Bộ truyền động và các chuyển động trong hệ thống tự động

Bộ truyền động được sử dụng để di chuyển những dụng cụ trên máy móc, thông thường là cho mục tiêu điều khiển những đi lại hoặc vị trí đặt vật hoặc cảm biến. Chúng sở hữu thể là một đi lại tuyến tính hoặc đi lại xoay hoặc phối hợp cả hai. Bộ truyền động tuyến tính thường được sử dụng để tạo ra một đi lại xoay bằng cách đẩy một trục xoay gắn trên trục chính, hoặc một thiết bị xoay như động cơ sở hữu thể được sử dụng để tạo ra đi lại tịnh tiến thông qua dây đai hoặc vít me. Những ứng dụng cho bộ truyền động sẽ được thảo luận nhiều hơn ở phần 3.7.

Read more: Tia lửa điện là gì? phương pháp gia công bằng tia lửa điện

Một số từ thuật ngữ được sử dụng trong những cơ cấu chấp hành là house,tăng (superior) hoặc mở rộng (prolonged), returned (trở lại) hoặc retracted (hủy bỏ), thường được sử dụng để mô tả vị trí của một bộ truyền động hoặc những dụng cụ của nó. Cần phải thật chu đáo để xác định người thiết kế đang nhắc tới dụng cụ hoặc cơ cấu chấp hành nào. Những vị trí sở hữu thể đối nghịch lại với nhau và gây ra việc thiết lập lại về cơ khí và thay đổi chương trình phần mềm nếu hiểu sai. Chúng chỉ thích hợp lúc nhắc tới những vị trí của dụng cụ nói chúng bởi vì chúng sở hữu thể được xác định một cách dễ dàng với việc bảo trì hoặc người vận hành.

Read more: Cách định khoản hạch toán tài khoản giá vốn hàng bán 632

Phần mô tả như “Dụng cụ nâng” hoặc “Tấm nâng hàng ko mở rộng” sở hữu thể giúp cho hạn chế được sự mơ hồ về những đi lại chung cho những kỹ sư thiết kế điện cũng như cơ khí.

1 Bộ truyền động khí nén và thủy lực và van

Để sử dụng năng lượng khí nén và thủy lực thì người ta thường sử dụng năng lượng của chất lỏng. Cách hoạt động của những bộ truyền động ứng dụng năng lượng chất lỏng là tương tự với lưu lượng chất lỏng hoặc khí trong những hệ thống, tuy nhiên hệ thống khí sử dụng khí nén dễ dàng còn đối với năng lượng thủy lực thì được tạo ra thông qua một lưu lượng chất lỏng được nén ít hơn, thường là dầu.

Bộ truyền động khí nén và thủy lực sở hữu thể là ở dạng tịnh tiến hoặc xoay. Xylanh khí nén tạo ra một đi lại tịnh tiến bằng cách dẫn khí qua cổng cấp khí ở một bên hoặc bên mặt còn lại của piston bên trong ống. Bởi vì khí được cấp vào van trong phần cuối của xylanh, tương tự với van xả khí ở bên còn lại. Sơ đồ thông số kỹ thuật bên trong của một xylanh khí được thể hiện trong hình 1. Phần cuối của cần piston được bắt ốc để sở hữu thể gắn với nhiều dụng cụ khác, như máy khoan hoặc núm tay gạt.

Đi lại đơn của những xylanh sử dụng lực được cấp bởi khí nhằm di chuyển theo một hướng và một lò xo để kéo xylanh lại vị trí ban sơ hoặc để vị trí rút về. Đi lại đôi của xylanh sử dụng khí để làm di chuyển theo cả hai hướng duỗi thẳng và rút về. Chúng sở hữu hai đầu để cho khí vào: một để duỗi xylanh và chiếc còn lại để rút xylanh về. Đối với một xylanh thông dụng, piston bề mặt tròn được gắn với một cần duỗi với vị trí cuối của thân xylanh. Một số xylanh sở hữu một chiếc cần được gắn với cả hai mặt của piston và sở hữu thể duỗi ra theo hai điểm đầu cuối của thân xylanh. Chúng được gọi là xylanh hai hướng hành trình hoặc xylanh hành trình tịnh tiến đảo chiều.

