Tự động hóa việc cấp phôi và kiểm tra phân loại chi tiết hình trụ trơn

Tạp chí Đại học Cơng nghiệp 
51 
TỰ ĐỘNG HĨA VIỆC CẤP PHƠI VÀ KIỂM TRA PHÂN LOẠI 
CHI TIẾT HÌNH TRỤ TRƠN 
 Lê Minh Sơn* 
Phạm Đăng Phước** 
 TĨM TẮT 
 Trong chế tạo máy, ở dạng sản xuất hàng loạt, để đảm bảo độ chính xác cao của các mối lắp 
ghép cần phải gia cơng các chi tiết chính xác. Như vậy thường mất nhiều thời gian và giá thành sản phẩm 
cao. Bằng phương pháp lắp chọn, ta cĩ thể mở rộng dung sai chế tạo các chi tiết lắp ráp để dễ chế tạo, 
sau đĩ phân loại chi tiết thành các nhĩm tương ứng để lắp với nhau mà vẫn đảm bảo dung sai mối lắp. 
Tuy nhiên phương pháp này mất nhiều cơng sức để đo kiểm, phân loại. Thiết kế, chế tạo các thiết bị để tự 
động hố cơng việc này nhằm tăng năng suất và độ chính xác kiểm tra là cần thiết. 
AUTOMATING THE FEEDERS AND CLASSIFICATION TEST THE CYLINDER DETAILS 
SUMMARY 
 In manufacturing, in the form of mass production, to ensure the accuracy of the fits, the 
details must be manufactured exactly. So often takes more time and higher production costs. With 
the method chosen asembly, we can expand tolerances of details to easy to make, then details are 
classified into corresponding groups to assemble together while still maintaining accuracy of the 
fits. However, this method takes more times to measure and classify. Design and manufacture of 
equipment to automate this task to increase productivity and accuracy testing is necessary. 
1. Giới thiệu chung 
Hiện nay nhiều sản phẩm cơ khí được 
sản xuất hàng loạt và được tiêu chuẩn hố. Tuy 
nhiên, trong một số trường hợp để chế tạo các 
chi tiết cĩ độ chính xác cao theo yêu cầu của 
mối lắp là rất khĩ khăn. Vì vậy, để đơn giản hơn 
trong chế tạo, người ta sử dụng phương pháp lắp 
chọn, cho phép mở rộng trường dung sai của các 
chi tiết lắp, sau khi gia cơng tiến hành phân loại 
theo từng nhĩm, các chi tiết trong nhĩm tương 
ứng được lắp với nhau theo chế độ lắp lẫn hồn 
tồn mà vẫn đảm bảo được độ chính xác mối lắp 
theo yêu cầu. 
 Xuất phát từ thực trạng sản xuất ở nước 
ta là phần lớn cịn sử dụng phương pháp đo 
kiểm thủ cơng, mức độ tự động hĩa chưa cao 
nên thường tốn nhiều thời gian, việc đo kiểm cĩ 
thể thiếu chính xác do các yếu tố chủ quan. Với 
sự hổ trợ đắc lực của lĩnh vực điện tử, các thiết 
bị đo cĩ độ chính xác ngày càng cao; viêc nâng 
cao độ chính xác đo và hồn thiện phương pháp 
đo luơn là vấn đề mới mẻ. Với ý tưởng sử dụng 
các dụng cụ đo là đồng hồ so điện tử chuyển đổi 
tín hiệu tương tự (Analog) sang tín hiệu số 
(Digital), kết hợp mạch điều khiển chuyển đổi 
các thơng số đo thành các tín hiệu phản hồi điều 
khiển tự động cơ cấu chấp hành phân loại chi 
tiết, nhằm nâng cao độ chính xác và tính tự 
động trong kiểm tra phân loại các chi tiết cũng 
như quản lý các dữ liệu trong quá trình sản xuất. 
* GV. Trường Cao đẳng giao thơng vận tải II 
** TS. Trường Đại học Phạm Văn Đồng 
Tự động hĩa việc cấp phơi 
52 
2. Thiết kế, chế tạo đồ gá tự động cấp 
phơi, kiểm tra và phân loại chi tiết hình trụ 
2.1 – Mơ hình đồ gá tự động cấp phơi, 
kiểm tra, phân loại chi tiết hình trụ. 
