BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐÀOăĐỨCăTHÙY ĐÀO ĐỨC THÙY CÔNGăNGHỆăHÀNă NGHIÊNăCỨUăTHIẾTăKẾăVÀăĐIỀUăKHIỂNăĐỒăGÁăQUAYăHAIăTRỤCă KẾTăNỐIăV IăROBOTăHÀNăHỒăQUANG LUẬNăV NăTHẠCăSĨăăKHOAăHỌCă KỸăTHUẬTăCƠăKHÍ KHỐ 2017A HàăN iăă– N m 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÀOăĐỨCăTHÙY NGHIÊNăCỨUăTHIẾTăKẾăVÀăĐIỀUăKHIỂNăĐỒăGÁăQUAYăHAIăTRỤCăKẾTăNỐIă V IăROBOTăHÀNăHỒăQUANG Chuyên ngành : CƠNGăNGHỆăHÀN LUẬNăV NăTHẠCăSĨăăKHOAăHỌCă KỸăTHUẬTăCƠăKHÍ NGƯỜIăHƯ NGăDẪNăKHOAăHỌCă: PGS.TS NGUYỄNăTIẾNăDƯƠNG HàăN iă– N m 2019 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ GÁ TRONG LĨNH VỰC HÀN 1.1 Khái niệm đồ gá hàn 1.2 Yêu cầu đồ gá lĩnh vực hàn 1.3 Tầm quan trọng đồ gá 1.4 Phân loại đồ gá hàn: 1.5 Các thành phần đồ gá 1.6.Vật liệu làm đồ gá: 1.7 Các chi tiết định vị: 1.7.1 Khái niệm – phân loại – yêu cầu Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ 7.1 Các chi tiết định vị để gia công mặt phẳng 10 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG KHI HÀN HỒ QUANG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC NGHIÊNG MỎ HÀN ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN 15 2.1 Phân tích chuyển động hàn hồ quang 15 2.1.1 Các chuyển động que hàn, mỏ hàn 15 2.1.2 Các phương pháp dao động mỏ hàn, que hàn 16 2.2 Phân tích ảnh hưởng góc nghiêng mỏ hàn đến chất lượng mối hàn 19 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KẾT CẤU CƠ KHÍ CỦA ĐỒ GÁ HÀN HAI TRỤC QUAY 26 3.1 Sơ đồ nguyên lý đồ hàn hai trục quay 26 3.2 Tính tốn kết cấu khí đồ gá hàn hai trục quay 28 3.2.1 Lựa chọn mâm quay 28 3.2.3 Tính tốn trục đỡ: 34 3.2.4 Tính tốn lựa chọn V đỡ máy: 36 3.2.5 Tính toán kết cấu khung đỡ máy 37 3.2.6 Tính tốn thiết kế mối ghép trục mang mâm quay động 37 3.2.7 Bản thiết kế trước chế tạo: 39 3.3 Chế tạo kết cấu khí đồ gá hàn hai trục quay 41 3.3.1: Khung đồ gá: 41 3.3.3 Chế tạo mâm quay: 43 3.3.4: Chế tạo đỡ máy: 44 3.3.5: Chế tạo hộp đỡ máy: 45 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ 3.3.6: Chế tạo bảo vệ máy: 46 3.3.7: Chế tạo hệ thống điều chỉnh trục quay + mâm quay nghiêng góc α 47 3.4 Sơn hoàn thiện chi tiết: 47 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỒ GÁ50 4.1 Thiết kế hệ thống điều khiển đồ gá 50 4.1.1 Tính tốn chọn tốc độ quay vận hành: 50 4.1.2 Tính kỹ thuật biến tần 51 4.2 Chế tạo hệ thống điều khiển đồ gá 57 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN, VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ KẾT NỐI ROBOT HÀN 58 5.1 Xây dựng thuật toán 58 5.2 Viết chương trình điều khiển: 58 5.3 Kết nối robot hàn 64 5.3.1 Lựa chọn nguồn, rơ le điều khiển 64 5.3.2 Kết nối nguồn, rơ le điều khiển 65 CHƯƠNG 6: HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH SỬ DỤNG ĐỒ GÁ XOAY QUANH HAI TRỤC KẾT NỐI ROBOT HÀN 71 6.1 Các quy tắc an toàn sử dụng đồ gá hàn xoay quanh hai trục kết robot hàn 71 6.2 Hướng dẫn vận hành sử dụng đồ gá xoay quanh hai trục có kết nối robot hàn 72 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 Kết luận: 78 Kiến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 81 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ MỤC CÁC KỸ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng anh Tên tiếng việt SMAW Shield Metal Arc Welding Hàn hồ quang que hàn có lớp thuốc bọc Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi MAG Welding Metal Active Gas trường khí bảo vệ khí hoạt tính (khí CO ) Hàn hồ quang điện cực TIG Welding Tungsten Inert Gas Welding