Tài liệu Bài giảng môn tự động hóa quá trình sản xuất

Mục lục

Mục lục 3

Lời nói đầu 6

Chương 1: Những vấn đề cơ bản của tự động hoá 9

1.1. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản 9

1.2. Điều kiện kinh tế-kỹ thuật của CKH và TĐH 12

1.3. Các giai đoạn phát triển của TĐH 15

1.4. Các nhiệm vụ tự động hóa quá trình sản xuất 22

1.4.1. Năng suất của các hệ thống TĐH 22

1.4.2. Các nhiệm vụ cơ bản của TĐH 26

1.5. Các nguyên tắc ứng dụng TĐH quá trình sản xuất 28

1.5.1. Nguyên tắc có mục đích và kết quả cụ thể 29

1.5.2. Nguyên tắc toàn diện 29

1.5.3. Nguyên tắc có nhu cầu 30

1.5.4. Nguyên tắc hợp điều kiện 30

1.6. Công nghệ là cơ sở của tự động hoá 30

1.6.1. Đặc điểm của quá trình công nghệ trong sản xuất tự động hoá 30

1.6.2. Phương hướng phát triển cơ bản của công nghệ hiện đại 39

1.6.3. Mối quan hệ giữa công nghệ và tự động hoá 42

1.6.4. Các nguyên tắc thiết kế quá trình công nghệ tự động hoá 45

Chương 2: Các thiết bị cơ bản của hệ thống tự động 49

2.1. Cảm biến 50

2.1.1. Khái niệm và phân loại cảm biến 50

2.1.2. Các đặc trưng cơ bản 53

2.1.3. Công tắc, nút bấm 57

2.1.4. Cảm biến quang dẫn 59

2.1.5. Cảm biến hồng ngoại 63

2.1.6. Sợi quang 64

2.1.7. Cảm biến laze 65

2.2. Cụm phân tích 65

2.2.1. Máy tính 65

2.2.2. Bộ đếm 66

2.2.3. Bộ thời gian 67

2.2.4. Thiết bị đọc mã vạch 67

2.2.5. Bộ mã hoá quang học (Optical encoders) 68

2.3. Thiết bị chấp hành 70

2.3.1. Xi lanh thuỷ lực, khí nén 70

2.3.2. Cuộn hút (solenoids) 72

2.3.3. Rơ-le 72

2.4. Thiết bị dẫn động 73

2.4.1. Động cơ 73

2.4.2. Động cơ bước 75

2.4.3. Động cơ servo một chiều 78

Chương 3: Tự động hoá cấp phôi rời 80

3.1. Chức năng và phân loại 80

3.2. Thiết bị cấp phôi dạng ổ 80

3.2.1. Phân loại 80

3.2.2. Một số cơ cấu chính của thiết bị cấp phôi dạng ổ 83

3.2.3. Máng dẫn 87

3.3. Thiết bị cấp phôi dạng phễu 93

3.3.1. Nguyên lý và kết cấu chung của thiết bị cấp phôi dạng phễu 93

3.3.2. Phễu 96

3.3.3. Cơ cấu định hướng 98

3.4. Thiết bị cấp phôi rung động 102

3.5. Ứng dụng rôbôt công nhiệp 108

3.5.1. Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp 108

3.5.2. Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp 109

3.5.3. Kết cấu của tay máy 110

3.5.4. Hệ tọa độ 112

3.5.5. Trường công tác của robot 113

3.5.6. Phân loại robot công nghiệp 114

3.5.7. Ứng dụng của robot công nghiệp trong sản xuất 115

Chương 4: Tự động hoá kiểm tra và phân loại 120

4.1. Đat-tric 121

4.1.1. Đat-tric tiếp xúc điện 122

4.1.2. Đat-tric cảm ứng 124

4.1.3. Đat-tric rung tiếp xúc 124

4.1.4. Đat-tric điện dung 125

4.1.5. Đat-tric quang điện 125

4.1.6. Yêu cầu đối với sử dụng và bảo quản đat-tric 126

4.2. Phân loại thiết bị kiểm tra 126

4.3. Các thiết bị kiểm tra tự động 129

4.3.1. Kiểm tra tự động bằng phương pháp trực tiếp 129

4.3.2. Kiểm tra tự động bằng phương pháp không tiếp xúc trực tiếp 131

4.3.3. Kiểm tra tự động đường kính lỗ 132

4.3.4. Kiểm tra tự động sai số hình dáng và sai số vị trí tương quan 133

4.3.5. Kiểm tra tự động nhiều thông số 134

4.3.6. Kiểm tra tích cực khi mài tròn ngoài 136

4.3.7. Kiểm tra tích cực khi mài tròn trong 141

4.3.8. Kiểm tra tích cực khi mài phẳng 148

4.3.9. Thiết bị kiểm tra tích cực khi mài khôn 151

4.4. Thiết bị kiểm tra phân loại tự động 153

Chương 5: Tự động hoá lắp ráp 156

5.1. Các vấn đề chung 156

5.1.1. Khái niệm chung 156

5.1.2. Các nhiệm vụ cơ bản của TĐH quá trình lắp ráp 157

5.1.3. Hoàn thiện chuẩn bị công nghệ của quá trình lắp ráp tự động 160

5.1.4. Một số phương hướng phát triển của TĐH lắp ráp 160

5.2. Tính công nghệ của kết cấu trong lắp ráp tự động 161

