Tải bản đầy đủ

Do an robot han MIG TIG

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề:
Đất nước chúng ta đang trên con đường hội nhập hóa với nền kinh tế toàn
cầu. Trong thời gian qua, chúng ta đã đạt những những thành tựu rực rỡ trên các
lĩnh vực khoa học, công nghệ. Đóng góp vào những thành công đó là sự phát
triển của các công nghệ sản xuất tiên tiến, tự động hóa cao. Xu hướng phát triển
theo hướng tự động hóa ngày càng trở nên phù hợp và mang lại hiệu quả cao.
Trước xu thế đó ngành công nghiệp Việt Nam phải đẩy mạnh hơn nữa đầu
tư nghiên cứu, ứng dụng những thành tựu mới, những công nghệ hiện đại vào sản
xuất. Nhất là trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy cần có những bước đột phá
mới để đem lại cho nền công nghiệp nước ta những thế hệ máy móc hiện đại phù
hợp với công nghệ hiện tại. Một trong những ngành quan trọng của cơ khí chế
tạo máy đó là hàn. Từ lâu, hàn có một vị trí rất quan trọng trong quá trình sản
xuất, chế tạo các sản phẩm cơ khí. Tình hình tự động hóa ngành hàn diễn ra khá
nhanh, có khá nhiều các robot hàn tự động trên thị trường và đã được ứng dụng
rộng rãi vào trong thực tế như đóng tàu, robot hàn trong công nghiệp….
Trước sự phát triển vượt bậc đó thì việc chuyển giao công nghệ, trang bị
cho sinh viên những kiến thức chuyên sâu về các công nghệ hiện đại, tiên tiến để
có thể đáp ứng được yêu cầu của xã hội. Quá trình chuyển giao đó được thực
hiện dưới nhiều hình thức khác nhau. Một trong những hình thức đó là làm đề tài
nghiên cứu khoa học, là hình thức chuyển giao rất hiệu quả.

1.2 Tầm quan trọng và ý nghĩa:
Tuy đề tài không mới nhưng nó có một tầm quan trọng rất lớn đối với
người làm đề tài và những ai quan tâm đến vấn đề tự động hóa sản xuất. Thông
qua đề tài, thì nhóm thực hiện sẽ có cơ hội ôn luyện, vận dụng những kiến thức
đã học vào thực tế. Đồng thời việc thực hiện đề tài là cơ sở cho việc tiếp thu
nhanh chóng kiến thức về tự động hóa phục vụ đắc lực cho công việc sau khi ra
trường.
1.3 Giới hạn đề tài:

- 13 -


Lĩnh vực chế tạo máy là một lĩnh vực rất rộng, việc nghiên cứu, chế tạo
các sản phẩm cơ khí nói chung còn khá mới mẻ đối với sinh viên. Trong lần
nghiên cứu, chế tạo này, do có nhiều hạn chế về kinh tế, kiến thức nên đề tài chỉ
giới hạn trong phạm vi chế tạo dưới dạng mô hình và giới hạn trong các kiến
thức đã học ở trường cũng như trong các tài liệu kỹ thuật. Trong đề tài này chỉ
chế tạo mô hình thiết bị dịch chuyển mỏ hàn Mig đã được cấp phôi tự động.
Thiết bị này cũng chỉ có khả năng dịch chuyển mỏ hàn theo đường xoắn ốc để
thực hiện đường hàn thẳng, chiều dài đường hàn có thể đạt 400 (mm), bề rộng
đường hàn có thể thay đổi được, khoảng cách từ mỏ hàn đến đường hàn thay đổi
được.
1.4 Mục đích nghiên cứu:
 Làm đề tài tốt nghiệp
 Do xu hướng tự động hóa trong sản xuất đang phát triển rất nhanh, thực
hiện đề tài là cơ hội để những người thực hiện có thể tiếp cận trước với
những kiến thức về tự động hóa, điều này có ý nghĩa rất lớn cho sinh viên
khi ra trường.
 Đề tài có khả năng góp phần đóng góp cho quá trình phát triển về sản xuất
của xã hội, tạo động lực, cơ sở cho các sinh viên khóa sau mạnh dạng đầu
tư cho việc nghiên cứu về tự động hóa. Từ đó sẽ có đội ngũ kỹ sư sẽ góp
phần vào sự phát triển của ngành cơ khí và đóng góp vào sự phát triển của
đất nước.
1.5 Đối tượng nghiên cứu:
Dựa vào yêu cầu đặt ra của đề tài, nhóm thực hiện tập trung tìm hiểu về
các máy hàn tự động đã có trên thị trường, các công nghệ hàn, robot hàn…
1.6 Dàn ý nghiên cứu:
 Tìm đề tài nghiên cứu
 Chính xác hóa tên đề tài
 Tìm hiểu về đề tài và thu thập tài liệu
 Tính toán thiết kế phần lý thuyết
 Làm mô hình, chạy thử
- 14 -


 Viết thuyết minh và hoàn thiện mô hình
1.7 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu:
a. Phương pháp:


