Nghiên cứu thiết kế chế tạo đầu đo của mô hình thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây truyền tự động hóa

Chính vì một số khó khăn phổ biến như vậy nên việc gia công lỗ hay gặp phải sai lệch trong quá trình gia công như là sai số về đường kính lỗ gia công hay bị lệch tâm nên việc kiểm tra cá

TRANG PHỤ BÌA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

TÓM TẮT LUẬN VĂN

MỞ ĐẦU

Chương I: TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN TỰ ĐỘNG, KIỂM TRA TỰ

ĐỘNG VÀ ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG 1

1.1 Dây truyền tự động 1

1.1.1 Khái niệm về sản xuất dây chuyền 1

1.1.2 Tổ chức sản xuất theo dây chuyền liên tục 4

1.1.3 Điều kiện tổ chức và ưu điểm của tổ chức sản xuất dây chuyền 13

1.2 Hệ thống kiểm tra tự động 14

1.2.1 Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động 14

1.2.2 Cấu trúc của hệ thống kiểm tra tự động 17

1.2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống kiểm tra tự động 19

1.2.4 Chế độ hoạt động của hệ thống kiểm tra tự động 21

1.2.5 Cơ sở vật chất - kỹ thuật của hệ thống kiểm tra tự động 23

1.2.6 Các thông số cần kiểm tra 24

1.3 Đo lường tự động 26

1.3.1 Khái niệm về đo lường tự động 26

1.3.2 Phân loại các phương pháp đo lường tự động 26

1.3.3 Thiết kế quy trình công nghệ kiểm tra kỹ thuật 28

1.3.4 Thiết kế và chế tạo trạm đo lường tự động 29

1.3.5 Bố trí các trạm đo lường tự động 29

1.3.6 Tổ chức lao động của công nhân tại dây chuyền tự động có thiết bị đo kiểm tự động 30

KÍCH THƯỚC LỖ TRÊN DÂY TRUYỀN TỰ ĐỘNG 33

2.1 Lựa chọn kết cấu của đầu đo 33

2.1.1 Mô tả hoạt động của thiết bị đầu đo tự động 33

2.1.2 Phân tích kết cấu của thiết bi .36

2.1.3 Lựa chọn sơ đồ nguyên lý đo 38

2.2 Thiết kế đầu đo lỗ và lựa chọn các phương án tối ưu cho đầu đo lỗ 47

2.2.1 Phần đầu đo kích thước lỗ 47

2.2.2 Phần thân của thiết bị đo 48

2.2.3 Phần chuyển đổi tín hiệu đo 50

2.3 Một số đặc điểm lắp ráp thiết kế đầu đo lỗ của thiết bị đo kiểm tự động 58

2.3.1 Lựa chọn thước cặp điện tử vào mạch chuyển đổi .58

2.3.2 Thiết kế mạch chuyển đổi tín hiệu 59

2.4 Chế tạo mô hình đầu đo của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ 67

2.5 Kết luận chương II 69

Chương III: THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ ĐO 71

3.1 Các công tác chuẩn bị tiến hành đo lỗ 71

3.1.1 Điều kiện chuẩn bị để thực hiện phép đo được tốt nhất 71

3.1.2 Các bước lắp ráp đầu đo lỗ tự động 72

3.1.3 Hoạt động của thiết bị đo lỗ tự động 74

3.1.4 Hướng dẫn các bước sử dụng thước 75

3.2 Thực nghiệm và xử lý kết quả đo 76

3.2.1 Số liệu đo bằng dụng cụ đo dạng càng (bore Gages) 76

3.2.2 Số liệu đo bằng thiết bị chế tạo 78

3.2.3 Kết luận 80

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

1 Bảng

Bảng 1: Phân loại các dạng kiểm tra 16

Bảng 3: Kết quả đo lỗ dạng càng 77

Bảng 4: Kết quả đo lỗ của thiết bị chế tạo 79

2.Hình vẽ Hình1.1: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên dây truyền 2

Hình1.2: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên máy kiểm tra 3

Hình1.3: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh bằng tay 4

Hình1.4: Dây chuyền sản xuất liên tục 8

Hình1.5: Dây chuyền sản xuất băng tải phân phối 9

Hình1.6: Nhiệm vụ của hệ thống kiểm tra tự động 15

Hình 1.7: Các kiểu cấu tạo của các loại máy đo kiểm CNC 20

Hình 1.8: Rôbot đo kiểm trong hệ thống 22

Hình 1.9: Mô hình trạm kiểm tra trên dây chuyền 29

Hình2.1: Sơ đồ hoạt động của thiết bị 33

Hình2.2: Sản phẩm đạt yêu cầu gia công 34

Hình2.3: Sản phẩm chưa đạt yêu cầu gia công 35

Hình2.4: Loại bỏ phế phẩm khỏi quá trình gia công 35

Hình 2.5: Mặt cắt ngang của đầu đo lỗ dạng bi 40

Hình 2.6: Mặt cắt dọc theo trục của đầu đo lỗ dạng bi 40

Hình 2.7: Hoạt động của đầu đo lỗ dạng bi 41

Hình2.8: Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo lỗ dạng bi 42

Hình2.9: Cấu tạo của phần đầu đo của thiết bị đo lỗ dạng càng 43

Hình 2.10: Hoạt động của lò xo hồi cơ cấu 44

Hình2.11: Biểu diễn sơ đồ đo của thiết bị đo dạng càng 44

Hình 2.12: Đồng hồ so cơ khí 52

Hình2.15: Mặt sau của thước cặp điện tử 59

Hình 2.16: Mạch điện của thước căp điện tử 60

Hình 2.17: Sau khi hàn dây điện với chân đầu ra dữ liệu 62

Hình2.18: Mạch vi điều khiển để chuyển đổi tín hiệu 64

Hình 2.19: Thiết kế mạch điện tử panel 66

Hình2.20: Mạch điện chuyển đổi tín hiệu thực tế 66

Hình 2.21: Hình ảnh đầu đo lỗ của mô hình 68

Hình 2.22: Hình ảnh toàn bộ mô hình chế tạo 68

Hình 2.23: Hình ảnh phần thân của thiết bị 69

Hình 2.24: Hình ảnh phần chuyển đổi tín hiệu của thiết bị 69

Hình 3.1: Thiết bị đo lỗ Bore Gages 76

Hình 3.2: Vị trí của Q01 và Q02 78

Trong ngành công nghệ chế tạo máy hiện nay thì công việc gia công lỗ chiếm một phần quan trọng trong khối lượng gia công một chi tiết máy việc gia công lỗ thường gặp phải một số khó khăn phổ biến mà hầu hết các phương pháp gia công thường gặp phải là

- Khó tạo phoi khi cắt và khó thoát phoi ra khỏi vùng cắt

- Khó bôi trơn và làm nguội dụng cụ cắt

- Khó bảo đảm độ cứng vững,tránh rung động của hệ thống công nghệ nên khó bảo đảm độ thẳng theo yêu cầu và vị trí đúng đắn của tâm lỗ gia công

- Khó theo dõi kiểm tra chất lượng bề mặt gia công và sự làm việc của dụng cụ,đặc biệt là bảo đảm độ bền mòn của dụng cụ cắt trong suốt quá trình làm việc

Chính vì một số khó khăn phổ biến như vậy nên việc gia công lỗ hay gặp phải sai lệch trong quá trình gia công như là sai số về đường kính lỗ gia công hay bị lệch tâm nên việc kiểm tra các kích thước của lỗ dau khi gia công là một yêu cầu cần thiết nhất là trong nền sản xuất tự động hóa hiện nay

Việc kiểm tra kích thước lỗ cũng phụ thuộc vào từng loại lỗ là lỗ to và lỗ nhỏ Với các loại lỗ có đường kính to kích thước lớn thì việc kiểm tra kích thước lỗ được dễ dàng vì không gian của lỗ lớn nên ta có thể dùng nhiều phương pháp đo để xác định được chính xác các kích thước của lỗ Quá trình hoạt động của thiết bị đo được dễ dàng vì nó có thế chui sâu vào trong lỗ cần

đo mà không gặp phải cản trở nào

Tuy nhiên đối với các lỗ có đường kính bé <20mm thì việc xác định kích thước của lỗ gặp phải nhiều khó khăn như là không gian bị chật hẹp nên việc

việc tự động hóa sản xuất ngày càng được đẩy mạnh để nâng cao năng suất lao động nên việc xác định kích thước lỗ đòi hỏi phải nhanh chính xác và phải cung cấp kết quả ngay lập tức cho hệ điều hành để quản lý sản xuất

Đây là tính thực tiễn và cấp thiết của đề tài

Mục đích của đề tài được thể hiện rõ qua tên của đề tài là: Nghiên cứu

thiết kế chế tạo đầu đo của mô hình thiết bị đo kiểm tự động kích thước

lỗ trên dây truyền tự động hóa Trên cơ sở đó cần tập trung vào:

- Nghiên cứu dây truyền tự động sản xuất, tìm hiểu nghiên cứu sâu về các hoạt động kiểm tra kích thước của sản phẩn sau mỗi bước gia công của dây truyền tự động sản xuất

- Thiết kế đầu đo của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây truyền tự động hóa

- Chế tạo mô hình của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây truyền tự động hóa

Đề tài đi sâu nội dung chính:

Chương 1: Tổng quan về dây truyền tự động, kiểm tra tự động và đo lường tự động

Chương 2: Thiết kế đầu đo của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây truyền tự động

Chương 3: Thực nghiệm và xử lý kết quả đo

Chương I: TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN TỰ ĐỘNG, KIỂM TRA TỰ ĐỘNG VÀ ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG

1.1 Dây truyền tự động

1.1.1 Khái niệm về sản xuất dây chuyền

Sản xuất dây chuyền là dạng sản xuất mà trong đó quá trình chế tạo các chi tiết giống nhau hoặc lắp ráp sản phẩm trong một khoảng thời gian xác định được thực hiện liên tục theo trình tự của quy trình công nghệ

Sản xuất dây chuyền thuộc dạng sản xuất hàng khối hàng loạt lớn Những dấu hiệu đặc trưng của các dạng sản xuất này đã được nghiên cứu vì vậy ở đây chỉ nói rõ thêm một số định nghĩa về sản xuất dây chuyền

- Dây chuyền một sản phẩm: Dây chuyền này chế tạo một loại chi tiết (hoặc

một đơn vị lắp ráp) trong một thời gian dài Dây chuyền này mang tính chất chuyên môn hóa cao, năng xuất lớn số lượng sản xuất trong một thời gian là lớn Hoạt động đo lường kiểm tra chất lượng của hệ thống dây chuyền kiểu này mang tính chuyên môn hóa cao vì thế đặt các trạm kiểm tra sản phẩm phải đáp ứng yêu cầu là thời gian kiểm tra sản phẩm phải nhanh, các trạm kiểm tra sản phẩm chỉ kiểm tra một thông số cụ thể nào đó như là đường kính ngoài hay đường kính trong của lỗ và có khả năng tự động hóa cao vì chúng chỉ làm việc trên một sản phẩm cố định trong một thời gian dài

Hình1.1: quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên dây truyền

- Dây chuyền nhiều sản phẩm: Dây chuyền này chế tạo một chủng loại

chi tiết (hoặc một số loại sản phẩm) Dây chuyền này được áp dụng khi chế tạo một chủng loại chi tiết (hoặc một loại sản phẩm) không hết thời gian làm việc của máy Dây chuyền này dùng để chế tạo ra đa dạng các sản phẩm, các sản phẩm này có dùng chung một hình dạng có thể khác nhau về kích thước ví

dụ như các loại bạc hay các loại trục khuỷu Hoạt động kiểm tra kích thước của sản phẩm thuộc dây truyền này thì gặp phải khó khăn nhiều hơn loại trước

vì sản phẩm của dây chuyền này đa dạng có nhiều hình dang và kích thước không đồng đều vì vậy việc tự động hóa kiểm tra kích thước của sản phẩm gặp nhiều khó khăn, thông thường hoạt động kiểm tra kích thước của các loại sản phẩm này thì kiểm tra theo dạng kiểm tra xác suất để xác định độ chính xác của hệ thống gia công Dây chuyền này rất khó có thể áp dụng phương pháp kiểm tra tự động vì là hình dáng các sản phẩm là khác nhau, các kích thước kiểm tra là khác nhau nên khó áp dụng mô hình tự động hóa kiểm tra

Hình1.2: quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên máy kiểm tra

- Dây chuyền nhóm: Trên dây chuyền này các chi tiết được gia công theo

công nghệ nhóm có sử dụng các trang bị công nghệ nhóm Dây chuyền này có khá năng gia công đa dạng các chi tiết khác nhau, các chi tiết được gia công trên dây chuyền này có độ khó khăn phức tạp đòi hỏi có độ chính xác cao vì đặc thù hoạt động của dây chuyền như vậy nên không thể áp dụng hệ thống kiểm tra kích thước tự động được vì các chi tiết thường xuyên bị thay đổi và các chi tiết có các kích thước kiểm tra khác nhau đòi hỏi có độ chính xác cao Năng suất sản phẩm của dây chuyền không cao Hoạt động kiểm tra các sản phẩm này thường thực hiện bằng tay của công nhân vì thường dây chuyền này sản xuất sản phẩm có hình dáng phức tạp nên không kiểm tra bằng máy móc

tự động hay các máy kiểm tra thông thường việc này chỉ có người công nhân đảm bảo chính xác đầy đủ ví dụ như là dây chuyền sản xuất các loại nòng xilanh của động cơ oto tải hạng nặng

Hình1.3: quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh bằng tay

- Dây chuyền liên tục: Trên dây chuyền này đối tượng gia công di chuyển

liên tục từ nguyên công ngày sang nguyên công khác theo nhịp sản xuất đã được tính toán cụ thể

- Dây gián đoạn: Đặc điểm của dây chuyền này là chi tiết di chuyển từ

nguyên công này sang nguyên công khác không tuân theo nhịp sản xuất, vì vậy

để đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục phải tạo ra các số dư chi tiết ở sau các nguyên công có thời gian gia công ngắn

1.1.2 Tổ chức sản xuất theo dây chuyền liên tục

1.1.2.1 Sự đồng bộ của các nguyên công

Công việc trên dây chuyền liên tục phải dựa trên cơ sở phối hợp giữa thời gian nguyên công với nhịp của dây chuyền Thời gian của bất kỳ nguyên công nào phải bằng hoặc bội số của nhịp dây chuyền

Quá trình phối hợp giữa thời gian nguyên công với nhịp của dây chuyền liên tục được gọi là sự đồng bộ Điều kiện đồng bộ của các nguyên công được thể hiện qua công thức

t1, t2…tm thời gian của các nguyên công

c1, c2,…cm số chỗ làm việc ở các nguyên công

r - Nhịp dây chuyền liên tục (phút/sản phẩm)

Sự đồng bộ được thực hiện bằng cách thay đổi cấu trúc và điều kiện tổ chức các nguyên công Sự đồng bộ của các nguyên công tạo điều kiện cho việc ứng dụng cơ khí hoá các cơ cấu vận chuyển

1.1.2.2 Tính dây chuyền liên tục

Những số liệu ban đầu để tính dây chuyền liên tục là sản lượng đầu vào (số sản phẩm) của dây chuyền trong một khoảng thời gian xác định (tháng, quý, ngày, ca) N0, sản phẩm đầu ra N1 của dây chuyền cùng trong thời gian đó và các quỹ thời gian tương ứng

Sản lượng đầu ra hàng ngày N1(chiếc) được xác định theo sản lượng đầu vào hàng ngày N0 (chiếc):

N1 = N0(100-a)/100

Ở đây:

a- Phần trăm phế phẩm (ví dụ, các chi tiết thuế thử khi điều chỉnh máy) Quỹ thời gian hàng ngày của dây chuyền Fn (phút) có tính đến thời gian gián đoạn để nghỉ ngơi Tn được xác định theo công thức:

Fn = (F0 - Tn)S

Ở đầy;

F0 - Quỹ thời gian lý thuyết của một ca làm việc (phút)

S - Số ca làm việc trong một ngày (1,2 hoặc 3 ca)

Khi thiết kế dây chuyền phải dựa vào nhịp sản xuất (nhịp của dây chuyền) Nhịp này phải đảm bảo hoàn thành sản lượng đặt ra trong thời gian : tháng, ngày, ca…

