Tài liệu Bài giảng hệ thống sản xuất linh hoạt chương 2 - ts. trần đức tăng (hv kỹ thuật quân sự)

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA HÀNG KHÔNG VŨ TRỤ BÀI GiẢNG MÔN HỌC HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT TS. Trần ðức Tăng Bộ môn CNTB & HKVT ðiện thoại: 0973 991486 Email: [email protected] Chương 2: Thiết bị trong hệ thống FMS 1. Các máy và trung tâm gia công CNC 2. Máy ño tọa ñộ (CMM) 3. Robot trong hệ thống SXLH Nội dung 4. Tế bào SXLH (FMC), hệ thống FMS 5. Hệ thống lắp ráp linh hoạt 6. Hệ thống kiểm tra tự ñộng của FMS 7. Hệ thống vận chuyển, kho chứa của FMS TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 1 1. Giới thiệu
HÖ thèng sản xuÊt linh ho¹t th−êng gåm mét sè thiÕt bÞ kh¶ tr×nh, ®Ó s¶n xuÊt mét sè lo¹i s¶n phÈm nhÊt ®Þnh.
C¸c thiÕt bÞ trªn ®−îc liªn kÕt víi nhau (liªn kÕt th«ng tin) thµnh mét ®¬n vÞ s¶n xuÊt víi sù hç trî cña c¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.
C¸c thiÕt bÞ gia c«ng vµ l¾p r¸p, cïng víi c¸c thiÕt bÞ vËn chuyÓn vµ xö lý th«ng tin h×nh thµnh hÖ thiÕt bÞ c¬ së cña s¶n xuÊt tÝch hîp.
Ngµy nay, c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt cã ®Æc ®iÓm chung lµ ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng kü thuËt sè. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 2. Các máy và trung tâm gia công CNC 2.1 §iÒu khiÓn sè vµ cÊu tróc cña m¸y NC - M¸y NC lµ thiÕt bÞ c¬ b¶n trong hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t. ThuËt ng÷ ®iÒu khiÓn sè (numerical control-NC) nghÜa lµ m¸y NC ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng kü thuËt sè tõ ch−¬ng tr×nh lËp s½n. Nã cho phÐp thÝch øng linh ho¹t víi nh÷ng thay ®æi trong s¶n xuÊt lo¹t võa vµ lo¹t nhá. - Ngµy nay tÊt c¶ c¸c bé ®iÒu khiÓn NC ®Òu sö dông m¸y tÝnh, nªn thuËt ng÷ CNC (computer numerical control) ®· thay thÕ cho thuËt ng÷ NC. - Qu¸ tr×nh t¹o d÷ liÖu ®Ó gia c«ng tù ®éng mét chi tiÕt ®−îc gäi lµ lËp tr×nh NC. Ch−¬ng tr×nh NC lµ mét file d¹ng v¨ng b¶n, ®−îc viÕt theo mét hÖ m· chuÈn mµ bé ®iÒu khiÓn cã thÓ hiÓu ®−îc, ®Ó h−íng dÉn cho m¸y thùc hiÖn qu¸ tr×nh gia c«ng mét c¸ch tù ®éng. - C¸c th«ng tin ®−îc truyÒn cho bé ®iÒu khiÓn NC ®−îc chia thµnh th«ng tin h×nh häc (G, X, Y, Z,…) vµ th«ng tin c«ng nghÖ (F, S, T, M) TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 2 - VÒ h×nh häc, cã 3 kiÓu ®iÒu khiÓn: - §iÒu khiÓn ®iÓm - ®iÓm - §iÒu khiÓn ®−êng th¼ng - §iÒu khiÓn contour  §iÒu khiÓn ®iÓm-®iÓm cho phÐp dÞch chuyÓn nhanh tõ mét ®iÓm tíi mét ®iÓm. §−êng dÞch chuyÓn ®−îc x¸c ®Þnh bëi bé ®iÒu khiÓn  §iÒu khiÓn ®−êng th¼ng cho phÐp sù dÞch chuyÓn däc theo mét trôc ë mét tèc ®é x¸c ®Þnh.  §iÒu khiÓn contour ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn qua mét sè ®−êng (c¸c ®−¬ng th¼ng vµ ®−êng trßn) ë mét tèc ®é x¸c ®Þnh. ViÖc phèi hîp c¸c ®−êng th¼ng vµ ®−êng t¹o thµnh c¸c ®−êng cong bÊt kú.  §iÒu khiÓn vÒ c«ng nghÖ t¸c ®éng tíi c¸c tham sè c«ng nghÖ nh− t¾t trôc chÝnh, ®iÒu khiÓn tèc ®é ch¹y dao, thay dao, cÊp dung dÞch lµm m¸t… TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT C¸c chøc n¨ng cña mét bé ®iÒu khiÓn NC -Qu¸ tr×nh t¹o, xö lý d÷ liÖu, vµ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ ®−îc ph©n thµnh 3 cÊp: - CÊp nhËp/xuÊt d÷ liÖu: cã chøc n¨ng nhËn ch−¬ng tr×nh - CÊp xö lý: ®äc vµ xö lý c¸c th«ng tin c«ng nghÖ vµ h×nh häc trong ch−¬ng tr×nh, xuÊt ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn c¸c hÖ thèng trªn m¸y -CÊp ®iÒu khiÓn, t¹o tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh qua c¸c giao diÖn vµo/ra t−¬ng øng. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 3 Nguyên lý của máy gia công cơ khí có ñiều khiển CNC TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT §Æc ®iÓm cÊu tróc cña m¸y CNC
C¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña mét m¸y NC gåm:  PhÇn m¸y c«ng cô, gåm: c¸c hÖ thèng c«ng t¸c vµ chÊp hµnh (c¬ khÝ, ®iÖn, thuû khÝ) ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng gia c«ng. PhÇn m¸y c«ng cô vÒ c¬ b¶n cã cÊu tróc nh− c¸c m¸y th«ng th−êng.  PhÇn ®iÒu khiÓn, gåm: - Bé ®iÒu khiÓn (controller), th−êng gäi lµ bé CNC, gåm phÇn cøng vµ phÇn mÒm thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn. - HÖ ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn vÞ trÝ. - HÖ ®iÒu khiÓn phÇn c«ng t¸c (nh− trôc chÝnh cña m¸y c«ng cô).
So víi m¸y th«ng th−êng, chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c m¸y CNC nÆng nÒ h¬n, nh−: tèc ®é trôc chÝnh cao g¸p 5-10 lÇn (4000 – 15000 v/ph), tèc ®é ch¹y dao cao gÊp hµng tr¨m lÇn (®Õn 10000 mm/ph). V× vËy yªu cÇu kü thuËt ®èi víi m¸y CNC kh¾t khe h¬n so víi m¸y th«ng th−êng. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 4 C¸c yªu cÇu ®èi víi m¸y CNC
§é c÷ng v÷ng tÜnh vµ ®éng cña hÖ thèng c¬ khÝ cao, ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c kÝch th−íc vµ chÊt l−îng bÒ mÆt gia c«ng cao c¶ khi gia c«ng th« (c«ng suÊt lín) lÉn khi gia c«ng tinh (tèc ®é trôc chÝnh cao). §é cøng v÷ng cao cßn lµ yÕu tè ®¶m b¶o cho m¸y lµm viÖc æn ®Þnh khi gia tèc lín, tèc ®é trôc chÝnh cao. Sö dông vËt liÖu cã kh¶ n¨ng gi¶m chÊn, hÊp thô dao ®éng còng cho phÐp t¨ng tÝnh æn ®Þnh c¬ häc.
TÝnh æn ®Þnh nhiÖt cña hÖ thèng cao. BiÖn ph¸p ®Ó ®¹t ®−îc ®iÒu nµy kh«ng chØ lµ gi¶m ma s¸t truyÒn ®éng mµ cßn lµ ph©n bè nhiÖt ®é hîp lý, dïng vËt liÖu vµ kÕt cÊu t¶n nhiÖt nhanh.
