Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Đặc tính công nghệ của robot công nghiệp.

2 Đặc tính công nghệ của robot công nghiệp.

Tải bản đầy đủ - 0trang

robot, số lượng tay máy, hệ tọa độ, dạng truyền động, kiểu cấu tạo, độ chính xác

định vị và tính vạn năng. Tính di động của robot cơng nghiệp được đặc trưng

bằng mức độ di động, bước di chuyển của tay máy và tính tác động nhanh. Điều

khiển robot cơng nghiệp được đặc trưng bằng dạng điều khiển, phương pháp lập

trình, khối lượng bộ nhớ của bộ điều khiển robot.

- Tính di động của thân robot: Robot cơng nghiệp được chia làm hai loại là

loại cố định và loại di động.

+ Loại cố định: Loại này được sử dụng cho các máy để thực hiện các ngun

cơng chính. Chúng được lắp trên nền xưởng gần máy mà nó phục vụ. Các robot

và các máy móc được phối hợp với nhau rất nhịp nhàng, chính xác nhưng khả

năng cơng nghệ của chúng bị hạn chế bới phạm vi vùng làm việc.

+ Loại di động: Robot di động trong quá trình làm việc, di chuyển dọc theo

máy trên các thanh ray hoặc các giá treo tự động. Như vậy robot di động có thể

phục vụ nhiều máy dọc đường di chuyển. Do đó khả năng cơng nghệ được mở

rộng, tuy nhiên điều kiện vận hành phức tạp hơn.

- Trọng tải của robot: Là khả năng cầm, giữ, vận chuyển đối tượng với một

khối lượng quy định. Đối với các robot có nhiều tay máy thì đặc tính trọng tải

của robot được xác định bằng trọng tải của tay máy lớn nhất.

+ Các robot siêu nhẹ có trọng tải nhỏ hơn 1Kg, được dùng nhiều trong

nguyên công dập và lắp ghép.

+ Các robot nhẹ với trọng tải nhỏ hơn 10Kg thường có tốc độ trung bình,

được trang bị nhiều loại truyền động và cơ cấu điều khiển khác nhau.

+ Các robot trung bình có trọng tải nhỏ hơn 100Kg là các robot chuyên dùng.

Cơ cấu trong đó được truyền lực bằng thủy lực. Robot này tác động chậm.

- Số lượng tay máy: Thông số này ảnh hưởng đến năng suất của robot.

+ Các robot một tay máy được sử dụng rộng rãi như vận chuyển và gá đặt

các chi tiết có khối lướng nhỏ hơn 0,5Kg. Các robot này yêu cầu di chuyển

nhanh và đủ độ cứng vứng trong điều kiện làm việc với tải trọng quán tính lớn.

Ưu điêm của robot một tay: Kết cấu của hệ thống điều khiển đơn giản.



Nhược điểm: Khả năng công nghệ bị hạn chế trong điều kiện thời gian máy

nhỏ, cấp gá phơi có thời gian ngắn do đó khơng sử dụng hết cơng suất của robot.

+ Các robot hai tay máy với truyền động dùng để cầm, vận chuyển, cấp và

tháo phơi có khối lượng từ 0,1 đến 5Kg.

Ưu điểm: Chu kỳ làm việc ngắn, hai cánh tay robot phối hợp nhịp nhàng để

cấp và tháo phơi do đó giảm được thời gian của quy trình cơng nghệ.

Các robot loại này hai tay máy có thể có cơ cấu truyền động chung hoặc

riêng. Truyền động và điều khiển chung có kết cấu đơn giản nhưng lại hạn chế

khả năng công nghệ của robot. Các robot như vậy có thể thay thế bằng robot một

tay có bộ phận tóm. Các robot hai tay máy với truyền động và điều khiển riêng

biệt cho phép phục vụ các thiết bị công nghệ một cách linh hoạt hơn. Nhược

điểm của các loại này là sơ đồ động và cơ cấu điều khiển phức tạp, do đó lập

trình phức tạp.

