Xem mẫu
- Chöông 11. CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA ROBOT
Leâ Trung Thöïc
Chöông 11
NG
CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA ROBOT
(ROBOT APPLICATIONS)
11.1.
11.1. ÑAËC ÑIEÅM ÖÙNG DUÏNG CHUNG
1/ Ñieàu khieån laøm vieäc ôû nôi nguy hieåm vaø khoâng thuaän tieän nhö ñuùc, reøn daäp,
phun sôn.
2/ Coâng vieäc laëp laïi
3/ Coâng vieäc naëng nhoïc
4/ Hoaït ñoäng caàn nhieàu chuyeån ñoäng
Choïn öùng duïng chính xaùc
Choï
Coâng ty General Electric ñaõ söû duïng caùc tieâu chuaån sau ñaây ñeå khaûo saùt veà öùng duïng
Robot trong thöïc teá vaø tính kinh teá cuûa noù:
- Caàn thöïc hieän nhöõng nguyeân coâng laëp laïi moät caùch ñôn giaûn.
- Chu kyø laøm vieäc > 50
Caùc chi tieát ñöôïc naïp vaøo ñuùng choã vaø ñuùng höôùng
-
- Troïng löôïng cuûa chi tieát phaûi thích hôïp (1100 Lb)
- Khoâng caàn phaûi kieåm tra.
- Moät hoaëc 2 ngöôøi coù theå ñöôïc thay theá trong 24 giôø
- Khoâng thöôøng xuyeân phaûi caøi laïi vaø thay ñoåi
Neáu ñaùp öùng ñöôïc caùc chæ tieâu treân thì vieäc öùng duïng ROBOT laø thích hôïp.
Caùc lónh vöïc öùng duïng
Caù
1. Vaän chuyeån vaät lieäu
2. Naïp phoâi cho maùy
3. Haøn ñieåm vaø ñöôøng
4. Phun sôn
5. Thöïc hieän caùc nguyeân coâng gia coâng
6. Laép raùp
7. Kieåm tra
11.2.
11.2. VAÄN CHUYEÅN VAÄT LIEÄU
Trong öùng duïng vaän chuyeån vaät lieäu, robot ñöôïc duøng ñeå dòch chuyeån chi tieát gia
coâng töø choã naøy tôùi choã kia. Trong moät soá tröôøng hôïp coù theå thöïc hieän caû vieäc ñònh höôùng
laïi. Caùc hoaït ñoâïng vaän chuyeån vaät lieäu cuûa robot coù theå bao goàm:
• Chæ caàm vaø ñaët chi tieát
• Di chuyeån chi tieát töø baêng taûi naøy tôùi baêng taûi kia
• Ñaët chi tieát leân keä töø baêng taûi theo moät trình töï nhaát ñònh
• Ñaët chi tieát voâ hoäp carton
• Laáy chi tieát töø trong keä ra ñaët leân baêng taûi
CAD/CAM 155
- Chöông 11. CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA ROBOT
Leâ Trung Thöïc
Vaän chuyeån vaät lieäu laø moät trong nhöõng hoaït ñoäng deã nhaát vaø thöôøng gaëp nhaát cuûa
robot. Nhöõng robot loaïi naøy möùc ñoä thoâng minh töông ñoái thaáp. Nhöng trong tröôøng hôïp
ñaët chi tieát leân keä tuû thì baøi toaùn töông ñoái phöùc taïp. Vieäc laäp trình ñeå thöïc hieän nhöõng
nhieäm vuï naøy coù theå hoaøn toaøn raéc roái neáu khoâng coù maùy tính.
11.3.
11.3. NAÏP PHOÂI CHO MAÙY
Robot coù theå ñöôïc duøng ñeå caáp phoâi cho maùy coâng ngheä baèng caùch ñaët phoâi vaøo vaø
laáy chi tieát ñaõ gia coâng ra. Vieäc naïp phoâi cho maùy khaùc haün vieäc vaän chuyeån vaät lieäu ôû
choã robot laøm vieäc tröïc tieáp vôùi maùy coâng ngheä. Trong öùng duïng naøy robot laáy phoâi töø
baêng taûi vaø naïp vaøo cho maùy gia coâng. Trong moät soá tröôøng hôïp, robot giöõ laáy phoâi trong
quùa trình gia coâng. Khi gia coâng xong noù ñaët phoâi leân moät baêng taûi khaùc. Nhöõng nguyeân
coâng maø robot ñöôïc duøng ñeå naïp phoâi coù hieäu quaû laø:
• Maùy ñuùc khuoân
• Maùy eùp khuoân nhöïa
• Maùy reøn noùng
• Maùy choàn kim loaïi
• Maùy daäp khuoân
• Maùy tieän, maùy phay
Trong moät soá nguyeân coâng nhö maùy ñuùc khuoân hay maùy eùp nhöïa, robot chæ laáy chi tieát
ra. Trong tröôøng hôïp gia coâng treân maùy robot naïp phoâi vaøo vaø laáy phoâi ra. Trong nguyeân
coâng daäp, robot giöõ phoâi trong quaù trình gia coâng.
Trong moät soá tröôøng hôïp robot coù theå duøng ñeå phuïc vuï nhieàu maùy.
11.4.
11.4. HAØN
Haøn laø moät lónh vöïc öùng duïng raát quan troïng cuûa robot. Robot haøn coù theå chia laøm 2
loaïi: haøn ñieåm vaø haøn hoà quang.
Haø
Haøn ñieåm
Haøm ñieåm laø moät quaù trình trong ñoù hai chi tieát kim loaïi (daïng taám moûng) ñöôïc noùng
chaûy taïi ñieåm tieáp xuùc coù doøng ñieän lôùn ñi qua hai ñieän cöïc. Caùc ñieän cöïc ñöôïc gaén nhö
hai ngoùn tay cuûa robot. Baèng caùch söû duïng suùng haøn, robot thöïc hieän caùc böoùc haøn nhö
sau:
1. Ñònh vò suùng haøn taïi vò trí mong muoán hai beân caëp chi tieát caàn haøn. Hai chi
tieát naøy phaûi ñöôïc keïp chaët chaéc chaén.
2. Dí hai moû haøn leân chi tieát caàn haøn
3. Haøn vaø giöõ khi doøng ñieän chay qua nung noùng vaät lieäu vaø laøm chaûy hai maët
tieáp xuùc.
4. Nhaû moû haøn ra vaø laøm nguoäi moû haøn
Haøn ñieåm laø moät öùng duïng roâng raõi trong coâng nghieäp, nhaát laø trong coâng nghieäp cheá
taïo xe hôi. Trong nhöõng naêm 1960 robot ñaàu tieân ñöôïc öùng duïng ñeå haøn xe hôi Vega.
Ngaøy nay haàu nhö nhaø maùy cheá taïo xe hôi naøo cuõng duøng robot ñeå haøn thuøng xe. Daân soá
robot cho öùng duïng naøy vaøo khoaûng hôn 1200 chieác. Caùc öùng duïng khaùc cuõng duøng robot
ñeå haøn laø coâng nghieäp cheá taïo xe maùy, xe ñaïp, maùy keùo, vaø thieát bò gia duïng.
CAD/CAM 156
- Chöông 11. CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA ROBOT
Leâ Trung Thöïc
Haøn hoà quang
Moät soá quaù trình haøn hoà quang lieân tuïc coù theå ñöôïc thöïc hieän bôûi robot coâng nghieäp coù
khaû naêng haøn nhöõng ñöôøng lieân tuïc. Nhöõng quaù trình naøy bao goàm nhöõng quaù trình haøn khí
trô kim loaïi (metal inert gas – MIG) vaø haøn khí trô vonfram (tungsten inert gas –TIG).
Nhöõng nguyeân coâng naøy thöôøng do thôï haøn thöïc hieän vaø laøm vieäc trong nhöõng ñieàu kieän
noùng böùc, khoâng tieän vaø ñoâi khi coøn nguy hieåm. Vì theá robot laø öùng cöû vieân cho tröôøng hôïp
naøy. Tuy nhieân coù nhieàu vaán ñeà lieân quan ñeán vieäc haøn hoà quang laøm caûn trôû vieäc öùng
duïng roäng raõi robot trong quaù trình naøy. Thöù nhaát laø haøn hoà quang thöôøng chæ ñöôïc öùng
Thö nhaá
duïng trong saûn xuaát nhoû, do ñoù khoù töï ñoäng hoùa, keå caû vieäc duøng robot. Thöù hai laø caùc chi
Thöù
tieát haøn thöôøng coù kích thöôùc khaùc nhau. Thôï haøn coù theå buø qua buø laïi ñöôïc, robot thì
khoâng theå, ít nhaát laø vôùi coâng ngheä hieän nay. Thöù ba laø thôï haøn thöôøng ñöôïc yeâu caàu thöïc
Thöù
hieän nhöõng vieäc khoù trong ngheà nghieäp cuûa hoï (haøn choã khoù nhö ñaùy chaäu, goùc thuøng, ..).
