Giáo trình Tự động hóa quá trình sản xuất (Phần 2)

 - 98 - 
Chương 4 
KIỂM TRA TỰ ĐỘNG 
4.1 Khái quát về kiểm tra và đo lường tự động 
4.1.1 Vị trí và tác dụng của kiểm tra, đo lường trong sản xuất 
Kiểm tra tự động là một lĩnh vực quan trọng của tự động hóa sản xuất. Chức năng 
của nó là thu thập và xử lý thông tin về trạng thái các thiết bị, về tiến trình của các quy 
trình công nghệ. Nếu không có những thông tin đó thì không thể thực hiện được bất kỳ 
một sự điều khiển nào. Việc kiểm tra như vậy cần có ở mọi giai đoạn của quá trình sản 
xuất, từ khâu nhận nguyên liệu tới khâu phân phối sản phẩm. Chất lượng của sản phẩm 
phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp kiểm tra. 
Một số lĩnh vực mà kiểm tra tự động phải đảm nhận : 
- Kiểm tra phôi trước khi gia công . 
- Kiểm tra tình trạng thiết bị khi khởi động máy (bôi trơn, che chắn, mức điện áp). 
- Kiểm tra an toàn trong khi gia công. 
- Kiểm tra chất lượng sản phẩm trong và sau khi gia công. 
Lịch sử phát triển sản xuất cho thấy rằng: trong khi tổ chức các hệ thống sản xuất, 
không những phải giải quyết các vấn đề về trang thiết bị và kỹ thuật gia công mà còn 
phải đồng thời giải quyết các vấn đề về trang thiết bị và kỹ thuật đo lường, kiểm tra tương 
xứng. Sản xuất càng phát triển thì hai mặt đó càng thể hiện mối quan hệ hữu cơ với nhau. 
Mối quan hệ trên thể hiện ở hai mặt : chất lượng và năng suất. Rõ ràng chất lượng 
sản phẩm phụ thuộc vào độ chính xác khi kiểm tra, còn năng suất của quá trình sản xuất 
lại phụ thuộc vào tốc độ kiểm tra. 
Nguyên công kiểm tra chất lượng của chi tiết chiếm một tỉ lệ lớn trong qúa trình 
công nghệ. Trong một số lĩnh vực sản xuất, nguyên công kiểm tra chiếm khoảng từ 
2550% thời gian của chu kì công nghệ (thời gian thực hiện qúa trình công nghệ ). Ví dụ 
trong công nghiệp chế tạo vòng bi, thời gian thực hiện các nguyên công kiểm tra chiếm 
khoảng 25% 30% thời gian thực hiện toàn bộ qui trình công nghệ. Hoặc một chiếc máy 
công cụ tự động chế tạo ra các bulông chẳng hạn. Để sản xuất ra một chiếc bulông cần 
khoảng 3 giây, nhưng để kiểm tra nó bằng vòng ren, tức là bằng tay thì phải mất 30 giây. 
Như vậy để kiểm tra 100% sản phẩm của một chiếc máy trên cần có 10 công nhân. Vì thế 
việc kiểm tra hàng loạt sản phẩm gia công trên các máy tự động phải được tự động hóa. 
Trong những trường hợp, đại lượng đo cần theo dõi thay đổi rất nhanh hoặc khi cần 
độ chính xác đặc biệt, thì phương pháp thủ công trở nên vô hiệu. 
Các hệ thống kiểm tra tự động không chỉ giải quyết vấn đề năng suất, bảo đảm độ 
chính xác nghiệm thu sản phẩm mà còn có tác dụng tích cực tới quá trình gia công. Với độ 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 - 99 - 
chính xác cao, tốc độ phản ứng nhanh, thiết bị kiểm tra tự động có thể đưa tín hiệu của kết 
quả gia công tác dụng ngược trở lại máy gia công, bảo đảm không xuất hiện phế phẩm. 
Như vậy nguyên công kiểm tra có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và chất lượng 
của sản phẩm. Thiếu tự động hóa quá trình kiểm tra không thể thành lập được dây chuyền 
tự động, phân xưởng tự động và nhà máy tự động với chu kỳ hoạt động hoàn toàn tự động. 
Kiểm tra kích thước các chi tiết là một trong những hình thức kiểm tra tự động đơn 
giản nhất, nhưng rất quan trọng, đặc biệt là trong ngành cơ khí. Đây là nội dung thuộc 
phạm vi nghiên cứu của chương này. 
4.1.2 Các phương pháp cảm nhận kích thước tự động 
1- Cảm nhận kích thước ngoài 
Bộ phận cảm nhận kích thước của các thiết bị kiểm tra tự động khác với bộ phận 
cảm nhận kích thước của các phương tiện đo bằng tay ở chỗ là: nó phải chuyển dịch tự 
động, không có sự tham gia của bàn tay con người. Vì vậy bộ phận này phải được thiết kế 
sau cho có tính tự lựa cao, dễ dàng tiếp xúc với bề mặt chi tiết. Hình 4.1 là các phương 
pháp cảm nhận đường kính ngoài. 
Sử dụng calip côn như hình 4.1a; hoặc calip hàm một đầu lọt hình4.1b; calip hàm 
hai đầu lọt, không lọt về một phía như hình 4.1c ; các loại calip này khi dùng để đo tự 
động phải sử dụng khớp quay tự lựa để dễ dàng đưa vào chi tiết. Ta có thể sử dụng cơ cấu 
đo tiếp xúc bởi một đường như hình 4.1d; hoặc tiếp xúc một điểm như hình 4.1e. Thuận lợi 
hơn có thể dùng khối V; khi kích thước d thay đổi, đường sinh của hình trụ sẽ cao hoặc 
thấp, hình 4.1g. Hình 4.1h chỉ rõ cách đo đường kính với mức  ... e hở Su1 và Su2 
cũng bằng nhau. Trong 
điều kiện này buồng khí 
với màng đàn hồi M 
cùng với trục sẽ nằm ở 
trạng thái cân bằng. Khi Su3 > Su2 thì trục chưa đạt được vị trí cân bằng của màng đàn hồi. 
Còn khi Su1 < Su2 trục sẽ nằm đè lên một phần 
của mặt đầu chi tiết 17 (hình 6.9). Trong cả hai 
trường hợp, buồng đàn hồi sẽ dịch chuyển đầu 
lắp ráp có trục về vị trí cân bằng. Thanh đẩy 1 
(hình 6.9) sẽ đẩy trục vào lỗ của chi tiết 17. Sau 
khi lắp trục, đầu lắp ráp với khối V số 18 được 
hồi vị về bên trái, mỏ kẹp 22 mở ra, phiến gá 11 
hạ xuống làm cho trục đi xuống hết chiều dài 
lắp yêu cầu và cụm lắp sẽ được đẩy ra ngoài. 
6.2.3 Sử dụng Robot trong hệ thống lắp 
ráp 
1-Ổ chứa tự động nhiều ngăn; 2-Máng 
nạp phôi; 3-Phễu cấp phôi rung; 4-Bàn tay; 5-
Sản phẩm lắp; 6-Robot. 
Hình 6.10 Hệ thống điều khiển khí nén của cơ cấu trên 
hình 6.12 
Hình 6.11 Sơ đồ trung tâm lắp ráp 
với Robot Skilam 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 150
MỤC LỤC 
Lời nói đầu 
Chương 1:Khái quát về tự động hóa quá trình sản xuất ............................................... 5 
1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển của tự động hóa quá trình sản xuất ................... 5 
1.2 Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản ....................................................... 6 
1.2.1 Cơ khí hóa ................................................................................................... 6 
1.2.2 Tự động hóa chu kỳ gia công..................................................................... 8 
1.2.3 Tự động hóa máy........................................................................................ 9 
1.2.4ù Khoa học tự động hóa ................................................................................ 9 
1.2.5 Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính CAD/CAM .................. 10 
1.2.6 Hệ thống sản xúat tích hợp CIM ............................................................. 10 
1.2.7 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS ............................................................ 10 
1.2.8 Rôbốt công nghiệp ................................................................................... 11 
1.3 Vai trò và ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất ............................. 12 
1.4 Phương hướng phát triển tự động hóa ở Việt nam..................................... 14 
1.5 Mục đích và nội dung của giáo trình .......................................................... 14 
Chương 2 : Các thiết bị cơ bản trong hệ thống tự động .............................................. 15 
2.1 Cảm biến ...................................................................................................... 15 
2.1.1 Phân loại cảm biến ................................................................................... 16 
2.1.2 Cảm biến vị trí .......................................................................................... 17 
2.1.3 Cảm biến lực và tải trọng ....................................................................... 27 
 2.1.4 Cảm biến nhiệt độ ................................................................................... 30 
 2.1.5 Cảm biến áp suất ..................................................................................... 34 
 2.1.6 Các loại cảm biến khác ........................................................................... 37 
 2.2 Cơ cấu chấp hành ....................................................................................... 41 
 2.2.1 Các loại động cơ điện ............................................................................. 41 
 2.2.2 Các loại li hợp ......................................................................................... 46 
 2.2.3 Các phần tử thủy – khí ............................................................................ 48 
 2.3 Thiết bị điều khiển ..................................................................................... 51 
 2.3.1 Điều khiển bằng cơ khí ........................................................................... 51 
 2.3.2 Điều khiển bằng khí nén ......................................................................... 51 
 2.3.3 Điều khiển bằng cơ – điện ...................................................................... 52 
 2.3.4 Điều khiển bằng điện – điện tử .............................................................. 53 
 2.3.5 Hệ thống điều khiển PLC ........................................................................ 56 
 2.3.6 Vi xử lý và vi điều khiển ........................................................................ 58 
 2.4 Công cụ mô tả hoạt động của một thiết bị tự động .................................. 60 
 2.4.1 Mô tả bằng lời văn .................................................................................. 60 
 2.4.2 Mô tả bằng ký hiệu ................................................................................. 61 
 2.4.3 Mô tả bằng ngôn ngữ GRAFCET .......................................................... 62 
Chương 3: Cấp phôi tự động ........................................................................................ 65 
 3.1 Ý nghĩa và phân loại .................................................................................. 65 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 151
 3.1.1 Ý nghĩa ..................................................................................................... 65 
 3.1.2 Hệ thống cấp phôi cuộn .......................................................................... 65 
 3.1.3 Hệ thống cấp phôi thanh ......................................................................... 66 
 3.1.4 Hệ thống cấp phôi rời ............................................................................. 68 
 3.2 Vấn đề định hướng phôi rời ....................................................................... 70 
 3.2.1 Định hướng bằng vấu , móc .................................................................... 72 
 3.2.2 Định hướng bằng khe, rãnh ..................................................................... 72 
 3.2.3 Định hướng bằng túi, lỗ ........................................................................... 73 
 3.2.4 Định hướng bằng ống .............................................................................. 74 
 3.2.5 Định hướng lần hai .................................................................................. 74 
 3.3 Cấu tạo phễu cấp phôi ................................................................................ 76 
 3.3.1 Phễu cấp phôi có đĩa quay ....................................................................... 77 
 3.3.2 Phễu cấp phôi cánh gạt ............................................................................ 78 
 3.3.3 Phễu cấp phôi giá nâng............................................................................ 80 
 3.3.4 Phễu cấp phôi móc quay .......................................................................... 81 
 3.3.5 Phễu cấp phôi ống hai nửa....................................................................... 83 
 3.3.6 Phễu cấp phôi định hướng bằng rãnh ...................................................... 85 
 3.3.7 Phễu cấp phôi rung động ......................................................................... 86 
 3.4 Cấu tạo máng dẫn phôi ............................................................................... 89 
 3.4.1 Các loại máng dẫn phôi ........................................................................... 89 
 3.4.2 Tính toán và thiết kế máng dẫn phôi ...................................................... 90 
 3.5 Các cơ cấu khác của hệ thống cấp phôi ..................................................... 92 
 3.5.1 Cơ cấu điều tiết phôi ................................................................................ 92 
 3.5.2 Cơ cấu đưa phôi ........................................................................................ 93 
 3.5.3 Cơ cấu đẩy phôi ........................................................................................ 94 
 3.5.4 Cơ cấu thay đổi hướng phôi .................................................................... 95 
Chương 4: Kiểm tra tự động ......................................................................................... 98 
 4.1 Khái quát về đo lường và kiểm tra tự động ............................................... 98 
 4.1.1.Vị trí và tác dụng của kỉem tra đo lường................................................. 98 
 4.1.2 Các phương pháp cảm nhận kích thước tự động ..................................... 99 
 4.1.3 Phân loại các thiết bị kiểm tra tự động ................................................. 100 
 4.2 Thiết bị phân loại tự động ........................................................................ 102 
 4.2.1 Nhiệm vụ và cấu tạo tổng quát ............................................................. 102 
 4.2.2 Giới thiệu một số máy chọn tự động ..................................................... 102 
 4.2.3 Điều chỉnh và xác định sai số máy chọn .............................................. 107 
 4.2.4 Tóm tắt nội dunh và trình tự thiết kế máy chọn ................................... 109 
 4.3 Kiểm tra tích cực ..................................................................................... 110 
 4..3.1 Khái niệm .............................................................................................. 110 
 4.3.2 Một số dạng thiết bị đo tích cực ............................................................ 111 
 4.3.3 Phân tích sai số của hệ thống kiểm tra tích cực.................................... 117 
 4.3.4 Điều chỉnh và xác định sai số hệ thống kiểm tra tích cực .................. 118 
 4.3.5 Mấy điểm chính khi thiết kế hệ thống kiểm tra tích cực .................... 119 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 152
Chương 5 Hệ thống sản xuất tự động hóa ................................................................. 121 
 5.1 Dây chuyền sản xuất tự động hóa ............................................................ 121 
 5.1.1 Khái niệm ............................................................................................... 121 
 5.1.2 Cơ cấu vận chuyển phôi trên dây chuyền ............................................ 122 
 5.1.3 Định vị chi tiết khi gia công trên dây chuyền tự động ......................... 122 
 5.1.4 Dây chuyền gồm các máy CNC ........................................................... 123 
 5.2 Hệ thống sản xuất linh hoạt ..................................................................... 125 
 5.2.1 Khái niệm và phân loại ......................................................................... 125 
 5.2.2 Trung tâm gia công điều khiển theo chương trình số .......................... 125 
 5.2.3 Hệ thống máy tự động linh hoạt điều .................................................. 127 
 5.2.4 Tổ chức dòng lưu thông chi tiết tự động .............................................. 131 
 5.2.5 Tổ chức dòng lưu thông và cấp dao tự động ........................................ 133 
 5.3 Hệ thống sản xuất tích hợp CIM ............................................................. 135 
 5.3.1 Khái niệm ............................................................................................... 135 
 5.3.2 Hệ thống phụ trợ CIM ........................................................................... 136 
Chương 6 Tự động hóa quá trình lắp ráp .................................................................. 138 
 6.1 Khái niệm .................................................................................................. 138 
 6.2 Định vị và liên kết chi tiết khi lắp tự động .............................................. 138 
 6.2.1 Định vị chi tiết khi lắp ráp tự động ........................................................ 138 
 6.2.2 Các phương pháp và cơ cấu định vị có chủ đích ................................... 145 
 6.2.3 Sử dụng Rôbốt trong lắp ráp .................................................................. 148 
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 149 
Mục lục......................................................................................................................... 150 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 149
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. PGS.TS. Trần Văn Địch – TS. Trần Xuân Việt 
Tự động hóa quá trình sản xuất - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –2001. 
[2]. Hồ Viết Bình 
Tự động hóa quá trình sản xuất – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật - 1998. 
[3]. Lê Văn Doanh – Phạm Thượng Hàn 
Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường và điều khiển - Nhà xuất bản khoa học và kỹ 
thuật Hà nội –2002. 
[4]. B. M. Kovan 
Fundamentals of manufacturing engineering - Mir publishers – Moscow 1979. 
[5]. Sensors Handbook – Sabrie Soloman Mc Gnaw – Hill, 1998 
[6]. TS. Nguyễn Ngọc Phương – Hệ thống điều khiển bằng khí nén 
Nhà xuất bản giáo dục - 1998 
[7]. B.C. Tergan – Cơ sở tự động hóa sản xuất (bản tiếng Nga) - 1982 
[8]. Tự động hóa kỹ thuật ( bản tiếng Đức) - 1993 
[9]. PGS.TS. Trần Văn Địch 
Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và sản xuất tích hợp CIM 
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –2001. 
[10]. Trần Doãn Tiến 
Tự động điều khiển các quá trình công nghệ - Nhà xuất bản giáo dục - 1999 
[11]. R.BOURGEOIS – P.DALLE 
Cẩm nang kỹ thuật điện tự động hóa và tin học công nghiệp 
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –1999. 
[12]. Ngô Diên Tập – Đo lường và điều khiển bằng máy tính 
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –1997. 
[13]. HERMAN W. POLLACK – TOOL DESIGN - 1988 
[14].  SteppingMoto.Com 
[15].  . Com 
 [16].  .Com 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
B n qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M