Đang tải... (xem toàn văn)
tự động hóa quá trình công nghiệp ngành điện tử
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ TỰ ĐỘNG TIỂU LUẬN MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ CHƯƠNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG SẢN XUẤT CỨNG Giảng viên hướng dẫn: THS TRẦN VĂN TRINH Sinh viên thực hiện: LÊ NGỌC CHƯƠNG (09248991) NGUYỄN VĂN ĐÔ (09244481) Lớp: DHDT5ALT Khóa: 2009 - 2011 TP HỒ CHÍ MINH, Tháng Năm 2011 CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG SẢN XUẤT CỨNG Trong chương xem xét thiết bị tự động dùng để gia công chi tiết rời rạc với sản lượng lớn Thiết bị dây chuyền sản xuất khí thường bao gồm số trạm làm việc để thực việc gia công dây chuyền Các dây chuyền gọi máy vận chuyển hay băng chuyền Các phương pháp dùng để vận chuyển chi tiết trạm xem xét chương với đặc điểm khác đặc trưng cho hệ thống sản xuất Chúng ta nhấn mạnh hoạt động máy coi q trình điển hình thực hệ thống đó, khái niệm đường dây tự động dùng nhiều ngành cơng nghiệp q trình 4.1 Các Dây Chùn Tự Động: Một dây chuyền tự động bao gồm số máy trạm làm việc nối với thiết bị vận chuyển chi tiết trạm Việc vận chuyển chi tiết gia công thực tự động trạm thực chức chuyên môn chúng cách tự động Đường dây tự động kí hiệu hình 4.1 ý nghĩa ký hiệu bảng 4.1 Một chi tiết gia công thô đưa vào, qua nhiều bước gia công liên tục chi tiết di chuyển từ trạm sang trạm kết thúc sản phẩm Có thể xen vào vùng đệm dự trữ dây chuyền, vị trí đơn lẻ trạm làm việc Cũng thêm vào trạm kiểm tra dây chuyền để tự động kiểm tra chất lượng chi tiết gia công Các trạm tay bố trí dọc theo dây chuyền để thực hoạt động khó tự động không kinh tế tự động Các đặc điểm khác dây chuyền khí hóa thảo luận mục Đường dây tự động có ý nghĩa thích đáng trường hợp đời sống sản xuất tương đối ổn định; nhu cầu sản phẩm cao, đòi hỏi tốc độ sản xuất cao; lựa chọn phương pháp sản xuất khác kéo theo lực lượng nhân công lớn Mục tiêu việc sử dụng đường dây tự động là: -Giảm chi phí nhân cơng -Tăng tốc độ sản xuất -Giảm cơng việc trình -Giảm nhỏ khoảng cách di chuyển q trình gia cơng -Chun mơn hóa q trình gia cơng -Tích hợp q trình gia cơng Mặc dù hình 4.1 cho thấy q trình gia cơng nằm đường thẳng Thực chất có hai loại q trình gia cơng sử dụng Hai loại xếp là: theo đường thẳng theo đường vịng Phơi thơ vào Sản phẩm Proc Aut Proc Aut Proc Aut Proc Aut Proc Aut Proc Aut Proc Aut Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Hình 4.1 Cấu hình của một dây chuyền tự động Bảng 4.1 Ký hiệu được dùng sơ đồ hệ thống sản xuất Trạm gia công: XXXX: PROC = Vị trí gia công ASBY = Vị trí lắp ráp INSP = Vị trí kiểm tra SORT = Vị trí phân loại YYY: AUT = Automated = Tự động MAN = Manual Đầu Máy Máy Công Cụ Hệ thống vận chuyển vật liệu ( Mũi tên chỉ chiều di chuyển) Phôi: Phôi thô Bán thành phẩm Thành phẩm Ở trữ phơi trung gian Dòng dữ liệu hay thông tin XXXX YYY Loại theo đường thẳng Trong cấu hình bố trí theo đường thẳng trạm làm việc bố trí nhiều theo đường thẳng Dịng phơi quay 900, định hướng lại phôi, giới hạn mặt công ty nguyên nhân khác, đặc tính cấu hình theo đường thẳng giữ ngun Thí dụ thường thấy dịng phơi có hình chữ nhật, cho phép người vận hành vừa đặt phôi vào lấy chi tiết Thí dụ dây chuyền theo đường thẳng sử dụng để cắt kim loại minh họa hình 4.2 Hình 4.2 Hình vẽ hệ thớng dây chuyền 20 máy để gia công vỏ cầu sau của máy kéo Dây chuyền gồm phần: một phần có vị trí vận chuyển phôi tự và một phần 12 vị trí dùng để gá vệ tinh Giữa hai phần là vị trí định hướng lại chi tiết gia công Chú