máy dán siêu âm

Vật liệu đợc chuẩn bị xong ta ấn nút Start sau đó công nhân bỏ sp vào đầu gá mâm quay đến vị trí chầy dán thì dừng lại và bắt đầu chu trình của chầy dán và tay gắp sản phẩm hoạt động.. K

Ch¬ng I Kh¶o s¸t m¸y d¸n siªu ©m

Hình bên là sơ đồ máy dán siêu âm điều khiển chơng trình PLC Bộ phận cơ bản của máy là:

1 Tủ điện đợc nối với máy bằng cáp dẫn

2 Nút điều khiển (Start, stop)

3 Động cơ xoay chiều 3 pha dùng để quay mâm gá sản phẩm

4 Mâm gá sản phẩm

5 Dầu gá sản phẩm

6 Chày phát siêu âm ép dán sản phẩm

7 Màn hình điều khiển

8 Bộ phát xung siêu âm cấp cho chầy

9 Bộ nguồn khí nén cấp cho hành trình hoạt động của chầy và tay cắp sp

S'2 là procimity sensơ dùng để cảm biến vị trí phát siêu âm của chầy

S4, S5, S6, S7 là procimity sensơ dùng để cảm biến hành trình lên xuống, sang trái phải của tay gắp sản phẩm

S8, S'8 là pho tô sensơ dùng để đếm sản phẩm đã đợc dán song

II Mô tả hoạt động dạng sơ đồ khối.

Hình I.2: Sơ đồ khối của máy dán siêu âm

Start

Mâm quay

Mâm dừng

Đặt sản phẩm cần dán vào mâm

Chuẩn bị sản

phẩm để dán

End

Vật liệu đợc chuẩn bị xong ta ấn nút (Start) sau đó công nhân bỏ sp vào

đầu gá mâm quay đến vị trí chầy dán thì dừng lại và bắt đầu chu trình của chầy dán và tay gắp sản phẩm hoạt động

* Chu trình của chày dán

Khi bấm start mâm chạy đến vị trí dán thì dừng lại lúc này chày từ hành trình trên xuống dới, sau đó ép chặt hai sản phẩm cần dán, bộ phát siêu âm phát ra Sóng siêu âm làm nóng chi tiết dán, chày dừng lại đó 2 giây sau đó hành trình tiếp tục đi lên đến hết hành trình thì chày dừng lại

* Chu trình của tay gắp sản phẩm

Khi bấm start mâm chạy đến vị trí dán chầy dán xong mâm tiếp tục chạy đến vị trí gắp lúc này hành trình tay gắp sản phẩm đi xuống, tay gắp hút sản phẩm tay tiếp tục đi lên, tay gắp ra sau đó tay gắp nhả sản phẩm, sản phẩm đợc rơi qua bộ đếm (đợc hiển thị trên màn hình), rơi ra ngoài và hành trình của tay gắp lại đi vào đến hết hành trình thì dừng lại

III Trang thiết bị điều khiển của máy.

1 Khái quát chung về máy dán siêu âm.

Khái niệm:

Hàn siêu âm là hàn dới tác động của dao động âm, sự liên kết giữa hai chi tiết cần hàn chi do tác dụng lực ép và sóng siêu âm mà không có nguồn nhiệt cung cấp, dùng phần tử liên kết với nhau tạo mối hàn

* Đặc điểm công nghệ.

 Hàn các chi tiết đảm bảo đợc độ bền, đẹp, độ kết dính cao năng suất hàn rất cao so với phơng pháp thủ công vì thế giảm đợc số lợng nguyên công, giảm cờng độ lao động

 Các thông tin về quy luật chuyển động mâm cặp, chầy và tay gắp sp

đảm bảo quá trình hàn dán sp trên máy đợc điều khiển bởi bộ lập trình PLC của hãng OMRON đợc ngời lập trình lập dới dạng lệnh từ mã ngữ sang mã máy gọi là chơng trình điều khiển

* ý nghĩa:

Máy phát sung biến đổi tần số từ 50Hz ữ 2000Hz ngoài ra máy dán này có nghĩa to lớn là chất lợng sản phẩm đợc nâng cao đáp ứng đợc nhu cầu của thị trờng

ụ trên mâm gá.