Momen qu¸n tÝnh cña c¸c c¬ cÊu chuyÓn ®éng nhá, cho phÐp chóng lµm viÖc víi gia tèc lín. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT Mét sè ®Æc ®iÓm kh¸c cña m¸y CNC so víi m¸y th«ng th−êng - Th©n m¸y th−êng cã kÕt cÊu ®óc hoÆc hµn tõ vËt liÖu cã c¬ tÝnh cao, cã nhiÒu g©n, hèc, chia khoang,... võa nhÑ, võa cøng v÷ng; truyÒn nhiÖt vµ hÊp thô dao ®éng tèt. - Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng quan träng ®−îc dïng c¸c c¬ cÊu vµ vËt liÖu gi¶m ma s¸t, chÞu mßn, kh«ng khe hë (vÝt me - ®ai èc bi; ®−êng dÉn h−íng l¨n hoÆc tr−ît nh−ng ®−îc d¸n hoÆc phñ vËt liÖu Ýt ma s¸t, chÞu mßn; b¸nh r¨ng kh«ng khe hë). - Gi¶m tèi ®a truyÒn ®éng c¬ khÝ: dïng truyÒn ®éng ®iÖn, thuû lùc ®iÒu khiÓn tèc ®é v« cÊp thay cho hép sè; nèi trùc tiÕp trôc ®éng c¬ lªn trôc c«ng t¸c; dïng hép gi¶m tèc hµnh tinh, thuû lùc hoÆc b¸nh r¨ng sãng - con l¨n cã tû sè truyÒn lín). - C¸c trôc ®−îc truyÒn ®éng trùc tiÕp, dïng hÖ truyÒn ®éng servo. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 5 - Do toµn bé ho¹t ®éng cña m¸y ®−îc ®iÒu khiÓn tù ®éng, kh«ng cÇn sù can thiÖp th−êng xuyªn cña con ng−êi, nªn vïng lµm viÖc th−êng ®−îc bao kÝn, ®¶m b¶o an toµn vµ mü quan. C¸c kho chøa dao vµ ®µi dao th−êng ®−îc ®−a vÒ phÝa sau ®Ó dÔ quan s¸t vïng gia c«ng. B¨ng m¸y (tiÖn) ®Æt nghiªng ®Ó dÔ tho¸t phoi vµ dung dÞch. - Ngoµi c¸c hÖ thèng chÝnh, c¸c m¸y vµ trung t©m gia c«ng CNC cßn cã c¸c c¬ cÊu tù ®éng kh¸c, nh− thay dao tù ®éng, cÊp vµ kÑp ph«i tù ®éng, t¶i phoi tù ®éng, ®ãng më cöa tù ®éng,... ChÝnh c¸c hÖ thèng phô trî nµy l¹i ®ãng vai trß quan träng trong viÖc ghÐp nèi c¸c m¸y CNC ®¬n lÎ víi nhau vµ víi c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt kh¸c: robot, b¨ng t¶i, m¸y ®o 3 chiÒu,... thµnh c¸c tÕ bµo vµ c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 2.2 C¸c trung t©m gia c«ng CNC
Trung t©m gia c«ng (Machining Center) CNC cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn nhiÒu nguyªn c«ng c«ng nghÖ kh¸c nhau, nh− tiÖn, phay, doa, gia c«ng ren, mµi,... mµ b×nh th−êng ph¶i dïng mét sè m¸y CNC th«ng th−êng. Do yªu cÇu vÒ tËp trung nguyªn c«ng mµ c¸c TTGC cã nh÷ng ®Æc ®iÓm kÕt cÊu sau: - Cã nhiÒu trôc ®iÒu khiÓn (4 ®Õn 5 trôc hoÆc h¬n). - Cã hÖ thèng thay dao tù ®éng. - Cã c¬ cÊu cÊp ph«i, kÑp ph«i tù ®éng. - Cã kh¶ n¨ng giao tiÕp víi c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt kh¸c, nh− robot, b¨ng t¶i,... - Nhê cã kh¶ n¨ng tËp trung nguyªn c«ng cao mµ c¸c TTGC cho phÐp t¨ng n¨ng suÊt, t¨ng ®é chÝnh x¸c gia c«ng. - Cã 2 lo¹i TTGC, lµ TTGC ngang vµ TTGC ®øng. TTGC ngang dùa trªn c¬ së m¸y tiÖn, cßn TTGC ®øng dùa trªn m¸y phay. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 6 Trung t©m gia c«ng ®øng TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT Trung t©m gia c«ng ngang TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 7 2.3 Hiệu quả của tập hợp các máy CNC thành hệ thống FMS