ý là dây chuyền có đường dẫn đồ gá vệ tinh trở về vị trí ban đầu Loại theo vòng tròn Trong cấu trúc xoay tròn, chi tiết bố trí xung quanh quay quanh bàn tròn Các trạm làm việc đặt cố định thường bố trí xung quanh bàn trịn Chi tiết di chuyển bàn tròn định vị trạm gia công lắp ráp Kiểu thiết bị thường gọi máy phân độ máy quay phân độ cấu hình máy biểu diễn hình 4.3 Hình 4.3 Hệ thớng máy bố trí theo hình tròn Sự lựa chọn Việc chọn lựa hai kiểu phụ thuộc vào ứng dụng Kiểu máy xoay trịn thường bị hạn chế kích thước phơi nhỏ số trạm Việc thiết kế cấu trúc xoay trịn thường khơng linh hoạt Ví dụ, loại xoay trịn khơng lắp vùng đệm trữ phơi Ngồi ra, cấu hình xoay trịn thường u cầu giá thiết bị thấp không gian mặt công ty nhỏ Trong kiểu đường thẳng, phơi lớn bố trí số trạm làm việc lớn Số trạm kiểu máy xoay tròn bị giới hạn nhiều kích thước bàn xoay Trong kiểu máy bố trí theo đường thẳng chế tạo với vùng dự trữ để tránh ảnh hưởng tình trạm bị dừng cố khác 4.2 Các Phương Pháp Vận Chuyển Chi Tiết Gia Công: Cơ cấu vận chuyển đường dây tự động không di chuyển bán thành phẩm chi tiết lắp ráp giữ trạm kế cận nhau, mà cịn định hướng đặt chi tiết vị trí xác cho q trình gia cơng trạm Những phương pháp q trình vận chuyển phơi dây chuyền chia làm loại: Vận chuyển liên tục Vận chuyển gián đoạn đồng Vận chuyển bất đồng đẩy tự Ba loại phân biệt kiểu chuyển động theo cách mà phôi vận chuyển cấu vận chuyển Hầu hết hệ thống vận chuyển ứng dụng cho trước dựa vào yếu tố sau: Loại nguyên công cần thực Số lượng trạm dây chuyền Trọng lượng kích thước phơi Có trạm thủ cơng dây chuyền hay không Tốc độ sản xuất yêu cầu Cân đối thời gian trình khác dây chuyền Trước bàn loại hệ thống vận chuyền phôi, cần làm rõ nhầm lẫn Các hệ thống vận chuyển dùng cho gia công lắp ráp Trong trường hợp máy lắp ráp tự động, đề cập tới cấu vận chuyển bán thành phẩm trạm, cấu cấp linh kiện dùng cho trình lắp ráp vị trí cụ thể Các thiết bị nạp định hướng thành phần thường phần tích hợp trạm làm việc Chúng ta xem xét kỹ thiết bị Chương bàn việc lắp ráp tự động cách chi tết Vận chuyển liên tục Với phương pháp vận chuyển liên tục, phôi di chuyển liên tục với vận tốc cố định Nó địi hỏi đầu làm việc phải di chuyển trình làm việc để theo phôi Đối với số nguyên công, việc di chuyển đầu làm việc khơng thể thực Ví dụ khó sử dụng hệ thống thuộc loại dây chuyền gia cơng vấn đề quán tính kích cỡ trọng lượng đầu làm việc Trong trường hợp khác, việc vận chuyển liên tục phù hợp thực tế Ví dụ ứng dụng dây chuyền vơ chai, bao bì, lắp ráp tay nơi mà người vận hành di chuyển theo dây chuyền thực nhiệm vụ lắp ráp tự động đơn giản Trong số ngun cơng vơ chai, thí dụ, chai vận chuyển quanh bàn tròn xoay liên tục Thức uống rót vào chai dang di chuyển vịi phun bố trí vịng bìa bàn tròn Ưu điểm ứng dụng chất lòng giữ tốc độ cố định khơng có vấn đề qn tính Hệ thống vận chuyển liên tục tương đối dễ thiết kế chế tạo đạt tốc độ sản xuất cao Vận chuyển gián đoạn Như tên gọi, phương pháp phôi vận chuyển cách gián đoạn không liên tục Các trạm làm việc đặt vị trí cố định chi tiết gia cơng di chuyển trạm sau đặt vị trí xác để gia cơng Tất phơi vận chuyển đồng thời nên thuật ngữ “hệ thống vận chuyển đồng bộ” dùng để mô tả phương pháp vận chuyển phơi này.Ví dụ ứng dụng vận chuyển phơi gián đoạn tìm thấy nguyên công gia công, nguyên công dập ép,hoặc dập cắt lắp ráp khí hóa Phần lớn cấu vận chuyển mơ tả mục 4.3 dùng để vận chuyển phôi gián đoạn đồng Vận chuyển không đồng Hệ thống vận chuyển gọi hệ thống đẩy tự do, cho phép phơi di chuyển tới vị trí gia cơng trạm hồn tất Mỗi chi tiết di chuyển độc lập với chi tiết khác Do số chi tiết gia cơng dây chuyền lúc chi tiết khác lại vận chuyển trạm Hệ thống vận chuyển không đồng mềm dẻo hai hệ thống trên, mềm dẻo ưu điểm lớn số trường hợp Trong hệ thống bất đồng tương đối dễ dàng bố trí cấu trữ phơi q trình Hệ thống đẩy tự bù trừ vấn đề cân đối dây chuyền nơi mà thời gian gia công trạm trương đối khác Các trạm song song vài trạm nối tiếp sử dụng cho nguyên cơng dài trạm đơn sử dụng cho ngun cơng ngắn Nhờ tốc độ sản xuất trung bình xấp xỉ Dây chuyền sản xuất không đồng thường sử dụng nơi có nhiều trạm vận hành tay chu kỳ dao động thời gian khác vấn đề hệ thống vận chuyển liên tục đồng Các chi tiết lớn di chuyển hệ thống bất đồng Nhược điểm hệ thống đẩy tự suất thường thấp loại khác Đồ Gá Hệ thống vận chuyển đơi thiết kế để thích ứng với số đồ gá Chi tiết gia công gá đồ gá đồ gá vận chuyển trạm mang theo chi tiết qua nguyên công Đồ gá thiết kế cho thuận lợi việc di chuyển, định vị, kẹp chặt vị trí trạm Nhờ chi tiết định vị xác đồ gá có vị trí xác cho nguyên công Một ưu điểm đồ gá thiết kế để sử dụng cho nhiều chi tiết tương tự Một phương pháp khác để định vị mà không cần dùng đồ gá Với phương pháp thân chi tiết dịch chuyển từ trạm tới trạm Khi chi tiết tới trạm, tự động kẹp chặt vị trí gia cơng Một lợi ích hiển nhiên phương pháp vận chuyển tránh chi phí dành cho đồ gá 4.3 Cơ Cấu Vận Chuyển: Có nhiều cấu vận chuyển khác dùng để vận chuyển chi tiết trạm Các cấu chia làm hai nhóm: di chuyển thẳng dùng dây chuyền bố trí theo đường thẳng, chuyển động quay trịn dùng dây chuyền bố trí theo vòng tròn Cơ cấu vận chuyển thẳng Chúng ta giải thích hoạt động loại cấu tiêu biểu: Hệ thống vận chuyển kiểu gạt, hệ thống vận chuyển kiểu lăn quay, hệ thống xích tải Đây khơng phải danh sách hồn chỉnh, đại diện cho cấu vận chuyển Hệ thống kiểu gạt Với cấu dịch chuyển kiểu gạt, chi tiết nâng lên khỏi vị trí gia cơng nâng di chuyển đến vị trí kế tiếp, đến trạm Thanh nâng hạ chi tiết xuống thấp vào ổ nơi mà vị trí chúng xác cho việc gia cơng Kiểu thiết bị minh họa hình 4.4 Hình 4.4 Hệ thống vận chuyển kiểu hạ cho thấy các giai đoạn khác chu kỳ vận chuyển Hệ thống vận chuyển kiểu lăn quay Loại sử dụng hệ thống vận chuyển phôi thông thường dây chuyền tự động.Băng tải sử dụng để di chuyển chi tiết đồ gá có bề mặt phẳng Con lăn truyền động hai cấu Thứ cấu dẫn động đai, dây đai phẳng nằm lăn làm cho lăn quay nhờ ma sát Truyền động xích cấu thứ hai dùng để quay lăn Hệ thống băng tải lăn hệ thống vận chuyển vạn chúng vận chuyển đồ gá đến vị trí gia cơng chuyển hướng Chúng ta thảo luận băng tải lăn chương 14 Hệ thống băng tải xích Hình 4.5 mơ tả loại hệ thống vận chuyển Xích băng thép mềm sử dụng để vận chuyển cấu mang phơi Băng xích dẫn động puli nằm ngang puli thẳng đứng Kiểu hệ thống vận chuyển sử dụng để vận chuyển phôi liên tục, gián đoạn không đồng Trong chuyển dộng không đồng bộ, chi tiết kéo lực ma sát trượt lớp dầu dọc theo đường với chuyển động tạo xích tải Cần phải đảm bảo số vị trí cuối cho chi tiết gia cơng chúng tới trạm gia công tương ứng Hình 4.5 Băng tải xích, kiểu và dưới Cơ cấu vận chuyển trịn xoay Có vài phương pháp sử dụng để xác định vị trí cúa trạm làm việc vị trí có góc quanh cung tròn bàn quay Thanh bánh Cơ cấu đơn giản khơng thích ứng cho hoạt động tốc độ cao thường ghép với máy quay tròn Thiết bị vẽ hình 4.6 sử dụng piston để đẩy răng, làm cho bàn quay Một ly hợp cấu khác sử dụng để cung cấp hướng quay mong muốn Hình 4.6 Cơ cấu bánh dùng để quay