Các yêu cầu đối với các robot hoạt động trong hệ thống CIM docx

Các yêu cầu đối với các robot hoạt động
trong hệ thống CIM

Để đáp ứng các yêu cầu hoạt động trên trong hệ thống CIM các robot công nghiệp
cần có những tính năng sau:
Thực hiện các nguyên công một cách tự động.
Dễ điều chỉnh khi thay đổi đối tợng sản xuất bằng cách thay đổi chơng trình lập
cho robot. Có khả năng thực hiện nhiều công việc với nhiều loại chi tiết khác
nhau.
Phải đợc kết nối vào mạng truyền thông của hệ thống.
Có khả năng thực hiện các thao tác một cách nhẹ nhàng với độ chính xác cao.
Đảm bảo làm việc ổn định theo chu trình trong thời gian dài.
Có khả năng trang bị thiết bị kiểm tra tự động chất lợng gia công và có phần mềm
lập trình riêng.
2.3. Kho chứa tự động trong hệ thống CIM
Chức năng của kho chứa tự động
Kho chứa tự động là nơi tiếp nhận, lu trữ các vật liệu đầu vào (phôi), các thiết bị
phụ trợ, các chi tiết thành phẩm, phế phẩm và chất thải của quá trình sản xuất.
Qua đó ta có thể quản lý đợc số lợng của phôi ban đầu, thành phẩm và phế phẩm,
từ đó đánh giá đợc năng suất sản xuất, chất lợng sản phẩm. Đồng thời đa ra sự
hiệu chỉnh về thông số kỹ thuật của quá trình gia công để đảm bảo hiệu quả của hệ
thống CIM.
Thành phần của kho chứa tự động
Kho chứa tự động bao gồm các thành phần sau:
Khu lu giữ hàng hoá.
Khu tiếp nhận và chuyển hàng hoá tới hệ thống vận chuyển.
Khu xếp đặt các chi tiết hoặc sản phẩm trong thùng chứa.
Khu tiếp nhận và chuyển hàng hoá từ khu lu giữ.
Vì đa số các kho chứa tự động đợc chế tạo theo kiểu giá đỡ, nên chúng có kết cấu
gồm các thành phần sau:
Các cơ cấu giá đỡ: Là nơi chứa hàng hoá

Các máy xếp đống tự động.
Các thùng chứa.
Các cơ cấu để cấp và tháo các thùng chứa.
Các cơ cấu để vận chuyển thùng chứa từ ổ tích tới hệ thống vận chuyển và ngợc
lại.
Các thiết bị điều khiển tự động kho chứa: Để điều khiển các máy xếp dỡ hàng hoá
1 cách chính xác từ thùng chứa tới ô chứa đang trống (có thể chứa hàng trên giá
đỡ).
1. Các loại kho chứa tự động
a. Dạng giá cần cẩu
Với kết cấu gồm 1 máy cần cẩu để nâng hạ hàng hoá từ các giá chứa tới các ổ tích
và ngợc lại rất linh hoạt. Tuy nhiên có hạn chế là dung lợng ổ chứa không lớn.
Song do có khả naờng tự động hoá cao, với lại diện tích nhỏ gọn nên đợc sử dụng
phổ biến trong các hệ thống CIM cũng nh FMS.

Hỡnh 2.5. Các sơ đồ của các kho chứa tự động có dạng giá cần cẩu .
B-chiều rộng của giá, BP -chiều rộng của bớc dùng cho máy cần cẩu .
LH -chiều dài ổ tích trửừ, H-chiều cao kho chứa, hH -chiều cao ổ tích trửừ
1-máy cần cẩu , 2-giá, 3-ổ tích trửừ.


b. Dạng cần cẩu cầu
Với 1 máy cần cẩu dạng cầu có thể di chuyển ngang, dọc, lên xuống và có thể
quay quanh 1 trục nên rất linh hoạt khi xếp dỡ hàng hoá. Dạng kho chứa cần cẩu
cầu khắc phục đợc nhợc điểm của dạng giá cần cẩu đó là dung lợng lớn hơn nhiều.
Dạng cần cẩu cầu có đến 3 giá, 4 giá hoặc 6 giá chứa hàng trong khi dạng giá cần
cẩu chỉ có 1 hoặc 2 giá chứa là cùng. Nhng do có nhiều giá chứa nên diện tích mặt
bằng lớn, và naờng suất của máy cần cẩu cầu không cao nên chỉ sử dụng cho sản
xuất hàng loạt nhỏ.