Nhịp của dây chuyền r được xác định theo công thức:

0

F T s 100 ar

N 100



Ở đây: các kí hiệu N0, F0, Tn, s, a đã được giải thích ở các công thức trên:

Số chỗ làm việc C, ở nguyên công thứ i bằng

i i

tCr

Ở đây: ti - Thời gian làm việc của nguyên công thứ i

r - Nhịp của dây chuyền (phút)

Số công nhân A có tính đến khả năng phục vụ nhiều chỗ làm việc được tính theo công thức:

m i

m - Số nguyên công trên dây chuyền

yi - Số chỗ làm việc mà công nhân có thể phục vụ được ở nguyên công thứ i Tốc độ của băng tải khi lắp ráp Vbt (m/phút) cần phải được phối hợp với nhịp của dây chuyền

0 bt

lVr

l V

pr



Tốc độ của băng tải không những phải đảm bảo năng suất đặt ra mà còn phải đảm bảo an toàn và thuận tiện trong lao động Theo kinh nghiệm và phạm vi của tốc độ hợp lý nằm trong khoảng 0,1 2 m/phút

Trên dây chuyền sản xuất liên tục thường có hai loại dự trữ chi tiết (hoặc cụm chi tiết), đó là: dự trữ công nghệ và dự trữ vận chuyển

Dự trữ công nghệ là số chi tiết (hoặc cụm chi tiết) nằm trong quá trình gia công tại các chỗ làm việc Khi di chuyển chi tiết theo chiếc (theo đơn vị) thì dự trữ công nghệ ZCN (chiếc) bằng số chỗ làm việc c, có nghĩa là:

ZCN = c Còn khi di chuyển số chi tiết p theo loạt ta có:

pc

Z  c 1 pCác dây chuyền sản xuất liên tục được chia thành ba loại:

- Dây chuyền sản xuất liên tục (gọi tắt là dây chuyền liên tục) với băng tải làm việc

- Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối

- Dây chuyền tự động hoá

Ngoài ra, trong chế tạo máy hạng nặng thường có dây chuyền với đối tượng

cố định (tương ứng trong lắp ráp)

1.1.2.3 Dây chuyền liên tục với băng tải làm việc

Các dây chuyền loại này thường được sử dụng để lắp ráp và sửa nguội sản

phẩm khi số lượng sản phẩm lớn Ở đây các nguyên công được thực hiện trực tiếp trên băng tải, công nhân được bố trí làm việc ở một phía hoặc hai phía của băng tải theo trình tự của các nguyên công trong quy trình công nghệ Sản phẩm trên băng tải được gá đặt tại các vị trí có khoảng cách bằng nhau l0 (bước của băng tải)

Hình1.4: dây chuyền sản xuất liên tục

Vị trí của băng tải mà tại đó các nguyên công được thực hiện gọi là vùng làm việc của nguyên công Như vậy chiều dài của vùng làm việc của các nguyên công l0 (m) được xác định theo công thức:

các kí hiệu trong công thức đã được giải thích ở trên

Tuy nhiên, ở các công thức có sự chênh lệch chút ít về thời gian (do tính toán lý thuyết và do tính chất của công việc) cho nên chiều dài vùng làm việc thực tế phải được bổ sung một đoạn L1 (chiều dài bổ sung) để các nguyên công được hoàn thành đúng theo nhịp của dây chuyền Chiều dài bổ sung L10,2l0

Như vậy, chiều dài của toàn bộ băng tải L được tính theo công thức:

1.1.2.4 Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối

Dây chuyền loại này chỉ được sử dụng để di chuyển đối tượng sản xuất từ vị trí này sang vị trí khác Để thực hiện nguyên công đối tượng sản xuất (chi tiết hoặc bộ phận sản phẩm) được lấy ra khỏi băng tải và sau khi thực hiện nguyên công xong đối tượng sản xuất lại được di chuyển sang vị trí tiếp theo

Hình1.5: dây chuyền sản xuất băng tải phân phối

Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối đảm bảo số lượng chi tiết dự trữ nhỏ nhất, chu kì sản xuất nhỏ nhất và mối liên hệ sản xuất giữa các chỗ làm việc Trong trường hợp khi mà thời gian của các nguyên công khác nhau và để thực hiện một nguyên công nào đó cần phải phối hợp chính xác số lượng chi tiết cho chỗ làm việc Điều này có thể đạt được bằng cách đánh dấu băng tải theo từng đoạn riêng biệt, mỗi đoạn đó di chuyển đối tượng sản xuất tới một chỗ làm việc xác định Nhờ đó mà có thể đạt được sự chất tải đều nhau của các chỗ làm việc

1.1.2.5 Dây chuyền liên tục với đối tượng cố định

Dây chuyền loại này được sử dụng khi lắp ráp các sản phẩm hạng nặng Trong trường hợp này tại các chỗ làm việc cố định đồng thời có một số sản phẩm Quá trình lắp ráp được chia ra các nguyên công tương ứng với các chỗ làm việc Các đội công nhân lắp ráp thực hiện nguyên công của mình theo một nhịp nhất định Thành phần của đội công nhân được xác định xuất phát từ khối lượng của các nguyên công và nhịp của dây chuyền Số lượng trạm lắp ráp bằng

số lượng nguyên công và chính bằng số đội công nhân Đôi khi để sửa chữa những khuyết tật của sản phẩm, trên dây chuyền người ta đặt thêm một vài trạm lắp đắt dự phòng

1.1.2.6 Dây chuyền tự động

Dây chuyền tự động rất đa dạng về cấu trúc, công nghệ và hình thức tổ chức Tuy nhiên, các dây chuyền tự động có thể được chia ra

1 Dựa theo mức độ chuyên môn hoá

Dây chuyền một đối tượng (trong sản xuất hàng khối) và dây chuyền nhiều đối tượng (trong sản xuất hàng loạt)

2 Dựa theo số lượng chi tiết được gia công đồng thời trên các vị trí

Dây chuyền gia công từng chi tiết và dây chuyền gia công nhiều chi tiết cùng lúc

3 Theo đặc trưng vận chuyển chi tiết

Dây chuyền chuyển động liên tục và dây chuyền chuyển đọng gián đoạn

4 Theo mức độ trùng khớp của thời gian vận chuyển với thời gian gia công Dây chuyền không trùng khớp và dây chuyền trùng khớp (một phần hoặc toàn bộ) giữa hai loại thời gian (thời gian vận chuyển và thời gian gia công)

5 Theo tính chất nối kết của các máy

Dây chuyền với các liên kết cứng và dây chuyền với cách liên kết mềm

Ngoài ra, theo đặc trưng vận chuyển chi tiết, sự tồn tại và cách lắp đặt phễu chứa người ta chia các dây chuyền tự động ra thành 5 loại sau đây

a) Dây chuyền tự động thẳng dòng

Dây chuyền loại này là hệ thống nối kết các thiết bị (cơ cấu ) tự động với cách di chuyển trực tiếp bán thành phẩm từ vị trí này sang vị trí khác và khoảng cách di chuyển bán thành phẩm đúng bằng khoảng cách giữa các vị trí làm việc Trên những dây chuyền như vậy chỉ tồn tại dạng dự trữ công nghệ

b) Dây chuyền tự động liên tục

Dây chuyền tự động loại này cũng bao gồm những thiết bị (cơ cấu) như trên nhưng thực hiện việc di chuyển từ từ bán thành phẩm theo băng tải Trên các dây chuyền như vậy ngoài dạng dự trữ công nghệ còn có dạng dự trữ vận chuyển c) Dây chuyền tự động dạng phễu

Dây chuyền tự động loại này gồm những máy tự động riêng biệt, chúng hoạt động độc lập nhờ mỗi phễu có ổ chứa và các máy được nối kết với nhau bằng các

cơ cấu bốc dỡ

d) Dây chuyền tự động thẳng dòng - dạng phễu

Dây chuyền loại này gồm một số công đoạn tự động được nối với nhau bằng các phễu chứa Bán thành phẩm được di chuyển theo vị trí làm việc một khoảng cách bằng khoảng cách giữa các máy

e) Dây chuyền tự động liên tục - dạng phễu

Dây chuyền tự động loại này cũng gồm hệ thống cơ cấu như trên nhưng khác ở chỗ là bán thành phẩm di chuyển từ từ, mỗi hành trình (bước di chuyển) đúng bằng kích thước khuôn khổ (bề rộng) của bản thân

