Thiết kế dây chuyền tự động lắp ráp bút chì (TL034) 2

Chương 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG, MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA
DÂY CHUYỀN
Với phương án đã lựa chọn ta tiến hành thiết kế nguyên lý và sơ đồ
động.
4.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý:
Dòng vật liệu được bố trí theo đường thẳng, chi tiết cơ sở (cán) được di
chuyển lần lược qua các vò trí: cấp ruột, cấp tảm, . ... Các cơ cấu lắp được bố
trí dọc theo dòng vật liệu.
4.1.1 Sơ đồ khối:
4.1.2 Sơ đồ nguyên lý
Từ sơ đồ khối như trên ta có sơ đồ nguyên lý như sau:
4.2 Thiết kế sơ đồ động
4.3 Mô tả hoạt động:
Khi động cơ quay, trục của động cơ truyền qua hộp giảm tốc làm cho
trục cam quay. Ở trên trục này có 4 cam ( cam 1, 2, 3, 4 tương ứng điều
khiển các xy lanh ở các vò trí cấp cán, ruột, tảm, vặn tảm ), mỗi cam sẽ điều
khiển xy lanh bằng nam châm điện.
Khi trục cam quay, cam 1 sẽ tác dụng vào nam châm đầu tiên và nam
châm điện này sẽ điều khiển xy lanh ở cụm cấp cán là đẩy cán vào bàn đỡ
(bàn đỡ được lắp cố đònh trên dây chuyền ). Sau đó cơ cấu di chuyển sẽ đưa
liệu đến vò trí cấp ruột trên bàn đỡ, nhờ vào bộ truyền xích và cơ cấu tay
quay. Tại vò trí này thì trên trục cam, cam 2 sẽ tác dụng vào nam châm điện
thứ 2, làm cho nam châm có điện và nó điều khiển xy lanh cấp ruột là đẩy
ruột vào cán. Tiếp theo phôi liệu được đưa tới máng cấp tảm cũng bằng cơ
cấu di chuyển, ở đây xy lanh đẩy tảm vào cán ( ở đây cán đã chứa ruột rồi )
nhờ tác dụng của nam châm điện thứ 3 trên trục cam và cuối cùng cán được
đưa tới vò trí vặn tảm bằng cơ cấu di chuyển, ở vò trí này xy lanh sẽø đẩy
động cơ tới vò trí của cán và rồi động cơ quay thực hiện công việc là vặn
tảm, cơ cấu di chuyển tiếp tục đưa cán (đã thành phẩm ) đến cuối bàn đỡ và
cán sẽ rơi xuống thùng chứa, kết thúc chu kỳ làm việc.
Chú ý: Sau chu kỳ đầu tiên thì hoạt động của dây chuyền thực hiện

một cách đồng bộ hơn. Nghóa là tại vò trí cụm cấp cán, xy lanh thực hiện
chuyển động trước là đẩy cán xuống bàn đơ.õ Tiếp theo cơ cấu di chuyển đưa
cán đến cácvò trí như: cấp ruột, cấp tảm, vặn tảm. Ở đây các xy lanh của cơ
cấu cấp ruột, cấp tảm, vặn tảm sẽ hoạt động đồng bộ.
Chương 5: PHÂN TÍCH KHÁI QUÁT DÂY CHUYỀN
Trong dây chuyền bao gồm các cơ cấu,bộ phận:
• Cơ cấu vận chuyển phôi.
• Cơ cấu cấp phôi.
• Cơ cấu kiểm tra.
• Chương trình điều khiển.
• Bộ phận công tác.
5.1 Các phương pháp vận chuyển phôi
Vận chuyển liên tục.
Vận chuyển đồng bộ gián đoạn.
Vận chuyển theo kiểu đẩy tự do.
Ta thấy phôi liệu di chuyển một cách đồng bộ trên giá đỡ nhờ cơ cấu
di chuyển, nhưng có khoảng thời gian chờ để các cơ cấu (cấp cán ,ruột…)
thực hiện quá trình lắp ráp. Do đó cơ cấu vận chuyển của ta là vận chuyển
đồng bộ và gián đoạn.
• Các cơ cấu vận chuyển :
- Cơ cấu vận chuyển đường thẳng
Hệ thống di chuyển kiểu thanh gạt: Với cơ cấu vận chuyển kiểu thanh
gạt, phôi liệu được nâng lên khỏi vò trí của giá đỡ và được hạ xuống vò trí kế
tiếp trên giá đỡ, nghóa là phôi liệu đã được di chuyển sang vò trí mới trên giá
đỡ.
Hình 1: Cơ cấu vận chuyển được sử dụng trong dây chuyền.
- Hệ thống vận chuyển kiểu con lăn quay
- Hệ thống băng tải xích
Kết luận:
Từ các hệ thống vận chuyển phôi như trên ta thấy cơ cấu vận chuyển

theo đường thẳng là phù hợp và phương pháp vận chuyển phôi là đồng bộ
và gián đoạn.
5.2 Cơ cấu cấp phôi:
Các phôi được dùng trong dây chuyền là các phôi rời ( cán ,ruột
,tảm…).Ta đi tìm hiểu về các loại phôi rời và quy luật chuyển động của nó
để từ đó lựa chọn kiểu cấp phôi hợp lý phù hợp với dây chuyền, và đảm bào
năng suất yêu cầu.
• Phôi rời:
Phôi rời là loại phôi sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất hàng
loạt và hàng khối, đây là loại phôi vô cùng đa dạng về hình dáng, phong
phú về chủng loại và kích thước. Điều đó đã gây nhiều khó khăn trong việc
tự động hoá cấp phôi. Vì vậy, việc phân loại phôi rời có ý nghóa rất lớn
trong lựa chọn các cơ cấu cấp phôi. Thông thường, phôi rời được phân loại
theo hình dáng. Trong một số trường hợp, nếu hình dáng không phản ánh
hết đặc trưng của phôi thì ta dựa trên những tính chất khác của phôi như:
kích thước, trọng lïng, lượng dư, dung sai, độ nhấp nhô bề mặt, độ bền,
thời gian gia công, tính chất cơ lý, … để phân loại.
• Phân loại các cơ cấu cấp phôi rời:
Để cấp phôi rời cho máy, người ta thường dùng ổ trữ phôi hoặc cụm
cấp phôi.
- Ổ Trữ Phôi:
3
4
5
2 1
+ Ổ trữ phôi có thể gọi là thiết bò cấp phôi bán tự động. Chức
năng của nó là dự trữ, bảo quản và cung cấp phôi đã được đònh hướng cho
máy. Phôi ở đây có hình dạng phức tạp nên phải đònh hướng bằng tay.
+ Điều kiện để sử dụng ổ cấp phôi đó là thời gian gia công một
chi tiết, trong trường hợp này đó là đóng hoặc vặn xong một nắp chai.

+ Nguyên tắc làm việc của ổ trữ phôi là như sau:
Phôi (2) được cấp đònh hướng bằng tay và được trữ trong máy hoặc
cụm (1). Trong máng dẫn (5) phôi rơi xuống cơ cấu đưa phôi (3) và đưa vào
vò trí làm việc của máy. ổ trữ phôi có kết cấu khá đơn giãn vì không có cơ
cấu đònh hướng phôi.
- Cụm cấp phôi:
Trong trường hợp đònh hướng được phôi thì người ta dùng cụm
cấp phôi. Chúc năng của nó là dự trữ, bảo quản, đònh hướng và cung
cấp phôi cho máy.
3
2
4
5
6
1
+ Nguyên lý làm việc của cụm cấp phôi như sau:
Phôi (4) được dự trữ và bảo quản trong cụm chứa(1). nhờ cơ cấu cam
chiếm giữ (2) mà phôi (4) được đưa lên máng dẫn (5) qua cơ cấu đònh hướng
(6). Sau khi được đònh hướng phôi sẽ được rơi vào máng (5) còn những phôi
không đònh hướng sẽ được gạt rơi xuống cụm chứa (1).
Theo máng dẫn (5), phôi sẽ được đưa vào vò trí làm việc của máy
thông qua cơ cấu đưa phôi (3).
Kết luận:
+ Ổ trữ phôi không đònh hướng được phôi tự động mà phải đònh hướng
bằng tay.
+ cụm cấp phôi đònh hướng được phôi ( dự trữ, bảo quản, đònh hướng
và cấp phôi cho máy)
Do đó chọn loại cụm cấp phôi.
 Một số cơ cấu cấp phôi rời thông dụng
• Cụm cấp phôi kiểu giá nâng:

Kiểu song song
Kiểu nối tiếp
- Cụm cấp phôi kiểu giá nâng có hai loại cơ bản: thứ nhất là kiểu giá
nâng nối tiếp với máng dẫn và thứ hai là loại có giá nâng song song với
máng dẫn.
- Cụm cấp phôi kiểu giá nâng nối tiếp với máng dẫn đạt năng suất
thấp nên ít được sử dụng. Ở đây giá nâng sẽ đi từ phía dưới lên trên và đem
một số phôi đến vò trí máng dẫn. Lên đến vò trí trên cùng, giá nâng phải
dừng một lúc để cho phôi có thời gian dòch chuyển từ giá nâng qua máng
dẫn.
- Cụm cấp phôi kiểu giá nâng song song với máng dẫn đạt nâng suất
cao hơn. nó có thể được bố trí từ một hoặc hai giá nâng để cấp phôi cho
máng dẫn. với loại cụm này khi giá nâng lên đến vò trí trên cùng ( tương
ứng với vò trí của máng dẫn ) thì tất cả phôi trên giá nâng đều lăn qua máng
dẫn và nó lại hạ xuống để nâng một nhóm phôi khác tiếp tục.
- Đặc điểm:
Tùy theo nón ma sát giữa phôi và máng dẫn mà ta bố trí góc nghiêng
của máng cho hợp lý. theo phương pháp thiết kế thì chọn góc nghiêng
α
của máng dẫn sao cho
µα
tgtg 
( với hệ số ma sát giữa phôi và bề mặt
máng dẫn). Thông thường, nếu phôi lăn từ giá nâng sang máng dẫn thì chọn
0
20≤
α
; nếu phôi trượt thì chọn
0
45=

α
.
Một số ưu điểm của cụm cấp phôi loại này là kết cấu gọn nhẹ, đơn
giản. Năng suất cao, do có thể bố trí nhiều giá nâng trong một cụm chứa
phôi ( với loại cụm có giá nâng song song với máng dẫn thì năng suất có
thể đạt từ
500400 ÷
chiếc/phút).
• Cụm cấp phôi kiểu rung động:
CẤP PHÔI KIỂU PHỄU RUNG
α
1
2
3
10
9
4
5
8
7
6
- Cụm cấp phôi kiểu rung động:
Là một loại thiết bò cấp phôi tự động được sử dụng rộng rãi để cấp
phôi cho máy cắt kim loại, các máy kiểm tra phân loại hoặc của nhiều
ngành kinh tế quốc dân.
- Cấu tạo: phần rung là nhờ nam châm điện khi hút, khi nhả các lò xo
lá tạo chuyển động theo một đường xoắn với góc nâng của máng, phần di
động (4) của nam châm điện (5) được gắn chặt với đáy cụm, còn phần cố
đòng (6) được gắn chặt trên đế gang nhờ vào 4 vít cấy. Nhờ vào 4 vít cấy có
thể điều chỉnh được khe hở cần thiết giữa hai má của nam châm điện. Toàn

bộ phểu được gắn trên ba thanh lò xo lá 1 nghiêng đi một góc so với mặt
phẳng nằm ngang của đế gang, để giảm dao động xuống trên nền cần gắn
vào đế gang miếng cao su giảm chấn
- Nguyên lý hoạt động: cho phểu rung rung động xoắn (lắc xung quanh
trục thẳng đứng và chuyển động lên xuống cùng một tần số), phôi đang nằm
hổn độn trong cụm trữ phôi sẽ tản ra xung quanh thành của máng rung xoắn
bằng nhôm rồi theo các đầu mối của máng xoắn 3 mà chuyển động lên dần.
Cơ cấu đònh hướng phôi đặt ở lưng chừng máng sẽ gạt rơi trở lại đáy cụm
(2) những phôi đònh hướng chưa đúng. Những phôi đã đïc đònh hùng được
dẫn ra máng dẫn để vào máy tự động.
- Đặc điểm:
+ cụm không có cơ cấu cặp phôi.
+ Phạm vi ứng dụng lớn, linh hoạt trong sản xuất.
+ Dể điều chỉnh.
+ Dùng chủ yếu cấp phôi rời có kích thước nhỏ.
• Cụm cấp phôi kiểu móc:
- Sơ đồ và nguyên lý hoạt động: phôi liệu (1) từ cụm cấp (2) rơi vào
buồng thứ hai của cụm. Trong qúa trình quay các móc (3) sẽ móc chi tiết
nâng lên và sẽ rơi theo máng dẫn (4) ra ngoài.
- Đặc diểm: dùng cấp phôi cacù dạng cốc đường kính d, chiều dài l
4
3
CẤP PHÔI KIỂU MÓC
2 1
Nhận xét:
Khó đảm bảo vận tốc đồng bộ giữa móc và phôi ra khỏi cụm.
• Cụm cấp phôi kiểu đóa:
- Cụm cấp phôi kiểu đóa
Là loại thiết bò cấp phôi tự động được sử dụng rộng rãi.
- Nguyên lý làm việc của cụm:

Phôi được chứa hỗn độn trong cụm (6) và rơi vào đúng túi (5) của đóa
(2). đóa này được quay tròn xung quanh trục (3) nghiêng một góc so với mặt
phẳng nằm ngang. Đến một vò trí nhất đònh phôi sẽ rơi từ túi ra máng dẫn.
Trong cụm cấp phôi kiểu đóa vai trò của cơ cấu chiếm giữ là các rãnh
(hoặc túi) (2). Các rãnh này có thể bố trí vuông góc hoặc theo cát tuyến
hoặc theo bán kính đóa.
Chiếu theo A
4
3
6
1
2
A
CẤP PHÔI KIỂU ĐĨA
5
- Đặc điểm: cụm cấp phôi kiểu đóa có năng suất cao, làm việc ổn đònh
và có kết cấu đơn giản. cụm dùng để cấp phôi có hình dạng trụ.
- Trơn, trụ có mũ, vòng và đóa.
Kết luận:
Do kích thước của tảm nhỏ nên quá trình cấp tảm khác so với cấp
cán ,cấp ruột.Nên ta chọn kiểu cấp phôi rung động vừa phù hợp với kích
thước vừa đảm bảo nâng suất của dây chuyền.
5.3 Cảm biến kiểm tra
Dùng để phát hiện sự có mặt của phôi liệu và kiểm tra năng suất của
dây chuyền.
Cảm biến kiểm tra là các sensor quang phát, và thu tín hiệu. Sensor
gồm có 3 dây, 1 dây nguồn và 2 dây tín hiệu.
• Nguyên lý hoạt động:
Gồm phần phát, thu tín hiệu được đặt phía dưới giá đỡ. Khi mà phôi
được di chuyển trên giá đỡ sẽ che khuất tín hiệu từ sensor, làm cho tín hiệu

phản xạ ngược về nguồn, và truyền tín hiệu này về bộ điều khiển làm dây
chuyền ngừng hoạt động.
5.4 Cơ cấu điều khiển
• Hệ thống điều khiển tự động:
Như chúng ta điều biết mỗi một hệ thống điều khiển tự động
( HTĐKTĐ) đều gồm có hai bộ phận: bộ phận chấp hành và bộ phận điều
khiển .
Bộ phận điều khiển là phương tiện của tự động hoá để xử lý tín hiệu
điều khiển quá trình và những tín hiệu nhìn thấy được tuỳ thuộc vào tín hiệu
của liên hệ phản hồi từ quá trình và nhiệm vụ điều khiển .
Các hệ thống điều khiển tự động có thể khác nhau bởi trung tâm hoá
điều khiển, phương pháp tác đông hiệu lệnh, dạng của vật chứa chương
trình, chức năng công nghệ, số dòng và số dạng tín hiệu nhưng điều có một
số đặc điểm chung là có những bộ phận chủ yếu như cảm biến cơ cấu phân
phối và cơ cấu chấp hành .
- Cảm biến:
Một trong những bộ phận chủ yếu của bộ phận điểu khiển tự động là
đatric mà người ta thường gọi là cảm biến hay chuyển đổi .
Nhiệm vụ của cảm biến là biến đổi tín hiệu từ dạng này sang dạng
khác .
Cảm biến bao gồm các thành phần như tiếp nhận, đã cho so sánh và
biến đổi .
Khi tiếp nhận một tín hiệu nào đó từ bên ngoài, cảm biến sẽ biến đổi
nó thành tín hiệu ( thường là tín hiệu điện ) thuận tiện cho việc tiếp tục
truyền đi, tiếp tục biến đổi, hoặc khuyếch đại lên . Cảm biến có thể là
những nút ấn công tắc hành trình, tay gạt, tế bào quang điện hoặc cặp nhiệt
điện v.v …
Người ta phân loại cảm biến ra loại tiếp xúc, không tiếp xúc cảm ứng
điện dung, quang điện v.v…
- Cơ cấu cấp phôi

Cơ cấu cấp phôi còn có tên gọi là cơ cấu trung gian . Nó có nhiệm vụ
truyền đi, phân phối, tổ hợp, làm tăng lên hoặc giảm đi những tín hiệu do
cảm biến phát ra .
Cơ cấu phân phối có thể là rơ le trung gian, rơ le thời gian, cơ cấu
khuyếch đại tinh thể bán dẫn, cơ cấu khuyếch đại thuỷ động và khí động …
- Cơ cấu chấp hành
Bộ phận chủ yếu thứ ba trong điều khiễn tự động là cơ cấu chấp hành .
Chức năng của nó là đảm bảo thực hiện một tác động điều khiển nào đó .
Cơ cấu chấp hành có thể là động cơ điện, bộ ly hợp điện tử, nam châm
điện …
Ví dụ nam châm điện biến điện năng thành cơ năng để mở nắp chắn
của cơ cấu phân loại chi tiết .
• Phân loại các hệ thống điều khiển tự động:
- Hệ thống điều khiển tập trung
- Hệ thống điều khiển phụ thuộc
- Hệ thống điểu khiển hỗn hợp
• Những hệ thống điều khiển điển hình:
- Hệ thống điều khiển theo cữ ty
Để thực hiện được chức năng điều khiển trong mỗi hệ thống điều
khiển tự động đều có ba phận chính sau đây: vật chứa chương trình, bộ phận
đọc, bộ phận dẫn chương trỉnh .
Kết cấu của bộ phận đọc chương trình đối với mỗi hệ thống rất khác
nhau và phụ thuộc vào yêu cầu đã cho . Trong các hệ thống điều khiển hiện
đại, thường dùng các bộ phận đọc kiểu cơ, điện cơ, điện thuỷ lực . Ngoài ra
cần phải có bộ phận dẫn chương trình cho máy móc
Tuỳ theo kết cấu và khối lượng gia công trong quá trình công nghệ mà
vật chất chương trình có thể là tuyến tính hoặc không gian
Hệ thống điều khiển theo cữ tỳ là hệ thống điều khiển phụ thuộc mà
trong đó việc điều khiển được thực hiện nhờ các cữ tỳ cố đònh tác động vào
các cảm biến Tất cả các cơ cấu chấp hành của thiết bò được điều khiển bằng

các cữ tỳ và được thực hiện sao cho mỗi một chuyển động tiếp theo đều
phải diễn ra sau khi chuyển động trước nó đã hoàn thành . Chương trình gia
công có thể đặt ra bằng cách xếp đặt các cữ tỳ trên thước chuyên dùng mà
được kẹp ở trên bàn máy .
Trên các thiết bò tự động hệ thống cữ tỳ được sử dụng để điểu khiển
hành trình làm việc của các bộ phận bằng cách truyền hiệu lệnh từ bộ phận
này đến các bộ phận khác ví dụ như điều khiển chu kỳ làm việc của đầu
lực, bàn máy và hệ thống liên động .
Cữ tỳ có thể thực hiện hai chức năng: khống chế giới hạn dòch chuyển
và điều khiển những dòch chuyển đó thực hiện một cách thứ tự .
Để thực hiện chức năng đầu tiên thường sử dụng các cữ tỳ cứng mà nó
sẽ tác động vào hệ thống dẫn động của cơ cấu chấp hành ở vò trí cuối cùng .
Trong trường hợp thứ hai để điều khiển những dòch chuyển người ta có
thể dùng các chốt đóng mở hành trình. Hệ thống điều khiển này chỉ kiểm tra
vò trí đẩu và cuối của cuối của cơ cấu chấp hành vì vậy mà đối với các cơ
cấu chấp hành làm việc trên vò trí, việc điều khiển sẽ không đồng bộ.
Việc thay đổi và chuẩn bò chương trỉnh gia công không mất nhiều thời
gian, tính ồn đònh và linh loạt cao.
Loại hệ thống điều khiển theo cữ tỳ được thực hiện bẳng cơ cấu chấp
hành chỉ theo ví dụ, ví dụ tiện các trục bậc, phay các mặt bậc .
Việc điểu khiển hệ thống các cữ tỳ được thực hiện bằng cơ cấu chấp
hành chỉ theo một toạ độ vì vậy không thể sử dụng khi gia công những bề
mặt có prôfin cong phức tạp .
Khi sử dụng hệ thống điều khiển này chúng ta nhận thấy chúng có
nhược điểm là những công tắc, chốt hành trình thường hư hỏng vì phoi, bụi
bẩn, , dầu mở bám vào làm cho độ tin cậy của hệ thống không cao .
Nhưng mặt khác chúng ta có kết cấu đơn giản giá rẻ tính vạn năng cao.
- Hệ thống điều khiển theo cam .
Trong các hệ thống điều khiển theo cam vật chứa chương trình là cam
có prôfin tương ứng đặt trên trục phân phối .

Profin của cam xác đònh theo chu trình làm việc của máy và cho phép
hoàn thành trình tự gia công đã cho .
Hệ thống điều khiển theo cam là hệ thống điều khiển không phù thuộc
và được sử dụng rộng rãi trong các máy tự động . Bộ phận đọc chương trình
của hệ thống là càng gạt hoặc thanh đẩy mà thường dòch chuyển theo profin
của cam.
Khi thiết kế và chế tạo cam cần phải tính kích thước và hình dạng cho
từng phần riêng biệt sao cho có thể đảm bảo chuyển động đã cho và thời
gian hành trình chạy không giảm xuống mức tối thiểu.
- Hệ thống điều khiển theo mẫu chép hình
Hệ thống điều khiển theo mẫu chép hình được sử dụng rộng rãi để
điều khiển việc gia công các chi tiết có profin tuyến tính và có mặt cong
trong không gian.
Chương trình gia công được thể hiện dưới dạng mẫu chép hình. Hệ
thống điều khiển theo nguyên tắc sao chép có tính ổn đònh cao nhờ khả
năng thay vật chứa chương trình nhanh. Vì vậy nó được sử dụng rộng rãi để
tự động hóa trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
Hệ thống sao chép có thể chia ra làm hai nhóm:
+ Hệ thống mà trong đó mẫu chép hình thực hiện cả hai chức năng
điều khiển sự dòch chuyển của dụng cụ cắt và chức năng cơ cấu ăn dao của
dụng cụ cắt đó
+ Hệ thống mà trong đó mẫu chép hình chỉ thực hiện mỗi chức năng
điều khiển.
Trong hệ thống điều khiển nhóm 1 giữa mẫu chépl hình và dụng cụ
cắt có liên hệ cứng vì vậy mẫu chép hình phải chòu lực trực tiếp do đó nó
mòn rất nhanh và làm giảm độ chính xác gia công.
Cũng chính vì lẽ đó mà mẫu chép hình phải là từ vật liệu có độ bền
cao và phải gia công nhiệt luyện để tăng độ cứng.
Hệ thống điều khiển nhóm hai được sử dụng rất rông rãi. Thành phần
chủ yếu của nó là mũi dò trượt theo mẫu chép hình và thực hiện chức năng

đọc chương trình.