Giáo Trình Tự Động Hóa Robot Hàn: Hướng Dẫn Chi Tiết và Tài Liệu Tham Khảo

Giáo trình về tự động hoá robot hàn, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Th.s: Bùi Huy Tưởng
• Trường học: Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Nam Định
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hàn
• Đề tài: Giáo Trình Tự Động Hóa Robot Hàn
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Nam Định

Mục lục chi tiết

• TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN HÀN RÔBỐT
• 1.1. Cấu hình cơ bản của hệ thống robot hàn:
• 1.2. Bậc tự do:
• 1.3. Trường công tác:
• 1.4. Cơ cấu tay máy và chiều di chuyển của các trục:
• 1.5. Hệ trục toạ độ Joint
• 1.6. Hệ trục toạ độ Robot
• 1.7. Hệ trục toạ độ Tools
• 1.8. Tủ điều khiển hệ thống robot hàn:
• 1.9. Cấu tạo và chức năng của bảng dạy Teach phendant:
• 1.10. Cấu tạo và chức năng của bảng dạy Teach phendant:
• 1.11. Bảng dạy và các phím, nút ấn trên bảng dạy
• 1.12. Công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xƣởng:
• 1.13. Các điều kiện về an toàn khi vận hành ROBOT hàn
• 1.14. Các chú ý cơ bản về an toàn:
• 1.15. Các biện pháp an toàn khi hàn hồ quang điện
• 2. Bài 2: Vận hành hệ thống robot hàn IRB-1400
• 2.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu:
• 2.2. Chuẩn bị thiết bị:
• 2.3. Chuẩn bị dụng cụ:
• 2.4. Chuẩn bị vật liệu:
• 2.5. Kiểm tra an toàn hệ thống, robot hàn:
• 2.6. Kết nối thiết bị hàn với hệ thống robot:
• 2.7. Robot hàn hồ quang:
• 2.8. Súng hàn hồ quang:
• 2.9. Bộ cấp dây:
• 2.10. Khới động nguồn Rô bốt:
• 2.11. Khởi động nguồn hàn MAG/TIG:
• 2.12. Điều khiển rô bốt theo trục độc lập:
• 2.13. Điều khiển robot theo hệ toạ độ Đề các:
• 3. Bài 3: Kỹ thuật lập trình cơ bản
• 3.1. Mở, tạo file mới:
• 3.2. Các bƣớc dạy học cho robot:
• 3.3. Chuẩn bị trước khi dạy
• 3.4. Sao, ghi chép, sửa đổi tên file:
• 3.5. Sao chép chƣơng trình
• 3.6. Xóa chƣơng trình (Delete)
• 3.7. Sửa đổi tên chƣơng trình (Rename)
• 3.8. Chức năng của các câu lệnh cơ bản:
• 3.9. Các nút chức năng trên bảng dạy
• 3.10. Các phím chức năng trên bảng dạy
• 3.11. Chức năng hộp thao tác
• 3.12. Chức năng của các nút trên hộp thao tác
• 3.13. Soạn thảo chƣơng trình:
• 3.14. Cấu trúc một chƣơng trình
• 3.15. Kiểm tra chương trình vừa lập (CHECKBACK/CHECK GO)
• 3.16. Thay đổi, chỉnh sửa một chương trình
• 3.17. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:
• 3.18. Lƣu chƣơng trình:
• 3.19. Chạy mô phỏng:
• 3.20. Kiểm tra trình tự của bƣớc [CHECK GO]
• 3.21. Kiểm tra các bƣớc theo thứ tự ngƣợc lại [CHECK BACK]
• 3.22. Kiểm tra các bƣớc một cách liên tục
• 4. Lệnh gọi chƣơng trình <CALLP>
• 5. Bài 4: Lập trình Robot IRB-1400 hàn đƣờng thẳng
• 5.1. Mở một file mới:
• 5.2. Kiểm tra hệ thống
• 5.3. Khởi động hệ thống
• 5.4. Tạo một chƣơng trình
• 5.5. Chọn chế độ hàn:
• 5.6. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:
• 5.7. Soạn thảo chƣơng trình:
• 5.8. Lƣu chƣơng trình:
• 5.9. Chạy mô phỏng:
• 5.10. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:
• 6. BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN MAG HÀN ĐƢỜNG THẲNG
• 7. Bài 5: Lập trình Robot FD – V6 MAG hàn đƣờng cong
• 7.1. Mở một file mới:
• 7.2. Kiểm tra hệ thống
• 7.3. Khởi động hệ thống
• 7.4. Tạo một chƣơng trình
• 7.5. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:
• 7.6. Soạn thảo chƣơng trình:
• 7.7. Lƣu chƣơng trình:
• 7.8. Chạy mô phỏng:
• 7.9. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:
• 8. BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN MAG HÀN ĐƢỜNG CONG
• 9. Bài 6: Lập trình Robot FD – V6 MAG hàn tổng hợp
• 9.1. Mở một file mới:
• 9.2. Kiểm tra hệ thống:
• 9.3. Khởi động hệ thống:
• 9.4. Tạo một chƣơng trình:
• 9.5. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:
• 9.6. Soạn thảo chƣơng trình:
• 9.7. Lƣu chƣơng trình:
• 9.8. Chạy mô phỏng:
• 9.9. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:
• 10. BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN MAG HÀN TỔNG HỢP
• 11. Bài 7: Lập trình Robot FD – V6 TIG hàn đƣờng thẳng
• 11.1. Mở một file mới:
• 11.2. Kiểm tra hệ thống
• 11.3. Khởi động hệ thống
• 11.4. Tạo một chƣơng trình:
• 11.5. Chọn chế độ hàn:
• 11.6. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:
• 11.7. Soạn thảo chƣơng trình:
• 11.8. Lƣu chƣơng trình:
• 11.9. Chạy mô phỏng:
• 11.10. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:
• 12. BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN TIG
• 12.1. HÀN ĐƢỜNG THẲNG
• 13. Bài 8: Lập trình Robot FD – V6 TIG hàn đƣờng cong
• 13.1. Mở một file mới:
• 13.2. Kiểm tra hệ thống
• 13.3. Khởi động hệ thống
• 13.4. Tạo một chƣơng trình
• 13.5. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:
• 13.6. Soạn thảo chƣơng trình:
• 13.7. Lƣu chƣơng trình:
• 13.8. Chạy mô phỏng:
• 13.9. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:
• 14. BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN TIG
• 14.1. HÀN ĐƢỜNG CONG
• 15. Bài 9: Lập trình Robo FD – V6 TIG hàn tổng hợp
• 15.1. Mở một file mới:
• 15.2. Kiểm tra hệ thống
• 15.3. Khởi động hệ thống
• 15.4. Tạo một chƣơng trình
• 15.5. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:
• 15.6. Soạn thảo chƣơng trình:
• 15.7. Lƣu chƣơng trình:
• 15.8. Chạy mô phỏng:
• 15.9. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:
• 16. GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN TỰ ĐỘNG HÓA RÔBỐT HÀN
• 16.1. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:
• 16.2. Vị trí, tính chất của mô đun
• 16.3. Tính chất: Là mô đun chuyên ngành tự chọn
• 16.4. Mục tiêu mô đun:
• 17. BÀI 1: Cấu hình và chức năng của hệ thống robot hàn IRB-1400
• 17.1. Mục tiêu của bài:
• 17.2. Nội dung chi tiết:
• 17.3. Cấu hình cơ bản của hệ thống robot hàn:
• 17.4. Tủ điều khiển
• 17.5. Cấu tạo và chức năng của bảng dạy Teach phendant:
• 17.6. Cấu tạo và chức năng của bảng dạy Teach phendant:
• 17.7. Bảng dạy và các phím, nút ấn trên bảng dạy
• 17.8. Công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xƣởng:
• 17.9. Các điều kiện về an toàn khi vận hành ROBOT hàn
• 17.10. Các chú ý cơ bản về an toàn:
• 17.11. Các biện pháp an toàn cho người vận hành:

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Tự Động Hóa Robot Hàn Chuyên Nghiệp

Giáo trình Tự động hóa Robot hàn chuyên nghiệp là tài liệu quan trọng trong việc đào tạo kỹ thuật viên trong ngành hàn. Tài liệu này không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn hướng dẫn thực hành, giúp học viên nắm vững các kỹ thuật hàn hiện đại. Đặc biệt, giáo trình này được biên soạn dựa trên nhu cầu thực tế của ngành công nghiệp, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo và đáp ứng yêu cầu của thị trường lao động.

1.1. Mục tiêu của Giáo Trình Tự Động Hóa Robot Hàn

Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho học viên kiến thức về cấu tạo và chức năng của hệ thống robot hàn, từ đó giúp họ có khả năng vận hành và lập trình robot hàn một cách thành thạo.

1.2. Đối tượng sử dụng Giáo Trình Tự Động Hóa Robot Hàn

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên ngành hàn, kỹ thuật viên và những người làm việc trong lĩnh vực tự động hóa, nhằm nâng cao kỹ năng và kiến thức chuyên môn.

II. Thách thức trong việc áp dụng Tự Động Hóa Robot Hàn

Việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong hàn gặp nhiều thách thức, từ việc đào tạo nhân lực đến việc đầu tư thiết bị. Nhiều doanh nghiệp vẫn còn e ngại về chi phí ban đầu và khả năng bảo trì hệ thống robot. Hơn nữa, sự thiếu hụt kỹ thuật viên có trình độ cao cũng là một vấn đề lớn.

2.1. Chi phí đầu tư cho hệ thống robot hàn

Chi phí đầu tư cho hệ thống robot hàn có thể rất cao, bao gồm chi phí mua sắm thiết bị, lắp đặt và bảo trì. Do đó, nhiều doanh nghiệp nhỏ gặp khó khăn trong việc tiếp cận công nghệ này.

