TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG
KIỂM TRA VÀ PHÂN LOẠI KÍCH THƯỚC CHI TIẾT
DESIGNING AND MANUFACTURING A DETAILED SIZE
CLASSIFYING AND AUTO-TESTING MACHINE
PHẠM ĐĂNG PHƯỚC
Trường Đại học Phạm Văn Đồng

TRẦN ĐẠI HIẾU
Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế
TÓM TẮT
Hiện nay, việc nghiên cứu chế tạo các thiết bị tự động kiểm tra kích thước chi tiết là
việc còn mới mẽ trong điều kiện ở nước ta. Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu thiết
kế chế tạo thiết bị tự động kiểm tra kích thước chi tiết hình trụ trơn. Thiết bị được điều
khiển tự động từ việc: cấp phôi, đo và phân loại chi tiết theo kích thước.
ABSTRACT
Nowadays, the research on the manufacture of a detailed- size classifying and autotesting device is new to our country’s conditions. This paper introduces some research
results in designing and manufacturing a device which can automatically check the
detailed sizes of a plain cylinder. It is automatically controlled in feeding, measuring and
classifying details in proportion to sizes.

1. Đặt vấn đề
Trong lĩnh vực cơ khí, chất lượng sản phẩm luôn là yếu tố hàng đầu cần phải
đảm bảo trong quá trình sản xuất. Việc kiểm tra sản phẩm hiện nay thường thực hiện
bằng tay và quan sát bằng mắt nên năng suất thấp, có thể thiếu chính xác vì các yếu tố
chủ quan.
Việc nghiên cứu chế tạo các thiết bị tự động kiểm tra và phân loại kích thước chi
tiết nhằm tự động hóa khâu kiểm tra là cần thiết.
2. Thiết kế các bộ phận của thiết bị và điều khiển thiết bị đo
Thiết bị được chế tạo để tự động kiểm tra và phân loại kích thức chi tiết hình trụ


Ổ chứa
Thành phẩm

Cửa phân loại

Cửa phân loại

Máng phân loại

Ổ chứa
Sản phẩm không
đạt yêu cầu

Cơ cấu đo

Cơ cấu đóa quay

Hình 2: Sơ đồ ngun lý của thiết bị kiểm tra
Chi tiết cần đo đặt trong máng cấp phơi, máng cấp phơi cung cấp chi tiết đến đĩa
quay và đĩa quay có nhiệm vụ đưa chi tiết đến vị trí cần đo, cụm cơ cấu đo hoạt động và
xác định kích thước đo . Sau khi kiểm tra đường kính của chi tiết, thiết bị tự động phân
loại kích thước của chi tiết theo 3 nhóm: nhóm phế phẩm, thành phẩm và nhóm có kích
thước khơng đạt u cầu.
2.1 Thiết kế các bộ phận Cơ khí
Thiết bị bao gồm: Máng cấp phơi (cơ cấu cấp phơi), cơ cấu đĩa quay, cơ cấu đo,
máng phân loại và ổ chứa sản phẩm sau khi phân loại.
Dựa trên hình dáng và kích thước của chi tiết cần đo ta chọn kết cấu cụm cơ cấu
quay.
Cụm cơ cấu đĩa quay : gồm các chi tiết chính sau:

khuyếch đại k = 100. Có nghĩa một đơn vị
đo thực tế sau khi dùng đồng hồ đo chuyển
vị thì giá trị sau khi khuếch đại tăng lên
Hình 3 Đồng hồ đo chi tiết
100 lần so với thực tế. Dựa vào đặc tính
có gắn cảm biến quang
của đồng hồ đo chuyển vị mỗi vạch của
đồng hồ tương ứng với lượng dịch chuyển là 0,01 mm nên ta đặt hai cảm biến quang tại
hai vị trí ứng với dung sai là  = 0,2 mm. Như vậy, cảm biến thứ nhất đặt tại vị trí 0 thì
cảm biến thứ 2 đặt tại ví trí vạch thứ 20 như hình 3.
Như vậy, hai cảm biến quang đã chia mặt đồng hồ so thành ba khoảng đúng với
yêu cầu phân loại kích thước chi tiết thành ba loại sản phẩm có kích khác nhau. Để gá
đặt cơ cấu đo lên thiết bị và xác định kích thước của chi tiết thành ba loại sản phẩm có
kích thước khác nhau ta lấy các chi tiết mẫu đặt đúng giá trị kích thước tại hai giới hạn
mà cảm biến quang lấy tín hiệu đưa về bộ điều khiển để phát lệnh điều khiển cơ cấu
chấp hành. Sau khi đặt đúng giá trị kích thước ta có nguyên lý hoạt động của cơ cấu đo
như sau:
Nguyên lý hoạt động: Từ máng cấp phôi chi tiết được đĩa quay đưa đến cơ cấu
16


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008

đo để xác định kích
thước, khi chi tiết đến cơ
cấu đo mà kim của đồng
hồ so không dịch chuyển
hoặc kim đồng hồ so có
dịch
chuyển

loại
kích thước chi tiết không đạt yêu cầu thì một trong hai cuộn hút (nam châm điện) sẽ
hoạt động để đóng mở các cửa phân loại và dẫn hướng phôi lăn xuống ổ chứa phôi theo
đường dẫn hướng đã định sẵn.
2.2 Thiết kế môđun điều khiển tự động
Các đặc điểm và yêu cầu điều khiển:
Thiết bị tự động kiểm tra và phân loại kích thước sản phẩm hoạt động dựa trên
các nguyên tắc sau :Sản phẩm từ máng cấp phôi được cấp vào đĩa quay nhờ cơ cấu cấp
phôi điều khiển bằng cuộn hút (nam châm điện), phôi đi qua cảm biến quang nhận có
17


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008

sản phẩm đặt trên máng cấp
phôi, chi tiết tiếp tục được
đưa đến vị trí đo.
Sau khi đo các cảm
biến phát tín hiệu điều khiển
đóng mở các cửa của máng
phân loại thông qua các cuộn
hút nam châm điện và đưa
sản phẩm đến ổ chứa phôi
đúng yêu cầu.
Ta có sơ đồ khối điều
khiển các tín hiệu điện vào, ra
của thiết bị đo và phân loại
kích thước sản phẩm như
hình 6.
Sơ đồ thuật toán:


Hình 7 Sơ đồ thuật toán
18

Cảm biến
giới hạn
trên


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008

L1: tương ứng với cảm biến quang thứ nhất trên đồng hồ so
L2: tương ứng với cảm biến quang thứ hai trên đồng hồ so
R1= 0 Cửa phân loại thứ nhất đóng, R1=1 cửa phân loại thứ nhất mở
R2= 0 Cửa phân loại thứ hai đóng, R2= 0 cửa phân loại thứ hai mở
3. Kết quả và thảo luận
Thiết bị tự động kiểm tra và phân loại kích thước chi tiết hình trụ trơn sau khi
thiết kế và chế tạo, đạt được các yêu cầu sau:
- Thiết bị có khả năng tự động kiểm tra và phân loại kích thước chi tiết thành ba
nhóm sản phẩm như ý đồ đề ra.
- Kết nối các môđun cơ khí: cấp phôi, kiểm tra, phân loại và môđun điều khiển.
Chương trình điều khiển thiết bị viết bằng ngôn ngữ Assembly.
Tuy nhiên thiết bị còn hạn chế là chưa thể kết nối giữa thiết bị đo và máy vi tính
để quản lý số liệu đo một cách cụ thể hơn và điều khiển thiết bị đo bằng máy tính.
4. KẾT LUẬN
Việc thiết kế chế tạo thành công mô hình thiết bị tự động kiểm tra và phân loại
kích thước chi tiết hình trụ trơn góp phần tạo ra những mô hình học tập và nghiên cứu
cho các học sinh tại các trường dạy nghề cũng như các sinh viên theo học tại các trường
đại học kỹ thuật. Đặc biệt mô hình thiết bị có thể dùng làm mô hình học tập cho học
sinh, sinh viên các ngành như: Cơ khí, Điện tử, Điện, Tin học; hay nói cách khác mô