Khóa luận cơ điện và công trình xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng robot gắp gạch tuy nel tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA CƠ ĐIỆN CƠNG TRÌNH
--------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG QUY TRÌNH VẬN HÀNH
VÀ BẢO DƯỠNG ROBOT GẮP GẠCH TUY NEL TỰ ĐỘNG
Ngành

: Công nghệ Kỹ Thuật Cơ điện tử

Mã số

: 7510203

Giáo viên hướng dẫn : TS. Hoàng Sơn
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Quang Vịnh

MSV

: 1651080428

Lớp

: K61 - CNKTCĐT

Khóa học

: 2016 - 2020

Hà Nội - 2020


MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................ 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. 4
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................... 5
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................... 7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 8
1.1. Tổng quan về robot công nghiệp.................................................................... 8
1.1.1. Lịch sử phát triển ........................................................................................ 8
1.1.2. Cấu trúc chung của robot công nghiệp....................................................... 8
1.1.3. Phân loại robot công nghiệp ....................................................................... 8
1.1.4. Ứng dụng của Robot ................................................................................. 10
1.2. Tổng quan robot gắp và xếp gạch tuy nel tự động....................................... 11
1.2.1. Series máy cắt ........................................................................................... 12
1.2.2. Series hệ thống tổ hợp ............................................................................... 12
1.2.3. Robot gắp xếp gạch mộc ........................................................................... 13
1.2.4. Vai trò của robot xếp gạch tự động .......................................................... 15
1.2.5. Ưu và nhược điểm của robot gắp xếp gạch tự động ................................. 15
CHƯƠNG 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU,
PHƯƠNG PHÁP NGIÊN CỨU ....................................................................... 17
2.1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................... 17
2.2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................... 17
2.3. Đối tượng nghiên cứu................................................................................... 18
2.4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 18
2.4.1. Phương pháp kế thừa ................................................................................ 18

2.4.2. Phương pháp thực nghiệm ........................................................................ 18
CHƯƠNG 3. CƠ SỞ KIẾN THỨC ROBOT GẮP GẠCH YASKAWA
MPL800 .............................................................................................................. 19
3.1. Thông số kỹ thuật của Robot Yaskawa Motoman MPL800 ........................ 19
3.1.1. Thông số của Robot - Robot Specifications .............................................. 19
3.1.2. Thông số về tốc độ - Robot Motion Speed ................................................ 19
3.1.3. Thông số về góc quay – Robot Motion Range .......................................... 19
1


3.2. Hệ thống điều khiển ..................................................................................... 20
3.2.1. Tủ điện điều khiển DX200 ......................................................................... 20
3.2.2. Bàn điều khiển ........................................................................................... 21
3.3. Hệ thống chấp hành ...................................................................................... 24
3.4. Trang bị điện, khí nén, hệ thống cung cấp năng lượng của Robot gắp gạch
MPL800 ............................................................................................................... 24
3.4.1. Trang bị điện ............................................................................................. 24
3.4.2. Hệ thống máy nén khí và bình khí sử dụng trong dây chuyền sản xuất
gạch tuy nel. ........................................................................................................ 29
3.4.3. Hệ thống cung cấp năng lượng ................................................................. 34
3.4.4. Hệ thống cảm biến .............................................................................. 35
CHƯƠNG 4. QUY TRÌNH VẬN HÀNH........................................................ 38
4.1. Kiểm tra tình trạng thiết bị trước khi vận hành............................................ 38
4.1.1. Kiểm tra nguồn khí cung cấp .............................................................. 38
4.1.2. Kiểm tra hệ thống đèn báo chế độ hoạt động ..................................... 39
4.2.Quy trình vận hành cánh tay Robot gắp gạch ............................................... 39
4.2.1. Đưa robot về gốc trước khi chạy tự động ........................................... 39
4.2.2. Kiểm tra trạng thái của tay gắp .......................................................... 42
4.2.3. Điều khiển robot MPL800 thông qua bàn điều khiển......................... 45
4.2.4. Dừng khẩn cấp .......................................................................................... 47

4.2.5. Cảnh báo tới các dây chuyền khác của hệ thống...................................... 48
CHƯƠNG 5. QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ BẢO DƯỠNG ........................ 49
5.1. Mục đích kiểm tra và bảo dưỡng ................................................................. 49
5.3 .Tủ nén khí..................................................................................................... 50
5.4. Động cơ AC Servo Motor ............................................................................ 51
5.5. Bảo dưỡng biến tần ...................................................................................... 52
5.6. Tủ điện điều khiển Yaskawa DX200 ........................................................... 53
5.7. Robot Yaskawa MPL800 ............................................................................. 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 56

2


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ cái viết tắt/ký hiệu

Cụm từ đầy đủ

IR

Inducstrial Robot

AMF

Americal Machine and Foundry Company

CNC

Computer Numerical Control

PLC

rogrammable logic controller

UPS

Uninterruptible Power Supply

IGBT

Insulated Gate Bipolar Transistor

TB & XH

Thương binh và xã hội

DC

Direct Current

AC

Alternating Current

PTP

Point To Point

3

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Thông số của Robot MPL 800............................................................ 19
Bảng 3.2. Thông số tốc độ của Robot MPL 800 ................................................. 19
Bảng 3.3. Thơng số về góc quay của Robot MPL800 ........................................ 19
Bảng 3.4. Thông số kĩ thuật của aptomat ............................................................ 28
Bảng 3.5. Thông số kĩ thuật của máy nén khí KA15 .......................................... 31
Bảng 3.6. Thơng số kĩ thuật cảm biến tiệm cận .................................................. 37
Bảng 5.1. Kiểm tra bảo dưỡng máy nén khí theo định kỳ .................................. 50

4


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Ứng dụng robot tự động trong sản xuất ơ tơ. ...................................... 11
Hình 1.2. Ứng dụng robot phẫu thuật trong y tế ................................................. 11
Hình 1.3. Hệ thống máy cắt gạch tuy nel ............................................................ 12
Hình 1.4. Hệ thống tổ hợp ................................................................................... 13
Hình 1.5. Robot gắp và xếp gạch tự động........................................................... 14
Hình 1.6. Tủ điều khiển DX200 .......................................................................... 14
Hình 3.1. Tủ điện điều khiển DX200 .................................................................. 20
Hình 3.2. Bàn điều khiển..................................................................................... 21
Hình 3.3. Góc bàn điều khiển chính giữa ........................................................... 22
Hình 3.4. Góc điều khiển bên trái ....................................................................... 22
Hình 3.5. Góc điều khiển bên phải...................................................................... 23
Hình 3.6. Hệ thống điện của bàn điều khiển ....................................................... 23
Hình 3.7. Màn hình hiển thị của bàn điều khiển ................................................. 23
Hình 3.8. Robot Robot gắp gạch ......................................................................... 24

Hình 3.9. Hệ thống điện trên robot gắp gạch ...................................................... 25
Hình 3.10. Động cơ servo xoay chiều ................................................................. 26
Hình 3.11. Thơng số động cơ servo xoay chiều được sử dụng trên Robot
MPL800 ............................................................................................................... 26
Hình 3.12. Hình ảnh động cơ thực tế ................................................................. 27
Hình 3.13. Aptomat 3P LS ABN203c/225 ......................................................... 27
Hình 3.14. Biến áp lioa 15KVA 3 pha ................................................................ 28
Hình 3.15. Bình tích khí 500L ........................................................................... 30
Hình 3.16. Màn hình điều khiển máy nén khí KA15 .......................................... 32
Hình 3.17. Hệ thống khí nén trên tay gắp ........................................................... 34
Hình 3.18. Cảm biến quang điện Omron E3JK-RR12-C2M .............................. 35
Hình 3.19 .Cảm biến tiệm cận............................................................................. 36
Hình 4.1. Đồng hồ đo áp suất khí nén ................................................................. 38
Hình 4.2. Đèn báo nguồn điện cung cấp ............................................................. 39
Hình 4.3 . Lựa chọn chế độ hoạt động của Robot............................................... 39
Hình 4.4. Phím và hiển thị hệ trục tọa độ hoạt đông của Robot. ........................ 40
5


Hình 4.5. Phím bật nguồn cho phép Robot hoạt động. ....................................... 40
Hình 4.6. Phím lựa chọn tốc độ hoạt động của Robot. ....................................... 40
Hình 4.7. Lựa chọn chức năng đưa Robot về gốc và trang hiển thị lựa chọn. ... 41
Hình 4.8. Phím chức năng đưa Robot về gốc. .................................................... 41
Hình 4.9. Lựa chọn chức năng truy cập tín hiệu ra tool gắp.............................. 42
Hình 4.10. Trang hiển thị vào phím chức năng chọn trang làm việc................. 42
Hình 4.11. Phím chức năng chọn mục làm việc trong trang............................... 43
Hình 4.12. Phím chức năng lựa chọn tác vụ hoạt động. ..................................... 43
Hình 4.13. Trang hiển thị mục thiết lập cài đặt trên Robot. ............................... 44
Hình 4.14. Trang hiển thị mục thiết lập cài đặt trên Robot. ............................... 45
Hình 4.15. Chuyển chìa khố sang chế độ “REMOTE”. .................................... 45