Nghiên cứu tài liệu liên quan:
Đây là phương pháp dựa vào tài liệu có sẵn, kế thừa những mặt mạnh

khắc phục những mặt yếu, tham khảo tài liệu giúp cho người nghiên cứu bổ
xung thêm kiến thức, lý luận cũng như phương pháp mà những công trình
nghiên cứu trước đây đã sử dụng. Nghiên cứu tài liệu giúp người nghiên cứu
kịp thời vận dụng những thành tựu mới để hiệu chỉnh và cải tiến công trình đến
mức tối đa. Đây là cách thức tìm ra nguồn tri thức vô tận bên cạnh những kiến
thức mà ta được học ở trường. Người nghiên cứu cần đọc nhiều nguồn tài liệu
khác nhau ở các tác giả trong và ngoài nước để từ đó lựa chọn một hướng
chính xác hơn phù hợp với đề tài mà mình nghiên cứu.
 Phương pháp thực nghiệm:
Thực nghiệm khoa học là phương pháp đặc biệt quan trọng, là một
phương pháp chủ động trong nghiên cứu thực tiễn. Trong đó người nghiên cứu
chủ động tác động vào đối tượng và quá trình diễn biến sự kiện mà đối tượng
tham gia để hướng dẫn sự phát triển của chúng theo mục tiêu của mình.
b. Phương tiện:
 Các yêu cầu thực tế của sản phẩm
 Tài liệu kỹ thuật và các sách chuyên ngành
 Máy tính và các phần mềm kỹ thuật

- 15 -


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1 Đại cương về công nghệ hàn:
2.1.1 Thực chất và đặc điểm của quá trình hàn:
a. Thực chất chất của quá trình hàn:
Hàn là phương pháp nối hai hay nhiều chi tiết kim loại thành một mà
không thể tháo rời được bằng cách nung nóng chúng tại vùng tiếp xúc đến trạng
thái nóng chảy hay dẻo, sau đó không dùng áp lực hoặc dùng áp lực để ép chi tiết
hàn dính laị với nhau. Khi hàn nóng chảy, kim loại bị nóng chảy, sau đó kết tinh
hoàn toàn tạo thành mối hàn.
Khi hàn áp lực, kim loại được nung đến trạng thái dẻo, sau đó được ép để
tạo nên mối lien kết kim loại và tăng khả năng thẩm thấu, khuếch tán của các
phần tử vật chất giữa hai mặt chi tiết cần hàn làm cho các chi tiết lien kết chặt với
nhau tạo thành mối hàn.
b. Đặc điểm của quá trình hàn:
 Tiết kiệm kim loại: so với tán ri vê từ 10÷20%, so với phương pháp
đúc có thể tiết kiệm được từ 30÷50% lượng kim loại…

Hình 2.1 Ưu điểm của hàn so với rivê
 Giảm được thời gian và giá thành chế tạo kết cấu như dầm, giàn,
khung v.v…
 Có thể tạo được các kết cấu nhẹ nhưng khả năng chịu lực cao.
 Độ bền và độ kín của mối hàn lớn.
 Có thể hàn hai kim loại có tính chất khác nhau.
 Thiết bị hàn đơn giản, vốn đầu tư không cao

- 16 -


 Trong kết cấu hàn tồn tại ứng suất nhiệt lớn, nên vật hàn dễ bị biến
dạng và công vênh
 Tổ chức kim loại gần mối hàn bị dòn nên kết cấu hàn chịu xung
lực kém
 Hàn được sử dụng rộng rãi để tạo phôi trong tất cả các ngành kinh
tế quốc dân, đặc biệt trong ngành chế tạo máy, chế tạo các kết cấu
dạng khung, giàn trong xây dựng, cầu đường, các bình chứa trong
công nghiệp.
2.1.2 Phân loại các phương pháp hàn:
 Theo trạng thái hàn:
 Hàn nóng chảy:
 Hàn hồ quang, hàn khí, hàn điện xỉ, hàn bằng tia điện tử, hàn
bằng tia lazer, hàn plasma….khi hàn nóng chảy, kim loại
mép hàn được nung đến trạng thái nóng chảy kết hợp với
kim loại bổ sung từ ngoài vào điền đầy khe hở giữa hai chi
tiết hàn, sau đó đông đặc tạo ra mối hàn.
 Hàn áp lực:
 Hàn tiếp xúc, hàn ma sát, hàn nổ, hàn siêu âm, hàn khí ép,
hàn cao tần, hàn khuếch tán…khi hàn áp lực kim loại ở vùng
mép hàn được nung nóng đến trạng thái dẻo sau đó hai chi
tiết tiếp tục được ép lại với lực ép đủ lớn, tạo ra mối hàn
 Hàn nhiệt là sử dụng nhiệt của các phản ứng hóa học phát
nhiệt để nung kim loại mép hàn đến trạng thái nóng chảy
đồng thời kết hợp với lực ép để tạo ra mối hàn
 Theo năng lượng sử dụng:
 Điện năng: hàn hồ quang, hàn điện tiếp xúc…
 Hóa năng: hàn khí, hàn nhiệt…
 Cơ năng: hàn ma sát, hàn nguội…
 `Theo mức độ tự động hóa:
 Hàn bằng tay
- 17 -


 Hàn bán tự động
 Hàn tự động
2.1.3 Các phương pháp hàn cơ bản:
a. Hàn hồ quang:
Hồ quang là sự phóng điện giữa 2 điện cực có điện áp ở trong môi trường
khí hoặc hơi. Hồ quang điện được ứng dụng để hàn gọi là hồ quang hàn.
b. Hàn hồ quang tự động và bán tự động trong môi trường khí bảo
vệ:
 Hàn tự động và bán tự động:
 Khái niệm:
 Hàn bán tự động là một quá trình hàn mà dây hàn được cấp
tự động vào vùng hàn còn việc di chuyển mỏ hàn được thực
hiện bằng tay người điều khiển.
 Hàn tự động là một quá trình hàn mà việc cấp dây hàn và di
chuyển mỏ hàn theo mối hàn được thực hiện hoàn toàn bằng
máy.
 Hàn bán tự động và hàn tự động có thể được thực hiện trong
môi trường khí bảo vệ như hàn dưới lớp thuốc hoặc hàn
trong các môi trường khí bảo vệ. Hàn tự động và bán tự
động trong môi trường không khí hầu như không sử dụng
nữa vì chất lượng mối hàn kém.
 Phân loại:

Theo lớp thuốc bảo vệ

Vật liệu hàn: thuốc hàn (cho hàn hồ quang và cho hàn khí), dây hồ quang
điện và hồ quang khí), khí bảo vệ
 Hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ:
- 18 -


 Khái niệm:
Hồ quang hở là hồ quang tiếp xúc với không khí, năng suất cao hơn khi
hàn hồ quang tay nhưng chất lượng mối hàn thấp.
Hồ quang kín- là hồ quang cháy dưới lớp thuốc hoặc trong các môi trường
khí bảo vệ khác.
 Sơ đồ nguyên lý của hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ:

 Đặc tính của hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc:
 Ít hao tốn kim loại, hệ số hàn đấp cao, tiết kiệm được kim
loại que hàn.
 Hệ số mất mát nhiệt thấp do thuốc hàn không dẫn điện và
dẫn nhiệt
 Cho phép hàn với dòng điện cao nên tốc độ hàn lớn, năng
suất hàn cao.
 Vùng hàn ảnh hưởng nhiệt nhỏ do thể tích nóng chảy nhỏ
 Chất lượng mối hàn cao, cơ tính tốt
 Điều kiện lao động tốt do hồ quang kín
 Cho phép cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn
 Nhược điểm:
 Khó thực hiện các mối hàn có hình dạng và quỹ đạo hàn
phức tạp
 Giá thành thiết bị đắt
 Yêu cầu khi gá lắp và chuẩn bị hàn khá công phu

- 19 -


 Phân loại các phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ:

Hình 2.4 Sơ đồ phân loại các phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ

 Đặc điểm hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ:
 Khí hoạt tính: CO2, N2, H2
 Khí trơ: Ar, He,
 Khi hàn người ta có thể sử dung các loại khí trơ, khí hoạt riên
biệt hoặc hợp chất của chúng như các loại khí trơ với khí trơ,
khí hoạt tính này với khí hoạt tính khác hay khí trơ này với khí
hoạt tính.
 Hàn trong môi trường khí hoạt tính dùng cho thép cacbon, thép
hợp kim thấp. Hàn trong môi trường khí trơ dùng cho các loại
thép hợp kim, kim loại màu như nhôm, Ti, Nitơ dùng cho hàn
hợp kim đồng
 Nguồn điện có thể là nguôn một chiều nối nghịch, nối thuận,
xoay chiều. Hồ quang trực tiếp và hồ quang gián tiếp. Có thể
sử dụng hồ quang 3 pha. Hồ quang 3 pha thường dùng dòng
xoay chiều.
 Có thể dùng điện cực không nóng chảy, thường dùng nhất là
điện cực vônfram nối trực tiếp, dòng một chiều nốit thuận(cực
âm nối với que hàn, cực dương nối với vật hàn): còn khi hàn
dây hàn thì nối nghịch(cực dương nối với dây hàn).

- 20 -


 Có thể dùng điện cực nóng chảy (dây hàn nóng chảy). Khi hàn
dòng một chiều bằng dây hàn nóng chảy thường được nối
nghịch
 Tốc độ cấp dây có thể ổn định và có thể thay đổi tùy theo điện
áp.
 Phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ rất đa năng. Có
thể hàn ở bất kì vị trí nào trong không gian, đảm bảo cơ khí
hóa, tự động hóa quá trình hàn, chất lượng mối hàn được nâng
cao…
 Hàn trong môi trường khí được áp dụng nhiều trong ngành
đóng tàu.
2.1.4 Đại cương về công nghệ hàn Mig:
 Nguyên lý hàn Mig:

Hình 2.5 nguyên lý hàn Mig
Hàn Mig là chữ viết tắt của “Metal Inert Gas Arc” nghĩa là “ Hàn hồ
quang trong môi trường khí trơ với điện cực nóng chảy”. Hàn Mig là
phương pháp tạo hồ quang giữa kim loại hàn trong môi trường khí trơ như
khí Argon (Ar) hoặc Heli (He). Đây là một phương pháp hàn bán tự động,
dây hàn được đưa vào vùng hàn liên tục nhờ bộ phận đẩy dây, dây hàn là
loại dây đặc có chất lượng và thành phần tương tự như kim loại hàn và
không cần thêm chất khử, khí trơ không phản ứng với kim loại nóng chảy
và bảo vệ vùng hàn khỏi không khí rất tốt.

