Tự động hóa việc cấp phôi và kiểm tra phân loại chi tiết hình trụ trơn

Tạp chí Đại học Công nghiệp<br /> <br /> <br /> TỰ ĐỘNG HÓA VIỆC CẤP PHÔI VÀ KIỂM TRA PHÂN LOẠI<br /> CHI TIẾT HÌNH TRỤ TRƠN<br /> Lê Minh Sơn*<br /> Phạm Đăng Phước**<br /> TÓM TẮT<br /> Trong chế tạo máy, ở dạng sản xuất hàng loạt, để đảm bảo độ chính xác cao của các mối lắp<br /> ghép cần phải gia công các chi tiết chính xác. Như vậy thường mất nhiều thời gian và giá thành sản phẩm<br /> cao. Bằng phương pháp lắp chọn, ta có thể mở rộng dung sai chế tạo các chi tiết lắp ráp để dễ chế tạo,<br /> sau đó phân loại chi tiết thành các nhóm tương ứng để lắp với nhau mà vẫn đảm bảo dung sai mối lắp.<br /> Tuy nhiên phương pháp này mất nhiều công sức để đo kiểm, phân loại. Thiết kế, chế tạo các thiết bị để tự<br /> động hoá công việc này nhằm tăng năng suất và độ chính xác kiểm tra là cần thiết.<br /> AUTOMATING THE FEEDERS AND CLASSIFICATION TEST THE CYLINDER DETAILS<br /> SUMMARY<br /> In manufacturing, in the form of mass production, to ensure the accuracy of the fits, the<br /> details must be manufactured exactly. So often takes more time and higher production costs. With<br /> the method chosen asembly, we can expand tolerances of details to easy to make, then details are<br /> classified into corresponding groups to assemble together while still maintaining accuracy of the<br /> fits. However, this method takes more times to measure and classify. Design and manufacture of<br /> equipment to automate this task to increase productivity and accuracy testing is necessary.<br /> <br /> <br /> 1. Giới thiệu chung kiểm thủ công, mức độ tự động hóa chưa cao<br /> Hiện nay nhiều sản phẩm cơ khí được nên thường tốn nhiều thời gian, việc đo kiểm có<br /> sản xuất hàng loạt và được tiêu chuẩn hoá. Tuy thể thiếu chính xác do các yếu tố chủ quan. Với<br /> nhiên, trong một số trường hợp để chế tạo các sự hổ trợ đắc lực của lĩnh vực điện tử, các thiết<br /> chi tiết có độ chính xác cao theo yêu cầu của bị đo có độ chính xác ngày càng cao; viêc nâng<br /> cao độ chính xác đo và hoàn thiện phương pháp<br /> mối lắp là rất khó khăn. Vì vậy, để đơn giản hơn<br /> đo luôn là vấn đề mới mẻ. Với ý tưởng sử dụng<br /> trong chế tạo, người ta sử dụng phương pháp lắp<br /> chọn, cho phép mở rộng trường dung sai của các các dụng cụ đo là đồng hồ so điện tử chuyển đổi<br /> tín hiệu tương tự (Analog) sang tín hiệu số<br /> chi tiết lắp, sau khi gia công tiến hành phân loại<br /> (Digital), kết hợp mạch điều khiển chuyển đổi<br /> theo từng nhóm, các chi tiết trong nhóm tương<br /> các thông số đo thành các tín hiệu phản hồi điều<br /> ứng được lắp với nhau theo chế độ lắp lẫn hoàn<br /> khiển tự động cơ cấu chấp hành phân loại chi<br /> toàn mà vẫn đảm bảo được độ chính xác mối lắp<br /> tiết, nhằm nâng cao độ chính xác và tính tự<br /> theo yêu cầu.<br /> động trong kiểm tra phân loại các chi tiết cũng<br /> Xuất phát từ thực trạng sản xuất ở nước như quản lý các dữ liệu trong quá trình sản xuất.<br /> ta là phần lớn còn sử dụng phương pháp đo<br /> <br /> <br /> <br /> *<br /> GV. Trường Cao đẳng giao thông vận tải II<br /> **<br /> TS. Trường Đại học Phạm Văn Đồng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 51<br /> Tự động hóa việc cấp phôi…<br /> <br /> <br /> 2. Thiết kế, chế tạo đồ gá tự động cấp đo, ta tiến hành phân chi tiết thành n nhóm, tùy<br /> phôi, kiểm tra và phân loại chi tiết hình trụ thuộc vào việc mở rộng dung sai khi chế tạo và<br /> 2.1 – Mô hình đồ gá tự động cấp phôi, độ chính xác lắp ghép. Ở đây, ta chia các chi tiết<br /> kiểm tra, phân loại chi tiết hình trụ. gia công thành 4 nhóm:<br /> Thông số kích thước của chi tiết kiểm tra - Nhóm 1: Φ19,96 ÷ Φ19,98 mm<br /> Chi tiết kiểm tra có hình dạng trụ trơn, - Nhóm 2: Φ19,99 ÷ Φ20,01 mm<br /> kích thước đường kính từ Φ19,96 ÷ Φ20,04 mm - Nhóm 3: Φ20.02 ÷ Φ20,04 mm<br /> (dung sai đã được mở rộng để dễ chế tạo), chiều - Nhóm 4: < Φ19,96 hay > Φ20,04<br /> dài l = 30 mm. Dựa vào giá trị kích thước được mm (nhóm không đạt)<br /> Nguyên lý làm việc của đồ gá:<br /> <br /> Nhóm 4<br /> Cơ cấu cấp phôi<br /> Băng tải phân nhóm<br /> <br /> <br /> tự động<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Bộ điều khiển<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Máy tính<br /> Nhóm 3<br /> <br /> Cơ cấu đo<br /> Nhóm 2<br /> <br /> <br /> Nhóm 1<br /> <br /> <br /> Hình 1: Sơ đồ khối đồ gá cấp phôi, kiểm tra và phân loại tự động.<br /> <br /> 102<br /> Maùng chöùa<br /> chi tieát truï<br /> troøn<br /> <br /> T/h ra<br /> T/h vaøo MAÙY TÍNH<br /> ÑIEÀU KHIEÅN<br /> Cô caáu choáng<br /> MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN<br /> keït chi tieát<br /> 312<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Maùng daãn<br /> höôùng chi tieát<br /> 409<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Cô caáu chaën<br /> Cô caáu ño chi tieát<br /> 74<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> -+<br /> Cô caáu daãn Ø20 0,03<br /> °<br /> 14°<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ñoäng baêng taûi<br /> <br /> Boä xöû lyù tín hieäu ño<br /> 45 NGUOÀN<br /> ÑIEÄN<br /> MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN<br /> 8<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Cô caáu ñaåy chi tieát<br /> 435<br /> 500<br /> <br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ kết cấu đồ gá.<br /> <br /> <br /> 52<br />  Tạp chí Đại học Công nghiệp<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Đồ gá kết hợp cơ cấu cấp phôi và cơ cấu kiểm sẽ tự động di chuyển nhờ trọng lượng bản thân<br /> tra, phân loại tự động. Các chi tiết hình trụ được và độ dốc của máng, được hỗ trợ bởi cơ cấu<br /> xếp trong máng chứa. Cơ cấu cấp phôi sẽ lần chống kẹt chi tiết. Chi tiết sau khi được đo, sẽ<br /> lượt cấp một phôi vào vị trí kiểm tra (định vị chuyển động đến băng tải; bộ điều khiển sẽ điều<br /> trên khối V). Cơ cấu đo sẽ kiểm tra kích thước khiển cơ cấu phân loại, đưa chi tiết trên băng tải<br /> đường kính chi tiết và gửi tín hiệu về máy tính. đến thùng chứa tùy thuộc vào kích thước chi tiết<br /> Thông số kích thước sẽ được hiện thị trên màn đo được nằm trong nhóm nào (Hình 3). Qui<br /> hình máy tính, lúc này bộ điều khiển sẽ phát tín trình đo được lặp lại đối với chi tiết tiếp sau.<br /> hiệu điều khiển, làm cơ cấu đẩy chi tiết đã đo Nếu chi tiết đo có kích thước không đạt yêu cầu<br /> vượt qua khối chữ V để vào băng tải đồng thời sẽ được di chuyển về cuối băng tải, rơi vào<br /> đẩy chi tiết tiếp sau vào khối chữ V để thực hiện nhóm thứ tư.<br /> việc kiểm tra tiếp theo. Các chi tiết trong máng<br /> <br /> <br /> Ñoäng cô ñieän<br /> Daây moät chieàu Giaù ñôõ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Baêng taûiõ 40<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Cöõ chaën<br /> Tay gaït Choát xoay<br /> <br /> <br /> Hình 3: Cơ cấu phân nhóm chi tiết dựa vào kết quả đo.<br /> <br /> <br /> Về mặt kết cấu cấu của đồ gá, cần đảm bảo tương tự sang tín hiệu số (A/D), kết nối máy<br /> chống được sự rung động khi các động cơ hoạt tính.<br /> động ảnh hưởng đến độ chính xác đo. Đồ gá Các thông số kỹ thuật:<br /> thiết kế cách ly bộ phận đo với các bộ phận<br /> chuyển động khác đồng thời lập trình để đo ở - Hãng sản xuất: Mitutoyo, Nhật bản<br /> trạng thái tĩnh, tức là cho các bộ phận chuyển - Độ phân giải: 1% _ sai số: 0.01 mm<br /> động tạm dừng khi cơ cấu đo hoạt động.<br /> - Hành trình đo: ½ inch<br /> 2.2. Dụng cụ đo, bộ điều khiển và<br /> - Kiểu đầu đo: Bi cầu, đo kích thước thẳng<br /> chương trình máy tính<br /> - Kết nối với máy tính qua cổng USB.<br /> Kích thước đường kính của các chi tiết<br /> được đo tự động bằng đồng hồ so điện tử. Đây Các thông số đo được chuyển về máy<br /> là dụng cụ đo có khả năng hiển thị thông số kích tính, dữ liệu thu nhận được dùng để điều khiển<br /> thước đo lên màn hình LCD, chuyển tín hiệu đo các bộ phận khác nhau của đồ gá như cơ cấu cấp<br /> phôi, cơ cấu phân lọai ... Chương trình máy tính<br /> <br /> 53<br /> Tự động hóa việc cấp phôi…<br /> <br /> <br /> được thiết kế gồm các tùy chọn về số nhóm Giao diện gồm 4 nhóm lệnh sau:<br /> phân loại, giới hạn kích thước của các chi tiết - Lệnh cài đặt để thiết lập các thông số<br /> trong mỗi nhóm, lưu trử và xử lý các thông số điều khiển ban đầu và kết nối với mạch điều<br /> đo ... Bộ điều khiển dùng vi điều khiển khiển.<br /> PIC16f887, chuyển tín hiệu điều khiển đến các<br /> động cơ chấp hành (động cơ điện một chiều) để - Lệnh khởi động và dừng thiết bị.<br /> thực hiện quá trình cấp phôi và phân loại. - Lệnh thu thập thông số đo và số lượng<br /> Chương trình máy tính giúp cho việc chi tiết đo.<br /> điều khiển dễ dàng, linh hoạt hơn trong việc lựa - Lệnh vẽ đồ thị: Phần này cho phép xác<br /> chọn các phương án điều khiển khác nhau và có định qui luật (đường cong) phân bố kích thước<br /> thể giám sát được toàn bộ chu trình hoạt động. của loạt chi tiết gia công được kiểm tra.<br /> Chương trình được xây dựng trên ngôn<br /> ngữ lập trình C#.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4: Giao diện máy tính điều khiển và giám sát quá trình kiểm tra phân loại.<br /> <br /> <br /> 3. Kết quả đạt được Mô hình đồ gá có thể được ứng dụng để<br /> chế tạo các thiết bị kiểm tra phân loại các chi<br /> Thiết bị đã hoạt động tốt; cơ cấu cấp<br /> tiết dạng trụ dùng trong bộ đôi lắp ghép có độ<br /> phôi tự động có đảm bảo tin cậy, cấp phôi theo<br /> chính xác cao như chốt ắc, bi trụ, ti bơm<br /> đúng chu kỳ đo. Kết quả đo chính xác đến<br /> (piston) ... nhằm tăng năng suất và độ chính xác<br /> 0,01mm; các chi tiết được phân nhóm đúng yêu<br /> kiểm tra khi sử dụng phương pháp lắp chọn.<br /> cầu. Năng suất kiểm tra, phân loại đạt 60 chi<br /> tiết/phút. Phần mềm cho phép thực hiện quá Mô hình còn được sử dụng như một học<br /> trình điều khiển đơn giản, quản lý và xử lý các cụ trực quan cho sinh viên ngành cơ khí và cơ<br /> số liệu đo; xây dựng được đường cong phân bố điện tử về cấp phôi và kiểm tra tự động.<br /> kích thước của loạt chi tiết gia công.<br /> <br /> 54<br />  Tạp chí Đại học Công nghiệp<br /> <br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1] Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng (2004),<br /> Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051. NXB Khoa học và kỹ thuật.<br /> [2] Ngô Diên Tập (2004), Vi xử lý trong đo lường và điều khiển,<br /> NXB Khoa học và kỹ thuật.<br /> [3] Nguyễn Tế (1998), Cơ sở kỹ thuật đo trong chế tạo máy, NXB Đà Nẵng.<br /> [4] Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2005), Kỹ<br /> thuật đo lường và kiểm tra trong chế tạo máy, NXB Khoa học và kỹ thuật.<br /> [5] http://www.mikroe.com/eng/products/view/285/book-pic-microcontrollers-<br /> programming-in-c/<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 55<br />