Hình 4.16. Chuyển chế độ hoạt động của hệ thống ............................................ 46
Hình 4.17. Nút nhấn chạy tự động của hệ thống................................................. 46
Hình 4.18. Nút nhấn cho Robot chạy tự động .................................................... 47
Hình 4.19. Nút nhấn dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển trung tâm ................... 47
Hình 4.20. Nút nhấn chng thơng báo khi hệ thống bị lỗi ................................ 48

6


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay robot được dùng rộng rãi trong các nhà máy, được ứng dụng
trong nhiều ngành khoa học cơng nghệ ví dụ như trong kỹ thuật hàn, trong kỹ
thuật gia cơng cơ khí, trong khoa học vũ trụ, đại dương và trong nhiều ngành
khoa học khác. Robot có thể thay thế con người làm việc trong mọi điều kiện
khắc nghiệt và những cơng việc địi hỏi độ chính xác cao. Trong tương lai robot
sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn trong đời sống hàng ngày.
Ta có thể khái quát định nghĩa robot theo cách nhìn của cơ học là một
chuỗi động, mỗi khâu được ghép với nhau bởi các khớp nối, hoạt động linh hoạt
nhờ hệ dẫn động. Càng ngày các dây chuyền sản xuất tự động có sử dụng robot
thay thế dần các dây chuyền sản xuất tự động với các chương trình hoạt động
“cứng” trước đây.
Nhằm cải thiện khả năng thiết kế sản phẩm và nâng cao tính ứng dụng
của hệ thống tự động, được sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy TS Hồng
Sơn, em thực hiện khố luận: “Xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng
cánh tay Robot gắp gạch”.
Để hoàn thành khố luận này, ngồi sự nỗ lực của bản thân em thì khơng
thể kể đến sự chỉ bảo tận tình của thầy cô giáo trong bộ môn và nhà trường.
Cùng sự giúp đỡ của công ty gạch tuy nel Đại Hưng. Đặc biệt sự hướng dẫn của
thầy TS Hoàng Sơn.
Do kiến thức và kinh nghiệm cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sự sai

sót trong q trình thực hiện khố luận. Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của
các thầy, cơ và bạn bè để khố luận của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2020
Sinh viên

Nguyễn Quang Vịnh

7


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về robot công nghiệp
1.1.1. Lịch sử phát triển
Thuật ngữ robot xuất hiện vào năm 1920 trong một tác phẩm văn học
của nhà văn Tiệp Khắc tên là Karel Capek.
Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty
AMF( Americal Machine and Foundry Company) quảng cáo mô phỏng một
thiết bị mang dáng dấp và có một số chức năng như tay người điều khiển tự
động thực hiện một số thao tác để sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran.
Đến nay, trên thế giới có trên 600 cơng ty sản xuất IR trong số đó có 400
cơng ty của Nhật Bản, 130 công ty của Tây Âu, 70 công ty của Mỹ và một số
cơng ty của Nga…Trong đó 6/10 cơng ty sản xuất Robot lớn nhất thế giới của
Nhật Bản.
1.1.2. Cấu trúc chung của robot công nghiệp
Một robot công nghiệp được cấu thành bởi các hệ thống sau:
-Tay máy (Manipulator) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp. Chúng
hình thành cách để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo lên sự khéo léo, linh
hoạt và bàn tay (End Effector) để thực hiện hoàn thành các thao tác trên đối

tượng.
-Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho các khâu của tay máy. Nguồn
động lực của các cơ cấu chấp hành là động cơ các loại: điện, thuỷ lực, khí nén
hoặc kết hợp giữa chúng.
-Hệ thống cảm biến gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết
khác. Các robot cần hệ thống sensor trong để nhận biết trạng thái của bản thân các
cơ cấu của robot và các sensor ngồi để nhận biết trạng thái của mơi trường.
-Hệ thống điều khiển (Controller) hiện nay thường là máy tính để giám
sát và điều khiển hoạt động của robot.
1.1.3. Phân loại robot công nghiệp
a.Phân loại theo kết cấu.
8


