›

Khóa luận Xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng robot gắp gạch tuy nel tự động

pdf 57 trang thiennha21 14/04/2022 4740
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng robot gắp gạch tuy nel tự động", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_xay_dung_quy_trinh_van_hanh_va_bao_duong_robot_gap.pdf

Nội dung text: Khóa luận Xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng robot gắp gạch tuy nel tự động

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CƠ ĐIỆN CÔNG TRÌNH  KHÓA LUẬN TỐ T NGHIỆP XÂY DỰNG QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG ROBOT GẮP GẠCH TUY NEL TỰ ĐỘNG Ngành : Công nghệ Kỹ Thuật Cơ điện tử Mã số : 7510203 Giáo viên hướng dẫn : TS. Hoàng Sơn Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quang Vịnh MSV : 1651080428 Lớp : K61 - CNKTCĐT Khóa học : 2016 - 2020 Hà Nội - 2020
  2. MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 3 DANH MỤC CÁC BẢNG 4 DANH MỤC CÁC HÌNH 5 LỜI NÓI ĐẦU 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 8 1.1. Tổng quan về robot công nghiệp 8 1.1.1. Lịch sử phát triển 8 1.1.2. Cấu trúc chung của robot công nghiệp 8 1.1.3. Phân loại robot công nghiệp 8 1.1.4. Ứng dụng của Robot 10 1.2. Tổng quan robot gắp và xếp gạch tuy nel tự động 11 1.2.1. Series máy cắt 12 1.2.2. Series hệ thống tổ hợp 12 1.2.3. Robot gắp xếp gạch mộc 13 1.2.4. Vai trò của robot xếp gạch tự động 15 1.2.5. Ưu và nhược điểm của robot gắp xếp gạch tự động 15 CHƯƠNG 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP NGIÊN CỨU 17 2.1. Lý do chọn đề tài 17 2.2. Mục tiêu nghiên cứu 17 2.3. Đối tượng nghiên cứu 18 2.4. Phương pháp nghiên cứu 18 2.4.1. Phương pháp kế thừa 18 2.4.2. Phương pháp thực nghiệm 18 CHƯƠNG 3. CƠ SỞ KIẾN THỨC ROBOT GẮP GẠCH YASKAWA MPL800 19 3.1. Thông số kỹ thuật của Robot Yaskawa Motoman MPL800 19 3.1.1. Thông số của Robot - Robot Specifications 19 3.1.2. Thông số về tốc độ - Robot Motion Speed 19 3.1.3. Thông số về góc quay – Robot Motion Range 19 1
  3. 3.2. Hệ thống điều khiển 20 3.2.1. Tủ điện điều khiển DX200 20 3.2.2. Bàn điều khiển 21 3.3. Hệ thống chấp hành 24 3.4. Trang bị điện, khí nén, hệ thống cung cấp năng lượng của Robot gắp gạch MPL800 24 3.4.1. Trang bị điện 24 3.4.2. Hệ thống máy nén khí và bình khí sử dụng trong dây chuyền sản xuất gạch tuy nel. 29 3.4.3. Hệ thống cung cấp năng lượng 34 3.4.4. Hệ thống cảm biến 35 CHƯƠNG 4. QUY TRÌNH VẬN HÀNH 38 4.1. Kiểm tra tình trạng thiết bị trước khi vận hành 38 4.1.1. Kiểm tra nguồn khí cung cấp 38 4.1.2. Kiểm tra hệ thống đèn báo chế độ hoạt động 39 4.2.Quy trình vận hành cánh tay Robot gắp gạch 39 4.2.1. Đưa robot về gốc trước khi chạy tự động 39 4.2.2. Kiểm tra trạng thái của tay gắp 42 4.2.3. Điều khiển robot MPL800 thông qua bàn điều khiển 45 4.2.4. Dừng khẩn cấp 47 4.2.5. Cảnh báo tới các dây chuyền khác của hệ thống 48 CHƯƠNG 5. QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ BẢO DƯỠNG 49 5.1. Mục đích kiểm tra và bảo dưỡng 49 5.3 .Tủ nén khí 50 5.4. Động cơ AC Servo Motor 51 5.5. Bảo dưỡng biến tần 52 5.6. Tủ điện điều khiển Yaskawa DX200 53 5.7. Robot Yaskawa MPL800 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 2
  4. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ cái viết tắt/ký hiệu Cụm từ đầy đủ IR Inducstrial Robot AMF Americal Machine and Foundry Company CNC Computer Numerical Control PLC rogrammable logic controller UPS Uninterruptible Power Supply IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor TB & XH Thương binh và xã hội DC Direct Current AC Alternating Current PTP Point To Point 3
  5. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Thông số của Robot MPL 800 19 Bảng 3.2. Thông số tốc độ của Robot MPL 800 19 Bảng 3.3. Thông số về góc quay của Robot MPL800 19 Bảng 3.4. Thông số kĩ thuật của aptomat 28 Bảng 3.5. Thông số kĩ thuật của máy nén khí KA15 31 Bảng 3.6. Thông số kĩ thuật cảm biến tiệm cận 37 Bảng 5.1. Kiểm tra bảo dưỡng máy nén khí theo định kỳ 50 4
  6. DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Ứng dụng robot tự động trong sản xuất ô tô. 11 Hình 1.2. Ứng dụng robot phẫu thuật trong y tế 11 Hình 1.3. Hệ thống máy cắt gạch tuy nel 12 Hình 1.4. Hệ thống tổ hợp 13 Hình 1.5. Robot gắp và xếp gạch tự động 14 Hình 1.6. Tủ điều khiển DX200 14 Hình 3.1. Tủ điện điều khiển DX200 20 Hình 3.2. Bàn điều khiển 21 Hình 3.3. Góc bàn điều khiển chính giữa 22 Hình 3.4. Góc điều khiển bên trái 22 Hình 3.5. Góc điều khiển bên phải 23 Hình 3.6. Hệ thống điện của bàn điều khiển 23 Hình 3.7. Màn hình hiển thị của bàn điều khiển 23 Hình 3.8. Robot Robot gắp gạch 24 Hình 3.9. Hệ thống điện trên robot gắp gạch 25 Hình 3.10. Động cơ servo xoay chiều 26 Hình 3.11. Thông số động cơ servo xoay chiều được sử dụng trên Robot MPL800 26 Hình 3.12. Hình ảnh động cơ thực tế 27 Hình 3.13. Aptomat 3P LS ABN203c/225 27 Hình 3.14. Biến áp lioa 15KVA 3 pha 28 Hình 3.15. Bình tích khí 500L 30 Hình 3.16. Màn hình điều khiển máy nén khí KA15 32 Hình 3.17. Hệ thống khí nén trên tay gắp 34 Hình 3.18. Cảm biến quang điện Omron E3JK-RR12-C2M 35 Hình 3.19 .Cảm biến tiệm cận 36 Hình 4.1. Đồng hồ đo áp suất khí nén 38 Hình 4.2. Đèn báo nguồn điện cung cấp 39 Hình 4.3 . Lựa chọn chế độ hoạt động của Robot 39 Hình 4.4. Phím và hiển thị hệ trục tọa độ hoạt đông của Robot. 40 5
  7. Hình 4.5. Phím bật nguồn cho phép Robot hoạt động. 40 Hình 4.6. Phím lựa chọn tốc độ hoạt động của Robot. 40 Hình 4.7. Lựa chọn chức năng đưa Robot về gốc và trang hiển thị lựa chọn. 41 Hình 4.8. Phím chức năng đưa Robot về gốc. 41 Hình 4.9. Lựa chọn chức năng truy cập tín hiệu ra tool gắp. 42 Hình 4.10. Trang hiển thị vào phím chức năng chọn trang làm việc. 42 Hình 4.11. Phím chức năng chọn mục làm việc trong trang 43 Hình 4.12. Phím chức năng lựa chọn tác vụ hoạt động. 43 Hình 4.13. Trang hiển thị mục thiết lập cài đặt trên Robot. 44 Hình 4.14. Trang hiển thị mục thiết lập cài đặt trên Robot. 45 Hình 4.15. Chuyển chìa khoá sang chế độ “REMOTE”. 45 Hình 4.16. Chuyển chế độ hoạt động của hệ thống 46 Hình 4.17. Nút nhấn chạy tự động của hệ thống 46 Hình 4.18. Nút nhấn cho Robot chạy tự động 47 Hình 4.19. Nút nhấn dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển trung tâm 47 Hình 4.20. Nút nhấn chuông thông báo khi hệ thống bị lỗi 48 6