- 21 -


Khí bảo vệ
Thép hợp
kim thấp
Argon(Ar)
Ar+2÷3%O2
Ar+5÷10%O2
Ar+He




Thép
không gỉ

Kim loại hàn
Nhôm (hợp Hợp kim
kim)
đồng



Niken

Titan















Bảng 2.1Ứng dụng của khí bảo vệ với kim loại hàn
 Chế độ hàn:
 Dòng điện hàn: Khi dòng điện hàn tăng làm cho tốc độ đẩy dây hàn,
tốc độ chảy, chiều rộng mối hàn, độ ngấu mối hàn tăng. Cùng dòng
điện hàn như nhau, dây hàn nhỏ sẽ nóng chảy nhiều và nhanh.
 Điện áp hàn: Khi điện áp hồ quan tăng, độ dài hồ quang sẽ tăng và
phần kim loại đắp của mối hàn sẽ phẳng. Khi đó điện áp hồ quang
giảm, chiều dài hồ quang sẽ ngắn và kim loại đắp của mối hàn sẽ lồi
lên. Điện áp hồ quang ảnh hưởng đến sự ổn định của hồ quang và số
lượng hạt kim loại bắn tóe.
 Tốc độ hàn: Trong trường hợp dòng điện hàn và điện áp hồ quang
không đổi, nếu tốc độ hàn tăng, chiều rộng mối hàn, độ ngấu và chiều
cao phần đắp sẽ giảm.
 Thao tác mỏ hàn:
 Nên sử dụng phương pháp hàn trái trong hàn Mig. Trong quá trình
hàn, đẩy mỏ hàn về phía trước, chứ không nên kéo mỏ hàn như
trong hàn hồ quang bằng que hàn.
 Giữ mỏ hàn hoạt động ở góc 10÷20 0 theo phương thẳng đứng và
đẩy mỏ hàn về phía trước.

- 22 -


 Nếu tốc độ hàn chậm, nóng chảy kém là một loại khuyết tật của
hàn. Nếu kim loại chảy đi trước hồ quang, nhiệt của hồ quang
không đủ làm nóng chảy sâu kim loại hàn.
 Một phần của đường hàn không được hàn do nhiệt hồ quang
không đủ nung nóng. Trong thực tế kim loại nóng chảy tràn lên
phần kim loại cơ bản chưa nóng chảy, tốc độ hàn chậm, sự thiếu
nóng chảy la khuyết tật hàn có thể xảy ra.

Hình 2.6 Góc độ và hướng của mỏ hàn khi hàn
 Nếu chúng ta quan sát vị trí của hồ quang (đầu dây hàn) trong bể
hàn, chúng ta có thể quyết định được tốc độ hàn một cách phù
hợp.
 Chúng ta luôn phải giữ hồ quang ở nửa đầu của bể hàn.
 Sự thay đổi khoảng cách giữa miệng phun và kim loại hàn:
 Khoảng cách giữa miệng phun và kim loại hàn thay đổi, các yếu
tố khác sẽ thay đổi. Nếu khoảng cách giữa miệng phun và kim loại
hàn tăng lên, tốc độ nóng chảy của dây hàn tăng lên và hiệu quả
của khí bảo vệ sẽ kém đi.
 Trong trường hợp tốc độ đẩy dây hàn là không đổi, nếu khoảng
cách giữa miệng phun và kim loại hàn tăng, dây hàn sẽ bị nung
nóng. Dòng hàn cung cấp cho dây hàn sẽ giảm đi. Nói chung
khoảng cách giữa miệng phun và kim laọi hàn nên giữ khoảng
10÷20 mm trong hàn Mig.

- 23 -


6

Hình 2.7 Khoảng cách từ miệng phun đến đường hàn
1. ống phun khí
2. Bép hàn
3. Khoảng cách giữa
4. khoảng cách nhô ra của dây hàn
5. Dây đai
6. Kim loại hàn:
7. Chiều dài hồ quang:
2.2 Robot hàn và quỹ đạo của đầu mỏ hàn:
2.2.1 Sơ lượt về robot hàn:
Công nghệ hàn tự động với robot đã được ứng dụng từ lâu trong ngành
công nghiệp sản xuất ôtô ở các nước công nghiệp phát triển, tiêu biểu trong số
đó như Hoa Kỳ, Nhật Bản, CHLB Đức, Pháp, Ý, Hàn Quốc…và gần đây là các
nước trong khu vực Đông Nam Á. Sau đó công nghệ hàn tự động với robot được
áp dụng trong các ngành đóng tàu biển, chế tạo máy.
Trong các nhà máy sản xuất xe hơi thì hàn điểm là công việc sử dụng
robot nhiều nhất: mỗi khung xe được cố định vào một palette và được điều khiển
khắp nhà máy. Khi khung xe đến trạm hàn, bộ phận kẹp sẽ cố định các chi tiết
đúng vào vị trí cần thiết, trong khi đó robot di chuyển dọc theo các điểm hàn
được lập trình trước.

- 24 -


Robot cũng được áp dụng nhiều trong công nghệ hàn theo vết hoặc hàn
theo đường dẫn liên tục, còn gọi là hàn đường.
Hàn đường thường được thực hiện bằng tay. Tuy nhiên năng suất thấp do
yêu cầu chất lượng bề mặt các chi tiết khác nhau. Gần đây các nghiên cứu tập
trung vào phương pháp dò vết đường hàn với mục đích giảm bớt yêu cầu định vị
chính xác, và do đó giảm chi phí hàn trong khi chất lượng mối hàn tăng.
Cảm biến trang bị trên các robot hàn đường có khả năng xác định vị trí
đúng của đường hàn. Như vậy, được mối hàn được chính xác, đúng yêu cầu về
hình dáng và kích thước thì robot phải giữ điện cực theo hướng đúng của đường
hàn với khoàng cách đúng từ đường hàn đến đầu mỏ hàn và di chuyển với tốc độ
không đổi làm cho lượng vật liệu chảy vào mối nối là không đổi. Xác định đường
hàn cho các vật thể ba chiều phức tạp hơn so với các tấm phẳng vì thường phải
mô hình hóa hình học để định ra đường di chuyển của robot.
2.2.2 Mối quan hệ giữ quỹ đạo lấy mẫu và quỹ đạo công nghệ hàn:
Như đã trình bày, hàn là một phương pháp công nghệ dùng để ghép nối
hai hay nhiều phần tử với nhau. Chỗ giao nhau giữa các phần tử này người ta gọi
là mối hàn mà vốn là đường cong tiếp xúc giữa hai biên dạng của hai phần tử
hàn, hay còn gọi là quỹ đạo hàn lý thuyết hay quỹ đạo lấy mẫu. Trong thực tế để
mối hàn được thực hiện hiệu quả nhất, người ta sẽ tạo một rãnh dọc theo quỹ đạo
hàn. Đây là vùng mà vật liệu que hàn và kim loại của các phần tử hàn nóng chảy
và cấu kết hình thành nên mối hàn. Như vậy để hàn hai phần tử ta phải điều
khiển đầu mỏ hàn đi dọc theo đường cong quỹ đạo rãnh hàn, tức là ta phải nắm
bắt và quản lý các thông số về đường cong này.