Các robot hai tay máy thường là các robot chuyên dùng vì nó thích hợp với

biện pháp cơng nghệ tập trung ngun cơng cao vì nó có khả năng phục vụ

nhiều máy.

- Hệ tọa độ của robot: Hệ tọa độ của robot có ảnh hưởng rất nhiều đến khả

năng cơng nghệ. Các loại hệ tọa độ trong robot:

+ Hệ tọa độ hình chữ nhật.

+ Hệ tọa độ trụ.

+ Hệ tọa độ cầu.

- Dạng truyền động của robot: Cơ cấu truyền động đảm bảo cho tay máy của

robot di chuyển theo hướng xác định. Các hệ thống truyền động ảnh hưởng rất

lớn đến khả năng công nghệ của robot.

+ Hệ truyền động khí nén được sử dụng rộng rãi trong các robot chun dụng

và đơi khi trong robot vạn năng có trọng tải nhỏ hơn 10Kg. Với hệ thống truyền

động khí nén thì kết cấu đơn giản, an tồn, vệ sinh và giá thành chế tạo thấp.

Tuy nhiên khả năng công nghệ bị hạn chế vì hệ này chỉ di chuyển cơ cấu chấp

hành từ cữ chặn đến cữ chặn. Vị trí dừng trung gian chỉ có thể thực hiện được



nhờ các cơ cấu phức tạp. Ngồi ra nó khơng điều khiển được tốc độ khi di

chuyển.

+ Hệ truyền động thủy lực: Trên cơ sở xy lanh thủy lực được sử dụng rộng

rãi trong các robot có trọng tải trên 5Kg.

Ưu điểm: Kết cấu nhỏ gọn, tạo ra áp lớn, cho phép điều chỉnh lực và tốc độ

di chuyển của cơ cấu chấp hành. Khả năng công nghệ của robot dùng thủy lực

cao hơn so với robot dùng khí nén.

Nhược điểm: Di chuyển chậm, độ nhớt của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ. Áp

suất, áp lực dầu khơng ổn đinh vì có sự thất thoát.

+ Hệ truyền động điện: Trong các robot cơng nghiệp chưa được sử dụng rộng

rãi lắm vì còn thiếu những động cơ có những đặc tính u cầu kỹ thuật cao. Nếu

được thì hệ thống này có rất nhiều ưu điểm. Trong các hệ thống truyền động

điện người ta sử dụng các động cơ điện một chiều, xoay chiều và động cơ bước.

Hệ truyền động điện được sử dụng trong các robot vạn năng có tải trọng khác

nhau với các loại điều khiển theo vị trí, theo đường viền và theo chu kỳ.

Ưu điểm: Các robot trong truyền điện có tính linh hoạt cao, đơn giản cho sử

dụng và an toàn cho hệ thống sản xuất.Các robot này tiếp xúc rất nhẹ nhàng với

các thiết bị công nghệ.

Nhược điểm: Phạm vi khối lượng chưa cao vì còn thiều các hệ truyền động

chuyên dùng.

- Kiểu cấu tạo của robot: Phụ thuộc vào điều kiện sản xuất và vận hành robot

như mơi trường nhiều bụi, thừa khí nén, nhiệt độ, độ ẩm, nguy cơ cháy nổ, các

tác động điện từ, cơ khí… Các robot có kiểu cấu tạo chuẩn được sử dụng trong

điều kiện bình thường. Khi điều kiện khác nhau thì dùng các kiểu robot khác

nhau như robot chịu được bụi… Khi dùng trong trường hợp dễ cháy nổ thì vận

tốc robot bị hạn chế, thường khơng vượt quá 0,5m/s.