  8. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay robot được dùng rộng rãi trong các nhà máy, được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học công nghệ ví dụ như trong kỹ thuật hàn, trong kỹ thuật gia công cơ khí, trong khoa học vũ trụ, đại dương và trong nhiều ngành khoa học khác. Robot có thể thay thế con người làm việc trong mọi điều kiện khắc nghiệt và những công việc đòi hỏi độ chính xác cao. Trong tương lai robot sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn trong đời sống hàng ngày. Ta có thể khái quát định nghĩa robot theo cách nhìn của cơ học là một chuỗi động, mỗi khâu được ghép với nhau bởi các khớp nối, hoạt động linh hoạt nhờ hệ dẫn động. Càng ngày các dây chuyền sản xuất tự động có sử dụng robot thay thế dần các dây chuyền sản xuất tự động với các chương trình hoạt động “cứng” trước đây. Nhằm cải thiện khả năng thiết kế sản phẩm và nâng cao tính ứng dụng của hệ thống tự động, được sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy TS Hoàng Sơn, em thực hiện khoá luận: “Xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng cánh tay Robot gắp gạch”. Để hoàn thành khoá luận này, ngoài sự nỗ lực của bản thân em thì không thể kể đến sự chỉ bảo tận tình của thầy cô giáo trong bộ môn và nhà trường. Cùng sự giúp đỡ của công ty gạch tuy nel Đại Hưng. Đặc biệt sự hướng dẫn của thầy TS Hoàng Sơn. Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sự sai sót trong quá trình thực hiện khoá luận. Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cô và bạn bè để khoá luận của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2020 Sinh viên Nguyễn Quang Vịnh 7
  9. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về robot công nghiệp 1.1.1. Lịch sử phát triển Thuật ngữ robot xuất hiện vào năm 1920 trong một tác phẩm văn học của nhà văn Tiệp Khắc tên là Karel Capek. Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty AMF( Americal Machine and Foundry Company) quảng cáo mô phỏng một thiết bị mang dáng dấp và có một số chức năng như tay người điều khiển tự động thực hiện một số thao tác để sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran. Đến nay, trên thế giới có trên 600 công ty sản xuất IR trong số đó có 400 công ty của Nhật Bản, 130 công ty của Tây Âu, 70 công ty của Mỹ và một số công ty của Nga Trong đó 6/10 công ty sản xuất Robot lớn nhất thế giới của Nhật Bản. 1.1.2. Cấu trúc chung của robot công nghiệp Một robot công nghiệp được cấu thành bởi các hệ thống sau: -Tay máy (Manipulator) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp. Chúng hình thành cách để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo lên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (End Effector) để thực hiện hoàn thành các thao tác trên đối tượng. -Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho các khâu của tay máy. Nguồn động lực của các cơ cấu chấp hành là động cơ các loại: điện, thuỷ lực, khí nén hoặc kết hợp giữa chúng. -Hệ thống cảm biến gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết khác. Các robot cần hệ thống sensor trong để nhận biết trạng thái của bản thân các cơ cấu của robot và các sensor ngoài để nhận biết trạng thái của môi trường. -Hệ thống điều khiển (Controller) hiện nay thường là máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động của robot. 1.1.3. Phân loại robot công nghiệp a.Phân loại theo kết cấu. 8
  10. Lấy hai hình thức chuyển động nguyên thuỷ làm chuẩn: -Chuyển động thẳng theo các hướng X, Y, Z trong không gian ba chiều thông thường tạo nên những khối hình có góc cạnh, gọi là Prismatic (P). -Chuyển động quay quanh các trục X, Y, Z kí hiệu (R). Với ba bậc tự do, robot sẽ hoạt động trong trường hợp công tác tuỳ thuộc tổ hợp P và R ví dụ: +PPP trường công tác là hộp chữ nhật hoặc lập phương. +RPP trường công tác là khối trụ. +RRP trường công tác là khối cầu. b. Phân loại theo hệ thống chuyển động Các dạng phổ biến là: -Hệ truyền động điện: Thường dùng các động cơ điện 1 chiều (DC: Direct Current) hoặc các động cơ bước (Step motor). Loại truyền động này dễ điều khiển, kết cấu gọn. -Hệ truyền động thuỷ lực: Có thể đạt được công suất cao, đáp ứng những điều kiện làm việc nặng. Tuy nhiên hệ thống thuỷ lực thường có kết cấu cồng kềnh, tồn tại độ phi tuyến lớn khó xử lý khi điều khiển. -Hệ truyền động khí nén: Có kết cấu gọn nhẹ hơn do không cần dẫn ngược nhưng lại gắn liền với trung tâm tạo ra khí nén. Hệ nay làm việc với công suất trung bình và nhỏ, kém chính xác, thường chỉ thích hợp với các robot hoạt động theo chương trình định sẵn với các thao tác đơn giản “nhấc lên – đặt xuống” (Pick and Place or PTP: Point To Point). c.Phân loại theo ứng dụng Các phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ, có robot công nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu khoa học, robot dùng trong kỹ thuật vũ trụ, robot dùng trong quân sự 9
  11. d. Phân loại theo cách thức và đặc trưng của phương pháp điều khiển Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều khiển kín. -Điều khiển hở, dùng truyền động bước (động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực, khí nén ) mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển. Kiểu này đơn giản, nhưng đạt độ chính xác thấp. -Điều khiển kín (điều khiển kiểu servo), sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ chính xác điều khiển. Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm – điểm và điều khiển theo đường(contour). 1.1.4. Ứng dụng của Robot Robot được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống của con người. Trong điều kiện làm việc khắc nghiệt, khó khăn đối với con người thì robot công nghiệp đóng vai trò quan trọng và nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau như: -Trong gia công cơ khí: thường sử dụng trong các máy hàn tự động, máy khoan, dây truyền lắp ráp. -Trong dây truyền sản xuất: tham gia vào một số dây truyền sản xuất như gia công phun sơn, gắp sản phẩm, đóng gói bao bì -Trong vận tải thường để bốc xếp hàng hoá. -Một số ứng dụng quan trọng của robot công nghiệp: +Phục vụ máy CNC và các hệ thống tự động linh hoạt. +Lắp ráp, đóng gói, chế tạo máy. +Tự động hàn. +Đảm nhận thực hiện cấp phôi phục vụ nguyên công trong các dây truyền sản xuất tự động. + Y học. 10
  12. Hình 1.1. Ứng dụng robot tự động trong sản xuất ô tô. Hình 1.2. Ứng dụng robot phẫu thuật trong y tế 1.2. Tổng quan robot gắp và xếp gạch tuy nel tự động -Hệ thống cắt xếp gạch tuy nel tự động là sự kết hợp giữa cơ khí, khí nén và máy tính từ đó thực hiện quá trình tự động hóa đưa gạch từ sau đầu đùn lên xe goong. 11