Hình 2.8 Các dạng quỹ đạo di chuyển que/dây hàn theo yêu cầu liên kết khác nhau của
công nghệ hàn

- 25 -


Trong thực tế, việc đơn thuần đưa que hàn để hàn dọc theo rãnh hàn
không đạt được hiệu quả về chất lượng yêu cầu của mối hàn. Ta phải điều khiển
que hàn đi theo một quỹ đạo đặc biệt ứng với từng trường hợp yêu cầu liên kết cụ
thể mà ta tạm gọi là quỹ đạo công nghệ. Thực chất quỹ đạo công nghệ này cũng
được xác định dựa trên quỹ đạo lấy mẫu nhưng kết hợp với những hình dáng
chuyển động đặc biệt trên rãnh hàn.
2.3 Công nghệ hàn tự động hiện nay:
Ngày nay công nghệ hàn tự động cũng đã có những bước phát triển vượt
bậc. Trên thị trường có nhiều loại máy hàn tự động cho năng suất và chất lượng
mối hàn cao. Bên cạnh đó là các robot hàn sử dụng trong công nghiệp ngày càng
giải phóng sức lao động của con người. Sau đây là một số sản phẩm hàn tự động
tiên tiến hiện nay:
2.3.1 Xe hàn tự động A2-1:
a. Giới thiệu:
 Kết cấu dạng khối cho phép tháo lắp các chi tiết một cách dễ dàng và
thuận tiện, đáp ứng được các yêu cầu trong thực tế.
 Xe hàn được dẫn động bằng 04 bánh có bọc cao xu cho phép chạy êm
khi hoạt động.
 Cho phép điều chỉnh đến 06 bậc tự do nên đáp ứng được các yêu cầu
hàn ở nhiều tư thế trong nhiều cấp độ.

Hình 2.9 Xe hàn tự động A-21


Con lăn cấp dây kiểu tổ hợp có thể làm tăng tuổi thọ của cơ cấu cấp
dây.

- 26 -


 Có thể đáp ứng được để hàn thép Cacbon, thép không gỉ, đồng và hợp
kim đồng.
 Bộ cấp dây sử dụng thiết kế bánh răng kiểu Epixic, với mômen lơn và
ổn định của quá trình cấp dây cao.


Cơ cấu căng dây có thể đảm bảo dây ở trạng thái tốt nhất.

b. Thông số kỹ thuật:
Đường kính dây hàn (mm)
Φ2.0 - Φ 5.0
Chế độ mồi hồ quang
Quẹt, cố định
Dải tốc độ khi hàn (Cm/giây)
25-170
Tốc độ cấp dây hàn (Cm/giây)
20-300
Phạm vi dịch chuyển đầu hàn
100/100
(mm)
Góc quay đầu hàn
3600
Góc dao động đầu hàn
450
Góc nghiêng đầu hàn
900
Dung tích của phễu thuốc (L)
10
Trọng lượng tang dây (Kg)
25
Kích thước (mm)
950 x 500 x 870
Trọng lượng máy (Kg)
48
Bảng 2.2 thông số kỹ thuật của xe hàn tự động A2-1
2.3.2 Xe kẹp mỏ hàn wel -handy multi weaving:
a. Giới thiệu:

Hình 2.8 Xe kẹp mỏ hàn wel -handy multi weaving

- 27 -


 Giống như xe hàn Welhandy Multi nhưng ưu điểm hơn là thiết
bị này được thiết kế thêm chức năng lắc mỏ hàn và được ứng
dụng chủ yếu để hàn góc, ở các tư thế hàn kể cả hàn leo.
 Chức năng lắc mỏ là tiêu chuẩn.
 Thông số được nhập vào bằng kỹ thuật số để đảm bảo khả năng
hàn lặp
 Có chức năng đặt thời gian ổn định hồ quang, điền đày vũng
hàn và khoảng điền đầy sau vũng hàn.
 Màn hình hiển thị kỹ thuật số cho biết tốc độ máy
b. Thông số kỹ thuật:
Trọng lượng
Khả năng kéo
Loại dẫn động
Tốc độ dịch chuyển
Phương pháp dò
Dẫn hướng
Phạm vi điều chỉnh
mỏ
Góc leo max.
Kẹp mỏ
Phần không hàn
Dừng tự động
Nguồn
Kích thước máy

Welhandy Multi
6.9kg
16kg
4 bánh xe với hệ thống lực từ
150~1500mm/ph
Con lăn dẫn đường
3 cấp
Góc: 40 ~ 550
§iều chỉnh lên /xuống: 45mm
§iều chỉnh tiến /lùi mỏ: 45mm
300
Tuỳ chọn thích hợp với loại mỏ