- Chầy dán sản phẩm đợc điều khiển chuyển động lên xuống bằng một xilanh kép, xi lanh này đợc cấp khí từ van khí, van điện khí đợc đo áp suất để có thể hiệu chỉnh áp suất khí cấp cho xi lanh, quá trình khí này đợc một bộ nguồn khí cấp cho đặt tại chân máy áp suất khí cấp cho chày đợc hiển thị trên đồng hồ đặt tại thân chày dán

- Quá trình lên xuống chày dán sản phẩm đợc hạn chế bởi hai sensơ cảm biến vị trí đầu trên và dới, hành trình này cũng có thể đợc thay đổi bởi sản phẩm cần dán để điều chỉnh chày lên cao hoặc xuống thấp hơn bằng một vít điều chỉnh định vị

- Giữa hai sen sơ cảm biến vị trí còn có một sensơ cảm biến vị trí phát xung của chày, khi có sản phẩm thì phát xung khi không có sản phẩm thì không phát xung

H×nh d¹ng cña chµy d¸n

Type KVT 08

BaujaherSer/NR 1877/2

Spannung 220V/50Hz

H×nh I.5: H×nh d¹ng bªn ngoµi cña chµy d¸n

Hành trình lên xuống đợc điều khiển bằng khí nén có sơ đồ công nghệ sau:

A+: Pittông chuyển động đi xuống

A-: Pittông chuyển động đi lên

a0: Điều khiển đi xuống

a1: Điều khiển đi lên

Đã ở trạng thái ban đầu

Trạng thái đi xuống

Đã ở trạng thái đi xuống

Trạng thái đi lên

Đã ở trạng thái đi lênGI:

a1

a0

A

S2a0

g

S0

S1

S0a0

S2S1

- Xi lanh điều khiển lên xuống của tay gắp sản phẩm đợc hạn chế hành trình lên xuống bằng hai cảm biến S4, S5 ở đầu và cuối hành trình lên xuống, xi lanh điều khiển hành trình vào ra của ta gắp sản phẩm đợc hạn chế hành trình bằng hai cảm biến vị trí S6, S7 ngoài ra đầu và cuối hành trình của xi lanh ra còn có hai mấu nhựa chống va đập tránh hỏng hóc, mấu nhựa cũng có thể thay thế dễ dàng khi đã bị mòn hoặc bị vỡ, gãy

- Cuối của hành trình ra cũng có một van xả khí để nhả sản phẩm: khi

ta gắp đi đến hết hành trình ra chạm phải van khí sẽ đợc mở, khi ấy sản

phẩm đang dính trên tay gắp đợc thổi ra và rơi vào nơi quy định, tay gắp đi vào nhả van nguồn khi sẽ đợc đóng lại.

- Đầu hút của tay gắp sản phẩm đợc cấu hình nón gấp trên xuống để

dễ dàng mút sản phẩm bằng chân không khi đợc ấn dính vào sản phẩm, đầu mút bằng cao su mềm và dẻo, cũng có ống dẫn khí để thổi sản phẩm rơi ra khi đã đến nơi quy định, đầu hút cũng có kết cấu lò xo co dãn chống va đập làm h hỏng sản phẩm

* Sơ đồ công nghệ của tay gắp

A: Xi lanh chuyển động lên xuống

A+: Chuyển động đi xuống

A-: Chuyển động đi lên

B : Xi lanh chuyển động sang trái

B+: Chuyển động sang phải

B-: Chuyển động sang trái

a0, a1: Điều khiển lên xuống

b0, b1: điều khiển sang trái phải

A

-A+

4

g GraphI:

2

3

Tr¹ng th¸i ban ®Çu

§· ë tr¹ng th¸i ban ®Çu

§· ë tr¹ng th¸i ®i xuèng Tr¹ng th¸i ®i xuèng

§· ë tr¹ng th¸i ®i lªn Tr¹ng th¸i ®i lªn

§· ë tr¹ng th¸i sang ph¶i Tr¹ng th¸i sang ph¶i

§· ë tr¹ng th¸i sang tr¸i Tr¹ng th¸i sang tr¸i

A

-a0, b0

b1

+ B G.II

Hình I.7: Sơ đồ điện khí nén tay gắp sản phẩm.

2.3 Mâm gá sản phẩm và hành trình của nó.

- Là thiết bị dùng để gá sản phẩm cần gia công lên đó, trên mâm gá gồm có 8 ụ gá; các ụ này đợc sắp xếp theo hình tròn và cách đều nhau một khoảng xác định bên trong mỗi ụ có đầu nhô lên để cố định sản phẩm chống trợt nên khi đặt sản phẩm lên thì sẽ đợc giữ chặt không bị sai lệch

- Mâm quay có cấu tạo hình tròn, bán kính của mâm R = 30cm, bề

mâm đảm bảo mâm không bị biến dạng khi chày ép xuống để gia công chi tiết đợc tốt hơn, không bị lỗi sản phẩm.

- Động cơ làm quay mâm cặp là động cơ không đồng bộ xoay chiều

ba pha; ngoài ra cũng có thể dùng động cơ một c hiều hoặc khí nén để điều khiển mâm nhng đối với hệ thống này thì cha tối u không đáp ứng đợc yêu cầu của máy Sở dĩ động cơ xoay chiều ba pha đợc sử dụng ở đây là do nó

đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật của máy nh mô men khởi động lớn, hãm lớn, đòi hỏi động cơ phải tức thì quá trình quá độ chiếm tỷ lệ đáng kể trong chu kỳ làm việc vì vậy khi tính toán chọn động cơ thì đã lấy động cơ 3 pha không đồng bộ Cơ cấu truyền động giữa động cơ và mâm là cơ cấu bánh răng

- Mâm đợc định vị, vị trí dừng khi dán sản phẩm đúng nơi bằng hai cảm biến S1, S'1 đặt dới mâm Khi mâm quay hai bánh răng của mâm đặt d-

ới ụ gá trùng với 2 vị trí của Sensơ S1, S'1 thì mâm dừng, hai sensơ này tạo với góc trong tâm của mâm là 450 vậy nên mâm đợc dừng rất chính xác vị trí dán

2.4 Bộ phát siêu âm.

- Là thiết bị dùng để biến dòng xoay chiều có tần số f = 50Hz lên dòng cao tần f = 20000 Hz nhờ bộ phận băm xung điện áp (ĐTCS) Từ dòng cao tần đợc biến đổi thành sóng điện từ và từ sóng điện từ biến đổi thành sóng cơ dao động để dán sản phẩm từ đây sóng đợc cấp cho chầy nhờ bộ truyền dẫn để dán sản phẩm

2.5 Bộ đếm.

TYPE ALMK 16.01

U = 24V

I = 0,046A

- Là bộ dếm đếm những sản phẩm đã dán đợc đo tay gắp lấy ra và thả vào nơi quy định Sản phẩm đợc rơi qua hai cảm biến đặt đối xứng nhau S8, S'8 đợc báo về PLC và hiển thị số trên màn hình hiển thị 11 Qua đó ta cũng

rõ về năng suất làm việc của máy

2.6 Máy nén khí.

- Là thiết bị dùng để biến đổi khí thiên nhiên có áp suất P = 1 at

thành khí có áp suất P = 8bar để cung cấp có các van điện khí nén của máy

nh chày và tay gắp

- Yêu cầu khí vào máy khí phải sạch, khô, đủ áp suất

+ Công đoạn làm sạch khí đợc thực hiện lọc ở hai nơi trớc và sau máy nén trớc khi đa khí vào máy ngời ta thờng đa khí qua hệ thống sấy khô

ở đầu nguồn chống nớc hội tụ trong máy làm han gỉ và hỏng máy

2.7 ống dẫn khí.