  13. Các thành phần cơ bản của hệ thống: -Hệ thống gồm 3 phần chính: series máy cắt, series hệ thống tổ hợp và robot gắp gạch. 1.2.1. Series máy cắt Series máy cắt gồm: Máy cắt thanh, băng tải gia tốc và máy cắt viên. -Hệ thống thiết bị này thông qua khởi động của động cơ Servo, điều khiển bằng PLC, vận hành đơn giản, tin cậy, cho hiệu suất cao,tiêu hao thấp, dễ dàng bảo dưỡng và đặc biệt không làm biến dạng gạch lỗ trống khi cắt. Dây cắt của máy cắt thanh và cắt viên đều có sử dụng xi lanh khí móc cố định hai đầu, giảm thiểu khả năng đứt dây trong quá trình cắt gạch mộc. Hình 1.3. Hệ thống máy cắt gạch tuy nel Sau khi cắt thanh, cắt viên, gạch mộc thừa sẽ rơi vào băng tải hồi liệu qua trở lại tái chế hạn chế hao phí nguyên liệu, viên gạch đã cắt xếp tiếp tục đưa đến bộ phận tổ hợp để tách và gắp lên goong theo khối xếp đã được lập trình sẵn. 1.2.2. Series hệ thống tổ hợp Series hệ thống tổ hợp bao gồm băng tải servo kết hợp cùng robot. Tổ hợp băng tải được sử dụng các linh kiện chế tạo như băng tải, hộp giảm tốc, động cơ servo được thiết kế bảo đảm di chuyển, dàn xếp gạch mộc một cách chính xác, nhanh chóng. Điều khiển thông qua hệ thống PLC, liên 12
  14. động, điều khiển tự động, đồng bộ với hệ thống robot thực hiện xếp gạch tự động, phù hợp đùn nhiều thanh cho ra sản lượng lớn và goong động (để đạt được khối xếp rộng). Tại đây, gạch mộc sẽ được băng tải vận chuyển tới bàn tách, tách thành khối xếp được tính toán từ trước, hoàn thiện quy trình thành hình của gạch mộc. Hệ thống phù hợp với nhu cầu sản xuất của các loại gạch khác nhau, có độ tự động hóa cao, tốc độ phân nhóm nhanh, vận hành đơn giản và bảo trì thuận tiện, từ đó giảm cường độ lao động của con người và nâng cao hiệu quả sản xuất. 1- Bàn giãn (nơi chứa gạch); 2- Băng tải; 3- Thanh đẩy Hình 1.4. Hệ thống tổ hợp 1.2.3. Robot gắp xếp gạch mộc Robot gắp xếp gạch tự động được tạo thành từ các bộ phận chủ yếu: Một khung thân robot, một tay gắp, một bảng mã, một tủ điều khiển tự động, một hệ thống khí nén. Robot sẽ gắp gạch mộc và đặt vào đúng vị trí khối xếp được lập trình sẵn trước đó lên xe goong. Tay gắp của robot có khả năng xoay chuyển linh hoạt tới 90 độ, đảm bảo quy trình xếp chồng gạch theo hàng dọc và hàng ngang của viên gạch. 13
  15. Hình 1.5. Robot gắp và xếp gạch tự động Tủ điều khiển điện tự động của robot gắp gạch là thiết bị tự động PLC nhập khẩu thông minh, linh hoạt và có hiệu suất cao. Các thiết bị được kiểm soát với màn hình cảm ứng đem tới giao diện trực quan, dễ dàng điều chỉnh các thông số theo nhu cầu của khách hàn. Robot gắp gạch cũng sử dụng bàn điều khiển từ xa, tăng tính linh hoạt trong quá trình sản xuất. 1- Tay cầm điều khiển; 2- Giắc cắm nối với bàn điều khiển; 3- Núm xoay để tắt hoặc bật. Hình 1.6. Tủ điều khiển DX200 14
  16. Hệ thống này phù hợp với hầu hết các tổ hợp gạch nung có tải trọng lớn và nhỏ trên thế giới, chỉ cần điều chỉnh một vài tham số trong phạm vi robot đã có thể tạo ra những khối xếp và quy cách gắp xếp gạch mộc khác nhau, thao tác đơn giản, bảo trì thuận tiện, vận hành thông minh, đáp ứng được hầu hết các loại gạch đặc, gạch lỗ trên thị trường hiện nay. 1.2.4. Vai trò của robot xếp gạch tự động Sử dụng robot gắp xếp gạch tự động thay thế công nhân là xu thế tất yếu trong ngành sản xuất gạch nung hiện nay. Các nhà máy xây dựng đều tính toán đưa thiết kế thống robot xếp gạch tự động vào ngay từ ban đầu, và cũng rất nhiều đơn vị đang sản xuất gạch tiến hành cải tạo, áp dụng. Theo quy trình sản xuất khi áp dụng robot gắp xếp gạch thì thời gian cho mỗi lần xếp từ 10 – 15 giây như vậy mỗi giờ theo tính toán có thể gắp và xếp từ 240 – 360 lần và robot gắp gắp xếp gạch có thể xếp được tới 100 viên cho mỗi lần tùy thuộc vào trọng lượng cũng như kích thước của viên gạch. Số lượng cho người vận hành máy là từ 1 – 3 người. Thay thế sức người trong việc gắp và xếp gạch vào goong như trước đây. Nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thời gian. Từ đó giảm giá thành sản phẩm cũng như chi phí nhân công. 1.2.5. Ưu và nhược điểm của robot gắp xếp gạch tự động a. Ưu điểm Khi áp dụng robot gắp xếp gạch thì quy trình sắp xếp chắc chắn sẽ nhanh lên rất nhiều, gọn gàng hơn với độ chênh lệch chỉ tới chưa đầy 1mm, cùng với đó là xác xuất bị đổ là cực thấp. Cùng với đó là tốc độ để xếp gạch ổn định cao, làm việc được trong 1 thời gian dài mà không lo hỏng hóc mà vẫn đảm bảo được số lượng gạch cần xếp. Bên cạnh đó, khi sử dụng robot gắp xếp gạch sẽ giảm được lượng công nhân cực kỳ lớn, bình thường cần phải có ít nhất là 8-10 nhân viên xếp gạch thì khi sử dụng máy chỉ cần 3-6 nhân viên đây là một con số giảm xuống cực kỳ 15
  17. thấp Việc giảm nhân công khiến doanh thu của các doanh nghiệp sẽ được cải thiện và tăng lên rất nhiều. Khi áp dụng các công nghệ hiện đại robot gắp xếp gạch tự động vào thì sẽ giúp cho môi trường làm việc được an toàn với không còn ô nhiễm so với các quy trình xếp gạch theo kiểu truyền thống. Khả năng đáp ứng được nhu cầu của thị trường sẽ tăng lên rất nhiều, với sức người so với sức máy của hệ thống robot xếp gạch là chênh nhau rất lớn vì thế nếu như áp dụng robot gắp xếp gạch thì sẽ tăng được sản lượng cũng như chất lượng của viên gạch lên cực kì cao giúp các doanh nghiệp dễ dàng cạnh tranh với các cơ sở khác. Ngoài ra, còn có các ưu điểm nổi trội khác như là: tuổi thọ của robot hầu như là từ 10 năm trở nên – đây là một con số về tuổi thọ mà không phải các dòng sản phẩm về công nghiệp nặng đều làm được. Khả năng bảo trì bảo dưỡng cũng tốt như máy móc dễ hoạt động dễ vận hành giúp cho các công nhân sử dụng được nhanh và hiệu quả nhất. b. Nhược điểm Chi phí đầu tư ban đầu cao, khoảng 4 tỷ VNĐ cho một dây chuyền cắt, gắp và xếp gạch tự động: robot gắp xếp gạch có công nghệ cao và tiên tiến do đó chi phí cao là điều không thể tránh khỏi. Công nhân vận hành phải có chuyên môn: Cần người có một số hiểu biết nhất định để điều hành cũng như vận hành một cách chính và đạt hiệu quả cao nhất. Vẫn còn xảy ra hiện tượng đầu gắp làm rơi gạch mặc dù là xác suất rất nhỏ. Tuy nhiên trong quá trình vận hành lâu dài. Cần khắc phục nhược điểm này để khi xếp gạch sẽ được đều, đẹp, không bị vỡ vụn. 16
