Máy đo đường kính và độ đảo trục tự động

Máy đo đường kính và độ đảo trục tự động CNC VINA là thiết bị đo kiểm chi tiết dạng trục, sử dụng một bộ đo quang học không tiếp xúc kết hợp cơ cấu quay servo và robot tịnh tiến. Sau khi người vận hành đặt chi tiết, chọn chương trình và khởi động, máy thực hiện chu trình kiểm tra qua các vị trí đã thiết lập. Kết quả được hiển thị trên máy tính để đối chiếu với yêu cầu của sản phẩm.

Trong cấu hình này, phần tự động nằm ở chuyển động quay và chuyển vị trí đo: robot đưa cụm gá mang trục qua vùng đo của bộ quang học cố định. Người vận hành đảm nhiệm nạp, lấy sản phẩm và chuẩn bị cấu hình khi đổi loại chi tiết. Phương án phù hợp với công đoạn cần kiểm tra nhiều vị trí trên cùng một trục theo trình tự đã xác định.

Vai trò của máy trong kiểm tra chất lượng sản xuất

Một chi tiết dạng trục có thể có nhiều vùng cần kiểm tra, chẳng hạn đoạn tựa, đoạn lắp ghép hoặc phần thân có đường kính khác nhau. Khi yêu cầu đo nằm ở nhiều vị trí, việc tổ chức đúng thứ tự và đúng vị trí kiểm tra giúp kết quả phản ánh những vùng quan trọng trên bản vẽ.

Máy phối hợp cơ cấu quay, chuyển động tịnh tiến và bộ đo trong một chu trình. Người sử dụng có thể chọn nhóm chương trình đo 3 điểm, 5 điểm, 10 điểm hoặc đa điểm tùy cấu hình sản phẩm. Cách bố trí này giúp tổ chức phép đo nhiều vị trí theo chương trình, giảm phần thao tác chuyển vị trí riêng lẻ trong quá trình kiểm tra.

Kết quả đo hỗ trợ bộ phận chất lượng đối chiếu yêu cầu kỹ thuật, xác định chi tiết cần kiểm tra lại và phản hồi cho công đoạn sản xuất. Với yêu cầu độ đảo trục, cần thống nhất chuẩn tham chiếu, vùng kiểm tra và phương pháp tính trước khi dùng kết quả để quyết định chất lượng sản phẩm. Đo đường kính, độ đảo và các chỉ tiêu hình học khác cần được xác lập riêng theo bản vẽ.

Đặc điểm chính của hệ thống đo

• Một bộ đo quang học không tiếp xúc: Bộ phát và bộ thu phối hợp thu nhận tín hiệu tại vùng đo, không cần đầu dò tì lên bề mặt kiểm tra.
• Tự động chuyển vị trí đo: Robot tịnh tiến đưa cụm gá mang chi tiết qua các vị trí của chương trình, hoàn thành chu trình rồi trở về gốc.
• Cơ cấu quay bằng servo: Truyền động quay phối hợp với phép đo theo cấu hình đã thiết lập cho sản phẩm.
• Nhiều nhóm chương trình: Có lựa chọn đo 3 điểm, 5 điểm, 10 điểm và đa điểm để tổ chức các vùng kiểm tra theo nhu cầu.
• Điều khiển và hiển thị có chức năng rõ ràng: Màn hình cảm ứng HMI phục vụ vận hành; máy tính hiển thị kết quả đo.
• Gá có thể thay theo sản phẩm: Có các bộ gá cho nhóm đường kính tại điểm đỡ và bộ gá riêng cho chi tiết có kết cấu khác.

Cấu tạo và công nghệ liên quan

Bộ đo quang học cố định

Bộ đo sử dụng nguồn sáng LED và bộ thu CCD. Chi tiết nằm trong vùng ánh sáng giữa phần phát và phần thu; tín hiệu từ vùng bị che khuất được xử lý để phục vụ đo kích thước và vị trí biên. Hai phần phát và thu thuộc cùng một bộ đo.

Đo không tiếp xúc giúp thu nhận tín hiệu mà không tạo lực tì của đầu dò lên vùng kiểm tra. Cần phân biệt vùng đo quang học với các vị trí sản phẩm tiếp xúc gá và truyền động quay. Chất lượng kết quả vẫn phụ thuộc cách đặt trục, tình trạng bề mặt tựa, độ sạch của vùng quang học và phương pháp xử lý dữ liệu.

