Tìm hiểu và xây dựng sơ đồ nguyên lý của bộ phận chấp hành bài tập tự động hóa khí nén

Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại. Ví dụ: lĩnh vực lắp ráp điện tử; chế biến thực phẩm; các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động. Trong công nghiệp gia công cơ khí; trong công nghiệp khai thác khoáng sản… Các dạng truyền động sử dụng khí nén: + Truyền động thẳng: Là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm… + Truyền động quay: Trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác. Ví dụ: Các công cụ vặn ốc vít trong sửa chữa và lắp ráp chi tiết, các máy khoan, mài công suất dưới 3KW, tốc độ yêu cầu tới hàng chục nghìn vòngphút. Tuy nhiên, ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện.

Vũ Văn Tâm Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN TRONG CÔNG NGHIỆP I.Tổng quan 1 .Những đặc điểm cơ bản - Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại. Ví dụ: lĩnh vực lắp ráp điện tử; chế biến thực phẩm; các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động. Trong công nghiệp gia công cơ khí; trong công nghiệp khai thác khoáng sản… - Các dạng truyền động sử dụng khí nén: + Truyền động thẳng: Là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm… + Truyền động quay: Trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác. 1 Vũ Văn Tâm Ví dụ: Các công cụ vặn ốc vít trong sửa chữa và lắp ráp chi tiết, các máy khoan, mài công suất dưới 3KW, tốc độ yêu cầu tới hàng chục nghìn vòng/phút. Tuy nhiên, ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện. 2 Vũ Văn Tâm - Những ưu nhược điểm cơ bản: Ưu điểm: + Do không khí có khả năng chịu nén (đàn hồi) nên có thể nén và tích chứa trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, xem như một kho chứa năng lượng. + Nguồn năng lượng là không khí, có sẵn trong tự nhiên, sạch và an toàn. + Chịu đựng tương đối tốt với môi trường nóng ẩm và bụi. + An toàn trong môi trường cháy nổ + Hoạt động ít bị hư hỏng + Vận hành, bảo dưỡng sửa chữa đơn giản chi phí thấp. + Trong thực tế vận hành, người ta thường xây dựng trạm nguồn khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác nhau như công việc làm sạch, truyền động trong các máy móc… + Có khả năng truyền tải đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ. 3 Vũ Văn Tâm + Khí nén sau khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây tổn hại cho môi trường. +Tốc độ truyền động cao, linh hoạt, dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác. + Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả. + Các động cơ khí nén có thể đạt tốc độ cao 15m/s khi chuyển động thẳng, vài trăm ngàn phút khi chuyển động quay. 4 Vũ Văn Tâm Nhược điểm: + Công suất truyền động không lớn. Ở nhu cầu công suất truyền động lớn, chi phí cho truyền động khí nén sẽ cao hơn 10-15 lần so với truyền động điện cùng công suất, tuy nhiên kích thước và trọng lượng lại chỉ bằng 30% so với truyền động điện. + Thời gian đáp ứng không nhanh như điện và điện tử, những linh kiện khi nén có tốc độ đáp ứng nhanh nhất cũng phải mất vài chục ms. Do vậy trong trường hợp yêu cầu thực hiện số lượng lớn các phép xử lý thong tin điều khiển và thực hiện với tốc độ nhanh thì công nghệ khí nén không thể đáp ứng được. + Khí nén không thể dung ở áp suất cao vì rất nguy hiểm, dễ xảy ra nổ. Thông thường chỉ dùng áp suất từ 6 - 8 bar. Do vậy động lực do các động cơ khí nén tạo ra không lớn bằng các động cơ thủy lực. + Do tính chất nén được của khí nén, làm cho chuyển động