khơng nóng chảy mơi trường khí bảo vệ, khí trơ (Ar) CNC CTWD Computer Numerical Control Contact Tip to Điều khiển với trợ giúp máy tính Work Tầm với điện cực Distance) Hàn hồ quang điện cực GTAW Gas Tungsten Arc Welding khơng nóng chảy mơi trường khí bảo vệ Hàn hồ quang kim loại GMAW Gas Metal Arc Welding nóng chảy mơi trường khí bảo vệ Ghi Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ DANH MỤC HÌNH VẼ STT Nội dung hình Hình 1.1: Đồ gá dùng để hàn chi tiết dạng trục Hình 1.2: Tăng thủy lực – đồ gá hàn tôn đáy đà ngang chế tạo tàu thủy Hình 1.3: Quy cách sơ đồ hàn mã lược Hình 1.4: Đồ gá hàn - Vam từ dùng để ép dầm dọc với tơn đáy chế tạo tàu thủy Hình 1.5: Đồ gá vạn -lắp ghép Hình 1.6: Đồ gá vạn - điều chỉnh Hình 1.7: Đồ gá chuyên dụng để hàn thùng đựng dầu – công ty TNHH Thành Long Hình 1.8: Đồ gá hàn lĩnh vực ô tô kết nối với robot Hình 1.9: Phiến tỳ cố định Hình 1.10: Phiến tỳ cố định loại có rãnh nghiêng Hình 1.11: Chốt tỳ điều chỉnh Hình 2.1: Các chuyển động que hàn Hình 2.2: Di chuyển que hàn theo đường thẳng Hình 2.3: Di chuyển que hàn theo đường thẳng lại Hình 2.4: Di chuyển que hàn theo hình cưa Hình 2.5: Di chuyển que hàn theo hình bán nguyệt Hình 2.6: Di chuyển que hàn theo hình tam giác xếp nghiêng Hình 2.7: Di chuyển que hàn theo hình tam giác cân Hình 2.8: Di chuyển que hàn theo hình trịn Hình 2.9: Di chuyển que hàn theo hình vịng trịn lệch Ghi Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Hình 2.10: Tầm với điện cực (Contact tip to work Distance) Hình 2.11: Sự thay đổi hình dạng mối hàn thay đổi tầm với điện cực Hình 2.12: Chiều dài điện cực phía bên ngồi mỏ hàn Hình 2.13: Khoảng cách làm việc tính từ đầu chụp khí phụ thuộc vào dịng điện hàn Hình 2.14: Góc độ mỏ hàn hàn đẩy Hình 3.1: Đồ gá hàn quay quanh hai trục Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý đồ gá hàn hai trục quay Hình 3.3: Sơ đồ tác dụng lực lên trục quay Hình 3.4: Động giảm tốc cốt âm mitsubishi 100w Hình 3.5: Sơ đồ tác dụng mơ men xoắn lên trục quay Hình 3.6: Động Giảm Tốc Cốt Âm TL4070 Hình 3.6: Sơ đồ chịu lực trục đỡ Hình 3.7: Bảng thơng số tiêu chuẩn gối đỡ Hình 3.8: Sơ đồ chịu lựctrục quay Hình 3.9: Sơ đồ chịu lực đỡ máy Hình 3.10: Mặt cắt ngang lắp ghép then Hình 3.11: Sơ đồ kiểu lắp ghép then cố định trục (a)- then dẫn hướng (b) Hình 3.12: Sơ đồ kiểu lắp ghép then có chiều dài then lớn Hình 3.13: Bản vẽ tổng thể đồ gá xoay Hình 3.14: Gá lắp hàn đính Hình 3.15: Mài sửa hồn thiện Hình 3.16: Đường kính ban đầu trục Đại Học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.17: Luận văn thạc sỹ Gia công chi tiết trục máy tiện vạn Trường cao đẳng nghề công nghệ cao Hà Nội Hình 3.18: Phơi máy cắt CNC laser fiber Hình 3.19: Mâm quay hồn thiện Hình 3.20: Khoan lỗ bắt máy Hình 3.21: Hàn chi tiết bảo vệ máy Hình 3.22: Phơi máy cắt CNC laser fiber Hình 3.23: Tấm bảo vệ hồn thiện Hình 3.24: Hệ thống điều khiển góc nghiêng Hình 3.25: Sơn khung đồ gá Hình 3.26: Mâm quay lớn Hình 3.27: Mâm quay nhỏ Hình 3.28: Sản phẩm hồn thiện Hình 4.1: Biến tần OMRON SYSDRIVE 3G3MV Hình 4.2: Bộ giao diện hiển thị Hình 4.3: Cấu tạo chung biến tần Hình 4.4: Khối đầu nối dây biến tần Hình 4.5: Các đầu dây Hình 4.6: Các đầu dây mạch Hình 4.7: Các đầu kết nối mạch điều khiển Hình 4.8: Vị trí phận hộp điều khiển Hình 4.9: Hộp điều khiển chuyển động quay động Hình 5.1: Sơ đồ bước lập trình điều khiển hàn robot kết nối với hệ thống đồ gá xoay Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Bước 