Giáo trình mô đun: Robot hàn

ác môn học chung theo quy định của Bộ LĐTB-XH và học xong các môn học bắt buộc của đào tạo chuyên môn nghề. Tính chất: Là mô đun chuyên ngành tự chọn. II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: Trình bày đúng cấu tạo và chức năng của các bộ phận trên hệ thống robot hàn AII-V6 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và nguyên vật liệu đầy đủ an toàn. Vận hành thiết bị robot hàn thành thạo. Tạo và mở các file dự liệu thành thạo. Tạo chương trình hàn các liên kết hàn cơ bản có biên dạng khác nhau chính xác. Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn. Quản lý tốt các tệp dự liệu, khắc phục các lỗi chương trình. Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN: 1.Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: TT Tên các bài trong mô đun Tổng số Hình thức giảng dạy 1 Cấu hình và chức năng của hệ thống robot hàn AII-V6 10 Tích hợp 2 Vận hành hệ thống robot hàn AII-V6 5 Tích hợp kiểm tra bài 1,2 5 3 Kỹ thuật lập trình cơ bản 10 Tích hợp 4 Hàn đường thẳng (bằng các câu lệnh Move L, lệnh Are L\on và A reL\off). 10 Tích hợp kiểm tra bài 3,4 5 5 Hàn đường cong(bằng câu lệnh Move C, lệnh AreC\on và lệnh\off 10 Tích hợp 6 kiểm tra bài 5 5 7 Cộng 60 BÀI 1 CẤU HÌNH VÀ CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ROBOT HÀN AII-V6 Giới thiệu Robot hàn AIIV6 là loại robot hàn công nghiệp được sản xuất ở nhật bản với nhiều tính năng vượt trội.Việc nguyên cứu về cấu hình , chức năng của nó giúp người học dễ dàng trong vận hành Mục tiêu: Trình bày đấy đủ các bộ phận của hệ thống robot hàn AII-V6 Nhận biết chính xác các cơ cấu của hệ thống robot hàn AII-V6 Giải thích đúng chức năng và quy trình sử dụng cơ cấu hệ thống . Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác Nội dung 1. Lịch sử ra đời và phát triển của rôbốt công nghiệp 1.1 Lịch sử ra đời Từ giữa thế kỷ XX, các ý tưởng thiết kế kết hợp giữa hệ điều khiển CNC (Computer Number Control) với các cơ cấu điều khiển từ xa được nghiên cứu. Sự phối hợp khéo léo giữa khả năng linh hoạt của thiết bị điều khiển từ xa Telcoperator với sự thông minh của hệ điều khiển CNC đã đưa ra kết quả là một thế hệ máy móc tự động cao cấp ra đời với tên gọi là “Rôbốt”. Năm 1961, rôbốt công nghiệp (Industrial Robot = IR) đầu tiên được đưa ra thị trường. Rôbốt UNIMAT – USA với lời quảng cáo hấp dẫn “Từ nay, công nghiệp chế tạo cơ khí của Hoa Kỳ đã có thêm một loại công nhân mới. Nó không gia nhập công đoàn, không uống càfê trong giờ nghỉ. Nó có thể làm việc 24 giờ liên tục trong ngày mà không quan tâm đến tiền lương, tiền thưởng. Nó nắm vững công việc phải làm trong vài phút và luôn hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Nó không bao giờ than phiền về điều kiện làm việc nóng bức, khó chịu, nguy hiểm, độc hại, cũng không kêu ca với những công việc buồn chán, tẻ nhạt, đơn điệu. Nó là rôbốt công nghiệp” Sau đó lần lượt các nước Anh (1967), Thuỵ Điển và Nhật Bản (1968), Đức (1971), Pháp (1972), Italia (1973) lần lượt đưa ra các mẫu rôbốt công nghiệp của họ. Chính phủ các nước này đã có các biện pháp hộ trợ, ưu tiên thuế để xây dựng chương trình quốc gia nhằm khuyến khích các công ty, doanh nghiệp chế tạo rôbốt và ứng dụng chúng vào quá trình sản xuất. Nhờ vậy chỉ sau một khoảng thời gian ngắn, việc chế tạo và ứng dụng rôbốt đã trở thành phổ biến trong quá trình sản xuất làm tăng năng suất lao động đáng kể. Đến nay, thế giới công nghiệp có trên 200 công ty với hàng ngàn mẫu rôbốt công nghiệp được ứng dụng trong sản xuất. Rôbốt công nghiệp đặc biệt là rôbốt hàn được ứng dụng khá phổ biến trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực sử dụng nhiều rôbốt hàn đó là công nghiệp sản xuất ôtô, đóng tàu, hàng không, đã đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt. Lĩnh vực sản xuất Năm 1985 Năm 1990 Hàn 35% 5% Hệ thống điều khiển tự động 20% 25% Đúc 10% 5% Lắp ráp 10% 35% Phun phủ 10% 5% Sơn 5% 15% Các ứng dụng khác 10% 10% Bảng 1.1: Rôbốt được ứng dụng vào các lĩnh vực sản xuất ở Mỹ [Máy công cụ CNC và rôbốt công nghiệp] 1.2. Khái niệm về rôbốt Rôbốt hàn là một thiết tự động linh hoạt có thể thay thế từng phần hoặc toàn bộ các hoạt động cơ bắp và hoạt động trí tuệ của con người. Đó là sản phẩm của sự kết hợp hài hoà giữa kỹ thuật cơ khí, điện tử và tin học. Các thiết bị như máy biến áp hàn, mỏ hàn, bộ phận đẩy dây hàn, bộ phận cấp khí bảo vệ quá trình hànđược liên kết hữu cơ với cơ cấu chấp hành sẽ nhận được sản phẩm là rôbốt hàn để thực hiện những nhiệm vụ theo yêu cầu của quá trình hàn. Cơ cấu chấp hành thường là rôbốt công nghiệp. Tùy theo yêu cầu của quá trình sản xuất và mức độ phức tạp của công việc, có thể kết hợp cơ cấu chấp hành với các thiết bị hàn khác nhau. Như sự kết hợp giữa rôbốt công nghiệp với thiết bị hàn trong môi trường khí bảo vệ sẽ được rôbốt hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ. Hoặc kết hợp giữa rôbốt công nghiệp với thiết bị hàn điểm sẽ được rôbốt hàn điểm 1.3. Tổ chức kỹ thuật của rôbốt Nhìn một cách tổng quan, rôbốt hàn có sơ đồ cấu trúc gồm bốn khối cơ bản. Mỗi khối có chức năng, nhiệm vụ riêng. Chúng được liên kết với nhau một cách hữu cơ trong quá trình điều khiển và hoạt động. Máy tính Thiết lập & giải bài toán động học Lưu nhớ kết quả giải bài toán động học thuận Giải bài toán động học ngược Xây dựng quỹ đạo chuyển động cơ cấu chấp hành Bảng nhập dữ liệu điều khiển Lưu trữ Σ Trung tâm điều khiển Nguồn động lực Cơ cấu chấp hành (Rôbốt) Các thông số vật lý Hình 1.1. Sơ đồ tổ chức kỹ thuật của rôbốt hàn [Máy công cụ CNC và rôbốt công nghiệp] Khối A Khối B Khối C Khối D Động cơ servo Điểm báo lỗi Khối A - Khối thu thập và chuyển giao dữ liệu đầu vào Cụm Teach pendant: Thực hiện quá trình dạy học cho rôbốt Cụm Record button: Thực hiện lưu trữ và chuyển giao các dữ liệu cảm nhận vật lý trong quá trình học. Nó còn được gọi là bộ dữ liệu cảm nhận vật lý, bao gồm các toạ độ dịch chuyển và toạ độ góc ở vị trí ban đầu, vị trí cuối cùng cũng như các vị trí trung gian trên một động trình [(,ho):(,hf)] Khối B - Bộ não của rôbốt với trung tâm là bộ vi xử lý. Cụm Forward kinematic: Có nhiệm vụ thiết lập và giải các bài toán động học trên cơ sở bộ thông số đầu vào (,hs). Cụm Cartesian point storage: Có nhiệm vụ lưu, nhớ và chuyển giao các toạ độ vị trí trên từng điểm. Nó thực hiện quá trình giải các bài toán động học thuận. Cụm này còn được gọi là bộ dữ liệu hình học [(Xo, Yo); (Xf,Yf)] Cụm Trajectory planer: Có nhiệm vụ lập trình quỹ đạo đường đi của các điểm hình học đã hoặc chưa dạy để hình thành toàn bộ quỹ đạo chuyển động cần có [Xđ(t),Yđ(t)] của cơ cấu chấp hành cuối (Tool – Center – Point) Cụm Invers kinematic: Có nhiệm vụ giải quyết các bài toán động học ngược để tìm ra các thông số. Nó còn được gọi là bộ dữ liệu điều khiển [qd (t), hd (t)]. Khối C - Khối điều khiển gồm bộ so sánh cặp giá trị “Cần” – “Thực”, các bộ biến đổi D/A, bộ khuyếch đại công suất và phát tín hiệu điều khiển (theo nguyên tắc điều khiển CNC) Khối D - Khối cơ cấu chấp hành, bao gồm nguồn động lực (Motor dynamic), các cơ cấu chấp hành (Robot dynamic), các bộ cảm nhận vật lý được cài đặt trên chúng (Physical position). Qua phân tích, mô phỏng tổ chức kỹ thuật của rôbốt có thể nhận thấy các bộ thông số kỹ thuật chủ yếu của chúng gồm: - Bộ thông số cảm nhận vật lý - Bộ thông số vị trí hình học - Bộ thông số điều khiển Để dễ tiếp cận hơn với tổ chức kỹ thuật của rôbốt thực tế hãy cùng điểm qua ví dụ cụ thể về rôbốt hàn như sau “Một rôbốt hàn có nhiệm vụ thực hiện một đường hàn bất