- Là thiết bị dùng để dẫn khí tới các van điện khí nén đến các xi lanh khí nén ống dẫn khí đợc cấu tạo bằng nhựa và bằng cao su loại tốt để đảm bảo nguồn khí đợc dẫn không rò rỉ hoặc ống do áp suất, mỗi đờng dẫn khí

đều có ống dẫn có đờng kính nhất định của ống

+ Van giảm áp điều khiển áp suất ra theo yêu cầu của máy, đi kèm với van là các bộ hiển thị đóng vai trò nh biến áp.

+ Van an toàn là hệ thống van đảm bỏ sự hoạt động an toàn của máy khi có trục trặc khi áp suất tăng, hoặc giảm

2.9 Màn hình điều khiển.

- Là thiết bị hiển thị những tham số làm việc, những trị số làm việc

đ-ợc ngời sử dụng cài đặt, là thiết bị giao diện giữa ngời và máy duy nhất, các trị số trong máy có thể thay đổi đợc theo sản phẩm cần gia công thì ngời ta cài đặt lại nhờ màn hình điều khiển

2.10 Bộ PLC

Gồm có hai bộ: Chầy phát xung và quá trình hoạt động Là bộ điều khiển logic theo chơng trình: Bộ xử lý Trung tâm gọi là CPU (Central Processing Unit) Nó đợc nối trực tiếp đến các thiết bị I/O vì thế mọi hoạt

động của máy đều đợc xử lý qua CPU

- Bộ PLC của máy này là bộ điều khiển loại CQM1 của hãng OMRON gồm có nhiều đầu vào ra

2.11 Các cảm biến (Procimity sensor, photosensor).

Gồm có cảm biến hành trình quay mâm, lên xuống chầy tay gắp và cảm biến đếm sản phẩm Nhiệm vụ của nó là nhận tín hiệu từ các hành trình trên sau đó chuyển tín hiệu về bộ vi xử lý PLC để từ đó đa tín hiệu điều khiển cho hành trình tiếp theo

- Các trị số của sensor có:

Ltw = 500mm

U = 24V

H×nh c: C¶m biÕn hµnh tr×nh ph¶i cña tay g¾p

Brown +

White out P2Blue -

Ch¬ng II: Nghiªn cøu hÖ ®iÒu khiÓn.

Máy dán siêu âm có hai chế độ điều khiển: là điều khiển bằng tay và

điều khiển tự động

A Chế độ điều khiển bằng tay:

- Chế độ này chỉ dùng khi máy có sự cố cần kiểm tra Khi máy có sự

cố ngời điều hành chuyển sang chế độ hoạt động bằng tay các bớc đợc tiến hành nh sau: Ta ấn nút vào bàn điều khiển thì động cơ đợc cấp điện quay mâm cặp cũng quay đến vị trí của sen sơ S1, S1’ trùng với bánh răng của mâm thì mâm dừng của chày và tay dán bắt đầu thực hiện

- Chu trình của chày dán sản phẩm bắt đầu thực hiện khi mâm dừng píttông thực hiện hành trình xuống, do không có sản phẩm nên chầy bị đi xuống sâu hơn nên không chạm vào sen sơ phát xung S’

2 chày không phát xung mà chày xuống chạm vào sen sơ S2 lập tức tín hiệu từ sen sơ S2 báo lại

và chầy chuyển xang hành trình đi lên chạm vào sen sơ S3 hành trình lại đi xuống và quá trình cứ lập đi lặp lại khi mâm dừng chầy xuống chầy lên mâm lại quay

