Tài liệu Tự động hóa quá trình sản xuất - Hồ Viết Bình

tiết di động sẽ bằng không 
khi sai lệch bị loại bỏ. 
Cơ cấu định vị có chủ đích theo 
phương án thứ ba với hệ thống điều khiển 
theo sai lệch được trình bày trên hình 6-8. 
Chuyển động từ động cơ 1 qua bộ 
truyền trục vít 9 và lò xo lá 8 sẽ làm cho đầu 
lắp ráp 7 dịch chuyển theo mũi tên L. Trục 6 
được gá trên đầu 7; bạc cần lắp 5 được gá 
trên đồ gá 4. Động cơ 1 qua bộ khuyếch đại 
2 và bộ so sánh 3 được chế tạo theo nhiều 
kiểu (cảm ứng, quang điện .v.v.v.). 
Do đường tâm của bạc và trục không 
trùng nhau, các cảm biến CB1 và CB2 sẽ 
hình thành nên các tín hiệu khác nhau. Các 
tín hiệu này được so sánh trong bộ so sánh 3, 
sai lệch của chúng sẽ được khuyếch đại và 
dùng để điều khiển động cơ làm dịch 
chuyển đầu lắp ráp theo phương giảm sai 
lệch. Dịch chuyển theo phương T cũng được 
thực hiện tương tự. Khi tâm bạc trùng với tâm trục, tín hiệu sai lệch từ các bộ cảm ứng sẽ 
bằng không, động cơ tự động dừng lại, trục sẽ được lắp với bạc nhờ lực F. Trong ví dụ 
này, quá trình định vị chỉ thực hiện theo một phương. 
Hình 6.8 Sơ đồ của cơ cấu định vị 
điều khiển theo sai lệch 
1-Động cơ; 2-Bộ khuyếch đại; 3-Bộ so 
sánh; 4-Đế gá; 5-Bạc cần lắp; 6-Trục; 
7-Đầu lắp; 8-Lò xo lá; 9-Bộ truyền trục 
vít; CB1,CB2 – Bộ cảm biến 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 - 147 - 
Trong trường hợp chung, 
quá trình định vị cần thực hiện 
theo nhiều phương với phương 
thức tương tự. Xét cơ cấu định vị 
có chủ đích điều khiển theo kích 
thích (hình 6.9) dùng để lắp trục 2 
với lỗ trên chi tiết có hình khối V 
số 17. 
Đầu lắp ráp gồm khối V 
số 18 và má kẹp 22. Má kẹp 22 
được kẹp chặt vào khối V số 18 
nhờ lò xo 21. Đầu lắp ráp được 
đưa vào vị trí lắp ráp nhờ một dẫn 
động riêng (không biểu diễn trên 
hình 6.11). Trong đầu lắp ráp là 
trục 2, phía trên có thanh đẩy 1. 
Phía dưới, trên tấm đỡ 16 là chi 
tiết cần lắp ráp 17 có lỗ sẽ lắp 
với trục. Chi tiết 17 được định vị 
và cố định nhờ cơ cấu lắp trên 
phiến gá 11. Cơ cấu này được 
hình thành từ hai chốt cố định 15 
tạo với nhau một góc 1200 và 
chốt di động 5 lắp trên thanh trượt 
10. Hai chốt cố định được gá cố 
định trên thân của thanh treo 12. 
Khi phiến gá 11 chuyển động lên 
phía trên theo phương G, thanh 
trượt 10 dưới tác động của lò xo 
14 sẽ trượt ra khỏi cám 9 gá trên 
chi tiết 13. Lúc này chốt 5 và 15 
sẽ thực hiện định vị chi tiết 17 
theo lỗ lắp ráp. Nếu tâm lỗ bạc 
và trục không trùng nhau, cơ cấu 
định vị có chủ định sẽ bắt đầu 
làm việc. Cơ cấu này làm việc 
nhờ hệ thống điều khiển khí nén, 
gồm đầu áp 4 và 7. Van tiết lưu 
của đầu áp 4 chính là trục 2, còn 
van tiết lưu (cửa khí) của đầu áp 7 là chi tiết số 6 được gắn cứng với thanh trượt 10 gá trên 
đai 8. 