Hỡnh 2.6. Các sơ đồ của các kho chứa tự động có dạng cần cẩu cầu.
a-Loại có 3 giá ; b-Loại có 4 giá ;1-máy cần cẩu dạng cầu ; 2-các giá.


a. Dạng giá trọng lực
Với kết cấu giá nghiêng lợi dụng trọng lực để cấp và thoát phôi từ đầu cao
này sang đầu thấp kia. Tại 2 đầu của giá nghiêng có các bộ trợt tự động để tiếp
nhận phôi. Dạng kho chứa này chỉ dùng cho 1 số loại chi tiết nhất định, do đó tính
linh hoạt không cao.


Hỡnh 2.7. Kho chứa tự động có dạng giá trọng lực
1-Bộ trợt tự động ; 2-Giá trọng lực ; 3-Cơ cấu cấp thoát phôi(chi
tiết)
1. Bố trí các kho chứa tự động trong hệ thống CIM
Các kho chứa tự động đợc đặt gần các
Hỡnh 2.8. Mặt bằng kho chứa tự động có dạng giá cần cẩu.
1-Phần diện tích bố trí các máy ; 2-Các cơ cấu cấp phát và ổ tích; 3-Bộ
phận kiểm tra đầu vào ; 4-Kho chứa tự động ; 5-Kho chứa tổ hợp (chứa vật liệu,
phôi, dụng cụ, thùng chứa, sản phẩm ); 6-Hớng di chuyển của vật liệu, phôi, thùng
chứa rỗng, dụng cụ ; 7-Lối ra của thành phẩm và phế phẩm ; 8-Bộ phận kiểm
4-Kho chứa ; 9-Lối ra của chất thải sản xuất.
thiết bị công nghệ (các máy CNC). Khi ấy các máy cần cẩu tự động (của
kho chứa tự động) không chỉ thực hiện việc xếp đặt mà còn cấp phát vật t, phôi và
sản phẩm hoàn thiện. Do đó tiết kiệm đợc diện tích sản xuất, nâng cao độ ổn định
của cả hệ thống vận chuyển - kho chứa, taờng naờng suất và hạ giá thành sản
phẩm.

Hỡnh 2.8. Mặt bằng kho chứa tự động có dạng giá cần cẩu.
1-Phần diện tích bố trí các máy ; 2-Các cơ cấu cấp phát và ổ tích; 3-Bộ

phận kiểm tra đầu vào ; 4-Kho chứa tự động ; 5-Kho chứa tổ hợp (chứa vật liệu,
phôi, dụng cụ, thùng chứa, sản phẩm ); 6-Hớng di chuyển của vật liệu, phôi, thùng
chứa rỗng, dụng cụ ; 7-Lối ra của thành phẩm và phế phẩm ; 8-Bộ phận kiểm
4-Kho chứa ; 9-Lối ra của chất thải sản xuất.


Hệ thống vận chuyển - tích trữ tự động của CIM
Thiết bị kỹ thuật của hệ thống vận chuyển - tích trữ
Thiết bị kỹ thuật của hệ thống vận chuyển - tích trữ chia làm 2 nhóm: nhóm
thiết bị chính, nhóm thiết vị phụ.
Nhóm thiết bị chính: Nhóm chính gồm:
Các loại băng tải
Các rôbốt vận chuyển
Các cơ cấu vận chuyển bằng khí nén
Các cơ cấu vận chuyển bằng thuỷ lực
Các kho chứa
Các giá đỡ
Các máy xếp đống
Các rôbốt công nghệ
Các máy tính
Các bộ vi xử lý
Các đattric
Các trạm điều khiển
Nhóm thiết bị phụ: Nhóm phụ gồm:
Các cơ cấu định hớng
Các cơ cấu xác định địa chỉ (xác định vị trí)
Các thanh đẩy
Các cơ cấu tháo, gạt
Các ổ tích
Các bàn nâng hạ

Các bàn quay
Các máy nâng hạ
Các phễu rung
Các xe tời vận chuyển
Các cơ cấu (máy) tiếp liệu
Các thùng chứa
Hệ thống vận chuyển - tích trữ chi tiết gia công của CIM
Chức năng của hệ thống vận chuyển - tích trữ chi tiết gia công
Hệ thống vận chuyển-tích trữ chi tiết gia công của CIM thực hiện các chức
năng sau đây:
Vận chuyển các chi tiết gia công (phôi) trong thùng chứa hoặc trên các vệ
tinh tới các vị trí tiếp nhận để bổ xung vào ổ tích có dung lợng nhỏ đặt cạnh các
máy.
Lu trữ trong các ổ tích có dung lợng lớn các chi tiết dự trữ giữa các nguyên
công trên các vệ tinh hoặc trên thùng chứa và theo lệnh của máy tính vận chuyển
chúng tới vị trí tiếp nhận để tiếp tục gia công.
Vận chuyển các chi tiết đã đợc gia công trên các máy tới vị trí tháo chi tiết
và chuyển các vệ tinh tự do về vị trí cấp phôi hoặc ổ tích trữ.
Vận chuyển các chi tiết đã đợc gia công tới vị trí kiểm tra (kiểm tra giữa
các nguyên công) và chuyển chúng về vị trí tiếp nhận để gia công tiếp.
Phân loại hệ thống vận chuyển - tích trữ chi tiết
Hệ thống vận chuyển - tích trữ chi tiết đợc thiết kế chủ yếu theo 3 phơng
án: loại giá tích trữ với máy xếp đống, loại băng tải tích trữ và phơng án tổ hợp
(gồm băng tải tích trữ và giá tích trữ với máy xếp đống đợc treo thêm giá hoặc các
xe tời di chuyển trên đờng ray).
Dới đây chúng ta sẽ nghiên cứu một số hệ thống vận chuyển - tích trữ có
dung lợng vừa và nhỏ dùng cho các vệ tinh của Nhật Bản và Hoa Kỳ đợc lắp đặt
cạnh các máy CNC nhiều nguyên công trong hệ thống CIM.

Hỡnh 2.9. ổ tích vệ tinh với xe tời di động của hãng Hitachi Seiki(Nhật

Bản)
1-Các vệ tinh ; 2-ổ tích ; 3-ủờng ray ; 4-Xe tời di động ; 5-Máy nhiều
nguyên công ; 6-Cơ cơ cấu quay ; 7-Bàn quay.

Hình vẽ 1 là hệ thống vận chuyển - tích trữ (magazin) với xe tời di động
của hãng Hitachi Seiki (Nhật Bản). Di chuyển các vệ tinh 1 từ các vị trí của ổ tích
2 tới cơ cấu quay 6 để tự động thay đổi các vệ tinh trên máy nhiều nguyên công 5
và ngợc lại đợc thực hiện bằng xe tời di động 4 với truyền động bằng xích hoặc
dây cáp. Xe tời đợc trang bị cơ cấu tiếp nhận – cấp phát các vệ tinh và đợc di
chuyển trên đờng ray 3. Trong ổ tích có vị trí với bàn quay 7 đợc dùng để gá và
tháo các chi tiết gia công và để nối kết với cơ cấu vận chuyển bên ngoài hệ thống
CIM.
Xe tời di động khác băng tải tích trữ ở chỗ là trên băng tải tích trữ tất cả các
vệ tinh đợc di chuyển cùng lúc, còn xe tời di động có thể chọn một vệ tinh bất kỳ
để cấp cho máy gia công. Kết cấu của xe tời di động không phức tạp, đơn giản khi
vạn hành và đợc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống vận chuyển - tích trữ nh một
cơ cấu vận chuyển, đảm bảo mối liên kết giữa ổ tích (magazin) vệ tinh và các chỗ
làm việc của công nhân.
Hệ thống vận chuyển - tích trữ với xe tời di động cho phép phục vụ một số
máy nhiều nguyên công và có thể đợc sử dụng để vận chuyển nhiều loại chi tiết
gia công khác nhau.
Hỡnh 2 là hệ thống vận chuyển - tích trửừ vụựi baờng tải tích trửừ trong
CIM của hãng Cincinnati Milacron (Hoa Kỳ). Hệ thống CIM này có 4 máy CNC
nhiều nguyên công 4 và hệ thống vận chuyển – tích trửừ các vệ tinh với baờng tải
tích trửừ con laờn 1 khép kín và các ổ tích con laờn phụ trợ giảm xung 6 đặt cạnh
mỗi máy của CIM. Ngoài ra mỗi máy còn có trên bàn một vị trí chờ bổ xung 3 cho
vệ tinh, nó cho phép giảm thời gian dừng của máy khi thay đổi vệ tinh.

Hình 2.10. Hệ thống vận chuyển-tích trữ vệ tinh trong CIM của hãng
Cincinnati Milacron (Mỹ).1-Băng tải tích trữ con lăn; 2-Cơ cấu quay; 3-Vị trí bàn

bổ xung; 4-Các máy nhiều nguyên công; 5-Cơ cấu tiếp nhận-cấp phát; 6-ổ tích
con lăn phụ trợ; 7- Vị trí cấp chi tiết; 8-Vị trí tháo chi tiết.
Di chuyển vệ tinh từ các nhánh dọc của băng tải sang các nhánh ngang và
từ các nhánh ngang sang các nhánh dọc đợc thực hiện bằng các cơ cấu quay 2. Di
chuyển của vệ tinh từ các ổ tích giảm xung sang vị trí chờ của máy và ngợc lại đợc
thực hiện nhờ các cơ cấu tiếp nhận - cấp phát 5 đựpc đặt đối diện các vị trí chờ của
các máy. Băng tải tích trữ trung tâm có các nhánh tạo thành một bộ phận với các
vị trí cấp chi tiết 7 và tháo chi tiết 8.