- Chu trình của tay gắp bắt đầu khi mâm dừng tay gắp đi xuống chạm vào sen sơ S4 tín hiệu đợc phản hồi là chầy đi lên chạm vào sen sơ S5 hành trình tiếp tục sang phải đến cuối hành trình tay gắp chạm vào sen sơ S7 đồng thời chạm vào van xả khí để đẩy sản phẩm ( do thử máy nên không có sản phẩm) hành trình tiếp tục sang trái tiếp tục chạm vào sen sơ S6 lại đi xuống quá trình cứ lặp đi lặp lại đến khi ấn nút dừng

B Chế độ tự động:

Khi ấn nút khởi động (start) động cơ mâm đợc cấp điện mâm sẽ quay tới vị trí bánh răng mâm trùng với hai sen sơ S1, S1’ thì dừng lại lúc này ngời

ta đa sản phẩm cần dán vào vị trí đầu gá chuẩn bị dán, từ đây hai chu trình

tự động của chày dán và tay gắp bắt đầu hoạt động

- Chu trình tay gắp bắt đầu thực hiện khi mâm dừng píttông dọc của tay gắp sản phẩm đợc cấp khí chuyển động đi xuống, đầu hút sản phẩm đợc

ấn xuống và mút chân không để mút sản phẩm Khi tay gắp đi hết hành trình đi xuống tác động vào sen sơ S4 cuối hành trình cắt nguồn khí cấp cho hành trình đi xuống và bắt đầu thực hiện hành trình đi lên kéo theo cả sản phẩm đang dính chặt ở đầu mút Khi tay gắp đi lên hết hành trình lên nó tác

động vào sen sơ S5 và cắt hành trình đi lên của tay gắp, rồi tiếp tục hành trình đi ra của nó khi pít tông ngang của tay lấy sản phẩm đi hết hành trình

ra tác động vào sen sơ S7 cuối hành trình cắt hành trình đi ra ( đồng thời tay tác động vào van khí mở khí đẩy sản phẩm đã dán ra khỏi tay gắp, sản phẩm sẽ rơi qua bộ đếm và rơi ra ngoài, mỗi sản phẩm rơi qua cảm biến S8

sẽ đợc hiển thị số lợng trên màn hình hiển thị “11” ) Sau khi nhả sản phẩm xong pít tông ngang lại thực hiện hành trình đi đến cuối hành trình tác động vào sen sơ S6, cắt hành trình đi vào và chuẩn bị cho hành trình đi xuống, chu trình cứ lặp đi lặp lại cho tới khi ta ấn nút dừng “stop”

- Chu trình chày dán khi mâm dừng pít tông thực hiện hành trình lên xuống của chày dán đợc cấp khí để thực hiện hành trình đi xuống, đến hết hành trình xuống chày gặp sản phẩm trên mâm, chày ép hai sản phẩm nhựa với nhau Nhờ có sản phẩm mà chầy bị kênh lên cao hơn so với không có sản phẩm đầu của chày sẽ chạm vào sen sơ phát xung S2’ thì chày đợc phát xung và đồng thời chạm vào sen sơ S2cuối hành trình cắt nguồn khí cung cấp cho pittông lúc này chày sẽ duy trì trạng thái ép sản phẩm rồi phát xung

trong 2 giây Sau đó thực hiện hành trình đi lên pít tông tác động vào cảm biến S3 cuối hành trình lên cắt nguồn khí nén cấp cho pít tông làm cho hành trình của nó dừng tại đó Và quá trình cứ lặp đi lặp lại khi mâm dừng chầy

đi xuống lên mâm quay cho tới khi ta ấn dừng "stop”

- Nếu có yêu cầu về thay đổi chi tiết gia công hoặc yêu cầu công nghệ thì ngời sử dụng thực hiện những thao tác thay đổi về thời gian phát siêu âm, thời gian dán trên màn hình điều khiển "7” một cách dễ dàng…nhờ vào các nút ấn trên đó để phù hợp với sản phẩm cần gia công, đây cũng

là bộ phận giao diện giữa ngời và máy rất đơn giản

II Yêu cầu công nghệ.