2.2. Thiếu hụt kỹ thuật viên có trình độ

Sự thiếu hụt kỹ thuật viên có trình độ cao trong lĩnh vực tự động hóa là một thách thức lớn. Điều này ảnh hưởng đến khả năng vận hành và bảo trì hệ thống robot hàn một cách hiệu quả.

III. Phương pháp đào tạo hiệu quả trong Tự Động Hóa Robot Hàn

Để giải quyết các thách thức trong việc áp dụng tự động hóa, cần có những phương pháp đào tạo hiệu quả. Việc kết hợp lý thuyết và thực hành sẽ giúp học viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết. Ngoài ra, việc sử dụng công nghệ mô phỏng cũng rất hữu ích trong quá trình đào tạo.

3.1. Kết hợp lý thuyết và thực hành

Việc kết hợp giữa lý thuyết và thực hành trong giáo trình giúp học viên có cái nhìn tổng quan và thực tế hơn về công nghệ robot hàn, từ đó nâng cao khả năng áp dụng vào thực tiễn.

3.2. Sử dụng công nghệ mô phỏng trong đào tạo

Công nghệ mô phỏng giúp học viên thực hành trên các phần mềm mô phỏng trước khi làm việc với robot thực tế, giảm thiểu rủi ro và tăng cường sự tự tin.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Robot Hàn trong ngành công nghiệp

Robot hàn đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ sản xuất ô tô đến chế tạo máy móc. Sự chính xác và hiệu quả của robot hàn giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, việc sử dụng robot hàn còn giúp giảm thiểu rủi ro cho công nhân trong môi trường làm việc nguy hiểm.

4.1. Ứng dụng trong ngành sản xuất ô tô

Robot hàn được sử dụng phổ biến trong ngành sản xuất ô tô, giúp thực hiện các mối hàn chính xác và đồng nhất, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.2. Lợi ích của việc sử dụng robot hàn

Việc sử dụng robot hàn không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu rủi ro cho công nhân, đồng thời tiết kiệm chi phí sản xuất trong dài hạn.

V. Kết luận và tương lai của Tự Động Hóa Robot Hàn

Tương lai của tự động hóa robot hàn rất hứa hẹn với sự phát triển không ngừng của công nghệ. Các doanh nghiệp cần đầu tư vào đào tạo nhân lực và cập nhật công nghệ mới để không bị tụt lại phía sau. Việc áp dụng robot hàn sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành công nghiệp.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ robot hàn

Công nghệ robot hàn đang phát triển nhanh chóng với nhiều cải tiến về tính năng và hiệu suất, giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.2. Tầm quan trọng của đào tạo nhân lực

Đào tạo nhân lực có trình độ cao là yếu tố quyết định để các doanh nghiệp có thể áp dụng hiệu quả công nghệ robot hàn, từ đó nâng cao năng lực cạnh tranh.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Tự động hóa Robot hàn được biên soạn năm 2018 bởi nhóm tác giả thuộc Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định (Bộ Công Thương), do Th.S Bùi Huy Tưởng và Th.S Trần Xuân Dũng làm chủ biên. Tài liệu được thiết kế làm mô đun chuyên ngành tự chọn dành cho hệ đào tạo Cao đẳng nghề Hàn, đồng thời cung cấp tư liệu tham khảo kỹ thuật cho cán bộ giảng dạy và kỹ thuật viên ngành Kỹ thuật cơ khí. Về vị trí trong chương trình, mô đun này được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học chung theo quy định của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, cùng hệ thống các môn học/mô đun chuyên môn nghề bắt buộc từ MH07 đến MH13.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho người học năng lực mô tả cấu tạo, chức năng các bộ phận trong hệ thống robot hàn (trọng tâm là robot IRB-1400 và hệ thống điều khiển AX-C/FD-V6); chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu hàn MAG/TIG; vận hành thiết bị theo các trục độc lập hoặc hệ tọa độ Đề-các; tạo lập và chỉnh sửa các tệp dữ liệu chương trình hàn; thiết lập thông số hàn tương thích với chiều dày, tính chất kim loại cơ bản và kiểu liên kết; xử lý các lỗi chương trình và thực hiện tiêu chuẩn an toàn lao động, vệ sinh phân xưởng.

Cấu trúc giáo trình triển khai tuần tự từ lý thuyết cơ sở về cơ cấu động học, hệ tọa độ, an toàn thiết bị đến kỹ thuật vận hành, lập trình cơ bản và thực hành lập trình hàn chi tiết theo từng biên dạng (đường thẳng, đường cong, quỹ đạo tổng hợp) trên công nghệ hàn MAG và TIG. Điểm đặc sắc của tài liệu là phương pháp tiếp cận gắn liền trực tiếp với cấu hình phần cứng công nghiệp thực tế (Robot IRB-1400, Robot DAIHEN Almega FD-V6/AX-V6, bộ điều khiển AX-C và bảng dạy Teach Pendant).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 9 bài học có tính hệ thống cao:

