thiết kế dây chuyền tự động lắp ráp bút bi, chương 11 docx

Chương 11: Hệ thống điều khiển theo cam Trong các hệ thống điều khiển theo cam vật chứa chương trình là cam có prôfin tương ứng đặt trên trục phân phối . Profin của cam xác đònh theo chu trình làm việc của máy và cho phép hoàn thành trình tự gia công đã cho . Hệ thống điều khiển theo cam là hệ thống điều khiển không phù thuộc và được sử dụng rộng rãi trong các máy tự động . Bộ phận đọc chương trình của hệ thống là càng gạt hoặc thanh đẩy mà thường dòch chuyển theo profin của cam. Khi thiết kế và chế tạo cam cần phải tính kích thước và hình dạng cho từng phần riêng biệt sao cho có thể đảm bảo chuyển động đã cho và thời gian hành trình chạy không giảm xuống mức tối thiểu. - Hệ thống điều khiển theo mẫu chép hình Hệ thống điều khiển theo mẫu chép hình được sử dụng rộng rãi để điều khiển việc gia công các chi tiết có profin tuyến tính và có mặt cong trong không gian. Chương trình gia công được thể hiện dưới dạng mẫu chép hình. Hệ thống điều khiển theo nguyên tắc sao chép có tính ổn đònh cao nhờ khả năng thay vật chứa chương trình nhanh. Vì vậy nó được sử dụng rộng rãi để tự động hóa trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Hệ thống sao chép có thể chia ra làm hai nhóm: + Hệ thống mà trong đó mẫu chép hình thực hiện cả hai chức năng điều khiển sự dòch chuyển của dụng cụ cắt và chức năng cơ cấu ăn dao của dụng cụ cắt đó + Hệ thống mà trong đó mẫu chép hình chỉ thực hiện mỗi chức năng điều khiển. Trong hệ thống điều khiển nhóm 1 giữa mẫu chépl hình và dụng cụ cắt có liên hệ cứng vì vậy mẫu chép hình phải chòu lực trực tiếp do đó nó mòn rất nhanh và làm giảm độ chính xác gia công. Cũng chính vì lẽ đó mà mẫu chép hình phải là từ vật liệu có độ bền cao và phải gia công nhiệt luyện để tăng độ cứng. Hệ thống điều khiển nhóm hai được sử dụng rất rông rãi. Thành phần chủ yếu của nó là mũi dò trượt theo mẫu chép hình và thực hiện chức năng đọc chương trình. Loại hệ thống này được gọi là hệ thống điều khiển chép hình theo vết. Vì nó chỉ có nhiệm vụ điều khiển cho nên chòu lực rất nhỏ và cho phép sử dụng mẫu chép hình mẫu chép hình rẻ tiền mà vẫn đảm bảo độ chính xác gia công rất cao. - Hệ thống điều khiển theo chương trình số. Hệ thống điều khiển theo chương trình số sử dụng để tự động hóa điều khiển những dòch chuyển của cơ cấu chấp hành và được thực hiện bằng cách đưa vào hệ thống một cách trình tự các số, xác đònh hình dáng kích thước và độ nhám của chi tiết gia công. Đặc điểm nổi bật của hệ thống điều khiển này là sử dụng tin tức dưới dạng số, nhận được từ bản vẽ chi tiết gia công. Theo bản vẽ chi tiết, đối với mỗi dạng gia công, mỗi loại máy sẽ thiết lập chương trình dưới dạng bảng trong đó có chỉ dẫn giá trò và hướng chuyển động của các cơ cấu chấp hành của máy khi gia công chi tiết. Chương trình này được mã hóa và được ghi lại trên băng đục lỗ hoặc phiếu đục lỗ. Theo chức năng công nghệ, hệ thống điều khiển theo chương trình số có thể chia làm 3 loại: điều khiển theo điểm(vò trí), điều khiển theo đoạn thẳng và điều khiển theo đường cong (đường viền). - Hệ thống điều khiển theo điểm. Các hệ thống điều khiển này đảm bảo những dòch chuyển của cơ cấu chấp hành theo vò trí đã cho. Ví dụ dòch chuyển của bàn máy khoan đứng so với chi tiết gia công vào những vò trí cho trước để khoan lỗ vào chi tiết. - Hệ thống điều khiển theo đoạn thẳng. đây thực hiện điều khiển các cơ cấu chấp hành dòch chuyển song song với trục tọa độ. Mặt khác nó có cơ cấu phụ để điều khiển tốc độ dòch chuyển của dụng cụ cắt. Ví dụ khi tiện trục bật, quỹ đạo của dụng cụ cắt là phối hớp thứ tự giữa các dòch chuyển ngang và dòch chuyển dọc. - Hệ thống điều khiển theo đường viền. Khi gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp đòi hỏi phải phối hợp thật chính xác chuyển động của cơ cấu chấp hành theo hai hoặc nhiều tọa độ khác nhau. Ví dụ gia công các bề mặt đònh hình trên máy phay điều khiển theo chương trình số. Kết luận: Để dễ dàng điều khiển ta chọn kiểu điều khiển theo cam. Sau đây ta đi tìm hiểu về qui luật chuyển động của hệ thống cam từ các qui luật này ta bắt đầu đi thiết kế bộ cam cho cả hệ thống dây chuyền.  Qui luật chuyển động của khâu dẫn Qui luật chuyển động của khâu được dẫn Qui luật chuyển động parabol (hình a).Trong pha nâng ứng vớigóc pha 1  ta phân biệt được các góc 1   và góc 1    ,trong giới hạn của từng góc này gia tốc có giá trò dương hay âm không đổi .Ký hiệu số 1 1 1 k    ,ta có: 1 1 11 1 k k     ; (3.3) 1 11 1 1 k    . Hệ thức giữa chuyển vò ,vận tốc và gia tốc của cần đẩy có thể xác đònh được dễ dàng    1 b d ds ; (3.4) 2 2 1     bS ( 0      ) Và )()( 1111         bb d ds (3.5) 2 )( .).(. 2 1 1111 1 1                bbbS )( 11    Khi 0, 111        d ds Nên 11 1 1 1 1 Kb b          (3.6) Và hSSS       11 Nên ta cũng có 1 1 1 1 1 K S S         (3.7) Và 1 1 1 K hk S     1 1 1 K h S    (3.8) Trong trường hợp biết trước chuyển vò h của cần đẩy và chọn trước hệ số k 1 , từ những hệ thức suy ra giá trò của b’ 1 và b” 1 : 1 2 1 1 2 1 1 1 )1.(22          k KhS b (3.9) 1 2 )1 1 2 1 1 1.(2 2   kh S b       Và giá trò của vận tốc cực đại của cần đẩy 1 11 1 max1 2    h b v      (3.10) nghóa là vận tốc cực đại của cần không phụ thuộc vào hệ số k 1 . Bây giờ ta có thể phân tích ảnh hưởng của hệ số k1 đến qui luật chuyển động của cần.Khi k 1 giảm, gia tốc dương của cần đẩy a=b 1 ’ 1 2   sẽ tăng .Khi k 1 =0 thì a   còn gia tốc âm trong lúc này sẽ giảm xuốnggiá trò 2h/ 1 2 1 2   .Thời điểm bắt đầu nâng sẽ có va đập .Khi k 1 =  sẽ có va đập cứng ở cuối pha nâng .Tuy nhiên tác dụng của các pha đập cứng nàylên các khâu của cơ cấu có khác nhau .Khi k 1 =0 gia tốc dương ở đầu phan nâng lớn vô hạn , về lý thuyết mà nói ứng suất tăng lên vộ hạn , thực tế chúng sẽ đạt đến giá trò hữu hạn do tính chất đàn hồi của các khâu .Khi k 1 =  ,gia tốc âm ở cuối pha nâng sẽ lớn vô hạn ,trong cơ cấu sẽ có liên kết một chiều sẽ có sự tháo khớp tạm thời ,gia tốc thực tế sẽ có giá trò hữu hạn,phụ thuộc lực đàn hồi lò xo . Cuối cùng căn cứ vào hệ thức (3.9) chọn trước giá trò lớn nhất của gia tốc a 1 ’=b 1 ’. 1 2   , ứng với khi đó lực quán tính không lớn , ta có thể xác đònh được k 1 : 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 1 2 .2 2. 2    ha h hb h k       (3.11) đối với động cơ nhiệt :0< k 1 <1 Qui luật chuyển động đường thẳng. Trên hình b trình bày qui luật chuyển động của khâu được dẫn trong trường hợp này .vận tốc tăng đột ngột từ 0 đến v ở đầu pha nâng và không thay đổi trong suốt thời gian ứng với góc 1   và giảm đi đột ngột ở thời điểm ứng với cuối góc 1   .Trên đồ thò vận tốc         , d ds ứng với những điểm này có gián đoạn .Gia tốc nói chung bằng 0 ,nhưng về mặt lý thuyết có giá trò lớn hơn vô hạn tại những điểm gián đoạn này .Lực quán tính tương ứng tại ấy cũng lớn vô hạn và có va đập cứng . Trong thực tế để giảm lực quán tính đến một giá trò cho phép,người ta thay đoạn đồ thò ở hai bên điểm gãy trên đồ thò chuyển vò bằng một đoạn đường cong chuyển tiếp (hình c) chẳng hạn như những đường sin hay cosin… Qui luật chuyển động đường sin .Gia tốc khâu được dẫn biến đổi theo qui luật đường sin (hình d) với chu kỳ T bằng thời gian ứng với pha hạ có biểu thức t T Aa . 2 sin.   (3.12) Trong trường hợp gia tốc,vận tốc và chuyển vò của khâu được dẫn được coi là hàm số của góc quay của cam , tasẽ có những hệ thức :       1 22 2 2 sin. 2 h d Sd               11 2 cos1. h d dS (3.13)               11 2 sin 2 1 hS   1 0   Theo các biểu thức (3.13) ,vận tốc   d dS v  và gia tốc 2 2 2   d Sd a  không những phụ thuộc vào chuyển vòcủa khâu được dẫn mà còn phụ thuộc góc pha 1  ( gia tốc tỉ lệ với bình phương 1  ,vận tốc tỉ lệ nghòch vớ 1  ).Cần chú ý đến nhận xét này khi chọn góc các pha . Qui luật chuyển động này là có ưu điểm là không có va đập cứng hay mềm ,song so với qui luật parabol thì gia tốc cực đại ( khi cùng giá trò góc 1  và chuyển vò h của cần đẩy )lại lớn hơn . 57.1 4 2   lần Qui luật chuyển động đường cosin .Khi đó gia tốc khâu được dẫn biến đổi theo qui luật (hình e). t T Aa  2 cos.  (3.14) Sau khi tích phân hai lần và tính các hằng số tích phân ,ta tìm được hệ thức giữa chuyển vò ,vận tốc và gia tốc của cần đẩy theo góc quay của cam :             1 cos1. 2 h S       11 sin. 2 h d dS  (3.15)       1 2 2 2 2 cos 2 h d Sd  so với trường hợp quy luật chuyển động parabol ,khi có cùng góc pha 1  và chuyển vò h của cần đẩy gia tốc cực đại sẽ lớn hơn 23.1 8 2   lần .Ngoài ra ở đầu và cuối pha nâng có va đập mềm. Quy luật chuyển động hình thang. Gia tốc sẽ biến đổi theo quy luật hình thang(hình f) ,đồ thò vận tốc sẽ gồm các đoạn parabol và đoạn thẳng nối tiếp nhau.