- Độ chính xác định vị của robot: Là độ chính xác khi cánh tay robot di

chuyển đến một điểm nào đó và độ chính xác lặp lại quỹ đạo đã định. Độ chính

xác vị trí phải rất cao để robot có thể cầm chi tiết từ ổ tích trữ và chuyển nó đến

vùng gia cơng. Độ chính xác định vị của robot phải phù hợp với các yêu cầu kỹ



thuật khi gia công hoặc lắp ráp sản phẩm. Để nâng cao độ chính xác cần giảm

tốc độ, điều này sẽ làm giảm năng suất:

+ Các robot có độ chính xác thấp với độ chính xác định vị lớn hơn 1mm

được sử dụng để vận chuyển trong các nguyên công sơn, hàn.

+ Các robot có độ chính xác trung bình, độ chính xác định vị từ 0,1 đến 1mm

được sử dụng rộng rãi hơn. Có thể đạt được độ chính xác này bằng hệ thống

điều khiển theo chu kỳ, theo vị trí và theo đường viền với tốc độ di chuyển trong

phạm vi từ 0,1 đến 1m/s. Các robot này đáp ứng được nhiều yêu cầu phục vụ

khác nhau.

+ Các robot có độ chính xác định vị cao với sai số định vị nhỏ hơn 0,1mnm

được sử dụng trong lắp ráp với hệ thống điều khiển theo vị trí.

- Tính vạn năng của robot: Thông số này được xác đinh theo độ phù hợp giữa

robot cơng nghiệp với quá trình thực hiện gia công. Các robot chuyên dùng đêu

đáp ứng được u cầu đó, vì vậy chúng đơn giản hơn, kinh tế hơn và thuận tiện

hơn trong quá trình sử dụng. Các robot cơng nghiệp chun dùng có khả năng

thực hiện các nguyên công cùng loại và trong phạm vi của ngun cơng này có

tính linh hoạt cần thiết. Khả năng công nghệ của các robot chuyên dùng được

mở rộng nhờ thay đổi kết cấu của robot cho phù hợp với điều kiện sản xuất. Các

robot vạn năng có khả năng thực hiện nhiều nguyên công khác nhau đối với

nhiều chủng loại chi tiết. Các robot này từ năm bậc tự do trở lên, chúng có khả

năng được chuyển đổi sang cơng việc khác và có khả năng lập trình lại nhanh

chóng tuy nhiên giá thành các loại robot này cao hơn các robot công nghiệp

chuyên dùng và sử dụng cũng phức tạp hơn.

- Bậc tự do của robot. Đặc tính này để thực hiện các chuyển động phức tạp.

Bậc tự do được chia ra bậc tự do di chuyển và bậc tự do định hướng. Bậc tự do

di chuyển thực hiện các chuyển động vận chuyển bằng tay máy còn bậc tự do

định hướng thực hiện gá đặt phơi. Tính vạn năng của robot cơng nghiệp được

xác định bằng số bậc tự do của nó. Số bậc tự do ≤ 3 đặc trưng cho robot chuyên

dùng, số bậc tự do trung bình ≤ 6 được dùng cho các robot vạn năng và chuyên

dùng. Số bậc tự do >6 được dùng rất ít vì nó làm cho kết cấu và việc lập trình rất

phức tạp. Từ đó ta thấy robot 5 ÷ 6 bậc tự do cho phép phối hợp tối ưu các dịnh

chuyển cần thiết cho các thiết bị công nghệ.



- Bước di chuyển của cánh tay robot là đại lượng dịch chuyển của nó khi

phục vụ thiết bị cơng nghệ hoặc khi thực hiện các ngun cơng chính. Bước di

chuyển xác định khả năng chuyển đối tượng vào vùng gia cơng hoặc lắp ráp và

nó là thơng số chính khi chọn robot để phục vụ thiết bị cơng nghệ.

