Tài liệu giảng dạy mô đun khí nén cơ bản và khí nén nâng cao cho các trường dạy nghề. Tai liệu viết theo ngyên bản của nhà cung cấp Festo didactic, được giảng dạy tại hơn 20 trường nghề và đại học. Giúp cho học viên nắm vững kiển thức cơ bản và nâng cao khi thiết kế lắp đặt các hệ thống khí nén
A-1 Phần A - Khoá học Hệ thống điều khiển xy lanh A-2 Bài tập 1: Thiết bò cấp phôi A-3 Bài tập 2: Thiết bò phân loại cho chi tiết kim loại dập A-5 Bài tập 3: Thiết bò tách bưu kiện A-7 Bài tập : Thiết bò chuyển thẳng đứng cho than bánh A-9 Bài tập 5: Thiết bò uốn mép tôn A-11 Bài tập 6: Máy đánh dấu A-13 Bài tập 7: Thiết bò tách rời chi tiết trục tròn A-17 Bài tập 8: Thiết bò hàn nhựa thành ống A-17 Bài tập 9: Thiết bò đổi hướng chi tiết A-19 Bài tập 10: Thiết bò rung lắc thùng sơn A-21 Hệ thống điều khiển chuyển động song song A-23 Bài tập 11: Thiết bò phân chia chi tiết ray A-25 Bài tập 12: Máy hàn chất dẻo A-27 Bài tập 13: Thiết bò phân loại đá mỏ A-29 Hệ thống điều khiển hai xy lanh A-31 Bài tập 14: Thiết bò ép rác A-33 Bài tập 15: Thiết bò kẹp thân máy ảnh A-37 Hệ thống điều khiển với van đảo chiều A-39 Bài tập 16: Thiết bò nạp phôi cho máy cắt laser A-41 Bài tập 17: Thiết bò bán tự động cho máy mài A-43 Bài tập 18: Máy khoan trục A-45 Bài tập 19: Máy khoan với thiết bò nạp phôi tự trọng A-47 Hệ thống điều khiển logic A-49 Bài tập 20: Bộ đếm khí nén A-51 TP101 • Festo Didactic A-2 Hệ thống điều khiển xy lanh Bài tập - 10 Khi điều khiển xy lanh, hoạt động sau piston cần piston có thể: Hành trình (từ vò trí cuối đến vò trí cuối) Hành trình co vào (từ vò trí cuối đến vò trí cuối) Giữ nguyên vò trí cuối co vào Giữ nguyên vò trí cuối Chuyển động hoán đổi vò trí cuối Chuyển động hoán đổi phần hành trình Xy lanh giữ nguyên vò trí dừng (ví dụ: vò trí giữa) Sáu hoạt động đặt vào thực hành chương Bộ thiết bò cho trình độ TP 101 bao gồm 19 phần tử khác (van, xy lanh, áp kế, nút ấn v v…) Bộ bao gồm số phần tử có lần ba lần Trong khoảng 10 tập đầu, 18 19 phần tử khác sử dụng hai lần (Van cần đẩy lăn chiều sử dụng tập 15.) Thiết bò cấp phôi Thiết bò phân loại cho chi tiết kim loại dập Thiết bò tách bưu kiện Thiết bò chuyển thẳng đứng cho than bánh Thiết bò uốn mép tôn Máy đánh dấu Thiết bò tách rời chi tiết trục tròn Thiết bò trống hàn tôn Thiết bò đổi hướng chi tiết 10 Thiết bò rung lắc thùng sơn Chúng mong anh thiết kế mạch lắp ráp hệ thốâng điều khiển TP101 • Festo Didactic A-3 Bài tập Khí nén Môn học Thiết bò cấp phôi Tiêu đề Vận hành xy lanh tác dụng đơn Mục tiêu đào tạo Điều khiển trực tiếp xy lanh tác dụng đơn Sử dụng van đảo chiều 3/2 Áp dụng lọc có van đóng mở chia nguồn khí Vẽ sơ đồ bước-dòch chuyển dạng đơn giản đường tín hiệu Thiết kế vẽ sơ đồ bước-dòch