Nghiên cứu thiết kế chế tạo đầu đo của mô hình thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây truyền tự động hóa

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỞ ĐẦU
Chương I: TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN TỰ ĐỘNG, KIỂM TRA TỰ
ĐỘNG VÀ ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG 1
1.1. Dây truyền tự động 1
1.1.1. Khái niệm về sản xuất dây chuyền 1
1.1.2. Tổ chức sản xuất theo dây chuyền liên tục 4
1.1.3. Điều kiện tổ chức và ưu điểm của tổ chức sản xuất dây chuyền 13
1.2. Hệ thống kiểm tra tự động 14
1.2.1. Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động 14
1.2.2. Cấu trúc của hệ thống kiểm tra tự động 17
1.2.3. Nguyên tắc xây dựng hệ thống kiểm tra tự động 19
1.2.4. Chế độ hoạt động của hệ thống kiểm tra tự động 21
1.2.5. Cơ sở vật chất - kỹ thuật của hệ thống kiểm tra tự động 23
1.2.6. Các thông số cần kiểm tra 24
1.3. Đo lường tự động 26
1.3.1. Khái niệm về đo lường tự động 26
1.3.2. Phân loại các phương pháp đo lường tự động 26
1.3.3. Thiết kế quy trình công nghệ kiểm tra kỹ thuật 28
1.3.4. Thiết kế và chế tạo trạm đo lường tự động 29
1.3.5. Bố trí các trạm đo lường tự động 29
1.3.6. Tổ chức lao động của công nhân tại dây chuyền tự động có thiết bị đo
kiểm tự động 30

1.4. Kết luận chương I 32
Chương II: THIẾT KẾ ĐẦU ĐO CỦA THIẾT BỊ ĐO KIỂM TỰ ĐỘNG
KÍCH THƯỚC LỖ TRÊN DÂY TRUYỀN TỰ ĐỘNG 33
2.1. Lựa chọn kết cấu của đầu đo 33
2.1.1. Mô tả hoạt động của thiết bị đầu đo tự động 33
2.1.2. Phân tích kết cấu của thiết bi. 36
2.1.3. Lựa chọn sơ đồ nguyên lý đo 38
2.2. Thiết kế đầu đo lỗ và lựa chọn các phương án tối ưu cho đầu đo lỗ 47
2.2.1. Phần đầu đo kích thước lỗ 47
2.2.2. Phần thân của thiết bị đo 48
2.2.3. Phần chuyển đổi tín hiệu đo 50
2.3. Một số đặc điểm lắp ráp thiết kế đầu đo lỗ của thiết bị đo kiểm tự động 58
2.3.1. Lựa chọn thước cặp điện tử vào mạch chuyển đổi. 58
2.3.2. Thiết kế mạch chuyển đổi tín hiệu 59
2.4. Chế tạo mô hình đầu đo của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ 67
2.5. Kết luận chương II 69
Chương III: THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ ĐO 71
3.1. Các công tác chuẩn bị tiến hành đo lỗ 71
3.1.1. Điều kiện chuẩn bị để thực hiện phép đo được tốt nhất 71
3.1.2. Các bước lắp ráp đầu đo lỗ tự động 72
3.1.3. Hoạt động của thiết bị đo lỗ tự động 74
3.1.4. Hướng dẫn các bước sử dụng thước 75
3.2. Thực nghiệm và xử lý kết quả đo 76
3.2.1. Số liệu đo bằng dụng cụ đo dạng càng (bore Gages) 76
3.2.2. Số liệu đo bằng thiết bị chế tạo 78
3.2.3. Kết luận 80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

1. Bảng
Bảng 1: Phân loại các dạng kiểm tra 16
Bảng 3: Kết quả đo lỗ dạng càng 77
Bảng 4: Kết quả đo lỗ của thiết bị chế tạo 79

2.Hình vẽ
Hình1.1: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên dây truyền 2
Hình1.2: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên máy kiểm tra 3
Hình1.3: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh bằng tay 4
Hình1.4: Dây chuyền sản xuất liên tục 8
Hình1.5: Dây chuyền sản xuất băng tải phân phối 9
Hình1.6: Nhiệm vụ của hệ thống kiểm tra tự động 15
Hình 1.7: Các kiểu cấu tạo của các loại máy đo kiểm CNC 20
Hình 1.8: Rôbot đo kiểm trong hệ thống 22
Hình 1.9: Mô hình trạm kiểm tra trên dây chuyền 29
Hình2.1: Sơ đồ hoạt động của thiết bị 33
Hình2.2: Sản phẩm đạt yêu cầu gia công 34
Hình2.3: Sản phẩm chưa đạt yêu cầu gia công 35
Hình2.4: Loại bỏ phế phẩm khỏi quá trình gia công 35
Hình 2.5: Mặt cắt ngang của đầu đo lỗ dạng bi 40
Hình 2.6: Mặt cắt dọc theo trục của đầu đo lỗ dạng bi 40
Hình 2.7: Hoạt động của đầu đo lỗ dạng bi 41
Hình2.8: Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo lỗ dạng bi 42
Hình2.9: Cấu tạo của phần đầu đo của thiết bị đo lỗ dạng càng 43
Hình 2.10: Hoạt động của lò xo hồi cơ cấu 44
Hình2.11: Biểu diễn sơ đồ đo của thiết bị đo dạng càng 44
Hình 2.12: Đồng hồ so cơ khí 52