Welhandy Multi Weaving
9.8 kg
16kg
4 bánh xe với hệ thống lực từ
60~600mm/ph
Con lăn dẫn đường
3 cấp
Góc: 40 ~ 550
Điều chỉnh lên /xuống: 45mm
Điều chỉnh tiến /lùi mỏ: 45mm
450
Tuỳ chọn thích hợp với loại mỏ

thẳng
thẳng
Bắt đầu: 125 mm
Bắt đầu: 125 mm
Kết thúc: 140 mm
Kết thúc: 140 mm
Công tắc hành trình
Công tắc hành trình
115VAC 1 pha điện áp 100V/110V 115VAC 1 pha điện áp 100V/110V
260 x 262 x 265 mm
300 x 295 x 265 mm

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật Xe kẹp mỏ hàn wel -handy multi weaving
2.3.3 Phân tích ưu nhược điểm và phương án giải quyết:
 Ưu điểm:
 Kiểu dáng gọn nhẹ; trong lượng của máy nhẹ nên thuận tiện
cho việc định vị và điều chỉnh thiết bị.
 Trọng tâm thấp: Trọng tâm của máy thấp sẽ làm tăng khả năng
leo dốc
 Độ bền cao: Thân máy được làm bằng nhôm đúc.
- 28 -


 Khả năng hàn leo lớn: Có thể màn được trọng lượng là 16kg khi
tiến hành hàn leo ở độ dốc là 450
 Khả năng hàn với tốc độ hàn cao: Cho phép tiến hành hàn với
tốc độ lớn nhất là 1500 mm /ph.
 Khả năng điều chỉnh vị trí của mỏ lớn: Phạm vi điều chỉnh tầm
vươn của dây là 45mm.
 Hạn chế:
Các thiết bị lắc mỏ hàn có biên dạng lắc hạn chế (chủ yếu là zizig) và khả
năng thay đổi biên dạng lắc rất hạn chế. Yêu cầu đặt ra là phải chế tạo mô hình
lắc mỏ hàn tạo được các biên dạng khác nhau một cách linh hoạt.
 Giải pháp đề xuất:
Chế tạo mô hình lắc mỏ hàn sử dụng lập trình vi điều khiển, có khả năng
thay đổi biên dạng lắc mỏ hàn nhanh chóng chỉ bằng cách là thay đổi chương
trình điều khiển.
2.4 Nhu cầu phát triển:
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều thiết bị máy
móc ngày càng hiện đại được tạo ra để phục nhu cầu con người. Trên cơ sở đó,
nhu cầu phát triển của công nghệ hàn tự động là rất lớn và không ngừng.

- 29 -


CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN
3.1 Phương án thiết kế:
3.1.1 Các phương án thiết kế:
Phương án 1: Sử dụng bộ truyền vít me đai óc bi để thực hiện chuyển



động vê đầu hàn kết hợp với bộ truyền đai thực hiện chuyển động hàn để tạo
ra quỹ đạo đường hàn. Bộ truyền xích cho chuyển động điều chỉnh khoảng
cách duy trì hồ quang khi hàn. Sử dụng PLC để điều khiển, phối hợp các
chuyển động để tạo ra chuyển động cần thiết.
Phương án 2: Sử bộ truyền đai răng cho cho chuyển động vê mỏ hàn



và chuyển động hàn. Bộ truyền xích cho chuyển động điều chỉnh khoảng cách
duy trì hồ quang khi hàn. Sử dụng vi điều khiển và phần mềm lặp trình Keil C
cho việc điều khiển các chuyển động của Robot.
3.1.2 Phân tích các phương án:
 Phương án 1:
 Ưu điểm: Chính xác, ổn định, điều khiển đơn giản.
 Nhược điểm: Giá thành cao, cơ cấu nặng nề.
 Phương án 2:
 Ưu điểm: Nhỏ gọn, giá thành hạ, dễ điều khiển.


Nhược điểm: Độ chính xác không cao do phụ thuộc vào lực căng
đai.

3.1.3 Lựa chọn phương án thiết kế:
Dựa trên cơ sở kinh tế và tính đơn giản, gọn nhẹ mà ta chọn phương án
thứ 2 để tiến hành thiết kế. Mô hình theo phương án này cũng cần đạt được độ
chính xác cần thiết. Thành phần cốt yếu của mô hình bộ truyền đai răng, động cơ
bước và điều khiển động cơ bước, vi điều khiển và lập trình vi điều khiển.
3.1.4 Ưu điểm của các thành phần trong phương án lựa chọn:
a. Động cơ bước:


Động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như là quay
đến bất kỳ vị trí nào.

- 30 -




Chuyển động ở tần số âm thanh, cho phép chúng quay khá nhanh.