chuyển với trợ giúp mô tả tập phác thảo vò trí So sánh lời giải thân với lời giải đề xuất Lựa chọn phần tử yêu cầu từ bàn thí nghiệm di động Gài đặt phần tử chọn vào nhôm rãnh Festo Didactic Nên đặt phần tử theo sơ đồ mạch Đi ống nhựa theo mạch với nguồn khí nén ngắt Bật nguồn khí nén tiến hành kiểm tra chức Tiếp tục (xem phần C) Tháo dỡ hệ thống điều khiển đặt phần tử trở lại theo trật tự vào bàn thí nghiệm di động TP101 • Festo Didactic Vấn đề A-4 Bài tập Mô tả vấân đề Thiết bò cấp phôi cung cấp thân van chưa gia công vào trạm máy gia công Khi vận hành nút ấn, cần piston xy lanh tác dụng đơn (1A) Sau nhả nút ấn, cần piston trở Hình1/1: Phác thảo vò trí 1A TP101 • Festo Didactic A-5 Bài tập Khí nén Môn học Thiết bò phân loại cho chi tiết kim loại dập Tiêu đề Điều khiển trực tiếp xy lanh tác dụng đơn Mục tiêu đào tạo Sử dụng van đảo chiều 3/2 Nối ống hiệu chỉnh van tiết lưu chiều Kết nối áp kế Vẽ sơ đồ bước-dòch chuyển dạng đơn giản (không có đường tín hiệu) Thiết kế vẽ sơ đồ mạch hệ thống So sánh lời giải thân với lời giải đề xuất Xây dựng mạch Kiểâm tra chức Hiệu chỉnh thời gian chuyển động van tiết lưu chiều Ghi chép số liệu đọc từ áp kế bước Tiếp tục Tháo dỡ cất ngăn nắp phần tử TP101 • Festo Didactic Vấn đề A-6 Bài tập Mô tả vấn đề Thông qua vận hành nút ấn van khởi động, chi tiết kim loại dập nằm vò trí ngẫu nhiên phân loại chuyển sang băng chuyền thứ hai Chuyển động cần piston xy lanh tác dụng đơn (1A) hết t = 0,4 giây Khi nút ấn nhả ra, cần piston di chuyển đến vò trí co vào hết Áp kế lắp vào trước sau van tiết lưu chiều Hình 2/1: Phác thảo vò trí (Nhìn xuống) 1A TP101 • Festo Didactic A-7 Bài tập Khí nén Môn học Thiết bò tách bưu kiện Tiêu đề Điều khiển trực tiếp xy lanh tác dụng đơn Mục tiêu đào tạo Vận hành van 3/2 nút ấn với lưu lượng khí có vò trí thường Hiện thực van đảo chiều tồn hai vò trí thường đóng thường mở Hiệu chỉnh van tiết lưu chiều Hiểu chức van xả nhanh Vẽ sơ đồ bước-dòch chuyển dạng đơn giản (không có đường tín hiệu) Thiết kế vẽ sơ đồ mạch hệ thống So sánh lời giải thân với lời giải đề xuất Xây dựng mạch Kiểâm tra chức Hiệu chỉnh thời gian hành trình van tiết lưu Ghi chép số liệu đọc từ áp kế bước Tháo dỡ cất ngăn nắp phần tử TP101 • Festo Didactic Vấn đề A-8 Bài tập Mô tả vấn đề Thiết bò tách bưu kiện nạp bưu kiện từ băng chuyền trượt dốc đến thiết bò chiếu tia X Vận hành nút ấn gây nên co vào nhanh chóng xy lanh tác dụng đơn (1A) với khay đựng bưu kiện gắn Sau nhả van tác động ra, cần piston Thời gian chuyển động t = 0,9 giây p kế lắp vào trước sau van tiết lưu chiều Hình3/1 : Phác thảo vò trí (Nhìn bên cạnh)) 1A TP101 • Festo Didactic A-9 Bài tập Khí nén Môn học Thiết bò chuyển thẳng đứng cho than bánh Tiêu đề