Thöù tö laø nhöõng caûm bieán trong lónh vöïc haøn hoà quang coøn chöa ñuû phaùt trieån ñeå caûm nhaän
Thöù
söï dao ñoäng trong quaù trình naøy.
Chính vì nhöõng lyù do treân maø robot haøn hoà quang chæ ñöôïc duøng haïn cheá ñeå thöïc hieän
caùc nguyeân coâng trong saûn xuaát haøng khoái hoaëc haøng loaït, nôi maø kích thöôùc ít dao ñoäng
vaø coù theå quaûn lyù ñöôïc.
Moät traïm haøn hoà quang coù robot thöôøng bao goàm nhöõng thaønh phaàn sau:
1. Moät robot coù khaû naêng ñieàu khieån ñöôøng lieân tuïc.
2. Moät thieát bò haøn goàm coù duïng cuï haøn, nguoàn ñieän, vaø heä thoáng naïp daây haøn
3. Moät ñoà gaù duøng ñeå gaù ñaët caùc thaønh phaàn vaø chi tieát haøn.
Moät thôï caàn thieát cho vieäc gaù chi tieát leân ñoà gaù vaø laáy chi tieát ra. Moät soá traïm haøn coù
hai vò trí ñeå khi haøn chi tieát treân vò trí naøy thì thôï coù theå gaù chi tieát treân vò trí kia. Vieäc naøy
laøm taêng thôøi gian söû duïng thieát bò. So vôùi haøn baèng tay, haøn baèng robot coù nhöõng öu ñieåm
sau:
1. Naêng suaát cao hôn
2. An toaøn hôn
3. Moái haøn toát hôn
11.5.
11.5. PHUN SÔN
Sôn phuû laø moät nguyeân coâng caàn thieát cho nhieàu saûn phaåm trong coâng nghieäp. Khi
thôï thöïc hieän coâng vieäc sôn thì thöôøng laø duøng phöông phaùp phun sôn. Nhöng phun sôn laø
moät coâng vieäc nguy hieåm. Trong soá nhöõng nguy hieåm naøy laø:
1. Hôi vaø buïi sinh ra do phun sôn
2. OÀn vì khí sôn
3. Nguy hieåm vì deã chaùy noå
4. Nguy hieåm vì ung thö.
Vì nhöõng nguy hieåm naøy, nhieàu ngöôøi thôï khoâng muoán laøm coâng vieäc naøy, vaø luaät lao
ñoäng buoäc coâng ty phaûi trang bò heä thoáng quaït huùt ñeå baûo veä söùc khoûe ngöôøi thôï.
Vì nhöõng lyù do naøy, robot coâng nghieäp chuyeân duøng ñöôïc söû duïng ngaøy caøng nhieàu
cho vieäc sôn phun vaø nhöõng quùa trình töông töï. Phun sôn yeâu caàu robot phaûi thöïc hieän
chuyueån ñoäng thaät ñeàu ñaën ñeå cho lôùp sôn khoâng bò choã daøy choã moûng. Ñeå thöïc hieän vieäc
naøy, robot ñöôïc trang bò moät thieát bò ñieàu khieån ñöôøng ñi lieân tuïc. Ñaàu phun ñöôïc gaén treân
tay maùy. Vieäc daïy robot thöôøng ñöôïc thöïc hieän theo phöông phaùp daét muõi (walkthrough).
CAD/CAM 157
- Chöông 11. CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA ROBOT
Leâ Trung Thöïc
Ngöôøi laäp trình duøng tay daét ñaàu phun sôn theo quõy ñaïo mong muoán. Vieäc naøy xaùc ñònh
traät töï chuyeån ñoäng vaø toác ñoä di chuyeån töông ñoái cho chu kyø laøm vieäc. Khi cho robot chaïy
laïi, robot seõ laëp laïi chu kyø phun sôn. Öu ñieåm cuûa vieäc duøng robot ñeå phun sôn laø:
1. An toaøn
2. Lôùp sôn toát hôn
3. Giaûm ñöôïc löôïng tieâu hao sôn (töø 10%-50%)
4. Toán ít naêng löôïng hôn.
5. Naêng suaát hôn.
11.6.