Xylanh khí nén được xác định bởi lỗ khoan, hoặc đường kính piston và hành trình của chúng, hoặc khoảng cách xa nhất mà trục sở hữu thể di chuyển tới. Một số thông số kỹ thuật nữa như cơ cấu giảm chấn của phần cuối đi lại, kích thước cổng dẫn khí, và phương pháp gắn cũng thường bao gồm trong một số phần. Kích thước thường được xác định theo hệ mét và tiêu chuẩn đo lường. Vì hành trình được xác định theo độ dài, nên khoảng hành trình thường được giới hạn bằng cách sử dụng mặt bích hoặc giới hạn sử di chuyện bằng những dụng cụ ngừng. Lúc việc này được hoàn thành, cơ cấu giảm chấn sẽ ko còn hữu ích như như lúc nó ở được đặt ở điểm xa nhất của hành trình xylanh.

Hình 2 một xylanh dẫn hướng sở hữu hành trình rất dài. Chúng sở hữu bạc đạn ở khối dẫn, là khối chịu tải xuống của cần piston và đảm bảo rằng lực được đặt lên nó là thẳng vuôn góc. Khối dẫn sở hữu thể được đặt làm như một phần riêng biệt để gắn vào trong một xylanh.

Xylanh khí nén ko sở hữu cần sẽ ko sở hữu cần piston. Chúng là cơ cầu chấp hành sử dụng khớp nối cơ khí hoặc khớp nối nam châm để chịu lực tác động, thông thường là từ một bàn máy hoặc phần thân nào đó sở hữu thể di chuyển dọc theo chiều dài của thần xylanh nhưng ko được duỗi dài hơn phần thân đó. Chúng còn thường được gọi là xylanh kiểu dây đai. Được thể hiện trong hình 3

Xylanh khí nén hiện sở hữu rất nhiều kích thước và những loại từ nhỏ với xylanh khí nén đường kính 2.5mm, là loại xylanh sở hữu thể sử dụng để gắp những linh kiện điện tử nhỏ, cho tới xylanh khí nén đường kính 400mm, là loại xylanh thích hợp chịu lực để nâng xe tương đối. Một số xylanh khí nén khác sở hữu thể đạt tới đường kính 1000mm và được sử dụng để thay thể xylanh thủy lực trong một số trường hợp đặc trưng ở những tình huống rò rỉ dầu sở hữu thể gây ra sự nguy hiểm.

Van khí nén hoạt động bằng cách sử dụng một cuộn dây solenoid, là thứ sở hữu thể thay đổi đầu dẫn hướng bên trong van. Đầu dẫn hướng này cho phép khí đi qua từ cổng vào tới cổng ra, nó cũng cho phép khí thoát ra ngoài ở bên xả khí của xylanh thông qua van. Nhiều van được sở hữu thể được sắp xếp theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng. Van khí nén được mô tả chung bằng số lượng cổng trên thân van và số vị trí đầu dẫn hướng mà van sở hữu. Giống như một mạch điện, chúng thường được xác định bằng số NO và NC, liên quan tới trạng thái ngắt nguồn của chúng. Một số ví dụ của chúng là van 2/2, van 3/2. Hồ hết những máy móc tự động sẽ sử dụng những loài van 5/2 hoặc 5/3 với phần mở hoặc đóng ở giữa, tùy thuộc vào việc muốn di chuyển tay những cơ cấu chấp hành khí van ở tình trạng ngắt điện hoặc ko ngắt.

Thêm vào những vấn đề về van, việc điều chỉnh và những thiết bị như điều khiển lưu lượng, mức áp suất quy định, phòng ban lọc và một hệ thống nhiều ống và vòi phun là rất cấp thiết để hoàn thành một hệ thống khí nén hoặc thủy lực. Bộ tích trữ và tăng áp suất cũng được biết tới là những thành phần thường được sử dụng trong mạch khí nén. Bảng 1 thể hiện một số ký hiệu khí nén cho một số loại van và thiết bị khác.