Chế độ hoạt động của máy hàn siêu âm đợc thực hiện theo trình tự phối hợp giữa ngời và máy Chu trình này đợc chia thành hai công đoạn: công đoạn của ngời và công đoạn của máy

- Công đoạn của ngời: bao gồm đa sản phẩm cần dán vào mâm và

kiểm tra bằng trực quan sản phẩm đã đợc dán đáp ứng đợc yêu cầu chất ợng hay cha Công đoạn này đòi hỏi sự tập trung làm việc liên tục của ngời

l-điều hành để kịp thời đa sản phẩm cần dán vào khi mâm dừng, nh vậy sẽ nâng cao đợc hiệu quả sản xuất Công đoạn kiểm tra đòi hỏi ngời điều hành phải có kinh nghiệm, có cái sự nhìn nhận sản phẩm dán đã đạt chất lợng hay cha, nếu cha thì dừng máy điều chỉnh lại và lấy phế phẩm ra Tất cả các thao tác trên đều phải nhịp nhàng và phối hợp tốt giữa ngời điều hành và máy

- Công đoạn của máy: bao gồm các yêu cầu điều khiển cho từng bộ

phận

+ Mâm quay: đòi hỏi nguồn 3 pha điện cấp cho động cơ phải ổn

định, sản phẩm đặt trên mâm phải dừng đúng vị trí dán, động cơ không đợc

có độ rơ, tốc độ của động cơ phải ổn định, cảm biến dới mâm phải họat

động tốt nếu không mâm sẽ dừng sai vị trí

+ Chày dán: đòi hỏi nguồn cấp khí cho chày phải ổn định, đảm bảo

đợc áp suất P = 0,8 bar, đồng hồ đo áp suất của chày hoạt động tốt để kiểm tra áp suất khí cấp cho chày, hai biến cảm trên, dới hoạt động tốt đảm bảo chày dừng đúng vị trí, cảm biến vị trí phát xung của chày cũng phải hoạt

động tốt để đảm bảo phát siêu âm đợc khi có sản phẩm và cùng lúc với chày

ép xuống

+ Tay gắp sản phẩm: yêu cầu nguồn khí cấp cho tay gắp ổn định

đảm bảo áp suất Các cảm biến trên dới, trong ngoài của các hành trình tay gắp hoạt động tốt không bị bụi mờ, vật che lấp để đảm bảo gắp sản phẩm

đúng chu trình, hút đúng nơi và nhả đúng quy định

+ Bộ đếm: cảm biến để đếm sản phẩm, thiết bị hiển thị làm việc

chính xác để đánh giá đúng khả năng làm việc của máy

+ Máy nén khí: hoạt động tốt để đảm bảo cung cấp khí cho chày và

tay gắp với yêu cầu khí phải khô, sạch trớc khi cung cấp vào máy để tránh tắc nghẹn và han gỉ cho máy

+ Các van khí và đờng dẫn khí: phải kiểm tra thờng xuyên để tránh

tắc nghẽn và rò rỉ đảm bảo cho áp suất khí cấp cho pít tông phải đủ và ổn

định

+ Khung cửa: là bộ phận quan trọng không thể thiếu đợc của máy, nó

quyết định hình thức thẩm mỹ, an toàn cho ngời sử dụng tại cửa có các công tắc bảo vệ cho ngời sử dụng Khi máy đang chạy nếu mở thì máy dừng chạy ngay, nếu muốn chạy tiếp phải đóng cửa (tức đóng tiếp điểm) đề phòng ngời sử dụng cha tắt mày mà mở cửa thì xảy ra tai nạn Vì vậy yêu cầu khi máy hoạt động là các cánh cửa phải đợc đóng kín