Điều khiển trực tiếp xy lanh tác dụng kép Mục tiêu đào tạo Vận hành van 5/2 với lò xo hồi công tác xoay chọn Vẽ sơ đồ bước-dòch chuyển dạng đơn giản (không có đường tín hiệu) Thiết kế vẽ sơ đồ mạch hệ thống So sánh lời giải thân với lời giải đề xuất Xây dựng mạch Kiểâm tra chức Hiệu chỉnh thời gian chuyển động van tiết lưu chiều Ghi chép số liệu đọc từ áp kế bước Tiếp tục Tháo dỡ cất ngăn nắp phần tử TP101 • Festo Didactic Vấn đề A-10 Bài tập Mô tả vấn đề Với trợ giúp điểm chuyển dòch thẳng đứng, bánh than mềm (than non) chuyển đến băng chuyền cao hay thấp tuỳ theo lựa chọn Nơi đến băng trượt có khớp xoay (lên cao thấp hơn) đònh van có công tắc xoay chọn Chuyển động lên phía xy lanh tác dụng kép (1A) đến vò trí t1 = giây; chuyển động xuống phía t1 = 2,5 giây Áp suất phía piston biểu thò Ở vò trí ban đầu, xy lanh chiếm vò trí co vào hết Hình 4/1: Phác thảo vò trí 1A TP101 • Festo Didactic A-44 Bài tập 16 Mô tả vấn đề Các chi tiết thép không gỉ có chiều dầy 0,6 mm đặt tay vào trạm nạp vào Sau van vận hành nút nhấn, xy lanh đẩy (2A) co vào với tiết lưu khí xả, đó, thời gian, xy lanh kẹp (1A) với tiết lưu khí xả; rây chưa gia công đẩy bò kẹp chặt Thời gian chu kỹ t1 = 0.5 giây đặt cho hai xy lanh Trong thời gian kẹp hiệu chỉnh t2 = giây, đầu cắt lazer chế tạo thép thành lưới rây mòn gia công, xy lanh kẹp co lại tiết lưu, nó, xy lanh đẩy đẩy cải rây hoàn thành không gờ sắc lực đẩy mạnh phía trước Đường áp suất P1 P2 van đảo chiều hiển thò hai áp kế Hình 16/1 : Phác thảo vò trí 2A 1A TP101 • Festo Didactic A-45 Bài tập 17 Khí nén Môn học Thiết bò bán tự động cho máy mài Tiêu đề Gián tiếp điều khiển hai xy lanh hai van điều khiển cuối Mục tiêu đào tạo Thiết kế xây dựng hệ điều khiển với hai van đảo chiều để xoá tín hiệu Sắp xếp lại nội dung học tập trước (Ghi nhận ưu điểm nhược điểm mạch phương án khác) Vẽ ghi chữ tắt với phân bố theo nhóm Vẽ biểu đồ bước thời gian (có đường tín hiệu) Thiết kế vẽ sơ đồ mạch Xây dựng mạch Kiểâm tra chức Hiệu chỉnh van rơle thời gian Tiếp tục Tháo dỡ cất ngăn nắp phần tử TP101 • Festo Didactic Vấn đề A-46 Bài tập 17 Sử dụng thiết bò nạp tuyến tính khí nén có xy lanh giảm chấn thuỷ lực ống bạc trượt quay mài trong, hoàn thiện đẩy xy lanh thứ hai Mô tả vấn đề Sau vận hành nút nhấn van nhập tín hiệu, thiết bò nạp khí nén (1A) tiến từ từ cho trình mài vò trí hết t = giây để kết thúc Sau đạt vò trí hết, van cần đẩy lăn bò tác động xy lanh đẩy (2A) Xy lanh đẩy tác dụng đơn điều khiển van công suất có lò xo hồi tác động trình tự hành trình trở vào van cần đẩy lăn thứ ba Áp kế mắc vào đường P1 P3 Hình 17/1: Phác thảo vò trí (Ống bạc) 5,6 2A 1A H6 ø 71 ø 63 ø 90 0,01 F 0,01 0,4 F 1,0 2V1 1V1 0,4 50 Cr V 3,2 ( 0,4 ) TP101 • Festo