• Bài 1: Cấu hình và chức năng của hệ thống robot hàn IRB-1400: Giới thiệu tổng quan cấu hình cơ bản (tay máy, tủ điều khiển, bảng dạy, thiết bị ngoại vi); lý thuyết bậc tự do; trường công tác; các hệ trục tọa độ (Joint, Robot, Tool); cấu tạo bảng dạy Teach Pendant; quy chuẩn an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng.
• Bài 2: Vận hành hệ thống robot hàn IRB-1400: Hướng dẫn công tác chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật liệu (dây hàn MAG đường kính 1,0 mm, khí bảo vệ Ar hoặc $\text{CO}_2$); quy trình kết nối súng hàn, bộ cấp dây, nguồn hàn; trình tự đóng ngắt nguồn điện và thao tác điều khiển robot theo trục độc lập hoặc hệ tọa độ Đề-các.
• Bài 3: Kỹ thuật lập trình cơ bản: Trình bày quy trình dạy học cho robot (Teach mode); phương pháp tạo mới, sao chép, xóa, đổi tên file chương trình; bảng chức năng của các phím trên Teach Pendant và hộp thao tác; kỹ thuật soạn thảo, chèn lệnh, hiệu chỉnh và kiểm tra chương trình (CHECK GO, CHECK BACK, CONT, Step jump).
• Bài 4: Lập trình Robot IRB-1400 hàn đường thẳng: Quy trình khởi động, thiết lập chế độ hàn MAG, xác định tọa độ đường đi, soạn thảo chương trình, mô phỏng và thực hiện hàn thực tế đường thẳng.
• Bài 5: Lập trình Robot FD-V6 MAG hàn đường cong: Ứng dụng phương pháp nội suy tròn để lập trình đường hàn cong cho công nghệ hàn MAG.
• Bài 6: Lập trình Robot FD-V6 MAG hàn tổng hợp: Lập trình phối hợp nhiều quỹ đạo phức tạp kết hợp các lệnh hàn MAG.
• Bài 7: Lập trình Robot FD-V6 TIG hàn đường thẳng: Thiết lập các thông số chế độ hàn TIG và lập trình dẫn hướng mỏ hàn theo đường thẳng.
• Bài 8: Lập trình Robot FD-V6 TIG hàn đường cong: Lập trình chuyển động đầu mỏ hàn TIG bám theo biên dạng cong.
• Bài 9: Lập trình Robot FD-V6 TIG hàn tổng hợp: Soạn thảo chương trình điều khiển hoàn chỉnh cho kết cấu hàn TIG đa biên dạng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp nền tảng cơ học và điều khiển học áp dụng trong robot công nghiệp:

• Bậc tự do (Degree of Freedom): Xác định khả năng chuyển động của cơ cấu theo công thức cơ cấu hở: $$w = 6n - \sum_{i=1}^{5} i \cdot p_i$$ Trong đó $n$ là số khâu động, $p_i$ là số khớp loại $i$. Đối với robot hàn công nghiệp 6 trục khớp quay (khớp động loại 5), số bậc tự do bằng số khâu động ($w = 6$), bao gồm 3 bậc tự do định vị và 3 bậc tự do định hướng mỏ hàn.
• Quy tắc bàn tay phải và chuỗi động học: Gắn hệ tọa độ cơ bản (Base) với khâu tĩnh và các hệ tọa độ suy rộng (biến khớp) với khâu động theo quy tắc bàn tay phải (ngón cái chỉ chiều trục $Z$, ngón trỏ trục $X$, ngón giữa trục $Y$).
• Trường công tác (Vùng làm việc): Không gian bao quanh được quét bởi khâu chấp hành cuối, phân loại thành: vùng làm việc cực đại, vùng làm việc có hướng không đổi, vùng làm việc một phần, vùng làm việc toàn phần; đánh giá qua hệ số phục vụ $\theta = \Omega / 4\pi$.
• Hệ tọa độ điều khiển: Phân biệt rõ 3 hệ tọa độ vận hành: hệ tọa độ khớp (Joint), hệ tọa độ chuẩn của robot/Đề-các (Robot/Cartesian), và hệ tọa độ dụng cụ gắn trên đầu mỏ hàn (Tool Coordinate System).
• Hệ thống thiết bị hàn tự động: Cấu tạo nguồn điện hàn (nguồn công suất không đổi, áp không đổi, dòng không đổi); cấu tạo súng hàn hồ quang gắn qua cơ cấu ly hợp chống va đập; hệ thống cấp dây cảm biến áp hoặc tốc độ cố định.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác chính xác với bảng dạy Teach Pendant và hộp thao tác (Operation Box); chuyển đổi linh hoạt các chế độ làm việc (Teach mode, Playback mode); sử dụng các tổ hợp phím chức năng (ENABLE, UNIT/MECHANIM, SYNCHRONIZE, INTERP/COORD, CHECK SPD/TEACH SPEED, O.WRITE/REC, INS, MOD, CLAMP/ARC, PROG/STEP, DEL, RESET/R).
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích biên dạng liên kết hàn để lựa chọn phương pháp nội suy (nội suy điểm, nội suy tuyến tính, nội suy đường tròn); tính toán và thiết lập các thông số công nghệ (dòng điện, điện áp, tốc độ cấp dây, lưu lượng khí bảo vệ) phù hợp với vật liệu và chiều dày tấm thép.
• Kỹ năng thực hành (Practical competencies): Thực hiện quy trình an toàn với công tắc Deadman và nút dừng khẩn cấp (EMERGENCY STOP); kiểm tra chương trình dạy học qua lệnh CHECK GO, CHECK BACK, chạy liên tục (CONT), hoặc nhảy bước (Step jump); tối ưu hóa đường chạy không tải và quỹ đạo hàn thực tế.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo theo năng lực kết hợp giữa diễn giải lý thuyết và hướng dẫn thực hành trực quan theo các bước (Step-by-step approach):

• Phương pháp sư phạm: Nội dung bài học được triển khai theo quy trình công nghệ 4 giai đoạn chuẩn mực: Chuẩn bị $\rightarrow$ Dạy học/Ghi nhớ tọa độ $\rightarrow$ Kiểm tra/Chỉnh sửa $\rightarrow$ Vận hành tự động. Mỗi kỹ năng lập trình đều đi kèm sơ đồ khối mô tả logic thực thi.
• Bài tập và tình huống thực hành: Giáo trình tích hợp hệ thống bài tập thực hành ứng dụng cụ thể sau mỗi chương, chia tách theo từng nhóm công nghệ (hàn MAG và hàn TIG) và phân loại theo hình học liên kết (hàn giáp mối/hàn góc theo đường thẳng, đường cong, và biên dạng tổng hợp).
• Hệ thống quy chuẩn an toàn lao động: Đưa ra các kịch bản kiểm soát rủi ro phân theo 4 nhóm nhân sự có thẩm quyền (Người lập trình, Người bảo dưỡng, Người phụ trách an toàn, Người trực tiếp sản xuất). Đưa ra các nguyên tắc bắt buộc: cách ly vùng làm việc khi cấp nguồn chính, mặc đồ bảo hộ (mũ kính lọc ánh sáng, găng tay da, yếm da), bật hệ thống hút khói hàn, duy trì nối đất và kiểm soát khoảng cách an toàn trước khi kích hoạt Starting box.
• Phương pháp đánh giá và tự học: Đánh giá năng lực người học thông qua khả năng thiết lập điểm dạy (Teaching points), kỹ thuật hiệu chỉnh vị trí mỏ hàn bằng phím MOD Position, khả năng chạy mô phỏng không tải trước khi hàn thật, và mức độ đáp ứng các yêu cầu chất lượng bề mặt mối hàn. Giáo trình khuyến khích tự học thông qua việc tra cứu bảng mã R (mã mở nhanh) và sử dụng chức năng trợ giúp (HELP) tích hợp sẵn trên giao diện bộ điều khiển.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Tích hợp cấu hình thiết bị công nghiệp tiêu chuẩn: Nội dung biên soạn bám sát trực tiếp các thiết bị công nghiệp thực tế đang được sử dụng rộng rãi, bao gồm robot công nghiệp 6 bậc tự do IRB-1400 (hãng ABB) và dòng robot DAIHEN Almega AX-V6 / FD-V6 với tủ điều khiển AX-C.
• Tiếp cận tự động hóa quá trình sản xuất: Giáo trình phản ánh xu hướng chuyển dịch từ gia công hàn thủ công sang sản xuất có sự trợ giúp của máy tính và hệ thống CAD/CAM/CNC, tối ưu hóa năng suất và độ ổn định chất lượng liên kết hàn trong cơ khí chế tạo.
• Đồng bộ hóa 2 phương pháp hàn phổ biến: Bao hàm cả công nghệ hàn trong môi trường khí bảo vệ hoạt tính (MAG) với điện cực nóng chảy cấp dây tự động ($\phi 1,0\text{ mm}$) và công nghệ hàn hồ quang vonfram trong môi trường khí trơ (TIG), giúp người học làm chủ cả hai kỹ thuật hàn tự động trọng điểm.
• Chi tiết hóa quy trình kiểm soát lỗi: Hướng dẫn cụ thể quy trình kiểm tra quỹ đạo hai chiều (CHECK GO từ bước thấp đến cao; CHECK BACK từ bước cao về bước 1) và cơ chế khóa liên động an toàn bằng công tắc Deadman (ngắt trợ động cơ tức thời khi nhả tay), giảm thiểu tối đa sự cố va chạm cơ cấu trong phân xưởng.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Người học: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề Hàn tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp; học viên các khóa đào tạo nâng cao tay nghề về tự động hóa hàn kim loại và vận hành cánh tay robot công nghiệp.
• Điều kiện tiên quyết: Người học cần hoàn thành các môn học chung theo chương trình chuẩn của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, cùng các môn học/mô đun kỹ thuật nghề bắt buộc từ MH07 đến MH13 (nắm vững nguyên lý hàn hồ quang tay, hàn MAG, hàn TIG cơ bản, an toàn điện và đọc bản vẽ cơ khí).
• Giảng viên: Cán bộ giảng dạy chuyên ngành Công nghệ Hàn, Cơ khí chế tạo, Tự động hóa sử dụng làm giáo trình giảng dạy chính thức, biên soạn bài giảng tích hợp lý thuyết - thực hành, và thiết kế đề thi kỹ năng nghề.
• Cán bộ kỹ thuật và kỹ thuật viên: Sử dụng làm tài liệu tra cứu các thao tác trên bảng dạy Teach Pendant, cấu hình hệ trục tọa độ và quy chuẩn bảo dưỡng, kiểm định hệ thống robot hàn tại các nhà máy, xưởng chế tạo kết cấu thép.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào? Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng nghề Hàn thuộc hệ thống giáo dục nghề nghiệp, đồng thời phục vụ cho kỹ thuật viên và giảng viên chuyên ngành kỹ thuật cơ khí.