bàn tròn Bánh cóc cóc Cơ cấu vẽ hình 4.7 Sự hoạt động đơn giản khơng đáng tin cậy, chóng mịn liên kết với vài thành phần Hình 4.7 Cơ cấu quay kiểu cóc Cơ cấu Geneva Hai cấu trước chuyển chuyển động thẳng thành chuyển động tròn Cơ cấu Geneva sử dụng chuyển động quay tròn liên tục để định vị bàn, hình 4.8 Hình 4.8 Cơ cấu Geneva Nếu bàn động có rãnh cho vị trí định vị cấu định vị xoay vịng bàn máy quay 1/6 vịng Cam dẫn động làm cho bàn máy quay góc Đối với cấu bị dẫn có rãnh, 120 vịng quay hồn chỉnh cam dẫn động sử dụng để định vị 2400 lại chạy khơng Đối với cấu bị dẫn có rãnh, góc quay 90 để định vị 2700 chạy không Thông thường số định vị vòng bàn 4, 5, 6, Thí dụ 4.1 Chúng ta xem xét cấu Geneva có rãnh Cho cam dẫn động quay vòng/phút Hãy xác định thời gian chu kỳ định vị máy, thời gian gia công, thời gian tiêu hao chu kỳ bàn máy di chuyển đến vị trí làm việc Giải: Như trên, cấu Geneva có rãnh, cam dẫn động quay 120 độ để xoay bàn máy, lại 2400 thời gian dừng bàn máy Với vòng/phút chu kỳ định vị máy 10s Một phần chu kỳ dành cho việc gia công nghĩa 240/360=0.667 Tương ứng với 6.67s Thời gian xoay bàn 120/360=0.333 x 10s =3.33s Cơ cấu cam Hình 4.9 Cơ cấu cam dùng quay bàn tròn Có nhiều dạng khác cấu cam, ví dụ minh họa hình 4.9, chúng có độ xác độ tin cậy cao phương pháp bố trí xoay vịng Chúng sử dụng rộng rãi cơng nghiệp giá thành tương đối cao so với cấu khác Cam được thiết kế cho nhiều vận tốc khác đặc tính dừng 4.4 Bộ Đệm Dự Trữ: Đường dây tự động thường thêm vào thiết bị dựa cấu vận chuyển trạm làm việc Ví dụ, ý tường đệm dự trữ trạm giới thiệu mục 4.1 Trong dây chuyền việc thêm vào vùng dự trữ cho việc thu thập phận phơi việc bình thường Một ví dụ việc sử dụng vùng dự trữ hai hệ thống vận chuyển gián đoạn, hệ thống vùng dự trữ, chúng liên kết với vùng tích trữ chi tiết gia cơng Có thể kết nối 3, 4, chí nhiều theo kiểu Một ví dụ khác vùng trữ phơi dây chuyền dây chuyền không đồng Với hệ thống cung cấp vùng chứa phơi vị trí làm việc dây chuyền Có ngun nhân để sử dụng đệm dự trữ Thứ nhất, giảm ảnh hưởng việc hỏng trạm dây chuyền hoạt động Hệ thống vận chuyển liên tục gián đoạn hoạt động máy tích hợp Khi trạm bị hỏng bảo trì phải dừng sản xuất Trong nhiều trường hợp, tỉ lệ thời gian dây chuyền tiêu hao đáng ý, đạt đến 50% Một vài lý thông thường làm đường dây bị ngừng là: Dụng cụ bị hỏng phải điều chỉnh dụng cụ vị trí gia cơng riêng biệt Đổi dụng cụ định kỳ Phôi thành phần trạm đóng gói bị khuyết tật, yêu cầu phải làm cấu nạp phôi Phôi bổ sung vào cấu cấp phơi vị trí lắp ráp Công tắc thiết bị điện khác bị hỏng Lỗi khí hệ thống vận chuyển trạm làm việc Khi hỏng hóc xảy dây chuyền tự động, mục đích vùng trữ phơi cho phép phần dây chuyền tiếp tục hoạt động phần lại dừng hoạt động sửa chữa Ví dụ, giả định có 20 trạm dây chuyền chia làm khu vực nối với vùng dự trữ, nơi mà tự động thu nhận chi tiết từ phận thứ cung cấp cho phận thứ hai Nếu trạm bị tắt làm cho vùng thứ đường dây bị dừng lại, vùng thứ hai tiếp tục hoạt động hết phôi vùng dự trữ Tương tự, vùng thứ hai bị dừng, vùng thứ tiếp tục hoạt động vùng chứa phôi đầy Hy vọng suất phần thứ tương đương với phần thứ hai Bằng cách chia đường dây sử dụng vùng dự trữ, suất trung bình cải thiện so với đường dây 20 trạm ban đầu Việc phân tích định lượng ảnh hưởng việc thêm vào vùng đệm dự trữ giới thiệu chương Hình 4.10 minh họa trường hợp hai đường dây gia công ngăn cách vùng dự trữ Ở trữ phơi trung gian Proc Aut Proc Aut Dây chuyền Proc Aut Proc Aut Dây chùn Hình 4.10 Ở trữ phơi trung gian nằm giữa hai đoạn đường dây tự động Lý thứ hai việc sử dụng vùng dự trữ dây chuyền làm giảm ảnh hường sự dao động của chu kỳ gia công Những dao động này xảy hoặc giữa các trạm gia công, hoặc trường hợp đường dây có một hoặc vài nguyên công gia công bằng tay Chúng có thể xảy từ chu kì này đến chu kì khác Để minh họa cho trường hợp thứ hai, chúng ta giả dụ có một đường dây tự động lắp ráp, đó tất cả các nguyên công được khí hóa, chỉ trừ một nguyên công là thực hiện bằng tay Nguyên công bằng tay này cần người lắp hai chi tiết với và thời gian cần thiết thay đổi từ chu kì này đến chu kì khác Đối với hệ thống vận chuyển đường dây tự động này chúng ta phải chọn giữa một hệ thống đồng bộ không có ổ trữ phôi và một hệ thống không đồng bộ cho phép chi tiết tích tụ trước mỗi trạm gia công Để minh họa sự khác này chúng ta xem ví dụ sau đây: Ví dụ 4.2 Cho rằng chúng ta đã thu được thông tin về quá trình gia công và xác định được sự phân tán thời gian của quá trình gia công đối với tất cả 100 chu kì sau: 7s: 2%; 8s: 10%; 9s: 18%; 10s: 38%; 11s: 20%; 12s: 12% Vậy thời gian trung bình của quá trình gia công này là 10s Quá trình gia công (nguyên công) bằng tay này đã dùng dây chuyền đồng bộ và dây chuyền phải thiết lập một thời gian chu kì là 12s để người vận hành có thời gian hoàn thành toàn bộ công việc lắp ráp Việc này cho suất là 300 đơn vị/h từ dây chuyền Nếu thời gian được điều chỉnh xuống 11s thì suất sẽ tăng lên được 327đơn vị/h người thợ lại không có khả hoàn thành 12% sản phẩm lắp ráp Vì vậy suất thực tế chỉ là 288 đơn vị/h Nếu thời gian chu kì giảm xuống 10s thì suất sẽ là 360 đơn vị/h Năng suất thực tế sẽ giảm xuống còn 245 đơn vị/h Với hệ thống vận chuyển không đồng bộ, dây chuyền có thể sắp xếp để nhận hàng loạt các chi tiết trước và sau nguyên công bằng tay Như vậy người thợ có thể sắp xếp để thực hiện việc tùy theo quá trình Vì thời gian trung bình của người thợ tương ứng với thời gian của chu kì làm việc dây chuyền dây chuyền sẽ hoạt động một cách đều đặn Thời gian chu kì có thể thiết lập là 10s và suất dây chuyền sẽ đạt 360 đơn vị/h Nhược điểm của vùng đệm trữ phôi là tốn không gian xưởng, tốn nhiều phôi hơn, nhiều thiết bị vận chuyển phôi, làm cho hệ thống dây chuyền phức tạp Nhưng ưu điểm của nó thì thường là đủ lớn để bù trừ nhược điểm mà nó có 4.5 Các Chức Năng Điều Khiển: Việc điều khiển dây chuyền là một vấn đề phức tạp, có hàng loạt các bước tuần tự cần phải thực hiện Có ba chức chính được dùng để điều khiển hoạt động của dây chuyền tự động Thứ nhất là đảm bảo hoạt động, thứ nhì là yêu cầu an toàn, thứ ba là yêu cầu chất lượng 1.Điều khiển tuần tự: Mục đích của chức này là phối hợp hoạt động của băng tải và các trạm gia công Các hoạt động khác của dây chuyền tự động chỉ được thực hiện một cách chính xác và trôi chảy Trên dây chuyền gia công kim loại, thí dụ, chi tiết gia công có thể vận chuyển, định vị, kẹp chặt trước gia công Điều khiển trình tự là sở để dây chuyền hoạt động 2.Đảm bảo an toàn: Chức này đảm bảo là dây chuyền vận chuyển sẽ không hoạt động trường hợp không an toàn hoặc điều kiện nguy hiểm Các cảm biến phải được gắn thêm vào hệ thống để dụng cụ tiếp tục gia công dây chuyền Trong chức điều khiển tuần tự cũng bao gồm cả việc kiểm tra các bước tới hạn để đảm bảo các bước này được thực hiện theo thứ tự cần thiết Áp suất khí và thủy lực cũng phải được kiểm tra nếu đó là những nguyên công quan trọng đường dây tự động 3.Đảm bảo chất lượng: Chức thứ ba là giám sát chất lượng của chi tiết gia công Chức này là kiểm tra để loại các chi tiết và bộ phận lắp không đạt chất lượng Các thiết bị kiểm tra thường được gắn trực tiếp máy gia công Trong những trường hợp khác có bố trí vị trí kiểm tra riêng đường dây tự động Việc kiểm tra có phản hồi cũng có thể được thực hiện đường dây tự động được chỉ hình 4.11 Thông tin về kết quả đo có thể được dùng để điều chỉnh thiết bị gia công ở các vị trí trước đó Phương tiện truyền thống để điều khiển trình tự hoạt động của đường dây tự động là các relay điện từ Các relay được dùng để điều khiển hoạt động của đầu công tác, băng tải và các thiết bị ngoại vi khác dây chuyền Nhưng kích thước lớn và hoạt động không tin cậy, relay dần bị thay thế bởi các bộ điều khiển lập trình được và máy tính Những bộ điều khiển này cho phép điều khiển dây chuyền ở mức độ cao hơn, đặc biệt lĩnh vực an toàn và giám sát chất lượng Suy nghĩ truyền thống việc điều khiển đường dây tự động là phải dừng hệ thống có sự cố Tuy nhiên những trường hợp có sự cố mà việc dừng dây chuyền là không cần thiết và không nên Thí dụ trường hợp cấu cấp phôi cho một máy tự động lắp ráp có sự cố Cho rằng sự cố này là ngẫu nhiên và không thường xuyên, thì tốt nhất có lẽ là tiếp tục để máy làm việc và lấy sản phẩm bị hỏng khỏi dây chuyền, bởi vì nếu dừng máy tự động lắp ráp thì tất cả các trạm gia công khác phải dừng Việc quyết định dừng máy hay không phải dựa sở kinh tế và độ tin cậy Về điểm này có hai chiến lược điều khiển có thể được chọn: điều khiển tức thì và điều khiển ghi nhớ Proc Aut Proc Aut Proc Aut Feed back loops Hình 4.11 Trạm kiểm tra có liên hệ ngược với các trạm đứng trước 1.Điều khiển tức thì: Kiểu điều khiển này là dừng tức thì dây chuyền có sự cố Việc này tương đối đơn giản, rẻ tiền và không phải lo lắng gì Một số đặc tính dự báo có thể được thêm vào hệ thống để xác định vị trí và nguyên nhân để báo cho thợ sửa chữa nhanh chóng Tuy nhiên việc dừng hệ thống làm cho suất giảm Và là yếu điểm chính của phương pháp này 2.Điều khiển theo kiểu ghi nhớ: Ngược lại với phương pháp điều khiển tức thì, hệ thống điều khiển ghi nhớ được thiết kế để cho máy tiếp tục hoạt động Nó kiểm tra chất lượng và bảo vệ máy bằng cách ngăn ngừa các trạm gia công kế tiếp khỏi phải gia công các chi tiết không đạt chất lượng Tiền đề để hệ thống ghi nhớ hoạt động là sự cố trạm gia công là ngẫu nhiên và không thường xuyên Trường hợp nếu sự cố lặp lặp lại, hệ thống này không làm cho sản xuất tốt mà ngược lại tồi tệ Dây chuyền tiếp tục hoạt động, và kết quả là tiếp tục tạo phế phẩm Vì lý này, người ta dùng bộ đếm sự cố tại mỗi vị trí, để số lần liên tiếp xảy sự cố bằng hoặc lần thì nó sẽ điều khiển cho máy ngừng để sửa chữa 4.6 Tự Động Hóa Các Nguyên Công Gia Công: Hệ thống dây chuyền được thiết kế để thực hiện các quá trình cắt kim loại rất khác Thật vậy, khó có thể loại một nguyên công nào khỏi danh sách Các nguyên công điển hình là phay, khoan, khoét, dao và làm ren Tuy nhiên cũng có thể có các nguyên công tiện, mài dây chuyền loại này Có rất nhiều các máy tự động và khí hóa thực hiện hàng loạt những nguyên công đồng thời những chi tiết khác Chúng bao gồm những máy nhiều vị trí xoay vòng có trục chính nằm ngang và thẳng đứng và đường dây tự động Chúng ta hãy xem xét một số máy móc loại này theo mức độ phức tạp tăng dần Trước hết là máy một vị trí 1.Máy một vị trí: Những máy sản xuất được khí hóa này thực hiện những nguyên công khác một chi tiết nhất gá đặt một vị trí suốt chu kì Các nguyên công được thực hiện những bề mặt khác bởi các đầu dao bố trí quanh chi tiết gia công Nhược điểm chung của loại máy này là không hạn chế không thể bố trí nhiều đầu dao Năng suất gia công từ thấp tới trung bình 2.Máy nhiều vị trí xoay vòng: Để tăng suất, máy nhiều vị trí xoay vòng thực hiện việc gia công nhiều chi tiết đồng thời Các chi tiết được gá đặt bàn tròn nằm ngang và trải qua nhiều vị trí liên tiếp Thí dụ về máy nhiều vị trí được vẽ hình 4.12 Hình 4.12 Hình chiếu là máy vị trí với các đầu dao nằm ngang và thẳng đứng bố trí xung quanh bàn máy Hình chiếu dưới là phôi đúc thô và chi tiết đã gia công máy năm vị trí ở 3.Máy nhiều trục chính nằm ngang: Kiểu máy này được giới thiệu hình 4.13 Nó gồm có nhiều trục chính bố trí xung quanh một trục nằm ngang Các chi tiết gia công được gá đồ gá gắn trục chính Loại máy này dùng gia công các chi tiết nhỏ Cũng kiểu máy này trục được bố trí theo phương thẳng đứng cho phép gia công chi tiết từ phía đối diện Những vị trí phụ có thể được bố trí xung quanh tay quay nếu cần Máy nhiều trục chính nằm ngang được dùng để sản xuất các chi tiết có loạt trung bình 4.13 Máy nhiều trục chính nằm ngang trạm 4.Máy tiện đứng nhiều trục chính: Máy tiện loại này được giới thiệu hình 4.14 Các đầu mang dụng cụ không chỉ bố trí xung quanh bàn máy mà còn bố trí xung quanh trụ giữa Việc này tăng số lượng nguyên công được thực hiện máy so với máy nhiều trục chính xoay vòng thông thường Máy được dùng sản xuất hàng khối và hiệu quả vì không gian chiếm ít 4.14 Máy 10 vị trí có trụ chính có thể dùng để gia công tới 34 loại vỏ bơm khác 5.Dây chuyền tự động: Máy được tự động hóa cao và vạn nhất là đường dây tự động được minh họa hình 4.2 và 4.15 Các đầu gia công được bố trí dọc theo dây chuyền vận chuyển chi tiết Hệ thống vận chuyển có thể là đồng bộ hoặc không đồng bộ Chi tiết có thể được vận chuyển trực tiếp hoặc được gá đồ gá vệ tinh Dây chuyền có thể bố trí ổ phôi trung gian nếu cần và các cấu điều khiển khác được dùng để quản lý dây chuyền Vì vậy, nó là loại máy linh hoạt nhất số những máy mà chúng ta đã bàn luận Dây chuyền tự động có thể dùng để chế tạo các chi tiết có kích thước lớn so với máy nhiều vị trí xoay vòng Ngoài số vị trí gia công có thể được bố trí nhiều Theo truyền thống thì những dây chuyền tự động được dùng chỉ để sản xuất một loại chi tiết với số lượng lớn một thời gian dài Gần đã có những cố gắng biến loại dây chuyền kiểu này thành loại dây chuyền có thể điều chỉnh được để gia công nhiều chi tiết tương tự Đường dây tự động này gọi là đường dây tự động điều chỉnh lại được 4.15 Dây chuyền tự động với 33 vị trí gia công dùng gia công các đầu xilanh bằng gang đúc 4.7 Những Điều Cần Lưu Ý Khi Thiết Kế Và Chế Tạo: Khi một nhà máy đã quyết định rằng đường dây tự động là cách tốt nhất để thực hiện việc sản xuất một chi tiết hay lắp ráp sản phẩm nào đó thì có một số những đặc điểm kĩ thuật sau cần giải quyết Trong thiết kế và xây dựng một dây chuyền tự động, một vài chi tiết cần chú ý sau: - Ai chế tạo đường dây tự động Kỹ sư nhà máy tự làm hay đặt hàng một hãng chế tạo - Kích thước, trọng lượng, hình dạng và vật liệu nếu là bộ phận xử lý - Kích thước, trọng lượng và số lượng linh kiện nếu là bộ phận lắp ráp - Độ chính xác yêu cầu - Dạng và trình tự quá trình gia công - Năng suất yêu cầu - Dạng hệ thống vận chuyển - Phương pháp gá đặt chi tiết gia công - Phương pháp định hướng và nạp phôi lắp ráp - Độ tin cậy các trạm riêng biệt, và cấu vận chuyển, cũng độ tin cậy của toàn bộ dây chuyền - Khả trữ phôi trung gian - Dễ bảo trì - Đặc điểm điều khiển - Không gian xưởng hiện có - Mức độ linh hoạt của dây chuyền có thể thay đổi sản phẩm thiết kế tương lai - Mức độ linh hoạt việc điều chỉnh nhiều một chi tiết gia công đơn lẻ - Chi phí ban đầu của dây chuyền - Chi phí vận hành và dụng cụ cho dây chuyền Để phát triển một dây chuyền khí Có hai xu hướng xây dựng đường dây tự động: sử dụng các máy công cụ tiêu chuẩn sẵn có và đặt hàng cho nhà máy chế tạo theo yêu cầu Việc sử dụng các máy công cụ tiêu chuẩn nghĩa là dùng những máy công cụ và các thiết bị liên quan vốn có đã được tiêu chuẩn hóa để dựng nên dây chuyền phục vụ cho mục đích cụ thể của xí nghiệp Cách này có ưu điểm là có thể sử dụng lại các máy sẵn có của xí nghiệp sau đã hết sản xuất, chúng dễ bảo trì và sửa chữa Dây chuyền kiểu này có thể được thiết kế bởi những kĩ sư của nhà máy Những dây chuyền thế gọi là dây chuyền kết nối (link line) Nhược điểm của những dây chuyền này là chi tiết gia công phải đơn giản và kích thước nhỏ Dây chuyền máy tổ hợp tương lai có thể có nhiều hấp dẫn nếu được sử dụng cùng với robot công nghiệp Những dây chuyền này được dùng các quá trình xi mạ và gia công lần cuối, dập, phay, gia công bánh răng, và các nguyên công chế tạo khác Phương pháp thứ hai là đặt hàng cho nhà chế tạo, sản xuất dây chuyền theo yêu cầu của khách hàng Thông thường nhà máy được yêu cầu đưa một số phương án Các phương án thiết kế là dựa những sản phẩm mà nhà máy đã có hay dựa những kinh nghiệm của họ Một phương an thiết kế được chấp thuận, nhà máy sẽ thực hiện việc thiết kế chi tiết Kết quả máy phải được xây dựng nguyên tắc “block xây dựng”, nghĩa là dây chuyền chuyên môn hóa được chế tạo để sản xuất một sản phẩm nhất định của khách hàng Chúng được hình thành từ những cụm tiêu chuẩn Các cụm tiêu chuẩn này là các thiết bị vận chuyển, các đầu lực thực hiện các quá trình gia công và lắp ráp khác Các thành phần tiêu chuẩn này có cấu hình chuyên đáp ứng yêu cầu về sản phẩm của khách hàng Một số các thiết bị vận chuyển tiêu chuẩn được giới thiệu các hình 4.16 và 4.17 Đối với Hình 4.16 Thành phần bàn xoay tiêu chuẩn dùng cho máy nhiều vị trí Hình 4.17 Đầu lực gắn đường dây tự động những dây chuyền gia công kim loại đầu lực gồm cấu ăn dao, trục chính và động Mỗi đầu lực có thể được gắn với một cấu mang dụng cụ riêng cho một mục đích cụ thể Các đầu lực này không đứng riêng rẽ mà gắn liền với thiết bị vận chuyển dây chuyền Khi các dây chuyền được xây dựng nguyên tắc “block xây dựng” chúng được gọi là dây chuyền hợp nhất (Unitized) Toàn bộ các thành phần của máy cắt kim loại gắn bó với và hoạt động một đơn vị khí nhất Những dây chuyền này thường có suất cao so với dây chuyền kết nối (link line) chiếm ít diện tích vì thường được thiết kế gọn Tuy nhiên chúng có giá thành cao Do vậy chỉ nên dùng biết chắc là sản phẩm tồn tại lâu dài, và bản thiết kế không đổi hoặc ít thay đổi Thiếu hai điều kiện thì hoàn toàn không nên dây dựng đường dây tự động Những dây chuyền này có thể tìm thấy công nghiệp sản xuất ô tô và các máy lắp ráp bút, thiết bị điện, máy dập kẹo, dập thuốc viên…Hình 4.2, 4.12, 4.13, 4.14, 4.15 là minh họa kết cấu của dây chuyền ... để gia công nhiều chi tiết tương tự Đường dây tự động này gọi là đường dây tự động điều chỉnh lại được 4.15 Dây chuyền tự động với 33 vị trí gia công dùng gia công các... để gia công tới 34 loại vỏ bơm khác 5.Dây chuyền tự động: Máy được tự động hóa cao và vạn nhất là đường dây tự động được minh họa hình 4.2 và 4.15 Các đầu gia công được... 4.6 Tự Động Hóa Các Nguyên Công Gia Công: Hệ thống dây chuyền được thiết kế để thực hiện các quá trình cắt kim loại rất khác Thật vậy, khó có thể loại một nguyên công