của cơ cấu không đều và định vị thiếu chính xác. Gần đây, với những cải thiện về kỹ thuật, ứng dụng công nghệ servo khí nén, nhiều hang đã cho ra đời nhiều sản phẩm đạt độ chính xác đến ± 0,1 mm. + Khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động luôn có xu hướng thay đổi do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn, vì vậy khả 5 Vũ Văn Tâm năng duy trì chuyển động thẳng đều hoặc quay đều thường là khó thực hiện. + Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn. + Giá thành khí nén đắt hơn vài lần thậm chí vài chục lần so với nguồn điện do phải tạo ra một cách gián tiếp từ nguồn điện qua động cơ điện hoặc nguồn nhiệt qua động cơ nhiệt để kéo máy nén khí. + Ngày nay, để nâng cao khả năng ứng dụng của hệ thống khí nén, người ta thường kết hợp linh hoạt chúng với các hệ thống điện cơ khác và ứng dụng sâu rộng các giải pháp điều khiển khác nhau như điều khiển bằng các bộ điều khiển lập trình, máy tính… 2. Cấu trúc của hệ thống khí nén(The structure of Pneumatic Systems) - Hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị: + Trạm nguồn gồm: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô…) + Khối điều khiển gồm: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành. + Khối các thiết bị chấp hành: Xilanh, động cơ khí nén, giác hút… 6 Vũ Văn Tâm + Dựa vào dạng năng lượng của tín hiệu điều khiển, người ta chia ra hai dạng hệ thống khí nén: - Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén, trong đó tín hiệu điều khiển bằng khí nén và do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí nén – Gọi là Hệ thống điều khiển bằng khí nén và Hệ thống điều khiển điện – khí nén - các phần tử điều khiển hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện – khí nén. Một số hình ảnh về ứng dụng khí nén: 7 Vũ Văn Tâm Hình 1-1: Xe hơi chạy bằng khí nén 8 Vũ Văn Tâm Hình 1-2: Máy cuộn và xén giấy gói hàng chạy bằng khí nén Hình 1-3: Máy khoan chạy bằng khí nén 9 Vũ Văn Tâm Đề tài: UỐN TÔN TỰ ĐỘNG Xy lanh Hành trình (mm) Lực (N) Thời gian tiến hoặc lùi(S) A 600 600 02 B 200 500 02 C 130 700 02 HOẠT ĐỘNG: - Xy lanh A đẩy tôn vào vị trí uốn. - Xy lanh B ép chặt tôn vào đế. - Xy lanh C uốn tôn. YÊU CẦU: Chu trình tự động lặp lại. 10 [...]... III Vẽ sơ đồ nguyên lý: Sơ đồ nguyên lý theo thứ tự từ trên xuống dưới - Dãy xy lanh A, B, C cùng với các cảm biến vị trí cuối hành - trình tương ứng với các xy lanh đó Dãy các van phân phối tương ứng để phân phối khí nén cho - các xy lanh đó Dãy các đường tín hiệu khí nén (đối với hình vẽ cho sơ độ nguyên lý thuần khí và điện cho hình vẽ sơ đồ nguyên lý - dùng PLC và relay) Bộ điều khiển thuần khí Quickstepper... TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA BỘ PHẬN CHẤP HÀNH I.Mô tả hoạt động của hệ thống 1.1 Hoạt động: 11 Vũ Văn Tâm Lúc đầu hệ thống đang ở trạng thái như đề bài o o o o o o Bước 1: Xy lanh tiến A đẩy tôn vào vị trí uốn Bước 2: Xy lanh B tiến ép chặt tôn vào vị trí uốn Bước 3: Xy lanh C tiến đến để uốn tôn Bước 4: Xy lanh A lùi Bước 5: Xy lanh B lùi Bước 6: Xy lanh C lùi 1.2.Trình tự hoạt động của các... và relay) Bộ điều khiển thuần khí Quickstepper cho hình vẽ sơ đồ điều khiển thuần khí, PLC cho hình vẽ sơ đồ điều khiển bằng PLC và mạch điều khiển cùng với mạch động lực cho hình - - vẽ bằng sơ đồ điều khiển dùng mạch relay Dãy các van biến khí nén cho hình vẽ sơ đồ điều khiển thuần khí nén Bộ cấp khí F - R - L 22 Vũ Văn Tâm Trong hành trình của các bước ta thấy không có bước nào trùng + Phương pháp... thay đổi hướng của dòng năng lượng 2.2 Nguyên lý hoạt động - Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều (hình 1-4) Khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12) nòng van sẽ chuyển về vị trí bên phải 34 Vũ Văn Tâm nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn Trường tín hiệu tác động vào cửa (12) bị mất đi, dưới tác động của lực lò xo,... hiệu các quy ước trong đồ án: Kí hiệu Ý nghĩa Nút nhấn khởi động Xy lanh A tiến Xy lanh A lùi Xy lanh B tiến m0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 a0,a1 Xy lanh B lùi Xy lanh C tiến Xy lanh C lùi Cảm biến cuối hành trình tiến, lùi của xy lanh A Cảm biến cuối hành trình tiến, lùi của xy lanh B Cảm biến cuối hành trình tiến, lùi b0,b1 c0,c1 15 Vũ Văn Tâm của xy lanh C II .Xây dựng sơ đồ nguyên lý hoạt động: 1.Xác định loại... nguyên lý hoạt động: 1.Xác định loại kĩ thuật điều khiển theo yêu cầu hoạt động của thiết bị Sử dụng 3 loại điều khiển: thuần khí, relay, PLC Tất cả các phần tử đều dùng khí nén (điều khiển thuần khí) cho các trường hợp: - Môi trường nóng ẩm, bụi - Môi trường cháy nổ (khí đốt, thuốc nổ) - Hoạt động của thiết bị đơn giản - Hoạt động của thiết bị riêng rẽ, không nối kết với các thiết bị khác Dùng relay cho... bằng thuần khí: 24 Vũ Văn Tâm CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG I.Xy lanh khí nén 1.Cấu tạo xy lanh khí nén thông dụng Chú thích: Miếng đệm đầu trục Nam châm Đệm ống ngoài 4 Vỏ ngoài 5 Ống dẫn thanh 6 Miếng đệm 7 Vỏ bọc mặt trước 8 Mặt dẫn khí 9 Công tắc từ 10 Cần Pittông 11 Vỏ chống mòn 12 Đệm Pittông 1 2 3 II.Xác định loại xy lanh khí nén 1 Loại xy lanh - Làm việc cả hai chiều, tác động kép... lanh: van 3/2 tác động bằng khí 2 1 3 - Van phân phối cho xy lanh: van 5/2 tác động kép bằng khí nén 4 2 5 3 1 18 Vũ Văn Tâm + Nếu dùng kiểu điều khiển bằng tay: - Van 4/2 tác động bằng điện: 4 1 19 2 3 Vũ Văn Tâm - Cuộn dây solenoid: 1 - Cảm biến vị trí xy lanh: + Dùng điều khiển bằng bộ PLC và các relay - Cảm biến vị trí xy lanh cảm biến điện VDC 20 Vũ Văn Tâm - Van phân phối van 5/2 tác động kép bằng... chấn cuối hành trình 25 Vũ Văn Tâm 2 Tính lưu lượng và đường kính xy lanh a Hệ số hiệu dụng: - Tùy theo trạng thái chịu tải của xy lanh: η = 0.8: trạng thái tĩnh η = 0.5: trạng thái động - Xy lanh A làm nhiệm vụ đẩy tôn nên làm việc ở trạng thái động nên η = 0.5 - Xy lanh B kẹp tôn nên làm nhiệm vụ ở trạng thái tĩnh nên η = 0.8 - Xy lanh C có nhiệm vụ ép tôn nên làm nhiệm vụ ở trạng thái động nên η... Thiết bị hoạt động đơn giản - Không yêu cầu nối kết các thiết bị khác Dùng bộ điều khiển lập trình PLC cho các trường hợp sau: - Môi trường ít nóng ẩm, bụi - Môi trường không cháy nổ - Thiết bị hoạt động phức tạp - Có yêu cầu nối kết với các thiết bị khác 2.1 Xác định loại thiết bị cho các trường hợp: Nếu dùng kiểu thuần khí để điểu khiển - Cảm biến vị trí xy lanh: van 3/2 tác động bằng cơ khí 2 1 3 2 . dạng hệ thống khí nén: - Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén, trong đó tín hiệu điều khiển bằng khí nén và do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí nén – Gọi là. 02 HOẠT ĐỘNG: - Xy lanh A đẩy tôn vào vị trí uốn. - Xy lanh B ép chặt tôn vào đế. - Xy lanh C uốn tôn. YÊU CẦU: Chu trình tự động lặp lại. 10 Vũ Văn Tâm CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN. khiển bằng khí nén và Hệ thống điều khiển điện – khí nén - các phần tử điều khiển hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện – khí nén. Một số hình ảnh về ứng dụng khí nén: 7 Vũ