2. Người học cần đáp ứng những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này? Người học cần hoàn thành các môn học chung theo quy định và các mô đun chuyên môn bắt buộc từ MH07 đến MH13, bao gồm kiến thức cơ sở về công nghệ hàn hồ quang, an toàn công nghiệp và đọc hiểu bản vẽ kỹ thuật.

3. Điểm khác biệt cốt lõi của giáo trình so với các tài liệu hàn thông thường là gì? Giáo trình tập trung chuyên sâu vào kỹ thuật điều khiển tự động hóa robot hàn 6 bậc tự do, cung cấp chi tiết sơ đồ phím bấm trên bảng dạy Teach Pendant, các công thức bậc tự do, hệ tọa độ Tool/Robot/Joint và quy trình lập trình cho cả hai dòng thiết bị IRB-1400 và FD-V6.

4. Làm thế nào để học tập và rèn luyện kỹ năng lập trình robot hiệu quả từ tài liệu? Người học cần tuân thủ quy trình: nghiên cứu lý thuyết hệ tọa độ và bậc tự do $\rightarrow$ nắm vững chức năng từng phím trên bảng dạy $\rightarrow$ lập trình từng bước ở chế độ Teach $\rightarrow$ chạy kiểm tra mô phỏng không tải bằng CHECK GO/CHECK BACK trước khi tiến hành cấp hồ quang hàn thực tế.

5. Giáo trình có cung cấp các bài tập ứng dụng cụ thể không? Có. Từ Bài 4 đến Bài 9, giáo trình cung cấp đầy đủ các bài tập lập trình hàn MAG và TIG theo các dạng hình học từ cơ bản đến phức tạp: lập trình hàn đường thẳng, lập trình hàn đường cong và lập trình hàn quỹ đạo tổng hợp.

---

Kết luận

Giáo trình Mô đun: Tự động hóa Robot hàn (2018) của Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định cung cấp một hệ thống bài giảng hoàn chỉnh về điều khiển và lập trình robot hàn công nghiệp cho hệ Cao đẳng nghề Hàn. Bằng việc kết nối lý thuyết động học tay máy (bậc tự do, trường công tác, hệ tọa độ) với kỹ thuật thao tác trực tiếp trên bảng dạy Teach Pendant và tủ điều khiển AX-C, tài liệu thiết lập một lộ trình đào tạo rõ ràng từ cơ bản đến nâng cao cho cả hai công nghệ hàn MAG và TIG. Đây là nguồn tư liệu học thuật và thực hành kỹ thuật có giá trị tham khảo cao trong công tác đào tạo tự động hóa sản xuất cơ khí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP NAM ĐỊNH GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: TỰ ĐỘNG HÓA ROBOT HÀN NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày……. Nam Định, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu mô đun Tự động hóa Robot hàn thuộc loại giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích đào tạo hoạc làm tài liệu tham khảo khác. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích mang tính kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay công nghệ thông tin đã đƣợc ứng dụng rất hiệu quả trong mọi lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực tạo ra của cải vật chất cho xã hội, điển hình nhất là khu vực sản xuất công nghiệp với rất nhiều ngành đa dạng.

Công nghệ thông tin đã nhanh chóng chuyển đổi các quá trình sản xuất kiểu truyền thống (với sự tham gia của con ngƣời) sang quá trình sản xuất với sự trợ giúp vô cùng hiệu quả của máy tính. Nhờ đó các giai đoạn thiết kế và chế tạo đƣợc từng bƣớc tự động hóa từng phần hoặc tự động hóa hoàn toàn, nhờ các hệ thống CAD/CAM (thiết kế và chế tạo có sự trợ giúp của máy tính). Cùng với sự hiện đại hóa và công nghiệp hóa với tốc độ ngày càng cao của đất nƣớc. Trƣờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định cũng có những bƣớc phát triển mang phong cách riêng của mình.