Trong kết cấu máy, bộ đo được lắp cố định, còn cụm gá mang trục được dịch chuyển để đưa từng vùng kiểm tra vào vị trí đo. Khi lựa chọn cho một sản phẩm mới, cần kiểm tra khả năng đưa các tiết diện cần đo vào vùng làm việc của hệ quang học, đồng thời bảo đảm toàn bộ chu trình chuyển động phù hợp với hình dạng chi tiết.

Cụm gá và truyền động quay

Hai cụm đỡ giữ cùng một trục trên bộ gá. Cơ cấu servo, đai và puly phối hợp quay sản phẩm để thu nhận tín hiệu trong quá trình kiểm tra. Vị trí tựa và cách truyền động cần phù hợp với cấu tạo của từng chi tiết.

Gá là một phần của phương án đo. Sai lệch do đặt lại sản phẩm, bề mặt tựa bám bẩn hoặc cụm đỡ không phù hợp có thể ảnh hưởng đến kết quả dù bộ đo quang học vẫn làm việc bình thường. Vì vậy, cần kiểm tra cả sự ổn định khi quay và sự nhất quán khi nạp lại chi tiết.

Cấu hình có các núm vặn nhanh để cố định và thay bộ gá. Với sản phẩm có đặc điểm khác nhau ở hai đầu, phương án có thể sử dụng bộ gá riêng cho một bên hoặc cả hai bên. Sau khi đổi gá hoặc căn chỉnh, cần kiểm tra lại bằng trục chuẩn và mẫu sản phẩm phù hợp.

Robot tịnh tiến và cơ cấu dẫn hướng

Robot tịnh tiến dịch chuyển cụm gá mang trục qua vùng đo. Cơ cấu dẫn hướng hỗ trợ chuyển động của cụm gá, còn xích dẫn cáp tổ chức đường dây trong quá trình di chuyển.

Trong chế độ chạy tay, người sử dụng có thể điều khiển robot từng bước hoặc chạy một chu kỳ qua các điểm rồi về gốc. Các chức năng này hỗ trợ kiểm tra vị trí và trình tự trước khi vận hành tự động. Khi đổi sản phẩm, cần đối chiếu chương trình với vị trí vùng đo thực tế và khoảng chuyển động cho phép.

Khoảng cách giữa hai điểm đo xa nhất trong cấu hình thiết kế là 250 mm. Đây là giới hạn bố trí vùng kiểm tra, cần xem xét cùng vị trí tựa và hình dạng trục khi đánh giá khả năng sử dụng cho sản phẩm cụ thể.

HMI điều khiển và máy tính hiển thị kết quả

Chế độ tự động hoặc chạy tay được chọn bằng công tắc trên bảng điều khiển. HMI có giao diện tương ứng để chọn nhóm chương trình đo, điều khiển chạy tay, đưa robot về gốc và theo dõi trạng thái lỗi. Giao diện thể hiện máy ở vị trí gốc, đang chạy, lỗi servo, lỗi robot hoặc cảnh báo từ cảm biến vùng.

Máy tính hiển thị kết quả sau khi hoàn thành chu trình và phục vụ thay đổi tốc độ quay theo hướng dẫn vận hành. Khi tổ chức sử dụng tại nhà máy, cần xác định người có quyền thay đổi cấu hình và quy trình kiểm tra lại sau mỗi thay đổi ảnh hưởng đến phép đo.

HMI có màn hình nhật ký lỗi hỗ trợ nhân sự kỹ thuật xem lại các sự cố đã xảy ra. Nếu cần lưu lịch sử kết quả đo, xuất báo cáo hoặc liên kết dữ liệu với mã chi tiết, các chức năng đó cần được xác định riêng trong phạm vi thiết kế.

Bao che và giám sát vùng làm việc

Máy có bao che vùng đo, cảm biến vùng, đèn tháp và nút dừng khẩn cấp. Khi vùng giám sát bị chắn trong quá trình chạy tự động, hệ thống dừng và phát cảnh báo theo trình tự điều khiển. Các trạng thái này giúp người vận hành nhận biết tình trạng của máy để xử lý theo quy trình.

Việc nạp, lấy sản phẩm hoặc điều chỉnh gá cần thực hiện khi chuyển động đã dừng và máy ở trạng thái phù hợp. Khởi động lại sau cảnh báo phải tuân theo hướng dẫn vận hành, sau khi nguyên nhân đã được xử lý và khu vực làm việc thông thoáng.

