Thiết kế và chế tạo tay máy gắp sản phẩm truyền động bằng khí nén ứng dụng cho dây chuyền tự động

Đề tài nghiên cứu và chế tạo tay máy gắp sản phẩm truyền động bằng khí nén phục vụ trong các dây chuyền sản xuất tự động. Tay máy thay thế cho con người trong hệ thống sản xuất, giúp nâng cao độ tin cậy, năng suất của dây chuyền, và giảm thiểu tai nạn lao động.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế và chế tạo tay máy gắp sản phẩm truyền động bằng khí nén ứng dụng cho dây chuyền tự động THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN ỨNG DỤNG CHO DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG Nguyễn Thị Xuân Thuỳ, Nguyễn Thị Mai Hương* *Viện Kỹ thuật HUTECH, trường Đại học Công nghệ TP.HCM (HUTECH)TÓM TẮTĐề tài nghiên cứu và chế tạo tay máy gắp sản phẩm truyền động bằng khí nén phục vụ trong các dâychuyền sản xuất tự động. Tay máy thay thế cho con người trong hệ thống sản xuất, giúp nâng cao độ tincậy, năng suất của dây chuyền, và giảm thiểu tai nạn lao động. Tay máy có 3 bậc tự do. Tay máy gồm 3chuyển động lần lượt là xoay, trượt, trượt. Mỗi chuyển động được truyền động bằng xylanh khí nén. Hoạtđộng tự động của tay máy được điều khiển bằng chip vi điều khiển ATMega. Tay máy sau khi được tínhtoán, thiết kế, chế tạo đã được lắp ráp và có thể hoạt động tốt.1. GIỚI THIỆUTay máy gắp sản phẩm được sản xuất nhiều trên thế giới và giá thành khá cao, vì thế đề tài này thựchiện việc thiết kế và chế tạo tay máy với giá thành thấp hơn rất nhiều và chủ động phát triển công nghệtrong nước Việt Nam.Tay máy robot được nghiên cứu và ứng dụng trong các dây chuyền tự động [1-8]. Ƣu điểm của tay máylà khả năng định vị chính xác, lặp lại chính xác và có thể thay đổi chương trình cho phù hợp với dòng sảnphẩm mới trong dây chuyền sản xuất. Tuỳ theo mỗi ứng dụng cụ thể, kết cấu cơ khí robot, các cảm biếntrang bị, chương trình được thiết kế tương ứng phù hợp. Trong các ứng dụng gắp đặt đơn giản, tay gắprobot truyền động bằng khí nén được sử dụng rộng rãi nhờ các ưu điểm dễ chế tạo, đáp ứng nhanh, đơngiản và giá thành rẻ phù hợp ứng dụng đơn giản [5-7]. Có nhiều kiểu thiết kế cấu trúc cơ khí tay gắp robotđược nghiên cứu và trình bày trong tài liệu [3]. Tay gắp 3 bậc tự do có vùng không gian làm việc là khốihình hộp hoặc cấu trúc kiểu toạ độ trụ. Tuỳ mỗi ứng dụng mà cấu trúc cơ khí được thiết kế cho phù hợp[3].Hướng nghiên cứu và chế tạo tay máy khí nén gắp sản phẩm được nghiên cứu nhiều trong các trườngđại học và ứng dụng cho các dây chuyền ép nhựa tại công ty sản xuất các sản phẩm nhựa. Chế tạo, điềukhiển tay máy sản phẩm nhựa bằng PLC, kết hợp truyền động bằng điện và khí nén được thực hiện bởinhóm nghiên cứu của TS. Lê Hoài Quốc tại ĐH Bách Khoa TP.HCM năm 2003. Chế tạo và điều khiểnbằng PLC tay gắp sản phẩm nhựa được thực hiện tại trường ĐH Bách Khoa do ThS Võ Anh Huy chủ trìnăm 2002. Năm 2007, đề tài ―Ứng dụng camera trong điều khiển tay máy gắp sản phẩm nhựa‖ đoạt giảiba giải thưởng Vifotec năm 2006, giải ba giải thưởng SV nghiên cứu khoa học của Bộ Giáo dục - đào tạodo TS Bùi Thanh Luân hướng dẫn.2. THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNGĐịnh hướng ứng dụng của tay máy dùng để gắp những thành phẩm trong sản xuất công nghiệp như cácsản phẩm được làm ra từ khuôn nhựa, sản phẩm sau khi được đúc sẽ được tay máy gấp và chuyển trựctiếp vào thùng chứa. Cánh tay robot được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, nó giúp giảmbớt việc sử dụng sức lao động của con người vào quá trình sản xuất, năng cao năng suất và hiệu quảcủa công việc. 1085Nguyên lý hoạt động: tay máy 3 bậc tự do được truyền động bằng 3 xylanh khí nén (xem hình 1): xylanh8, xylanh 7, xylanh 9. Xylanh 9 duỗi ra truyền động khung 2 xoay quanh trục 4. Xylanh 7 duỗi ra đưa bộphận tay kẹp tác động cuối đi xuống. Xylanh 8 điều khiển cụm xylanh 7 di chuyển qua trái - phải. Chuyểnđộng của 3 xylanh này được điều khiển bằng 3 van khí nén tác động bằng cuộn từ. Sơ đồ mạch khí nénđược thể hiện trong hình 2 (Phải). Một ứng dụng điển hình gắp sản phẩm được thể hiện trong biểu đồtrạng thái hoạt động của hệ thống như hình 2 (Trái). Kích thước bao của tay gắp theo chiều dài x rộng xcao lần lượt là 485 x 160 x 563 (mm) Hình 1 Bản vẽ lắp tay máy robot Hình 2. Biểu đồ trạng thái, bảng tín hiệu, mạch khí nén điều khiển các xilanh của tay máySơ đồ khối kết nối hệ thống của tay máy được thể hiện trong hình 3. Cụm nguồn cung cấp điện cho toànbộ hệ thống hoạt động, bộ điều khiển Arduino bật tắt các relay tương ứng để đóng ngắt các valve khí nénđiều khiển hoạt động của cơ cấu chấp hành là 3 xylanh khí nén. Hình 3 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển1086Kết cấu tay máy được thiết kế 3D sử dụng phần mềm Solidwork. Hình 4 mô tả mô hình 3D của tay máy. Hình 4. Hình thiết kế 3D của tay máy3. KẾT QUẢ THI CÔNG SẢN PHẨM TAY MÁY ROBOT: GIA CÔNG, LẮP RÁP, LẬPTRÌNHKết quả gia công chế tạo là sản phẩm thực tế như thể hiện trong hình 5. Vật liệu chế tạo các chi tiết cơkhí là thép. Hình 5. Hình ảnh thực tế của tay máy hoàn chỉnhChi tiết kết ...