Xylanh thủy lực và những bộ truyền động hoạt động tương tự với cách mà khí nén hoạt động, ngoài trừ là chúng cần phaỉ chịu được áp suất và lực to hơn. Cần phải thật thận trọng để ngăng ko cho chất lỏng thoát ra ngoài từ những cơ cấu truyền động. Vì lý do này, mà những cơ cấu chấp hành thủy lực sẽ được xây dựng cứng cáp hơn những xylanh khí nén thông thường. Cần gạt ngoài thường được bắt ốc ở phần cuối của nắp để sở hữu thể giúp chịu được một lực to tác dụng bên trong xylanh. Xylanh thủy lực được sử dụng để ứng dụng những yêu cầu về lực to, hay lực nén.

Ko giống như những hệ thống khí nén, thường được hệ thống cấp toàn nhà máy, hệ thống thủy lực sở hữu riêng những chiếc máy bơm. Lúc dầu được nén, chúng sẽ sinh ra nhiệt, do đó chất lỏng cũng cần phải được làm mát. Bởi vì yếu tố phát sinh này, mà hệ thống thủy lực sẽ mắc tiền hơn hệ thống khí nén. Hỗn hợp những thiết bị như bộ truyền động ko khí trên dầu thỉnh thoảng cũng giảm bớt giá thành và sự phức tạp của hệ thống thủy lực.

2 Những bộ truyền động điện

Những bộ truyền động chay bằng điện cũng thường được sử dụng lúc khí nén ko thể sử dụng hoặc độ chuẩn xác về vị trí là buộc phải. Mặc dù thông thường thì chúng sở hữu giá thành cao hơn một xylanh khí nén, nhưng chúng lại ko mắc và phức tạp bằng một hệ thống thủy lực. Những bộ truyền động điện thường là chạy bằng động cơ servo và vít me hoặc dây đai. Chúng sở hữu thể được tìm thấy trong nhiều gói thông số kỹ thuật tương tự như xylanh khí nén.

Một cuộn solenoid điện từ nhỏ sở hữu thể được sử dụng để duỗi một cần gạt ở một khoảng cách ngắn; chúng bao gồm một cuộn dây dẫn được quấn dây xung quanh một thanh hao quét với một chiếc cần kim loại bên trong. Một ví dụ tiêu biểu cho kiểu cơ cấu chấp hành này là những chiếc sử dụng trong máy bắn bi. Đầu dẫn hướng trong van solenoid cũng sử dụng chung nguyên lý như vậy.

3 Điều khiển những đi lại

Điều khiển đi lại thường được xem là một phần con của lĩnh vực tự động hóa. Điều khiển đi lại khác với điều khiển rời rạc như xylanh khí nén, băng tải, và những thứ giống vậy, vì những vị trí và véc tơ vận tốc tức thời phải được điều khiển song song nhờ sự chuyển đổi tín hiệu analog hoặc tín hiệu số sang dạng analog. Đây là việc cần được hoàn thành bằng cách sử dụng cân đối giữa những van khí nén hoặc thủy lực, những cơ cấu chấp hành tịnh tiến, hoặc những động cơ điện, thường là servo. Động cơ bước cũng là một dụng cụ thường thấy trong những quá trình điều khiển những đi lại nhỏ. Điều khiển đi lại được sử dụng một cách rộng rãi trong những quá trính đóng gói, in, linh kiện bán dẫn, và công nghiệp lắp ghép. Nó cũng hình thành nên những dạng robotic và máy móc CNC.