Các tay máy có bước di chuyển ≤ 300mm được dùng cho các robot chuyên

dùng cỡ nhỏ. Bước di chuyển trung bình <1000mm được dùng cho các robot

trọng tải và tính vạn năng khác nhau với các hệ tọa độ chữ nhật, hình trụ đơi khi

cả hình cầu. Bước di chuyển >1000mm được dùng cho các robot chuyên dùng

và vạn năng tải trọng trung bình và lớn với hệ tọa độ cầu. Nếu bước di chuyển

của robot tăng thì tính cơng nghệ của robot cũng tăng.

- Tính tác động nhanh của robot là tốc độ di chuyển trung bình của các đối

tượng khi được vận chuyển. Một robot muốn hoạt động nhanh phải có tính tác

động nhanh. Tính tác động nhanh được xác định bằng tốc độ di chuyển theo các

bậc tự do khác nhau, tốc độ này phụ thuộc vào khối lượng di chuyển, bước di

chuyển, độ phức tạp của quỹ đạo di chuyển…Tính tác động nhanh của robot

chia ra các loại sau:

+ Thấp: Tốc độ di chuyển nhỏ hơn 0,5m/s. Các robot thuộc nhóm này có

trọng tải vừa và lớn, phục vụ thiết bị với chu kỳ lớn.

+ Trung bình: Tốc độ di chuyển nhỏ hơn 1m/s. Các robot này có trọng tải nhỏ

và trung bình với các hệ truyền động và mức độ vạn năng hóa khác nhau. Tốc độ

di chuyển này tương ứng với tốc độ chuyển động của cánh tay con người. Loại

robot này được sử dụng rộng rãi.

+ Cao: Tốc độ di chuyển >1m/s. Các robot này hiện nay còn sử dụng hạn chế

do thiết kết, chế tạo, vận hành phức tạp.

- Dạng điều khiển:

+ Điều khiển theo chương trình đơn giản nhất là điều khiển theo chu kỳ. Nó

đảm bảo vị trí hai điểm theo các bậc tự do riêng biệt. Lập trình thơng thường

bằng các cữ chặn cơ khí. Hệ thống điều khiển theo chu kỳ là hệ thống đơn giản,

rẻ tiền. Các hệ thống này chủ yếu dùng trong các robot chuyên dùng để thực

hiện các nguyên công với số vị trí điểm nhỏ nhất theo từng bậc tự do. Tuy nhiên



điều khiển theo loại này tính vạn năng kém. Khi thay đổi cơng việc rất khó điều

chỉnh robot do tính linh hoạt thấp.

+ Điều khiển theo vị trí có thể có từ 10 đến 100 điểm lập trình theo từng bậc

tự do. Điều khiển theo vị trí tính vạn năng được tăng lên nhưng loại này không

điều chỉnh được quỹ đạo chuyển động giữa các điểm cho trước và rất khó đạt

được độ đờng đều của quỹ đạo chuyển động.

+ Điều khiển theo contour đảm bảo dịch chuyển của tay máy theo những quỹ

đạo liên tục với một tốc độ chuyển động được lập trình liên tục. Hệ thống điều

khiển được thiết lập trên nguyên tắc điều khiển liên tục và điều khiển số. Điều

khiển cho phép nâng cao độ chính xác định vị và rất thuận tiện cho việc nối kết

với các thiết bị cơng nghệ và máy tính. Tính vạn năng của điều khiển contour

cao nhưng giá thành cũng cao.

+ Điều khiển theo tổ hợp là sự kết hợp các ưu điểm của các loại điều khiển

theo chu kỳ, vị trí và contour.

+ Điều khiển thích nghi cho phép xác định vị trí, hình dạng và các đặc điểm

khác của đối tượng thao tác. Hệ thống này cho phép tự động thay đổi chương

trình điều khiển tương ứng với các tín hiệu nhận được. Điều khiển thích nghi

cho phép hạn chế các đồ gá phức tạp để dịnh hướng và định vị chi tiết, do đó

giảm được thời gian điều chỉnh robot khi chuyển sang nguyên công mới.