Tăng thời gian máy - Thời gian máy của các máy phụ thuộc vào mức ñộ tự ñộng hóa của hệ thống FMS và ñộ phức tạp của chi tiết gia công. ðể tăng thời gian máy cần giảm thời gian gá và tháo chi tiết gia công, giảm thời gian thay dao - Tập hợp các máy CNC thành hệ thống FMS cho phép tăng hệ số thời gian máy lên tới 50-70%
Tăng hệ số sản xuất theo ca - ðạt ñược nhờ tăng khả năng phục vụ nhiều máy, ñồng thời nhờ vào việc chuẩn bị các công việc chính ở ca thứ nhất và khả năng làm việc 2, 3 ca với số ít công nhân. - Sử dụng hệ thống thay dao tự ñộng có thể tăng hệ số sx theo ca lên 2 lần. Khi sử dụng thêm cả hệ thống cấp phôi và vận chuyển tự ñộng thì hệ số sx theo ca tăng lên 3 lần. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
Giảm vốn lưu thông nhờ giảm ñược chu kỳ sản xuất - Vốn lưu thông khi tập hợp các máy CNC thành hệ thống FMS giảm là nhờ rút ngắn ñược chu kỳ sx. - Bằng cách tăng hệ số thời gian máy (ktm), tăng hệ số sx theo ca (ktc) và giảm hệ số vốn lưu thông (kgv) cho phép ñạt ñược giá trị cao của hệ số tăng giá thành cho phép (ktgt) của hệ thống FMS so với máy CNC ñộc lập. Ktgt = ktm/ktc
Giảm số công nhân trong sx - Tự ñộng hóa toàn phần các khâu vận chuyển và ñiều khiển thiết bị cho phép công nhân có thể phục vụ nhiều máy - Trong FMS số thiết bị giảm, khả năng phục vụ nhiều máy tăng do ñó có thể giải phóng ñược nhiều công nhân sx trực tiếp) TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 8 3. Máy ño tọa ñộ
M¸y ®o to¹ ®é (Coordinate Measuring Machine - CMM) lµ mét m¸y ®o v¹n n¨ng tù ®éng, cã kh¶ n¨ng kiÓm tra ®−îc rÊt nhiÒu d¹ng h×nh häc víi ®é chÝnh x¸c cao.
CMM ®−îc dïng nh− mét thiÕt bÞ ®i kÌm víi c¸c m¸y CNC ®Ó gióp hiÖu chØnh c¸c sai sè khi g¸ ®Æt hay gi¸m s¸t tÝch cùc trong qu¸ tr×nh gia c«ng, gi¸m s¸t vµ bï mßn dao.
Trong c«ng nghÖ ng−îc (Reverse Engineering), CMM ®−îc dïng nh− thiÕt bÞ sè ho¸ c¸c bÒ mÆt 3D, cho phÐp pháng t¹o l¹i c¸c chi tiÕt phøc t¹p khi thiÕt kÕ hoÆc tù ®éng xuÊt ch−¬ng tr×nh cho m¸y CNC.
Víi nh÷ng kh¶ n¨ng nãi trªn, CMM vèn lµ mét thiÕt bÞ ®o kiÓm v¹n n¨ng ®· nhanh chãng trë thµnh bé phËn kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong c¸c hÖ SXLH. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 3.1 KÕt cÊu cña CMM
Gièng nh− m¸y CNC, c¸c CMM cã thÓ cã kiÓu ®øng, ngang. VÒ kÝch th−íc th× cã lo¹i ®Ó bµn, còng cã lo¹i lín, ph¶i ®Æt trªn nÒn.