Quy trình hoạt động và lưu ý vận hành, bảo dưỡng của máy đo đường kính và độ đảo trục tự động

Quy trình hoạt động của máy đo kiểm trục đa điểm

• Chuẩn bị gá và chương trình: Chọn bộ gá, căn chỉnh các vị trí đỡ theo sản phẩm và kiểm tra bằng trục chuẩn khi cần.
• Khởi tạo hệ thống: Cấp nguồn, xác nhận trạng thái sẵn sàng, kiểm tra lỗi và đưa robot về vị trí gốc theo quy trình vận hành.
• Chọn chế độ và nhóm đo: Chọn chế độ tự động bằng công tắc trên bảng điều khiển, lựa chọn chương trình tương ứng với các vùng kiểm tra của sản phẩm trên HMI.
• Đặt chi tiết: Người vận hành nạp trục vào vị trí làm việc, bảo đảm sản phẩm tựa đúng gá và khu vực chuyển động thông thoáng.
• Khởi động chu trình: Khi máy đủ điều kiện sẵn sàng, người vận hành nhấn nút khởi động để hệ thống thực hiện đo theo chương trình.
• Quay và chuyển qua các vị trí: Cơ cấu quay phối hợp với bộ đo; robot dịch chuyển cụm gá mang trục lần lượt qua các vị trí đã thiết lập rồi trở về gốc.
• Đọc kết quả và lấy sản phẩm: Thông số được hiển thị trên máy tính; người sử dụng đối chiếu tiêu chí kiểm tra và lấy chi tiết khi chu trình đã kết thúc, chuyển động đã dừng.

Trước khi đưa một chương trình mới vào kiểm tra sản xuất, nên kiểm tra trình tự bằng chế độ chạy tay từng bước hoặc một chu kỳ theo hướng dẫn. Mục đích là xác nhận vị trí thực tế và cách phối hợp cơ cấu trên sản phẩm mẫu.

Lưu ý vận hành và bảo dưỡng máy đo trục một đầu đo

Trước mỗi ca, cần kiểm tra độ sạch của vùng quang học và bề mặt tựa, tình trạng gá, cấu hình sản phẩm cùng các trạng thái sẵn sàng. Việc kiểm tra bằng trục chuẩn theo kế hoạch của nhà máy giúp nhận biết thay đổi ảnh hưởng đến kết quả, đặc biệt sau khi đổi gá hoặc căn chỉnh.

Bảo dưỡng cần chú ý cơ cấu robot, dẫn hướng, dây đai, puly, vòng bi, đường dây di động và các vị trí liên kết. Công việc vệ sinh, điều chỉnh hoặc thay thế phải thực hiện khi máy đã dừng và nguồn liên quan được cô lập theo quy trình. Sau khi can thiệp vào bộ phận ảnh hưởng đến phép đo, cần kiểm tra lại trước khi sử dụng.

Trong quá trình chạy, người vận hành theo dõi trạng thái trên HMI và đèn báo. Khi máy dừng do lỗi hoặc vùng giám sát bị chắn, cần xác định và xử lý nguyên nhân theo hướng dẫn trước khi khởi động lại. Khu vực quay và chuyển động của gá cần được giữ thông thoáng.

Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

• Kiểm tra trục sau gia công là hướng sử dụng sát với kết cấu và chức năng của thiết bị. Máy thu nhận tín hiệu tại các vùng kiểm tra đã thiết lập, hỗ trợ đối chiếu kích thước và yêu cầu độ đảo theo phương pháp đo được thống nhất. Khi bố trí sau công đoạn gia công phù hợp, kết quả giúp xác định sản phẩm cần kiểm tra lại trước khi chuyển sang bước tiếp theo.
• Kiểm tra trục có nhiều vùng đo phù hợp với khả năng chuyển vị trí tự động. Chi tiết có nhiều đoạn cần kiểm tra có thể được tổ chức thành một chương trình đo theo thứ tự. Điều kiện áp dụng là các vùng kiểm tra nằm trong phạm vi làm việc của cơ cấu, đồng thời bộ gá và truyền động bảo đảm chi tiết ổn định trong suốt chu trình.
• Kiểm tra trục bậc hoặc trục có kết cấu khác nhau ở hai đầu có thể sử dụng phương án gá riêng theo sản phẩm. Bộ gá cần tương thích với vị trí tựa, chuẩn tham chiếu và cách quay chi tiết. Đây là trường hợp cần xem xét cả cơ khí và chương trình, vì việc chỉ đổi lựa chọn trên màn hình chưa đủ để bảo đảm một sản phẩm mới phù hợp với máy.
• Kiểm tra trước lắp ráp cơ khí có thể bố trí khi các đặc tính cần đo ảnh hưởng đến công đoạn lắp ghép hoặc yêu cầu làm việc của chi tiết. Dữ liệu hỗ trợ quyết định kiểm tra tại công đoạn theo tiêu chí đã xác định. Với mỗi sản phẩm, cần thống nhất vùng đo, chuẩn tham chiếu và giới hạn chấp nhận để kết quả có thể đối chiếu với bản vẽ.
• Sản xuất linh kiện cho thiết bị điện, cơ cấu truyền động hoặc ngành ô tô có thể xem xét giải pháp tương tự nếu chi tiết dạng trục đáp ứng điều kiện gá và đo. Đây là hướng mở rộng theo yêu cầu cụ thể của dây chuyền. CNC VINA có thể xem xét thiết kế bộ gá, bố trí vùng kiểm tra và chương trình trên cơ sở bản vẽ cùng mẫu sản phẩm thực tế.

Thông số kỹ thuật máy đo đường kính và độ đảo trục tự động

Các giới hạn trên cần được đối chiếu đồng thời với bản vẽ chi tiết, vị trí tựa và vùng kiểm tra. Phạm vi sản phẩm sử dụng trên máy phải được xác nhận bằng cấu hình gá và mẫu thực tế.

Chọn bộ gá và đổi sản phẩm

Với chi tiết có đường kính tại hai điểm đỡ bằng nhau, cấu hình có hai nhóm bộ gá: từ 3 đến 6 mm và từ 6 đến 12 mm. Chi tiết có đường kính 6 mm tại vị trí tựa có thể dùng một trong hai nhóm theo phương án đã xác nhận.

Ngoài các nhóm gá thông dụng, hệ thống có bộ gá riêng cho những sản phẩm có đặc điểm khác. Tùy kết cấu, việc đổi loại chi tiết có thể cần thay gá một bên, cả hai bên hoặc phần định vị liên quan. Các núm vặn nhanh hỗ trợ thao tác thay và cố định bộ gá; sau đó cần kiểm tra lại vị trí chuẩn và khả năng quay.

Đổi sản phẩm cũng cần kiểm tra chương trình đo: nhóm điểm đã chọn, vị trí từng vùng kiểm tra, tốc độ quay và trình tự chuyển động. Nên chạy thử trên mẫu, đối chiếu kết quả và kiểm tra lại bằng trục chuẩn phù hợp trước khi đo hàng loạt.

Những thông tin người mua nên xác định

Đặc tính cần đo và cách xác lập chuẩn

Yêu cầu nên bắt đầu từ bản vẽ chi tiết: vùng nào cần kiểm tra, đại lượng nào cần đánh giá và giới hạn chấp nhận là bao nhiêu. Đối với độ đảo, cần thống nhất chuẩn quay, vùng lấy dữ liệu và cách tính kết quả để có thể so sánh với phương pháp kiểm tra của nhà máy.

Nếu sản phẩm có yêu cầu độ thẳng, độ tròn hoặc một chỉ tiêu hình học khác, từng yêu cầu cần được xác định riêng trong phương án. Dữ liệu khi chi tiết quay và di chuyển cần được xử lý theo đúng phép đo mà sản phẩm yêu cầu.

Hình dạng chi tiết và khả năng gá

Cần xem xét toàn bộ chi tiết, gồm các đoạn tựa, vùng truyền động quay, phần cần đo và những đoạn có thể ảnh hưởng đến hành trình. Với trục bậc, kích thước của phần thân và kích thước tại điểm đỡ là các điều kiện riêng cần đối chiếu với gá và vùng đo quang học.

Mẫu có lớp phủ, bề mặt mềm hoặc kết cấu đặc biệt nên được thử để đánh giá ảnh hưởng của tiếp xúc với gá và truyền động. Phương pháp đo không tiếp xúc ở vùng kiểm tra vẫn cần một cách gá và quay phù hợp với sản phẩm.

Số vị trí kiểm tra và nhịp sản xuất

Số điểm đo cần bám theo vùng kiểm tra có ý nghĩa trên bản vẽ. Khi đánh giá thời gian chu kỳ, cần tính cả thao tác nạp, lấy sản phẩm, thời gian quay đo, chuyển vị trí và trở về gốc. Nhịp làm việc phải được thử trên chương trình cùng mẫu đại diện.

Nếu nhà máy cần cấp lấy chi tiết hoặc phân luồng sản phẩm tự động, những yêu cầu này cần được xác định trong phương án bổ sung. Việc lựa chọn mức tự động hóa nên dựa trên toàn bộ công đoạn kiểm tra và cách bố trí dòng sản phẩm.

Dữ liệu và cách sử dụng kết quả

Máy tính hiển thị thông số sau đo để người sử dụng đối chiếu yêu cầu kiểm tra. Nếu cần đánh giá đạt hoặc không đạt theo ngưỡng, lưu lịch sử, xuất tệp hoặc kết nối dữ liệu với hệ thống quản lý, nên xác định rõ từng chức năng và tiêu chí kiểm chứng trong yêu cầu thiết kế.

Thử mẫu và nghiệm thu máy đo

Nghiệm thu cần đánh giá máy hoàn chỉnh với bộ đo, gá, cơ cấu quay, robot và chương trình. Sai số riêng của cảm biến chưa đủ để xác lập độ chính xác của toàn bộ phép đo trong điều kiện sản xuất.

Nên đối chiếu kết quả với trục chuẩn hoặc mẫu có giá trị tham chiếu phù hợp. Sau đó đo lặp trong cùng cấu hình, rồi lấy ra và gá lại để đánh giá ảnh hưởng của thao tác. Với chương trình nhiều điểm, cần kiểm tra riêng kết quả tại từng vị trí và xác nhận vùng thực tế mà máy đã đo.

Các nhóm gá và loại sản phẩm dự kiến sử dụng cần được đưa vào thử nghiệm. Mẫu gần giới hạn chấp nhận giúp kiểm tra khả năng phục vụ quyết định chất lượng tại những trường hợp quan trọng. Phương pháp đối chiếu, điều kiện thử và tiêu chí chấp nhận nên được thống nhất trước khi bàn giao.

Đánh giá vận hành cũng cần kiểm tra chu trình trở về gốc, khả năng đổi sản phẩm, trạng thái báo lỗi và phản ứng của hệ thống giám sát vùng làm việc theo quy trình kỹ thuật. Kết quả thử cả phép đo và thao tác thực tế là cơ sở xác nhận cấu hình đáp ứng yêu cầu của công đoạn.

Câu hỏi thường gặp

Máy tự động ở những công đoạn nào?

Máy tự thực hiện chuyển động quay và chuyển qua các vị trí đo theo chương trình, sau đó trở về gốc. Người vận hành đặt và lấy sản phẩm. Cấp lấy chi tiết tự động là nội dung cần thiết kế bổ sung nếu nhà máy có nhu cầu.

Một đầu đo có kiểm tra được nhiều điểm không?

Có. Robot dịch chuyển cụm gá mang trục qua một bộ đo quang học cố định. Hệ thống có các nhóm chương trình 3 điểm, 5 điểm, 10 điểm và đa điểm; vị trí kiểm tra phải phù hợp với phạm vi chuyển động và hình dạng sản phẩm.

HMI có hiển thị kết quả đo thay cho máy tính không?

Trong cấu hình này, HMI dùng để điều khiển và theo dõi trạng thái; kết quả đo được hiển thị trên máy tính. Nếu cần tổ chức một giao diện khác, yêu cầu hiển thị cần được thống nhất trong thiết kế.

Đường kính đo 30 mm có nghĩa mọi trục đều dùng được không?

Khả năng dùng trên máy cần xét đồng thời đường kính vùng đo, kích thước tại điểm đỡ, bộ gá và khả năng quay. Nhóm gá thông dụng được chia theo đường kính tại hai vị trí tựa; chi tiết có kết cấu khác cần phương án gá riêng và thử mẫu.

Có thể dùng cho nhiều loại trục trong cùng nhà máy không?

Có thể xem xét nếu các loại sản phẩm có phương án gá và chương trình phù hợp. Việc đổi sản phẩm cần kết hợp thay gá, chuẩn bị vị trí và chọn chương trình; từng loại chi tiết cần được kiểm tra trên cấu hình sử dụng.

Máy đo đường kính và độ đảo trục tự động CNC VINA sử dụng một bộ đo quang học không tiếp xúc, cơ cấu quay servo và robot tịnh tiến. Sau khi người vận hành đặt chi tiết, chọn chương trình và khởi động, máy chuyển cụm gá mang trục qua các vị trí đo rồi trở về gốc. Hệ thống có nhóm chương trình 3 điểm, 5 điểm, 10 điểm và đa điểm. HMI phục vụ điều khiển, theo dõi trạng thái và nhật ký lỗi; máy tính hiển thị kết quả đo. Cấu hình có bộ gá cho các nhóm đường kính tại vị trí đỡ và gá riêng theo sản phẩm. Khoảng cách giữa hai điểm đo xa nhất là 250 mm; khả năng sử dụng cần được đối chiếu với hình dạng chi tiết, gá và vùng quang học. Máy có thể bố trí sau gia công hoặc trước lắp ráp khi phương pháp kiểm tra phù hợp. Chuẩn tham chiếu, yêu cầu sai số và thời gian chu kỳ cần được xác nhận bằng thử mẫu. CNC VINA có thể nhận thiết kế bộ gá, chương trình và mức tự động hóa theo nhu cầu của nhà máy.