- Phương pháp lập trình là viết và nạp chương trình điều khiển với mục đích

điều khiển robot. Khi lập trình nhất thiết phải viết dưới dạng chương trình các

dạng thơng tin sau đây:

+ Thứ tự thực hiện các thành phần của chuyển động.

+ Vị trí các cơ cấu của cánh tay robot.

+ Cơ cấu dịch chuyển thân robot.

+ Thời gian thực hiện các thành phần chuyển động.

Ngồi ra có lúc cần phải ghi cả tốc độ dịch chuyển của các cơ cấu của cánh

tay robot, lực tác động, các lệnh điều khiển công việc. Tất cả các lệnh và thông

tin được chuyển đến máy tính để điều khiển robot. Tùy thuộc vào phương pháp



nạp thông tin vào cơ cấu điều khiển của robot người ta phân biệt các phương

pháp lập trình sau:

+ Lập trình bằng tay là phương pháp lập trình đơn giản nhất, nó được sử

dụng nhiều, thực hiện bằng sự tham gia trực tiếp của cán bộ phục vụ. Phương

pháp này sử dụng cho các robot với hệ thống điều khiển theo chu kỳ, vị trí và

contour.

+ Lập trình tự động là phương pháp lập trình có sự trợ giúp của các hệ thống

tự động hóa và được sử dụng cho các robot với hệ thống điều khiển theo vị trí và

contour.

+ Tự lập trình được ứng dụng trong các robot công nghiệp với các cơ cấu

cảm biến hiện đại và điều khiển thích nghi.

- Khối lượng bộ nhớ của cơ cấu điều khiển robot.

Đặc trưng cho cơ cấu điều khiển của robot là khối lượng bộ nhớ xác định

lượng thông tin này thường được nạp dưới dạng các lệnh. Lệnh mà phần tử riêng

biệt của chương trình được cấu tạo từ nhóm lệnh xác định địa chỉ mà trong đó

các lệnh được thực hiện và đảm bảo quá trình kiểm tra và việc thực hiện các

lệnh. Khối lượng bộ nhớ nhỏ từ 10 đến 100 lệnh được đặc trưng cho các robot

với hệ điều khiển theo chu kỳ, vị trí, contour. Khối lượng bộ nhớ lớn hơn 600

lệnh đặc trưng cho các robot điều khiển theo contour và điều khiển thích nghi.



Kết luận chương II:

1. Tìm hiểu được khái niệm về Robot.

2. Cách phân loại các Robot .

3. Tìm hiểu vai trò và ứng dụng của Robot trong hệ thống CIM.



CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ROBOT VẬN

CHUYỂN CHO HỆ THỐNG.

1. Các thông số kỹ thuật của Robot.

RBCN rất đa dạng về kết cấu và tính năng, được đánh giá bằng các thông

số kỹ thuật rất khác nhau.

Robot được thiết kế và chế tạo trong hệ thống này là tay máy kiểu toạ độ

trụ vì kết cấu robot kiều này khá đơn giản, dễ chế tạo, có thể đáp ứng được

những u cầu của hệ thống,...

Vì Robot trong hệ thống chỉ dùng để vẩn chuyển sản phẩm đã gia cơng

xong nên nó đòi hỏi độ chính xác định vị cao.

Một số thông số kỹ thuật của robot:

+ Sức nâng của tay máy: là khối lượng lớn nhất của vật mà robot có thể

nâng được trong điều kiện nhất định ( như khi tốc độ dịch chuyển cao nhất hoặc

khi tay với dài nhất ). Do đây chỉ là mơ hình thí nghiệm nên trọng lượng của chi

tiết mà robot cần phải nâng nhỏ ( khoảng 0,2 kg ) nên ta dùng truyền động khí

nén để nâng vật.