Hình 6.9 Cơ cấu định vị có chủ đích điều khiển 
theo thích nghi 
1-Thanh đẩy; 2-Trục; 3,19-Đường dẫn áp; 4,7,20-
Đầu áp; 5,15-Chốt cố định; 6-Van tiết lưu của đầu 
7; 8-Đai ốc; 9-Cam; 10-Thanh trượt; 11-Phiến gá; 
12-Thanh treo; 13-Chi tiết gá; 14,21-Lò xo; 16-
Tấm đỡ; 17-Chi tiết cần lắp ráp; 18-Khối V; 22-Má 
kẹp 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 - 148 - 
Hệ thống khí nén liên kết với đầu áp 4 nhờ đường dẫn 3, được dùng để định vị trục, 
còn hệ thống khí nén liên kết với đầu áp 7 sẽ đo đường kính D của lỗ bạc. Hệ thống khí 
nén liên kết với đầu áp 20 bằng đường dẫn 19 dùng để xác định đường kính d của trục 2. 
Giá trị của d và D sẽ được so sánh với nhau. Do vậy, có thể đánh giá được giá trị khe hở 
của mối lắp. Khe hở Su1 sẽ xác định vị trí của đường sinh bên phải củatrục. Còn khe hở Su2 
sẽ xác định đường kính D của lỗ và vị trí đường sinh bên phải của nó. Bằng cách đo Su3 
xác định được giá trị của đường kính trục d. So sánh Su2 và Su3 biết được tương quan của 
đường kính D và d. Còn khi so sánh Su1 và Su2 biết được vị trí tương quam của các đường 
tâm trục và bạc trước khi lắp ráp. Đầu lắp ráp có khối V sẽ dịch chuyển tương đối so với 
cơ cấu cấp phôi tự động (không vẽ trên hình) bằng màng đàn hồi M như trên hình 6.12. 
Hệ thống khí nén 
được điều chỉnh sao cho 
khi trục và bạc có kích 
thước danh nghĩa dDN và 
DDN thì các khe hở Su3 và 
Su2 bằng nhau (hình 
6.10). Ngoài ra, nếu các 
đường sinh bên phải của 
trục và bạc cùng nằm 
trên một đường thẳng, thì 
các khe hở Su1 và Su2 
cũng bằng nhau. Trong 
điều kiện này buồng khí 
với màng đàn hồi M 
cùng với trục sẽ nằm ở 
trạng thái cân bằng. Khi Su3 > Su2 thì trục chưa đạt được vị trí cân bằng của màng đàn hồi. 
Còn khi Su1 < Su2 trục sẽ nằm đè lên một phần 
của mặt đầu chi tiết 17 (hình 6.9). Trong cả hai 
trường hợp, buồng đàn hồi sẽ dịch chuyển đầu 
lắp ráp có trục về vị trí cân bằng. Thanh đẩy 1 
(hình 6.9) sẽ đẩy trục vào lỗ của chi tiết 17. Sau 
khi lắp trục, đầu lắp ráp với khối V số 18 được 
hồi vị về bên trái, mỏ kẹp 22 mở ra, phiến gá 11 
hạ xuống làm cho trục đi xuống hết chiều dài 
lắp yêu cầu và cụm lắp sẽ được đẩy ra ngoài. 
6.2.3 Sử dụng Robot trong hệ thống lắp 
ráp 
1-Ổ chứa tự động nhiều ngăn; 2-Máng 
nạp phôi; 3-Phễu cấp phôi rung; 4-Bàn tay; 5-
Sản phẩm lắp; 6-Robot. 