Thơng số kích thước của chi tiết kiểm tra 
 Chi tiết kiểm tra cĩ hình dạng trụ trơn, 
kích thước đường kính từ Φ19,96 ÷ Φ20,04 mm 
(dung sai đã được mở rộng để dễ chế tạo), chiều 
dài l = 30 mm. Dựa vào giá trị kích thước được 
đo, ta tiến hành phân chi tiết thành n nhĩm, tùy 
thuộc vào việc mở rộng dung sai khi chế tạo và 
độ chính xác lắp ghép. Ở đây, ta chia các chi tiết 
gia cơng thành 4 nhĩm: 
 - Nhĩm 1: Φ19,96 ÷ Φ19,98 mm 
 - Nhĩm 2: Φ19,99 ÷ Φ20,01 mm 
 - Nhĩm 3: Φ20.02 ÷ Φ20,04 mm 
 - Nhĩm 4: Φ20,04 
mm (nhĩm khơng đạt) 
 Nguyên lý làm việc của đồ gá: 
Hình 1: Sơ đồ khối đồ gá cấp phơi, kiểm tra và phân loại tự động. 
Hình 2. Sơ đồ kết cấu đồ gá. 
Cơ cấu cấp phơi 
 tự động 
Cơ cấu đo
B
ộ 
đi
ều
 k
hi
ển
B
ăn
g 
tả
i p
hâ
n 
nh
ĩm
Nhĩm 3
Nhĩm 2
Nhĩm 4
Nhĩm 1
M
áy
 tí
nh
MẠCH ĐIỀU KHIỂN
T/h ra
NGUỒN
ĐIỆN
Cơ cấu đẩy chi tiết
74°
102
Máng chứa 
chi tiết trụ 
tròn
Máng dẫn 
hướng chi tiết 
Cơ cấu chống 
kẹt chi tiết 
Ø20
T/h vào MÁY TÍNH
 ĐIỀU KHIỂN
Cơ cấu đo
MẠCH ĐIỀU KHIỂN
+- 0,03
Cơ cấu chặn 
chi tiết
Bộ xử lý tín hiệu đo
Cơ cấu dẫn 
động băng tải
8
14°
45
500
435
40
9
31
2
Tạp chí Đại học Cơng nghiệp 
53 
Đồ gá kết hợp cơ cấu cấp phơi và cơ cấu kiểm 
tra, phân loại tự động. Các chi tiết hình trụ được 
xếp trong máng chứa. Cơ cấu cấp phơi sẽ lần 
lượt cấp một phơi vào vị trí kiểm tra (định vị 
trên khối V). Cơ cấu đo sẽ kiểm tra kích thước 
đường kính chi tiết và gửi tín hiệu về máy tính. 
Thơng số kích thước sẽ được hiện thị trên màn 
hình máy tính, lúc này bộ điều khiển sẽ phát tín 
hiệu điều khiển, làm cơ cấu đẩy chi tiết đã đo 
vượt qua khối chữ V để vào băng tải đồng thời 
đẩy chi tiết tiếp sau vào khối chữ V để thực hiện 
việc kiểm tra tiếp theo. Các chi tiết trong máng 
sẽ tự động di chuyển nhờ trọng lượng bản thân 
và độ dốc của máng, được hỗ trợ bởi cơ cấu 
chống kẹt chi tiết. Chi tiết sau khi được đo, sẽ 
chuyển động đến băng tải; bộ điều khiển sẽ điều 
khiển cơ cấu phân loại, đưa chi tiết trên băng tải 
đến thùng chứa tùy thuộc vào kích thước chi tiết 
đo được nằm trong nhĩm nào (Hình 3). Qui 
trình đo được lặp lại đối với chi tiết tiếp sau. 
Nếu chi tiết đo cĩ kích thước khơng đạt yêu cầu 
sẽ được di chuyển về cuối băng tải, rơi vào 
nhĩm thứ tư. 
Hình 3: Cơ cấu phân nhĩm chi tiết dựa vào kết quả đo. 
Về mặt kết cấu cấu của đồ gá, cần đảm bảo 
chống được sự rung động khi các động cơ hoạt 
động ảnh hưởng đến độ chính xác đo. Đồ gá 
thiết kế cách ly bộ phận đo với các bộ phận 
chuyển động khác đồng thời lập trình để đo ở 
trạng thái tĩnh, tức là cho các bộ phận chuyển 
động tạm dừng khi cơ cấu đo hoạt động. 