Ở 3 loại dây chuyền cuối ngoài các dạng dự trữ công nghệ và vận chuyển còn có thêm dự trữ giữa các nguyên công (do các dạng phễu chứa tạo ra)

Các dây chuyền tự động có mối liên kết cứng thường được trang bị một cơ cấu vận chuyển để thực hiện việc di chuyển bán thành phẩm theo vị trí làm việc

tương ứng với nhịp của dây chuyền Như vậy, nếu máy nào ngừng hoạt động thì

cả dây chuyền bị dừng và do đó năng suất gia công (hoặc lắp ráp) giảm

Nhịp của dây chuyền tự động rtd được xác định bằng công thức tổng quát sau đây:

 : Thời gian vận chuyển giữa các nguyên công (phút)

Trong chế tạo máy người ta còn sử dụng các dây chuyền tự động gồm các máy gia công và cơ cấu vận chuyển quay tròn

- Các cơ cấu vận chuyển

P ,P ,P - Các máy gia công

Các máy gia công và các cơ cấu vận chuyển (máy vận chuyển) có mối liên kết cứng và quay đồng bộ với nhau Quá trình gia công chi tiết được thực hiện đồng thời với quá trình vận chuyển (T ,T ,T ,T1 2 3 4quay để vận chuyển phôi gia công p1, p2 và p3, còn T4 là đưa chi tiết ra ngoài sau khi đã được gia công xong ở máy cuối cùng p3)

Thời gian chi tiết (phôi) nằm trên bàn của máy gia công phụ thuộc vào số vị trí của dụng cụ Khi chọn số dụng cụ có thể đảm bảo được thời gian cần thiết của quá trình công nghệ Trong trường hợp này thì nhịp của dây chuyền được xác định bằng khoảng thời gian mà một chi tiết (một sản phẩm) đi ra khỏi máy gia công Dây chuyền tự động gồm các máy quay tròn cho phép gia công một số chủng loại chi tiết có quy trình công nghệ gần giống nhau, có nghĩa là, loại dây chuyền này được ứng dụng trong sản xuất hàng loạt Các dây chuyền loại này rất linh hoạt có hiệu quả kinh tế cao

1.1.3 Điều kiện tổ chức và ưu điểm của tổ chức sản xuất dây chuyền

1.1.3.1 Điều kiện tổ chức của sản xuất dây chuyền

Sản xuất dây chuyền có hàng loạt đòi hỏi đối với phương pháp tổ chức nó Dưới dây ta xét những yêu cầu đó

Kết cấu được chế tạo trong điều kiện sản xuất hàng loạt tính công nghệ cao (tính dễ gia công), có nghĩa là, phải thoả mãn những đặc tính của việc tổ chức các nguyên công

Quy trình công nghệ phải được thực hiện bằng các phương pháp gia công tiên tiến, phải được cơ khí hoá và tự động hoá

Điều kiện thiết yếu để sản xuất dây chuyền đạt hiệu quả là quy trình ổn định

và đảm bảo được các: chế độ kỹ thuật, chế độ phục vụ và chế độ lao động

a Chế độ kỹ thuật

Chế độ kỹ thuật đòi hỏi các phương pháp gia công phải ổn định và có khả năng lặp lại các nguyên công một cách hệ thống trong những điều kiện định trước (ổn định về chủng loại chi tiết, về chất lượng phôi, về chế độ gia công, về trang bị công nghệ và về các điều kiện tổ chức…)

b Chế độ phục vụ

Chế độ phục vụ đòi hỏi cung cấp cho dây chuyền tất cả những yếu tố cần thiết đẻ cho dây chuyền hoạt động bình thường như phôi, dụng cụ, các thiết bị sửa chữa… Phôi có thể cấp liên tục tương ứng với nhịp của dây chuyền hoặc có thể cấp theo chu kỳ Dụng cụ trên dây chuyền phải được thay đổi theo quy trình lập sẵn Dụng cụ trên dây chuyền phải được thay đổi theo quy trình lập sẵn Sửa chữa thiết bị cần được thực hiện theo kế hoạch và phải thực hiện các phương pháp dự phòng

c) Chế độ lao động

Chế độ lao động đòi hỏi công nhân phải tuân theo nguyên tắc làm việc trên dây chuyền để đảm bảo cho nhịp sản xuất được ổn định Trên các dây chuyền để

đảm bảo cho nhịp sản xuất được ổn định Trên các dây chuyền liên tục thường tất

cả công nhân được giải lao 5 10 phút khi dây chuyền ngừng hoạt động

1.1.3.2 Ưu điểm của tổ chức sản xuất dây chuyền

Sản xuất dây chuyền là hình thức tổ chức sản xuất có hiệu quả nhất ưu điểm của sản xuất dây chuyền là:

- Tăng năng suất lao động

- Giảm chu kỳ sản xuất

- Giảm phế phẩm

- Sử dụng tất các nguồn vốn của nhà máy

- Nâng cao chất lượng và giảm giá thành của sản phẩm

Tăng năng suất lao động của sản phẩm dây chuyền là nhờ vào tác động của các yếu tố kỹ thuật và tổ chức Các yếu tố đó là cơ khí hoá và tự động hoá, sử dụng các trang bị chuyên dùng, cơ khí hoá quá trình vận chuyển và các quá trình phụ, ứng dụng công nghệ sản xuất tiên tiến

Một ý nghĩa khác của dây chuyền sản xuất liên tục là nhịp sản xuất Nhịp sản xuất cho phép tổ chức rất tốt cơ sở vật chất, kỹ thuật của nhà máy, giảm được phôi liệu chứa trong kho, do đó sử dụng tốt phôi liệu trong sản xuất và lưu thông Như vậy, sản xuất dây chuyền là hướng quan trọng của tiến độ kỹ thuật nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế cao

Ứng dụng trong sản xuất dây chuyền các thiết bị tự động đòi hỏi phải có vốn đầu tư bổ sung cho thiết kế chế tạo, lắp đặt và vận hành chúng Tuy nhiên, với việc sử dụng hết công suất thì các chi phí này sẽ được hoàn thành nhanh chóng

do giảm được giá thành chế tạo sản phẩm

1.2 Hệ thống kiểm tra tự động

1.2.1 Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động

Hệ thống kiểm tra tự động của FMS là một khâu rất quan trọng bởi vì nó xác định khả năng không có sự tham gia của con người (khả năng tự động hóa) trong FMS Hệ thống kiểm tra tự động giải quyết những vấn đề sau đây:

- Nhận và trình thông tin về các tính chất, trạng thái kỹ thuật và cách bố trí không gian của các đối tượng được kiểm tra, đồng thời cả về trạng thái của môi trường công nghệ và điều kiện sản xuất

- So sánh giá trị thực tế với giá trị danh nghĩa của thông số

- Truyền thông tin về sự không tương thích với các mô hình của quá trình sản xuất để kịp thời hiệu chỉnh trên các cấp điều khiển khác nhau của hệ thống FMS

- Nhận và trình thông tin về thực hiện chức năng

Hình1.6: Nhiệm vụ của hệ thống kiểm tra tự động

Hệ thống kiểm tra tự động cần đảm bảo:

- Khả năng điều chỉnh tự động các thiết bị kiểm tra trong phạm vi một chủng loại của các đối tượng được kiểm tra

- Phối hợp các đặc tính động lực học của hệ thống kiểm tra tự động với các tính chất động lực học của các đối tượng cần được kiểm tra

- Độ tin cậy của kiểm tra, kể cả kiểm tra việc chuyển đổi và truyền thông tin

- Độ ổn định của các thiết bị kiểm tra

Phân loại các dạng kiểm tra được trình bày trong bảng

Bảng 1: phân loại các dạng kiểm tra

Mục đích kiểm tra Chất lượng sản phẩm

Khả năng làm việc của thiết bị Nhiệm vụ được giải quyết Tiếp nhận

Dự phòng Chuẩn đoán Tác động với đối tượng Tích cực: trực tiếp và gián tiếp

Thụ động: sau mỗi nguyên công, sau vài nguyên công

Thông số: định lượng, dung sai Chức năng hoạt động

Giải quyết kết cấu Bên trong (tự kiểm tra)

kỹ thuật tính toán và kỹ thuật lập trình

Ngoài các dạng kiểm tra sau đây, còn cần phải kiểm tra các điều kiện sản xuất, gắn liền với kỹ thuật an toàn (điều kiện sản xuất thông thường là những yếu

tố tác động bên ngoài như nhiễm bụi, nhiệt độ và độ ẩm không khí, chúng được gọi một cách chính xác hơn là các thông số của môi trường công nghệ) Ở đây,

kiểm tra chủ yếu để đảm bảo an toàn cho người công nhân, giữ cho thiết bị không bị hỏng hóc và nhằm mục đích đạt chất lượng sản phẩm cao

Khi thiết lập hệ thống kiểm tra tự động của FMS, người thiết kế cần phải:

- Xác định các nguyên tắc cơ bản của hệ thống kiểm tra tự động (tập trung hóa quá trình kiểm tra, mức độ tự động hóa quá trình kiểm tra và mức độ phối hợp giữa kiểm tra và gia công, ứng dụng phương pháp kiểm tra xác suất v.v…)

- Tối ưu hóa chủng loại và đặc tính của các thông số cần kiểm tra, chế độ làm việc của các phần tử trong FMS, khả năng hoạt động của thiết bị, đồ gá và dụng cụ

- Xác định loại thông tin và hình thức trình và truyền thông tin trong hệ thống kiểm tra tự động, đồng thời trình và truyền thông tin từ hệ thống kiểm tra

tự động tới hệ thống điều khiển của FMS

- Chọn thiết bị đo, đảm bảo độ chính xác yêu cầu và độ ổn định hoạt động của FMS

- Xác định mối liên kết chức năng của hệ thống kiểm tra tự động trong hệ thống điều khiển chung của FMS

Ứng dụng hệ thống kiểm tra tự động cho phép phân bố tối ưu quá trình kiểm tra phôi, bán thành phẩm và thành phẩm, đảm bảo từng bước chuyển kiểm tra chất lượng sản phẩm sang điều khiển chất lượng sản phẩm

Hiệu quả sử dụng hệ thống kiểm tra tự động còn hơn nhiều khi nó là thành phần của hệ thống sản xuất tích hợp có sự trợ giúp của máy tính (CIM)

1.2.2 Cấu trúc của hệ thống kiểm tra tự động

Cấu trúc điển hình của hệ thống kiểm tra tự động trong FMS bao gồm ba mức mức cao, mức trung bình và mức thấp

Mức cao đảm bảo kiểm tra tổng hợp tất cả các tế bào tự động (môđun tự động) để phối hợp hoạt động, để điều chỉnh và sửa chữa, dể truyền tải thông tin tới trạm điều khiển của hệ thống FMS và để giải quyết những nhiệm vụ sau đây:

- Tiếp nhận, xử lý và tổng hợp thông tin từ mức thấp hơn (từ các tế bào tự động)

- Kiểm tra khối lượng và chất lượng sản phẩm và cung ứng vật chất - kỹ thuật (vật liệu, dụng cụ v…v)

- Kiểm tra các nguyên công được thực hiện trên các té bào tự động

- Tự kiểm tra và kiểm tra hoạt động của mức thấp hơn

Mức trung bình đảm bảo kiểm tra tế bào tự động và truyền lên mức cao thông tin tổng hợp về tính chất, trạng thái kỹ thuật và vị trí không gian của các đối tượng được kiểm tra và của các bộ phận của tế bào tự động Hệ thống kiểm tra tự động ở mức trung bình giải quyết những nhiệm vụ sau:

- Tiếp nhận và xử lý tông tin về các thông số được kiểm tra, về các thông số hoạt động của tế bào tự động, về các thông số c ủa môi trường công nghệ và truyền thông tin lên mức cao

- Kiểm tra chất lượng gia công trên các tế bào tự động

- Kiểm tra các nguyên công

- Tự kiểm tra và kiểm tra hoạt động của mức thấp hơn

Mức thấp đảm bảo kiểm tra đối tượng gia công, trạng thái kỹ thuật và vị trí không gian của các bộ phận của máy CNC, của rôbôt cấp phôi, của thiết bị kiểm tra tự động Ở mức thấp hệ thống kiểm tra tự động giải quyết những nhiệm vụ sau đây:

- Tiếp nhận và xử lý thông in về các thông số được kiểm tra và truyền thông tin lên mức trung bình

- Kiểm tra các bước công nghệ

- Kiểm tra hoạt động của các bộ phận của máy

- Truyền thông tin tới hệ thống phục vụ để chuẩn đoán các hỏng hóc của dụng cụ và thiết bị

Hệ thống kiểm tra tự động cho phép xác định đối tượng và thiết bị kiểm tra đối với từng mức (cao, trung bình hoặc thấp) Đối tượng kiểm tra ở mức cao là

tất cả các tế bào tự động điển hình (tế bào gia công, tế bào vận chuyển, tế bào kho chứa, tế bào đo kiểm tra, tế bào thử nghiệm) và chỗ làm việc của công nhân, còn thiết bị kiểm tra là tổ hợp máy tính điều khiển trên cơ sở máy tính nhỏ Đối tượng kiểm tra mức trung bình là tế bào tự động (bao gồm tất cả các hệ thống tự động cơ sở), còn thiết bị kiểm tra là tổ hợp máy tính điều khiển trên cơ sở các máy tính nhỏ thành phần của tổ hợp máy tính điều khiển bao gồm: các máy tính, thiết bị nối kết với các đầu cuối ở xa và mạng máy tính nội bộ và các thiết

bị nâng cao độ ổn định của hệ thống Đối tượng kiểm tra ở mức thấp là các thành phần của hệ thống tự động cơ sở như cơ cấu điều khiển, cơ cấu chuyển đổi, cơ cấu chấp hành, đối tượng gia công Thiết bị kiểm tra ở mức thấp là các đattric đo lực cắt dùng cho các máy cắt kim loại), các đattric xác định vị trí (dùng cho rôbôt), đattric hành trình (dùng cho rôbôt vận chuyển), các đattic nhiệt độ, đattric

áp suất, đattric đo độ ẩm v.v (dùng cho kiểm tra môi trường công nghệ)

1.2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống kiểm tra tự động

Nhiệm vụ chính khi xây dựng hệ thống kiểm tra tự động là phân bố chức năng kiểm tra giữa các mức và tối ưu hóa thành phần của các thiết bị kiểm tra ở mức thấp Trong trường hợp này phải đảm bảo khả năng tự động điều khiển kết quả kiểm tra ở mức thấp của hệ thống một cách cao nhất

Khối lượng kiểm tra được phân phối giữa thiết bị và đối tượng gia công trong các hệ thống tự động cơ sở và giữa các hệ thống tự động cơ sở theo đối tượng gia công Ví dụ, đối tượng gia công có thể được kiểm tra bằng cách đo các thông số của nó (kích thước, hình dáng của phôi khi gia công cơ, chiều dày lớp phủ trong quá trình mạ v.v…), cũng như đo các thông số của thiết bị gia công (độ mịn của mũi khoan, của dao tiện hoặc của dao phay v…v) Các thông số kiểm tra trên đây có thể được tách ra theo thời gian và không gian: một phần các thông số được kiểm tra tại vùng gia công, một phần các thông số được kiểm tra bằng cánh tay rôbôt và một phần các thông số được kiểm tra bằng rôbôt di động

Hình 1.7: Các kiểu cấu tạo của các loại máy đo kiểm CNC a- dạng công xôn; b-dạng không công xôn; c- dạng cầu; d- dạng cầu-cổng; 1- giá đỡ; 2-ống gá; 3- bàn máy; 4- đattric; 5- cần công xôn; 6-bàn quay;

7- trụ đứng; 8- cầu; 9- cổng

Kiểm tra nguyên công các thông số của chi tiết được xây dựng theo nguyên tắc "không tin cậy" (kiểm tra lại) hoặc "tin cậy"

Trong trường hợp thứ nhất có thể có ba phương án:

- Kiểm tra đầu vào của nguyên công tiếp theo (máy tiếp theo) tất cả các yếu

tố của nguyên công trước đó

- Kiểm tra đầu vào của nguyên công tiếp theo một phần các thông số đã được kiểm tra ở nguyên công trước (những thông số này có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng của nguyên công tiếp theo)