CMM cã kÕt cÊu chung t−¬ng tù m¸y CNC: cã bµn m¸y, ®Çu dß, c¸c ®−êng tr−ît vµ c¸c ®éng c¬ dÉn ®éng ®Çu dß theo c¸c trôc X. Y, Z. Tuy nhiªn, do yªu cÇu lµm viÖc: chuyÓn ®éng nhÑ nhµng, chÝnh x¸c vµ kh«ng sinh lùc lín, CMM cã nh÷ng ®iÓm kh¸c: - Th©n m¸y rÊt v÷ng ch¾c, th−êng ®−îc ®óc tõ vËt liÖu ®Æc biÖt cã kh¶ n¨ng æn ®Þnh tr−íc sù rung xãc vµ thay ®æi nhiÖt ®é, mang mÆt bµn g¸ rÊt chÝnh x¸c. Trong mét sè tr−êng hîp, trªn th©n m¸y cã g¾n hÖ thèng tù æn ®Þnh, chèng rung xãc dïng khÝ nÐn. - C¸c ®−êng tr−ît ®−îc chÕ t¹o chÝnh x¸c, lµm b»ng hoÆc phñ hîp kim gèm chèng mßn vµ gi¶m ma s¸t. Mét sè m¸y ®−îc trang bÞ c¸c ®−êng tr−ît trªn ®Öm khÝ nÐn hoÆc thuû tÜnh. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 9 - HÖ thèng ®iÒu khiÓn rÊt tinh x¸c, cã kh¶ n¨ng di chuyÓn ®Çu dß theo 3 trôc víi ®é chÝnh x¸c tíi phÇm tr¨m µm. - PhÇn mÒm cña CMM t¹o ra giao diÖn ng−êi dïng (menu, giao diÖn ®å ho¹, c«ng cô lËp tr×nh), ®¶m b¶o chøc n¨ng nhËn, ph©n tÝch (ph©n tÝch h×nh häc, ph©n tÝch thèng kª, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ ®o,...), l−u tr÷ d÷ liÖu ®o, ®iÒu khiÓn c¸c ho¹t ®éng cña m¸y vµ giao diÖn víi c¸c thiÕt bÞ kh¸c trong hÖ thèng s¶n xuÊt. - PhÇn lín CMM ®−îc trang bÞ hÖ CAD/CAM chuyªn dïng vµ cã kh¶ n¨ng kÕt nèi, trao ®æi d÷ liÖu víi c¸c hÖ CAD/CAM th−¬ng m¹i kh¸c, cho phÐp ng−êi dïng t¸i t¹o m« h×nh vËt thÓ, hiÖu chØnh m« h×nh vµ lËp tr×nh cho m¸y CNC. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 3.2 Chøc n¨ng cña CMM
CMM vèn lµ thiÕt bÞ ®o v¹n n¨ng, cho phÐp ®o chÝnh x¸c c¸c th«ng sè h×nh häc: kÝch th−íc th¼ng, kÝch th−íc gãc, b¸n kÝnh cung hoÆc vßng trßn; kiÓm tra c¸c th«ng sè kh«ng gian: ®é th¼ng cña c¹nh, ®é ph¼ng cña bÒ mÆt, ®é trßn, ®é song song, ®é vu«ng gãc gi÷a c¸c ®−êng vµ bÒ mÆt.
Tuú kh¶ n¨ng tÝnh to¸n cña c¸c phÇn mÒm, CMM cã thÓ cho c¸c th«ng sè thø cÊp, nh− tæng chiÒu dµi, tæng c¸c gãc, diÖn tÝch bÒ mÆt,... §ã lµ c¸c chøc n¨ng th−êng thÊy ë c¸c CMM ®éc lËp. KiÓm tra kÝch th−íc nhê CMM TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 10
CMM cho phÐp quÐt vµ ghi l¹i täa ®é c¸c ®iÓm cña bÒ mÆt 3D. D÷ liÖu nµy, sau ®ã cã thÓ ®−îc dïng ®Ó dùng l¹i m« h×nh, chØnh söa thiÕt kÕ hoÆc tÝnh to¸n quü ®¹o dao cho m¸y CNC
Khi lµm viÖc trong mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng, trong c¸c tÕ bµo hay hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t, CMM ho¹t ®éng theo ch−¬ng tr×nh lËp s½n, quy ®Þnh thñ tôc lµm viÖc cña CMM.
C¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn CMM ®−îc l−u trong m¸y tÝnh trung t©m. Ch−¬ng tr×nh nµy chøa c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn m¸y lÇn l−ît ®o c¸c th«ng sè h×nh häc cÇn thiÕt. Mçi chñng lo¹i chi tiÕt ®−a vµo kiÓm tra trªn CMM cÇn mét ch−¬ng tr×nh riªng. Sau khi chi tiÕt ®−îc g¸ lªn m¸y th× ch−¬ng tr×nh kiÓm tra t−¬ng øng ®−îc gäi vµ thùc hiÖn. KÕt qu¶ ®o ®−îc ph©n tÝch, so s¸nh víi dung sai trong d÷ liÖu vµ m¸y tÝnh ®−a kÕt luËn cã ®¹t hay kh«ng. NÕu chi tiÕt kh«ng ®¹t, nã sÏ bÞ tr¶ vÒ hoÆc trªn mµn h×nh sÏ xuÊt hiÖn c¶nh b¸o. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT Ví dụ về máy CMM CMM kiểu ñứng CMM kiểu ngang TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 11 CMM kiểu ñứng TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 12 4. Robot công nghiệp trong hệ thống SXLH
Robot c«ng nghiÖp (Industrial Robotics - IR) lµ tay m¸y v¹n n¨ng, ho¹t ®éng theo ch−¬ng tr×nh vµ cã thÓ lËp tr×nh l¹i ®Ó hoµn thµnh vµ n©ng cao hiÖu qu¶ hoµn thµnh c¸c nhiÖm vô kh¸c nhau trong c«ng nghiÖp, nh− vËn chuyÓn nguyªn vËt liÖu, chi tiÕt, dông cô hoÆc c¸c thiÕt bÞ chuyªn dïng kh¸c.
IR cã 2 ®Æc tr−ng c¬ b¶n: - Lµ thiÕt bÞ v¹n n¨ng, ®−îc T§H theo ch−¬ng tr×nh vµ cã thÓ lËp tr×nh l¹i ®Ó ®¸p øng mét c¸ch linh ho¹t, khÐo lÐo c¸c nhiÖm vô kh¸c nhau. - §−îc øng dông trong nh÷ng tr−êng hîp mang tÝnh c«ng nghiÖp ®Æc tr−ng, nh− vËn chuyÓn vµ xÕp dì nguyªn vËt liÖu, l¾p r¸p, ®o l−êng,...
B¶n th©n IR lµ mét thiÕt bÞ kh¶ tr×nh nªn nã ®Æc biÖt thÝch hîp víi SXLH, nã lµ thµnh phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT Một số ví dụ về robot Robot cố ñịnh trên nền Robot di ñộng trên ray TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 13 Robot gắn trên tường Robot ñược dùng như một máy CNC 6 trục TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 14 4.1 Yêu cầu ñối với robot công nghiệp
Do tính chất làm việc trong FMS, các IR cần ñáp ứng những yêu cầu: - Thực hiện công việc một cách tự ñộng trong các nguyên công chính cũng như các nguyên công phụ - Tự ñộng thay ñổi khi thay ñổi ñối tượng sx - Tiếp xúc nhẹ nhàng và chính xác với các thiết bị của FMS - Có khả thực hiện các tác ñộng ñiều khiển tới các thiết bị công nghệ chính của FMS ñể thực hiện các nguyên công theo tuần tự ñã ñược lập trình. - ðảm bảo ñộ ổn ñịnh làm việc trong FMS - Có khả năng trang bị thiết bị kiểm tra tự ñộng chất lượng gia công TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 4.2 Ứng dụng IR trong tự ñộng hóa sx Ứng dụng của IR trong tự ñộng hóa sx rất ña dạng, ñặc biệt là vai trò của chúng trong các hệ thống FMS.