Đó chính là sự hƣớng tới nghiên cứu ứng dụng các hệ thống CAD/CAM/CNC trong tất cả các ngành đào tạo tại Trƣờng. Đặc biệt, ngành Cơ khí nói chung và ngành Công nghệ Hàn nói riêng. Tập bài giảng này đƣợc biên soạn nhằm phục vụ cho đào tạo ở hệ Cao đẳng nghề Hàn tại Trƣờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định ngoài ra tập bài giảng này cũng là tài liệu tham khảo cho cán bộ giảng dạy cũng nhƣ các kỹ thuật viên chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí. Xin trân trọng cảm ơn! Nam Định, ngày tháng năm 2018 Nhóm biên soạn Chủ biên: Th.s: Bùi Huy Tƣởng Th.s: Trần Xuân Dũng 3 MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN HÀN RÔBỐT.

Cấu hình cơ bản của hệ thống robot hàn:. Bậc tự do:. Trường công tác:. Cơ cấu tay máy và chiều di chuyển của các trục:.

Hệ trục toạ độ Joint. Hệ trục toạ độ Robot. Hệ trục toạ độ Tools. Tủ điều khiển hệ thống robot hàn:.

Cấu tạo và chức năng của bảng dạy Teach phendant:. Cấu tạo và chức năng của bảng dạy Teach phendant:. Bảng dạy và các phím, nút ấn trên bảng dạy. Công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xƣởng:.

Các điều kiện về an toàn khi vận hành ROBOT hàn. Các chú ý cơ bản về an toàn:. Các biện pháp an toàn khi hàn hồ quang điện. 25 Bài 2: Vận hành hệ thống robot hàn IRB-1400 27 1.

Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu:. Chuẩn bị thiết bị:. Chuẩn bị dụng cụ:. Chuẩn bị vật liệu:.

Kiểm tra an toàn hệ thống, robot hàn:. Kết nối thiết bị hàn với hệ thống robot:. Robot hàn hồ quang:. Súng hàn hồ quang:.

Bộ cấp dây:. Khới động nguồn Rô bốt:. Khởi động nguồn hàn MAG/TIG:. Điều khiển rô bốt theo trục độc lập:.

Điều khiển robot theo hệ toạ độ Đề các:. 35 Bài 3: Kỹ thuật lập trình cơ bản 35 1. Mở, tạo file mới:. Các bƣớc dạy học cho robot:.

Chuẩn bị trước khi dạy. Sao, ghi chép, sửa đổi tên file:. Sao chép chƣơng trình. Xóa chƣơng trình (Delete).

Sửa đổi tên chƣơng trình (Rename). Chức năng của các câu lệnh cơ bản:. Các nút chức năng trên bảng dạy. Các phím chức năng trên bảng dạy.

Chức năng hộp thao tác. Chức năng của các nút trên hộp thao tác. Soạn thảo chƣơng trình:. Cấu trúc một chƣơng trình.

Kiểm tra chương trình vừa lập (CHECKBACK/CHECK GO). Thay đổi, chỉnh sửa một chương trình. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:. Lƣu chƣơng trình:.

Chạy mô phỏng:. Kiểm tra trình tự của bƣớc [CHECK GO]. Kiểm tra các bƣớc theo thứ tự ngƣợc lại [CHECK BACK]. Kiểm tra các bƣớc một cách liên tục .4 Lệnh gọi chƣơng trình <CALLP>.

72 Bài 4: Lập trình Robot IRB-1400 hàn đƣờng thẳng 73 1. Mở một file mới:. Kiểm tra hệ thống. Khởi động hệ thống.

Tạo một chƣơng trình. Chọn chế độ hàn:. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:. Soạn thảo chƣơng trình:.

Lƣu chƣơng trình:. Chạy mô phỏng:. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:. 85 BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN MAG HÀN ĐƢỜNG THẲNG 85 Bài 5: Lập trình Robot FD – V6 MAG hàn đƣờng cong 87 1.

Mở một file mới:. Kiểm tra hệ thống. Khởi động hệ thống. Tạo một chƣơng trình.

Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:. Soạn thảo chƣơng trình:. Lƣu chƣơng trình:. Chạy mô phỏng:.

Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:. 95 BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN MAG HÀN ĐƢỜNG CONG 96 Bài 6: Lập trình Robot FD – V6 MAG hàn tổng hợp 98 1. Mở một file mới:. Kiểm tra hệ thống:.

Khởi động hệ thống:. Tạo một chƣơng trình:. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:. Soạn thảo chƣơng trình:.

Lƣu chƣơng trình:. Chạy mô phỏng:. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:. 106 BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN MAG HÀN TỔNG HỢP 107 Bài 7: Lập trình Robot FD – V6 TIG hàn đƣờng thẳng 109 1.

Mở một file mới:. Kiểm tra hệ thống. Khởi động hệ thống. Tạo một chƣơng trình:.

Chọn chế độ hàn:. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:. Soạn thảo chƣơng trình:. Lƣu chƣơng trình:.

Chạy mô phỏng:. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:. 119 BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN TIG 119 HÀN ĐƢỜNG THẲNG 119 Bài 8: Lập trình Robot FD – V6 TIG hàn đƣờng cong 121 1. Mở một file mới:.

Kiểm tra hệ thống. Khởi động hệ thống. Tạo một chƣơng trình. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:.

Soạn thảo chƣơng trình:. Lƣu chƣơng trình:. Chạy mô phỏng:. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:.

129 BÀI TÂP LẬP TÌNH RÔ BỐT HÀN TIG 130 HÀN ĐƢỜNG CONG 130 Bài 9: Lập trình Robo FD – V6 TIG hàn tổng hợp 132 1. Mở một file mới:. Kiểm tra hệ thống. Khởi động hệ thống.

Tạo một chƣơng trình. Xác định các toạ độ đƣờng đi của tay máy:. Soạn thảo chƣơng trình:. Lƣu chƣơng trình:.

Chạy mô phỏng:. Chạy chƣơng trình thực hiện hàn đƣờng thẳng:. 140 8 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN TỰ ĐỘNG HÓA RÔBỐT HÀN I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN: I.

Vị trí, tính chất của mô đun - Vị trí: Là môn đun đƣợc bố trí cho học sinh sau khi đã học xong các môn học chung theo quy định của Bộ LĐTB-XH và học xong các môn học bắt buộc của đào tạo chuyên môn nghề từ MH07 đến MH13 - Tính chất: Là mô đun chuyên ngành tự chọn II. Mục tiêu mô đun: Học xong mô-đun này ngƣời học có khả năng: - Trình bày đúng cấu tạo và chức năng của các bộ phận trên hệ thống robot hàn IRB-1400 - Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và nguyên vật liệu đầy đủ an toàn. - Vận hành thiết bị robot hàn thành thạo. - Tạo và mở các file dự liệu thành thạo.

- Tạo chƣơng trình hàn các liên kết hàn cơ bản có biên dạng khác nhau chính xác. - Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn. - Quản lý tốt các tệp dự liệu, khắc phục các lỗi chƣơng trình. - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xƣởng.

9 BÀI 1: Cấu hình và chức năng của hệ thống robot hàn IRB-1400 Mục tiêu của bài: - Trình bày đƣợc các bộ phận của hệ thống robot hàn. - Nhận biết đƣợc các cơ cấu của hệ thống robot hàn. - Giải thích đúng chức năng và quy trình sử dụng cơ cấu hệ thống; - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xƣởng. Nội dung chi tiết: 1.

Cấu hình cơ bản của hệ thống robot hàn: Một hệ thống Robot thông thƣờng gồm một Robot, bảng dạy, và các thiết bị ngoại vi khác. Tất cả đƣợc kết nối với một tủ điều khiển. Hệ thống robot hàn hồ quang 1. Tủ điều khiển 7.

Bộ phận cấp dây hàn 3. Ống dẫn điện cực 4. Cuộn dây điện cực 5. Bậc tự do: Bậc tự do của cơ cấu là số thông số độc lập hay số thông số cần cho trƣớc để vị trí của cơ cấu hoàn toàn xác định.

Nó thể hiện số khả năng chuyển động của một cơ cấu (chuyển động quay hoặc tịnh tiến). Để dịch chuyển đƣợc một vật 10 thể trong không gian, cơ cấu chấp hành của robot phải đạt đƣợc một số bậc tự do. Nói chung, cơ hệ của robot là một cơ cấu hở, do đó số bậc tự do của nó có thể tính theo công thức: 5 w = 6n -  ip i i 1 Trong đó: n – số khâu động. pi – số khớp loại i (i = 1,…,5: số bậc tự do bị hạn chế).

Đối với các cơ cấu có các khâu được nối với nhau bằng khớp quay hoặc tịnh tiến (khớp động loại 5) thì số bậc tự do bằng với số khâu động. Đối với cơ cấu hở, số bậc tự do bằng tổng số bậc tự do của các khớp động. Để định vị và định hƣớng khâu chấp hành cuối cùng một cách tùy ý trong không gian 3 chiều, robot cần có 6 bậc tự do, trong đó 3 bậc tự do để định vị và 3 bậc tự do để định hƣớng. Một số công việc đơn giản nâng hạ, sắp xếp, … có thể yêu cầu số bậc tự do ít hơn.

Các robot hàn, sơn, … thƣờng yêu cầu 6 bậc tự do. Trong một số trƣờng hợp cần sự khéo léo, linh hoạt hoặc khi cần phải tối ƣu hóa quỹ đạo, … ngƣời ta dùng robot với số bậc tự do lớn hơn 6. Bậc tự do quay. Hệ tọa độ: 11 Các tọa độ suy rộng của Robot.

Mỗi robot thƣờng nhiều khâu (links) liên kết với nhau qua các khớp (joints) tạo thành một xích động học xuất phát từ một khâu cơ bản (base) đứng yên. Hệ tọa độ gắn với khâu cơ bản gọi là hệ tọa độ cơ bản (hay hệ tọa độ chuẩn).