kỳ ở góc của một tấm thép. Vận tốc hàn V = const được xác định từ chế độ công nghệ tối ưu”. Khi đó, trường công tác của rôbốt được giới hạn bởi các yếu tố sau: Hình 1.2. Sơ đồ biểu diện rôbốt thực hiện hàn tự động đoạn AB Các biến số được chia thành hai nhóm: Nhóm dữ liệu hình học có thể quan sát được bao gồm đoạn [x0,y0);(xr,yr] Nhóm giữ liệu cảm nhận vật lý gồm các giá trị trong giải [] Ban đầu thông qua việc dạy học điều khiển bằng tay đưa cơ cấu chấp hành cuối (Tool – Center – Point) đến các điểm A(x0,y0) và B(xr,yr). Các bộ phận cảm nhận vật lý sẽ thu thập dữ liệu thông qua hoạt động cảm biến và đo lường lưu trữ các giá trị của nhóm dữ liệu tương ứng . Bộ thông số này thông qua các phương trình động học thuận trở thành bộ thông số hình học, lúc đó ngay cả các giá trị cũng được tính lại. Phương trình động học thuận được suy ra từ nguyên lý kết cấu [Máy công cụ CNC và rôbốt công nghiệp] (1.1) (1.2) Giải hệ phương trình (1.1), (1.2) để tính toán các giá trị bằng số đối với và cả các giá trị tức thời liên tục trên quỹ đạo xđ(t), yđ(t). Chẳng hạn: Thời gian hàn: Th = (1.3) Với 0 < t < T, khi đó: xđ(t) = x0+ yđ(t) = y0+ Thay Th bởi (1.3) được: xđ(t) = x0+ (1.4) yđ(t) = y0+ (1.5) Các giá trị của bộ dữ liệu hình học được lưu trữ ở cụm Cartesiar point storage. Các bài toán động học chỉ giải quyết mối quan hệ về các thông số hình học phụ thuộc vào thời gian thực, không tính đến ảnh hưởng của lực, mômen và các hiệu ứng năng lượng khác. Trong đó, phương trình động học thuận mô tả mối quan hệ thuận về hình học giữa các khâu chấp hành của rôbốt. Còn các phương trình động học ngược nhằm tìm ra bộ thông số điều khiển như mong muốn. Đặc tính phi tuyến thể hiện ở phương trình (1.1) và (1.2) do sự tồn tại của môđun khớp quay, đặt ra những yêu cầu trong quá trình điều khiển rôbốt. Mặc dù đoàn AB là đoạn thẳng nhưng trong quá trình làm việc khâu chấp hành cuối không chỉ có dịch chuyển vị trí thuần tuý mà còn phải có quá trình định hướng để đảm bảo thực hiện các nhiệm vụ công nghệ một cách chính xác. 1.4. Ứng dụng của rôbốt trong sản xuất cơ khí Từ khi mới ra đời, rôbốt hàn đã được ứng dụng để dần thay thế con người làm việc trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Do đó nhiều dây truyền sản xuất được tổ chức và cơ cấu lại lao động. Năng suất và hiệu quả sản xuất tăng lên rõ rệt, giá thành của sản phẩm ngày càng giảm, chất lượng và tính thẩm mỹ của sản phẩm ngày càng caoPhạm vi và mức độ ứng dụng rôbốt hàn vào các lĩnh vực của quá trình ngày càng được phổ biến, đa dạng. Việc ứng dụng rôbốt vào sản xuất thực sự trở thành cuộc cạnh tranh và chạy đua về khoa học kỹ thuật thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong sản xuất và chế tạo các sản phẩm cơ khí, rôbốt được sử dụng khá phổ biến như hàn, cắt, sơn, phun phủ kim loại, lắp ráp, vận chuyển phôiCác lĩnh vực này thường có công việc nặng nhọc, đòi hỏi độ chính xác cao, môi trường làm việc độc hại, nguy hiểmCác rôbốt sử dụng thường là rôbốt chuyên dùng có tính linh hoạt cao, được tích hợp nhiều chức năng để kết nối với các thiết bị ngoại vi khác để đáp ứng yêu cầu thực tế sản xuất. Hình 1.3. Hàn kết cấu thép dạng tấm bằng rôbốt AII –V6 Đối với chuyên ngành hàn, việc ứng dụng rôbốt vào quá trình sản xuất có một số ưu điểm nổi bật như: - Khả năng tự động hoá cao. - Tăng năng suất và hiệu quả kinh tế. - Hình dáng kích thước và chất lượng mối hàn ổn định. - Ứng suất và biến dạng sau khi hàn nhỏ. - Thực hiện các đường hàn có độ phức tạp với độ chính xác cao. - Làm việc trong môi trường không thuận lợi thay thế con người. Hình 1.4. Rôbốt hàn AII – V6 thực hiện hàn khung xe máy Bài Tập Câu 1:Vẽ sơ đồ khối hệ thống robot hàn AIIV6? Câu 2: Ứng dụng của Robot trong sản xuất cơ khí Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập Tiêu chí đánh giá Nội dung Hệ số Kiến thức Đánh giá theo mục tiêu về kiến thức của bài đề ra 0.3 Kỹ năng Đánh giá theo mục tiêu về kỹ năng của bài đề ra 0.5 Thái độ Tác phong công nghiệp ,Thời gian thực hiện bài tập , an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng 0.2 Cộng BÀI 2 VẬN HÀNH HỆ THỐNG ROBOT HÀN AII-V6 Giới thiệu Vận hành robot hàn AIIV6 một cách thành thạo giúp người học nắm vững quy tắc vận hành robot an toàn và tự tin khi đi làm Mục tiêu: Chuẩn bị thiết, bị dụng cụ, vật liệu hàn đầy đủ an toàn Kết nối đúng thiết bị hàn với hệ thống robot Trình bày đúng quy trình vận hành hệ thống robot hàn AII-V6 Trình bày đầy đủ các bước điều khiển, di chuyển robot bằng tay. Điều khiển thành thạo các chuyển động của robot theo các trục độc lập. Điều khiển thành thạo các chuyển động robot theo hệ toạ độ Đề các. Thiết lập chích xác gốc toạ độ tay robot (xác định điểm 0). Vận hành thành thạo hệ thống điều khiển robot- nguồn hàn MIG/MAG. Khắc phục các lỗi chương trình thường gặp. Nội dung 1. Cấu trúc động học và vùng hoạt động của rôbốt hàn AII -V6 1.1. Cấu trúc động học của rôbốt hàn AII -V6 Rôbốt hàn AII -V6 có 6 khâu, các khâu liên kết với nhau và được dẫn động bởi các động cơ servo. Một số đặc tính kỹ thuật của rôbốt hàn AII -V6: - Số trục quay của rôbốt: 06 - Số bậc tự do: 06 - Vị trí giữa hai điểm hàn liên liếp: ± 0,08mm. - Dẫn động điều khiển: Động cơ điện servo. - Vùng hoạt động: 3,14m2 x 3400 - Khối lượng của rôbốt: 160 kg. Hình 2.5. Sơ đồ động học của rôbốt hàn AII -V6 Trong hệ trục tọa độ cố định Oxyz, góc quay giới hạn của các khâu như sau: - Khâu 1 quay quanh trục Oz với góc quay giới hạn φ1 = ±1700. - Khâu 2 quay quanh trục Ox với góc quay giới hạn φ2 = (+1550; -900) - Khâu 3 quay quanh trục Ox với góc quay giới hạn φ3 = (+1900 ; -1700) - Khâu 4 quay quanh trục Oy với góc quay giới hạn φ4 = ±1800 - Khâu 5 quay quanh trục Ox với góc quay giới hạn φ5 = (+2300; -500) - Khâu 6 quay quanh trục Oz với góc quay giới hạn φ6 = ±3600 1.2. Vùng hoạt động của rôbốt hàn AII -V6 Vùng hoạt động của rôbốt là vùng không gian giới hạn của rôbốt khi vận hành. Vùng hoạt động của rôbốt thể hiện được tính khoa học trong quá trình thiết kế cũng như tính linh hoạt của rôbốt trong quá trình vận hành. Vùng hoạt động cực đại ứng với các thông số hình động học và số bậc tự do của rôbốt được giới hạn bằng đường màu xanh trên hình 2.6 Hình 2.6. Vùng hoạt động của rôbốt hàn AII -V6 2. Cấu tạo của rôbốt hàn AII – V6 2.1 Cấu tạo Rôbốt hàn AII – V6 là một loại rôbốt công nghiệp thuộc dòng Almega AII – C của hãng Daihen Corporation sản xuất năm 2009. Rôbốt hàn AII – V6 được trang bị những tính năng vượt trội so với các dòng rôbốt khác được sản xuất ở cùng thời điểm. Trong đó đặc biệt phải kể đến như tính linh hoạt cao khi vận hành, khả năng ứng dụng rộng rãi vào quá trình dạy học và sản xuất công nghiệp, có độ ổn định và chính xác cao trong quá trình làm việc, kết nối được với nhiều thiết bị ngoại vi khác, lưu trữ dữ liệu bằng thẻ nhớ trong và ngoài, thiết kế các cơ cấu khoa học và có tính thẩm mỹ cao. Hình 2.7. Các bộ phận chính của rôbốt hàn AII – V6 1 - Cơ cấu đẩy dây hàn; 2 – Rôbốt hàn; 3 – Cuộn dây hàn; 4 – Bình khí CO2 5 – Hộp thao tác; 6 – Trung tâm điều khiển; 7 – Ổn áp nguồn; 8 – Nguồn hàn 2 3 6 5 7 8 4 1 2.1. Trung tâm điều khiển Hình 2.8. Trung tâm điều khiển Trung tâm điều khiển là bộ phận rất quan trọng của rôbốt hàn AII – V6. Chúng có các chức năng điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của rôbốt hàn. Từ các dữ liệu và thông số đầu vào, tiến hành xử lý và phân tích thông tin sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển cho cơ cấu chấp hành thực hiện các lệnh chức năng. 2.2. Bảng điều khiển (Teach Pedant) Hình 2.9. Bảng điều khiển cầm tay to Controller Bảng điều khiển là bộ phận dùng để nhập các dữ liệu đầu vào cho rôbốt hàn như lập trình, lựa chọn các thông số dữ liệu đã được trang bị và thực hiện các lệnh điều khiển cho rôbốt hàn. Bảng điều khiển được thiết kế nhỏ gọn, nhẹ, dễ quan sát, thuận tiện khi thao tác và vận hành rôbốt hàn. Bảng điều khiển có các chức năng như một máy tính xách tay tạo điều kiện thuận lợi cho người vận hành rôbốt. Màn hình tinh thể lỏng 12 inch có độ phân giải cao giúp người vận hành quan sát một cách thuận lợi nhất. Các phím thao tác với sự bố trí vị trí và màu sắc hợp lý, khoa học giúp quá trình lập trình và vận hành được rễ ràng hơn. Công tắc Deadman phía sau bảng điều khiển vừa thuận lợi trong quá trình diều khiển đồng thời vừa đảm bảo độ an toàn khi vận hành. 2.3. Hộp thao tác (Operation Panel) Hộp thao tác là bộ phận dùng để thực hiện các chức năng điều khiển hoạt động cho rôbốt hàn. Hộp thao tác được thiết kế nhỏ gọn, các phím được bố trí khoa học thuận tiện cho quá trình quan sát, điều khiển và vận hành. Hộp thao tác được cấu tạo bao gồm các phím chức năng có nhiệm vụ cơ bản như cấp nguồn cho rôbốt, thực hiện quá trình chạy tự động, tạm dừng hoạt động, lựa chọn phương thức vận hành bằng tay và tự động, dừng khẩn cấp nếu quá trình làm việc rôbốt gặp sự cố. Hình 2.10. Hộp thao tác to Controller Emergency Stop Motor on Start Teach / Playback Stop Bảng 2.2. Các phím chức năng của hộp thao tác Công tắc/nút ấn Chức năng MOTOR ON Khi ấn công tắc này, các động cơ sẽ được cấp điện, rôbốt sẵn sàng làm việc. START Khi cần chạy tự động một chương trình đã được lập trình, ấn nút START rôbốt sẽ chạy tự động chương trình đó. STOP Khi chương trình đang chạy tự động, ấn nút STOP thì rôbốt sẽ dừng lại. TEACH / PLAYBACK Công tắc này dùng để lựa chọn phương thức chạy tự động hay điều khiển bằng tay cho rôbốt. EMERGENCY STOP Trong quá trình làm việc nếu gặp sự cố muốn ngừng khẩn cấp thì ấn công tắc EMERGENCY – STOP, khi đó rôbốt sẽ dừng lại ngay tức thì. Nếu muốn tiếp tục làm việc cần xoay nút này theo chiều kim đồng hồ để rôbốt hoạt động trở lại. 2.4. Cơ cấu chấp hành (Tay máy) Tay máy (cơ cấu chấp hành) là bộ phận thực hiện các lệnh điều khiển. Nó nhận tín hiệu điều khiển từ trung tâm điều khiển (Controller) và hoạt động để thực hiện các công việc đã được lập trình. Tay máy được thiết kế khá hoàn hảo nhằm nâng cao khả năng linh hoạt và mở rộng vùng hoạt động của rôbốt. Các khớp được liên kết với nhau và dẫn động điều khiển bởi các động cơ điện servo. Vì vậy, tay máy có thể thực hiện được nhiều thao tác có độ phức tạp cao, hàn được hầu hết các vị trí trong không gian. Hình 2.11: Ro bot thực hiện các vị trí hàn trong không gian 2.5. Hệ thống cung cấp khí Hệ thống cung cấp khí có nhiệm vụ cung cấp khí bảo vệ vũng hàn và mối hàn trong quá trình hàn. Ngoài ra, khí bảo vệ còn có tác dụng làm mát mỏ hàn khi làm việc liên tục trong thời gian dài. Khí bảo vệ thường sử dụng trong quá trình hàn là khí hoạt tính (CO2) hoặc khí trơ (Argon hoặc Helium). Khi hàn thép các bon (Steel) thường dùng khí bảo vệ là khí hoạt tính CO2. Còn khi hàn thép không gỉ (Stainless Steel) hoặc hàn nhôm thường sử dụng khí Argon hoặc Helium. Hệ thống cung cấp khí bao gồm các bộ phận như bình chứa khí (CO2, Ar hoặc He), van điều áp, van điện từ, ống dẫn khí. Trong quá trình hàn, khí từ bình chứa với áp suất cao (p ≈ 150bar) được giảm xuống đến áp suất làm việc (p ≈ 3bar) thông qua hệ thống van điều áp. Sau đó, khí sẽ theo đường ống dẫn đến trung tâm điều khiển. Khi nhận được tín hiệu điều khiển mở van điện từ, khí sẽ được cung cấp đến đầu mỏ hàn để bảo vệ vũng hàn và mối hàn. Để đảm bảo chất lượng mối hàn, thông thường khí bảo vệ thường được mở trước khi hồ quang hình thành và đóng lại