Những kiến trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển đi lại bao gồm:

• Điều khiển đi lại để tạo ra ngõ ra mong muốn hoặc một biểu đồ hoạt động. Đi lại là dựa phần lập trình điểm cài đặt và điểm kết thúc vị trí hoặc vong lặp phản hồi véc tơ vận tốc tức thời
• Một sự truyền động hoặc khuếch đại là để thay đổi tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển đi lại lúc điều khiển dòng điện hoặc điện áp ở công suất to. Đây là thứ được ứng dụng cho những cơ cấu chấp hành và làm chúng đi lại
• Một cơ cấu chấp hành như xylanh khí nén hoặc thủy lực, bộ truyền động tịnh tiến, hoặc động cơ điện cho đi lại ở ngõ ra.
• Một hoặc nhiều tín hiệu phản hồi của cảm biến, như encoder quang quẻ, bộ resolver, hoặc những thiết bị theo hiệu ứng Corridor. Chúng sẽ trở lại vị trí hoặc véc tơ vận tốc tức thời của bộ truyền động tới bộ điều khiển đi lại sở hữu thể đóng vị trí hoặc vòng lặp điều khiển véc tơ vận tốc tức thời. Một sự truyền động mới “thông minh” hơn sở hữu thể đóng vị trí và vòng lặp véc tơ vận tốc tức thời từ bên trong, kết quả cho việc điều khiển chuẩn xác.
• Những thiết bị cơ khí thay đổi đi lại của cơ cấu chấp hành thành đi lại mong muốn. Ví dụ là những trục, khớp nối, vít me, đai, bánh răng và những bạc đạn tịnh tiến hoặc xoay.

Hình 4 thể hiện sư sắp xếp vật lý của một hệ thống điều khiển đi lại

Để điều khiển trục một đi lại độc lập thì rất phổ quát; tuy nhiên, sở hữu những lúc những đi lại phải được phối hợp một cách chặt chẽ với nhau. Điều này yêu cầu sự đồng bộ cứng cáp giữa những trục. Robotics là một ví dụ những hệ thống đi lại phối hợp với nhau. Trước tiên là sự phát triển của những giao diện kết nối mở ở đầu năm 1990, phương pháp mở duy nhất của việc phối hợp những đi lại là điều khiển analog gửi lại cho bộ điều khiển theo dạng mã hóa, xử lý, và những phương pháp analog khác như chuyển đổi tín hiệu từ 4 tới 20mA và 0 tới 10V. Đường dẫn mở tự động hóa trước nhất sở hữu thể đáp ứng yêu cầu phối hợp điều khiển những đi lại này là Sercos. Đây là một chuẩn quốc tế sở hữu thể đóng tín hiệu vòng lặp phản hồi của servo trong một đi lại tốt hơn là bộ điều khiển đi lại. Sự sắp xếp này sở hữu thể giảm bớt việc tính toán trên bộ điều khiển, cho phép điều khiển nhiều trục cùng một lúc. Vì sự phát triển của Sercos, những giao diện khác đã được phát triển với mục tiêu này, bao gồm ProfiNet, IRT, CANopen, Ethernet Energy Hyperlink, và EtherCAT.

Ngoại trừ những chức năng điều khiển thông dụng về véc tơ vận tốc tức thời, vị trí, thì cũng còn một số những ứng dụng khác cần được xem xét. Vì momen xoắn phản hồi cần phải được quyết định bởi dòng điện và véc tơ vận tốc tức thời của servo, áp suất hoặc điều khiển lực là một chức năng khác của những bộ truyền động servo. Những bánh răng điện tử sở hữu thể được sử dụng để kết nối hai hoặc nhiều trục với nhau theo quan hệ chủ/tớ (grasp/slave). Biểu đồ Cam, nơi một trục đi theo đi lại của một trục chính là một ví dụ cho vấn đề này. Nhiều biểu đồ khía cạnh, như đi lại hình thang hoặc dạng chứ S, sở hữu thể được tính toán bằng một bộ điều khiển đi lại tăng theo tiêu chuẩn vị trí. Điều này giúp ta loại bỏ ảnh hướng của những gia tốc hoặc hãm tốc.

Một trong những nguồn on-line về những lý thuyết điều khiển vị trí tốt nhất và những yếu tố khác là Movement Management Useful resource. Đây là một trang internet tuyệt vời và miễn phí về những quảng cáo, trang kết nối với những nhà gia công và phân phối thiết bị điều khiển đi lại

Website: https://copphaviet.com