MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỞ ĐẦU
Chương I: TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN TỰ ĐỘNG, KIỂM TRA TỰ
ĐỘNG VÀ ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG 1
1.1. Dây truyền tự động 1
1.1.1. Khái niệm về sản xuất dây chuyền 1
1.1.2. Tổ chức sản xuất theo dây chuyền liên tục 4
1.1.3. Điều kiện tổ chức và ưu điểm của tổ chức sản xuất dây chuyền 13
1.2. Hệ thống kiểm tra tự động 14
1.2.1. Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động 14
1.2.2. Cấu trúc của hệ thống kiểm tra tự động 17
1.2.3. Nguyên tắc xây dựng hệ thống kiểm tra tự động 19
1.2.4. Chế độ hoạt động của hệ thống kiểm tra tự động 21
1.2.5. Cơ sở vật chất - kỹ thuật của hệ thống kiểm tra tự động 23
1.2.6. Các thông số cần kiểm tra 24
1.3. Đo lường tự động 26
1.3.1. Khái niệm về đo lường tự động 26
1.3.2. Phân loại các phương pháp đo lường tự động 26
1.3.3. Thiết kế quy trình công nghệ kiểm tra kỹ thuật 28
1.3.4. Thiết kế và chế tạo trạm đo lường tự động 29
1.3.5. Bố trí các trạm đo lường tự động 29
1.3.6. Tổ chức lao động của công nhân tại dây chuyền tự động có thiết bị đo
kiểm tự động 30



1. Bảng
Bảng 1: Phân loại các dạng kiểm tra 16
Bảng 3: Kết quả đo lỗ dạng càng 77
Bảng 4: Kết quả đo lỗ của thiết bị chế tạo 79

2.Hình vẽ
Hình1.1: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên dây truyền 2
Hình1.2: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên máy kiểm tra 3
Hình1.3: Quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh bằng tay 4
Hình1.4: Dây chuyền sản xuất liên tục 8
Hình1.5: Dây chuyền sản xuất băng tải phân phối 9
Hình1.6: Nhiệm vụ của hệ thống kiểm tra tự động 15
Hình 1.7: Các kiểu cấu tạo của các loại máy đo kiểm CNC 20
Hình 1.8: Rôbot đo kiểm trong hệ thống 22
Hình 1.9: Mô hình trạm kiểm tra trên dây chuyền 29
Hình2.1: Sơ đồ hoạt động của thiết bị 33
Hình2.2: Sản phẩm đạt yêu cầu gia công 34
Hình2.3: Sản phẩm chưa đạt yêu cầu gia công 35
Hình2.4: Loại bỏ phế phẩm khỏi quá trình gia công 35
Hình 2.5: Mặt cắt ngang của đầu đo lỗ dạng bi 40
Hình 2.6: Mặt cắt dọc theo trục của đầu đo lỗ dạng bi 40
Hình 2.7: Hoạt động của đầu đo lỗ dạng bi 41
Hình2.8: Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo lỗ dạng bi 42
Hình2.9: Cấu tạo của phần đầu đo của thiết bị đo lỗ dạng càng 43
Hình 2.10: Hoạt động của lò xo hồi cơ cấu 44
Hình2.11: Biểu diễn sơ đồ đo của thiết bị đo dạng càng 44
Hình 2.12: Đồng hồ so cơ khí 52

Hình 2.13: Đồng hồ so điện tử 53

làm việc.
Chính vì một số khó khăn phổ biến như vậy nên việc gia công lỗ hay gặp
phải sai lệch trong quá trình gia công như là sai số về đường kính lỗ gia công
hay bị lệch tâm nên việc kiểm tra các kích thước của lỗ dau khi gia công là
một yêu cầu cần thiết nhất là trong nền sản xuất tự động hóa hiện nay.
Việc kiểm tra kích thước lỗ cũng phụ thuộc vào từng loại lỗ là lỗ to và lỗ nhỏ
Với các loại lỗ có đường kính to kích thước lớn thì việc kiểm tra kích
thước lỗ được dễ dàng vì không gian của lỗ lớn nên ta có thể dùng nhiều
phương pháp đo để xác định được chính xác các kích thước của lỗ. Quá trình
hoạt động của thiết bị đo được dễ dàng vì nó có thế chui sâu vào trong lỗ cần
đo mà không gặp phải cản trở nào
Tuy nhiên đối với các lỗ có đường kính bé <20mm thì việc xác định kích
thước của lỗ gặp phải nhiều khó khăn như là không gian bị chật hẹp nên việc

