Thiết kế Khoảng cách và Khe hở Ngàm Dụng cụ
Khoảng cách từ tâm đến tâm giữa các ngàm dụng cụ liền kề phải đáp ứng đường kính thân giá đỡ dụng cụ lớn nhất cộng với khe hở cho các ngón kẹp ATC trong quá trình thao tác pick-and-place.
BT30 Giá đỡ dụng cụ (đường kính thân tối đa 46mm)
- Khoảng cách: 65–70mm từ tâm đến tâm
- Khoảng cách 65mm để lại khoảng khe hở 19mm giữa các giá đỡ dụng cụ có đường kính 46mm liền kề. Điều này đủ cho dao phay ngón tiêu chuẩn có đường kính lên đến 16mm. Nếu sử dụng dao phay mặt hoặc dao phay vỏ lớn hơn, hãy tăng khoảng cách lên 80mm hoặc cung cấp các khe trống giữa các dụng cụ lớn.
HSK40E Giá đỡ dụng cụ (đường kính thân tối đa 40mm)
- Khoảng cách: 60–65mm từ tâm đến tâm
- Các giá đỡ HSK40E hẹp hơn BT30, cho phép khoảng cách chặt hơn. Tuy nhiên, hãy duy trì khe hở ít nhất 20mm giữa các giá đỡ để chứa các ngón kẹp ATC trong quá trình pick-and-place – bộ kẹp cần không gian khe hở mà thân giá đỡ không có.
Tạp chí hỗn hợp BT30 + HSK40E
- Khoảng cách: 70mm tối thiểu để chứa chiều rộng thân BT30
- Các tạp chí hỗn hợp có thể thực hiện được nhưng yêu cầu khoảng cách BT30 lớn hơn. Macro thay dụng cụ phải biết khe nào chứa loại giá đỡ nào, vì chiều cao pick trục Z khác nhau giữa BT30 và HSK40E.
Hiệu chỉnh chiều cao nhặt và đặt trục Z-Axis
Hành trình thả dụng cụ làm kéo dài mũi trục chính thêm 0.5–0.8mm. Các vị trí nhặt và đặt trên trục Z phải được hiệu chỉnh để làm việc với phần kéo dài này – không chống lại nó.
1. Tìm vị trí Z thả dụng cụ
Gắn đồng hồ so trên bàn máy với đầu đo chạm vào mũi trục chính. Thực hiện thả dụng cụ M6. Đo xem mũi trục chính di chuyển xuống bao nhiêu trong hành trình thả (khoảng cách mở rộng của thanh kéo). Thông thường là 0.5–0.8mm. Ghi lại giá trị này – nó xác định khoảng cách trên ngàm kẹp dụng cụ mà trục chính phải ở trước hành trình thả.
2. Đo độ sâu ăn khớp của ngàm kẹp dụng cụ
Ngàm kẹp dụng cụ BT30 hoặc HSK40E có một rãnh cụ thể trên mặt bích của đầu kẹp. Đo độ sâu của rãnh này (thường là 2.5–3.5mm đối với BT30). Trục Z phải định vị đầu kẹp sao cho ngàm ăn khớp hoàn toàn với rãnh mà không chạm đáy – chạm đáy làm hỏng ngàm và ngăn việc thả sạch.
3. Tính toán vị trí nhặt
Z nhặt = Vị trí Z của ngàm kẹp dụng cụ + một nửa độ sâu ăn khớp của ngàm. Đối với ngàm kẹp BT30 với rãnh 3mm tại Z=0 (tham chiếu), Z nhặt = 0 + 1.5mm. Kiểm tra bằng cách định vị thủ công trục chính tại Z này, thả dụng cụ, và kiểm tra xem đầu kẹp có rơi thẳng vào ngàm mà không nghiêng không.
4. Tính toán vị trí đặt
Z đặt = Vị trí Z của ngàm kẹp dụng cụ - 0.5mm (để đảm bảo mặt bích của đầu kẹp vượt qua đỉnh ngàm trước khi trục Z rút lên). Khoảng cách 0.5mm này ngăn mặt bích cọ xát vào bề mặt trên của ngàm trong quá trình rút.