Didactic A-47 Bài tập 18 Khí nén Môn học Máy khoan trục Tiêu đề Gián tiếp điều khiển xy lanh tác dụng kép Mục tiêu đào tạo Thiết kế xây dựng hệ điều khiển với van đảo chiều Sắp xếp lại nội dung học tập trước Mô tả lời giải theo dạng độc lập (Ghi nhận ưu điểm nhược điểm mạch phương án khác) Vẽ ghi chữ tắt với phân bố theo nhóm Vẽ biểu đồ bước thời gian (có đường tín hiệu) Thiết kế vẽ sơ đồ mạch So sánh sơ đồ mạch với lời giải đề nghò Xây dựng mạch Kiểâm tra chức Hiệu chỉnh van tiết lưu chiều Hiệu chỉnh rơle thời gian Mô tả lời giải tìm thân So sánh giải với giải đề nghò Tiếp tục Tháo dỡ cất ngăn nắp phần tử TP101 • Festo Didactic Vấn đề A-48 Bài tập 18 Mô tả vấn đề Sản xuất miếng đệm sử dụng máy khoan bốn trục Khi van tác động cần đạp chân (được mô thông qua nút ấn), Bốn trục máy khoan thực chuyển động kép Thiết bò nạp phôi với xy lanh giảm chấân thuỷ lực (1A) chuyển động van điều khiển cuối có lò xo hồi Điều khiển máy thực ba van đảo chiều chuyển mạch theo Để kiểm tra trình tự, áp kế mắc vào đường dẫn khí P1 P4 Đầu tiên, hai mũi khoan mm thực Sau đó, bốn trục quay trở Một spacer đònh vò trí lại, mùi khoan 20mm thực Chuyển động nạp tiết lưu nhiều; hành trình co không bò tiết lưu Bộ điều chỉnh áp xuất xác đònh lực xy lanh lớn Hiiêụ chỉnh áp suất đến p = bar (400 kPa) Trong maùy khoan dòch chuyển, xy lanh giữ thời gian khoảng t = 1.5 giây vò trí tiến hết Tác động van đạp chân (được mô qua van có công tắc xoay chọn) thực hành trình trở không cho trục khoan tiến Hình18/1: Bản vẽ chi tiết phôi (miếng đệm) 100 12,5 22+0,1 12,5 71-0,1 30 12,5 0,01 0,1 A ø 20 Al Cu Mg A ( 12,5 ) TP101 • Festo Didactic A-49 Bài tập 19 Khí nén Môn học Máy khoan với thiết bò nạp phôi tự trọng Tiêu đề Viết ghi chữ tắt phân chia thành nhóm Mục tiêu đào tạo Điều khiển gián tiếp hai xy lanh tác dụng kép xy lanh tác dụng đơn, mồi xy lanh van điều khiển cuối Thiết kế xây dựng hệ điều khiển với van đảo chiều Sắp xếp lại nội dung học tập trước Vẽ ghi chữ tắt với phân bố theo nhóm Vấn đề Vẽ biểu đồ bước thời gian (có đường tín hiệu) Thiết kế vẽ sơ đồ mạch So sánh sơ đồ mạch với lời giải đề nghò Xây dựng mạch Kiểâm tra chức Hiệu chỉnh van áp suất tuần tư Hiệu chỉnh van điều áp Hiệu chỉnh van tiết lưu chiều Tiếp tục Tháo dỡ cất ngăn nắp phần tử Hình19/1: Bản vẽ chi tiết phôi (phôi hoàn thành) 20 10 ø 10+0,1 USt 37 K 20 TP101 • Festo Didactic 12,5 A-50 Bài tập 19 Mô tả vấn đề Một chi tiết phôi hình khối vuông thép từ ổ cấp phôi tự trọng nạp vào máy khoan, kẹp chặt, gia công đẩy Xy lanh tác dụng kép lắp nằm ngang với tiết lưu khí xả (1A) đẩy chi tiết phôi khỏi ổ cấp phôi tự trọng vào phía trục máy khoan giữ chặt đối diện với cữ chặn Khi áp suất kẹp yêu cầu p = bar (400 kPa) đạt