Lấy hai hình thức chuyển động nguyên thuỷ làm chuẩn:
-Chuyển động thẳng theo các hướng X, Y, Z trong không gian ba chiều
thơng thường tạo nên những khối hình có góc cạnh, gọi là Prismatic (P).
-Chuyển động quay quanh các trục X, Y, Z kí hiệu (R).
Với ba bậc tự do, robot sẽ hoạt động trong trường hợp công tác tuỳ
thuộc tổ hợp P và R ví dụ:
+PPP trường cơng tác là hộp chữ nhật hoặc lập phương.
+RPP trường công tác là khối trụ.
+RRP trường công tác là khối cầu.
b. Phân loại theo hệ thống chuyển động
Các dạng phổ biến là:
-Hệ truyền động điện: Thường dùng các động cơ điện 1 chiều (DC:
Direct Current) hoặc các động cơ bước (Step motor). Loại truyền động này dễ
điều khiển, kết cấu gọn.
-Hệ truyền động thuỷ lực: Có thể đạt được cơng suất cao, đáp ứng những
điều kiện làm việc nặng. Tuy nhiên hệ thống thuỷ lực thường có kết cấu cồng

kềnh, tồn tại độ phi tuyến lớn khó xử lý khi điều khiển.
-Hệ truyền động khí nén: Có kết cấu gọn nhẹ hơn do không cần dẫn
ngược nhưng lại gắn liền với trung tâm tạo ra khí nén. Hệ nay làm việc với cơng
suất trung bình và nhỏ, kém chính xác, thường chỉ thích hợp với các robot hoạt
động theo chương trình định sẵn với các thao tác đơn giản “nhấc lên – đặt
xuống” (Pick and Place or PTP: Point To Point).
c.Phân loại theo ứng dụng
Các phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ, có robot cơng
nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu khoa học, robot dùng trong kỹ thuật vũ trụ,
robot dùng trong quân sự…

9


d. Phân loại theo cách thức và đặc trưng của phương pháp điều khiển
Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều khiển kín.
-Điều khiển hở, dùng truyền động bước (động cơ điện hoặc động cơ
thuỷ lực, khí nén…) mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung
điều khiển. Kiểu này đơn giản, nhưng đạt độ chính xác thấp.
-Điều khiển kín (điều khiển kiểu servo), sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí
để tăng độ chính xác điều khiển. Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm –
điểm và điều khiển theo đường(contour).
1.1.4. Ứng dụng của Robot
Robot được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống của con
người. Trong điều kiện làm việc khắc nghiệt, khó khăn đối với con người thì
robot cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng và nó được sử dụng trong nhiều lĩnh
vực công nghiệp khác nhau như:
-Trong gia cơng cơ khí: thường sử dụng trong các máy hàn tự động, máy
khoan, dây truyền lắp ráp.
-Trong dây truyền sản xuất: tham gia vào một số dây truyền sản xuất

như gia cơng phun sơn, gắp sản phẩm, đóng gói bao bì…
-Trong vận tải thường để bốc xếp hàng hố.
-Một số ứng dụng quan trọng của robot cơng nghiệp:
+Phục vụ máy CNC và các hệ thống tự động linh hoạt.
+Lắp ráp, đóng gói, chế tạo máy.
+Tự động hàn.
+Đảm nhận thực hiện cấp phôi phục vụ nguyên công trong các dây
truyền sản xuất tự động.
+ Y học.

10


Hình 1.1. Ứng dụng robot tự động trong sản xuất ô tô.

Hình 1.2. Ứng dụng robot phẫu thuật trong y tế
1.2. Tổng quan robot gắp và xếp gạch tuy nel tự động
-Hệ thống cắt xếp gạch tuy nel tự động là sự kết hợp giữa cơ khí, khí
nén và máy tính từ đó thực hiện q trình tự động hóa đưa gạch từ sau đầu đùn
lên xe goong.

11


Các thành phần cơ bản của hệ thống:
-Hệ thống gồm 3 phần chính: series máy cắt, series hệ thống tổ hợp và
robot gắp gạch.
1.2.1. Series máy cắt
Series máy cắt gồm: Máy cắt thanh, băng tải gia tốc và máy cắt viên.
-Hệ thống thiết bị này thông qua khởi động của động cơ Servo, điều

khiển bằng PLC, vận hành đơn giản, tin cậy, cho hiệu suất cao,tiêu hao thấp, dễ
dàng bảo dưỡng và đặc biệt không làm biến dạng gạch lỗ trống khi cắt. Dây cắt
của máy cắt thanh và cắt viên đều có sử dụng xi lanh khí móc cố định hai đầu,
giảm thiểu khả năng đứt dây trong quá trình cắt gạch mộc.

