Bài giảng tự động hóa quá trình sản xuất FMS CIM chương 2 ths phạm thế minh

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động
linh hoạt
2.1 Các loại Robot công nghiệp
2.2 Lập trình Robot công nghiệp
2.3 Tổ chức hệ thống lắp ráp

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Lý do sử dụng Robot công nghiệp

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

1. Con người hóa cho công việc
(Nóng, tiếng ồn, độc hại, nặng nhọc…)
2. Giảm chi phí
(Giảm giá sản phẩm mặc dù tăng giá cố định)

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

3. Cải thiện chất lượng
(Nâng cao chất lượng, tái sản xuất, khả năng
dây chuyền)

4. Tăng năng suất
(Yêu cầu cao, thị trường lớn, chi phí cố định)
5. Kéo dài thời gian chạy máy
(Nghỉ, 2/3 ca, vận hành ít phải để ý)

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Ví dụ Robot trong các thiết bị gia công

Tay máy trong trung
tâm máy tiện

Phun chất ngăn cách
trong máy dập

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tháo lấy thiết bị

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Các bộ phận của Robot công nghiệp

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

• Động học
• Nguồn vận hành
• Hệ thống đo đường đi
• Hiệu ứng kết thúc
Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

• Cảm biến
• Điều khiển
• Lập trình
• Thiết bị an toàn
• Chiếm phôi

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Một số loại Robot lắp ráp

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt

Ví dụ Robot dạng cần trục

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chuyển động:
• Phù hợp với di chuyển dọc theo
cần trục
• Di chuyển lên xuống
• Quay

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Robot dạng cần
trục AMEDEO

Đặc điểm
• Quãng đường dài, tải lớn
• Độ chính xác rất cao
• Động học ổn định, cứng vững

Phạm vi ứng dụng
• Tháo lắp dỡ công cụ trong hệ
thống sản xuất linh hoạt
• Chất và tháo phôi khi vận chuyển

Robot dạng cần
trục FLEXTER
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt

Ví dụ Robot tay lắc

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chuyển động:
• Hai trục quay cho di chuyển tay
ngang
• Một trục tịnh tiến cho di chuyển
tay đứng
• Không gian làm việc dạng xi lanh
Đặc điểm
• Lập trình đơn giản
• Di chuyển chính xác và xử lý
hướng ngang theo hình phức tạp
• Động học cứng vững khi di
chuyển
Phạm vi ứng dụng
• Tháo lắp các chi tiết điện tử khỏi
đĩa dẫn
• Tháo lắp các linh kiện điện, điện
tử ở các thiết bị
• Tháo lắp bàn phím máy tính cũng
như toàn bộ máy tính
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt

Ví dụ Robot tay tự do

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chuyển động:
• Theo khớp quay
• Có thể di chuyển theo đường
cong bất kỳ trong không gian
• Di chuyển vòng quanh

Đặc điểm
• Nhu cầu diện tích cũng như
không gian làm việc nhỏ
• Lực thao tác nhỏ, chuyển động
nhanh

Phạm vi ứng dụng
• Sơn
• Mạ
• Hàn
• Rà bề mặt phôi phức tạp
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt

Ví dụ Robot Hexapod

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chuyển động:
• Rút ngắn hoặc kéo dài chân kính
thiên văn
• Nghiêng và xoay theo hướng bất
kỳ

Đặc điểm
• Độ chính xác rất cao
• Tốc độ rất nhanh
• Gia tốc lớn
• Trọng lương riêng nhỏ

Phạm vi ứng dụng
• Tháo lắp trong công nghiệp ô tô
• Tháo lắp những phôi nhạy

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Ví dụ ứng dụng trong công nghiệp ô tô

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Lắp ráp phía bên trong

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Ví dụ ứng dụng trong công nghiệp ô tô

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Tháo lắp khung

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Đặc tính dẫn động kẹp

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Phương án
Khí nén

Đánh giá

Thủy lực

Điện từ

Motor điện

Lực kẹp lớn

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Có thể điều chỉnh
Truyền năng lượng
Nhạy với bụi bẩn
Bảo dưỡng
Xử lý khẩn cấp
Kích cỡ
Giá

Hợp lý

Trung
bình

Không
hợp lý

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Ứng dụng kẹp (1)

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Phù hợp với các loại phôi khác nhau

Kẹp bên
ngoài

Kẹp bên
trong

Kẹp kết hợp
bên ngoài
và trong
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Ứng dụng kẹp (2)

Kẹp vỏ ngoài

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Kẹp đầu dẫn
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Ứng dụng kẹp (3)

Vị trí phôi không chính xác

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Phôi đặt chính tâm

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Ứng dụng kẹp (4)

Trường ĐH Giao thông Vận tải

Th.s Phạm Thế Minh

Kẹp nhiều chi tiết đồng thời, kẹp hút nhiều điểm

1. Trục quay
tay máy

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

2. Đĩa
3. Xi lanh
4. Đầu hút
5. Phôi

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Ứng dụng kẹp (5)

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Kẹp nhiều chi tiết đồng thời, đầu kẹp dạng mũ

Kẹp ngang

Kẹp dọc

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Ứng dụng kẹp (6)