- Kiểm tra phân phối Kiểm tra phân phối có nghĩa là tất cả các thông số cần kiểm tra được chia ra hai phần cho các thiết bị kiểm tra đặt ở đầu ra của nguyên công trước và ở đầu vào của nguyên công tiếp theo

Trong trường hợp thứ hai không cần thiết phải kiểm tra ở đầu vào của nguyên công tiếp theo

Đối với các hệ thống FMS thì nguyên tắc "tin cậy" là thích hợp nhất Nguyên tắc này được ứng dụng để hoàn chỉnh quy trình công nghệ, còn hệ thống kiểm tra và chuẩn đoán phải đảm bảo giải quyết một nhiệm vụ phức tạp, đó là tối

ưu hóa số nguyên công cần kiểm tra

Ở mức thấp của hệ thống kiểm tra tự động thì tối ưu hóa được thực hiện để giảm thiểu các thiết bị kiểm tra trên cơ sở độ ổn định của các thành phần trong hệ thống tự động cơ sở, các khuyết tật có tính xác suất, giá thành phục hồi các hỏng hóc và những chi phí chung cho kiểm tra Từ những điều kiện này cần phải có những phương pháp đảm bảo độ tin cậy của các thiết bị kiểm tra trong hệ thống kiểm tra tự động Các phương pháp đó là: kiểm tra định kỳ các thiết bị kiểm tra hoặc lắp thêm các thiết bị phụ trợ để tự kiểm t ra

1.2.4 Chế độ hoạt động của hệ thống kiểm tra tự động

Hệ thống kiểm tra tự động có thể hoạt động với năm chế độ sau đây: chế độ khởi động, chế độ làm việc, chế độ điều chỉnh, chế độ dừng theo kế hoạch và chế

độ dừng để sửa chữa các hỏng hóc

1.2.4.1 Chế độ khởi động

Chế độ khởi động được bắt đầu từ việc hỏi (kiểm tra) tất cả các phần tử và các hệ thống của FMS Trong trường hợp này, hệ thống kiểm tra tự động thực hiện việc chuẩn đoán trạng thái kỹ thuật của các phần tử và các hệ t hống trong FMS, phát lệnh đầu ra của tất cả các hệ thống ở vị trí ban đầu, kiểm tra hoạt động của lệnh này, kiểm tra sự tồn tại và mã số của các phôi và dụng cj Trong quá trình kiểm tra, các khuyết tật sẽ được loại bỏ

Tất cả các nước kiểm tra đều hoạt động với chế độ khởi động

1.2.4.2 Chế độ làm việc

Ở chế độ làm việc, hệ thống kiểm tra tự động cho phép kiểm tra chất lượng chế tạo sản phẩm, kiểm tra dòng sản phẩm, kiểm tra dụng cụ, năng lượng, thông tin, kiểm tra hoạt động của các hệ thống phụ trợ (làm sạch phoi, rửa chi tiết, làm lạnh, vận chuyển phoi, hút bụi, cấp dung dịch trơn nguội, điều hòa không khí v…v), kiểm tra trạng thái kỹ thuật của tất cả các phần tử và các

1.2.4.4 Chế độ dừng theo kế hoạch

Đây là một chế độ hoạt động đặc biệt của FMS, nó cho phép khởi động tiếp theo không phải từ thời điểm làm việc ban đầu của hệ thống, mà từ thời điểm nó được dừng theo kế hoạch Ở chế độ này, quá trình gia công trên các máy được kết thúc, hệ thống tự động thực hiện việc tháo và gá chi tiết, đưa các bộ định vị tự động về vị trí ban đầu, ghi trạng thái của FMS trên băng từ, ngắt tất cả các trạm cấp năng lượng Nhiệm vụ của hệ thống kiểm tra tự động trong trường hợp này là kiểm tra quá trình xử lý hoạt động, cho nên có thể tiến hành việc chuẩn đoán các hệ thống và điều phối thông tin cho các thợ điều chỉnh và các thợ sửa chữa

1.2.4.5 Chế độ dừng để sửa chữa hỏng hóc

Chế độ này được thực hiện đối với tất cả mức kiểm tra của hệ thống kiểm tra tự động Ở mức thấp, chế độ này xuất hiện bằng giới hạn của phế phẩm cho phép và bằng sai số của các thông số của hệ thống tự động cơ sở hoặc của các thiết bị kiểm tra Tín hiệu về tình trạng phải dừng để sửa chữa từ các nức kiểm tra được chuyển tới mức kiểm tra cao hơn và được xử lý ở trạm điều khiển của FMS

1.2.5 Cơ sở vật chất - kỹ thuật của hệ thống kiểm tra tự động

Chọn thiết bị kiểm tra, trước hết phụ thuộc vào những thông số cần đo trong FMS khi kiểm tra chất lượng sản phẩm cũng như khi kiểm tra hoạt động của hệ thống Chính vì vậy mà bước đầu tiên khi xây dựng hệ thống kiểm tra tự động là chọn số lượng tối ưu các thông số cần kiểm tra đối với mỗi phần tử của FMS Chủng loại các thông số cần kiểm tra trong các ngành sản xuất khác nhau (gia công cơ, gia công điện hóa, lắp ráp v.v…) cũng rất khác nhau Dưới đây chỉ nghiên cứu một số ví dụ trong gia công Tuy nhiên phần lớn các lý thuyết đều có thể ứng dụng cho nhiều ngành sản xuất khác

1.2.6 Các thông số cần kiểm tra

Xây dựng hệ thống kiểm tra trong quá trình chế tạo sản phẩm cho phép tạo được quy trình kiểm tra thích ứng với quy trình chế tạo sản phẩm Quy trình kiểm tra và quy trình chế tạo chi tiết bao gồm các bước sau đây:

1 Kiểm tra vật liệu ban đầu

2 Xưởng chế tạo phôi

3 Kiểm tra phôi

4 Vận chuyển phôi

5 Phôi nằm trong kho chứa

6 Vận chuyển phôi

7 Kiểm tra việc gá đặt phôi

8 Kiểm tra chi tiết ở vùng gia công

để cho rôbôt có thể tóm được và để kẹp chặt trong đồ gá, đồng thời người ta còn

quan sát các khuyết tật bên ngoài và bên trong để đảm bảo chế độ gia công tự động Kiểm tra ở vùng gia công là kiểm tra độ chính xác gá đặt và kẹp chặt chi tiết trong đồ gá

Các thông số cần kiểm tra của chi tiết dạng vật thể tròn xoay được trình bày Các thông số đó là: đường kính, chiều dài, chiều sâu, kích thước ren, kích thước góc, bán kính mặt đầu, độ côn, độ cạnh, độ ôvan, độ nhám, độ đồng tâm của mặt ngoài và mặt trong, độ song song và độ vuông góc của các bề mặt, độ đảo của mặt tròn trong v.v…

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm cần phải kiểm tra không chỉ các chi tiết

mà còn phải kiểm tra các thông số của dụng cụ cắt (độ mòn của dao, nhiệt độ lưỡi cắt), kiểm tra máy (định vị và kẹp chặt chi tiết, biến dạng của máy), kiểm tra chế độ gia công (lực cắt, tốc độ cắt, mômen xoắn, lượng chạy dao và chiều sâu cắt), kiểm tra môi trường công nghệ (nhiệt độ và tiêu hao dung dịch trơn nguội, các yếu tố tác động khác như: rung động, nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của không khí) và kiểm tra các hệ thống phụ trợ

Các thông số cần kiểm tra của các thiết bị kỹ thuật trong FMS được chia ra các loại thông số sau đây

Độ ổn định của FMS được đảm bảo bằng độ ổn định của các phần tử trong

hệ thống và bằng kiểm tra thường xuyên khả năng làm việc của máy, của đồ gá, của dụng cụ, của rôbôt, của kho chứa, của các thiết bị điều khiển và máy tính Như vậy, để nâng cao độ ổn định của FMS cần phải thường xuyên kiểm tra các

thông số của các tế bào tự động (các máy và các thiết bị tự động) và các hệ thống phụ trợ, đồng thời phải kiểm tra của các thiết bị trong FMS khi hoạt động và khi chuẩn đoán