Hình 2.13: Đồng hồ so điện tử 53

Hình2.14: Ảnh cổng Com (RS-232) 57
Hình2.15: Mặt sau của thước cặp điện tử 59
Hình 2.16: Mạch điện của thước căp điện tử 60
Hình 2.17: Sau khi hàn dây điện với chân đầu ra dữ liệu 62
Hình2.18: Mạch vi điều khiển để chuyển đổi tín hiệu 64
Hình 2.19: Thiết kế mạch điện tử panel 66
Hình2.20: Mạch điện chuyển đổi tín hiệu thực tế 66
Hình 2.21: Hình ảnh đầu đo lỗ của mô hình 68
Hình 2.22: Hình ảnh toàn bộ mô hình chế tạo 68
Hình 2.23: Hình ảnh phần thân của thiết bị 69
Hình 2.24: Hình ảnh phần chuyển đổi tín hiệu của thiết bị 69
Hình 3.1: Thiết bị đo lỗ Bore Gages 76
Hình 3.2: Vị trí của Q
01
và Q
02
78

MỞ ĐẦU

Trong ngành công nghệ chế tạo máy hiện nay thì công việc gia công lỗ
chiếm một phần quan trọng trong khối lượng gia công một chi tiết máy việc
gia công lỗ thường gặp phải một số khó khăn phổ biến mà hầu hết các phương
pháp gia công thường gặp phải là
- Khó tạo phoi khi cắt và khó thoát phoi ra khỏi vùng cắt
- Khó bôi trơn và làm nguội dụng cụ cắt
- Khó bảo đảm độ cứng vững,tránh rung động của hệ thống công nghệ
nên khó bảo đảm độ thẳng theo yêu cầu và vị trí đúng đắn của tâm lỗ gia công
- Khó theo dõi kiểm tra chất lượng bề mặt gia công và sự làm việc của
dụng cụ,đặc biệt là bảo đảm độ bền mòn của dụng cụ cắt trong suốt quá trình

làm việc.
Chính vì một số khó khăn phổ biến như vậy nên việc gia công lỗ hay gặp
phải sai lệch trong quá trình gia công như là sai số về đường kính lỗ gia công
hay bị lệch tâm nên việc kiểm tra các kích thước của lỗ dau khi gia công là
một yêu cầu cần thiết nhất là trong nền sản xuất tự động hóa hiện nay.
Việc kiểm tra kích thước lỗ cũng phụ thuộc vào từng loại lỗ là lỗ to và lỗ nhỏ
Với các loại lỗ có đường kính to kích thước lớn thì việc kiểm tra kích
thước lỗ được dễ dàng vì không gian của lỗ lớn nên ta có thể dùng nhiều
phương pháp đo để xác định được chính xác các kích thước của lỗ. Quá trình
hoạt động của thiết bị đo được dễ dàng vì nó có thế chui sâu vào trong lỗ cần
đo mà không gặp phải cản trở nào
Tuy nhiên đối với các lỗ có đường kính bé <20mm thì việc xác định kích
thước của lỗ gặp phải nhiều khó khăn như là không gian bị chật hẹp nên việc

đưa thiết bị vào gặp phải khó khăn chưa kể đến việc kích thước lỗ bé nên
không có nhiều loại thiết bị đo kích thước lỗ có thể chui vừa được. Hiện nay
việc tự động hóa sản xuất ngày càng được đẩy mạnh để nâng cao năng suất
lao động nên việc xác định kích thước lỗ đòi hỏi phải nhanh chính xác và phải
cung cấp kết quả ngay lập tức cho hệ điều hành để quản lý sản xuất.
Đây là tính thực tiễn và cấp thiết của đề tài.
Mục đích của đề tài được thể hiện rõ qua tên của đề tài là: Nghiên cứu
thiết kế chế tạo đầu đo của mô hình thiết bị đo kiểm tự động kích thước
lỗ trên dây truyền tự động hóa. Trên cơ sở đó cần tập trung vào:
- Nghiên cứu dây truyền tự động sản xuất, tìm hiểu nghiên cứu sâu về
các hoạt động kiểm tra kích thước của sản phẩn sau mỗi bước gia công của
dây truyền tự động sản xuất.
- Thiết kế đầu đo của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây
truyền tự động hóa
- Chế tạo mô hình của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây
truyền tự động hóa

Đề tài đi sâu nội dung chính:
Chương 1: Tổng quan về dây truyền tự động, kiểm tra tự động và đo
lường tự động
Chương 2: Thiết kế đầu đo của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ
trên dây truyền tự động
Chương 3: Thực nghiệm và xử lý kết quả đo


1
Chương I: TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN TỰ ĐỘNG,
KIỂM TRA TỰ ĐỘNG VÀ ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG

1.1. Dây truyền tự động
1.1.1. Khái niệm về sản xuất dây chuyền
Sản xuất dây chuyền là dạng sản xuất mà trong đó quá trình chế tạo các chi
tiết giống nhau hoặc lắp ráp sản phẩm trong một khoảng thời gian xác định được
thực hiện liên tục theo trình tự của quy trình công nghệ.
Sản xuất dây chuyền thuộc dạng sản xuất hàng khối hàng loạt lớn. Những
dấu hiệu đặc trưng của các dạng sản xuất này đã được nghiên cứu vì vậy ở đây
chỉ nói rõ thêm một số định nghĩa về sản xuất dây chuyền.
- Dây chuyền một sản phẩm: Dây chuyền này chế tạo một loại chi tiết (hoặc
một đơn vị lắp ráp) trong một thời gian dài. Dây chuyền này mang tính chất
chuyên môn hóa cao, năng xuất lớn số lượng sản xuất trong một thời gian là lớn.
Hoạt động đo lường kiểm tra chất lượng của hệ thống dây chuyền kiểu này
mang tính chuyên môn hóa cao vì thế đặt các trạm kiểm tra sản phẩm phải đáp
ứng yêu cầu là thời gian kiểm tra sản phẩm phải nhanh, các trạm kiểm tra sản
phẩm chỉ kiểm tra một thông số cụ thể nào đó như là đường kính ngoài hay
đường kính trong của lỗ và có khả năng tự động hóa cao vì chúng chỉ làm việc
trên một sản phẩm cố định trong một thời gian dài.