Hình 6.10 Hệ thống điều khiển khí nén của cơ cấu trên 
hình 6.12 
Hình 6.11 Sơ đồ trung tâm lắp ráp 
với Robot Skilam 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 150
MỤC LỤC 
Lời nói đầu 
Chương 1:Khái quát về tự động hóa quá trình sản xuất ............................................... 5 
1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển của tự động hóa quá trình sản xuất ................... 5 
1.2 Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản ....................................................... 6 
1.2.1 Cơ khí hóa ................................................................................................... 6 
1.2.2 Tự động hóa chu kỳ gia công..................................................................... 8 
1.2.3 Tự động hóa máy........................................................................................ 9 
1.2.4ù Khoa học tự động hóa ................................................................................ 9 
1.2.5 Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính CAD/CAM .................. 10 
1.2.6 Hệ thống sản xúat tích hợp CIM ............................................................. 10 
1.2.7 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS ............................................................ 10 
1.2.8 Rôbốt công nghiệp ................................................................................... 11 
1.3 Vai trò và ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất ............................. 12 
1.4 Phương hướng phát triển tự động hóa ở Việt nam..................................... 14 
1.5 Mục đích và nội dung của giáo trình .......................................................... 14 
Chương 2 : Các thiết bị cơ bản trong hệ thống tự động .............................................. 15 
2.1 Cảm biến ...................................................................................................... 15 
2.1.1 Phân loại cảm biến ................................................................................... 16 
2.1.2 Cảm biến vị trí .......................................................................................... 17 
2.1.3 Cảm biến lực và tải trọng ....................................................................... 27 
 2.1.4 Cảm biến nhiệt độ ................................................................................... 30 
 2.1.5 Cảm biến áp suất ..................................................................................... 34 
 2.1.6 Các loại cảm biến khác ........................................................................... 37 
 2.2 Cơ cấu chấp hành ....................................................................................... 41 
 2.2.1 Các loại động cơ điện ............................................................................. 41 
 2.2.2 Các loại li hợp ......................................................................................... 46 
 2.2.3 Các phần tử thủy – khí ............................................................................ 48 
 2.3 Thiết bị điều khiển ..................................................................................... 51 
 2.3.1 Điều khiển bằng cơ khí ........................................................................... 51 
 2.3.2 Điều khiển bằng khí nén ......................................................................... 51 
 2.3.3 Điều khiển bằng cơ – điện ...................................................................... 52 
 2.3.4 Điều khiển bằng điện – điện tử .............................................................. 53 
 2.3.5 Hệ thống điều khiển PLC ........................................................................ 56 
 2.3.6 Vi xử lý và vi điều khiển ........................................................................ 58 
 2.4 Công cụ mô tả hoạt động của một thiết bị tự động .................................. 60 
 2.4.1 Mô tả bằng lời văn .................................................................................. 60 
 2.4.2 Mô tả bằng ký hiệu ................................................................................. 61 
 2.4.3 Mô tả bằng ngôn ngữ GRAFCET .......................................................... 62 
Chương 3: Cấp phôi tự động ........................................................................................ 65 
 3.1 Ý nghĩa và phân loại .................................................................................. 65 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 151
 3.1.1 Ý nghĩa ..................................................................................................... 65 
 3.1.2 Hệ thống cấp phôi cuộn .......................................................................... 65 
 3.1.3 Hệ thống cấp phôi thanh ......................................................................... 66 
 3.1.4 Hệ thống cấp phôi rời ............................................................................. 68 
 3.2 Vấn đề định hướng phôi rời ....................................................................... 70 
 3.2.1 Định hướng bằng vấu , móc .................................................................... 72 
 3.2.2 Định hướng bằng khe, rãnh ..................................................................... 72 
 3.2.3 Định hướng bằng túi, lỗ ........................................................................... 73 
 3.2.4 Định hướng bằng ống .............................................................................. 74 
 3.2.5 Định hướng lần hai .................................................................................. 74 
 3.3 Cấu tạo phễu cấp phôi ................................................................................ 76 
 3.3.1 Phễu cấp phôi có đĩa quay ....................................................................... 77 
 3.3.2 Phễu cấp phôi cánh gạt ............................................................................ 78 
 3.3.3 Phễu cấp phôi giá nâng............................................................................ 80 
 3.3.4 Phễu cấp phôi móc quay .......................................................................... 81 
 3.3.5 Phễu cấp phôi ống hai nửa....................................................................... 83 
 3.3.6 Phễu cấp phôi định hướng bằng rãnh ...................................................... 85 
 3.3.7 Phễu cấp phôi rung động ......................................................................... 86 