+ Số bậc tự do: đây là robot 3 bậc tự do( chuyển động quay xung quanh

trục Z, chuyển động tịnh tiến theo trục Z, chuyển động tịnh tiến theo trục X hoặc

Y ).

+ Vùng công tác: vùng công tác của robot có dạng hình trụ rỗng, với thể

tích khoảng 0,07 m3. Tầm với của robot là 70( cm ).

+ Độ chính xác định vị: thể hiện khả năng đối tượng đi đạt được chính xác

tới điểm đích. Robot trong hệ thống yêu cầu phải đạt độ chính xác định vị

±1mm. Với việc có thể được trang bị một số cảm biến vị trí có độ tin cậy cao và

điều khiển robot bằng PLC ta có thể đạt độ chính xác định vị ±1mm.

+ Tốc độ dịch chuyển của robot khoảng 100 mm/s ( 6m/phút ).

+ Đặc tính của hệ điều khiển:



- Kiểu điều khiển: Có hai kiểu điền khiển hay dùng cho robot đó là điều

khiển điểm - điểm và điều khiển contour. Điều khiển điểm - điểm được dùng cho

các robot hàn điểm, vận chuyển,...Điều khiển contour vạn năng hơn nhưng trước

đây được dùng ít hơn vì phải sử dụng hệ thống điều khiển phức tạp và đắt tiền.

Vì robot của ta chỉ có nhiệm vụ vận chuyển là chính nên dùng kiểu điều khiển

điểm - điểm ( point to point ). Các điểm mà robot cần tới được đặt cố định và

được xác định bằng cảm biến đặt tại điểm đó. Khi cảm biến báo robot đã tới

điểm cần tới thì hệ điều khiển sẽ hoạt động thực hiện cơng việc đã được lập trình

tại điểm đó.

- Giao diện với thiết bị ngoại vi: Robot có nhiệm vụ chuyển phôi từ trạm

phân loại đến trạm kho chứa của hệ thống CIM. Hệ điều khiển của máy tính

được ghép nối với máy tính qua cổng RS-485 ( mạng truyền thông được sử dụng

rất phổ biến trong công nghiêp ) và có phần mềm điều khiển hoạt động của nó.

- Các tiện ích: trên phần mềm điều khiển robot ta có thể chọn các chế độ

điều khiển robot khác nhau như chế độ chạy tự động ( Autorun mode ) hay chế

độ điều khiển bằng tay ( manual control mode ).

- Robot sẽ được điều khiển bằng PLC.

2. Trình bày nguyên lý hoạt động của robot.

Khi trạm phân loại của hệ thống CIM báo đã có phơi đến robot sẽ tự

động chạy đến vị trí gắp phơi. Robot tiến hành gắp phôi rồi di chuyển đưa phôi

đến kho chứa để tiến hành đưa phôi vào trong kho.

Chuyển động tịnh tiến của robot theo trục X được thực hiện bởi xilanh khí

nén (Xilanh trượt và xilanh 2 ti) lắp trên trục X. Chuyển động quay của robot

được phát động nhờ xilanh khí nén (Xilanh quay 180 độ). Trục của thân robot

quay quanh trục Z nhờ được lắp chặt với ổ bi gắn trên xilanh quay. Chuyển động

tịnh tiến của robot theo trục Z được thực hiện bởi xilanh khí nén (Xilanh chống

xoay) lắp trên trục Z. Tay kẹp được thiết kế dưới dạng hai khối V để thuận lợi

cho việc định vị cũng như kẹp chặt chi tiết khi di chuyển. Lực kẹp của tay kẹp

được thực hiện nhờ xilanh. Thơng số cụ thể của các xilanh nói trên được trình

bày ở mục 4.

Tồn bộ thân của robot được đặt trên một xilanh trượt. Khi dùng xilanh

trượt ta có thể điều khiển chính xác vị trí cần đến .



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Đặc tính công nghệ của robot công nghiệp.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×