2










Hình1.1: quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên dây truyền
- Dây chuyền nhiều sản phẩm: Dây chuyền này chế tạo một chủng loại
chi tiết (hoặc một số loại sản phẩm). Dây chuyền này được áp dụng khi chế
tạo một chủng loại chi tiết (hoặc một loại sản phẩm) không hết thời gian làm
việc của máy. Dây chuyền này dùng để chế tạo ra đa dạng các sản phẩm, các
sản phẩm này có dùng chung một hình dạng có thể khác nhau về kích thước ví
dụ như các loại bạc hay các loại trục khuỷu. Hoạt động kiểm tra kích thước
của sản phẩm thuộc dây truyền này thì gặp phải khó khăn nhiều hơn loại trước
vì sản phẩm của dây chuyền này đa dạng có nhiều hình dang và kích thước
không đồng đều vì vậy việc tự động hóa kiểm tra kích thước của sản phẩm gặp
nhiều khó khăn, thông thường hoạt động kiểm tra kích thước của các loại sản
phẩm này thì kiểm tra theo dạng kiểm tra xác suất để xác định độ chính xác
của hệ thống gia công. Dây chuyền này rất khó có thể áp dụng phương pháp

kiểm tra tự động vì là hình dáng các sản phẩm là khác nhau, các kích thước
kiểm tra là khác nhau nên khó áp dụng mô hình tự động hóa kiểm tra.


3

Hình1.2: quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên máy kiểm tra
- Dây chuyền nhóm: Trên dây chuyền này các chi tiết được gia công theo
công nghệ nhóm có sử dụng các trang bị công nghệ nhóm. Dây chuyền này có
khá năng gia công đa dạng các chi tiết khác nhau, các chi tiết được gia công
trên dây chuyền này có độ khó khăn phức tạp đòi hỏi có độ chính xác cao vì
đặc thù hoạt động của dây chuyền như vậy nên không thể áp dụng hệ thống
kiểm tra kích thước tự động được vì các chi tiết thường xuyên bị thay đổi và
các chi tiết có các kích thước kiểm tra khác nhau đòi hỏi có độ chính xác cao.
Năng suất sản phẩm của dây chuyền không cao. Hoạt động kiểm tra các sản
phẩm này thường thực hiện bằng tay của công nhân vì thường dây chuyền này
sản xuất sản phẩm có hình dáng phức tạp nên không kiểm tra bằng máy móc
tự động hay các máy kiểm tra thông thường việc này chỉ có người công nhân
đảm bảo chính xác đầy đủ ví dụ như là dây chuyền sản xuất các loại nòng
xilanh của động cơ oto tải hạng nặng.


4

Hình1.3: quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh bằng tay
- Dây chuyền liên tục: Trên dây chuyền này đối tượng gia công di chuyển
liên tục từ nguyên công ngày sang nguyên công khác theo nhịp sản xuất đã được
tính toán cụ thể.
- Dây gián đoạn: Đặc điểm của dây chuyền này là chi tiết di chuyển từ
nguyên công này sang nguyên công khác không tuân theo nhịp sản xuất, vì vậy

để đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục phải tạo ra các số dư chi tiết ở
sau các nguyên công có thời gian gia công ngắn.
1.1.2. Tổ chức sản xuất theo dây chuyền liên tục
1.1.2.1. Sự đồng bộ của các nguyên công
Công việc trên dây chuyền liên tục phải dựa trên cơ sở phối hợp giữa thời
gian nguyên công với nhịp của dây chuyền. Thời gian của bất kỳ nguyên công
nào phải bằng hoặc bội số của nhịp dây chuyền.
Quá trình phối hợp giữa thời gian nguyên công với nhịp của dây chuyền liên
tục được gọi là sự đồng bộ. Điều kiện đồng bộ của các nguyên công được thể
hiện qua công thức


5
1 2 3 m
1 2 3 m
t t t t
r
c c c c
    

Ở đây:
t
1
, t
2
…t
m
thời gian của các nguyên công
c
1

, c
2
,…c
m
số chỗ làm việc ở các nguyên công
r - Nhịp dây chuyền liên tục (phút/sản phẩm)
Sự đồng bộ được thực hiện bằng cách thay đổi cấu trúc và điều kiện tổ chức
các nguyên công. Sự đồng bộ của các nguyên công tạo điều kiện cho việc ứng
dụng cơ khí hoá các cơ cấu vận chuyển.
1.1.2.2. Tính dây chuyền liên tục
Những số liệu ban đầu để tính dây chuyền liên tục là sản lượng đầu vào (số
sản phẩm) của dây chuyền trong một khoảng thời gian xác định (tháng, quý,
ngày, ca) N
0
, sản phẩm đầu ra N
1
của dây chuyền cùng trong thời gian đó và các
quỹ thời gian tương ứng.
Sản lượng đầu ra hàng ngày N
1
(chiếc) được xác định theo sản lượng đầu
vào hàng ngày N
0
(chiếc):
N
1
= N
0
(100-a)/100
Ở đây:

a- Phần trăm phế phẩm (ví dụ, các chi tiết thuế thử khi điều chỉnh máy)
Quỹ thời gian hàng ngày của dây chuyền F
n
(phút) có tính đến thời gian gián
đoạn để nghỉ ngơi T
n
được xác định theo công thức:
F
n
= (F
0
- T
n
)S
Ở đầy;
F
0
- Quỹ thời gian lý thuyết của một ca làm việc (phút)
S - Số ca làm việc trong một ngày (1,2 hoặc 3 ca)
Khi thiết kế dây chuyền phải dựa vào nhịp sản xuất (nhịp của dây chuyền). Nhịp
này phải đảm bảo hoàn thành sản lượng đặt ra trong thời gian : tháng, ngày, ca…


