Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT SCORBOT ER4U

CHƯƠNG II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT SCORBOT ER4U

Tải bản đầy đủ

Đế robot

Vai robot

Cằng tay

Khuỷu tay

Tay kẹp

Bảng 2.1. Các bộ phận chính của robot Scorbot ER4U
Các bộ phận chính của robot được ghép nối với nhau qua các trục, truyền
chuyển động qua các bộ bánh răng và các bộ truyền đai. Phần tạo chuyển động
quay là các động cơ DC. Sau khi lắp ghép, ta được robot hoàn chỉnh. Để thuận tiện
ta quy các chi tiết của robot thành các khâu như như trên Hình 2.1, trong đó đế của
robot là khâu 1, vai là khâu 2, khuỷu tay là khâu 3, cẳng tay là khâu 4, cổ tay xoay
là khâu 5, tay kẹp được coi là khâu 6.

Hình 2.1. Robot Scorbot Er4u

Các khâu của robot được nối với nhau bằng khớp xoay. Scorbot ER4U có 5
khớp xoay và 1 tay gắp.
Sự chuyển động linh hoạt của các khâu, khớp này cho phép robot đưa tay
gắp đến bất kỳ vị trí nào trong vùng làm việc và sau đó, tay gắp có thể thực hiện
nhiệm vụ của nó đối với phôi gia công.
Ngoài ra, trong hệ thống CIM tại phòng thí nghiệm, Scorbot ER4U còn được
gắn trên một đường chạy điều khiển được.

Hình 2.2. Scorbot ER4U trong phòng thí nghiệm
Scorbot ER4U có các thông số như trong Bảng 2.2 [1]:
Cơ cấu
Cân nặng
Bán kính vùng hoạt động tối đa
Khối lượng mang
Khẩu độ mở tay gắp
Độ lặp lại tại các thành phần chính
Số lượng động cơ truyền động
Truyền dẫn
Số trục

Khớp nối theo chiều dọc
Khoảng 10,8kg
Khoảng 610mm (24 inch);
từ 1kg( tốc độ tối đa)
-2,5kg( với giảm tốc);
Từ 75mm( Nếu không có miếng
đệm) và 65mm( nếu có miếng
đệm);
± 0,18mm
7
bằng bánh răng, dây đai mặt
răng và vít chì
5 trục quay, 1 trục kẹp, 1 trục
giá đỡ di chuyển ngang(trục 7)

Góc xoay tối đa

Khớp 1
Khớp 2
Khớp 3
Khớp 4
Khớp 5

310º
158º
260º
260º
Không giới hạn về cơ, và ±
570º về điện

Bảng 2.2. Các thông số cơ bản của robot Scorbot ER4U
2.1.2. Thiết bị dạy – học (teach pendant)
ẢNH (HÌNH VẼ)
Thiết bị dạy học là một thiết bị di động có thể thao tác và điều khiển các trục
và được nối với bộ điều khiển. Thiết bị dạy học được gắn một nút EMERGENCY
STOP và nút vặn DEADMAN. Thiết bị dạy học có thể được cầm tay hoặc là gắn
vào chỗ bị cố định ngoài vỏ làm việc của robot. Khi thiết bị dạy học được dùng ở
chế độ cầm tay thì núm vặn không thể điều khiển được.
2.2. Nguyên lý hoạt động của Scorbot ER4U
Rô bốt hoạt động nhờ phần mềm lập trình SCORBASE ER4U
2.2.1. Phần mềm lập trình điều khiển SCORBASE ER4U
Phần mềm SCORBASE là phần mềm mà Intelitek phát triển để sử dụng cho
dạy và lập trình sản xuất trên tay máy robot của hang, trong đó SCORBASE for
ER4u dùng cho Scorbot Er4u.
Phần mềm được cài đặt trên máy tính thuộc trạm gia công tiện, kèm theo 1
bộ thiết bị dạy học ( Teach pendant) cho phép đưa ra các địa điểm khả dụng trong
không gian, record vị trí đó làm các vị trí làm việc hoặc vị trí trung gian trong quá
trình hoạt động. Các vị trí này đảm bảo việc di chuyển trong không gian của đầu
kẹp (Gripper) không bị va đập vào các thiết bị khác gây hỏng hóc mất an toàn,
đồng thời tạo được quỹ đạo di chuyển tối ưu nhất tiết kiệm thời gian di chuyển giữa
2 điểm làm việc mong muốn.

2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Trình tự làm việc của Scorbot ER4U:
- Quy chuẩn Home
- Lập trình điều khiển các động cơ DC ở các khớp
2.2.2.1. Quy chuẩn các trục (Homing)

Hình 2.2. Vị trí home của robot Scobot ER4U
Do robot yêu cầu một điểm tham chiếu cố định để có thể lặp lại một cách
chính xác các chương trình và các chuyển động của mình nên các trục của robot
phải được đưa về trạng thái quy chuẩn(vị trí home) khi bắt đầu mỗi nhiệm vụ mới.
Vị trí home của robot đã được định trước theo nhà sản xuất. Robot tìm vị trí home
bằng cách sử dụng các bộ vi chuyển mạch được gắn với mỗi khớp và được kiểm
soát bởi bộ điều khiển. Thủ tục đưa về home di chuyển mỗi trục và phần mềm sẽ
hiển thị ra trục đó đã về vị trí home hay chưa. Vị trí home của mỗi trục là vị trí mà
tại đó bộ vi chuyển mạch sẽ chuyển từ trạng thái ON sang OFF. Hình sau mô tả vị
trí home của robot Scorbot ER4U.
2.2.2.2. Lập trình điều khiển các động cơ DC
Từ vị trí Home đã được cài đặt sẵn, ta điều khiển các động cơ DC ở các khớp
tạo ra các chuyển động: Chuyển động tịnh tiến trên bàn trượt (trục thứ 7), chuyển
động quay ở các khớp số 2( vai), khớp số 3( khuỷu tay), khớp số 4( cẳng tay), khớp