1.3 Đo lường tự động

1.3.1 Khái niệm về đo lường tự động

Đo lường tự động là tổ hợp các phương pháp và các thiết bị dùng để xác định chính xác kích thước cần đo của vật sau đó kết quả đo được tự động cung cấp mà không hề có vai trò của công người trong quá trình tiến hành công việc

đo lường

Thông thường hệ thống đo lường tự động thường được kết hợp cùng với hệ thống sản xuất dây chuyền tự động, nó có vai trò tích cực trong công tác kiểm soát chất lượng sản phẩm một cách chủ động giúp hạn chế phế phẩm của dây chuyền Đặc điểm của hệ thống đo lường tự động là quá trình tiến hành kiểm tra nhanh chóng, không phụ thuộc nhiều vào vai trò và kinh nghiệm của người công nhân, chất lượng của công việc đo lường tự đông phụ thuộc vào trình độ khoa học và các trang thiết bị công nghệ Quá trình tự động đo lường thì không làm ảnh hưởng gì nhiều đến quá trình sản xuất

1.3.2 Phân loại các phương pháp đo lường tự động

Quá trình kiểm tra kỹ thuật ở các nhà máy cơ khí bao gồm nhiều loại

nguyên công kiểm tra, chúng được chia ra 3 loại:

1.3.2.1 Phân loại theo thời gian thực hiện

Theo thời gian thực hiện người ta phân biệt:

- Trạm đo lường tự động bước đầu (kiểm tra sơ bộ)

Các nguyên công này được dùng để kiểm tra chất lượng của vật liệu và bán thành phẩm trước khi gia công và chi tiết trước khi lắp ráp Ví dụ, kiểm tra các

tính chất cơ, lý, hóa của vật liệu, kiểm tra các chi tiết thành phẩm ở kho chứa của phân xưởng lắp ráp

- Trạm đo lường tự động trung gian

Các nguyên công này được thực hiện theo thứ tự của quy trình công nghệ Nhờ có công tác đo lường kiểm tra trung gian mà các chi tiết bán thành phẩm nếu không đạt yêu cầu có thể bị oại bỏ ra khỏi các nguyên công tiếp theo Ví dụ, kiểm tra bánh răng hoặc then hoa trước khi nhiệt luyện, kiểm tra đường kính của xilanh trong động cơ trước khi mài

- Trạm đo lường tự động lần cuối

Các nguyên công này thực hiện việc đo lường kiểm tra tự động sản phẩm ở từng giai đoạn xác định của quá trình sản xuất (ví dụ, trước khi chuyển phôi hoặc chi tiết sang phân xưởng khác) hoặc trước khi chuyển sản phẩm hoàn thiện cho người tiêu dùng

1.3.2.2 Phân loại theo vị trí thực hiện

Theo phương pháp này người ta phân biệt:

 Đo tự động tại chỗ

Các nguyên công này được thực hiện ở các trạm kiểm tra tĩnh tại chỗ (cố định) được thiết lập trong những trường hợp sau: khi cần kiểm tra số lượng lớn đối tượng (phôi, chi tiết, sản phẩm) như nhau trên thiết bị kiểm tra chuyên dùng hoặc khi có khả năng đưa công việc kiểm tra tĩnh hoặc chuyển sang phân xưởng khác Ví dụ, kiểm tra trung gian ở dây chuyền sản xuất, kiểm tra chi tiết lần cuối sau khi gia công cơ và được chuyển vào kho chứa của phân xưởng lắp ráp

 Đo tự động di động

Các nguyên công này được thực hiện trực tiếp tại các chỗ làm việc trong các trường hợp sau: khi đo kiểm tra các chi tiết lớn, cồng kềnh và không thuận tiện cho việc vận chuyển, khi gia công và kiểm tra số ít đối tượng giống nhau, khi có

khả năng sử dụng những phương pháp đo lường đơn giản Ví dụ, khi kiểm tra các chi tiết lớn trong phân xưởng lắp ráp của các nhà máy chế tạo máy hạng nặng

1.3.2.3 Phân loại theo mức độ bao hàm sản phẩm

Theo phương pháp này người ta phân biệt:

- Trạm đo lường tự động toàn bộ sản phẩm

Các nguyên công này được thực hiện đối với 100% số sản phẩm trong những trường hợp sau khi không có độ an toàn về chất lượng của vật liệu, bán thành phẩm, phôi, chi tiết và sản phẩm; khi thiết bị hoặc quy trình không đảm bảo được tính đồng nhất của đối tượng gia công; khi không thực hiện được lắp lẫn hoàn toàn trong lắp ráp; khi sau nguyên công có ý nghĩa quyết định đối với chất lượng của nguyên công tiếp theo hoặc lắp ráp; khi sau các nguyên công tinh

và đắt tiền; khi kiểm tra chi tiết trước các nguyên công tinh và đắt tiền; khi thử các sản phẩm quan trọng (ví dụ, kiểm tra phôi dập tự do, kiểm tra nguyên công gia công mặt chuẩn, kiểm tra máy nén khí trên bệ thử)

- Trạm đo lường tự động lựa chọn

Các nguyên công này không được thực hiện đối với tất cả mà toàn bộ sản phẩm mà chỉ thực hiện đối ới một số sản phẩm nhất định Thông thường kiểm tra lựa chọn được thực hiện trong những trường hợp sau: khi các chi tiết có chất lượng như nhau; khi quy trình công nghệ có ổn định cao; sau các nguyên công không có ý nghĩa quyết định đối với các nguyên công tiếp theo, khi thực hiện nguyên công kiểm tra cần phá huỷ chi tiết Ví dụ, kiểm tra lựa chọn có thể là kiểm tra phôi rèn, phôi dập, kiểm tra bulông được gia công trên máy tự động và kiểm tra chi tiết trên đường dây tự động

1.3.3 Thiết kế quy trình công nghệ kiểm tra kỹ thuật

Công nghệ kiểm tra ky thuật được hiểu là danh mục thứ tự các nguyên công kiểm tra và thiết bị cần thiết để kiểm tra

Công nghệ kiểm tra sản phẩm được thể hiện trong 3 tài liệu sau đây:

1.3.4 Thiết kế và chế tạo trạm đo lường tự động

Trong phiếu công nghệ có chỉ rõ thiết bị kiểm tra, đó là cơ sở mua hoặc để phòng công nghệ thiết kế và chế tạo Nếu phòng công nghệ thiết kế thì bản vẽ thiết kế xong được chuyển tới phân xưởng dụng cụ để gia công Sau khi gia công, thiết bị kiểm tra được thực hiệu chỉnh và sử dụng tại các xưởng sản xuất

Hình 1.9: Mô hình trạm kiểm tra trên dây chuyền

1.3.5 Bố trí các trạm đo lường tự động

Xuất phát từ nguyên tắc thẳng dòng (nguyên tắc tạo ra quãng đường đi ngắn nhất) các trạm đo lường tự động trong phân xưởng cần được bố trí cạnh chỗ làm

việc (chỗ gia công) theo tiến trình công nghệ Trong điều kiện sản xuất và trạm

đo lường tự động công đoạn sản xuất Trạm đo lường tự động trong công đoạn sản xuất là trạm kiểm tra sau nguyên công nào đó, còn trạm đo lường tự động ngoài công đoạn sản xuất là trạm kiểm tra sau khi gia công để chuyển lắp ráp các trạm kiểm tra cần được bố trí sao cho có khả năng đánh giá khách quan chất lượng sản phẩm

1.3.6 Tổ chức lao động của công nhân tại dây chuyền tự động có thiết bị đo kiểm tự động

Tổ chức lao động của công nhân kiểm tra kỹ thuật còn phải đảm bảo được năng suất lao động cao nhất trong điều kiện ổn định của các kết quả kiểm tra