6
Nhịp của dây chuyền r được xác định theo công thức:
   
0n
0
F T s 100 a
r

N 100



Ở đây: các kí hiệu N
0
, F
0
, T
n
, s, a đã được giải thích ở các công thức trên:
Số chỗ làm việc C, ở nguyên công thứ i bằng
i
i
t
C
r

Ở đây: t
i
- Thời gian làm việc của nguyên công thứ i
r - Nhịp của dây chuyền (phút)
Số công nhân A có tính đến khả năng phục vụ nhiều chỗ làm việc được tính
theo công thức:
m
i
i
i
b C s
A1

100 y






Ở đây: b - Phần trăm công nhân cần có thêm để dự phòng các trường hợp
nghỉ phép, ốm đau hoặc đi công tác
m - Số nguyên công trên dây chuyền
y
i
- Số chỗ làm việc mà công nhân có thể phục vụ được ở nguyên công thứ i
Tốc độ của băng tải khi lắp ráp V
bt
(m/phút) cần phải được phối hợp với
nhịp của dây chuyền
0
bt
l
V
r


Ở đây: l
0
- Bước của băng tải (m), có nghĩa là khoảng cách giữa các tâm của
hai sản phẩm (hoặc hai nhóm sản phẩm) ở cạnh nhau.
Khi vận chuyển p chi tiết theo loạt thì tốc độ của băng tải được tính theo
công thức:

0
ht
l
V
pr




7
Tốc độ của băng tải không những phải đảm bảo năng suất đặt ra mà còn
phải đảm bảo an toàn và thuận tiện trong lao động. Theo kinh nghiệm và phạm vi
của tốc độ hợp lý nằm trong khoảng
0,1 2
m/phút
Trên dây chuyền sản xuất liên tục thường có hai loại dự trữ chi tiết (hoặc
cụm chi tiết), đó là: dự trữ công nghệ và dự trữ vận chuyển
Dự trữ công nghệ là số chi tiết (hoặc cụm chi tiết) nằm trong quá trình gia
công tại các chỗ làm việc. Khi di chuyển chi tiết theo chiếc (theo đơn vị) thì dự
trữ công nghệ Z
CN
(chiếc) bằng số chỗ làm việc c, có nghĩa là:
Z
CN
= c
Còn khi di chuyển số chi tiết p theo loạt ta có:
Z
CN
= pc
Dự trữ vận chuyển là số chi tiết (hoặc cụm chi tiết) nằm trong quá trình vận

chuyển trên băng tải. Khi di chuyển chi tiết theo chiếc (theo đơn vị) trực tiếp từ
vị trí này sang vị trí khác thì dự trữ vận chuyển Z
pc
bằng:
Z
pc
= c - 1
Còn khi di chuyền p chi tiết theo loạt, ta có
 
pc
Z c 1 p

Các dây chuyền sản xuất liên tục được chia thành ba loại:
- Dây chuyền sản xuất liên tục (gọi tắt là dây chuyền liên tục) với băng tải
làm việc.
- Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối
- Dây chuyền tự động hoá
Ngoài ra, trong chế tạo máy hạng nặng thường có dây chuyền với đối tượng
cố định (tương ứng trong lắp ráp).
1.1.2.3. Dây chuyền liên tục với băng tải làm việc
Các dây chuyền loại này thường được sử dụng để lắp ráp và sửa nguội sản


8
phẩm khi số lượng sản phẩm lớn. Ở đây các nguyên công được thực hiện trực
tiếp trên băng tải, công nhân được bố trí làm việc ở một phía hoặc hai phía của
băng tải theo trình tự của các nguyên công trong quy trình công nghệ. Sản phẩm
trên băng tải được gá đặt tại các vị trí có khoảng cách bằng nhau l
0
(bước của

băng tải).

Hình1.4: dây chuyền sản xuất liên tục
Vị trí của băng tải mà tại đó các nguyên công được thực hiện gọi là vùng
làm việc của nguyên công. Như vậy chiều dài của vùng làm việc của các nguyên
công l
0
(m) được xác định theo công thức:
i
0 0 0 i
t
L l t c
r


các kí hiệu trong công thức đã được giải thích ở trên
Tuy nhiên, ở các công thức có sự chênh lệch chút ít về thời gian (do tính
toán lý thuyết và do tính chất của công việc) cho nên chiều dài vùng làm việc
thực tế phải được bổ sung một đoạn L
1
(chiều dài bổ sung) để các nguyên công
được hoàn thành đúng theo nhịp của dây chuyền. Chiều dài bổ sung
10
L 0,2l
.


9
Như vậy, chiều dài của toàn bộ băng tải L được tính theo công thức:
0 i i o i 0 i 0 i

L L LC L c 0,2l c 1,2l c    

Đề đảm bảo nhịp làm việc với tốc độ của băng tải, giới hạn của các vùng
làm việc theo nguyên công được đánh dấu trên phần cố định của băng tải hoặc
trên nền xưởng
1.1.2.4. Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối
Dây chuyền loại này chỉ được sử dụng để di chuyển đối tượng sản xuất từ vị
trí này sang vị trí khác. Để thực hiện nguyên công đối tượng sản xuất (chi tiết
hoặc bộ phận sản phẩm) được lấy ra khỏi băng tải và sau khi thực hiện nguyên
công xong đối tượng sản xuất lại được di chuyển sang vị trí tiếp theo.

Hình1.5: dây chuyền sản xuất băng tải phân phối
Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối đảm bảo số lượng chi tiết dự trữ
nhỏ nhất, chu kì sản xuất nhỏ nhất và mối liên hệ sản xuất giữa các chỗ làm việc.
Trong trường hợp khi mà thời gian của các nguyên công khác nhau và để thực
hiện một nguyên công nào đó cần phải phối hợp chính xác số lượng chi tiết cho
chỗ làm việc. Điều này có thể đạt được bằng cách đánh dấu băng tải theo từng
đoạn riêng biệt, mỗi đoạn đó di chuyển đối tượng sản xuất tới một chỗ làm việc
xác định. Nhờ đó mà có thể đạt được sự chất tải đều nhau của các chỗ làm việc.


10
1.1.2.5. Dây chuyền liên tục với đối tượng cố định
Dây chuyền loại này được sử dụng khi lắp ráp các sản phẩm hạng nặng.
Trong trường hợp này tại các chỗ làm việc cố định đồng thời có một số sản
phẩm. Quá trình lắp ráp được chia ra các nguyên công tương ứng với các chỗ
làm việc. Các đội công nhân lắp ráp thực hiện nguyên công của mình theo một
nhịp nhất định. Thành phần của đội công nhân được xác định xuất phát từ khối
lượng của các nguyên công và nhịp của dây chuyền. Số lượng trạm lắp ráp bằng
số lượng nguyên công và chính bằng số đội công nhân. Đôi khi để sửa chữa

những khuyết tật của sản phẩm, trên dây chuyền người ta đặt thêm một vài trạm
lắp đắt dự phòng.
1.1.2.6. Dây chuyền tự động
Dây chuyền tự động rất đa dạng về cấu trúc, công nghệ và hình thức tổ
chức. Tuy nhiên, các dây chuyền tự động có thể được chia ra.
1. Dựa theo mức độ chuyên môn hoá
Dây chuyền một đối tượng (trong sản xuất hàng khối) và dây chuyền nhiều
đối tượng (trong sản xuất hàng loạt).
2. Dựa theo số lượng chi tiết được gia công đồng thời trên các vị trí.
Dây chuyền gia công từng chi tiết và dây chuyền gia công nhiều chi tiết
cùng lúc.
3. Theo đặc trưng vận chuyển chi tiết
Dây chuyền chuyển động liên tục và dây chuyền chuyển đọng gián đoạn.
4. Theo mức độ trùng khớp của thời gian vận chuyển với thời gian gia công
Dây chuyền không trùng khớp và dây chuyền trùng khớp (một phần hoặc
toàn bộ) giữa hai loại thời gian (thời gian vận chuyển và thời gian gia công).
5. Theo tính chất nối kết của các máy
Dây chuyền với các liên kết cứng và dây chuyền với cách liên kết mềm


11
Ngoài ra, theo đặc trưng vận chuyển chi tiết, sự tồn tại và cách lắp đặt phễu
chứa người ta chia các dây chuyền tự động ra thành 5 loại sau đây
a) Dây chuyền tự động thẳng dòng
Dây chuyền loại này là hệ thống nối kết các thiết bị (cơ cấu ) tự động với
cách di chuyển trực tiếp bán thành phẩm từ vị trí này sang vị trí khác và khoảng
cách di chuyển bán thành phẩm đúng bằng khoảng cách giữa các vị trí làm việc.
Trên những dây chuyền như vậy chỉ tồn tại dạng dự trữ công nghệ
b) Dây chuyền tự động liên tục
Dây chuyền tự động loại này cũng bao gồm những thiết bị (cơ cấu) như trên

nhưng thực hiện việc di chuyển từ từ bán thành phẩm theo băng tải. Trên các dây
chuyền như vậy ngoài dạng dự trữ công nghệ còn có dạng dự trữ vận chuyển.
c) Dây chuyền tự động dạng phễu
Dây chuyền tự động loại này gồm những máy tự động riêng biệt, chúng hoạt
động độc lập nhờ mỗi phễu có ổ chứa và các máy được nối kết với nhau bằng các
cơ cấu bốc dỡ.
d) Dây chuyền tự động thẳng dòng - dạng phễu
Dây chuyền loại này gồm một số công đoạn tự động được nối với nhau bằng
các phễu chứa. Bán thành phẩm được di chuyển theo vị trí làm việc một khoảng
cách bằng khoảng cách giữa các máy.
e) Dây chuyền tự động liên tục - dạng phễu
Dây chuyền tự động loại này cũng gồm hệ thống cơ cấu như trên nhưng
khác ở chỗ là bán thành phẩm di chuyển từ từ, mỗi hành trình (bước di chuyển)
đúng bằng kích thước khuôn khổ (bề rộng) của bản thân.
Ở 3 loại dây chuyền cuối ngoài các dạng dự trữ công nghệ và vận chuyển
còn có thêm dự trữ giữa các nguyên công (do các dạng phễu chứa tạo ra).
Các dây chuyền tự động có mối liên kết cứng thường được trang bị một cơ
cấu vận chuyển để thực hiện việc di chuyển bán thành phẩm theo vị trí làm việc