Hình 1.3. Hệ thống máy cắt gạch tuy nel
Sau khi cắt thanh, cắt viên, gạch mộc thừa sẽ rơi vào băng tải hồi liệu
qua trở lại tái chế hạn chế hao phí nguyên liệu, viên gạch đã cắt xếp tiếp tục đưa
đến bộ phận tổ hợp để tách và gắp lên goong theo khối xếp đã được lập trình
sẵn.
1.2.2. Series hệ thống tổ hợp
Series hệ thống tổ hợp bao gồm băng tải servo kết hợp cùng robot.
Tổ hợp băng tải được sử dụng các linh kiện chế tạo như băng tải, hộp
giảm tốc, động cơ servo…được thiết kế bảo đảm di chuyển, dàn xếp gạch mộc
một cách chính xác, nhanh chóng. Điều khiển thơng qua hệ thống PLC, liên
12


động, điều khiển tự động, đồng bộ với hệ thống robot thực hiện xếp gạch tự
động, phù hợp đùn nhiều thanh cho ra sản lượng lớn và goong động (để đạt được
khối xếp rộng).
Tại đây, gạch mộc sẽ được băng tải vận chuyển tới bàn tách, tách thành
khối xếp được tính tốn từ trước, hồn thiện quy trình thành hình của gạch mộc.
Hệ thống phù hợp với nhu cầu sản xuất của các loại gạch khác nhau, có độ tự
động hóa cao, tốc độ phân nhóm nhanh, vận hành đơn giản và bảo trì thuận tiện,
từ đó giảm cường độ lao động của con người và nâng cao hiệu quả sản xuất.

1- Bàn giãn (nơi chứa gạch); 2- Băng tải; 3- Thanh đẩy
Hình 1.4. Hệ thống tổ hợp
1.2.3. Robot gắp xếp gạch mộc

Robot gắp xếp gạch tự động được tạo thành từ các bộ phận chủ yếu: Một
khung thân robot, một tay gắp, một bảng mã, một tủ điều khiển tự động, một hệ
thống khí nén. Robot sẽ gắp gạch mộc và đặt vào đúng vị trí khối xếp được lập
trình sẵn trước đó lên xe goong. Tay gắp của robot có khả năng xoay chuyển
linh hoạt tới 90 độ, đảm bảo quy trình xếp chồng gạch theo hàng dọc và hàng
ngang của viên gạch.

13


Hình 1.5. Robot gắp và xếp gạch tự động
Tủ điều khiển điện tự động của robot gắp gạch là thiết bị tự động PLC
nhập khẩu thông minh, linh hoạt và có hiệu suất cao. Các thiết bị được kiểm sốt
với màn hình cảm ứng đem tới giao diện trực quan, dễ dàng điều chỉnh các
thông số theo nhu cầu của khách hàn. Robot gắp gạch cũng sử dụng bàn điều
khiển từ xa, tăng tính linh hoạt trong q trình sản xuất.

1- Tay cầm điều khiển; 2- Giắc cắm nối với bàn điều khiển; 3- Núm xoay để
tắt hoặc bật.
Hình 1.6. Tủ điều khiển DX200

14


Hệ thống này phù hợp với hầu hết các tổ hợp gạch nung có tải trọng lớn
và nhỏ trên thế giới, chỉ cần điều chỉnh một vài tham số trong phạm vi robot đã
có thể tạo ra những khối xếp và quy cách gắp xếp gạch mộc khác nhau, thao tác
đơn giản, bảo trì thuận tiện, vận hành thơng minh, đáp ứng được hầu hết các loại
gạch đặc, gạch lỗ trên thị trường hiện nay.
1.2.4. Vai trò của robot xếp gạch tự động