 3.4 Cấu tạo máng dẫn phôi ............................................................................... 89 
 3.4.1 Các loại máng dẫn phôi ........................................................................... 89 
 3.4.2 Tính toán và thiết kế máng dẫn phôi ...................................................... 90 
 3.5 Các cơ cấu khác của hệ thống cấp phôi ..................................................... 92 
 3.5.1 Cơ cấu điều tiết phôi ................................................................................ 92 
 3.5.2 Cơ cấu đưa phôi ........................................................................................ 93 
 3.5.3 Cơ cấu đẩy phôi ........................................................................................ 94 
 3.5.4 Cơ cấu thay đổi hướng phôi .................................................................... 95 
Chương 4: Kiểm tra tự động ......................................................................................... 98 
 4.1 Khái quát về đo lường và kiểm tra tự động ............................................... 98 
 4.1.1.Vị trí và tác dụng của kỉem tra đo lường................................................. 98 
 4.1.2 Các phương pháp cảm nhận kích thước tự động ..................................... 99 
 4.1.3 Phân loại các thiết bị kiểm tra tự động ................................................. 100 
 4.2 Thiết bị phân loại tự động ........................................................................ 102 
 4.2.1 Nhiệm vụ và cấu tạo tổng quát ............................................................. 102 
 4.2.2 Giới thiệu một số máy chọn tự động ..................................................... 102 
 4.2.3 Điều chỉnh và xác định sai số máy chọn .............................................. 107 
 4.2.4 Tóm tắt nội dunh và trình tự thiết kế máy chọn ................................... 109 
 4.3 Kiểm tra tích cực ..................................................................................... 110 
 4..3.1 Khái niệm .............................................................................................. 110 
 4.3.2 Một số dạng thiết bị đo tích cực ............................................................ 111 
 4.3.3 Phân tích sai số của hệ thống kiểm tra tích cực.................................... 117 
 4.3.4 Điều chỉnh và xác định sai số hệ thống kiểm tra tích cực .................. 118 
 4.3.5 Mấy điểm chính khi thiết kế hệ thống kiểm tra tích cực .................... 119 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 152
Chương 5 Hệ thống sản xuất tự động hóa ................................................................. 121 
 5.1 Dây chuyền sản xuất tự động hóa ............................................................ 121 
 5.1.1 Khái niệm ............................................................................................... 121 
 5.1.2 Cơ cấu vận chuyển phôi trên dây chuyền ............................................ 122 
 5.1.3 Định vị chi tiết khi gia công trên dây chuyền tự động ......................... 122 
 5.1.4 Dây chuyền gồm các máy CNC ........................................................... 123 
 5.2 Hệ thống sản xuất linh hoạt ..................................................................... 125 
 5.2.1 Khái niệm và phân loại ......................................................................... 125 
 5.2.2 Trung tâm gia công điều khiển theo chương trình số .......................... 125 
 5.2.3 Hệ thống máy tự động linh hoạt điều .................................................. 127 
 5.2.4 Tổ chức dòng lưu thông chi tiết tự động .............................................. 131 
 5.2.5 Tổ chức dòng lưu thông và cấp dao tự động ........................................ 133 
 5.3 Hệ thống sản xuất tích hợp CIM ............................................................. 135 
 5.3.1 Khái niệm ............................................................................................... 135 
 5.3.2 Hệ thống phụ trợ CIM ........................................................................... 136 
Chương 6 Tự động hóa quá trình lắp ráp .................................................................. 138 
 6.1 Khái niệm .................................................................................................. 138 
 6.2 Định vị và liên kết chi tiết khi lắp tự động .............................................. 138 
 6.2.1 Định vị chi tiết khi lắp ráp tự động ........................................................ 138 
 6.2.2 Các phương pháp và cơ cấu định vị có chủ đích ................................... 145 
 6.2.3 Sử dụng Rôbốt trong lắp ráp .................................................................. 148 
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 149 
Mục lục......................................................................................................................... 150 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 149
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. PGS.TS. Trần Văn Địch – TS. Trần Xuân Việt 
Tự động hóa quá trình sản xuất - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –2001. 
[2]. Hồ Viết Bình 
Tự động hóa quá trình sản xuất – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật - 1998. 
[3]. Lê Văn Doanh – Phạm Thượng Hàn 
Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường và điều khiển - Nhà xuất bản khoa học và kỹ 
thuật Hà nội –2002. 
[4]. B. M. Kovan 
Fundamentals of manufacturing engineering - Mir publishers – Moscow 1979. 
[5]. Sensors Handbook – Sabrie Soloman Mc Gnaw – Hill, 1998 
[6]. TS. Nguyễn Ngọc Phương – Hệ thống điều khiển bằng khí nén 
Nhà xuất bản giáo dục - 1998 
[7]. B.C. Tergan – Cơ sở tự động hóa sản xuất (bản tiếng Nga) - 1982 
[8]. Tự động hóa kỹ thuật ( bản tiếng Đức) - 1993 
[9]. PGS.TS. Trần Văn Địch 
Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và sản xuất tích hợp CIM 
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –2001. 
[10]. Trần Doãn Tiến 
Tự động điều khiển các quá trình công nghệ - Nhà xuất bản giáo dục - 1999 
[11]. R.BOURGEOIS – P.DALLE 
Cẩm nang kỹ thuật điện tự động hóa và tin học công nghiệp 
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –1999. 
[12]. Ngô Diên Tập – Đo lường và điều khiển bằng máy tính 
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –1997. 
[13]. HERMAN W. POLLACK – TOOL DESIGN - 1988 
[14].  SteppingMoto.Com 
[15].  . Com 
 [16].  .Com 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
B n qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M