Với một bộ điều khiển thích hợp, chúng có thể khởi động và dừng lại
dễ dàng ở các vị trí bất kỳ.

b. Bộ truyền đai răng:
 Kích thước bộ truyền nhỏ
 Không có hiện trượt giữa đai và bánh đai
 Tỉ số truyền lớn, thông thường u < 12 (có thể đến 20)
 Hiệu suất cao  = 0,92÷ 0,98
 Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ
 Công suất truyền đến 200Kw (có thể đến 750Kw)
3.2 Các khối kiến thức cơ bản:
3.2.1 Bộ truyền đai răng:
Ngày nay nhờ sự phát triển của khoa học vật liệu, chất lượng chế tạo dây
đai không ngừng tăng lên. Do chức năng và lợi ích kinh tế nên bộ truyền động
đai răng được sử dụng rất rộng rãi. Truyền động đai răng kết hợp được những ưu
điểm của truyền động xích và truyền động đai. Đó là chịu được tải trọng lớn,
không ồn, độ chính xác truyền động góc quay cao, vận tốc lớn và không cần bảo
dưỡng. Với phạm vi sử dụng rộng rãi của bộ truyền đai răng, đòi hỏi dây đai răng
phải có chất lượng cao và kích thước hình học tối ưu. Vì vậy phải có những tính
toán thiết kế lựa chọn các loại dây đai và bề rộng cần thiết để thỏa mãn các điều
kiện truyền động của bộ truyền đai răng.
a. Đặc điểm và kết cấu của dây đai:


Đặc điểm:

Đai răng tương tự như đai dẹt nhưng bề mặt trong có các gờ hình thang, tròn
hoặc cong. Trên các bánh đai cũng có các rãnh tương ứng. Bộ truyền làm việc
được là nhờ vào sự ăn khớp giữa đai và các răng của bánh đai. Bộ truyền đai răng
được dùng đến công suất 100KW, cá biệt có thể đến 500KW và tốc độ 5÷50
(m/s). Cá biệt có thể 80(m/s) với đai loại nhẹ. Bề rộng của đai có thể đến
380(mm), tỷ số truyền đạt đến 12 cá biệt có đến 30, hiệu suất tối đa 98%

- 31 -


3.1 Hình sự ăn khớp của đai răng
Các biên dạng thường gặp của đai răng:

Hình 3.2 Các loại biên dạng đai răng: a) Răng hình thang, b) Răng hình thang có xẽ
rãnh ở chân răng, c) Răng hình thang chân răng tạo góc, d) Răng cung tròn, e) Răng
cong
 Kết cấu của dây đai:

Kết cấu của dây đai bao gồm phần lõi và phần nền. Phần lõi nằm ở lớp
trung hoà và là phần tử chịu lực vòng chính của dây đai. Vật liệu chế tạo lõi là
polyester, Kevlar, Fiberglass, thép. Phần lõi chịu lực được nhúng vào Cao su
thiên nhiên, neoprene hoặc polyurethane. Răng dây đai là vật liệu nền (neoprene)
được bảo vệ bằng một lớp nylon bao phủ ở mặt ngoài với mục đích chống mòn.
Chức năng của từng lớp đai có tác dụng đối với toàn bộ kết cấu đai như sau:

- 32 -


Hình 3.3 Kết cấu dây đai răng
1: Lớp cốt sợi chịu kéo: tạo ra sức bền kéo cho đai, giúp đai mềm dẻo và
chống lại sự dãn dài.
2: Lớp neoprene ở mặt lưng đai được liên kết với lớp cốt sợi nhằm mục
đích chống lại chất bẩn, dầu mỡ và các chất ăn mòn. Nó cũng bảo vệ đai khỏi
mòn nếu dùng bánh căng đai ở mặt lưng đai.
3: Phần răng đai chống lại ứng suất cắt và được đúc liền với lớp lưng. Răng
đai phải được chế tạo chính xác về biên dạng và bước để chúng ăn khớp êm và
chính xác với răng của bánh đai.
4: lớp nylông ở bề mặt răng đai có hệ số ma sát nhỏ và khả năng chống mòn
cao nhằm tăng độ bền mòn và thời gian làm việc cho răng đai.
b. Các lực tác dụng trong bộ truyền đai răng:
Sự truyền lực trong truyền động đai răng nhờ ăn khớp giữa các răng của
dây đai và bánh đai, thông qua nhánh dẫn chuyển đến bánh bị dẫn. Qua đó có
những lực sau đây tác dụng lên bộ truyền.
 Lực căng ban đầu của dây đai: Fv

Với khoảng cách trục xác định hoặc dưới tác dụng của cơ cấu căng đai sẽ
xuất hiện lực căng dây đai sẽ xuất hiện lực căng dây đai ở trạng thái tĩnh. Lực
này được cân bằng ở nhánh đai dẫn và bị dẫn. Nó gây ra một lực tĩnh định tác
dụng lên trục. Với lực căng ban đầu dây đai, trạng thái làm việc của bộ truyền
động được thiết lập. Với trạng thái đó các răng ăn khớp của đai răng và bánh
răng tác dụng lẫn nhau và thay đổi lực kéo trên các nhánh đai khi có ảnh hưởng
của chế độ làm việc động lực học.
 Lực vòng Fu

- 33 -


Dưới tác dụng của lực vòng, lực kéo ở nhánh dẫn được tăng lên so với lực
căng ban đầu của dây đai với một lượng đúng bằng lực vòng Fu. Đồng thời lực
kéo ở nhánh bị động giảm một lượng cũng bằng giá trị Fu.
 Lực dao động theo phương ngang và dọc trong các nhánh đai:
Do cung ôm của dây đai răng trên bánh răng là không tròn, gãy góc(hiệu
ứng đa giác) tạo ra bán kính vòng chia thay đổi đặc biệt đối với bánh đai nhỏ có
số răng ít. Khi bộ truyền chuyển động có vận tốc lớn sẽ phát sinh ra lực dao động
theo phương ngang và dọc trong các nhánh đai. Các lực này là một trong các
thành phần tham gia thêm làm thay đổi sức căng trong nhánh dẫn và nhánh bị
dẫn của bộ truyền động đai răng. Ngoài nguyên nhân trên tạo ra sự dao động
trong bộ truyền động còn có những nguyên nhân khác như độ lệch tâm của bánh
đai răng, ăn khớp không đúng hoặc sự thay đổi thường xuyên của lực vòng.
 Lực quán tính: Ff

Lực quán tính xuất hiện trên dây đai răng trong phạm vi hai góc ôm của
bánh dẫn và bánh bị dẫn.

Hình 3.4 Lực quán tính trên góc ôm của dây đai răng
 Lực ma sát khi ăn khớp không đúng: FR

- 34 -


Hình 3.5 Lực ma sát khi ăn khớp không đúng
Khi ăn khớp tức thời của nhánh dẫn với lực kéo lớn sẽ gây ra ăn khớp trượt
giữa các răng của dây đai và bánh dẫn đồng thời sẽ làm giảm lực căng ở nhánh bị
dẫn. Đó là vấn đề cần được tính đến của việc tăng tốc ăn khớp của các răng dây
đai và bánh đai.
c. Khả năng chịu tải:
 Lựa chọn loại và bước răng dây đai:
Việc lựa chọn dây đai phụ thuộc vào điều kiện sử dụng (được chỉ dẫn theo bảng)
và chất lượng sản phẩm(giá và dịch vụ sau khi bán hàng của nhà sản xuất).
Loại dây đai
Đai răng PUR với lõi chịu kéo là các sợi
thép xoắn(biên dạng răng hình thang)

Tính chất

 Lõi chịu kéo có độ bền kéo đứt cao
 Lõi chịu kéo có độ biến dạng thấp
 Dưới tác dụng của tải trọng, bước răng


Đai răng Neoprene với lõi chịu kéo là các
sợi thủy tinh (Biên dạng răng hình thang)






Đai răng Neoprene với lõi chịu kéo là các
sợi thủy tinh(Biên dạng răng HTD)



tăng lên chủ yếu trên góc ôm
Lõi có khả năng bị rỉ khi gặp môi
trường ăn mòn
Cần thiết bôi trơn
Chỉ được phép dùng loại dầu bôi trơn
thích hợp với cao su Neorene
Khi ứng suất ban đầu lớn, không thích
hợp cho bánh đai răng quá nhỏ
Dưới tác dụng của tải trọng, bước răng
tăng lên chủ yếu là do biến dạng dài
của lõi chịu kéo
Tính chất giống như đai răng
Neoprene- biên dạng răng hình thang,
nhưng chỉ dùng cho những truyền động
có công suất lớn

Bảng 3.1 Các loại dây đai răng
- 35 -


Bảng 3.2 lựa chọn bước răng chung cho cả hai loại dây đai răng
Polyurethan và Neoprene.
 Tính toán bề rộng đai răng:
Cho đến nay, chọn bề rộng dây đai cho loại dây đai PUR khác với loại dây
đai Neoprene.
Những chỉ dẫn lựa chọn bước răng, những quy định về tính toán khả năng
truyền lực vòng đối với loại dây đai Neoprene sẽ không hợp lý nếu không xét
đến số răng ăn khớp, hoặc lực vòng cho phép và số vòng quay.
Các chỉ dẫn của hãng Mulco đối với loại dây đai PUR nói chung là hợp lý
vì khả năng truyền lực vòng phải phụ thuộc vào số răng ăn khớp. Khi số răng ăn
khớp đến một giới hạn nào đó thì khả năng truyền lực vòng cũng đến một giá trị
nhất định, lúc ấy ta phải để ý đến độ bền của lõi chịu kéo. Phương pháp tính toán
không chỉ đúng cho loại dây đai PUR mà còn đúng cho loại dây đai Neoprene,
bởi vì khả năng chịu tải của hai loại dây đai răng này khác nhau rất ít. Nên bảng
chỉ dẫn sau được sử dụng cho cả hai loại dây đai răng trên.

- 36 -


Bảng 3.3 Bảng giá trị lực vòng cho phép F1(đơn vị N) trên một đơn vị mm bề
rộng dây đai, tương ứng với một răng ăn khớp của bánh đai nhỏ

Hướng dẫn sử dụng bảng:
Lựa chọn giá trị lực vòng cho phép cần chú ý khả năng chịu kéo hai bên
mép của dây đai là không có. Bề rộng hai bên mép được tính khoảng 0,15x bước
của dây đai. Giá trị này được cộng vào bề rộng của dây đai khi tính toán.
Khi số răng ăn khớp lớn thì việc tính toán lực vòng cho phép phải so sánh
với độ bền của lõi chịu kéo.
Khi số vòng quay lớn hơn 100 vòng/phút thì phải tính đến việc cường độ
mài mòn tăng lên làm giảm khả năng chịu lực vòng của dây đai.
Lựa chọn giá trị lực vòng cho phép chưa tính đến hệ số an toàn. Nó phụ
thuộc vào điều kiện sử dụng. Nếu tính tới tải trọng và thời gian sử dụng thì hệ số
an toàn khoảng từ 1,0 đến 2,5. Tải trọng va đập trong thời gian dài, chọn hệ số an
toàn 2,5. Nếu bộ truyền làm việc với tải trọng ổn định, chọn hệ số an toàn 1,0.
Ngoài ra cần chú ý, nếu bề rộng dây đai lớn giá thàn sẽ cao, kích thước
lớn sẽ làm giảm hiệu suất truyền động.
Khả năng truyền lực vòng được tính theo công thức sau:
Fu  F1.(bb  0,3 p ).Z e .K .

1
SD

Trong đó: bb: Bề rộng dây đai (mm)
P: bước của dây đai răng (mm)
Ze: Số răng ăn khớp của bánh nhỏ
- 37 -


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×