5.2.1. Các yêu cầu chung về tính công nghệ lắp ráp tự động 161

5.2.2. Các chỉ tiêu đánh giá tính công nghệ lắp ráp 164

5.3. Định vị và liên kết chi tiết khi lắp ráp tự động 165

5.3.1. Định vị cứng khi lắp ráp tự động 165

5.3.2. Tự định vị hay định vị tự tìm kiếm 170

5.3.4. Điều khiển và xác định chế độ lắp ráp tự động 180

Tài liệu tham khảo 181


LỜI NÓI ĐẦU

Các thành tựu đạt được ở nửa đầu thế kỷ 20 trong lĩnh vực tự động hoá (TĐH) đã cho phép chế tạo các loại máy tự động nhiều trục chính, máy tổ hợp và các đường dây tự động liên kết cứng và mềm dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Cũng trong khoảng thời gian này, sự phát triển mạnh mẽ của điều khiển học, một môn khoa học về các quy luật chung của các quá trình điều khiển và truyền tin trong các hệ thống có tổ chức đã góp phần đẩy mạnh sự phát triển và ứng dụng của TĐH các quá trình sản xuất vào công nghiệp.

Trong những năm của nửa sau thế kỷ 20, các nước có nền công nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi tự động hóa trong sản xuất loạt nhỏ. Điều này phản ánh xu thế chung của nền kinh tế thế giới chuyển từ sản xuất loạt lớn và hàng khối sang sản xuất loạt nhỏ và hàng khối-thay đổi hay nền sản xuất linh hoạt. Nhờ các thành tựu to lớn của công nghệ thông tin và các lĩnh vực khoa học khác, ngành công nghệ chế tạo máy của thế giới đã có những thay đổi sâu sắc. Sự xuất hiện của một loạt các công nghệ mũi nhọn như kỹ thuật linh hoạt (flexible engineering), hệ thống điều hành sản xuất qua màn hình (Visual Manufacturing Systems), kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) và công nghệ nanô đã cho phép thực hiện TĐH toàn phần không chỉ trong sản xuất hàng khối mà cả trong sản xuất loạt nhỏ và đơn chiếc. Chính sự thay đổi nhanh của sản xuất đã liên kết chặt chẽ công nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm xuất hiện một loạt các thiết bị và hệ thống TĐH hoàn toàn mới như các loại máy điểu khiển số, các trung tâm gia công, các hệ thống điều khiển theo chương trình logic PLC (Programmable Logic Control), các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems), các hệ thống sản xuất tích hợp CIM (Computer Intergrated Manufacturing) cho phép chuyển đổi nhanh sản phẩm gia công với thời gian chuẩn bị sản xuất ít nhất, rút ngắn chu kỳ sản xuất sản phẩm, đáp ứng tốt tính thay đổi nhanh của nền sản xuất hiện đại.

Những thành công ban đầu của quá trình liên kết một số công nghệ hiện đại trong khảng 10, 15 năm vừa qua đã khẳng đỉnh xu thế phát triển của nền “sản xuất trí tuệ” trong thế kỷ 21 trên cơ sở của các thiết bị thông minh. Để có thể tiếp cận và ứng dụng dạng sản xuất tiên tiến này, ngay từ hôm nay, chúng ta đã phải bắt đầu nghiên cứu, học hỏi và chuẩn bị cơ sở vật chất cũng như đội ngũ cán bộ kỹ thuật cho nó. Việc bổ sung, cải tiến nội dung và chương trình đào tạo trong các trường đại học và trung tâm nghiên cứu theo hướng phát triển nền sản xuất trí tuệ là cần thiết.

TĐH quá trình sản xuất là một bộ phận, một hướng phát triển của khoa học TĐH. Sự phát triển của nó gắn liền với sự phát triển của nhiều ngành khoa học khác nhau. Do đó để nghiên cứu đầy đủ và toàn diện môn học “TĐH quá trình sản xuất”, học viên cần phải được trang bị kiến thức liên ngành từ các môn học khác như “Lý thuyết điều khiển tự động”, “Nguyên lý máy”, “Công nghệ chế tạo máy”, “Máy công cụ TĐH”, “Phần tử tự động”, “Truyền động điện” .

Tác giả cảm ơn các đồng chí Lê Xuân Hùng đã có nhiều đóng góp trong việc xây dựng các hình vẽ minh hoạ, các đồng chí giáo viên bộ môn Chế tạo máy, khoa Cơ khí đã có những ý kiến quí báu về bố cục và nội dung của tài liệu.