sau khi hồ quang đã kết thúc. Khoảng thời gian đóng và mở khí bảo vệ được điều chỉnh phù hợp với từng loại mối hàn, vị trí hàn, vật liệu hàn, và yêu cầu kinh nghiệm của người thợ hàn Hình 2.12. Bình khí CO2 2.6. Hệ thống cung cấp dây hàn Hệ thống cung cấp dây hàn có nhiệm vụ cung cấp dây hàn để bổ sung kim loại tạo thành mối hàn trong quá trình hàn. Nó được cấu tạo bởi các bộ phận như tang dây (cuộn dây hàn) có đường kính và khối lượng theo tiêu chuẩn, ống dẫn dây, cơ cấu đẩy dây hàn. Cuộn dây thường được đặt cố định trên giá đỡ, cơ cấu đẩy dây được gắn trên rôbốt hàn, còn đường ống dẫn dây hàn thường là ống mềm nhằm tăng tính linh hoạt cho rôbốt khi hoạt động để thực hiện quá trình hàn. Hình 2.13. Cơ cấu đẩy dây hàn 4 bánh: 1 – Van khí điện từ; 2 – Động cơ đẩy dây hàn; 3 – Núm điều chỉnh lực ép; 4 – Bánh tỳ; 5 – Ty dẫn dây hàn; 6 – Bánh răng trung gian; 7 – Bánh răng chủ động 2 3 4 5 6 1 7 Cơ cấu đẩy dây hàn thường có hai loại đó là loại 2 bánh đẩy và loại 4 bánh đẩy. Loại 2 bánh đẩy dây thường gặp khi hàn dây hàn thép đặc (Solid Steel). Loại 4 bánh đẩy thường dùng khi hàn dây mềm (dây hàn nhôm) hoặc dây hàn có lõi thuốc. Tuy nhiên trong những trường hợp đặc biệt để tăng hiệu quả và năng suất đẩy dây hàn cho rôbốt nên dùng loại 4 bánh để đẩy dây hàn thép. 3. Các chuyển động cơ bản của rôbốt hàn AII – V6 Rôbốt hàn AII -V6 được thiết kế chuyển động theo nhiều hệ trục toạ độ khác nhau. Các chuyển động được chia thành hai nhóm đó là chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay quanh trục toạ độ. Với số bậc tự do là 6, rôbốt hàn AII – V6 có thể chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay theo các trục toạ độ rất thuận lợi. Trong quá trình hoạt động, rôbốt hàn AII – V6 có thể dịch chuyển tịnh tiến hoặc quay theo từng trục độc lập hoặc có thể kết hợp chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay cùng một thời điểm. Tốc độ dịch chuyển của rôbốt hàn AII – V6 được điều chỉnh phù hợp với từng trường hợp cụ thể để vừa đảm bảo tính chính xác, vừa đảm bảo năng suất và hiệu quả hoạt động. Tốc độ chuyển động của các trục như sau: Trục 1: 150 0/s = 2.62 rad/s Trục 2: 150 0/s = 2.62 rad/s Trục 3: 150 0/s = 2.62 rad/s Trục 4: 340 0/s = 5.93 rad/s Trục 5: 340 0/s = 5.93 rad/s Trục 6: 520 0/s = 9.08 rad/s Rôbốt chuyển động tịnh tiến theo trục X Rôbốt chuyển động quay theo trục X Rôbốt chuyển động tịnh tiến theo trục Y Rôbốt chuyển động quay theo trục Y Rôbốt chuyển động tịnh tiến theo trục Z Rôbốt chuyển động quay theo trục Z Hình 2.14. Các chuyển động cơ bản của rôbốt hàn AII – V6 Bài Tập Câu 1:Các chuyển động cơ bản của robot hàn AIIV6? Câu 2: Cấu tạo của robot hàn AIIV6? Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập Tiêu chí đánh giá Nội dung Hệ số Kiến thức Đánh giá theo mục tiêu về kiến thức của bài đề ra 0.3 Kỹ năng Đánh giá theo mục tiêu về kỹ năng của bài đề ra 0.5 Thái độ Tác phong công nghiệp ,Thời gian thực hiện bài tập , an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng 0.2 Cộng BÀI 3 KỸ THUẬT LẬP TRÌNH CƠ BẢN Giới thiệu Lập trình cơ bản trong vận hành robot hàn giúp người học lập trình một số quỹ đạo đơn giản, từ đó lập trình nên các quỹ đạo theo nhu cầu Mục tiêu: Trình bày đúng các bước dể tạo ra một file mới hoặc mở một file cũ và cách quản lý dự liệu file. Trình bày đúng các bước để viết một chương trình cơ bản Ứng dụng để mở một file cũ hoặc tạo một file mới. Xem thông tin của file, sao chép file, xoá file, sửa đổi tên file. Nhận các câu lệnh cơ bản và chức năng của chúng. Ứng dụng câu lệnh để viết chương trình Nội dung 1.