1: Kiểm tra hoạt động bình thường đồ gá xoay quanh hai trục - Kiểm tra vị trí kết nguồn điện: Hình 6.1: Kiểm tra hoạt động bình thường vị trí kết nối nguồn điện Bước 2: Lắp đặt thiết bị, vật tư hàn, kiểm tra hoạt động bình thường robot hàn - Kiểm tra kết nối điện đầu vào với robot: Các vị trí kết nối yêu cầu phải thực yêu cầu ký thuật - Lắp cuộn dây hàn vào cấu đẩy dây robot Sử dụng dây hàn bán tự động GM-70S loại đường kính 1mm Hình 6.2: Lắp dây hàn lên hệ thống hàn robot Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Để thực việc lắp dây, điều chỉnh khoảng cách từ đầu bép hàn đến bề mặt vật hàn ta sử dụng phím f10 f 11 hình Hình 6.3: Nút điều chỉnh khoảng cách từ đầu bép hàn đến bề mặt vật hàn - Kết nối khí bảo vệ CO từ chai khí đến hệ thống robot hàn Hình 6.4: Kết nối khí bảo vệ CO với hệ thống hàn robot - Kiểm tra khí bảo vệ có cung cấp đầu mỏ hàn hay khơng? Ta sử dụng nút f12 hình Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Hình 6.5: Nút điều chỉnh lượng khí bảo vệ Bước 3: Gá sản phẩm cần hàn lên đồ gá xoay sau gá lắp hàn đính Khi thực gá phôi cần hàn lên đồ gá cần đạt yêu cầu sau: - Phôi gá lắp hàn đính u cầu vẽ - Phơi gá chắn, đảm bảo không bị xê dịch suốt q trình hàn Bước 4: Điều chỉnh góc nghiêng mâm quay, tốc độ quay động theo yêu cầu Để điều chỉnh góc nghiêng mâm quay ta sử dụng tay quay gắn trục vít me hình …: Tay quay Hình 6.6: Vị trí tay quay trục vít me Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Bước 5: Lập trình điều khiển robot hàn theo biên dạng mối ghép theo yêu cầu hình vẽ Tùy theo yêu cầu sản phẩm cần hàn mà ta sử dụng kiến thức, kỹ lập trình hàn robot để lập trình điều khiển đạt yêu cầu Hình 6.7: Chương trình điều khiển robot thực hàn Bước 6: Thực chạy mô không hàn Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Ở bước ta để chế độ dạy cho robot: AS: OFF; AE: OFF Bật công tắc hộp điều khiển playback hình: Hình 6.8: Chuyển cơng tắc sang chế độ hàn liên tục Bước 7: Thực hàn sản phẩm Sau thực mô không hàn mà khơng có trục trặc xảy ta bắt đầu hàn thực nghiệm Ở bước ta để chế độ dạy cho robot: AS: ON đồng thời thực trình hàn bước chạy mô Bật công tắc hộp điều khiển playback hình 6.8 Kết luận chương 6: - Tác giả đưa hướng dẫn an toàn vận hành sử dụng hệ thống đồ gá xoay có kết nối với robot hàn - Tác giả trình bày phần hướng dẫn lập trình hàn đường cong mặt phẳng có sử dụng đồ gá hai trục quay với robot hàn hồ quang Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: - Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu chế tạo thành công mơ hình đồ gá quay hai trục Mơ hình đồ gá chế tạo kết nối với robot hàn hồ quang vận hành đồng để hàn thử nghiệm đường hàn mặt phẳng, đường hàn vị trí 2F hai chi tiết dạng ống dạng - Các thông số đồ gá chế tạo (công suất 0,2 kW, tải trọng mang 20kG, kích thước dài x rộng x cao 800 x 600 x 1100 mm) - Chương trình điều khiển robot kết hợp với đồ gá xoay quanh hai trục tác giả dễ hiểu, dễ lập trình nên phổ biến rộng rãi sở có robot hàn AII – V6 - Tác giả thiết kế mạch điều khiển tích hợp robot hàn AII – V6 đồ gá xoay quanh hai trục để đưa phôi hàn vị trí dễ hàn góp phần nâng cao suất chất lượng sản phẩm hàn - Mô hình đồ gá xoay quanh hai trục kết nối với robot hàn hồ quang tác giả thiết kế đảm bảo độ cứng vững, độ bền, tính ứng dụng cao sử dụng Đáp ứng yêu cầu để đưa vào giảng dạy số mô đun đồ gá khí, chế tạo phơi hàn, robot hàn,… sở, nhà trường đào tạo nghề nói chung Trường Cao đẳng nghề