Đồ thò chuyển vò sẽ gồm các đoạn parabol bậc ba và bậc hai.Trong trường hợp này sẽ không có va đập và có thể làm cho gia tốc cực đại nhỏ hơn trường hợp chuyển động của quy luật đường sin. Sau khi tham khảo các quy luật chuyển động của cơ cấu và những phân tích trên, ta chọn quy luật chuyển động cosin vì nó phù hợp với cơ cấu của hệ thống. Hệ thống điều khiển của ta là dùng một bộ cam để chứa chương trình điều khiển, mỗi cam sẽ điều khiển một van phân phối thông qua một công tắt Basic Switch kiểu con lăn. Hoạt động: Khi trục cam quay, cam tác dụng lên con lăn của công tắt, kích hoạt solenoid của van phân phối, từ đó điều khiển xylanh khứ hồi. Trên trục cam ta bố trí các cam có góc lệch tương đối với nhau, các góc lệch này quyết đònh sự phối hợp chuyển động của các cơ cấu. Ta chọn qui luật chuyển động đường Cosin. Bộ phận công tác  Động cơ : Trong dây chuyền sử dụng tất cả 4 động cơ.Tuy nhiên chỉ chú ý đến 2 mà thôi,đó là dộng cơ chính để làm cho cơ cấu cam ,cơ cấu di chuyển hoạt động, và động cơ để vặn tảm. Còn 2 cơ cấu kia dùng để trộn phôi công suất rất nhỏ chỉ có nhiệm vụ kích hoạt cho phôi liệu dễ dàng di chuyển xuống giá đỡ.  Rơle: Rơle là một trong số các thiết bò đơn giản nhất,được sử dụng thông thường nhất trong các mạch bảo vệ điện tử. Kích cỡ nhỏ [...]... điều khiển điện với một hoặc nhiều tiếp điểm Sự hoạt động của rơle Rơle thật sự không khác gì nhiều so với công tắc được hoạt động bởi điện có phần hơi khác do một ai đó đầy lên một nút bấm bật tắc một chức năng hoặc xoay một núm vặn Hình 8-1 cho thấy một sự minh hoạ đơn giản của một rơle điện tử hoạt động như thế nào Cuộn dây rơle chỉ đơn giản là cuộn dây nhỏ với một lõi kim loại cố đònh khi công tắc... giống như một chiếc ván bập bênh Đầu cuối đó được nối động cơ khí với cần lắc của bộ tiếp điểm rơle, được gọi là bộ nối chung của bộ tiếp Khi đầu nối chung được kéo lên thì tiếp điểm thường đóng mở và tiếp điểm thường mở đóng Cũng hoàn toàn giống như một công tắc được kích động ,một bộ các tiếp điểm bò tác động để thay đổi trạng thái 1.Lõi của dây rơle; 2.Khớp quay kim loại; 3.Công tắc điều khiển... trạng thái 1.Lõi của dây rơle; 2.Khớp quay kim loại; 3.Công tắc điều khiển ;4.Tiếp điểm thường mở ;5.Tiếp điểm chung ;6.Tiếp điểm thường đóng; 7.Các tiếp điểm của rơle; 8.Cuộn dây rơle; 9.Nguồn cấp Hình 1: Sơ đồ về một sự hoạt động của rơle điện từ  Xylanh: Dùng 6 xylanh (cấp cán, cấp ruột, cấp tảm, vặn tảm,phiến kẹp,chốt tỳ.)  . 0      ) Và )()( 111 1         bb d ds (3.5) 2 )( .).(. 2 1 111 1 1 1                bbbS )( 11    Khi 0, 111        d ds Nên 11 1 1 1 1 Kb b          . này quyết đònh sự phối hợp chuyển động của các cơ cấu. Ta chọn qui luật chuyển động đường Cosin. Bộ phận công tác  Động cơ : Trong dây chuyền sử dụng tất cả 4 động cơ.Tuy nhiên chỉ chú ý đến. theo chương trình số. Kết luận: Để dễ dàng điều khiển ta chọn kiểu điều khiển theo cam. Sau đây ta đi tìm hiểu về qui luật chuyển động của hệ thống cam từ các qui luật này ta bắt đầu đi thiết kế