được, trục khoan (2A) tiến qua thiết bò dẫn đường có xy lanh giảm chấn thuỷ lực, khí xả tiết lưu tương tự để đạt khoan chậm Lực tiến mũi khoan lớn đặt qua điều áp Nó đặt khoảng p = bar (500 kPa) Sau đạt điểm dừng điều khiển chiều sâu hiệu chỉnh thông qua van cần đẩy lăn, hành trình trở không bò tiết lưu bắt đầu Khi hành trình trở hoàn thành, tác động để chi tiết phôi hành thiện đẩy xy lanh tác dụng đơn (3A) Sau chu kỳ t = 0.6 giây, hành trình trở nhanh bắt đầu Khi xy lanh đẩy đạt vò trí tiến hết, van cần đẩy lăn thứ tư tác động; tín hiệu sử dụng để tạo chu kỳ Đồng hồ áp suất cách ly thò áp suất kẹp xy lanh (1A) Đồng hồ áp suất thứ hai nối với đường dẫn khí P2 Hệ thống điều khiển đưa vào hoạt động nút ấn khỏi động START Van có khoá hãm đảo chiều để chọn chu trình liên tục Ghi chữ tắt 1A+ 2A+ 2A– 1A– 3A+ 3A– TP101 • Festo Didactic A-51 Bài tập 19 Hình19/2: Phác thảo vò trí 2A 1A TP101 • Festo Didactic 3A A-53 Bài tập 20 Trong sơ đồ mạch cho hệ thống, tương phản thực giữa: Cơ cấu dẫn động (ví dụ: xy lanh tác dụng kép) Bộ xử lý (ví dụ: Van song áp) Các cảm biến (ví dụ: van cần đẩy lăn) Các số nhò phân không thể xy lanh Xy lanh co vào biểu cho tín hiệu không Xy lanh tiến biểu cho tín hiệu Với hai xy lanh thể bốn số 20 Bộ đếm khí nén Điều khiển xy lanh tác dụng kép qua hai van điều khiển cuối Cơ cấu chấp hành điều khiển xử lý Bộ xử lý nhận tín hiệu từ cảm biến cho biết vò trí cá cấu chấp hành TP101 • Festo Didactic Hệ thống điều khiển logic A-54 TP101 • Festo Didactic A-55 Bài tập 20 Khí nén Môn học Bộ đếm khí nén Tiêu đề Điều khiển gián tiếp hai xy lanh tác dụng kép hai van điều khiển cuối Mục tiêu đào tạo Giải “Vấn đề hộp đen” thiết lập Ứng dụng điều khiển logic VÀ OR (Thiết kế xây dựng giao xung) Vẽ ghi chữ tắt với phân bố theo nhóm Vẽ biểu đồ bước thời gian (có đường tín hiệu) Thiết kế vẽ sơ đồ xử lý Thiết kế vẽ sơ đồ mạch So sánh sơ đồ mạch với lời giải đề nghò Thiết kế sơ đồ mạch với hiển thò chức Tiếp tục Tháo dỡ cất ngăn nắp phần tử TP101 • Festo Didactic Vấn đề A-56 Bài tập 20 Mô tả vấn đề Bằng hai xy lanh tác dụng kép, thể trạng thái nhò phân 00, 01, 10 11 Hai van điều khiển cuối (1V1) (2V1) điều khiển hai xy lanh đếm (1A) (2A) Bốn van cần đẩy lăn (1S1) (1S2) (2S1) (2S2) thể trạng thái xy lanh đếm đến xử lý Tín hiệu cho tiếp tục (tín hiệu cộng) đầu vào nút ấn (0S1) Phát triển xử lý tuý khí nén (3Z1) với tín hiệu vào tín hiệu Bộ đếm khí nén tăng thêm chữ số với tín hiệu vào, ví dụ: từ lên 3, từ lên 0, từ lên 1, từ lên v.v TP101 • Festo Didactic A-57 Bài tập 20 1A 1S1 2A 1S2 2S1 2S2 Hình20/1: Sơ đồ mạch (chưa hoàn thiện) 1V1 2V1 3V5 3V1 3V2 3Z1 1S1 0V2 0V1 0S1 TP101 • Festo Didactic 3V6 3V3 1S2 3V4 2S1 2S2 A-58 Bài tập 20 TP101 • Festo Didactic