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

m tương ứng để lắp với nhau mà vẫn đảm bảo dung sai mối lắp. Tuy nhiên phương pháp này mất nhiều cơng sức để đo kiểm, phân loại. Thiết kế, chế tạo các thiết bị để tự động hố cơng việc này nhằm tăng năng suất và độ chính xác kiểm tra là cần thiết. AUTOMATING THE FEEDERS AND CLASSIFICATION TEST THE CYLINDER DETAILS SUMMARY In manufacturing, in the form of mass production, to ensure the accuracy of the fits, the details must be manufactured exactly. So often takes more time and higher production costs. With the method chosen asembly, we can expand tolerances of details to easy to make, then details are classified into corresponding groups to assemble together while still maintaining accuracy of the fits. However, this method takes more times to measure and classify. Design and manufacture of equipment to automate this task to increase productivity and accuracy testing is necessary. 1. Giới thiệu chung Hiện nay nhiều sản phẩm cơ khí được sản xuất hàng loạt và được tiêu chuẩn hố. Tuy nhiên, trong một số trường hợp để chế tạo các chi tiết cĩ độ chính xác cao theo yêu cầu của mối lắp là rất khĩ khăn. Vì vậy, để đơn giản hơn trong chế tạo, người ta sử dụng phương pháp lắp chọn, cho phép mở rộng trường dung sai của các chi tiết lắp, sau khi gia cơng tiến hành phân loại theo từng nhĩm, các chi tiết trong nhĩm tương ứng được lắp với nhau theo chế độ lắp lẫn hồn tồn mà vẫn đảm bảo được độ chính xác mối lắp theo yêu cầu. Xuất phát từ thực trạng sản xuất ở nước ta là phần lớn cịn sử dụng phương pháp đo kiểm thủ cơng, mức độ tự động hĩa chưa cao nên thường tốn nhiều thời gian, việc đo kiểm cĩ thể thiếu chính xác do các yếu tố chủ quan. Với sự hổ trợ đắc lực của lĩnh vực điện tử, các thiết bị đo cĩ độ chính xác ngày càng cao; viêc nâng cao độ chính xác đo và hồn thiện phương pháp đo luơn là vấn đề mới mẻ. Với ý tưởng sử dụng các dụng cụ đo là đồng hồ so điện tử chuyển đổi tín hiệu tương tự (Analog) sang tín hiệu số (Digital), kết hợp mạch điều khiển chuyển đổi các thơng số đo thành các tín hiệu phản hồi điều khiển tự động cơ cấu chấp hành phân loại chi tiết, nhằm nâng cao độ chính xác và tính tự động trong kiểm tra phân loại các chi tiết cũng như quản lý các dữ liệu trong quá trình sản xuất. * GV. Trường Cao đẳng giao thơng vận tải II ** TS. Trường Đại học Phạm Văn Đồng Tự động hĩa việc cấp phơi 52 2. Thiết kế, chế tạo đồ gá tự động cấp phơi, kiểm tra và phân loại chi tiết hình trụ 2.1 – Mơ hình đồ gá tự động cấp phơi, kiểm tra, phân loại chi tiết hình trụ. Thơng số kích thước của chi tiết kiểm tra Chi tiết kiểm tra cĩ hình dạng trụ trơn, kích thước đường kính từ Φ19,96 ÷ Φ20,04 mm (dung sai đã được mở rộng để dễ chế tạo), chiều dài l = 30 mm. Dựa vào giá trị kích thước được đo, ta tiến hành phân chi tiết thành n nhĩm, tùy thuộc vào việc mở rộng dung sai khi chế tạo và độ chính xác lắp ghép. Ở đây, ta chia các chi tiết gia cơng thành 4 nhĩm: - Nhĩm 1: Φ19,96 ÷ Φ19,98 mm - Nhĩm 2: Φ19,99 ÷ Φ20,01 mm - Nhĩm 3: Φ20.02 ÷ Φ20,04 mm - Nhĩm 4: Φ20,04 mm (nhĩm khơng đạt) Nguyên lý làm việc của đồ gá: Hình 1: Sơ đồ khối đồ gá cấp phơi, kiểm tra và phân loại tự động. Hình 2. Sơ đồ kết cấu đồ gá. Cơ cấu cấp phơi tự động Cơ cấu đo B ộ đi ều k hi ển B ăn g tả i p hâ n nh ĩm Nhĩm 3 Nhĩm 2 Nhĩm 4 Nhĩm 1 M áy tí nh MẠCH ĐIỀU KHIỂN T/h ra NGUỒN ĐIỆN Cơ cấu đẩy chi tiết 74° 102 Máng chứa chi tiết trụ tròn Máng dẫn hướng chi tiết Cơ cấu chống kẹt chi tiết Ø20 T/h vào MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN Cơ cấu đo MẠCH ĐIỀU KHIỂN +- 0,03 Cơ cấu chặn chi tiết Bộ xử lý tín hiệu đo Cơ cấu dẫn động băng tải 8 14° 45 500 435 40 9 31 2 Tạp chí Đại học Cơng nghiệp 53 Đồ gá kết hợp cơ cấu cấp phơi và cơ cấu kiểm tra, phân loại tự động. Các chi tiết hình trụ được xếp trong máng chứa. Cơ cấu cấp phơi sẽ lần lượt cấp một phơi vào vị trí kiểm tra (định vị trên khối V). Cơ cấu đo sẽ kiểm tra kích thước đường kính chi tiết và gửi tín hiệu về máy tính. Thơng số kích thước sẽ được hiện thị trên màn hình máy tính, lúc này bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu điều khiển, làm cơ cấu đẩy chi tiết đã đo vượt qua khối chữ V để vào băng tải đồng thời đẩy chi tiết tiếp sau vào khối chữ V để thực hiện việc kiểm tra tiếp theo. Các chi tiết trong máng sẽ tự động di chuyển nhờ trọng lượng bản thân và độ dốc của máng, được hỗ trợ bởi cơ cấu chống kẹt chi tiết. Chi tiết sau khi được đo, sẽ chuyển động đến băng tải; bộ điều khiển sẽ điều khiển cơ cấu phân loại, đưa chi tiết trên băng tải đến thùng chứa tùy thuộc vào kích thước chi tiết đo được nằm trong nhĩm nào (Hình 3). Qui trình đo được lặp lại đối với chi tiết tiếp sau. Nếu chi tiết đo cĩ kích thước khơng đạt yêu cầu sẽ được di chuyển về cuối băng tải, rơi vào nhĩm thứ tư. Hình 3: Cơ cấu phân nhĩm chi tiết dựa vào kết quả đo. Về mặt kết cấu cấu của đồ gá, cần đảm bảo chống được sự rung động khi các động cơ hoạt động ảnh hưởng đến độ chính xác đo. Đồ gá thiết kế cách ly bộ phận đo với các bộ phận chuyển động khác đồng thời lập trình để đo ở trạng thái tĩnh, tức là cho các bộ phận chuyển động tạm dừng khi cơ cấu đo hoạt động. 2.2. Dụng cụ đo, bộ điều khiển và chương trình máy tính Kích thước đường kính của các chi tiết được đo tự động bằng đồng hồ so điện tử. Đây là dụng cụ đo cĩ khả năng hiển thị thơng số kích thước đo lên màn hình LCD, chuyển tín hiệu đo tương tự sang tín hiệu số (A/D), kết nối máy tính. Các thơng số kỹ thuật: - Hãng sản xuất: Mitutoyo, Nhật bản - Độ phân giải: 1% _ sai số: 0.01 mm - Hành trình đo: ½ inch - Kiểu đầu đo: Bi cầu, đo kích thước thẳng - Kết nối với máy tính qua cổng USB. Các thơng số đo được chuyển về máy tính, dữ liệu thu nhận được dùng để điều khiển các bộ phận khác nhau của đồ gá như cơ cấu cấp phơi, cơ cấu phân lọai ... Chương trình máy tính Động cơ điện Tay gạt Cữ chặn Băng tảiõ Chốt xoay 40 một chiều Giá đỡDây Tự động hĩa việc cấp phơi 54 được thiết kế gồm các tùy chọn về số nhĩm phân loại, giới hạn kích thước của các chi tiết trong mỗi nhĩm, lưu trử và xử lý các thơng số đo ... Bộ điều khiển dùng vi điều khiển PIC16f887, chuyển tín hiệu điều khiển đến các động cơ chấp hành (động cơ điện một chiều) để thực hiện quá trình cấp phơi và phân loại. Chương trình máy tính giúp cho việc điều khiển dễ dàng, linh hoạt hơn trong việc lựa chọn các phương án điều khiển khác nhau và cĩ thể giám sát được tồn bộ chu trình hoạt động. Chương trình được xây dựng trên ngơn ngữ lập trình C#. Giao diện gồm 4 nhĩm lệnh sau: - Lệnh cài đặt để thiết lập các thơng số điều khiển ban đầu và kết nối với mạch điều khiển. - Lệnh khởi động và dừng thiết bị. - Lệnh thu thập thơng số đo và số lượng chi tiết đo. - Lệnh vẽ đồ thị: Phần này cho phép xác định qui luật (đường cong) phân bố kích thước của loạt chi tiết gia cơng được kiểm tra. Hình 4: Giao diện máy tính điều khiển và giám sát quá trình kiểm tra phân loại. 3. Kết quả đạt được Thiết bị đã hoạt động tốt; cơ cấu cấp phơi tự động cĩ đảm bảo tin cậy, cấp phơi theo đúng chu kỳ đo. Kết quả đo chính xác đến 0,01mm; các chi tiết được phân nhĩm đúng yêu cầu. Năng suất kiểm tra, phân loại đạt 60 chi tiết/phút. Phần mềm cho phép thực hiện quá trình điều khiển đơn giản, quản lý và xử lý các số liệu đo; xây dựng được đường cong phân bố kích thước của loạt chi tiết gia cơng. Mơ hình đồ gá cĩ thể được ứng dụng để chế tạo các thiết bị kiểm tra phân loại các chi tiết dạng trụ dùng trong bộ đơi lắp ghép cĩ độ chính xác cao như chốt ắc, bi trụ, ti bơm (piston) ... nhằm tăng năng suất và độ chính xác kiểm tra khi sử dụng phương pháp lắp chọn. Mơ hình cịn được sử dụng như một học cụ trực quan cho sinh viên ngành cơ khí và cơ điện tử về cấp phơi và kiểm tra tự động. Tạp chí Đại học Cơng nghiệp 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng (2004), Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051. NXB Khoa học và kỹ thuật. [2] Ngơ Diên Tập (2004), Vi xử lý trong đo lường và điều khiển, NXB Khoa học và kỹ thuật. [3] Nguyễn Tế (1998), Cơ sở kỹ thuật đo trong chế tạo máy, NXB Đà Nẵng. [4] Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2005), Kỹ thuật đo lường và kiểm tra trong chế tạo máy, NXB Khoa học và kỹ thuật. [5] programming-in-c/