5. Xác minh bằng chu trình khô
Chạy một chu trình nhặt và đặt hoàn chỉnh mà không có dụng cụ cắt trong đầu kẹp (dùng đầu kẹp rỗng để mô phỏng trọng lượng). Quan sát sự ăn khớp của ngàm từ bên cạnh. Đầu kẹp nên ngồi vào ngàm với khe hở 0.5–1.0mm có thể thấy được giữa đáy mặt bích và đỉnh ngàm – cho thấy ngàm đã ăn khớp nhưng không chạm đáy.
Thiết kế nắp chắn bụi khí nén
Nắp chắn bụi bảo vệ các đầu kẹp dao không hoạt động khỏi bụi cắt, sương làm mát và mảnh vụn. Nó phải được tự động hóa – người vận hành quên đóng nắp sẽ làm mất tác dụng.
Thiết kế cơ khí
Sử dụng một tấm nhôm trượt (dày 2–3mm) được dẫn hướng bởi ray trượt hoặc thanh trượt chữ V ở cả hai bên. Tấm này nên mở rộng 30–50mm ra ngoài các khe dụng cụ đầu tiên và cuối cùng để đảm bảo phủ kín hoàn toàn. Truyền động: một xi lanh khí nén nhỏ (đường kính trong 16–20mm, hành trình = chiều rộng băng chứa dụng cụ + 30mm hành trình thừa) được dẫn động bởi van điện từ đơn kiểu 5/2-ngả. Xi lanh hồi bằng lò xo đóng khi mất điện – hướng an toàn. Gắn hai cảm biến tiệm cận cảm ứng: một ở vị trí mở hoàn toàn, một ở vị trí đóng hoàn toàn. Chúng được nối làm đầu vào bộ điều khiển và được macro M6 xác minh trước bất kỳ chuyển động thay dao nào.
Logic điều khiển
Trình tự mở: Macro M6 bắt đầu -> cấp điện cho van điện từ nắp chống bụi -> chờ cảm biến Nắp Mở (thời gian chờ 2s) -> nếu xác nhận, tiến hành thay dao -> sau khi thay dao, ngắt điện van điện từ -> nắp đóng bằng lò xo -> chờ cảm biến Nắp Đóng. Khóa liên động an toàn: Nếu cảm biến Nắp Mở không kích hoạt trong vòng 2 giây, hãy hủy macro và báo động. Không bao giờ thực hiện thay dao nếu trạng thái nắp không xác định. Mất điện: Van điện từ mất điện -> nắp đóng bằng lò xo. Trục chính, ngay cả khi đỗ phía trên băng chứa, không thể hạ xuống khu vực băng chứa nếu nắp chưa mở.
Luồng macro thay dao M6
Trước khi thiết kế macro của riêng bạn, hãy xem lại hướng dẫn khả thi nâng cấp từ thủ công lên ATC về các yêu cầu tiên quyết cho bộ điều khiển và khí nén. Các khóa liên động an toàn phụ thuộc vào cảm biến của macro dựa trên việc đấu nối đúng đấu nối cảm biến tiệm cận PNP/NPN – một cảm biến Kẹp Dụng Cụ đấu sai sẽ làm vô hiệu hóa toàn bộ chuỗi khóa liên động.
Giai đoạn 1: Tiếp cận
Hành động: Di chuyển Z nhanh đến độ cao an toàn trên tất cả các ngàm kẹp dụng cụ (thường là Z home). Di chuyển X/Y đến vị trí ngàm kẹp mục tiêu. Hạ Z đến vị trí Z lấy dụng cụ (được tính toán theo Bước 3 ở trên). Kiểm tra an toàn: Xác minh khe dụng cụ hiện tại trống nếu đặt dụng cụ xuống, hoặc có dụng cụ nếu lấy lên.
Pha 2: Nhả / Kẹp
Hành động: Nếu đặt: cấp điện cho solenoid nhả, đợi cảm biến Dụng cụ đã nhả, sau đó Z đi xuống đến vị trí đặt Z, ngắt điện solenoid. Nếu lấy: cấp điện cho solenoid nhả (để giải phóng gripper), Z đi xuống đến vị trí lấy Z, ngắt điện solenoid, đợi cảm biến Dụng cụ đã kẹp. Kiểm tra an toàn: Xác minh cảm biến Dụng cụ đã kẹp chuyển sang TRUE sau khi kẹp. Nếu không, hủy macro và báo động.