Tổ chức chỗ kiểm tra phải đáp ứng yêu cầu mặt bằng hợp lý và tạo điều kiện làm việc thuận lợi cho công nhân Mặt bằng hợp lý đòi hỏi cách bố trí các dụng

cụ kiểm tra, khay đựng chi tiết (phế phẩm và thành phẩm), bảng chỉ dẫn kiểm tra hoặc bản vẽ sơ đồ kiểm tra sao cho quãng đường đi của người kiểm tra là ngắn nhất Trong trường hợp đặc biệt các dụng cụ kiểm tra cần được xếp đặt theo tuần

tự sử dụng và ở những chỗ cố định

Công nhân kiểm tra phải có trình độ tay nghề cao Nhìn chung công nhân kiểm tra cần nắm được điều kiện kỹ thuật của chi tiết, công dụng và điều kiện làm việc của chi tiết máy, công nghệ kiểm tra sản phẩm, nguyên tắc sử dụng thiết

bị kiểm tra, quy trình chế tạo sản phẩm, các dạng phế phẩm có thể xảy ra và nguyên tắc kỹ thuật an toàn khi thực hiện nguyên công kiểm tra Ngoài ra, công nhân kiểm tra còn phải biết sử dụng thành thạo thiết bị kiểm tra, đọc được bản vẻ sản phẩm, phân loại đúng các sản phẩm theo các chỉ tiêu chất lượng khác nhau (thành phẩm, khuyết tật, phế phẩm), đồng thời phải biết hoàn chỉnh hồ sơ có liên quan đến nguyên công kiểm tra

Số lượng công nhân kiểm tra phụ thuộc vào dạng sản xuất Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, nơi mà các nguyên công khiển tra ổn định và lặp lại

theo chu kỳ, số công nhân kiểm tra R được xác định theo chỉ tiêu thời gian của nguyên công kiểm tra:

1

m

i i i i

N n t b c R

F

Ở đây:

m - số chủng loại chi tiết được kiểm tra;

Ni - số chi tiết được kiểm tra trong một tháng;

ni - số lần đo trên một chi tiết thứ i;

ti -thời gian của một nguyên công kiểm tra;

bi - mức lựa chọn kiểm tra của chi tiết thứ i;

c- hệ số tính đến việc hoàn chỉnh hồ sơ kiểm tra (c = 1,1);

F- Thời gian làm việc trong một tháng của một công nhân kiểm tra

Trong sản xuất là yếu tố quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Ví dụ, băng máy tiện bị mòn là nguyên nhân gây ra độ côn hoặc ôvan của chi tiết; bạc dẫn hướng dao khoan, khoét, doa bị mòn sẽ làm cho lỗ khoan bị lệch

so với bản vẽ thiết kế hoặc sai số của đồ gá, khuôn mẫu, dụng cụ cắt có thể gây

ra phế phẩm, phá vỡ tính lắp lẫn hoàn toàn và do đó làm tăng thêm khối lượng cạo sữa khi lắp ráp

Các bộ phận trong nhà máy chịu trách nhiệm kiểm tra các thiết bị sản xuất khác nhau:

- Kỹ sư cơ điện của phân xưởng kiểm tra các máy gia công

- Phòng thí nghiệm đo lường trung tâm kiểm tra các dụng cụ đo và đồ gá kiểm tra

- Bộ phận kiểm tra của phân xưởng kiểm tra các đồ gá và dụng cụ cắt

- Các phòng thí nghiệm khác của nhà máy kiểm tra độ cứng và các tính chất

cơ lý của vật liệu

- Phòng năng lượng kiểm tra các thiết bị điện, động cơ điện, trạm biến thế, các dụng cụ đo điện, đo nhiệt

Nội dung chủ yếu của trạm đo lường tự động sản xuất là kiểm tra chất lượng lúc đưa vào sử dụng và kiểm tra định kỳ trong quá trình sử dụng Kiểm tra định

kỳ mỗi loại thiết bị sản phẩm phụ thuộc

1.4 Kết luận chương I

Ở chương một này thì tôi đã nghiên cứu tìm hiểu và khảo sát về các vấn đề sản xuất dây truyền, tổ chức sản xuất hoạt động của dây truyền liên tục và nghiên cứu về các hoạt động kiểm tra tự động của các trạm kiểm tra trên dây truyền tự động Việc nghiên cứu tìm hiểu này giúp tôi có các nhìn tổng thể về việc bố trí hoạt động của các trạm kiểm tra, qua đó thì phác thảo các kết cấu đơn giản của trạm kiểm tra đo kích thước lỗ tự động biết được vùng hoạt động cách thức trình

tự của một công việc kiểm tra đo kích thước nói chung

Những nội dung chính đã giải quyết trong chương I

- Nghiên cứu tìm hiểu về dây truyền tự động, khảo sát về các hoạt động kiểm tra tự động kích thước

- Nghiên cứu về việc bố trí, vận hành các trạm kiểm tra tự động kích thước

- Các tính toán thiết kế các trạm kiểm tra ở trên dây truyền, nên lắp đặt tại các vị trí như thế nào

- Thiết kế sơ bộ trạm kiểm tra kích thước tự động, tìm hiểu được cấu trúc hoạt động của một trạm kiểm tra Nghiên cứu hoạt động của một số mô hình đầu

đo kích thước lỗ tự động

Chương II: THIẾT KẾ ĐẦU ĐO CỦA THIẾT BỊ ĐO KIỂM TỰ ĐỘNG KÍCH THƯỚC LỖ TRÊN DÂY TRUYỀN TỰ ĐỘNG

2.1 Lựa chọn kết cấu của đầu đo

2.1.1 Mô tả hoạt động của thiết bị đầu đo tự động

Đầu đo của thiết bị chui sâu vào lỗ cần đo để đo kích thước của lỗ, sau đó tín hiệu của đầu đo được chuyển thành tín hiệu số thông qua một bộ chuyển đổi Khi đã mã hóa tin hiệu đo của đầu đo thành tín hiệu số thì tín hiệu số đó được qua một bộ vi mạch chuyển đổi tín hiệu số đó phù hợp với tín hiệu số của hệ điều hành của máy tính, khi máy tính nhận được thông tin của tín hiệu đầu vào của kích thước lỗ được đo thông qua phần mềm điều khiển tính toán xem kích thước

lỗ đó có đạt yêu cầu không Mô tả hoạt động của thiết bị thông qua sơ đồ hoạt

động bên dưới (Hình2.1)

Hình2.1: sơ đồ hoạt động của thiết bị

Trường hợp lỗ được đo đạt yêu cầu kỹ thuật thì cho phép sản phẩm vừa đo tiếp tục theo dây truyền sản xuất để gia công các bước tiếp theo, trường hợp lỗ được đo có kích thước chưa đạt yêu cầu thì loại khỏi dây truyền quay lại gia công đến khi nào đạt được kích thước yêu cầu, trường hợp lỗ được đo rộng quá kích thước được yêu cầu thì loại khỏi dây truyền có thể đưa đi sửa chữa hoặc nhập kho phế phẩm tận dụng vào công việc khác

Việc đặt các trạm kiểm tra kích thước của chi tiết sau mỗi một nguyên công đặc biệt là các nguyên công quan trọng đòi hỏi độ chính xác cao như vậy sẽ giúp ích rất nhiều cho công tác sản xuất vì có các lý do là:

 Lý do thứ nhất đầu đo kiểm tra kích thước lỗ sau khi được gia công thì sẽ kiểm soát được chất lượng của nguyên công vừa gia công xem lỗ đó có đạt yêu cầu hay chưa đạt yêu cầu hay là bị hỏng Để từ đó cách xử lý thích hợp nhất với

lỗ đã đạt yêu cầu thì tiếp tục cho gia công các bước tiếp theo như bình thường, nếu lỗ đó chưa đạt yêu cầu thì tiếp tục quay lại gia công bước trước đó cho đến khi đạt yêu cầu, nếu lỗ gia công bị rộng quá thì loại khỏi dây truyền gia công Và khi máy báo sản phẩm đạt yêu cầu gia công thì người công nhân nhận thấy là dây truyền công nghệ đang hoạt đông bình thường còn khi máy báo là có sản phẩm chưa đạt kích thước yêu cầu hay sản phẩm có kích thước quá kích thước được yêu cầu thì người công nhân nhận thấy là bước gia công đó có vấn đề không đạt

yêu cầu (xem minh họa hình 2.2; 2.3; 2.4)

Ví dụ: như là mũi khoan bị mòn quá giới hạn làm cho lỗ gia công bị hụt thì cần thay thế mũi khoan mới hay là lỗ bị rộng quá thì kiểm tra lại mũi khoan xem

có đúng kích thước không hay nguyên nhân gây hỏng hóc từ đâu để khắc phục sửa chữa đúng chỗ

Hình2.2: sản phẩm đạt yêu cầu gia công