 0,2 mm.
4.2.2. Cấu trúc của hệ thống lắp ráp tự động trong MiniCIM
Hệ thống băng tải và Pallet
Hệ thống băng tải đợc sử dụng là băng tải xích con lăn, có 2 hàng băng tải chạy
song song. Trên 2 hàng băng tải này có đặt cố định 3 vị trí dừng của 3 trạm là,
trong đó vị trí dừng của trạm phay CNC đợc kết hợp với trạm lắp ráp tự động. Các
chi tiết cần lắp ráp đợc đặt trên các pallet và vận chuyển trên băng tải 1 cách liên
tục đến vị trí trạm lắp ráp tơng ứng. Vì sản phẩm là dạng hộp trụ nên đợc định vị
trên pallet bằng 1 mặt phẳng và 3 chốt ( hạn chế 5 bậc tự do, và tự định tâm
Hình 4.2. Pallet với các chốt trụ để định tâm chi tiết nắp hoặc thân hộp giảm tốc

Hình 4.3. Pallet chứa nắp hộp giảm tốc
Hình 4.4. Pallet chứa thân hộp giảm tốc
Hình 4.5. Pallet chứa các bánh răng.









• Rôbốt :
Rôbốt kết cấu 5 bậc tự do rất linh hoạt khi di chuyển chi tiết lắp ráp. Rôbốt có
nhiệm vụ gắp nắp và thân hộp giảm tốc từ Pallet (khi Pallet đợc dừng trớc trạm lắp
ráp) đến trạm định vị tìm vị trí lỗ bánh răng trên nắp và thân hộp giảm tốc. Sau đó
rôbốt gắp nắp và thân hộp giảm tốc đến đồ gá cố định để định vị cứng khi lắp các
bánh răng vào. Cuối cùng rôbốt gắp bánh răng vào thân hộp giảm tốc, gắp vít xỏ
vào lỗ ren trên nắp, và gắp tôvit xoắn các vít đó lại.
• Hệ thống điều khiển băng tải và rôbốt:
Hệ thống này gồm bộ điều khiển PLC, máy tính chủ, bộ điều khiển rôbốt, bộ đọc
mã vạch của Pallet. PLC điều khiển băng tải chuyển động, điều khiển vị trí dừng
của các Pallet khi tới trạm định vị( cho qua hay giữ lại). Rôbốt đợc lập trình bằng
ngôn ngữ MCL để thực hiện các thao tác lắp ráp sản phẩm một cách chính xác
nhất. Thông qua mạng Ethernet và sử dụng cổng Hub mà máy tính chủ có thể điều
khiển cả quá trình hoạt động lắp ráp một cách liên tục, chính xác và linh hoạt.

• Giá cấp chi tiết:
Giá cấp chi tiết có các hàng để chứa nắp, thân, và các bánh răng. Dung lợng chứa
của giá không lớn, nhng đủ cho một quá trình sản xuất theo một đơn hàng đã định
sẵn.
• Giá cấp tôvít, ốc vít tự động (kiểu trọng lực):
Tôvít là 1 động cơ mà đầu ra có gắn 1 mỏ vít xoắn để vặn vít. Động cơ này có
công suất nhỏ, tốc độ quay chậm để phù hợp cho vặn xoắn các ốc vít. Điều khiển
động cơ bằng PLC với 2 tín hiệu, một tín hiệu ON để bật động cơ, một tín hiệu
OFF để tắt động cơ.
Giá cấp vít tự động là một rãnh nghiêng 300, trên đó có đặt các vít M5. Khi 1 vít
ngoài cùng đợc lấy ra thì với tác dụng của trọng lực thì các vít còn lại sẽ tự động
trợt theo rãnh nghiêng xuống, do đó lúc nào cũng có 1 vít ở vị trí sẵn sàng chờ để
gắp.













Trạm định vị: (gồm đồ gá, trạm xoay tìm lỗ)
Đồ gá đợc dùng để hạn chế 6 bậc tự do, gồm có: 1 mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do,
1 chốt trụ và chốt trám hạn chế các bậc còn lại. Tại vị trí của đồ gá thì thân hộp
giảm tốc đợc định vị để lắp các bánh răng, nắp hộp và các ốc vít vào.

Trạm xoay tìm lỗ thể hiện trên hình vẽ. Nó gồm có: 1 động cơ quay mà đầu ra của
động cơ có lắp bánh cao su vát côn ở đầu để truyền momen quay cho chi tiết (thân
hoặc nắp hộp giảm tốc), 2 bánh côn bằng thép có tác dụng nh khối V để định vị
chi tiết khi quay, 1 chốt bật có lò xo để xác định lỗ lắp bánh răng của chi tiết (nắp
hoặc thân hộp giảm tốc), dới chốt này có đặt 1 công tắc hành trình để bật, tắt động
cơ.








Hình 4.6. Trạm xoay tìm lỗ cho nắp hộp.


S¶n phÈm
Nhãm
Th©n hép br lín
br nhá
N¾p hép
èc vÝt
Côm
Phơng pháp lắp ráp
Sử dụng phơng pháp lắp lẫn hoàn toàn tức là, nếu lấy bất kỳ 1 chi tiết nào đó đem
lắp vào vị trí của nó trong saỷnphẩm lắp mà không phaỷi sửa chửừa, điều chỉnh và
vẫn ủaỷm baỷo theo đúng yêu cầu kỹ thuật và thiết kế. ở đây bất kỳ cặp bánh
raờng và nắp, thân hộp giaỷm tốc nào cũng lắp vừa với nhau mà không cần phaỷi
chỉnh sửa, điều chỉnh mà vẫn ủaỷm baỷo yêu cầu thiết kế saỷn phẩm hộp giaỷm

tốc.
Sơ đồ lắp ráp
ở đây chi tiết cơ sở là thân hộp giaỷm tốc, các chi tiết khác nh cặp bánh raờng, nắp
hộp, các ốc vít M5 sẽ đợc lắp lên chi tiết cơ sở.
Quy trỡnh lắp ráp
Trên cơ sở sơ đồ lắp ta lập đợc quy trỡnh lắp nh sau: ủaàu tiên
rôbốt gắp thân hộp giaỷm tốc từ Pallet đặt lên trạm xoay tỡm lỗ. Tiếp theo gắp
thân đó tới đồ gá để định vị cứng tại đó. Tiếp theo rôbốt gắp 2 bánh raờng từ Pallet
tới lắp vào thân hộp giaỷm tốc đã đợc định vị trên đồ gá.







Tiếp theo gắp nắp hộp lắp vào cụm gồm thân và cặp bánh răng. Tiếp theo gắp các
ốc vít từ giá cấp ốc vít tự động đặt vào các lỗ ren trên nắp hộp giảm tốc. Sau đó
gắp tôvít xoắn để vặn các ốc vít đó cứng với thân hộp giảm tốc. Cuối cùng rôbốt
gắp sản phẩm hoàn thành vào thùng chứa và kết thúc quá trình lắp ráp sản phẩm.
Lập trình cho điều khiển tự động lắp ráp của MiniCIM
Trong quá trình lắp ráp sản phẩm hộp giảm tốc trên hệ thống MiniCIM, hệ thống
băng tải có nhiệm vụ vận chuyển các chi tiết cần lắp ráp đến trạm lắp ráp đợc điều
khiển bằng PLC và chơng trình “router” của phần mềm quản lý CIM; một robot có
chức năng thực hiện tất cả các khâu của quá trình lắp ráp, đợc hoạt động theo ch-
ơng trình lập bằng ngôn ngữ MCL; một trạm định vị đợc điều khiển bởi chơng
trình robot cho phép định vị chính xác vị trí của các thành phần lắp ráp.
Các chơng trình lập trình với MCL và PLC cũng nh các giới thiệu về ngôn ngữ
MCL và PLC đợc trình bày chi tiết ở chơng 3.
Lập trình MCL điều khiển rôbốt

Theo quy trình lắp ráp hộp giảm tốc thì các chơng trình MCL điều khiển rôbốt
sẽ gồm:
• Gắp thân hộp giảm tốc vào trạm định vị rồi đa lên trạm lắp ráp.
• Lắp ráp các bánh răng lấy từ Pallet dừng tại trạm 3.
• Định vị nắp hộp giảm tốc thông qua trạm định vị rồi lắp ráp vào thân hộp.
• Lắp các vít nhờ một động cơ riêng.
• Gắp sản phẩm bỏ vào kho chứa.
• Lập trình PLC điều khiển băng tải
• Hệ thống băng tải có nhiệm vụ lần lợt vận chuyển các chi tiết cần lắp ráp:
thân hộp giảm tốc, các bắnh răng, nắp hộp giảm tốc đến trạm 3 và dừng lại
tại đó để chờ robot thực hiện quá trình lắp ráp.
Kết luận
A.ý ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
1. Công nghệ sản xuất tích hợp có trợ giúp của máy tính CIM là
công nghệ sản xuất tiên tiến có tính linh hoạt cao, lần đầu tiên đợc nghiên cứu ở
Việt Nam.
2. Lập trình gia công một số chi tiết của hộp giảm tốc trên các
máy CNC mô hình tại phòng thí nghiệm CIM của bộ môn Công nghệ Chế tạo
máy-Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội.
3. Nghiên cứu phơng pháp lập trình cho Rôbốt để thực hiện quá
trình gia công và lắp ráp.
4. Xây dựng đợc trạm lắp ráp tự động hộp giảm tốc 1 cấp với tỷ
số truyền u=2.
B. Sản phẩm khoa học của đề tài:
1. Xây dựng đợc môn học mới: “ Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và sản xuất
tích hợp CIM”.
2. Xây dựng đợc các bài thí nghiệm cho môn học: “ Hệ thống sản xuất linh hoạt
FMS và sản xuất tích hợp CIM”.
3. Viết đợc quyển sách giáo trình dùng cho Đại học và Cao học: “Hệ thống sản
xuất linh hoạt FMS và sản xuất tích hợp CIM”.

4. Đào tạo đợc 2 kỹ s tài năng chuyên ngành Cơ điện tử và hiện nay đang đào tạo
tiếp 2 kỹ s tài năng cùng chuyên ngành trên.
C. Hớng nghiên cứu tiếp:
1. Nghiên cứu chế tạo các cụm chi tiết phức tạp hơn.
2. Xây dựng các thí nghiệm kiểm tra phân loại sản phẩm
theo màu sắc.
3. Sẽ đào tạo nhiều kỹ s chuyên ngành Cơ điện tử và Chế tạo
máy tại phòng thí nghiệm CIM.
4. Mở các lớp bồi dỡng chuyên đề về công nghệ công nghệ
sản xuất tích hợp có trợ giúp của máy tính CIM.
Tài liệu tham khảo
1. PGS.TS Trần Văn Địch.
Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và sản xuất tích hợp CIM.
Nhà xuất bản KHKT, Hà nội, 2001.
2. PGS.TS Trần Văn Địch.
Công nghệ trên máy CNC.
Nhà xuất bản KHKT, Hà nội, 2000.
3. Nguyễn Thiện Phúc.
Robot công nghiệp.
Nhà xuất bản GD, Hà nội, 2001.
Mastering Programmable Controllers.
Learning Activity Packet 1–8, Allen – Bradley SLC500, 1997 Amatrol, Inc.
MiniCIM- Computer Integrated Manufacturing System.
Operation Guide, Amatrol Version 1.0, April 2002.
6.Automated Material Handling.
Learning Activity Packet 1–8, Allen – Bradley SLC500, 1997 Amatrol, Inc.
7. MCLII Language Reference Guide.
Copyright 1995 by Amatrol, Inc.
8. Phần mềm lập trình PLC. RSLogic 500 – Phòng thí nghiệm CIM C8/201.
9. Phần mềm lập trình cho máy CNC MicroMill2000 và MicroLathe2000.

Phòng thí nghiệm CIM C8/201.