  18. CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP NGIÊN CỨU 2.1. Lý do chọn đề tài Trong thời kỳ hội nhập, sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại thì ngành kỹ thuật cơ điện tử là một ngành quan trọng không thể thiếu trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại. Ngành kỹ thuật cơ điện tử là sự kết hợp của kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính. Đây là ngành rất quan trọng và không thể thiếu trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại. Mục đích của ngành khoa học tổng hợp liên ngành này là nhằm phát triển tối đa tư duy hệ thống trong thiết kế và phát triển sản phẩm để tạo ra những sản phẩm mới có những tính năng vượt trội. Robot chính là một sản phẩm tiêu biểu của ngành kỹ thuật cơ điện tử. Sinh viên ngành kỹ thuật cơ điện tử được trang bị các kiến thức về hệ thống sản xuất tích hợp máy tính, hệ thống khí nén – thủy lực, hệ thống điều khiển nhúng, hệ thống đo lường và điều khiển thông minh; kiến thức về cảm biến, robot. Một số môn học chuyên ngành tiêu biểu trong chương trình đài tạo ngành kỹ thuật cơ điện tử như: Các hệ thống cơ điện tử, lập trình PLC, kỹ thuật cảm biến và đo lường, kỹ thuật vi điều khiển, kỹ thuật điều khiển tự động Nhằm cải thiện khả năng thiết kế sản phẩm và nâng cao tính ứng dụng của hệ thống tự động đồng thời bổ sung thêm kiến thức cơ bản về lập trình PLC, em chọn đề tài: “ Xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng robot gắp gạch tuy nel tự động”. 2.2. Mục tiêu nghiên cứu -Đưa ra quy trình vận hành cánh tay robot gắp gạch gồm các bước: Kiểm tra tình trạng thiết bị trước khi vận hành; đóng điện; điều khiển vận hành cánh tay Robot; dừng hoạt động cánh tay robot. -Đưa ra các bước kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ cánh tay robot gồm: Các thiết bị cần phải kiểm tra bảo dưỡng; chu kỳ thời gian để tiến hành kiểm tra và bảo dưỡng. 17
  19. 2.3. Đối tượng nghiên cứu Những bộ phận của cánh tay robot gắp gạch tự động tại công ty Cổ phần gạch tuy nel Đại Hưng: -Hệ thống điều khiển. -Hệ thống thiết bị gồm cảm biến, hệ thống thủy lực, hệ thống khí nén, hệ thống thiết bị điện, được trang bị trên cánh tay Robot. 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Phương pháp kế thừa Sưu tầm, thu thập các tài liệu của robot gắp gạch MPL800 để làm cơ sở cho việc xây dựng công nghệ sử dụng hệ thống điều khiển. 2.4.2. Phương pháp thực nghiệm Thông qua quá trình làm thực nghiệm hoạt động của robot gắp gạch MPL800 tại nhà máy gạch tuy nel Đại Hưng từ đó đưa ra được quy trình vận hành robot gắp gạch MPL800. 18
  20. CHƯƠNG 3 CƠ SỞ KIẾN THỨC ROBOT GẮP GẠCH YASKAWA MPL800 3.1. Thông số kỹ thuật của Robot Yaskawa Motoman MPL800 3.1.1. Thông số của Robot - Robot Specifications Bảng 3.1. Thông số của Robot MPL 800 Số trục điều khiển-Axes 4 Khả năng mang tải -Payload 800kg Tầm với chiều cao-H-Reach 3159.00mm Sai số lặp lại-Repeatability ±0.5000mm Khối lượng robot-Robot Mass 2550.00kg Kết cấu robot-Structure Khớp nối Kiểu lắp đặt-Mounting Lắp trên sàn- Floor 3.1.2. Thông số về tốc độ - Robot Motion Speed Bảng 3.2. Thông số tốc độ của Robot MPL 800 Trục J1 65 °/s (1.13 rad/s) Trục J2 65 °/s (1.13 rad/s) Trục J3 65 °/s (1.13 rad/s) Trục J4 125 °/s (2.18 rad/s) 3.1.3. Thông số về góc quay – Robot Motion Range Bảng 3.3. Thông số về góc quay của Robot MPL800 Trục J1 ±180° Trục J2 +90° – 45° Trục J3 +15.5° – 120° Trục J4 ±360° 19
  21. Robot gắp gạch Yaskawa được chia thành 3 hệ thống chính đó là: Hệ thống điều khiển; Hệ thống chấp hành; Hệ thống cung cấp năng lượng (điện, khí nén). 3.2. Hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển được đặt trong cabin điều khiển. Hệ thống điều khiển robot gắp gạch gồm: -Tủ điều khiển DX200 có bàn điều khiển bằng tay và đầu nối nối trực tiếp tới bàn điều khiển. -Bàn điều khiển có các nút ấn điều khiển, hệ thống đèn báo chế độ, bên trong gồm các thiết bị như: Hệ thống bộ điều khiển PLC; Nguồn điện cung cấp, hệ thống rơ le trung gian, trở xả, biến tần. 3.2.1. Tủ điện điều khiển DX200 1- Tay cầm điều khiển Robot thủ công; 2- Công tắc đóng mở; 3- Đầu nối với bàn điều khiển Hình 3.1. Tủ điện điều khiển DX200 Bộ điều khiển DX200 mới xây dựng dựa trên các khả năng của bộ điều khiển DX100, bao gồm điều khiển tới tám robot (72 trục), mặt dây chuyền dạy học được trao giải thưởng, khả năng điều khiển tế bào PLC tích hợp và khả năng điều khiển quá trình và đường dẫn được tối ưu hóa. DX200 tiết kiệm năng lượng 20
  22. có tốc độ xử lý nhanh hơn, tăng cường an toàn đáng tin cậy kiểm soát và cải thiện khả năng bảo trì. Các chức năng điều khiển tiên tiến này tận dụng công nghệ động cơ Sigma V mới của Yaskawa để tối ưu hóa các đặc tính tăng tốc và giảm thời gian chu kỳ. Tùy thuộc vào ứng dụng và kích thước robot, DX200 bảo tồn mức tiêu thụ năng lượng tới 38-70% so với robot / điều khiển thế hệ trước. Ngoài ra, chức năng giảm tải tĩnh giúp giảm 10% mô-men xoắn của động cơ khi robot duy trì vị trí tĩnh. DX200 cũng bảo tồn năng lượng trong thời gian nhàn rỗi của robot bằng động cơ và quạt không hoạt động, giúp tiết kiệm năng lượng tới 25%. Đơn vị An toàn Chức năng nâng cao cung cấp giám sát vị trí công cụ và khu vực đáng tin cậy kiểm soát, giám sát ổn định và giới hạn tốc độ. 3.2.2. Bàn điều khiển 1- Màn hình hiển thị; 2- Bàn điều khiển trung tâm; 3- Bàn điều khiển bên phải; 4- Bàn điều khiển bên trái. Hình 3.2. Bàn điều khiển 21
  23. 1-Cho hệ thống chạy tự động; 2- Chọn chế độ hoạt động; 3- Dừng hệ thống khẩn cấp; 4- Hệ thống đang ở công đoạn nào sẽ dừng ngay tại công đoạn đó; 5- Hệ thống trở về điểm khởi đầu; 6- Chuông cảnh báo hệ thống khi gặp sự cố. Hình 3.3. Góc bàn điều khiển chính giữa 7,8,9- Đèn báo điện 3 pha; 10- Dừng ở hệ thống đùn gạch; 11- Điều khiển hệ thống điều tốc ở băng chuyền từ máy cắt thanh sang máy cắt viên; 13- Điều khiển máy cắt gạch; 14- Tăng tốc băng chuyền của máy cắt gạch. Hình 3.4. Góc điều khiển bên trái 22
  24. 19,20,21- tắt bật băng đai ở hệ thống đùn gạch; 22- Chặn gạch ở hàng dưới hoặc trên; 23- Hồi vật liệu dư thừa hoặc hỏng về lại lò sản xuất phôi; 24, 26, 27,29,30 - Điều khiển gòng. Gòng là nơi chứa gạch. 1 gòng còn 4 khối xếp, mỗi khối 15 hàng gạch; 25- Bàn giãn nơi chứa gạch để cho robot gắp và xếp lên gòng; 26 -Robot chạy tự động hoặc điều chỉnh bằng tay cầm DX200. Hình 3.5. Góc điều khiển bên phải 1- Trở xả; 2- PLC điều khiển ; 3, 4- Rơle thời gian Hình 3.6. Hệ thống điện của bàn điều khiển 1- Hiển thị chế độ hoạt động; 2- Báo lỗi; 3- Hiển thị khối xếp Hình 3.7. Màn hình hiển thị của bàn điều khiển 23
  25. 3.3. Hệ thống chấp hành Hệ thống chấp hành bao gồm 1 cánh tay robot Yaskawa MPL800 4 trục được gắn trên bệ đỡ. Một tay gắp sử dụng khí nén có nhiệm vụ gắp và xếp gạch lên gòng. Phạm vi tiếp cận dọc 3.024mm mở rộng kết hợp với tầm với ngang 3.159 mm cho phép robot này tạo ra tải trọng cao bằng rơ- mooc 120 inch trên pallet tiêu chuẩn 48 inch x 40 inch. Trục T có mô men quán tính cho phép; tải không đối xứng được xử lý hiệu quả mà không ảnh hưởng đến tốc độ hoặc hiệu suất. 1- Tay gắp; 2- Cánh tay Robot gắp gạch Hình 3.8. Robot Robot gắp gạch 3.4. Trang bị điện, khí nén, hệ thống cung cấp năng lượng của Robot gắp gạch MPL800 3.4.1. Trang bị điện 3.4.1.1. Động cơ 24
  26. Trang bị điện cho Robot gắp gạch MPL800 gồm có: - 2 động cơ được trang bị trên cánh tay Robot, 1 động cơ được trang bị trên tay gắp. 2,3 - Động cơ servo cung cấp lực chuyển động cần thiết cho robot gắp gạch MPL 800 ;1- động cơ cho tay gắp cung cấp lực chuyển động cho trục của Robot gắp gạch MPL 800 gắn với tay gắp. Hình 3.9. Hệ thống điện trên robot gắp gạch Động cơ servo là một bộ phận của hệ thống điều khiển chuyển động của máy móc. Động cơ servo cung cấp lực chuyển động cần thiết cho các thiết bị máy móc khi vận hành. Động cơ servo được sử dụng trong cánh tay Robot Yakawa MPL800 là động cơ servo AC. Về cấu tạo cơ bản thì động cơ ac servo là dạng động cơ đồng bộ 3 pha dùng nam châm vĩnh cửu. Động cơ servo sẽ được tích hợp encoder độ phân giải lớn để giúp quá trình điều khiển chính xác. Để điều khiển motor này thì mỗi hãng sẽ tích hợp riêng driver cho động cơ của mình. Tùy mỗi ứng dụng thì động cơ AC servo thường có 3 chế độ điều khiển chính là tốc độ, vị trí và torque( 25
  27. momen), ở mỗi chế độ khác nhau thì chúng ta cần cài đặt tùy theo thông số của ứng dụng và tải. Vì cấu tạo tương đối đặc biệt nên thường khi động cơ xoay chiều servo bị hư hỏng thường rất khó sửa chữa cũng như quấn lại. Bởi vì khi quấn lại không đúng thông số giống như nhà sản xuất thì rất khó điều khiển do không tương thích. Thường động cơ servo hãng nào chỉ sử dụng loại driver đúng hãng đó thì mới có thể điều khiển được. Cấu tạo chung của 1 động cơ servo gồm: Rotor và Stator. Động cơ servo AC: Hình 3.10. Động cơ servo xoay chiều Hình 3.11. Thông số động cơ servo xoay chiều được sử dụng trên Robot MPL800 26
  28. Hình 3.12. Hình ảnh động cơ thực tế 3.4.1.2 Aptomat Aptomat 3P LS ABN203c/225 1-Công tắc bật tắt Hình 3.13. Aptomat 3P LS ABN203c/225 Thông số kĩ thuật: 27
  29. Bảng 3.4. Thông số kĩ thuật của aptomat Số cực 3P Dòng cắt Icu 30kA Dòng định mức 225A Điện áp cách điện 750V Frame size (AF) 250AF 3.4.1.3. Biến áp lioa 15KVA 3 pha Hình 3.14. Biến áp lioa 15KVA 3 pha *Thông số: -Chất liệu: Dây đồng -Input: 380V/3F. -Output: 200V/3F(tiêu chuẩn Nhật) và 220V/3F (tiêu chuẩn Mỹ). -Đối với input và output khác được sản xuất theo yêu cầu của khách hàng. -Tần số: 49 ~ 62Hz. -Vỏ máy sơn tĩnh điện, có đủ đồng hồ (V) và (A). -Có đèn hiển thị trước mặt máy. 28
  30. -Chân máy được gắn bánh xe tiện di chuyển. -Bảo vệ quá tải, ngắn mạch bằng Aptomat. *Đặc điểm: Biến áp cách ly đảm bảo hệ số an toàn cao. Triệt tiêu nhiễu hài. Méo điện áp thường gây nên bởi các nhiễu sóng hài dòng điện là nguyên nhân gây ra các sự cố thường thấy về điện. Vì thế sử dụng biến áp cách ly sẽ có tác dụng triệt tiêu các sóng hài ảnh hưởng ngược trở lại hệ thống điện. Sử dụng hệ thống UPS có bộ chỉnh lưu 12 xung cũng hỗ trợ cho việc triệt tiêu các nhiễu sóng hài đầu vào. Và hạn chế các méo hài dòng điện ảnh hưởng ngược trở lại hệ thống điện, đảm bảo < 5% khi UPS hoạt động 100% tải. Tiêu trừ các xung sét. Không thể tránh được các hiện tượng nhiễu, xung sét xẩy ra trong hệ thống điện vì yếu tố như sét đánh. Các thao tác tắt bật thiết bị đóng cắt hay sự không ổn định của nguồn lưới. Máy biến áp 15KVA làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng từ. Biến áp 15KVA 3 pha có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, hạ thế xuống 200V/3 Pha và 220V/3F. 3.4.2. Hệ thống máy nén khí và bình khí sử dụng trong dây chuyền sản xuất gạch tuy nel. a. Bình tích khí Bình tích khí Pegasus 500L được sản xuất trực tiếp tại nhà máy Pegasus Việt Nam. Bình được sản xuất trên tiêu chuẩn và sự kiểm tra nghiêm ngặt từ nhà máy, đảm bảo tới tay khách hàng sử dụng an toàn, tin cậy. Bình được làm bằng thép sơn tĩnh điện 3 lớp màu xanh dương chủ đạo, chống gỉ, chống ăn mòn. Các cổng khí chân phụ kiện đều được mài nhẵn tỉ mỉ. Thông số kĩ thuật: Kích thước: 1,9m×0.6m. Áp suất thiết kế : 12kg/cm². Áp suất làm viêc : 10Kg/cm² 29
  31. Áp suất thử lạnh : 15 Kg/cm². Nhiệt độ môi chất ≤ 100°C. Dung tích : 500 Lít. 1- Van đo áp suất khí nén; 2- Núm điều chỉnh; 3- Ống dẫn khí Hình 3.15. Bình tích khí 500L Bộ phụ kiện đi kèm gồm: có đồng hồ đo áp, van xả nước đáy, van an toàn. Dưới đây là hình ảnh đồng hồ đo áp, van an toàn. Van xả nước sẽ được đặt cố định dưới đáy bình, sau quá trình làm việc, khí được hút và nén vào bình, nếu không có máy sấy và lọc khí, nước trong bình sẽ đọng lại rất nhiều, do độ ẩm trong không khí, nên cần van xả dưới đáy bình, để xả lượng nước ra ngoài, giúp cho lượng khí sạch, tránh làm hoen gỉ bình. 30
  32. b. Máy nén khí trục vít King Air KA15 Máy nén khí trục vít là thiết bị dụng chuyển động tròn của trục vít, sử dụng Puli được nối vào 2 trục vít ép khí vào trong thể tích nhỏ hơn. Chúng được sử dụng trong các ngành sảm xuất công nghiệp, có thể là cố định hoặc di động. Công suất của máy nén khí trục vít dao động từ 5HP đến 500HP, từ áp suất thấp đến áp suất cao (8,4Mpa). Máy nén khí trục vít được sử dụng để cấp khí nén cho nhiều loại máy công cụ. Ngoài ra chúng cũng có thể sử dụng cho những động cơ có bơm tăng áp suất khí nạp như: ô tô hoặc máy bay Máy nén khí được sử dụng tại nhà máy gạch tuy nel Đại Hưng là máy nén khí loại có dầu (Oil flood): máy nén khí làm việc và nén đến áp suất nhất định được cài đặt sẵn, qua các thiết bị xử lý khí nén như tách dầu sau đó cung cấp cho các thiết bị và các vị trí sử dụng khí nén không yêu cầu khí sạch (trong khí vẫn còn hàm lượng dầu dù là rất nhỏ). Vì vậy máy nén khí trục vít loại có dầu thường được sử dụng cung cấp khí nén cho máy công cụ hoặc một số ngành sản xuất không yêu cầu khí sạch. *Thông số kĩ thuật: Bảng 3.5. Thông số kĩ thuật của máy nén khí KA15 Model KA 15 Công suất 15 kW (10 HP) Lưu lượng 1.9 – 2.5 (m3/phút) Áp suất 7.0 – 12.0 bar Độ ồn 66 dB Kích thước (Dài x Rộng x Cao) mm 1250 x 750 x 1020 mm Trọng lượng 420 Kg Điện áp 380-415V/3P/50 Hz Nhà sản xuất King Air Xuất xứ Trung Quốc c. Màn hình điều khiển máy nén khí 31
  33. 1- Đèn báo nguồn và chế độ hoạt động; 2- Nút nhấn bật; 3- Nút nhấn tắt; 4- Nút nhấn dừng; 5- Nút nhấn điều chỉnh; 6- Màn hình hiển thị Hình 3.16. Màn hình điều khiển máy nén khí KA15 Màn hình điều khiển máy nén khí là một thiết bị được lắp ngoài hệ thống máy nén khí để kiểm tra máy nén khí từ bên ngoài theo ý muốn. Màn hình máy nén khí có những chức năng sau: -Cung cấp các thông tin kiểm tra về tình trạng của máy nén khí, báo động cho người điều khiển biết về tình trạng máy nén khí khi có sự cố cháy chập, hư hỏng nặng. -Cung cấp cho người điều khiển các thông tin về máy, lưu trữ các thông tin, dữ liệu về máy: như nhiệt độ máy, nhiệt độ môi trường, công suất hiện tại CHÚ Ý :Trước khi vặn van xả nước, cần xả bớt khí trong bình, về từ 3 – 5kg. - Không đặt bình ở môi trường quá nóng, hoặc cạnh những thiết bị sinh nhiệt. - Nên lựa chọn công suất tương ứng với dung tích bình. Nếu lựa chọn máy công suất thấp, để làm đầy bình dung tích lớn, thì thời gian để làm đầy bình khá lâu, tiêu hao điện năng tiêu thu, máy nén khí chạy liên tục, sẽ quá tải, không bền. - Hoạt động của máy nén khí không quá phức tạp đối với những người được đào tạo và chứng nhận theo quy định của Bộ Lao động TB & XH. *Môi trường và vị trí của máy nén khí: 32