Đặt tên chương trình Trước khi lập trình một chương trình cho rôbốt hàn hoạt động cần phải chuyển phương thức lập trình về trạng thái chuẩn để quá trình thực hiện chương trình không bị lỗi. Chọn phương thức lập trình bằng tay (Teach mode) Hình 3.1. Công tắc xoay lựa chọn phương pháp lập trình Tốc độ dịch chuyển (Speed) của rôbốt được điều chỉnh trong hộp thoại Modify speed. Chọn tốc độ dịch chuyển của rôbốt đạt hiệu suất 100% 100 Hình 3.2. Hộp thoại Modify speed lựa chọn tốc độ dịch chuyển của Rôbốt Để lập trình được một chương trình trước hết phải đặt tên cho chương trình. Việc đặt tên cho chương trình nhằm giúp quản lý các chương trình một cách khoa học, thuận tiện cho quá trình sử dụng và vận hành rôbốt hàn. Để đặt tên chương trình cần thực hiện các bước theo một trình tự hợp lý. Hình 3.3. Hộp thoại Program selection Ấn đồng thời tổ hợp phím [ENABLE] và [PROG/STEP] trên bảng điều khiển cầm tay. Khi đó, cửa sổ Program selection xuất hiện cho phép nhập mã số của chương trình cần lập. Nhập mã số của chương trình cần tạo vào mục Designated program. Sau đó nhấn phím Enter trên bảng điều khiển cầm tay để hoàn thiện. Mã số của chương trình là một số bất kỳ nhưng tối đa chỉ có ba chữ số. Ví dụ chọn số của chương trình cần lập là 15 sau đó nhấn phím Enter để xác lập. Nhập số 15 Hình 3.4. Nhập mã số chương trình cần lập Nhấn phím chức năng FN trên bảng điều khiển cầm tay.Lúc đó, hộp thoại Function Record Status hiển thị các lệnh chức năng lậptrình cho rôbốt hàn. Hình 3.5. Hộp thoại Function Record Status 99 Sau đó nhập số 99 và ấn phím Enter trên bảng điều khiển để kích hoạt lệnh đặt tên cho chương trình cần lập (FN99). Hộp thoại Soft Keybroad xuất hiện. Lúc này kết hợp các phím dịch chuyển (Arrow) trên bảng điều khiển nhập các ký tự thành tên của chương trình cần lập và ấn Complete (hoặc ấn phím f12 trên bảng điều khiển) để hoàn thành việc đặt tên cho chương trình. Ví dụ đặt tên của chương trình là “HAN BẰNG GIÁP MỐI )) Hình 3.6. Hộp thoại Soft-Keyboard Lúc này trên màn hình tinh thể lỏng của bảng điều khiển cầm tay hiển thị một số chức năng đã lập trình như mã số chương trình, tên chương trình Hình 3.7. Các thông tin được hiển thị trên bảng điều khiển cầm tay Đến đây, các bước đặt tên cho chương trình cần lập đã hoàn tất. Việc đặt tên cho chương trình là bắt buộc trước khi lập trình. Tên của chương trình mới lập không được trùng lặp với tên của các chương trình trước đó đã lập được ghi trong bộ nhớ của rôbốt hàn. 2. Chọn hệ toạ độ và kiểu hoạt động Để rôbốt hàn nhận các tín hiệu điều khiển một cách chính xác đòi hỏi phải chọn đúng hệ toạ độ và phương pháp hoạt động. Thông thường khi lập trình một chương trình thực hiện quá trình hàn, thường dùng hệ toạ độ rôbốt và phương pháp hoạt động theo kiểu nội suy để khi rôbốt hàn dịch chuyển thì đầu mỏ hàn vẫn giữ nguyên đúng vị trí đã xác định ban đầu. Kiểu nội suy là những dạng đã quy định sẵn mà đầu của công cụ sẽ được di chuyển theo kiểu nội suy đó khi đã được lựa chọn. Có ba kiểu nội suy đó là nội suy điểm (JOINT), nội suy đường (LINE) và nội suy cung tròn (CIRCLE). Bảng 3.8: Một số kiểu nội suy mặc định của rôbốt hàn AII – V6 Kiểu nội suy Hình vẽ minh hoạ Nội suy điểm (JOINT) Nội suy đường (LINE) Nội suy cung tròn (CIRCLE) Để chọn hệ toạ độ, nhấn phím [INTERP/COORD] trên bảng điều khiển để tìm hệ toạ độ theo yêu cầu. Có ba sự lựa chọn hệ toạ độ cho rôbốt đó là Robot, Tool và Joint. Để chọn kiểu nội suy, nhấn đồng thời tổ hợp phím [ENABLE] và [INTERP/COORD] trên bảng điều khiển để tìm kiểu nội suy theo yêu cầu. Có ba kiểu nội suy được mặc định đó là Joint, Line và Circle. 3. Các bước lập trình cơ bản Sử dụng các phím di chuyển rôbốt hàn theo các trục x, y, z để đưa rôbốt từ vị trí trạng thái cân bằng ban đầu đến vị trí phù hợp nhất thuận tiện cho quá trình hoạt động tiếp theo của rôbốt. Sau đó, điều chỉnh góc độ mỏ hàn và lựa chọn tốc độ dịch chuyển cho rôbốt hàn. Tuỳ theo kỹ năng thao tác và kinh nghiệm để lựa chọn tốc độ dịch chuyển của rôbốt hàn cho phù hợp (tốc độ dịch chuyển của rôbốt chọn từ số 1 đến 5). Chọn hệ toạ độ rôbốt, kiểu nội suy điểm (JOINT), độ chính xác cao nhất (A8), loại dụng cụ là đầu mỏ hàn (T1) Bước 1 Vị trí ban đầu Hình 3.9. Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn về bước số 1 Nhấn phím O.WRITE/REC trên bảng điều khiển để ghi lại vị trí hiện tại của rôbốt hàn. Vị trí này được coi là điểm gốc ban đầu của rôbốt hàn. Sử dụng các phím di chuyển rôbốt hàn theo các trục x, y, z để đưa rôbốt từ vị trí bắt đầu đến vị trí thứ hai tiếp cận với vật hàn. Sau đó, điều chỉnh góc độ mỏ hàn cho phù hợp. Tuỳ theo kỹ năng thao tác và kinh nghiệm để lựa chọn tốc độ dịch chuyển của rôbốt hàn cho phù hợp (tốc độ dịch chuyển của rôbốt chọn từ số 1 đến 5). Nhấn phím O.WRITE/REC trên bảng điều khiển để ghi lại vị trí hiện tại của rôbốt hàn. Bước 2 Bước 1 Vị trí ban đầu Hình 3.10. Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn về bước số 2 Bước 3 Bước 2 Bước 1 Vị trí ban đầu Hình 3.11. Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn về bước số 3 Sử dụng các phím di chuyển rôbốt hàn theo các trục x, y, z để đưa rôbốt từ vị trí thứ hai đến vị trí thứ ba. Thông thường đây là điểm đầu của đường hàn. Nhấn đồng thời tổ hợp phím [ENABLE] và [INTERP/COORD] trên bảng điều khiển để chọn được kiểu nội suy theo đường thẳng (LINE). Sau đó, điều chỉnh góc độ mỏ hàn và lựa chọn tốc độ hàn. Tuỳ theo kỹ năng thao tác và kinh nghiệm để lựa chọn tốc độ dịch chuyển của rôbốt hàn cho phù hợp (tốc độ dịch chuyển của rôbốt chọn từ số 1 đến 5). Nhấn phím O.WRITE/REC trên bảng điều khiển để ghi lại vị trí hiện tại của rôbốt hàn. Sử dụng các phím di chuyển rôbốt hàn theo các trục x, y, z để đưa rôbốt từ vị trí thứ ba đến vị trí thứ bốn. Đây là điểm cuối của đường hàn. Lúc này, nhấn đồng thời tổ hợp phím [ENABLE] và [INTERP/COORD] trên bảng điều khiển để chọn được kiểu nội suy theo điểm (JOINT). Sau đó, điều chỉnh góc độ mỏ hàn và lựa chọn tốc độ hàn. Tuỳ theo kỹ năng thao tác và kinh nghiệm để lựa chọn tốc độ dịch chuyển của rôbốt hàn cho phù hợp (tốc độ dịch chuyển của rôbốt chọn từ số 1 đến 5). Nhấn phím O.WRITE/REC trên bảng điều khiển để ghi lại vị trí hiện tại của rôbốt hàn. Bước 3 Bước 2 Bước 1 Bước 4 Vị trí ban đầu Hình 3.12. Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn về bước số 4 Bước 3 Bước 2 Bước 1 Bước 4 Bước 5 Vị trí ban đầu Hình 3.13. Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn về bước số 5 Sử dụng các phím di chuyển rôbốt hàn theo các trục x, y, z để đưa rôbốt từ vị trí thứ bốn đến vị trí thứ năm. Sau khi kết thúc đường hàn, rôbốt hàn di chuyển để tách mỏ hàn ra khỏi vật hàn. Sau đó, điều chỉnh góc độ mỏ hàn và lựa chọn tốc độ hàn. Tuỳ theo kỹ năng thao tác và kinh nghiệm để lựa chọn tốc độ dịch chuyển của rôbốt hàn cho phù hợp (tốc độ dịch chuyển của rôbốt chọn từ số 1 đến 5). Nhấn phím O.WRITE/REC trên bảng điều khiển để ghi lại vị trí hiện tại của rôbốt hàn. Sử dụng các phím di chuyển rôbốt hàn theo các trục x, y, z để đưa rôbốt từ vị trí thứ năm đến vị trí thứ sáu. Nếu rôbốt chỉ thực hiện một đường hàn thì vị trí số sáu nên chọn trùng với vị trí số một để kết thúc một chương trình khép kín. Còn nếu rôbốt phải thực hiện nhiều đường hàn liên tiếp thì vị trí số sáu sẽ tiếp cận với đường hàn mới. Sau đó, điều chỉnh góc độ mỏ hàn và lựa chọn tốc độ hàn. Tuỳ theo kỹ năng thao tác và kinh nghiệm để lựa chọn tốc độ dịch chuyển của rôbốt hàn cho phù hợp (tốc độ dịch chuyển của rôbốt chọn từ số 1 đến 5). Nhấn phím O.WRITE/REC trên bảng điều khiển để ghi lại vị trí hiện tại của rôbốt hàn. Bước 3 Bước 2 Bước 1 Bước 4 Bước 5 Bước 6 Vị trí ban đầu Hình 3.14. Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn về bước số 6 Nhấn phím ch