Sử dụng robot gắp xếp gạch tự động thay thế công nhân là xu thế tất yếu
trong ngành sản xuất gạch nung hiện nay. Các nhà máy xây dựng đều tính tốn
đưa thiết kế thống robot xếp gạch tự động vào ngay từ ban đầu, và cũng rất
nhiều đơn vị đang sản xuất gạch tiến hành cải tạo, áp dụng.
Theo quy trình sản xuất khi áp dụng robot gắp xếp gạch thì thời gian cho
mỗi lần xếp từ 10 – 15 giây như vậy mỗi giờ theo tính tốn có thể gắp và xếp từ
240 – 360 lần và robot gắp gắp xếp gạch có thể xếp được tới 100 viên cho mỗi
lần tùy thuộc vào trọng lượng cũng như kích thước của viên gạch.
Số lượng cho người vận hành máy là từ 1 – 3 người. Thay thế sức người
trong việc gắp và xếp gạch vào goong như trước đây. Nâng cao chất lượng sản
phẩm và giảm thời gian. Từ đó giảm giá thành sản phẩm cũng như chi phí nhân
cơng.
1.2.5. Ưu và nhược điểm của robot gắp xếp gạch tự động
a. Ưu điểm
Khi áp dụng robot gắp xếp gạch thì quy trình sắp xếp chắc chắn sẽ
nhanh lên rất nhiều, gọn gàng hơn với độ chênh lệch chỉ tới chưa đầy 1mm,
cùng với đó là xác xuất bị đổ là cực thấp.
Cùng với đó là tốc độ để xếp gạch ổn định cao, làm việc được trong 1
thời gian dài mà khơng lo hỏng hóc mà vẫn đảm bảo được số lượng gạch cần
xếp.
Bên cạnh đó, khi sử dụng robot gắp xếp gạch sẽ giảm được lượng cơng
nhân cực kỳ lớn, bình thường cần phải có ít nhất là 8-10 nhân viên xếp gạch thì
khi sử dụng máy chỉ cần 3-6 nhân viên đây là một con số giảm xuống cực kỳ

15


thấp.. Việc giảm nhân công khiến doanh thu của các doanh nghiệp sẽ được cải
thiện và tăng lên rất nhiều.
Khi áp dụng các công nghệ hiện đại robot gắp xếp gạch tự động vào thì

sẽ giúp cho mơi trường làm việc được an tồn với khơng cịn ơ nhiễm so với các
quy trình xếp gạch theo kiểu truyền thống.
Khả năng đáp ứng được nhu cầu của thị trường sẽ tăng lên rất nhiều, với
sức người so với sức máy của hệ thống robot xếp gạch là chênh nhau rất lớn vì
thế nếu như áp dụng robot gắp xếp gạch thì sẽ tăng được sản lượng cũng như
chất lượng của viên gạch lên cực kì cao giúp các doanh nghiệp dễ dàng cạnh
tranh với các cơ sở khác.
Ngồi ra, cịn có các ưu điểm nổi trội khác như là: tuổi thọ của robot hầu
như là từ 10 năm trở nên – đây là một con số về tuổi thọ mà không phải các
dịng sản phẩm về cơng nghiệp nặng đều làm được. Khả năng bảo trì bảo dưỡng
cũng tốt như máy móc dễ hoạt động dễ vận hành giúp cho các công nhân sử
dụng được nhanh và hiệu quả nhất.
b. Nhược điểm
Chi phí đầu tư ban đầu cao, khoảng 4 tỷ VNĐ cho một dây chuyền cắt,
gắp và xếp gạch tự động: robot gắp xếp gạch có cơng nghệ cao và tiên tiến do đó
chi phí cao là điều khơng thể tránh khỏi.
Cơng nhân vận hành phải có chun mơn: Cần người có một số hiểu biết
nhất định để điều hành cũng như vận hành một cách chính và đạt hiệu quả cao
nhất.
Vẫn còn xảy ra hiện tượng đầu gắp làm rơi gạch mặc dù là xác suất rất
nhỏ. Tuy nhiên trong quá trình vận hành lâu dài. Cần khắc phục nhược điểm này
để khi xếp gạch sẽ được đều, đẹp, không bị vỡ vụn.

16


CHƯƠNG 2
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU,
PHƯƠNG PHÁP NGIÊN CỨU
2.1. Lý do chọn đề tài

Trong thời kỳ hội nhập, sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại thì
ngành kỹ thuật cơ điện tử là một ngành quan trọng không thể thiếu trong sự phát
triển của khoa học kỹ thuật hiện đại. Ngành kỹ thuật cơ điện tử là sự kết hợp của
kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính. Đây là ngành rất quan
trọng và không thể thiếu trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại. Mục
đích của ngành khoa học tổng hợp liên ngành này là nhằm phát triển tối đa tư
duy hệ thống trong thiết kế và phát triển sản phẩm để tạo ra những sản phẩm
mới có những tính năng vượt trội. Robot chính là một sản phẩm tiêu biểu của
ngành kỹ thuật cơ điện tử. Sinh viên ngành kỹ thuật cơ điện tử được trang bị các
kiến thức về hệ thống sản xuất tích hợp máy tính, hệ thống khí nén – thủy lực,
hệ thống điều khiển nhúng, hệ thống đo lường và điều khiển thông minh; kiến
thức về cảm biến, robot. Một số mơn học chun ngành tiêu biểu trong chương
trình đài tạo ngành kỹ thuật cơ điện tử như: Các hệ thống cơ điện tử, lập trình
PLC, kỹ thuật cảm biến và đo lường, kỹ thuật vi điều khiển, kỹ thuật điều khiển
tự động…
Nhằm cải thiện khả năng thiết kế sản phẩm và nâng cao tính ứng dụng
của hệ thống tự động đồng thời bổ sung thêm kiến thức cơ bản về lập trình PLC,
em chọn đề tài: “ Xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng robot gắp
gạch tuy nel tự động”.
2.2. Mục tiêu nghiên cứu
-Đưa ra quy trình vận hành cánh tay robot gắp gạch gồm các bước:
Kiểm tra tình trạng thiết bị trước khi vận hành; đóng điện; điều khiển vận hành
cánh tay Robot; dừng hoạt động cánh tay robot.
-Đưa ra các bước kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ cánh tay robot gồm:
Các thiết bị cần phải kiểm tra bảo dưỡng; chu kỳ thời gian để tiến hành kiểm tra
và bảo dưỡng.
17


2.3. Đối tượng nghiên cứu

Những bộ phận của cánh tay robot gắp gạch tự động tại công ty Cổ phần
gạch tuy nel Đại Hưng:
-Hệ thống điều khiển.
-Hệ thống thiết bị gồm cảm biến, hệ thống thủy lực, hệ thống khí nén, hệ
thống thiết bị điện,... được trang bị trên cánh tay Robot.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp kế thừa
Sưu tầm, thu thập các tài liệu của robot gắp gạch MPL800 để làm cơ sở cho
việc xây dựng công nghệ sử dụng hệ thống điều khiển.
2.4.2. Phương pháp thực nghiệm
Thông qua quá trình làm thực nghiệm hoạt động của robot gắp gạch MPL800
tại nhà máy gạch tuy nel Đại Hưng từ đó đưa ra được quy trình vận hành robot
gắp gạch MPL800.

18


CHƯƠNG 3
CƠ SỞ KIẾN THỨC ROBOT GẮP GẠCH YASKAWA MPL800
3.1. Thông số kỹ thuật của Robot Yaskawa Motoman MPL800
3.1.1. Thông số của Robot - Robot Specifications
Bảng 3.1. Thông số của Robot MPL 800
Số trục điều khiển-Axes

4

Khả năng mang tải -Payload

800kg

Tầm với chiều cao-H-Reach

3159.00mm

Sai số lặp lại-Repeatability

±0.5000mm

Khối lượng robot-Robot Mass

2550.00kg

Kết cấu robot-Structure

Khớp nối

Kiểu lắp đặt-Mounting

Lắp trên sàn- Floor

3.1.2. Thông số về tốc độ - Robot Motion Speed
Bảng 3.2. Thông số tốc độ của Robot MPL 800
Trục J1

65 °/s (1.13 rad/s)

Trục J2

65 °/s (1.13 rad/s)

Trục J3

65 °/s (1.13 rad/s)

Trục J4

125 °/s (2.18 rad/s)

3.1.3. Thơng số về góc quay – Robot Motion Range
Bảng 3.3. Thơng số về góc quay của Robot MPL800
Trục J1

±180°

Trục J2

+90° – 45°

Trục J3

+15.5° – 120°

Trục J4

±360°

19


Robot gắp gạch Yaskawa được chia thành 3 hệ thống chính đó là: Hệ

thống điều khiển; Hệ thống chấp hành; Hệ thống cung cấp năng lượng (điện, khí
nén).
3.2. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển được đặt trong cabin điều khiển.
Hệ thống điều khiển robot gắp gạch gồm:
-Tủ điều khiển DX200 có bàn điều khiển bằng tay và đầu nối nối trực
tiếp tới bàn điều khiển.
-Bàn điều khiển có các nút ấn điều khiển, hệ thống đèn báo chế độ, bên
trong gồm các thiết bị như: Hệ thống bộ điều khiển PLC; Nguồn điện cung cấp,
hệ thống rơ le trung gian, trở xả, biến tần.
3.2.1. Tủ điện điều khiển DX200

1- Tay cầm điều khiển Robot thủ công; 2- Công tắc đóng mở; 3- Đầu nối với
bàn điều khiển
Hình 3.1. Tủ điện điều khiển DX200
Bộ điều khiển DX200 mới xây dựng dựa trên các khả năng của bộ điều
khiển DX100, bao gồm điều khiển tới tám robot (72 trục), mặt dây chuyền dạy
học được trao giải thưởng, khả năng điều khiển tế bào PLC tích hợp và khả năng
điều khiển quá trình và đường dẫn được tối ưu hóa. DX200 tiết kiệm năng lượng
20


có tốc độ xử lý nhanh hơn, tăng cường an tồn đáng tin cậy kiểm sốt và cải
thiện khả năng bảo trì. Các chức năng điều khiển tiên tiến này tận dụng công
nghệ động cơ Sigma V mới của Yaskawa để tối ưu hóa các đặc tính tăng tốc và
giảm thời gian chu kỳ. Tùy thuộc vào ứng dụng và kích thước robot, DX200 bảo
tồn mức tiêu thụ năng lượng tới 38-70% so với robot / điều khiển thế hệ
trước. Ngoài ra, chức năng giảm tải tĩnh giúp giảm 10% mơ-men xoắn của động
cơ khi robot duy trì vị trí tĩnh. DX200 cũng bảo tồn năng lượng trong thời gian
nhàn rỗi của robot bằng động cơ và quạt không hoạt động, giúp tiết kiệm năng

lượng tới 25%. Đơn vị An toàn Chức năng nâng cao cung cấp giám sát vị trí
cơng cụ và khu vực đáng tin cậy kiểm sốt, giám sát ổn định và giới hạn tốc độ.
3.2.2. Bàn điều khiển

1- Màn hình hiển thị; 2- Bàn điều khiển trung tâm; 3- Bàn điều khiển bên
phải; 4- Bàn điều khiển bên trái.
Hình 3.2. Bàn điều khiển

21


1-Cho hệ thống chạy tự động; 2- Chọn chế độ hoạt động; 3- Dừng hệ thống
khẩn cấp; 4- Hệ thống đang ở công đoạn nào sẽ dừng ngay tại công đoạn đó; 5Hệ thống trở về điểm khởi đầu; 6- Chng cảnh báo hệ thống khi gặp sự cố.
Hình 3.3. Góc bàn điều khiển chính giữa

7,8,9- Đèn báo điện 3 pha; 10- Dừng ở hệ thống đùn gạch; 11- Điều
khiển hệ thống điều tốc ở băng chuyền từ máy cắt thanh sang máy cắt viên; 13Điều khiển máy cắt gạch; 14- Tăng tốc băng chuyền của máy cắt gạch.
Hình 3.4. Góc điều khiển bên trái

22


19,20,21- tắt bật băng đai ở hệ thống đùn gạch; 22- Chặn gạch ở hàng dưới
hoặc trên; 23- Hồi vật liệu dư thừa hoặc hỏng về lại lò sản xuất phơi; 24, 26,
27,29,30 - Điều khiển gịng. Gịng là nơi chứa gạch. 1 gòng còn 4 khối xếp, mỗi
khối 15 hàng gạch; 25- Bàn giãn nơi chứa gạch để cho robot gắp và xếp lên
gòng; 26 -Robot chạy tự động hoặc điều chỉnh bằng tay cầm DX200.
Hình 3.5. Góc điều khiển bên phải

1- Trở xả; 2- PLC điều khiển ; 3, 4- Rơle thời gian

Hình 3.6. Hệ thống điện của bàn điều khiển

1- Hiển thị chế độ hoạt động; 2- Báo lỗi; 3- Hiển thị khối xếp
Hình 3.7. Màn hình hiển thị của bàn điều khiển
23


3.3. Hệ thống chấp hành
Hệ thống chấp hành bao gồm 1 cánh tay robot Yaskawa MPL800 4 trục
được gắn trên bệ đỡ. Một tay gắp sử dụng khí nén có nhiệm vụ gắp và xếp gạch
lên gòng. Phạm vi tiếp cận dọc 3.024mm mở rộng kết hợp với tầm với ngang
3.159 mm cho phép robot này tạo ra tải trọng cao bằng rơ- mooc 120 inch trên
pallet tiêu chuẩn 48 inch x 40 inch. Trục T có mơ men qn tính cho phép; tải
khơng đối xứng được xử lý hiệu quả mà không ảnh hưởng đến tốc độ hoặc hiệu
suất.

1- Tay gắp; 2- Cánh tay Robot gắp gạch
Hình 3.8. Robot Robot gắp gạch
3.4. Trang bị điện, khí nén, hệ thống cung cấp năng lượng của Robot gắp
gạch MPL800
3.4.1. Trang bị điện
3.4.1.1. Động cơ
24