  34. - Máy nén khí phải được đặt ở nơi đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và thuận tiện cho việc bảo trì và bảo dưỡng thường xuyên. Máy nên được đặt trong một phòng riêng biệt, có ánh sáng hợp lý, không gian rộng rãi, đảm bảo máy cách tường ít nhất 1m và các vật thể xung quanh. Phòng có hệ thống thông gió hợp lý để không khí được lưu thông và thoáng mát, không bị ẩm ướt. - Nhiệt độ trong môi trường máy nén khí không được quá nóng, tốt nhất là dưới 40 độ C, không bụi, không ẩm, không có ánh sáng mặt trời trực tiếp trên máy. Bởi vì bụi bẩn, độ ẩm và nhiệt độ cao sẽ làm cho quá trình oxy hóa của máy nén xảy ra nhanh chóng, khiến vỏ máy bị gỉ. Do đó, cần thường xuyên làm sạch và kiểm tra nồng độ không khí trong phòng máy nén khí. - Máy nén khí có cấu trúc hộp và được đặt trên giá để chúng có thể được di chuyển trên các nền tảng xung quanh. Khi di chuyển, bạn cần cẩn thận và nhẹ nhàng để tránh máy nén khí bị mài mòn hoặc va đập. Nếu xảy ra va chạm, cần phải tiến hành kiểm tra khi nó bất thường trở lại, vì bình khí nén có nguy cơ không an toàn rất cao. *Hệ thống máy nén khí: - Hệ thống cung cấp điện cho hoạt động của máy nén khí phải được đặt độc lập và nên có một máy phát riêng để phòng ngừa khẩn cấp. Hệ thống cấp điện cho máy nén khí cần cân bằng giữa 3 pha, điện áp ổn định, dây cáp điện phù hợp với công suất của máy, cùng công suất và tỷ số động cơ. Cũng cần kiểm tra để tránh rò rỉ, lộ dây điện. 33
  35. d. Hệ thống van khí nén trên tay gắp 1,2,3 – Hệ thống van ¾ và đồng hồ đo áp suất ; 4- xy lanh khí nén cho các thanh gắp. 5- Các ống dẫn khí tới các xy lanh. Hình 3.17. Hệ thống khí nén trên tay gắp 3.4.3. Hệ thống cung cấp năng lượng Hệ thống cung cấp năng lượng cho Robot gắp gạch gồm có 1 máy nén khí và hệ thống điện 3 pha tại nhà máy với chức năng cung cấp nguồn điện cho hệ thống chấp hành và hệ thống điều khiển. Máy nén khí có chức năng cung cấp nguồn khí nén cho các xi lanh ở tay gắp của robot gắp gạch. Hệ thống cung cấp năng lượng được đặt ở vùng an toàn xa vùng hoạt động của robot gắp gạch. 34
  36. 3.4.4. Hệ thống cảm biến a. Hệ thống sử dụng cảm biến quang điện Omron E3JK-RR12-C2M 1-Băng tải nơi nắp cảm biến; 2- Cảm biến quang điện Hình 3.18. Cảm biến quang điện Omron E3JK-RR12-C2M *Thông tin chi tiết : - Cảm biến quang điện E3JK Omron. - Loại phản xạ gương khoảng cách đến 10m, ngõ ra rơle. - Nguồn sáng: Red LED (624 nm). - Khoảng cách làm việc: đến 10m. - Nguồn cấp: 24 ~ 240 VDC ±10% / 24 ~ 240 VAC ±10%. 35
  37. - Chức năng chọn ngõ ra: Light-ON/Dark-ON. - Thời gian đáp ứng: 1ms tối đa. - Chỉnh độ nhạy: Biến trở. - Ảnh hưởng ánh sáng môi trường: Đèn huỳnh quang: 3,000 lx max., Ánh sáng mặt trời: 11,000 lx max. - Nhiệt độ làm việc: −25°C to 55°C. - Tiêu chuẩn: IEC 60529 IP64. b. Hệ thống cảm biến tiệm cận 1-Cảm biến tiệm cận; 2- Nơi nắp cảm biến tiệp cận dưới bàn giãn Hình 3.19 .Cảm biến tiệm cận 36
  38. Bảng 3.6. Thông số kĩ thuật cảm biến tiệm cận Hình trụ M8, M12, M18, M30, chống nhiễu/không Loại chỗng nhiễu Nguồn cấp 10-30VDC ± 10% Khoảng cách phát hiện 1,5 ~ 30 mm Độ trễ Tối đa 10% của khoảng cách cảm ứng Vật phát hiện Kim loại có từ tính Sắt 8×8×1,12×12×1, 15x15x1, 24x24x1, 30x30x1, Vật phát hiện chuẩn 45x45x1, 48x48x1, 60x60x1, 90x90x1(Phụ thuộc vào từng model) 100Hz, 250Hz, 400Hz, 500Hz, 600Hz, 800Hz, Tần số đáp ứng 1.000Hz, 1.500Hz, 2.000Hz - loại B: PNP collector hở Ngõ ra điều khiển - loại C: NPN collector hở Chỉ thị Đèn báo hoạt động (màu vàng) Hấp thụ xung áp, bảo vệ ngắn mạch tải, bảo vệ chống Chức năng bảo vệ ngược cực. Loại cáp liền 2m, 5m (Tiêu chuẩn) Kiểu đấu nối Loại giắc cắm M8 (3 chân), M12 (4 chân) Phụ kiện Sách hướng dẫn sử dụng Cấp bảo vệ IP67 Tiêu chuẩn CE, UL, CSA, CCC 37
  39. CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH VẬN HÀNH 4.1. Kiểm tra tình trạng thiết bị trước khi vận hành Quy trình kiểm tra này thường được tiến hành trước mỗi ca làm việc trong ngày (nếu ro bot gắp gạch làm việc 1 ca 8 tiếng trong trên ngày), hoặc giữa hai ca làm việc (nếu liên hợp máy làm việc liên tục 2 hoặc 3 ca trên một ngày). Việc kiểm tra này chủ yếu tiến hành để kiểm tra các hệ thống hỗ trợ việc điều khiển ro bot gắp gạch như: hệ thống cấp khí nén, hệ thống cấp điện, hệ thống các cảm biến vv. Thời gian kiểm tra thường mất từ 10 đến 15 phút (theo số liệu thực nghiệm vận hành robot gắp gạch). Quy trình kiểm tra gồm các bước sau: 4.1.1. Kiểm tra nguồn khí cung cấp -Người vận hành tiến tới máy nén khí, quan sát đồng hồ đo áp suất trên máy nén khí. -Yêu cầu khí nén phải đạt từ 10 kg/cm2 trở lên, khi đó lượng khí dự trữ trong bình đủ để cung cấp cho Robot gắp gạch hoạt động ổn định. -Nếu áp suất nhỏ hơn 10 kg/cm2 thì cần phải nạp chạy máy nén khí để đảm bảo áp suất khí cung cấp cho hệ thống chấp hành của Robot gắp gạch. Hình 4.1. Đồng hồ đo áp suất khí nén 38
  40. 4.1.2. Kiểm tra hệ thống đèn báo chế độ hoạt động 7,8,9 –Đèn báo tín hiệu điện 3 pha Hình 4.2. Đèn báo nguồn điện cung cấp Nếu cả 3 đèn đều sáng, tức là có nguồn điện cung cấp cho hệ thống. Từ bàn điều khiển trung tâm, màn hình bàn điều khiển sẽ sáng. Tiếp tục thực hiện các bước vận hành cánh tay Robot gắp gạch. 4.2.Quy trình vận hành cánh tay Robot gắp gạch Bước 1: Khởi động cung cấp nguồn cho hệ thống. Bước 2: Đưa robot về gốc trước khi chạy tự động bằng tay cầm trên tủ điều khiển DX200. Bước 3: Bật nút nguồn trên bàn điều khiển sau đó bật chế độ chạy tự động cho robot. Lưu ý: Trước khi bật chế độ tự động cho robot, cần kiểm tra gòng và hệ thống nguồn cung cấp cũng như dây chuyền đùn gạch tới bàn giãn. Chi tiết các bước được mô ta dưới đây, theo chỉ dẫn sử dụng robot gắp gạch tự động. 4.2.1. Đưa robot về gốc trước khi chạy tự động Bước 1: Chuyển chìa khoá về chế độ “Teach”. Hình 4.3 . Lựa chọn chế độ hoạt động của Robot Bước 2: Chọn hệ trục toạ độ XYZ bằng cách bấm vào phím “COORD” trên tay cầm điều khiển sao cho trên màn hình hiển thị hình như hình 4.4. 39
  41. hiển thị như sau Hình 4.4. Phím và hiển thị hệ trục tọa độ hoạt đông của Robot. Bước 3: Bật nguồn cho động cơ servor, bấm vào phím “SERVOR ON READY” cho đèn trên tay cầm nhấp nháy như hình 4.5. Hình 4.5. Phím bật nguồn cho phép Robot hoạt động. a. Tăng tốc cho động cơ, bấm vào phím “FAST”, giảm bấm phím “SLOW Hình 4.6. Phím lựa chọn tốc độ hoạt động của Robot. Chú ý: Bấm các phím X+. Y+ để di chuyển Robot tới gần vị trí gốc nhất tránh va chạm rồi làm các thao tác khác. b. Chọn vào mục như hình 4.7 để đưa Robot về gốc. 40
  42. Hình 4.7. Lựa chọn chức năng đưa Robot về gốc và trang hiển thị lựa chọn. c. Bóp nhẹ tay trái phía dưới tay cầm rồi nhấn “ FWD” tới khi Robot tự dừng lại thì thôi ( chú ý khi Robot ở vị trí khác xa phía chờ gắp gạch thì phải đưa tay Robot về gần tới vị trí chờ gắp sao cho khi di chuyển thẳng về gốc tay Robot không bị va chạm vào vật gì) như ở hình 4.8. Hình 4.8. Phím chức năng đưa Robot về gốc. 41
  43. 4.2.2. Kiểm tra trạng thái của tay gắp Bước 1: Chọn vào mục IN/OUT như hình 4.9 Hình 4.9. Lựa chọn chức năng truy cập tín hiệu ra tool gắp. Bước 2: Bấm phím “PAGE” tới trang có hiển thị các trạng thái như hình 4.10 rồi nhập số 2 và nhấn “ENTER”. Hình 4.10. Trang hiển thị vào phím chức năng chọn trang làm việc. 42
  44. Bước 3: Di chuyển con trỏ sang bên phải như hình 4.11. Hình 4.11. Phím chức năng chọn mục làm việc trong trang. Bước 4 Nhấn giữ “INTER LOCK” rồi bấm “SELECT” để chọn các tác vụ như hình 4.12. Hình 4.12. Phím chức năng lựa chọn tác vụ hoạt động. Bước 5: Chú ý với trường hợp đưa Robot về vị trí chờ gắp thì bật các trạng thái như hình 4.13 và hình 4.14. 43
  45. Hình 4.13. Trang hiển thị mục thiết lập cài đặt trên Robot. Chú ý : với trường hợp nhả gạch lên khối đang gắp thì chọn các trạng thái lần lượt như sau: i. Bật “GIAN” nếu gạch chưa được giãn. ii. Bật “SOLE” nếu là hàng khóa. iii. Bật “ DAY” iv. Tắt “KEP” Sau đó di chuyển Robot lên theo trục”Z+” tới khi tay gắp qua khỏi gạch lên trên cao rồi tắt các bit trạng thái theo thứ tự ngược lại lần lượt từ dưới lên trên. Khi đưa Robot về vị trí gốc chọn lại các trạng thái như hình 4.14. 44
  46. Hình 4.14. Trang hiển thị mục thiết lập cài đặt trên Robot. Chú ý. Khi đến điểm thả gạch thì bật “Đẩy” gạch trước rồi đưa 2 trạng thái “ KEP” và “NHA” về cũng một trạng thái rồi mới đưa Robot lên. b. Chuyển chìa khóa Robot sang chế độ “REMOTE” như hình 4.15. Hình 4.15. Chuyển chìa khoá sang chế độ “REMOTE”. 4.2.3. Điều khiển robot MPL800 thông qua bàn điều khiển Sau khi cài đặt đưa robot gắp gạch về gốc bằng tay cầm điều khiển trên tủ điều khiển DX200. Tiến hành điều khiển robot gắp gạch qua bàn điều khiển. Bước 1. Bật sang chế độ TỰ ĐỘNG 45
  47. Hình 4.16. Chuyển chế độ hoạt động của hệ thống Bước 2.Bấm chạy TỰ ĐỘNG Hình 4.17. Nút nhấn chạy tự động của hệ thống Bước 3 Khi bàn gạch giãn ra bấm ROBOT RUN 46
  48. Hình 4.18. Nút nhấn cho Robot chạy tự động 4.2.4. Dừng khẩn cấp Nút dừng khẩn cấp khi robot gặp lỗi đột ngột hoặc làm rơi gạch khi tay gắp đang hoạt động. Trong trường hợp này, ta sử dụng nút dừng khẩn cấp để hệ thống dừng hoạt động hoàn toàn. Sau đó khắc phục sự cố xảy ra. Hình 4.19. Nút nhấn dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển trung tâm 47
  49. 4.2.5. Cảnh báo tới các dây chuyền khác của hệ thống Vì sản xuất gạch là cả một dây chuyền liên kết với nhau từ những khâu ban đầu đến các khâu cuối cùng để xếp gạch lên gòng. Vì vậy, khi hệ thống robot xảy ra lỗi hoặc bất kì hệ thống nào đang làm việc xảy ra sự cố. Ta sử dụng nút nhấn chuông để cảnh báo tới các dây chuyền khác. Nhằm thông báo cho dây chuyền đang liên kết với dây chuyền robot gắp gạch. Dừng hoạt động để khắc phục sự cố. Tuy nhiên nút nhấn chuông chỉ thường dùng khi các lỗi nặng xảy ra, mang yếu tố ảnh hưởng đến cả hệ thống của nhà máy. Hình 4.20. Nút nhấn chuông thông báo khi hệ thống bị lỗi 48
  50. CHƯƠNG 5 QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ BẢO DƯỠNG 5.1. Mục đích kiểm tra và bảo dưỡng Mục đích của việc kiểm tra định kỳ là nhằm phát hiện sớm các hỏng hóc, lão hóa, các trường hợp có thể xảy ra hỏng hóc đối với các thiết bị trường của hệ thống điều khiển. Nhằm đảm bảo tăng tuổi thọ hoạt động của Robot gắp gạch tự động, đảm bảo tình trạng vận hành tốt. Ngoài ra việc bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế các thiết bị hỏng để đảm bảo dây chuyền hoạt động liên tục đáp ứng nhu cầu sản xuất của doanh nghiệp. Tùy theo chức năng của từng loại thiết bị trường của hệ thống điều khiển mà chúng ta tiến hành kiểm tra và bảo dưỡng theo các khoảng thời gian cố định như: theo tuần; theo tháng; theo quý. 5.2 Quy trình kiểm tra và bảo dưỡng Bước 1: Kiểm tra, đóng ngắt hoàn toàn các thiết bị điện của dây chuyền sản xuất gạch. Vệ sinh lau chùi các thiết bị bên ngoài trước khi chuyển sang bước 2. Lưu ý: Trang bị đồ bảo hộ lao động như: găng tay cao su, mũ, kính để đảm bảo an toàn cho người lao động. Bước 2: Thực hiện việc kiểm tra và bảo dưỡng như mô tả dưới đây với từng loại thiệt bị khác nhau. Thứ các thiết bị kiểm tra sẽ đi từ ngoài vào trong dây chuyền: Tủ nén khí, động cơ, robot gắp gạch, tủ điện. Bước 3: Sau khi đảm bảo kiểm tra và bảo dưỡng các thiết bị đã hoàn thành làm bản báo cáo các lỗi và cách khắc phục trên từng thiết bị. Trong đó bước 1 và 2 là những bước quan trọng nhất. Thứ nhất, đảm bảo an toàn cho người lao động trực tiếp thực hiện việc kiểm tra và bảo dưỡng. Thứ 2, nắm rõ được các thiết bị cần kiểm tra và bảo dưỡng theo thứ tự đã đề ra. Từ đó có thể làm bản báo chi tiết sau khi thực hiện xong quy trình kiểm tra và bảo dưỡng. 49
  51. 5.3 .Tủ nén khí Bảng 5.1. Kiểm tra bảo dưỡng máy nén khí theo định kỳ Hạng mục bảo trì theo giờ Kiểm tra Thay thế chạy/tháng (áp dụng theo điều kiện nào Giờ chạy tháng Giờ chạy tháng đến trước) 1.Xả nước tự động 500 1 x x 2.Giàn làm mát 500 1 x x 3.Kết nối điện 8000 12 x x 4.Mỡ động cơ 2000 3 x x 5.Lọc dầu x x 3000 6 6.Lõi lọc khí x x 3000 6 7.Lõi lọc tách x x 3000 6 8.Dầu máy khí nén x x 3000 6 *Một số việc cần làm mỗi ngày khi sử dụng máy nén khí: - Thường xuyên kiểm tra hệ thống đường ống, hệ thống điện, hệ thống thông gió, van đóng mở, van cấp khí và đầu ra - Nếu máy nén đã hoạt động trong một thời gian nhất định, nên kiểm tra dầu bôi trơn để đảm bảo rằng nó không bị khô quá giới hạn. Kiểm tra cần thiết để khởi động máy nén và đảm bảo máy hoạt động bình thường với các tiêu chí như thời gian khởi động, tiếng ồn chạy, áp suất hơi khí, áp suất dầu bôi trơn, bộ tản nhiệt năng lượng nhiệt và ghi lại dữ liệu cần theo dõi. - Khi máy nén có dấu hiệu bất thường, nhấn nút TẮT NGAY hoặc nút khẩn cấp để giải quyết lỗi của máy. Và chỉ khởi động lại máy tính sau khi sự cố được khắc phục. Khi áp suất cao xuất hiện, không nên mở bu lông, ốc vít và 50
  52. van. Khi bạn thấy âm thanh lạ phát ra từ máy, hãy ngừng hoạt động, thêm dầu bôi trơn nếu máy hết. - Chu kỳ thay dầu: Trong lần chạy đầu tiên của máy nén khí, nên thay dầu sau khoảng 500 giờ. Trong chu kỳ tiếp theo, thời gian chạy khoảng 2000h đến 8000h tùy thuộc vào loại dầu và loại máy nén khác nhau. Dầu bôi trơn có ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất của máy nén khí chứa đầy dầu. Vì vậy, nếu bạn không bôi trơn thường xuyên, nó có thể dẫn đến hư hỏng và cần chọn loại dầu phù hợp cho từng loại máy nén. 5.4. Động cơ AC Servo Motor 1. Mặc dù động cơ servo có mức độ bảo vệ cao và có thể được sử dụng trong những nơi bụi bẩn, ướt hoặc dầu xâm nhập, không có nghĩa là bạn có thể đặt nó trong nước để làm việc, nên cố gắng đặt nó trong một môi trường tương đối sạch sẽ. 2. Nếu mô tơ servo được kết nối với thiết bị giảm, phải sử dụng con dấu dầu để ngăn chặn dầu xâm nhập vào mô tơ servo. 3. Kiểm tra động cơ servo thường xuyên để đảm bảo không có thiệt hại bên ngoài gây tử vong; 4. Kiểm tra các bộ phận cố định của mô tơ servo thường xuyên để đảm bảo kết nối chắc chắn; 5. Kiểm tra trục đầu ra của động cơ servo thường xuyên để đảm bảo quay trơn tru; 6. Kiểm tra dây kết nối bộ mã hóa của mô tơ servo và đầu nối nguồn của mô tơ servo thường xuyên để đảm bảo chúng được kết nối chắc chắn; 7. Thường xuyên kiểm tra xem quạt làm mát của mô tơ servo có quay bình thường hay không; 8. Làm sạch bụi và dầu trên mô tơ servo kịp thời để đảm bảo mô tơ servo ở trạng thái bình thường; 51
  53. 5.5. Bảo dưỡng biến tần 1. Các công việc vệ sinh và bảo dưỡng biến tần -Trước hết nên tiến hành kiểm tra, lưu giữ thông số cài đặt biến tần trước khi bảo trì. -Kiểm tra lịch theo dõi quá trình vận hành cũng như lịch sử lỗi của biến tần. -Lưu các thông tin quan trọng về tình trạng hoạt động của biến tần trước khi bảo trì. -Tiến hành tắt nguồn trên biến tần, ngắt cầu dao tổng của nguồn cấp cho biến tần, tiến hành nối đất các bộ phận kim loại liên quan đến biến tần. Treo bảng cảnh báo sửa chữa thiết bị (nếu có). -Tiến hành tháo gỡ biến tần, kiểm tra tất cả các hư hỏng có thể nhìn thấy. -Thực hiện vệ sinh quạt biến tần, đo nguội kiểm tra quạt làm mát bằng chổi quét, khăn lau khô và khí nén đã được sấy khô. -Tiến vệ sinh các board mạch biến tần, các giắc cắm, các điểm tiếp xúc các giắc cắm bằng chổi quét, khăn lau, và khí nén đã được làm khô, dung dịch làm sạch board chuyên dụng. -Kiểm tra, vệ sinh thiết bị giải nhiệt của biến tần bao gồm quạt, miếng nhôm tản nhiệt. -Thực hiện đo kiểm tra diot chỉnh lưu, IGBT. -Đo kiểm tra tụ điện DC bus. -Kiểm tra các đường dây cáp nối biến tần gồm cáp động lực và điều khiển. -Lắp đặt lại biến tần, kiểm tra cách điện. -Cấp điện cho biến tần, kiểm tra cân bằng giữa các pha, điện áp đầu vào. -Đo kiểm tra điện áp DC bus. -Đo kiểm tra nguồn điều khiển 24VDC, 10VDC. -Chạy thử không tải, có tải biến tần. -Kiểm tra dòng điện đầu vào, đầu ra biến tần. -Tối ưu hóa các thông số cài đặt. 52
  54. -Làm báo cáo bảo trì, khuyến cáo các thiết bị cần thay thế hay phải mua dự phòng. 2. Những dụng cụ cần thiết khi bảo trì biến tần -Đồng hồ Ampe kiềm đa năng. -Găng tay cao su hoặc len. -Chổi quét bụi chống tĩnh điện. -Khăn lau khô, mền. -Máy hút bụi. -Khi nén có kèm theo bộ tách ẩm. -Dung dịch rửa board mạch điện tử chuyên dụng. 3. Những hư hỏng thường gặp khi không thường xuyên tiến hành kiểm tra và bảo dưỡng biến tần Biến tần bị nhiều bụi, dầu nhớt bám vào board, linh kiện gây cháy nổ. Khi Board mạch bị ẩm dễ gây ngắn mạch chết linh kiện. Nêu bụi bám vào nhôm tản nhiệt nhiều, quạt thông gió không thể làm mát, biến tần luôn hoạt động ở nhiệt độ cao dẫn đến lão hóa linh kiện, nhanh hư hoặc hay bị lỗi. Nếu biến tần hoạt động trong môi trường có nhiều bụi bẩn dẫn điện như mạt sắt, than thì có thể gây ngắn mạch và nổ biến tần. Việc thường xuyên theo dõi kiểm tra và vệ sinh biến tần giúp đánh giá được tình trạng của biến tần để có phương án dự phòng khi cần thiết. 5.6. Tủ điện điều khiển Yaskawa DX200 Bước 1: Kiểm tra các thông số trên toàn bộ các đồng hồ đo lường của tủ điện. Nếu có thông số nào bất thường thì cần tìm nguyên nhân và khắc phục. Bước 2: Ngắt toàn bộ hệ thống điện của hệ thống, thiết lập các yếu tố an toàn cho người và tủ điện trước khi bảo dưỡng. Bước 3: Vệ sinh bên trong và bên ngoài tủ (Dùng giẻ khô và máy hút bụi chuyên dụng) Bước 4: Kiểm tra toàn bộ các ốc vít xem có bị lỏng hay gỉ sét không, nếu có thì cần siết lại ốc hoặc thay thế. Bước 5: Đóng điện lại cho tủ. 53
  55. 5.7. Robot Yaskawa MPL800 -Kiểm tra trục cổ tay: Kiểm tra trục 4-6 , thay dầu cho hộp số. Kiểm tra sai số của hệ thống cơ. -Kiểm tra cơ bản: Kiểm tra động cơ, phanh, cáp, giắc cắm -Kiểm tra trục chính: Kiểm tra trục 1-3, thay dầu cho hộp số. Kiểm tra sai số của hệ thống cơ. -Kiểm tra hệ thống cân bằng: Kiểm tra và bôi trơn hệ thống cân bằng. -Kiểm tra hệ thống nguồn: Kiểm tra hệ thống nguồn cấp cho toàn robot. 54
  56. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau 3 tháng làm việc với sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy giáo TS Hoàng Sơn cùng các thầy cô giáo trong khoa và sự giúp đỡ của công ty gạch tuy nel Đại Hưng, khoá luận của em đã hoàn thành đúng thời gian đã định. Khoá luận đã đề cập đến vấn đề “ xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng cánh tay Robot gắp gạch tuy nel”. Đã thu được kết quả như sau: -Tìm hiểu cấu tạo cụ thể các chi tiết của cánh tay robot gắp gạch tuy nel. -Nắm vững nguyên lý hoạt động của các chi tiết và cơ cấu vận hành của cánh tay robot. -Tìm hiểu được những nguyên nhân, hư hỏng tồn tại và cách khắc phục những hư hỏng của cánh tay robot. -Xây dựng quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa các chi tiết của cánh tay robot. -Kiến thức trong khoá luận có thể khuyến cáo, người sử dụng tham khảo để sử dụng, chăm sóc, bảo dưỡng, sửa chữa và sử dụng robot an toàn và hiều quả hơn. Kiến nghị Nhằm cung cấp kiến thức đầy đủ và sâu rộng hơn chúng ta cần tiếp tục có những nguyên cứu xây quy trình chăm sóc, bảo dưỡng, sửa chữa cho các chi tiết và tất cả hệ thống robot gắp và xếp gạch tuy nel tự động. Tiếp tục có những nghiên cứu xây dựng quy trình có nội dung tương tự như trong khoá luận cho các robot công nghiệp đã và đang được doanh nghiệp, nhà máy sử dụng rộng rãi. 55
  57. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Yaskawa Việt Nam ,Catalog của robot gắp gạch Yaskawa MPL800. 2. Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Robot công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội. 3. Trịnh Quang Vinh, và các tác giả, Robot công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2007. 4. Nguyễn Văn Khánh, Cơ sở Robot công nghiệp, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam. 5. Nguyễn Thiện Phúc, Robot công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2000. 56