Robot hóa các thiết bị công nghệ - Thiết bị công nghệ ñược phục vụ bởi một hay một số robot ñể tự ñộng hóa các công việc phục vụ. Ví dụ:     Trong gia công cắt gọt các công việc thường ñược phục vụ bởi robot là vận chuyển phôi và sản phẩm, ñưa phôi vào thiết bị gá kẹp và tháo sản phẩm sau gia công, ñảo phôi khi gia công…. Trong sx ñúc, robot thường ñược giao nhiệm vụ lắp, dỡ khuôn, rót vật liệu, làm sạch vật ñúc… Trong gia công áp lực, robot có thể ñảm nhận việc ñưa phôi vào vùng gia công và lấy sản phẩm, ñảo phôi khi rèn. Trong một số trường hợp, như khi hàn, sơn,… robot ñồng thời là thiết bị công nghệ, nó trực tiếp ñiều khiển mỏ hàn hay ñầu phun ñể hoàn thành nguyên công công nghệ. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 15 TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 16 Robot phun sơn mang ñầu phun sơn và có ñồ gá ñể xoay vật cần sơn Robot phục vụ máy dập tấm có 2 cánh tay, một tay mang kìm gắp, tay kia mang 2 buồng hút chân không TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 17
Robot hóa các tế bào sản xuất - Tế bào sx là tổ hợp gồm các thiết bị công nghệ, robot và các thiết bị phục vụ khác, ñể hoàn thành một nhiệm vụ sx ñộc lập. Các thiết bị phục vụ có thể là các thiết bị xếp dỡ, ñịnh hướng… - Mỗi tế bào sx có thể hoạt ñộng ñộc lập hoặc liên kết với các thiết bị hay tế bào sx khác ñể hình thành một hệ thống sx. - Tế bào sx có robot phục vụ ñược gọi là tế bào sản xuất robot hóa.
Robot hóa hệ thống sản xuất - Dây chuyền sx robot hóa: là tổ hợp các tế bào sx robot hóa, ñược liên kết với nhau bằng các thiết bị vận chuyển hoặc gồm một số thiết bị công nghệ, ñược phục vụ bởi một hay một số robot và các thiết bị vận chuyển,…ñể hoàn thành các nguyên công công nghệ gia công sản phẩm. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT Trạm gia công với rôbốt TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 18 - Về mặt không gian, các thiết bị công nghệ ñược sắp xếp theo trình tự công nghệ - Về mặt thời gian, nhịp sx ở từng nguyên công phải bằng nhau hoặc bằng bội số của nhau ñể ñảm bảo nhịp chung của dây chuyền. - ðối với dây chuyền sx, phương tiện vận chuyển không chỉ có nhiệm vụ vận chuyển ñơn thuần mà còn duy trì nhịp sx. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 5. Tế bào sản xuất linh hoạt (FMC)
Hệ thèng SXLH ®−îc h×nh thµnh tõ c¸c tÕ bµo s¶n xuÊt linh ho¹t (Flexible Manufacturing Cell - FMC)
FMC lµ ®¬n vÞ tæ chøc s¶n xuÊt c¬ së, lµ tæ hîp cña mét hoÆc mét sè thiÕt bÞ c«ng nghÖ cïng víi c¸c thiÕt phô trî cÇn thiÕt kh¸c (robot, b¨ng t¶i, thiÕt bÞ kiÓm tra, gi¸m s¸t,...), cã nhiÖm vô s¶n xuÊt tù ®éng mét nhãm c¸c s¶n phÈm t−¬ng tù nhau.
FMC ph¶i cã kh¶ n¨ng tù thÝch øng víi sù thay ®æi cña ®èi t−îng s¶n xuÊt TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 19 VÝ dô vÒ mét MFC: PhÇn thiÕt bÞ cña FMC nµy gåm cã: - C¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ (mét trung t©m gia c«ng vµ 1 m¸y tiÖn). - C¸c thiÕt bÞ vËn chuyÓn (xe tù hµnh vµ robot) phôc vô vµ liªn kÕt vÒ tæ chøc c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ.  - Kho chøa vËt liÖu, dông cô - PhÇn ®iÒu khiÓn ®−îc ph©n thµnh 2 cÊp: cÊp thiÕt bÞ cã c¸c bé ®iÒu khiÓn CNC vµ robot. CÊp ®iÒu hµnh tÕ bµo: dïng m¸y tÝnh, th«ng qua m¹ng côc bé (LAN). TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 6. Hệ thống SXLH (FMS)
HÖ thèng SXLH (FMS) ®−îc h×nh thµnh b»ng c¸ch ghÐp c¸c FMC ®Ó s¶n xuÊt c¸c nhãm s¶n phÈm hoµn chØnh h¬n. C¸c tÕ bµo vµ c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt ®−îc s¾p xÕp theo d©y chuyÒn s¶n xuÊt, thùc hiÖn s¶n xuÊt theo nhÞp. C¸c ®èi t−îng trong nhãm cã thÓ ®−îc ®−a vµo d©y chuyÒn mét c¸ch ngÉu nhiªn. CÊu tróc chøc n¨ng cña mét FMS TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 20