11.6. GIA COÂNG
Trong öùng duïng naøy tay robot thöôøng mang duïng cuï vaø thöïc hieän quaù trình gia coâng.
Nhöõng nguyeân coâng maø robot thöïc hieän thöôøng laø khoan, taùn riveâ, maøi, ñaùnh ræ, ñaùnh boùng,
chaø baèng choåi saét,… Trong moät soá tröôøng hôïp, duïng cuï ñöôïc coá ñònh taïi moät vò trí, coøn
robot mang chi tieát ñöa ñeán duïng cuï ñeå gia coâng.
Thí duï ñieån hình thuoäc loaïi naøy laø nhöõng nguyeân coâng khoan ñöôïc thöïc hieän treân caùc
chi tieát cuûa maùy bay F-16 do coâng ty General Dynamic thöïc hieän. Robot Cincinnati
Milacron T3 ñöôïc duøng trong traïm gia coâng naøy. ÖÙng duïng naøy ñöôïc thöïc hieän theo chöông
trình ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing) cuûa khoâng löïc Hoa kyø töø thaùng
10-1979. Teá baøo coâng ngheä coù nhöõng ñaëc ñieåm sau:
• Caùc phaàn töû cuûa teá baøo coâng ngheä ñöôïc ñieàu khieån nhôø maùy tính
Caù ñöôï
• Nhaän dieän chi tieát töï ñoäng nhôø cô caáu ñoïc quang hoïc.
Nhaä
• Coù boä löu döõ lieäu lôùn ñeå chöùa caùc chöông trình gia coâng. Sau khi nhaän dieän chi tieát
Coù
xong, chöông trình gia coâng chính xaùc seõ ñöôïc choïn töø boä löu döõ lieäu.
• Ñònh vò töï ñoäng. Moät cô caáu ñònh vò ñöôïc duøng ñeå ñònh vò chi tieát. Noù seõ xoay chi
Ñònh
tieát ñeán vò trí chính xaùc ñeå cho robot khoan vaø vaùt meùp. Khi robot laøm vieäc treân
moät beân cuûa cô caáu ñònh vò thì moät coâng nhaân thaùo chi tieát ñaõ gia coâng vaø laép chi
tieát môùi leân phía beân kia.
• Töï ñoäng thay ñoåi duïng cuï. Moät giaù duïng cuï ñöôïc duøng ñeå chöùa muõi khoan vaø dao
Töï
vaùt meùp. Duïng cuï ñöôïc choïn cho robot.
11.7.
11.7. LAÉP RAÙP.
Laép raùp laø moät lónh vöïc coù nhieàu tieàm naêng cho vieäc öùng duïng robot. Nhöõng nguyeân
coâng laép raùp trong saûn xuaát haøng loaït coù veû laø coù nhieàu höùa heïn hôn caû trong vieäc öùng
duïng robot. Nguyeân nhaân laø do tính kinh teá vaø khaû naêng coâng ngheä cuûa robot. Trong saûn
xuaát haøng khoái thì nguyeân coâng laép raùp ñöôïc trang bò caùc thieát bò laép raùp chuyeân duøng cho
moät saûn phaåm cuï theå. Trong saûn xuaát haøng khoái robot trôû neân chaäm chaïp coøn khaû naêng laäp
trình thì laïi ít khi duøng tôùi. Trong saûn xuaát haøng loaït saûn phaåm thì ña daïng maø saûn löôïng laïi
ít hôn saûn xuaát haøng khoái nhieàu. Vì theá daây chuyeàn laép raùp phaûi coù khaû naêng thích öùng vôùi
daïng saûn xuaát naøy. Ñaây chính laø daây chuyeàn laép raùp linh hoaït. Ñieàu kieän ñeå moät soá coâng
ty duøng cho nhöõng heä thoáng naøy laø nhöõng heä thoáng laép raùp laäp trình laïi ñöôïc vaø caùc tay
maùy. Tay maùy coù theå ñöôïc duøng ñeå vaän chuyeån vaät lieäu nhöng coâng vieäc chuû yeáu vaãn laø
laép raùp. Moät soá nguyeân coâng laép raùp yeâu caàu kyõ naêng ñaëc bieät maø robot khoâng theå thöïc
hieän ñöôïc thöôøng do ngöôøi thöïc hieän.
CAD/CAM 158
- Chöông 11. CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA ROBOT
Leâ Trung Thöïc
Ñaëïc ñieåm cuûa robot coâng nghieäp duøng trong heä thoáng laép raùp naøy laø khaû naêng laäp
trình laïi ñöôïc vaø khaû naêng thích nghi. Khaû naêng laäp trình laïi caàn cho vieäc thöïc hieän nhöõng
Khaû
chuyeån ñoäng töông ñoái phöùc taïp. Khaû naêng thích nghi caàn cho vieäc thay ñoåi kieåu saûn phaåm
Khaû
vaø thay ñoåi moâi tröôøng. Söï dao ñoäng cuûa moâi tröôøng bao goàm:
• Dao ñoäng vò trí vaø ñònh höôùng cuûa caùc thaønh phaàn
• Dung sai quaù lôùn hoaëc chi tieát pheá phaåm
• Tình traïng hieän taïi cuûa cuûa vieäc thöïc hieän laép cuïm
• Phaùt hieän coù ngöôøi hoaëc vaät trong vuøng laøm vieäc cuûa robot.
Robot PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly) laø do haõng
Unimation cheá taïo. Noù ñöôïc thieát keá ñeå thöïc hieän caùc nguyeân coâng laép raùp laø chính.
PUMA coù kích thöôùc nhoû vaø khaû naêng mang naëng keùm.
11.8.
11.8. KIEÅM TRA
Cuõng nhö laép raùp, kieåm tra laø moät lónh vöïc môùi cho vieäc öùng duïng robot coâng nghieäp.
Thoâng thöôøng kieåm tra laø moät nguyeân coâng maát nhieàu thì giôø, buoàn teû, ñôn ñieäu vaø thöôøng
laø do con ngöôøi thöïc hieän theo caùch choïn maãu hôn laø 100%. Khi caàn phaûi kieåm tra 100%
saûn phaåm cheá taïo, thì xu höoùng laø töï ñoäng hoùa khaâu naøy vaø duøng maùy kieåm tra 100%.
Robot coâng nghieäp ñoùng moät vai troø quan troïng trong vieäc töï ñoäng hoùa kieåm tra.
Ñeå kieåm tra, robot coâng nghieäp ñöôïc trang bò caùc ñaàu ño cô khí, quang hoïc hoaëc moät
thieát bò ño khaùc coù khaû naêng laäp trình ñeå thöïc hieän vieäc kieåm tra kích thöôùc vaø caùc thoâng
soá khaùc. Thí duï veà vieäc duøng robot ñeå kieåm tra laø tröôøng hôïp 4 robot kieåm tra voû oâ toâ treân
nhaø maùy laép raùp cuûa haõng Motor Ford. Heä thoáng naøy duøng ñeå kieåm tra voû cuûa oâ toâ
Lincoln Continental vaø Mark VI. Caùc robot naøy duøng caùc ñaàu ño ñieän töû gaén treân tay maùy
Lincoln Mark
ñeå ño khoaûng 150 kích thöôùc xung quanh khung kính chaén gioù, cöûa vaø cöûa soå sau xe.
Nhöõng kieåm tra naøy raát quan troïng vì caùc cöûa caàn phaûi laép raùp chính xaùc vôùi caùc chi tieát
khaùc.
Heä thoáng coù theå kieåm tra 5 hoaëc 6 xe trong moät giôø, trong khi neáu kieåm tra baèng tay
thæ chæ ñöôïc 1 hoaëc 2 xe trong moät ca.
Maët duø vieäc duøng robot laøm cho naêng suaát kieåm tra taêng cao nhöng, muïc ñích chính laïi
laø vaán ñeà naâng cao chaát löôïng saûn phaåm.
CAÂU HOÛI OÂN TAÄP
CAÂ
1. Robot thöôøng ñöôïc öùng duïng vaøo nhöõng coâng vieäc naøo? Haõy keå moät soá öùng duïng
cuûa robot. Taïi sao robot laïi khoù öùng duïng trong vieäc haøn hoà quang?
HEÁT CHÖÔNG 11
HEÁ
CAD/CAM 159
nguon tai.lieu . vn