số 5( cổ tay). Các động cơ truyền động nhờ các cặp bánh răng ăn khớp và các bộ
truyền đai thang. Riêng trục 6( tay kẹp) động cơ điều khiển 3 bánh răng côn ăn
khớp với nhau, trục tay kẹp có ren biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh
tiến, kết hợp với kết cấu cơ khí giúp tay kẹp có thể kẹp chặt phôi chuyển vào các vị
trí đã có bằng cách lập trình điều khiển trên phần mềm. Mỗi vị trí cụ thể được lập
trình sẵn theo quy ước của nhà sản xuất. Chúng ta có thể di chuyển bằng tay từng
khớp một hay lập trình để robot hoạt động theo cả một quá trình giúp tiết kiệm thời
gian. Để đảm bảo cho robot làm việc an toàn thì ở các trục số 3, số 4, số 5 có lắp
thêm cơ cấu để hạn chế hành trình của của các khớp, quay được tối đa số độ nhất
định, tránh để khuỷu tay, cẳng tay, cổ tay chạm vào vỏ robot hay vướng vào các
dây dẫn điện gây hỏng hóc, ảnh hưởng đến robot và việc điều khiển robot.

Hình 2.3. Vị trí chuẩn bị gắp phôi

Hình 2.4. Vị trí gắp phôi

Hình 2.5. Vị trí chuẩn bị thả phôi

Hình 2.6. Vị trí thả phôi

CHƯƠNG III. MÔ HÌNH HÓA ROBOT SCORBOT ER4U TRÊN PHẦN
MỀM SIEMENS – NX
3.1. Giới thiệu về NX
Siemens NX là một trong những phần mềm nổi tiếng nhất hiện nay trong lĩnh
vực thiết kế CAD, mô phỏng CAE, và tạo chương trình gia công CAM cho máy
CNC và cung cấp giải pháp tổng thể CAD/CAM/CAE/PLM, tạo khả năng liên kết
linh hoạt giữa các khâu trong quá trình sản xuất từ thiết kế CAD, phân tích CAE và
mô phỏng gai công CAM. Phục vụ thiết kế, mô phỏng lập trình gia công cho các
ngành công nghiệp sản xuất hang gia dụng và dân dụng, máy công cụ, máy công
nghiệp, ô tô, xe máy, đóng tàu cho tới các ngành công nghiệp hàng không thiết kế
bay, công nghiệp vũ trụ…Nhờ vào giải pháp tổng thể, linh hoạt và đồng bộ của
mình mà NX được các tập đoàn lớn trên thế giới ( Boeing, Suzuki, Nissan, Nasa…)
sử dụng.
Các môi trường làm việc chính của phần mềm NX:
• Mô hình hóa chi tiết( Modelling): Phác thảo và mô hình hóa chi tiết, vật thể
đơn. Xây dựng và mô hình hóa bằng cách lắp ráp các chi tiết thành cụm chi
tiết hay các sản phẩm cụ thể( Assemblies). Mô hình hóa và thiết lập các bề
mặt có hình dạng phức tạp( Shape studio). Mô hình hóa các chi tiết có dạng
tấm mỏng( Sheet mel).
• Xử lý hình dạng phức tạp, giải quyết các bài toán về CAD/CAM/CAE, đặc
biệt là các chi tiết bề mặt cho ngành Hàng không vũ trụ(Aerospace Sheet
Me). Xây dựng bản vẽ 2D ( Drawwing) dựa trên mô hình hóa chi tiết. Mô
phỏng động học và động lực học, phân tích lực cho chi tiết( Simulation) như
phân tích CAE, các lực tác động lên vật thể để đưa ra thiết kế hợp lý nhất cho
giải pháp kinh tế.
• Lập trình gia công chi tiết( Manufacturing): Lập trình các bước gia công chi
tiết. Chọn chế độ cắt, bước cắt, kiểu ăn dao. Mô phỏng quá trình gia công và
đường chạy để kiểm tra chế độ cắt và an toàn trước khi xuất chương trình

NC sang máy CNC để gia công sản phẩm. Kiểm tra đường chạy dao và mô
phỏng ( Mechatronics concept designer) động và động lực học. Xuất chương
trình NC cho máy gia công trên phần mềm trùng với hệ trục tọa độ trên máy
gia công CNC. Thiết lập các thông số cho máy gia công CNC được mô
phỏng trên phần mềm NX. Xuất Gcode để truyền sang máy gia công CNC.
Trong đồ án này chủ yếu sử dụng 3 mô đun đó là : Mô hình hóa ( Modeling),
Lắp ráp ( Assemblies ) và Mô phỏng ( Simulation ).
3.1.1. Mô đun mô hình hóa ( Modeling )
Mô đun mô hình hóa giúp cho người thiết kế phác thảo và mô hình hóa chi
tiết và vật thể đơn.

Hình 3.1. Mô đun mô hình hóa

Hình 3.2. Các nhóm lệnh cơ bản trong môi trường Sketch 2D