Pha 3: Rút lui
Hành động: Z rút về độ cao an toàn. Xác minh trạng thái cảm biến Không có dụng cụ khớp với kết quả mong đợi (TRUE nếu dụng cụ được đặt, FALSE nếu dụng cụ được lấy đi). Kiểm tra an toàn: Kiểm tra tốc độ trục chính = 0 RPM trước bất kỳ chuyển động Z nào – liên động từ encoder trục chính hoặc trạng thái VFD.
Pha 4: Xác nhận
Hành động: Ghi lại thay dao trong bảng dụng cụ của bộ điều khiển. Cập nhật số dụng cụ đang hoạt động. Tùy chọn thực hiện đo chiều dài dụng cụ bằng máy đo dao. Kiểm tra an toàn: Chạy đo chiều dài dụng cụ. Nếu chiều dài đo được khác với mong đợi hơn 2mm, dừng lại và kiểm tra dụng cụ sai hoặc kẹp không hoàn chỉnh.
Danh sách kiểm tra an toàn
Trước khi chạy thay dao tự động đầu tiên, hãy xác minh từng mục trong danh sách này. Một kiểm tra an toàn bị bỏ qua ở đây có thể dẫn đến va chạm trục chính-nĩa – và va chạm trong hệ thống ATC không bao giờ là nhỏ.
- Tất cả các vị trí Z của nĩa dụng cụ được đo và lưu trong bảng dụng cụ của bộ điều khiển – không bao giờ dựa vào ‘ước lượng’ vị trí nĩa
- Macro M6 chặn cứng chuyển động trục Z nếu cảm biến Dụng cụ đã kẹp là FALSE – không có ngoại lệ, không có ghi đè
- Một điểm dừng cứng cơ giới hạn hành trình Z bên dưới nĩa dụng cụ – ngăn trục chính đẩy đầu kẹp dao xuyên qua nĩa trong trường hợp lỗi servo trục Z
- Các cảm biến mở/đóng nắp chắn bụi được nối làm đầu vào và macro xác minh nắp đã mở hoàn toàn trước bất kỳ chuyển động X/Y nào vào khu vực ổ chứa
- Dừng khẩn cấp ngay lập tức ngắt điện solenoid nhả (an toàn khi hỏng hóc: kẹp bằng lò xo) AND tạm dừng tất cả chuyển động trục
- Macro thay dao có thời gian chờ: nếu bất kỳ cảm biến nào không phản hồi trong vòng 2 giây, macro sẽ hủy với báo động thay vì chờ vô thời hạn
FAQ
Số lượng khe dao tối thiểu cho một thiết lập ATC hữu ích là bao nhiêu?
Bốn khe là mức tối thiểu thực tế: một cho dao thô, một cho dao hoàn thiện, một cho dao khoan/ta rô, và một khe trống để trao đổi dao. Sáu đến tám khe đáp ứng hầu hết nhu cầu sản xuất của xưởng nhỏ. Trên mười hai khe, hãy cân nhắc sử dụng băng đạn dạng băng chuyền hoặc xích thay vì giá đỡ thẳng – khoảng cách di chuyển thẳng trở thành nút thắt chu kỳ.
Tôi có thể in 3D các ngạnh dao không?
Đối với tạo mẫu và sử dụng nhẹ: có, bằng PETG hoặc ABS với độ đầy 50%+. Đối với sản xuất: không. Các ngạnh in 3D nhanh mòn do tiếp xúc trượt lặp đi lặp lại với mặt bích của đầu kẹp dao thép cứng. Trong vòng 500–1000 chu kỳ, rãnh ngạnh mở rộng và chỗ ngồi của đầu kẹp trở nên lỏng lẻo. Các ngạnh sản xuất nên được gia công từ nhôm (6061-T6) hoặc thép với rãnh được tôi cứng hoặc anốt hóa.
Làm thế nào để ngăn trục chính va chạm vào ngạnh dao khi mất điện?
Đây là một rủi ro nghiêm trọng. Các biện pháp giảm thiểu: (1) Lắp đặt một UPS (bộ lưu điện) trên bộ điều khiển – không dành cho trục chính, chỉ cho bộ điều khiển và các bộ truyền động trục. (2) Cấu hình bộ điều khiển để thực thi “quy trình mất điện” nâng Z lên độ cao an toàn khi phát hiện điện áp thấp. (3) Đóng nắp chắn bụi bằng lò xo – nếu mất điện, nắp đóng lại và chặn vật lý trục chính khỏi khu vực băng đạn.