đưa thiết bị vào gặp phải khó khăn chưa kể đến việc kích thước lỗ bé nên
không có nhiều loại thiết bị đo kích thước lỗ có thể chui vừa được. Hiện nay
việc tự động hóa sản xuất ngày càng được đẩy mạnh để nâng cao năng suất
lao động nên việc xác định kích thước lỗ đòi hỏi phải nhanh chính xác và phải
cung cấp kết quả ngay lập tức cho hệ điều hành để quản lý sản xuất.
Đây là tính thực tiễn và cấp thiết của đề tài.
Mục đích của đề tài được thể hiện rõ qua tên của đề tài là: Nghiên cứu
thiết kế chế tạo đầu đo của mô hình thiết bị đo kiểm tự động kích thước
lỗ trên dây truyền tự động hóa. Trên cơ sở đó cần tập trung vào:
- Nghiên cứu dây truyền tự động sản xuất, tìm hiểu nghiên cứu sâu về
các hoạt động kiểm tra kích thước của sản phẩn sau mỗi bước gia công của
dây truyền tự động sản xuất.
- Thiết kế đầu đo của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây
truyền tự động hóa
- Chế tạo mô hình của thiết bị đo kiểm tự động kích thước lỗ trên dây
truyền tự động hóa

2

Hình1.1: quá trình kiểm tra kích thước nòng xilanh trên dây truyền
- Dây chuyền nhiều sản phẩm: Dây chuyền này chế tạo một chủng loại
chi tiết (hoặc một số loại sản phẩm). Dây chuyền này được áp dụng khi chế
tạo một chủng loại chi tiết (hoặc một loại sản phẩm) không hết thời gian làm
việc của máy. Dây chuyền này dùng để chế tạo ra đa dạng các sản phẩm, các
sản phẩm này có dùng chung một hình dạng có thể khác nhau về kích thước ví
dụ như các loại bạc hay các loại trục khuỷu. Hoạt động kiểm tra kích thước
của sản phẩm thuộc dây truyền này thì gặp phải khó khăn nhiều hơn loại trước
vì sản phẩm của dây chuyền này đa dạng có nhiều hình dang và kích thước
không đồng đều vì vậy việc tự động hóa kiểm tra kích thước của sản phẩm gặp
nhiều khó khăn, thông thường hoạt động kiểm tra kích thước của các loại sản
phẩm này thì kiểm tra theo dạng kiểm tra xác suất để xác định độ chính xác
của hệ thống gia công. Dây chuyền này rất khó có thể áp dụng phương pháp

để đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục phải tạo ra các số dư chi tiết ở
sau các nguyên công có thời gian gia công ngắn.
1.1.2. Tổ chức sản xuất theo dây chuyền liên tục
1.1.2.1. Sự đồng bộ của các nguyên công
Công việc trên dây chuyền liên tục phải dựa trên cơ sở phối hợp giữa thời
gian nguyên công với nhịp của dây chuyền. Thời gian của bất kỳ nguyên công
nào phải bằng hoặc bội số của nhịp dây chuyền.
Quá trình phối hợp giữa thời gian nguyên công với nhịp của dây chuyền liên
tục được gọi là sự đồng bộ. Điều kiện đồng bộ của các nguyên công được thể
hiện qua công thức 5
1 2 3 m
1 2 3 m
t t t t
r
c c c c
    

Ở đây:
t
1
, t
2
…t
m
thời gian của các nguyên công
c
1

a- Phần trăm phế phẩm (ví dụ, các chi tiết thuế thử khi điều chỉnh máy)
Quỹ thời gian hàng ngày của dây chuyền F
n
(phút) có tính đến thời gian gián
đoạn để nghỉ ngơi T
n
được xác định theo công thức:
F
n
= (F
0
- T
n
)S
Ở đầy;
F
0
- Quỹ thời gian lý thuyết của một ca làm việc (phút)
S - Số ca làm việc trong một ngày (1,2 hoặc 3 ca)
Khi thiết kế dây chuyền phải dựa vào nhịp sản xuất (nhịp của dây chuyền). Nhịp
này phải đảm bảo hoàn thành sản lượng đặt ra trong thời gian : tháng, ngày, ca… 6
Nhịp của dây chuyền r được xác định theo công thức:
   
0n
0
F T s 100 a
r

100 y






Ở đây: b - Phần trăm công nhân cần có thêm để dự phòng các trường hợp
nghỉ phép, ốm đau hoặc đi công tác
m - Số nguyên công trên dây chuyền
y
i
- Số chỗ làm việc mà công nhân có thể phục vụ được ở nguyên công thứ i
Tốc độ của băng tải khi lắp ráp V
bt
(m/phút) cần phải được phối hợp với
nhịp của dây chuyền
0
bt
l
V
r


Ở đây: l
0
- Bước của băng tải (m), có nghĩa là khoảng cách giữa các tâm của
hai sản phẩm (hoặc hai nhóm sản phẩm) ở cạnh nhau.
Khi vận chuyển p chi tiết theo loạt thì tốc độ của băng tải được tính theo
công thức:

chuyển trên băng tải. Khi di chuyển chi tiết theo chiếc (theo đơn vị) trực tiếp từ
vị trí này sang vị trí khác thì dự trữ vận chuyển Z
pc
bằng:
Z
pc
= c - 1
Còn khi di chuyền p chi tiết theo loạt, ta có
 
pc
Z c 1 p

Các dây chuyền sản xuất liên tục được chia thành ba loại:
- Dây chuyền sản xuất liên tục (gọi tắt là dây chuyền liên tục) với băng tải
làm việc.
- Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối
- Dây chuyền tự động hoá
Ngoài ra, trong chế tạo máy hạng nặng thường có dây chuyền với đối tượng
cố định (tương ứng trong lắp ráp).
1.1.2.3. Dây chuyền liên tục với băng tải làm việc
Các dây chuyền loại này thường được sử dụng để lắp ráp và sửa nguội sản 8
phẩm khi số lượng sản phẩm lớn. Ở đây các nguyên công được thực hiện trực
tiếp trên băng tải, công nhân được bố trí làm việc ở một phía hoặc hai phía của
băng tải theo trình tự của các nguyên công trong quy trình công nghệ. Sản phẩm
trên băng tải được gá đặt tại các vị trí có khoảng cách bằng nhau l
0
(bước của

L L LC L c 0,2l c 1,2l c    

Đề đảm bảo nhịp làm việc với tốc độ của băng tải, giới hạn của các vùng
làm việc theo nguyên công được đánh dấu trên phần cố định của băng tải hoặc
trên nền xưởng
1.1.2.4. Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối
Dây chuyền loại này chỉ được sử dụng để di chuyển đối tượng sản xuất từ vị
trí này sang vị trí khác. Để thực hiện nguyên công đối tượng sản xuất (chi tiết
hoặc bộ phận sản phẩm) được lấy ra khỏi băng tải và sau khi thực hiện nguyên
công xong đối tượng sản xuất lại được di chuyển sang vị trí tiếp theo.

Hình1.5: dây chuyền sản xuất băng tải phân phối
Dây chuyền liên tục với băng tải phân phối đảm bảo số lượng chi tiết dự trữ
nhỏ nhất, chu kì sản xuất nhỏ nhất và mối liên hệ sản xuất giữa các chỗ làm việc.
Trong trường hợp khi mà thời gian của các nguyên công khác nhau và để thực
hiện một nguyên công nào đó cần phải phối hợp chính xác số lượng chi tiết cho
chỗ làm việc. Điều này có thể đạt được bằng cách đánh dấu băng tải theo từng
đoạn riêng biệt, mỗi đoạn đó di chuyển đối tượng sản xuất tới một chỗ làm việc
xác định. Nhờ đó mà có thể đạt được sự chất tải đều nhau của các chỗ làm việc. 10
1.1.2.5. Dây chuyền liên tục với đối tượng cố định
Dây chuyền loại này được sử dụng khi lắp ráp các sản phẩm hạng nặng.
Trong trường hợp này tại các chỗ làm việc cố định đồng thời có một số sản
phẩm. Quá trình lắp ráp được chia ra các nguyên công tương ứng với các chỗ
làm việc. Các đội công nhân lắp ráp thực hiện nguyên công của mình theo một
nhịp nhất định. Thành phần của đội công nhân được xác định xuất phát từ khối
lượng của các nguyên công và nhịp của dây chuyền. Số lượng trạm lắp ráp bằng
số lượng nguyên công và chính bằng số đội công nhân. Đôi khi để sửa chữa

nhưng thực hiện việc di chuyển từ từ bán thành phẩm theo băng tải. Trên các dây
chuyền như vậy ngoài dạng dự trữ công nghệ còn có dạng dự trữ vận chuyển.
c) Dây chuyền tự động dạng phễu
Dây chuyền tự động loại này gồm những máy tự động riêng biệt, chúng hoạt
động độc lập nhờ mỗi phễu có ổ chứa và các máy được nối kết với nhau bằng các
cơ cấu bốc dỡ.
d) Dây chuyền tự động thẳng dòng - dạng phễu
Dây chuyền loại này gồm một số công đoạn tự động được nối với nhau bằng
các phễu chứa. Bán thành phẩm được di chuyển theo vị trí làm việc một khoảng
cách bằng khoảng cách giữa các máy.
e) Dây chuyền tự động liên tục - dạng phễu
Dây chuyền tự động loại này cũng gồm hệ thống cơ cấu như trên nhưng
khác ở chỗ là bán thành phẩm di chuyển từ từ, mỗi hành trình (bước di chuyển)
đúng bằng kích thước khuôn khổ (bề rộng) của bản thân.
Ở 3 loại dây chuyền cuối ngoài các dạng dự trữ công nghệ và vận chuyển
còn có thêm dự trữ giữa các nguyên công (do các dạng phễu chứa tạo ra).
Các dây chuyền tự động có mối liên kết cứng thường được trang bị một cơ
cấu vận chuyển để thực hiện việc di chuyển bán thành phẩm theo vị trí làm việc 12
tương ứng với nhịp của dây chuyền. Như vậy, nếu máy nào ngừng hoạt động thì
cả dây chuyền bị dừng và do đó năng suất gia công (hoặc lắp ráp) giảm.
Nhịp của dây chuyền tự động r
td
được xác định bằng công thức tổng quát
sau đây:
td 0 gd vc
r t t t  


3
, còn T
4
là đưa chi tiết ra ngoài sau khi đã được gia công xong ở
máy cuối cùng p
3
)
Thời gian chi tiết (phôi) nằm trên bàn của máy gia công phụ thuộc vào số vị
trí của dụng cụ. Khi chọn số dụng cụ có thể đảm bảo được thời gian cần thiết của
quá trình công nghệ. Trong trường hợp này thì nhịp của dây chuyền được xác định
bằng khoảng thời gian mà một chi tiết (một sản phẩm) đi ra khỏi máy gia công.
Dây chuyền tự động gồm các máy quay tròn cho phép gia công một số
chủng loại chi tiết có quy trình công nghệ gần giống nhau, có nghĩa là, loại dây
chuyền này được ứng dụng trong sản xuất hàng loạt. Các dây chuyền loại này rất
linh hoạt có hiệu quả kinh tế cao. 13
1.1.3. Điều kiện tổ chức và ưu điểm của tổ chức sản xuất dây chuyền
1.1.3.1. Điều kiện tổ chức của sản xuất dây chuyền
Sản xuất dây chuyền có hàng loạt đòi hỏi đối với phương pháp tổ chức nó.
Dưới dây ta xét những yêu cầu đó.
Kết cấu được chế tạo trong điều kiện sản xuất hàng loạt tính công nghệ cao
(tính dễ gia công), có nghĩa là, phải thoả mãn những đặc tính của việc tổ chức
các nguyên công.
Quy trình công nghệ phải được thực hiện bằng các phương pháp gia công
tiên tiến, phải được cơ khí hoá và tự động hoá.
Điều kiện thiết yếu để sản xuất dây chuyền đạt hiệu quả là quy trình ổn định
và đảm bảo được các: chế độ kỹ thuật, chế độ phục vụ và chế độ lao động.
a. Chế độ kỹ thuật

Tăng năng suất lao động của sản phẩm dây chuyền là nhờ vào tác động của
các yếu tố kỹ thuật và tổ chức. Các yếu tố đó là cơ khí hoá và tự động hoá, sử
dụng các trang bị chuyên dùng, cơ khí hoá quá trình vận chuyển và các quá trình
phụ, ứng dụng công nghệ sản xuất tiên tiến.
Một ý nghĩa khác của dây chuyền sản xuất liên tục là nhịp sản xuất. Nhịp
sản xuất cho phép tổ chức rất tốt cơ sở vật chất, kỹ thuật của nhà máy, giảm được
phôi liệu chứa trong kho, do đó sử dụng tốt phôi liệu trong sản xuất và lưu thông.
Như vậy, sản xuất dây chuyền là hướng quan trọng của tiến độ kỹ thuật
nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế cao.
Ứng dụng trong sản xuất dây chuyền các thiết bị tự động đòi hỏi phải có vốn
đầu tư bổ sung cho thiết kế chế tạo, lắp đặt và vận hành chúng. Tuy nhiên, với
việc sử dụng hết công suất thì các chi phí này sẽ được hoàn thành nhanh chóng
do giảm được giá thành chế tạo sản phẩm.
1.2. Hệ thống kiểm tra tự động
1.2.1. Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động
Hệ thống kiểm tra tự động của FMS là một khâu rất quan trọng bởi vì nó
xác định khả năng không có sự tham gia của con người (khả năng tự động hóa)
trong FMS. Hệ thống kiểm tra tự động giải quyết những vấn đề sau đây: 15
- Nhận và trình thông tin về các tính chất, trạng thái kỹ thuật và cách bố trí
không gian của các đối tượng được kiểm tra, đồng thời cả về trạng thái của môi
trường công nghệ và điều kiện sản xuất.
- So sánh giá trị thực tế với giá trị danh nghĩa của thông số.
- Truyền thông tin về sự không tương thích với các mô hình của quá trình
sản xuất để kịp thời hiệu chỉnh trên các cấp điều khiển khác nhau của hệ thống
FMS.
- Nhận và trình thông tin về thực hiện chức năng.


Bên trong (tự kiểm tra)
Bên ngoài.
Thực hiện theo thời gian
Liên tục (trong quá trình hoạt động)
Chu kỳ

Hệ thống kiểm tra tự động của FMS, một mặt phải đảm bảo chất lượng sản
phẩm bằng cách kiểm tra vật liệu, phôi, dụng cụ, đồ gá, chế độ cắt, thử sản phẩm,
các thống số của thiết bị công nghệ và sản phẩm trên tất cả các giai đoạn của các
quá trình chế tạo, còn mặt khác phải đảm bảo hiệu quả cao nhất của FMS bằng
cách kiểm tra và chuẩn đoán các rôbôt công nghiệp, các thiết bị gia công tự động,
kỹ thuật tính toán và kỹ thuật lập trình.
Ngoài các dạng kiểm tra sau đây, còn cần phải kiểm tra các điều kiện sản
xuất, gắn liền với kỹ thuật an toàn (điều kiện sản xuất thông thường là những yếu
tố tác động bên ngoài như nhiễm bụi, nhiệt độ và độ ẩm không khí, chúng được
gọi một cách chính xác hơn là các thông số của môi trường công nghệ). Ở đây, 17
kiểm tra chủ yếu để đảm bảo an toàn cho người công nhân, giữ cho thiết bị
không bị hỏng hóc và nhằm mục đích đạt chất lượng sản phẩm cao.
Khi thiết lập hệ thống kiểm tra tự động của FMS, người thiết kế cần phải:
- Xác định các nguyên tắc cơ bản của hệ thống kiểm tra tự động (tập trung
hóa quá trình kiểm tra, mức độ tự động hóa quá trình kiểm tra và mức độ phối
hợp giữa kiểm tra và gia công, ứng dụng phương pháp kiểm tra xác suất v.v…).
- Tối ưu hóa chủng loại và đặc tính của các thông số cần kiểm tra, chế độ
làm việc của các phần tử trong FMS, khả năng hoạt động của thiết bị, đồ gá và
dụng cụ.
- Xác định loại thông tin và hình thức trình và truyền thông tin trong hệ
thống kiểm tra tự động, đồng thời trình và truyền thông tin từ hệ thống kiểm tra

truyền thông tin lên mức cao.
- Kiểm tra chất lượng gia công trên các tế bào tự động.
- Kiểm tra các nguyên công
- Tự kiểm tra và kiểm tra hoạt động của mức thấp hơn.
Mức thấp đảm bảo kiểm tra đối tượng gia công, trạng thái kỹ thuật và vị trí
không gian của các bộ phận của máy CNC, của rôbôt cấp phôi, của thiết bị kiểm
tra tự động. Ở mức thấp hệ thống kiểm tra tự động giải quyết những nhiệm vụ
sau đây:
- Tiếp nhận và xử lý thông in về các thông số được kiểm tra và truyền thông
tin lên mức trung bình.
- Kiểm tra các bước công nghệ.
- Kiểm tra hoạt động của các bộ phận của máy
- Truyền thông tin tới hệ thống phục vụ để chuẩn đoán các hỏng hóc của
dụng cụ và thiết bị.
Hệ thống kiểm tra tự động cho phép xác định đối tượng và thiết bị kiểm tra
đối với từng mức (cao, trung bình hoặc thấp). Đối tượng kiểm tra ở mức cao là 19
tất cả các tế bào tự động điển hình (tế bào gia công, tế bào vận chuyển, tế bào
kho chứa, tế bào đo kiểm tra, tế bào thử nghiệm) và chỗ làm việc của công nhân,
còn thiết bị kiểm tra là tổ hợp máy tính điều khiển trên cơ sở máy tính nhỏ. Đối
tượng kiểm tra mức trung bình là tế bào tự động (bao gồm tất cả các hệ thống tự
động cơ sở), còn thiết bị kiểm tra là tổ hợp máy tính điều khiển trên cơ sở các
máy tính nhỏ. thành phần của tổ hợp máy tính điều khiển bao gồm: các máy
tính, thiết bị nối kết với các đầu cuối ở xa và mạng máy tính nội bộ và các thiết
bị nâng cao độ ổn định của hệ thống. Đối tượng kiểm tra ở mức thấp là các thành
phần của hệ thống tự động cơ sở như cơ cấu điều khiển, cơ cấu chuyển đổi, cơ
cấu chấp hành, đối tượng gia công. Thiết bị kiểm tra ở mức thấp là các đattric đo
lực cắt dùng cho các máy cắt kim loại), các đattric xác định vị trí (dùng cho