12
tương ứng với nhịp của dây chuyền. Như vậy, nếu máy nào ngừng hoạt động thì
cả dây chuyền bị dừng và do đó năng suất gia công (hoặc lắp ráp) giảm.
Nhịp của dây chuyền tự động r
td
được xác định bằng công thức tổng quát
sau đây:
td 0 gd vc
r t t t  


Ở đây:
t
o
: Thời gian gia công cơ bản của nguyên công (phút)
tg
t

: Thời gian gá và tháo chi tiết, gá và tháo dao (phút)
vc
t

: Thời gian vận chuyển giữa các nguyên công (phút)
Trong chế tạo máy người ta còn sử dụng các dây chuyền tự động gồm các
máy gia công và cơ cấu vận chuyển quay tròn
- Các cơ cấu vận chuyển
1 2 3
P,P ,P
- Các máy gia công
Các máy gia công và các cơ cấu vận chuyển (máy vận chuyển) có mối liên
kết cứng và quay đồng bộ với nhau. Quá trình gia công chi tiết được thực hiện
đồng thời với quá trình vận chuyển (
1 2 3 4
T,T ,T ,T
quay để vận chuyển phôi gia
công p
1
, p
2
và p

3
, còn T
4
là đưa chi tiết ra ngoài sau khi đã được gia công xong ở
máy cuối cùng p
3
)
Thời gian chi tiết (phôi) nằm trên bàn của máy gia công phụ thuộc vào số vị
trí của dụng cụ. Khi chọn số dụng cụ có thể đảm bảo được thời gian cần thiết của
quá trình công nghệ. Trong trường hợp này thì nhịp của dây chuyền được xác định
bằng khoảng thời gian mà một chi tiết (một sản phẩm) đi ra khỏi máy gia công.
Dây chuyền tự động gồm các máy quay tròn cho phép gia công một số
chủng loại chi tiết có quy trình công nghệ gần giống nhau, có nghĩa là, loại dây
chuyền này được ứng dụng trong sản xuất hàng loạt. Các dây chuyền loại này rất
linh hoạt có hiệu quả kinh tế cao.


13
1.1.3. Điều kiện tổ chức và ưu điểm của tổ chức sản xuất dây chuyền
1.1.3.1. Điều kiện tổ chức của sản xuất dây chuyền
Sản xuất dây chuyền có hàng loạt đòi hỏi đối với phương pháp tổ chức nó.
Dưới dây ta xét những yêu cầu đó.
Kết cấu được chế tạo trong điều kiện sản xuất hàng loạt tính công nghệ cao
(tính dễ gia công), có nghĩa là, phải thoả mãn những đặc tính của việc tổ chức
các nguyên công.
Quy trình công nghệ phải được thực hiện bằng các phương pháp gia công
tiên tiến, phải được cơ khí hoá và tự động hoá.
Điều kiện thiết yếu để sản xuất dây chuyền đạt hiệu quả là quy trình ổn định
và đảm bảo được các: chế độ kỹ thuật, chế độ phục vụ và chế độ lao động.
a. Chế độ kỹ thuật

Chế độ kỹ thuật đòi hỏi các phương pháp gia công phải ổn định và có khả
năng lặp lại các nguyên công một cách hệ thống trong những điều kiện định
trước (ổn định về chủng loại chi tiết, về chất lượng phôi, về chế độ gia công, về
trang bị công nghệ và về các điều kiện tổ chức…)
b. Chế độ phục vụ
Chế độ phục vụ đòi hỏi cung cấp cho dây chuyền tất cả những yếu tố cần
thiết đẻ cho dây chuyền hoạt động bình thường như phôi, dụng cụ, các thiết bị
sửa chữa… Phôi có thể cấp liên tục tương ứng với nhịp của dây chuyền hoặc có
thể cấp theo chu kỳ. Dụng cụ trên dây chuyền phải được thay đổi theo quy trình
lập sẵn. Dụng cụ trên dây chuyền phải được thay đổi theo quy trình lập sẵn. Sửa
chữa thiết bị cần được thực hiện theo kế hoạch và phải thực hiện các phương
pháp dự phòng.
c) Chế độ lao động
Chế độ lao động đòi hỏi công nhân phải tuân theo nguyên tắc làm việc trên
dây chuyền để đảm bảo cho nhịp sản xuất được ổn định. Trên các dây chuyền để


14
đảm bảo cho nhịp sản xuất được ổn định. Trên các dây chuyền liên tục thường tất
cả công nhân được giải lao
5 10
phút khi dây chuyền ngừng hoạt động.
1.1.3.2. Ưu điểm của tổ chức sản xuất dây chuyền
Sản xuất dây chuyền là hình thức tổ chức sản xuất có hiệu quả nhất ưu điểm
của sản xuất dây chuyền là:
- Tăng năng suất lao động
- Giảm chu kỳ sản xuất
- Giảm phế phẩm
- Sử dụng tất các nguồn vốn của nhà máy
- Nâng cao chất lượng và giảm giá thành của sản phẩm

Tăng năng suất lao động của sản phẩm dây chuyền là nhờ vào tác động của
các yếu tố kỹ thuật và tổ chức. Các yếu tố đó là cơ khí hoá và tự động hoá, sử
dụng các trang bị chuyên dùng, cơ khí hoá quá trình vận chuyển và các quá trình
phụ, ứng dụng công nghệ sản xuất tiên tiến.
Một ý nghĩa khác của dây chuyền sản xuất liên tục là nhịp sản xuất. Nhịp
sản xuất cho phép tổ chức rất tốt cơ sở vật chất, kỹ thuật của nhà máy, giảm được
phôi liệu chứa trong kho, do đó sử dụng tốt phôi liệu trong sản xuất và lưu thông.
Như vậy, sản xuất dây chuyền là hướng quan trọng của tiến độ kỹ thuật
nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế cao.
Ứng dụng trong sản xuất dây chuyền các thiết bị tự động đòi hỏi phải có vốn
đầu tư bổ sung cho thiết kế chế tạo, lắp đặt và vận hành chúng. Tuy nhiên, với
việc sử dụng hết công suất thì các chi phí này sẽ được hoàn thành nhanh chóng
do giảm được giá thành chế tạo sản phẩm.
1.2. Hệ thống kiểm tra tự động
1.2.1. Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động
Hệ thống kiểm tra tự động của FMS là một khâu rất quan trọng bởi vì nó
xác định khả năng không có sự tham gia của con người (khả năng tự động hóa)
trong FMS. Hệ thống kiểm tra tự động giải quyết những vấn đề sau đây:


15
- Nhận và trình thông tin về các tính chất, trạng thái kỹ thuật và cách bố trí
không gian của các đối tượng được kiểm tra, đồng thời cả về trạng thái của môi
trường công nghệ và điều kiện sản xuất.
- So sánh giá trị thực tế với giá trị danh nghĩa của thông số.
- Truyền thông tin về sự không tương thích với các mô hình của quá trình
sản xuất để kịp thời hiệu chỉnh trên các cấp điều khiển khác nhau của hệ thống
FMS.
- Nhận và trình thông tin về thực hiện chức năng.

Hình1.6: Nhiệm vụ của hệ thống kiểm tra tự động
Hệ thống kiểm tra tự động cần đảm bảo:
- Khả năng điều chỉnh tự động các thiết bị kiểm tra trong phạm vi một
chủng loại của các đối tượng được kiểm tra.
- Phối hợp các đặc tính động lực học của hệ thống kiểm tra tự động với các
tính chất động lực học của các đối tượng cần được kiểm tra.
- Độ tin cậy của kiểm tra, kể cả kiểm tra việc chuyển đổi và truyền thông tin.
- Độ ổn định của các thiết bị kiểm tra.
Phân loại các dạng kiểm tra được trình bày trong bảng



16
Bảng 1: phân loại các dạng kiểm tra
Dấu hiệu phân loại
Dạng kiểm tra
Mục đích kiểm tra
Chất lượng sản phẩm
Khả năng làm việc của thiết bị
Nhiệm vụ được giải quyết
Tiếp nhận
Dự phòng
Chuẩn đoán
Tác động với đối tượng
Tích cực: trực tiếp và gián tiếp
Thụ động: sau mỗi nguyên công, sau vài nguyên
công.
Thông số: định lượng, dung sai
Chức năng hoạt động
Giải quyết kết cấu

Bên trong (tự kiểm tra)
Bên ngoài.
Thực hiện theo thời gian
Liên tục (trong quá trình hoạt động)
Chu kỳ

Hệ thống kiểm tra tự động của FMS, một mặt phải đảm bảo chất lượng sản
phẩm bằng cách kiểm tra vật liệu, phôi, dụng cụ, đồ gá, chế độ cắt, thử sản phẩm,
các thống số của thiết bị công nghệ và sản phẩm trên tất cả các giai đoạn của các
quá trình chế tạo, còn mặt khác phải đảm bảo hiệu quả cao nhất của FMS bằng
cách kiểm tra và chuẩn đoán các rôbôt công nghiệp, các thiết bị gia công tự động,
kỹ thuật tính toán và kỹ thuật lập trình.
Ngoài các dạng kiểm tra sau đây, còn cần phải kiểm tra các điều kiện sản
xuất, gắn liền với kỹ thuật an toàn (điều kiện sản xuất thông thường là những yếu
tố tác động bên ngoài như nhiễm bụi, nhiệt độ và độ ẩm không khí, chúng được
gọi một cách chính xác hơn là các thông số của môi trường công nghệ). Ở đây,


17
kiểm tra chủ yếu để đảm bảo an toàn cho người công nhân, giữ cho thiết bị
không bị hỏng hóc và nhằm mục đích đạt chất lượng sản phẩm cao.
Khi thiết lập hệ thống kiểm tra tự động của FMS, người thiết kế cần phải:
- Xác định các nguyên tắc cơ bản của hệ thống kiểm tra tự động (tập trung
hóa quá trình kiểm tra, mức độ tự động hóa quá trình kiểm tra và mức độ phối
hợp giữa kiểm tra và gia công, ứng dụng phương pháp kiểm tra xác suất v.v…).
- Tối ưu hóa chủng loại và đặc tính của các thông số cần kiểm tra, chế độ
làm việc của các phần tử trong FMS, khả năng hoạt động của thiết bị, đồ gá và
dụng cụ.
- Xác định loại thông tin và hình thức trình và truyền thông tin trong hệ
thống kiểm tra tự động, đồng thời trình và truyền thông tin từ hệ thống kiểm tra

tự động tới hệ thống điều khiển của FMS.
- Chọn thiết bị đo, đảm bảo độ chính xác yêu cầu và độ ổn định hoạt động
của FMS.
- Xác định mối liên kết chức năng của hệ thống kiểm tra tự động trong hệ
thống điều khiển chung của FMS.
Ứng dụng hệ thống kiểm tra tự động cho phép phân bố tối ưu quá trình kiểm
tra phôi, bán thành phẩm và thành phẩm, đảm bảo từng bước chuyển kiểm tra
chất lượng sản phẩm sang điều khiển chất lượng sản phẩm.
Hiệu quả sử dụng hệ thống kiểm tra tự động còn hơn nhiều khi nó là thành
phần của hệ thống sản xuất tích hợp có sự trợ giúp của máy tính (CIM).
1.2.2. Cấu trúc của hệ thống kiểm tra tự động
Cấu trúc điển hình của hệ thống kiểm tra tự động trong FMS bao gồm ba
mức mức cao, mức trung bình và mức thấp.
Mức cao đảm bảo kiểm tra tổng hợp tất cả các tế bào tự động (môđun tự
động) để phối hợp hoạt động, để điều chỉnh và sửa chữa, dể truyền tải thông tin
tới trạm điều khiển của hệ thống FMS và để giải quyết những nhiệm vụ sau đây:


18
- Tiếp nhận, xử lý và tổng hợp thông tin từ mức thấp hơn (từ các tế bào tự động).
- Kiểm tra khối lượng và chất lượng sản phẩm và cung ứng vật chất - kỹ
thuật (vật liệu, dụng cụ v…v).
- Kiểm tra các nguyên công được thực hiện trên các té bào tự động.
- Tự kiểm tra và kiểm tra hoạt động của mức thấp hơn.
Mức trung bình đảm bảo kiểm tra tế bào tự động và truyền lên mức cao
thông tin tổng hợp về tính chất, trạng thái kỹ thuật và vị trí không gian của các
đối tượng được kiểm tra và của các bộ phận của tế bào tự động. Hệ thống kiểm
tra tự động ở mức trung bình giải quyết những nhiệm vụ sau:
- Tiếp nhận và xử lý tông tin về các thông số được kiểm tra, về các thông số
hoạt động của tế bào tự động, về các thông số c ủa môi trường công nghệ và

truyền thông tin lên mức cao.
- Kiểm tra chất lượng gia công trên các tế bào tự động.
- Kiểm tra các nguyên công
- Tự kiểm tra và kiểm tra hoạt động của mức thấp hơn.
Mức thấp đảm bảo kiểm tra đối tượng gia công, trạng thái kỹ thuật và vị trí
không gian của các bộ phận của máy CNC, của rôbôt cấp phôi, của thiết bị kiểm
tra tự động. Ở mức thấp hệ thống kiểm tra tự động giải quyết những nhiệm vụ
sau đây:
- Tiếp nhận và xử lý thông in về các thông số được kiểm tra và truyền thông
tin lên mức trung bình.
- Kiểm tra các bước công nghệ.
- Kiểm tra hoạt động của các bộ phận của máy
- Truyền thông tin tới hệ thống phục vụ để chuẩn đoán các hỏng hóc của
dụng cụ và thiết bị.
Hệ thống kiểm tra tự động cho phép xác định đối tượng và thiết bị kiểm tra
đối với từng mức (cao, trung bình hoặc thấp). Đối tượng kiểm tra ở mức cao là


19
tất cả các tế bào tự động điển hình (tế bào gia công, tế bào vận chuyển, tế bào
kho chứa, tế bào đo kiểm tra, tế bào thử nghiệm) và chỗ làm việc của công nhân,
còn thiết bị kiểm tra là tổ hợp máy tính điều khiển trên cơ sở máy tính nhỏ. Đối
tượng kiểm tra mức trung bình là tế bào tự động (bao gồm tất cả các hệ thống tự
động cơ sở), còn thiết bị kiểm tra là tổ hợp máy tính điều khiển trên cơ sở các
máy tính nhỏ. thành phần của tổ hợp máy tính điều khiển bao gồm: các máy
tính, thiết bị nối kết với các đầu cuối ở xa và mạng máy tính nội bộ và các thiết
bị nâng cao độ ổn định của hệ thống. Đối tượng kiểm tra ở mức thấp là các thành
phần của hệ thống tự động cơ sở như cơ cấu điều khiển, cơ cấu chuyển đổi, cơ
cấu chấp hành, đối tượng gia công. Thiết bị kiểm tra ở mức thấp là các đattric đo
lực cắt dùng cho các máy cắt kim loại), các đattric xác định vị trí (dùng cho

rôbôt), đattric hành trình (dùng cho rôbôt vận chuyển), các đattic nhiệt độ, đattric
áp suất, đattric đo độ ẩm v.v. (dùng cho kiểm tra môi trường công nghệ).
1.2.3. Nguyên tắc xây dựng hệ thống kiểm tra tự động
Nhiệm vụ chính khi xây dựng hệ thống kiểm tra tự động là phân bố chức
năng kiểm tra giữa các mức và tối ưu hóa thành phần của các thiết bị kiểm tra ở
mức thấp. Trong trường hợp này phải đảm bảo khả năng tự động điều khiển kết
quả kiểm tra ở mức thấp của hệ thống một cách cao nhất.
Khối lượng kiểm tra được phân phối giữa thiết bị và đối tượng gia công
trong các hệ thống tự động cơ sở và giữa các hệ thống tự động cơ sở theo đối
tượng gia công. Ví dụ, đối tượng gia công có thể được kiểm tra bằng cách đo các
thông số của nó (kích thước, hình dáng của phôi khi gia công cơ, chiều dày lớp
phủ trong quá trình mạ v.v…), cũng như đo các thông số của thiết bị gia công
(độ mịn của mũi khoan, của dao tiện hoặc của dao phay v…v). Các thông số
kiểm tra trên đây có thể được tách ra theo thời gian và không gian: một phần các
thông số được kiểm tra tại vùng gia công, một phần các thông số được kiểm tra
bằng cánh tay rôbôt và một phần các thông số được kiểm tra bằng rôbôt di động.