 2.2. Dụng cụ đo, bộ điều khiển và 
chương trình máy tính 
 Kích thước đường kính của các chi tiết 
được đo tự động bằng đồng hồ so điện tử. Đây 
là dụng cụ đo cĩ khả năng hiển thị thơng số kích 
thước đo lên màn hình LCD, chuyển tín hiệu đo 
tương tự sang tín hiệu số (A/D), kết nối máy 
tính. 
Các thơng số kỹ thuật: 
- Hãng sản xuất: Mitutoyo, Nhật bản 
- Độ phân giải: 1% _ sai số: 0.01 mm 
- Hành trình đo: ½ inch 
- Kiểu đầu đo: Bi cầu, đo kích thước thẳng 
- Kết nối với máy tính qua cổng USB. 
 Các thơng số đo được chuyển về máy 
tính, dữ liệu thu nhận được dùng để điều khiển 
các bộ phận khác nhau của đồ gá như cơ cấu cấp 
phơi, cơ cấu phân lọai ... Chương trình máy tính 
Động cơ điện
Tay gạt
Cữ chặn 
Băng tảiõ 
Chốt xoay
40
một chiều Giá đỡDây 
Tự động hĩa việc cấp phơi 
54 
được thiết kế gồm các tùy chọn về số nhĩm 
phân loại, giới hạn kích thước của các chi tiết 
trong mỗi nhĩm, lưu trử và xử lý các thơng số 
đo ... Bộ điều khiển dùng vi điều khiển 
PIC16f887, chuyển tín hiệu điều khiển đến các 
động cơ chấp hành (động cơ điện một chiều) để 
thực hiện quá trình cấp phơi và phân loại. 
Chương trình máy tính giúp cho việc 
điều khiển dễ dàng, linh hoạt hơn trong việc lựa 
chọn các phương án điều khiển khác nhau và cĩ 
thể giám sát được tồn bộ chu trình hoạt động. 
 Chương trình được xây dựng trên ngơn 
ngữ lập trình C#. 
 Giao diện gồm 4 nhĩm lệnh sau: 
 - Lệnh cài đặt để thiết lập các thơng số 
điều khiển ban đầu và kết nối với mạch điều 
khiển. 
 - Lệnh khởi động và dừng thiết bị. 
 - Lệnh thu thập thơng số đo và số lượng 
chi tiết đo. 
 - Lệnh vẽ đồ thị: Phần này cho phép xác 
định qui luật (đường cong) phân bố kích thước 
của loạt chi tiết gia cơng được kiểm tra. 
Hình 4: Giao diện máy tính điều khiển và giám sát quá trình kiểm tra phân loại. 
3. Kết quả đạt được 
 Thiết bị đã hoạt động tốt; cơ cấu cấp 
phơi tự động cĩ đảm bảo tin cậy, cấp phơi theo 
đúng chu kỳ đo. Kết quả đo chính xác đến 
0,01mm; các chi tiết được phân nhĩm đúng yêu 
cầu. Năng suất kiểm tra, phân loại đạt 60 chi 
tiết/phút. Phần mềm cho phép thực hiện quá 
trình điều khiển đơn giản, quản lý và xử lý các 
số liệu đo; xây dựng được đường cong phân bố 
kích thước của loạt chi tiết gia cơng. 
 Mơ hình đồ gá cĩ thể được ứng dụng để 
chế tạo các thiết bị kiểm tra phân loại các chi 
tiết dạng trụ dùng trong bộ đơi lắp ghép cĩ độ 
chính xác cao như chốt ắc, bi trụ, ti bơm 
(piston) ... nhằm tăng năng suất và độ chính xác 
kiểm tra khi sử dụng phương pháp lắp chọn. 
 Mơ hình cịn được sử dụng như một học 
cụ trực quan cho sinh viên ngành cơ khí và cơ 
điện tử về cấp phơi và kiểm tra tự động. 
Tạp chí Đại học Cơng nghiệp 
55 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng (2004), 
 Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051. NXB Khoa học và kỹ thuật. 
[2] Ngơ Diên Tập (2004), Vi xử lý trong đo lường và điều khiển, 
 NXB Khoa học và kỹ thuật. 
[3] Nguyễn Tế (1998), Cơ sở kỹ thuật đo trong chế tạo máy, NXB Đà Nẵng. 
[4] Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2005), Kỹ 
 thuật đo lường và kiểm tra trong chế tạo máy, NXB Khoa học và kỹ thuật. 
[5]  
 programming-in-c/