Công nghệ cao Hà Nội nói riêng - Bên cạnh tác giả xây dựng quy trình vận hành đồ gá xoay hai trục chế tạo đảm bảo an toàn - Kết luận văn ứng dụng sản xuất thực tế góp phần tự chủ cơng nghệ tự động hóa q trình hàn mà có sử dụng robot hàn Điều cần thiết Việt Nam Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu hệ thống đồ gá quay hai trục kết nối với robot hàn hồ quang để hoàn thiện sản phẩm Để kết cấu máy tối ưu - Nghiên cứu viết chương trình điều khiển tích hợp đồ gá quay hai trục kết nối với robot hàn hồ quang để thực hàn dạng loại sản phẩm hàn Trong trình thực luận văn cố gắng kết nghiên cứu tác giả số hạn chế sau: - Quá trình thực thay đổi góc nghiêng đồ gá sử dụng trục vít me điều chỉnh tay nên cịn chưa tự động - Chưa có cấu phân độ để điều chỉnh xác góc nghiêng đồ gá hàn Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – TS.Ngô Lê Thơng, (2014), Giáo trình Cơng nghệ hàn điện nóng chảy tập 1,2, Số năm 2014, trang 64-69 [2] - Công ty TNHH Tân Thế Kỷ Hà Nội, 2005, Hướng dẫn vận hành Robot hàn OTC DAIHEN AII – V6 [3] PGS.TS Bùi Văn Hạnh, 2018, hướng dẫn hàn robot, Đại học bách khoa Hà Nội [4] GS.TS Trần Văn Địch, 2007, Sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật [5] GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Trần Văn Việt, 2005, Đồ gá khí & tự động hóa, Nxb Nxb Khoa Học Kỹ Thuật [6] TS Thái Thế Hùng, 2005, Sức bền vật liệu, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật [7] Th.s Nguyễn Hồng Thanh, 2010, Hướng dẫn hàn Robot, Đại Học SPKT Nam Định [8] DAIHEN Corporation, 2003, AX – OT offline Teaching System DAIHEN Corporation, [9] GS.TS Ninh Đức Tốn, 2008, Dung sai lắp ghép, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật [10] GS TS Trịnh Chất, GS.TS Lê Uyển, 2010, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật [11] https://text.xemtailieu.com/tai-lieu/nghien-cuu-tinh-toan-thiet-ke-do-ga-di-dong- cho-robot-han-ho-quang-almega-aii-56502.html [12] http://doantotnghiep.vn/do-ga-han-tai-cong-ty-doosan [13] https://doanchatluong.vn/do-an/do-an-thiet-ke-do-ga-han-ghep-cac-chi-tiet-mai- loai-ton-dang-tam-dhgtvt_dacknh000006 [14] https://www.weldtec.com.vn/tu-van/do-ga-han-la-gi-tac-dung-cua-no-trong-sanxuat.html Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ PHỤ LỤC CÁC BẢN VẼ GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT Bản vẽ Chế tạo khung máy Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Bản vẽ chi tiết mâm quay Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Bản vẽ gia công trục quay Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Bản vẽ bảo vệ máy Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Bản vẽ đỡ máy Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Bản vẽ hộp đỡ máy Đại Học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ Bản vẽ Chế tạo hệ thống điều chỉnh trục quay + mâm quay ... nghiên cứu, chế tạo sử dụng đồ gá hàn nội địa Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài là: Nghiên cứu thiết kế điều khiển đồ gá quay hai trục kết nối với robot hàn hồ quang góp phần nâng cao... chất lượng mối hàn - Tính tốn, thiết kế kết cấu khí đồ gá hàn hai trục quay - Thiết kế hệ thống điều khiển đồ gá - Xây dựng thuật tốn, viết chương trình điều khiển kết nối với robot hàn - Viết báo,... kết thúc khóa học Với đề tài Luận văn tốt nghiệp là: "Nghiên cứu thiết kế điều khiển đồ gá quay hai trục kết nối với robot hàn hồ quang" Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn