Thiết kế, chế tạo đồ gá và kiểm tra, tự động phân loại theo nhóm chi tiết trụ trơn

1

2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Công trình ñược hoàn thành tại

Header Page 1 of 126.

---

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

---

Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM ĐĂNG PHƯỚC

LÊ MINH SƠN

Phản biện 1: TS. ĐINH MINH DIỆM

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ VÀ KIỂM TRA,
TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI THEO NHÓM
CHI TIẾT TRỤ TRƠN

Phản biện 2: PGS.TS. TĂNG HUY

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Mã số:

60.52.04
Luận văn sẽ ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp
Thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng 08 năm
2011.

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng.
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng.

Đà Nẵng - Năm 2011

Footer Page 1 of 126.


1

2

Header Page 2 of 126.
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của ñề tài
Trong lĩnh vực chế tạo máy, ở dạng sản xuất hàng loạt, ñể ñảm

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu ñồ gá kiểm tra, cấp phôi tự ñộng cho chi tiết trụ trơn
có ñộ chính xác 0.01mm.

bảo ñộ chính xác cao của các mối lắp ghép cần phải gia công các chi

Phạm vi nghiên cứu:

tiết chính xác. Như vậy, ñòi hỏi qui trình công nghệ phức tạp, thường

- Nghiên cứu lý thuyết kỹ thuật ño và kiểm tra tự ñộng trong chế

mất nhiều thời gian và giá thành sản phẩm cao. Vì vậy, bằng phương
pháp lắp chọn, cho phép mở rộng trường dung sai của các chi tiết lắp,
sau khi gia công tiến hành phân loại theo từng nhóm, các chi tiết
trong nhóm tương ứng ñược lắp với nhau theo chế ñộ lắp lẫn hoàn
toàn mà vẫn ñảm bảo ñược ñộ chính xác mối lắp theo yêu cầu. Tuy
nhiên, phương pháp này mất nhiều công sức ñể ño kiểm, phân loại.
Xuất phát từ thực trạng sản xuất ở nước ta là phần lớn còn sử
dụng phương pháp ño kiểm thủ công, mức ñộ tự ñộng hóa chưa cao
nên thường tốn nhiều thời gian, việc ño kiểm có thể thiếu chính xác
do các yếu tố chủ quan. Kế thừa những công trình nghiên cứu ñi

tạo máy.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết ñồ gá và cấp phôi tự ñộng trong lĩnh
vực cơ khí.
- Xây dựng nguyên lý, mô hình và thiết kế cơ khí các cơ cấu cấp
phôi, ño kiểm và phân loại, phân nhóm chi tiết.
- Thiết kế ñiều khiển các cơ cấu công tác.
- Lập trình thông qua máy tính giám sát kiểm tra, phân loại chi
tiết.
- Chế tạo, lắp ráp, kiểm tra và vận hành.
4. Phương pháp nghiên cứu

trước. Với ý tưởng sử dụng các dụng cụ ño là ñồng hồ so ñiện tử

Đề tài kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm; lập trình

chuyển ñổi tín hiệu tương tự (Analog) sang tín hiệu số (Digital), kết

ñiều khiển nhằm tự ñộng hóa công ñoạn ño kiểm, phân loại trong quá

hợp mạch ñiều khiển chuyển ñổi các thông số ño thành các tín hiệu

trình sản xuất.

phản hồi ñiều khiển tự ñộng cơ cấu chấp hành phân loại chi tiết,

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

nhằm nâng cao ñộ chính xác và tính tự ñộng trong kiểm tra phân loại
các chi tiết cũng như quản lý các dữ liệu trong quá trình sản xuất. Đề

- Chế tạo ñồ gá kiểm tra, tự ñộng phân loại theo nhóm chi tiết
hình trụ trơn, làm mô hình giảng dạy.

tài: Thiết kế, chế tạo ñồ gá và kiểm tra, tự ñộng phân loại theo

- Mở rộng ứng dụng cho các chi tiết khác.

nhóm chi tiết trụ trơn nhằm tăng năng suất và ñộ chính xác kiểm tra.

- Kết hợp máy tính quản lý số liệu ño ñược ñể giám sát sai số gia

2. Mục ñích nghiên cứu
Thiết kế, chế tạo ñồ gá kiểm tra tự ñộng phân loại theo nhóm chi

tiết dạng hình trụ trơn dùng trong lắp chọn giúp cho việc giám sát và
phân nhóm kích thước chi tiết nhanh và chính xác hơn.

Footer Page 2 of 126.

công, từ ñó ñiều chỉnh qui trình gia công.
- Thiết kế bộ phận ñịnh hướng chi tiết sau khi phân loại ñể ñóng
gói hoặc chuyển ñến dây chuyền lắp ráp tự ñộng.


4

3

Header Page 3 of 126.
6. Cấu trúc luận văn

1.1.2. Kiểm tra

Ngoài phần mở ñầu và kết luận, luận văn gồm 4 chương:
Chương 1 Tổng quan về ño lường, kiểm tra và phương pháp lắp
chọn trong ngành chế tạo máy.

Kiểm tra là việc xem xét chất lượng thực của ñối tượng có nằm
trong giới hạn cho phép ñã ñược qui ñịnh hay không.
Phân loại.

Chương 2 Tự ñộng hoá quá trình cấp phôi, kiểm tra và phân loại.

- Căn cứ mục ñích sử dụng của yếu tố cần kiểm tra:

Chương 3 Thiết kế, chế tạo ñồ gá tự ñộng kiểm tra kích thước

+ Kiểm tra thu nhận.

chi tiết hình trụ trơn.

+ Kiểm tra trong khi gia công.

Chương 4 Thiết kế mô ñun ñiều khiển tự ñộng.

- Căn cứ vào ñộ phức tạp của thông số ño:
+ Kiểm tra yếu tố.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG, KIỂM TRA VÀ PHƯƠNG
PHÁP LẮP CHỌN TRONG NGÀNH CHẾ TẠO MÁY
1.1. Tổng quan về ño lường, kiểm tra trong chế tạo máy
1.1.1. Vai trò, vị trí của ño lường

+ Kiểm tra tổng hợp.
1.1.3. Các nguyên tắc cơ bản trong ño kiểm
- Nguyên tắc ABBE.
Khi kích thước ño và kích thước mẫu nằm trên một ñường thẳng
thì kết quả ño ñạt ñộ chính xác cao nhất.

Đo lường là việc ñịnh lượng ñộ lớn của ñối tượng ño. Đó là

L

việc thiết lập quan hệ giữa ñại lượng cần ño và ñại lượng có cùng

∆1

tính chất vật lý ñược qui ñịnh dùng làm ñơn vị ño.
Phân loại:

δ

S

S
∆α

- Dựa vào quan hệ giữa ñầu ño và chi tiết ño:

Kích thước ño Kích thước mẫu

+ Phương pháp ño tiếp xúc.
+ Phương pháp ño không tiếp xúc.
- Dựa vào quan hệ giữa giá trị chỉ thị trên dụng cụ ño và giá trị
của ñại lượng ño:
+ Phương pháp ño tuyệt ñối.
+ Phương pháp ño so sánh.

L

∆α
∆2

Hình 1.1 Sơ ñồ ño theo nguyên tắc ABBE
Sai số ño không theo nguyên tắc ABBE:

- Dựa vào quan hệ giữa ñại lượng cần ño và ñại lượng ñược ño:
+ Phương pháp ño trực tiếp.
+ Phương pháp ño gián tiếp.

Footer Page 3 of 126.

(1-1)
Sai số ño theo nguyên tắc ABBE:
(1-2)


5

6

Header Page 4 of 126.
∆x = x - Q
- Nguyên tắc xích kích thước ngắn nhất.
Khi kích thước ngắn nhất thì kết quả ño ñạt ñộ chính xác cao nhất.
Điều này ñồng nghĩa với trang thiết bị ño càng ñơn giản, ít khâu khớp
thì ñộ chính xác ño càng cao. Như vậy. sơ ñồ ño càng ñơn giản, càng

Trong ñó:

(1-3)

∆x Sai số ño.

x Giá trị cần ño.
Q Giá trị thực của ñại lượng ño trên dụng cụño.

∆x càng bé thì ñộ chính xác của phương pháp ño càng cao. Vì

ít thông số, mối quan hệ không phức tạp thì kết quả ño càng chính

vậy, chất lượng và ñộ tin cậy ñược nâng cao.

xác.

1.2.2. Phân loại sai số
- Theo cách thể hiện bằng số:
L1
L0
L2
Hình 1.2 Sơ ñồ ño theo nguyên tắc xích kích thước ngắn nhất

+ Sai số tuyệt ñối: ∆x = x - Q

(1-4)

+ Sai số tương ñối: ε =

(1-5)

- Theo nguyên nhân gây ra sai số:

- Nguyên tắc chuẩn thống nhất.

+ Sai số phương pháp: sai số do phương pháp ño chưa chuẩn xác.

Khi kiểm tra, nếu chọn chuẩn kiểm tra trùng với chuẩn thiết kế và

+ Sai số thiết bị ño: Sai số do chế tạo, thao tác sử dụng chưa ñúng

chuẩn công nghệ thì kết quả kiểm tra ñạt ñộ chính xác cao nhất.

+ Sai số chủ quan: Sai số xuất phát từ người kiểm tra.

- Nguyên tắc kinh tế.

+ Sai số từ bên ngoài: Nhiệt ñộ, áp suất..

Nguyên tắc này ñảm bảo ñộ chính xác ño trong ñiều kiện giá

- Theo qui luật xuất hiện.

thành khâu do thấp nhất. Điều này có liên quan ñến:
+ Giá thành thiết bị ño, tuổi bền thiết bị do.
+ Số lượng sản phẩm.
+ Năng suất ño.

+ Sai số ngẫu nhiên.
+ Sai số hệ thống.
1.2.3. Phương pháp ño kích thước thẳng
- Phương pháp ño một tiếp ñiểm_ Phương pháp ño toạ ñộ. Là

+ Yêu cầu trình ñộ người sử dụng và sửa chữa.

phương pháp ño lấy thông số ño qua ñầu ño tiếp xúc với bề mặt cần

+ Khả năng chuyên môn hoá, tự ñộng hoá khâu ño, kiểm.

ño tại một ñiểm tiếp xúc. Kích tước ño ñược xác ñịnh từ toạ ñộ các

+ Khả năng lợi dụng các thiết bị ño phổ thông, thiết bị ño sẵn có

ñiểm tiếp xúc khi ño.

hoặc các thiết bị gá lắp ño lượng tự trang bị ñược.

- Phương pháp ño hai tiếp ñiểm. Là phương pháp ño ñược thực

1.2. Sai số ño

hiện dựa trên việc so sánh giá trị ño của hai tiếp ñiểm trên một ñường

1.2.1. Khái niệm về sai số ño

thẳng của bề mặt cần ño.

Sự sai khác giữa kết quả ño nhận ñược từ thông số hiện thị trên
ñồng hồ ño với giá trị trị thực ñược gọi là sai số ño. Theo [10] ta có:

Footer Page 4 of 126.


7

8

Header Page 5 of 126.
1.2.4. Độ chính xác của phương pháp đo

Trục đo
Mặt đo

Độ chính xác phụ thuộc vào sai số được xác lập ban đầu cho phép

Chi tiết đo

đo. Từ đó lựa chọn dụng cụ đo với sai số đo phù hợp. Tuy nhiên,

Khoảng cách đo
Mặt chuẩn

dụng cụ đo dù có chính xác đến đâu, mà phương pháp đo khơng đúng

Hình 1.3 Sơ đồ đo hai tiếp điểm

có gia số lớn cũng làm sai lêch kết quả đo.

Để giảm sai số đo, ta có thể dùng điểm tỳ phụ để xác lập vị trí
dùng làm chuẩn đo bề mặt chi tiết.

1.3. Phương pháp lắp chọn
Phương pháp lắp chọn cho phép mở rộng trường dung sai chế tạo

Điểm tỳ phụ

của các chi tiết lắp. Sau đó, dựa vào kích thước của chúng để chọn

Chuẩn đo

Tiếp điểm đo

lắp, sao cho đạt được u cầu của khâu khép kín.
Tiếp điểm chuẩn

Lắp chọn có thể tiến hành theo hai phương pháp:
Chuẩn tỳ

- Chọn lắp từng bước.
Hình 1.4 Sơ đồ đo hai tiếp điểm dùng chuẩn tỳ phụ

Theo phương pháp này, đầu tiên ta đo kích thước của một chi tiết

- Phương pháp đo ba tiếp điểm. Là phương pháp đo được thực

rồi căn cứ vào u cầu của mối lắp để xác định kích thước của chi tiết

hiện dựa trên việc so sánh giá trị đo của ba tiếp điểm trên một bề mặt

cần lắp với nó. Từ đây, ta chọn kích thước lắp phù hợp với kích

đo, trong đó hai tiếp điểm vừa dùng làm chuẩn đo và làm chuẩn định

thước đã xác định ở trên.

vị cho đầu đo còn lại.

- Chọn lắp theo nhóm.
α

A

1
3

2

B

R

D

h1

Trong q trình lắp ráp, ta tiến hành phân nhóm các chi tiết lắp,
h2

sau đấy thực hiện q trình lắp các chi tiết theo nhóm tương ứng mà
khơng làm thay đổi thơng số kỹ thuật của mối lắp. Như vậy trong

C

từng nhóm, việc lắp ráp được thực hiện theo phương pháp lắp lẫn

E

Hình 1.5 Sơ đồ đo ba tiếp điểm
∆h
1
Tỉ số truyền phụ của sơ đồ đo:
k=
=
±1
∆R sin α

hồn tồn.
(1-14)

TỰ ĐỘNG HỐ Q TRÌNH CẤP PHƠI, KIỂM TRA

2

VÀ PHÂN LOẠI

1
1

3

2

2.1. Tự động hóa q trình cấp phơi

3

2

CHƯƠNG 2

Qui trình cấp, vận chuyển, kiểm tra, phân loại và lưu giữ phơi phụ
a

b

Hình 1.6 Sơ đồ các phương án đo ba tiếp điểm
Kích thước chi tiết đo:

Footer Page 5 of 126.

∆h
Φ = Φ0 + 2
k

thuộc vào qui mơ sản xuất, mức độ tự động hóa và u cầu về độ
(1-15)

chính xác của q trình gia cơng cụ thể. Đảm bảo kịp thời và tin cậy.


9

10

Header Page 6 of 126.

Các dạng phôi thông dụng như: phôi thanh, phôi cuộn, phôi dạng

2.1.2. Cơ cấu cấp phôi kiểu rung ñộng
Cơ cấu làm việc dựa trên rung ñộng nhờ cơ cấu gây rung gây ra.

khối rời.

Rung ñộng gây ra lực quán tính làm dịch chuyển chi tiết. Rung ñộng
ñược thực hiện nhờ ñầu rung ñiện từ, lệch tâm, khí nén hoặc thủy lực.
Thông dụng nhất là kiểu rung ñiện từ, nó cho phép ñiều chỉnh vô cấp
việc cấp phôi. Hình 2.6 (Máng ñịnh hướng phôi trong các cơ cấu cấp
Hình 2.1 Sơ ñồ tổng quát hệ thống cấp phôi tự ñộng

phôi kiểu rung ñộng).

2.1.1. Cơ cấu cấp phôi dạng phểu và lòng máng (ổ chứa)
Cơ cấu cấp phôi dạng phểu và lòng máng thường dùng ñể ñịnh
hướng giai ñoạn ñầu khi phôi bắt ñầu ñi vào vùng gia công.

Hình 2.6 Phễu cấp phôi kiểu rung
Hình 2.2 Cấp phôi bằng phễu kiểu ống

Hình 2.3 Cấp phôi bằng phễu kiểu có ñĩa quay và rãnh trượt
Hình 2.7 Một số kiểu kết cấu ñịnh hướng phôi trên cánh xoắn
2.2. Tổng quan về phương pháp kiểm tra tự ñộng
Nguyên công kiểm tra giữ vai trò quan trọng trong qui trình công
nghệ, chiếm khoảng 25-50% thời gian của cả qui trình công nghệ.
Hình 2.4 Cấp phôi kiểu lòng máng

2.2.1. Cơ sở chọn phương án ño tự ñộng

Việc chọn phương án ño dựa trên:
- Đặc ñiểm kết cấu, các thông số kích thước, hình học của chi tiết.
- Khối lượng và số lượng sản phẩm.
- Độ chính xác của chi tiết và dụng cụ ño.

Hình 2.5 Cấp phôi kiểu phễu chặn

Footer Page 6 of 126.

2.2.2. Các phương pháp kiểm tra tự ñộng kích thước ngoài


11

12

Header Page 7 of 126.
2.2.3.2. Cơ cấu cấp, kiểm tra và phân loại tự ñộng bi ñũa

2.2.2.1. Phương pháp kiểm tra trực tiếp
4

7

5

l
d

l

a10

9

c

b

12 13

d

e

d

2

1,2,13 chi tiết kiểm tra
3 calip
4 thanh di chuyển
5,6 công tắc di chuyển
7 calip hình chêm.
8 calip phẳng
9 khối V
10 thanh kiểm tra
11 cánh tay ñòn
12 kéo kiểm tra

l

d

d

3
2
1

8

6

g

1

3
4

15

14 13

12

11

5

Hình 2.9 Sơ ñồ nguyên lý kiểm tra kích thước ngoài
6

2.2.2.2. Phương pháp kiểm tra không tiếp xúc
3 45
2
1

10

6
78
d

14 15

11

d

19

20

21 22 23
d

16

13

Hình 2.10 Sơ ñồ nguyên lý kiểm tra không tiếp xúc
1 mặt tỳ
2 , 21 chi tiết kiểm tra
3 nguồn sáng
4 thấu kính
5 khe hở
6 tấm ngăn
7 vật kính
8 tế bào quang ñiện
9,13,16 chi tiết kiểm tra
10 ống dẫn khí nén

11
12
14
15
17
18
19
20
22
23

màng
công tắc
lõi
cuộn dây
vòng phát
vòng nhận

Nguồn phát sáng
Chùm tia chiếu tới chi tiết
Chùm tía sau khi qua chi tiết
Nguuồn thu

2.2.3. Giới thiệu một số sơ ñồ nguyên lý cấp phôi và kiểm tra tự ñộng

2.2.3.1. Sơ ñồ cấp phôi, kiểm tra các chi tiết hình trụ
6

a
4
k

2

b

5
4

E
15

3
C
14

f 1 8 13
B A

M

9

10

Hình 2.11 Sơ ñồ cấp phôi, kiểm tra các chi tiết hình trụ

Footer Page 7 of 126.

9 10

Hình 2.12 Sơ ñồ cấp phôi, kiểm tra và phân loại tự ñộng bi ñũa
loại chi tiết theo nhóm
Dựa trên cơ sở phân tích lý thuyết về phương pháp ño, kiểm tra
trong lĩnh vực cơ khí, phạm vi ứng dụng của dụng cụ ño là ñồng hồ
so ñiện tử, ñặc ñiểm hình dạng kết cấu, số lượng và ñộ chính xác của
chi tiết ño, yếu tố kinh tế. Tôi chọn phương án ño tiếp xúc dùng ñồ gá
có rãnh chữ V gồm 2 mặt phẳng tạo với nhau một góc 1200 ñịnh vị
chi tiết ño, kết hợp với ñồng hồ so ñiện tử ño trực tiếp theo phương
pháp so sánh với giá trị của chi tiết chuẩn.
- Để cấp chi tiết cho cơ cấu ño, dùng phễu chứa chi tiết kiểu tự
chảy nhờ vào trọng lượng bản thân chi tiết và máng dẫn hướng chi
tiết ñến cơ cấu ño. Trên phễu, sử dụng cơ cấu chống kẹt chi tiết trong
dẫn hướng sử dụng cơ cấu chặn và ñiều chỉnh số lượng chi tiết ñến
cơ cấu ño.

11

12

8

quá trình chi tiết di chuyển ñi xuống tại vị trí hẹp, tại cửa ra máng

16

d

7

2.3. Chọn phương án tự ñộng ño, kiểm tra, cấp chi tiết và phân

d

12

9

17 18
d

- Để phân loại chi tiết, dùng hệ thống tay gạt chuyển ñộng quay
quanh trục cố ñịnh một góc xác ñịnh và ñược dẫn ñộng bằng ñộng cơ
ñiện một chiều.


13

14

Header Page 8 of 126.
CHƯƠNG 3

3.2. Thiết kế, chế tạo các chi tiết chính trong mơ hình

THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐỒ GÁ TỰ ĐỘNG KIỂM TRA, PHÂN

3.2.1. Máng chứa chi tiết và dẫn hướng chi tiết
102

LOẠI CHI TIẾT TRỤ TRƠN

35

3.1. Mơ hình đồ gá tự động kiểm tra, phân loại chi tiết trụ trơn

1.5

3.1.1. Thơng số kích thước của chi tiết đo
Φ19,97 ÷ Φ19,99 mm
Φ20.00 ÷ Φ20,01 mm

- Nhóm 3:

Φ20.02 ÷ Φ20,03 mm

- Nhóm 4:

< Φ19,97

1.5

266

277

1.5
15

Tl 2:1
35

1.5

35

204

2

Ø10

1

Ø4

2

30

29

hay > Φ20,03 mm (nhóm khơng đạt)

14°

Hình 3.1 Chi tiết đo

1.5

Tl 2:1

1-1

°
74

- Nhóm 2:

2-2

5

319

- Nhóm 1:

10
10

5

29

30

Ở đây, ta chia thành 4 nhóm:

29

Ø20-+0.03

243

6.3

1.5

229

1
301

3.1.2. Sơ đồ ngun lý làm việc của mơ hình
102

Hình 3.4 Máng chứa chi tiết và dẫn hướng chi tiết

Máng chứa

chi tiết trụ
tròn
T/h vào

MÁY TÍNH
ĐIỀU KHIỂN

MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Cổng lấy tín hiệu
đo đên bộ xử lý

Cơ cấu chống
kẹt chi tiết

Vít điều
chỉnh tinh

312

T/h ra

3.2.2. Cơ cấu đo

Cơ cấu chặn
chi tiết

Cơ cấu đo

Đầu đo

dạng bi cầu

Cần đo
4°

14°

°

-+

Ø20 0,03

Bộ xư ûlý
tín hiệu

Chi tiết
trụ tròn

74

Cơ cấu dẫn
động băng tải

Đồng hồ so
điện tử

409

Máng dẫn

hướng chi tiết

Cáp
usb

Đế từ

Khối V

45

Bộ xử lý tín hiệu đo
NGUỒN
ĐIỆN

Đế chuẩn

Đế chuẩn

8

MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Cơ cấu đẩy chi tiết

435
500

Hình 3.3 Sơ đồ ngun lý mơ hình

Hình 3.8 Sơ đồ ngun lý cơ cấu đo
3.2.2.1. Đồng hồ so điện tử
Đây là thiết bị có khả năng hiển thị thơng sơ kích thước đo lên
màn hinh LCD, chuyển tín hiệu đo tương tự sang tín hiệu số (A/D).

Footer Page 8 of 126.


15

16

Header Page 9 of 126.
3.2.2.2. Khối V 120°
dùng để định vị chi tiết trụ tròn
4°
10
9

6.3

Ø12

12.5

12

3.2.4. Cơ cấu phân loại chi tiết

12.5

Dây curoa

6.3

16

4

30

7
20

A

2Ø4

Giá đỡ

6
6

37

Động cơ điện
một chiều

73

12
M6x10

Băng tảiõ

6

6

40

24

12.5

44

36

Tay gạt
Sl: 3

Hình 3.10 Khối V

A

3.2.2.3. Máy tính điều khiển

Thành thùng
chứa chi tiết

Chốt xoay
Sl: 3

Hình 3.14 Cơ cấu phân loại chi tiết

Thơng số đo từ đồng hồ so điện tử sẽ qua bộ chuyển đổi tín hiệu

3.2.5. Cơ cấu chặn chi tiết và chống kẹt chi tiết

nhập vào máy tính qua cổng usb.
3.2.2.4. Đế dùng làm mặt chuẩn
Động cơ điện
một chiều

5

6.3

Con lăn
chống kẹt

Chi tiết
bò chặn

Chi tiết bò kẹt

Động cơ điện
một chiều

5

5

12.5

R3

5

6

14°

70

°
74

14°

6

36

2Ø6
6

R3
5

6

5

44

120

3.2.3. Cơ cấu di chuyển chi tiết Băng tải

Hình 3.15 Cơ cấu chặn chi tiết

Hình 3.16 Cơ cấu chống kẹt chi tiết

3.2.6. Cơ cấu đẩy chi tiết

2N

Chi tiết đo

M1

Con lăn
khía nhám

Trục động
cơ điện

Gối đỡ

Băng tải

Footer Page 9 of 126.

30°

120°

Động cơ
điện 1 chiều

Hình 3.13 Băng tải

M3

15°

M2

Tay gạt

40

400
380

Hình 3.17 Cơ cấu đẩy chi tiết

63°

Hình 3.12 Mặt chuẩn


17

18

Header Page 10 of 126.
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ MÔ ĐUN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
4.1. Các yêu cầu ñiều khiển

4.2. Các phương án ñiều khiển
4.2.1. Điều khiển dùng PLC
PLC (programmable logic controller) Bộ ñiều khiển khả lập trình,
bộ ñiều khiển này nhỏ gọn tích hợp dễ ñiều khiển, linh hoạt thay ñổi

4.1.1. Nguyên tắc chung
Một hệ thống ñiều khiển tự ñộng ñược cấu tạo từ ba mô ñun: Khối

chương trình bằng các lệnh logic cơ bản.

vào, khối xử lý và khối ra.

4.2.2. Phương án ñiều khiển dùng vi mạch ñiều khiển IC(Integrated

4.1.2. Đặc ñiểm và yêu cầu

Circuit)

Đồ gá kiểm tra, phân loại theo kích thước ñường kính trung bình
chi tiết trụ trơn hoạt ñộng dựa trên nguyên tắc sau:
Các chi tiết từ máng chứa ñược cấp vào máng dẫn hướng nhờ
chính trọng lượng bản thân chi tiết, Chi tiết sẽ lần lượt ñược cơ cấu

Mạch IC có hai loại:
- IC tuyến tính dùng tín hiệu tương tự analog xử lý biên ñộ và
hình dạng sóng của tín hiệu.
- IC số, dùng tín hiệu mã nhị phân, xử lý tín hiệu thông qua các

chặn tại cửa ra máng dẫn hướng ñiều khiển ñóng mở ñưa ñến tiếp xúc

cổng lôgic.

với chi tiết ño tại vị trí ño và ñược phân loại theo nhóm. Hình 4.2

4.2.3. Chọn phương án ñiều khiển
Ta nhận thấy IC ñiều khiển và bộ lập trình PLC ñều có tính năng

ĐỒNG HỒ SO
ĐIỆN TỬ

giống nhau. Nhưng về chỉ tiêu kinh tế, phương án dùng IC có thể làm
mô hình phục vụ học tập, nghiên cứu cảu sinh viên, ñồng thời có thể
kết nối mô ñun ñiều khiển và mô ñun cơ khí ñể tao ra mô hình tự

MÁY TÍNH

ñộng hóa. Và dựa trên những chức năng cụ thể của mô hình cần chế

tạo, tôi chọn phương àn dùng vi ñiều khiển họ PIC16f887.
4.3. Thiết kế ñiều khiển

MẠCH ĐIỀU KHIỂN

4.3.1. Giới thiệu PIC16f887
PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể
tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral

BĂNG TẢI

CƠ CẤU ĐẨY
CHI TIẾT

CƠ CẤU CHẶN
CHI TIẾT

CƠ CẤU
CHỐNG KẸT
CHI TIẾT

CƠ CẤU PHÂN
LOẠI CHI TIẾT

Instrument ñặt tên cho vi ñiều khiển ñầu tiên của họ: PIC1650 ñược
thiết kế ñể dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi ñiều khiển CP1600.
Vi ñiều khiển này sau ñó ñược nghiên cứu phát triển thêm và từ ñó
hình thành nên dòng vi ñiều khiển PIC ngày nay. Vi ñiều khiển

Hình 4.2 Sơ ñồ ñiều khiển

Footer Page 10 of 126.


19

20

Header Page 11 of 126.
Pic16f887 là một trong những phiên bản mởi do Microchip

4.3.1.2. Các ñặc tính nổi bật của thiết bị ngoại vi trên chip
- Timer0: 8 bít của bộ ñịnh thời, bộ ñếm với hệ số tỷ lệ trước.

technology chế tạo.

- Timer1: 16 bít của bộ ñịnh thời, bộ ñếm với hệ số tỷ lệ trước, có
khả năng tăng trong khi ở chế ñộ Sleep qua xung ñồng hồ ñược cung
cấp bên ngoài.
- Timer 2: 8 bít của bộ ñịnh thời, bộ ñếm với 8 bít của hệ số tỷ lệ
trước.
- Có 2 chế ñộ bắt giữ, so sánh, ñiều chế ñộ rộng xung(PWM).
- Chế ñộ bắt giữ với 16 bít, với tốc ñộ 12.5 ns, chế ñộ so sánh với
16 bít, tốc ñộ giải quyết cực ñại là 200 ns, chế ñộ ñiều chế ñộ rộng
xung với 10 bít.
- Bộ chuyển ñổi tín hiệu số sang tương tự với 10 bít.
- Cổng truyền thông nối tiếp SSP với SPI phương thức chủ và
I2C(chủ/phụ).
- Bộ truyền nhận thông tin ñồng bộ, dị bộ(USART/SCL) có khả
Hình 4.4 Sơ ñồ khối vi ñiều khiển 16f887

4.3.1.1. Đặc tính nổi bật của bộ vi xử lí

năng phát hiện 9 bít ñịa chỉ.
+ Cổng phụ song song (PSP) với 8 bít mở rộng, với RD, WR CS

- Sử dụng công nghệ tích hợp cao RISC CPU.

ñiều khiển.

- Người sử dụng có thể lập trình với 35 câu lệnh ñơn giản.

4.3.1.3. Tổ chức bộ nhớ Pic16F887

- Tất cả các câu lệnh thực hiện trong một chu kì lệnh ngoại trừ

a/. Tổ chức bộ nhớ chương trình FLASH và Stack nhớ.

một số câu lệnh rẽ nhánh thực hiện trong 2 chu kì lệnh.
- Tốc ñộ hoạt ñộng là:

b/. Tổ chức bộ nhớ dữ liệu RAM.

+ Xung ñồng hồ vào là DC- 20MHz.

c/. Bộ nhớ dữ liệu EEPROM và bộ nhớ chương trình FLASH.

+ Chu kỳ lệnh thực hiện trong 200ns.

d/. Cổng vào ra.

- Bộ nhớ chương trình Flash 8Kx14 words.
- Bộ nhớ Ram 368x8 bytes.

e/. Các Bộ Timer của chip.
Bộ vi ñiều khiển PIC16F87X có 3 bộ Timer ñó là: Timer0,

- Bộ nhớ EFPROM 256x 8 bytes.

Timer1, Timer2.

- Khả năng ngắt (lên tới 14 nguồn ngắt trong và ngắt ngoài).

g/. Bộ chuyển ñổi tương tự sang số.
h/. Các ngắt của PIC16F877.

Footer Page 11 of 126.


21

22

Header Page 12 of 126.
4.3.2. Thiết kế mạch ñiều khiển mô hình

4.3.3. Chương trình ñiều khiển PIC16f887
4.3.3.1. Sơ ñồ thuật toán

Hình 4.6 Sơ ñồ mạch ñiều khiển dùng PIC16f887

Hình 4.7 Sơ ñồ mạch in

Footer Page 12 of 126.

Hình 4.8 Sơ ñồ thuật toán


23

24

Header Page 13 of 126.
4.3.3.2. Chương trình ñiều khiển
4.3.4. Giao diện ñiều khiển mô hình

KẾT LUẬN
1. KẾT QUẢ ĐỀ TÀI
Sau thời gian nghiên cứu lý thuyết, thiết kế và chế tạo mô hình ñồ
gá tự ñộng kiểm tra phân loại theo nhóm chi tiết trụ trơn. Kết quả ñạt
ñược như sau:
- Chế tạo ñược mô hình ñồ gá có khả năng tự ñộng làm việc vừa
phục vụ cho giảng dạy, vừa có khả năng ứng dụng vào sản xuất.
- Mô hình có khả năng tự ñộng phân nhóm chi tiết trụ trơn thành
4, 3, 2 nhóm.
- Thiết kế ñược giao diện dễ ñiều khiển, tính linh hoạt cao, trực
quan.

Hình 4.9 Giao diện ñiều khiển

- Mô hình có khả năng tự ñộng xử lý số liệu ño, theo dõi số lượng

chi tiết ñược ño và vẽ ñược ñồ thị hàm phân bố kích thước của loạt
chi tiết kiểm tra, phục vụ cho việc ñiều khiển qui trình gia công.
- Mô hình ñã kết hợp ñược ba vấn ñề cơ bản: Cấp phôi tự ñộng,
ño kiểm tự ñộng và ñiều khiển tự ñộng thông qua bộ vi xử lý, mạch
ñiều khiển kết nối với máy vi tính. Đây ñược xem là xu hướng phát

Hình 4.10 Giao diện thiết lập thông số ñiều khiển và phân loại nhóm
chi tiết

triển ngành cơ khí kết hợp với ñiện tử_Cơ ñiện tử.
2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
- Mở rộng ứng dụng cho các chi tiết khác.
- Kết hợp máy tính quản lý số liệu ño ñược ñể giám sát sai số gia
công, từ ñó ñiều chỉnh qui trình gia công.
- Thiết kế bộ phận ñịnh hướng chi tiết sau khi phân loại ñể ñóng
gói hoặc chuyển ñến dây chuyền lắp ráp tự ñộng.

Footer Page 13 of 126.