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Ứng dụng tháo lắp chi tiết nhỏ
1. Xi lanh xoay
2. Xi lanh đẩy
3. Đầu bố trí
Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

4. Bộ kẹp tiêu chuẩn
5. Hệ thống vận chuyển
6. Chi tiết cần tháo lắp
7. Bệ đỡ chi tiết
8. Tay kẹp
9. Nơi chứa chi tiết

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động
linh hoạt
2.1 Các loại Robot công nghiệp
2.2 Lập trình Robot công nghiệp
2.3 Tổ chức hệ thống lắp ráp

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Bộ phận

Nội dung có thể thực hiện

Đặc điểm ứng dụng

Th.s Phạm Thế Minh

• Lệnh cho di chuyển
Chương trình

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

• Lệnh cho gắp
• Lệnh cho việc kết nối với quá
trình và với máy chủ

Bộ phận cần thiết cho

chương trình thao tác

• Phối hợp lệnh
• Kết quả câu lệnh
• Giá trị chuẩn cho vị trí
Điều kiện
đường đi

• Giá trị chuẩn cho định hướng
• Mẫu điểm đặc biệt

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

• Đặt vị trí làm việc hay vị trí giữa chừng
• Tốc độ di chuyển
Điều kiện
chuyển
động

• Quan hệ với điều kiện ban đầu

-Đảm bảo quan hệ
chuyển động ổn định,

• Quan hệ xác định vị trí

-Tối ưu chuyển động

• Độc lập chuyển động giữa các trục

-Đảm bảo được quỹ đạo
chuyển động đặc biệt

• Điều kiện nội suy
Quyết định
logic

• Chương trình cấu trúc biến
• Tiến trình của chương trình phụ
thuộc vào tín hiệu của quá trình và của
cảm biến
•Quan sát chức năng

Quan sát
và chẩn
đoán

•Sắp xếp tự do và có
thể sửa được đường
đi qua chương trình
thao tác

•Quan sát quá trình
•Phản ứng lại nhiễu
•Hoạt động bảo dưỡng từ xa

Bộ phận của
chương trình
thao tác

Cần thiết cho yêu cầu
an toàn và phục vụ,
lựa chọn chương
trình đòi hỏi
• Đảm bảo độ tin cậy
và yêu cầu an toàn
• Hỗ trợ dịch vụ yêu
cầu
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Chỉ dẫn
chuyển động

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Hình học
(Đường đi)

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Điều kiện
Đường đi

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Điều kiện
ch. động

Chỉ dẫn

quá trình

Các kiểu chỉ
dẫn trong lập
trình Robot

Chỉ dẫn
giao tiếp
Chỉ dẫn điều
khiển/quan sát
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


Phương pháp lập trình cho
Robot công nghiệp

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Hỗ trợ điều khiển

Th.s Phạm Thế Minh

Offline

Online
Làm mẫu và lưu

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Thực hiện quỹ đạo

Dựa vào câu lệnh

Kế hoạch tiến trình
lập trình

Định hướng tại
xưởng

Dựa vào mô phỏng

Định hướng đối
tượng

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Phương pháp lập trình
online cho Robot công
nghiệp

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Lập trình kiểu làm mẫu (Teach-in)
Người vận hành dùng một thiết bị đặc

biệt hay trực tiếp dẫn dắt tay máy thực
hiện các thao tác. Mọi thao tác sẽ được
ghi nhớ sau đó tay máy có thể lặp lại.
Các tham số ( Vận tốc, gia tốc và độ
chính xác của chuyển động) cũng như
các chức năng thao tác, đổi dụng cụ
được lập trình.

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Thao tác quỹ đạo cho Robot

Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Người vận hành trực tiếp
dẫn dắt tay máy thao tác
cho Robot theo quỹ đạo
muốn lập trình. Mọi thao tác
được ghi nhớ cho việc lặp
lại quỹ đạo.

Thực hiện quỹ đạo nhờ mô hình động học
Việc thực hiện được đặt lên
mô hình động học bằng vật

liệu nhẹ chỉ có hệ thống đo
đường đi và cơ bản là dễ sử
dụng. Nhược điểm là tăng
thêm chi phí cho mô hình và
có sự sai lệch giữa mô hình
và Robot.

Phương pháp
lập trình online
cho Robot
công nghiệp
(Lặp lạiPlayback)

Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Giao diện
Giao diện trên nền MS-Windows

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Hiển thị
Hình VGA (Video Graphics
Array), màn hình LCD, các phím
mềm số, chữ và một số phím
chức năng.

Tham số
Các tham số bao gồm điểm đích, tham số chuyển động như
quỹ đạo vận tốc và hệ tọa độ. Để lập trình cho điểm đến có thể
làm mẫu hoặc nhập hệ tọa độ từ bàn phím.
Chức năng
Chương trình mong muốn có thể được thể hiện và xử lý trên
cửa sổ màn hình. Có các chức năng, cắt, copy, paste xóa.

Phương
pháp lập
trình online
cho Robot
công nghiệp
(Hỗ trợ điều
khiển)

Chuột không gian
Để thao tác chuyền động có chuột không gian, giúp cho chuyển
động theo từng modun có trục Robot riêng cho hệ tọa độ bất kỳ.
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt