Tính toán thiết kế hệ thống điện cho hệ thống thay dao tự động trên máy CNC

Hỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresv Hỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresv Hỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresv Tính toán thiết kế hệ thống điện cho hệ thống thay dao tự động trên máy CNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ Đơn vị chuyên môn: Bộ Môn Cơ Điện Tử

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Họ tên và sinh viên : Nguyễn Văn Đức

Lớp: Cơ điện tử 4

Khóa: K59

động

1.Hệ thống thay dao cho máy phay đứng

2.Hệ thống tháo và kẹp dao: dùng xi lanh chuyển đổi khí nén

3.Loại thay dao (TP): KTM (Không tay máy)

6.Số lượng ổ chứa dao : N =22

7.Loại côn gắn chuôi dao :BT50

8.Khối lượng một con dao:M=7 Kg

10.Thời gian thay dao gần nhất : T1 = 5s

11.Thời gian thay dao xa nhất : T 2 = 9s

Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật

Thiết kế hệ thống điều khiển

Mô phỏng hoạt động hệ thống điều khiển

Lập trình điều khiển

Hà nội,ngày 8 tháng 1 năm 2018

Người nhận Cán bộ hướng dẫn

( Họ tên và chữ ký ) ( Họ tên và chữ ký )

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

L I NÓI Đ UỜI NÓI ĐẦU ẦU 5

CHƯƠ ĐIỆN TỬNG 1: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ VÀ THÔNG S KĨ THU TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ẬT 7

1.1 Nguyên lý ho t đ ngạt động ộng 7

1.2 Xác đ nh các thành ph n c a h th ng đi u khi nịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển ều khiển ển 8

1.2.1 L a ch n đ ng cựa chọn động cơ ọn động cơ ộng ơ 8

1.2.2 Xi lanh di chuy n đài daoển 9

1.2.3 Các thi t b đi u khi n khácết bị điều khiển khác ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ều khiển ển 10

CHƯƠ ĐIỆN TỬNG 2 : THI T K H TH NG ĐI U KHI NẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Ệ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ỀU KHIỂN ỂN 12

2.1 Xây d ng s đ kh i và mô hình toán h c cho mô đun thay dao t đ ngựa chọn động cơ ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ống điều khiển ọn động cơ ựa chọn động cơ ộng 12

2.1.1.Khái ni m s đ kh i thu t toánệ thống điều khiển ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ống điều khiển ật toán 12

2.1.2.Phân tích quá trình tr dao/l y dao (thay dao)ả dao/lấy dao (thay dao) ấy dao (thay dao) 12

2.2.S đ kh i thu t toán tr dao /l y dao(thay dao)ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ống điều khiển ật toán ả dao/lấy dao (thay dao) ấy dao (thay dao) 14

2.3 Xác đ nh hàm truy n và kh o sát tính n đ nh c a h th ng.ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ều khiển ả dao/lấy dao (thay dao) ổn định của hệ thống ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển 17

2.3.1 Xác đ nh hàm truy nịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ều khiển 17

2.3.2 Kh o sát tính n đ nh c a h th ngả dao/lấy dao (thay dao) ổn định của hệ thống ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển 17

2.4 Xây d ng b n vẽ m ch đi n, m ch đi u khi n.ựa chọn động cơ ả dao/lấy dao (thay dao) ạt động ệ thống điều khiển ạt động ều khiển ển 21

2.4.1 S đ đi u khi nơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển 21

A S đ đi u khi n Đĩa tích dao di chuy n t nh ti n đ th c hi n nhi m v thay daoơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển ển ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ết bị điều khiển khác ển ựa chọn động cơ ệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ụ thay dao 21

B.S đ đi u khi n c c u k p daoơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển ơ ấy dao (thay dao) ẹp dao 23

C.S đ đi u khi n c c u xoay đài daoơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển ơ ấy dao (thay dao) 24

2.4.2 B n vẽ m ch đi nả dao/lấy dao (thay dao) ạt động ệ thống điều khiển 24

CHƯƠ ĐIỆN TỬNG 3: MÔ PH NG VÀ L P TRÌNHỎNG VÀ LẬP TRÌNH ẬT 28

3.1 Mô ph ng ho t đ ng c a h th ng hay dao t đ ng b ng ph n m m solidworks$ ạt động ộng ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển ựa chọn động cơ ộng ằng phần mềm solidworks ần của hệ thống điều khiển ều khiển 28

3.1.1 Gi i thi u ph n m m SOLIDWORKSới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ệ thống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ều khiển 28

3.1.2.Quá trình thi t k mô hình 3D c a h th ng thay dao t đ ng b ng ph n m m ết bị điều khiển khác ết bị điều khiển khác ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển ựa chọn động cơ ộng ằng phần mềm solidworks ần của hệ thống điều khiển ều khiển SOLIDWORK 28

3.1.3 Mô ph ng ho t đ ng c a h th ng thay dao t đ ng b ng module SolidWorks$ ạt động ộng ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển ựa chọn động cơ ộng ằng phần mềm solidworks Motion 33

3.2 L p trình đi u khi nật toán ều khiển ển 38

3.2.1.Ch n ngôn ng l p trình đi u khi nọn động cơ ữ lập trình điều khiển ật toán ều khiển ển 38

3.2.2.Chương trình đi u khi nều khiển ển 38

M c l c hình ục lục hình ả ục lục hình ả ả

Hình 1- 1 S đ kh i mô đun thay dao t đ ng ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ống điều khiển ựa chọn động cơ ộng 7

Hình 1- 2 B ng thông s các đ ng c ả dao/lấy dao (thay dao) ống điều khiển ộng ơ 9

Hình 1- 3 Các c m bi n trên h th ng thay dao ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ệ thống điều khiển ống điều khiển 11

Y Hình 2- 1 K t qu mô ph ng ết bị điều khiển khác ả dao/lấy dao (thay dao) $ 21

Hình 2- 2 S đ đi u khi n đĩa tích dao ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển 21

Hình 2- 3 S đ đi u khi n pittong ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển 22

Hình 2- 4 S đ đi u khi n c c u k p dao ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển ơ ấy dao (thay dao) ẹp dao 23

Hình 2- 5 S đ kh i đi u khi n ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ống điều khiển ều khiển ển 23

Hình 2- 6 S đ đi u khi n c c u xoay đài dao ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển ơ ấy dao (thay dao) 24

Hình 2- 7 B n vẽ m ch arduino ả dao/lấy dao (thay dao) ạt động 25

Hình 2- 8 Công t c và h th ng thay dao ắc và hệ thống thay dao ệ thống điều khiển ống điều khiển 26

Hình 2- 9.Các c m bi n trên h th ng thay dao ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ệ thống điều khiển ống điều khiển 26

Hình 2- 10 Các công t c đi u khi n ắc và hệ thống thay dao ều khiển ển 27

Hình 3- 2 Mô đun thay dao 29

Hình 3- 3 Tay k p trái ph i ẹp dao ả dao/lấy dao (thay dao) 30

Hình 3- 4 c n g t và dao ần của hệ thống điều khiển ạt động 30

Hình 3- 5 tang ch a dao và đ ng c ư ộng ơ 31

Hình 3- 6 Xi l ch và tr c đ ạt động ụ thay dao ỡ 31

Hình 3- 7 Hình vẽ hoàn thi n ệ thống điều khiển 32

Hình 3- 8 Mô ph ng b $ ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKS c 1 33

Hình 3- 9 Mô ph ng b $ ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKS c 2.1 33

Hình 3- 10 Mô ph ng b $ ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKS c 2.2 34

Hình 3- 11 Mô ph ng b $ ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKS c 3: t o chuy n đ ng tính ti n ạt động ển ộng ết bị điều khiển khác 35

Hình 3- 12 Mô ph ng b $ ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKS c 4 36

Hình 3- 13 Xu t video mô ph ng ấy dao (thay dao) $ 37

L I NÓI Đ U ỜI NÓI ĐẦU ẦU

Hi n nay khoa h c kĩ thu t đang phát tri n r t nhanh, mang l i nh ng l i ích cho conệ thống điều khiển ọn động cơ ật toán ển ấy dao (thay dao) ạt động ư ợi ích cho con

ngư, ều khiển ấy dao (thay dao) ả dao/lấy dao (thay dao)i v t t c nh ng lĩnh v c v t ch t và tinh th n Đ nâng cao đ i s ng nhân dân và hòaữ lập trình điều khiển ựa chọn động cơ ật toán ấy dao (thay dao) ần của hệ thống điều khiển ển , ống điều khiển

nh p v i s phát tri n chung c a th gi i, Đ ng và nhà nật toán ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ựa chọn động cơ ển ủa hệ thống điều khiển ết bị điều khiển khác ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ả dao/lấy dao (thay dao) ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKSc ta đã đ ra nh ng m c tiêu đ aều khiển ữ lập trình điều khiển ụ thay dao ư

đ t nấy dao (thay dao) ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKSc đi lên thành m t nộng ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKSc công nghi p hóa hi n đ i hóa Đ th c hi n đi u đó thì m tệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ạt động ển ựa chọn động cơ ệ thống điều khiển ều khiển ộngtrong nh ng ngành c n quan tâm phát tri n đó là ngành C khí nói chung và ngành C đi n tữ lập trình điều khiển ần của hệ thống điều khiển ển ơ ơ ệ thống điều khiển ửnói riêng vì nó đóng vai trò quan tr ng trong vi c s n xu ra các thi t b công c (máy móc,ọn động cơ ệ thống điều khiển ả dao/lấy dao (thay dao) ấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ụ thay daorobot ) c a m i ngành kình t qu c dân Mu n th c hi n vi c phát tri n ngành c khí c nủa hệ thống điều khiển ọn động cơ ết bị điều khiển khác ống điều khiển ống điều khiển ựa chọn động cơ ệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ển ơ ần của hệ thống điều khiển

đ y m nh đào t o đ i ngũ cán b kĩ thu t có trình đ chuyên môn đáp ng đ ạt động ạt động ộng ộng ật toán ộng ứng được yêu cầu của ượi ích cho conc yêu c u c aần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiểncông ngh tiên ti n, công ngh t đ ng hóa theo dây chuy n trong s n xu t.ệ thống điều khiển ết bị điều khiển khác ệ thống điều khiển ựa chọn động cơ ộng ều khiển ả dao/lấy dao (thay dao) ấy dao (thay dao)

Tính toán thi t k h th ng C đi n t là n i dung không th thi u trong chết bị điều khiển khác ết bị điều khiển khác ệ thống điều khiển ống điều khiển ơ ệ thống điều khiển ử ộng ển ết bị điều khiển khác ương trìnhđào t o kỹ s C đi n t Đ án môn h c này giúp cho sinh viên có th h th ng hóa l i cácạt động ư ơ ệ thống điều khiển ử ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ọn động cơ ển ệ thống điều khiển ống điều khiển ạt động

ki n th c c a môn h c nh : Chi ti t máy, Vẽ kĩ thu t, C h c kĩ thu t, Nguyên lý máy, S cết bị điều khiển khác ứng được yêu cầu của ủa hệ thống điều khiển ọn động cơ ư ết bị điều khiển khác ật toán ơ ọn động cơ ật toán ứng được yêu cầu của

b n v t li u, Đ ng th i cũng giúp chúng em h c thêm m t s ph n m m c n thi t cho vi cều khiển ật toán ệ thống điều khiển ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động , ọn động cơ ộng ống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ều khiển ần của hệ thống điều khiển ết bị điều khiển khác ệ thống điều khiểnthi t k , mô ph ng Ngoài ra giúp chúng em làm quen v i công vi c thi t k và làm đ án t tết bị điều khiển khác ết bị điều khiển khác $ ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ệ thống điều khiển ết bị điều khiển khác ết bị điều khiển khác ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ống điều khiểnnghi p sau này.ệ thống điều khiển

Dù đã có c g ng hoàn thành đ án này v i cống điều khiển ắc và hệ thống thay dao ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ư,ng đ làm vi c cao, cùng s hộng ệ thống điều khiển ựa chọn động cơ ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKSng d nẫnnhi t tình và c th c a các th y trong b môn, nh ng do hi u bi t còn h n ch c ng v iệ thống điều khiển ụ thay dao ển ủa hệ thống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ộng ư ển ết bị điều khiển khác ạt động ết bị điều khiển khác ộng ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS

ch a có kinh nghi m th c ti n nên ch c ch n đ án này không tránh kh i đư ệ thống điều khiển ựa chọn động cơ ễn nên chắc chắn đồ án này không tránh khỏi được khả năng ắc và hệ thống thay dao ắc và hệ thống thay dao ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động $ ượi ích cho conc kh năngả dao/lấy dao (thay dao)thi u sót và b t c p Vì v y em r t mong s s a ch a và góp ý c a các quý th y cô đ em rútết bị điều khiển khác ấy dao (thay dao) ật toán ật toán ấy dao (thay dao) ựa chọn động cơ ử ữ lập trình điều khiển ủa hệ thống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ểnkinh nghi m và b sung thêm ki n th c cho mình.ệ thống điều khiển ổn định của hệ thống ết bị điều khiển khác ứng được yêu cầu của

Cu i cùng em xin chân thành c m n s quan tâm ch b o c a các th y cô trong B mônống điều khiển ả dao/lấy dao (thay dao) ơ ựa chọn động cơ ỉ bảo của các thầy cô trong Bộ môn ả dao/lấy dao (thay dao) ủa hệ thống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ộng

C Đi n T , Vi n C Khí, trơ ệ thống điều khiển ử ệ thống điều khiển ơ ư,ng Đ i H c Bách Khoa Hà N i và đ c bi t s hạt động ọn động cơ ộng ặc biệt sự hướng dẫn tận ệ thống điều khiển ựa chọn động cơ ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKSng d n t nẫn ật toántình c a th y TS Nguy n Thành Hùng đã giúp em hoàn thành đ án này.ủa hệ thống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ễn nên chắc chắn đồ án này không tránh khỏi được khả năng ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động

CH ƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ VÀ THÔNG SỐ KĨ THUẬT NG 1: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ VÀ THÔNG S KĨ THU T Ố KĨ THUẬT ẬT

Trong đó : 1- đ ng c 5- đĩa Maltese ộng ơ

2- h p gi m t c 6- giá đ đ ng cộng ả dao/lấy dao (thay dao) ống điều khiển ỡ ộng ơ

3- kh p n i 7- xylanh - pistonới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ống điều khiển

4- c n Maltese 8- giá treo h th ngần của hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển

H th ng thay dao t đ ng đệ thống điều khiển ống điều khiển ựa chọn động cơ ộng ượi ích cho conc gá trên c t đ ng c a máy CNC nh giá đ 8 Xi lanh khí ộng ứng được yêu cầu của ủa hệ thống điều khiển , ỡnén 7 ch u trách nhi m đ a h th ng thay dao di chuy n trên các thanh đ 6 đ n vùng ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ư ệ thống điều khiển ống điều khiển ển ỡ ết bị điều khiển khác

thay/n p dao vào c m tr c chính Các dao đạt động ụ thay dao ụ thay dao ượi ích cho conc gá l p trên đĩa Maltese 5 nh các tay k p Đ ắc và hệ thống thay dao , ẹp dao ển

ch n dọn động cơ ượi ích cho conc các dao cho trưới thiệu phần mềm SOLIDWORKSc, đ ng c 1 sẽ quay làm c n Maltese 4 quay và g t vào các rãnh ộng ơ ần của hệ thống điều khiển ạt động

c a đĩa Maltese khi n cho c đĩa dao xoay, đ a các dao vào v trí s n sàng.ủa hệ thống điều khiển ết bị điều khiển khác ả dao/lấy dao (thay dao) ư ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ẵn sàng

1.2.Xác đ nh các thành ph n c a h th ng đi u khi n ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển ều khiển ển

1.2.1 L a ch n đ ng c ựa chọn động cơ ọn động cơ ộng ơ

Đ ng c quay c c u Manộng ơ ơ ấy dao (thay dao)

PT = 1862 (N ) tr ng l ng c a Đĩa tích daoọn động cơ ượi ích cho con ủa hệ thống điều khiển

J= 728,1.103 (kg.mm2) mô men quán tính do kh i lống điều khiển ượi ích cho conng c a m t d ng c v i đủa hệ thống điều khiển ộng ụ thay dao ụ thay dao ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ư,ng tâm c aủa hệ thống điều khiểnĐĩa tích dao

PC = 1467 (N)l c tác d ng l n nh t lên c n g t trong quá trình thay daoựa chọn động cơ ụ thay dao ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ấy dao (thay dao) ần của hệ thống điều khiển ạt động

Moomen đầu vào Mv = 7 (Nm)

N =539 W công su t l n nh t trên c nấy dao (thay dao) ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ấy dao (thay dao) ần của hệ thống điều khiển

V y ta tra b ng ch n đật toán ả dao/lấy dao (thay dao) ọn động cơ ượi ích cho conc đ ng c :ộng ơ

Hình 1- 2 B ng thông s các đ ng cả dao/lấy dao (thay dao) ống điều khiển ộng ơ

Ta ch n đọn động cơ ượi ích cho conc đ ng c KY110AS0415-15ộng ơ

D a vào các thông s đ u vào g m hành trình xy lanh, đựa chọn động cơ ống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ư,ng kính piton, tra b ng trên ả dao/lấy dao (thay dao)catalogue c a hãng FESTO sẽ ch n đủa hệ thống điều khiển ọn động cơ ượi ích cho conc xy lanh khí nén có tên DNG-32-250-PPV-A phù h p ợi ích cho con

v i các thông s kĩ thu t ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ống điều khiển ật toán

Tên kích thước Kích thước

Thời gian đi hết hành trình của xylanh – piston T = 2(s)

Lưu lượng qua van tiết lưu chiều đi Q 1 = 14,72 l/ph

Lưu lượng qua van tiết lưu chiều về Q 2 = 12,36 l/ph

1.2.3 Các thi t b đi u khi n khác ết bị điều khiển khác ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ều khiển ển

+ Đ có th l p trình cho h th ng, s d ng 7 c m bi n, trong đó có 1 c m bi n quangển ển ật toán ệ thống điều khiển ống điều khiển ử ụ thay dao ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khácthu – phát đ nh n bi t dao s 0, 6 c m bi n công t c hành trình, ho t đ ng nh m t công ển ật toán ết bị điều khiển khác ống điều khiển ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ắc và hệ thống thay dao ạt động ộng ư ộng

t c c đ xác đ nh các v trí mà tang dao di chuy n đ n cũng nh tr c chính chuy n đ ng ắc và hệ thống thay dao ơ ển ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ển ết bị điều khiển khác ư ụ thay dao ển ộng

đ n ết bị điều khiển khác

B ng ả dao/lấy dao (thay dao) 1 Thông s pit tông, xi lanhống điều khiển

Hình 1- 3 Các c m bi n trên h th ng thay daoả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ệ thống điều khiển ống điều khiển

S1 C m bi n hành trình đài dao bên trái (xy lanh 1)ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác

S2 C m bi n hành trình đài dao bên ph i (xy lanh 1)ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ả dao/lấy dao (thay dao)

S3 Truc_chinh1 C m bi n hành trình nh n bi t v trí tr c chính phía trên (v trí an toàn)ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ật toán ết bị điều khiển khác ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ụ thay dao ụ thay dao ịnh các thành phần của hệ thống điều khiểnS4 Truc_chinh2 C m bi n hành trình nh n bi t v trí tr c chính phía dả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ật toán ết bị điều khiển khác ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ụ thay dao ụ thay dao ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKSi (v trí thay dao)ịnh các thành phần của hệ thống điều khiểnS5 C m bi n hành trình xy lanh 2 bên trên (đóng k p dao) ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ẹp dao

S6 C m bi n hành trình xy lanh 2 bên dả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ưới thiệu phần mềm SOLIDWORKSi (m k p dao)ở kẹp dao) ẹp dao

S7 C m bi n quang nh n bi t dao s 0ả dao/lấy dao (thay dao) ết bị điều khiển khác ật toán ết bị điều khiển khác ống điều khiển

CH ƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ VÀ THÔNG SỐ KĨ THUẬT NG 2 : THI T K H TH NG ĐI U KHI N ẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Ệ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Ố KĨ THUẬT ỀU KHIỂN ỂN

2.1 Xây d ng s đ kh i và mô hình toán h c cho mô đun thay dao t đ ng ựa chọn động cơ ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ống điều khiển ọn động cơ ựa chọn động cơ ộng

2.1.1.Khái niệm sơ đồ khối thuật toán

Phương pháp dùng Sơ đồ khối mô tả thuật toán là dùng theo sơ đồ trên mặt

các bước của thuật toán.Sơ đồ khối có ưu điểm là rất trực quan ,dễ bao quát

Để mô tả thuật toán bằng sơ đồ khối ta cần dựa vào các nút sau đây :

Hoạt động của thuật toán theo lưu đồ được bắt đầu từ nút đầu tiên.Sau khi thực hiện các thaotác hoặc kiểm tra điều kiện ở mỗi nút thì bộ xử lý sẽ theo một cung để đến nút khác.Quá trình thựchiện thuật toán dừng khi gặp nút kết thúc hay nút cuối

2.1.2.Phân tích quá trình trả dao/lấy dao (thay dao)

Sau khi gọi lệnh Txx-M06 thì hệ thống thay dao sẽ thực hiện các bước để thay dao đó là sẽkiểm tra DTC(dao trục chính) có phải là DYC (dao yêu cầu) cần thay hay không

TH1.Nếu DYC = DTC thì quá trình thay dao sẽ không xẩy ra.Tín hiệu so sánh sẽ gửi cho hệthống PLC.Điều khiển trục chính về vị trí Home.Kết thúc quá trình thay dao

TH2.Nếu DYC # DTC thì quá trình thay dao sẽ xẩy ra với các bước sau đây:

Lưu đồ 8 bước thay dao

Bước 1: Trục chính về mặt phằng thay dao, xoay định hướng góc then

Bước 2: Ổ chứa dao tự hành đi vào kẹp dao trên trục chính

Bước 3: Hệ thống khí nén được kích hoạt để thực hiện xy lanh mở chấu kẹp và đầy dao không mútvào mặt côn của trục chính

Bước 4: Trục chính đi lên hết chiều cao của đài dao về vị trí Home

Bước 5: Ổ chứa dao quay phân độ đưa dao cần thay vào miệng trục chính

Bước 6: Trục chính đi xuống về mặt phằng thay dao(T)

Bước 7: Giải phóng khí nén để hồi xy lanh kẹp và kẹp dao bằng lực đàn hồi của lò xo

Bước 8: Ổ chứa dao hồi về vị trí ban đầu

Chú ý: -Trong quá trình thay dao có 2 vị trí tham chiếu của trục chính

VT1.Vị trí thay dao (T) chính là vị trí mà trục chính ở đấy để thực hiện quá trình thay dao

VT2.Vị trí Home là vị trí phía trên vị trí thay dao (T) vị trí an toàn của trục chính trong quá trình dichuyển,cũng như xoay đài dao không bị va chạm

-Cũng có 2 vị trí tham chiếu của Ổ chứa dao

VT1.Vị trí ban đầu hay vị trí phía bên trái hành trình, vị trí an toàn mà Ổ chứa dao chưa thực hiệnquá trình mang dao đến vị trí thay dao (T)

VT2.Vị trí làm việc hay vị trí phía bên phải hành trình,vị trí mà Ổ chứa dao thực hiện việc mang daođến vị trí thay dao (T) để chờ hoạt động thay dao

-Mã lệnh thay dao Txx – M06

- Txx : Mã lệnh gọi con dao xx

- M06 : Mã lệnh thay dao

2.2.Sơ đồ khối thuật toán trả dao /lấy dao(thay dao)

Từ việc phân tích hoạt động thay dao của hệ thống thay dao tự động ta đi đến việc lập sơ đồ khốithuật toán thay dao nhằm tổng quát hóa quá trình thay dao và cũng là việc cần thiết để lập trình cho

hệ thống thay dao tự động sau này

Trong máy gia công CNC trên các đài dao các dao đã được nhớ vị trí và mặc định bằng số trong

bộ nhớ của bộ điều khiển

Mỗi lần thay dao (trả dao/lấy dao) thì sensor sẽ gửi tín hiệu về cho bộ nhớ để biết vị trí mới củadao cũng như hốc dao.Nên ở chương trình con CT3,CT7 ta sẽ làm bài toán tối ưu việc xoay đài daosao cho thời gian xoay đài dao ngắn nhất

Sơ đồ khối thuật toán trả dao/lấy dao(thay dao)

N

StartTxx M06

Xoay góc then định hướng trục chính

Ổ chứa dao tự hành đi vào kẹp dao trên trục chính

Khí nén giải ,phóng mở chốt kẹp dao trên trục chính

Trục chính di chuyển đi lên trên về Home

Ổ chứa dao quay dao cần thay về vị trí thay

Bài toán tối ưu

Quy ước:

Trong máy gia công CNC trên các đài dao các dao đã được nhớ vị trí và mặc định bằng số trong

bộ nhớ của bộ điều khiển

Mỗi lần thay dao (trả dao/lấy dao) thì sensor sẽ gửi tín hiệu về cho bộ nhớ để biết vị trí mới củadao cũng như hốc dao.Nên ở chương trình con CT3,CT7 ta sẽ làm bài toán tối ưu việc xoay đàidao sao cho thời gian xoay đài dao ngắn nhất

thẳng ở vị trí ổ dao thứ I

khối thuật toán của bài toán tối ưu

thuật toán của bài toán tối ưu

2.3 Xác đ nh hàm truy n và kh o sát tính n đ nh c a h th ng ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ều khiển ả ổn định của hệ thống ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển

2.3.1 Xác đ nh hàm truy n ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ều khiển

Cách xác đ nh hàm truy n c a đ ng c DC sevorịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ều khiển ủa hệ thống điều khiển ộng ơ

Dùng thu t toán PID đ đi u khi n v trí đ ng c DC servoật toán ển ều khiển ển ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ộng ơ

Các thông s c a đ ng c 1 chi uống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ộng ơ ều khiển

R: Tr khángở kẹp dao)

L: C m kháng (H)ả dao/lấy dao (thay dao)

i: Dòng đi n(A)ệ thống điều khiển

Kb: H s s c đi n đ ng c m ng(V/rad/s)ệ thống điều khiển ống điều khiển ứng được yêu cầu của ệ thống điều khiển ộng ả dao/lấy dao (thay dao) ứng được yêu cầu của

Kt: H s momen(Nm/Amp)ệ thống điều khiển ống điều khiển

T: Momen c a đ ng c (Nm)ủa hệ thống điều khiển ộng ơ

: Góc quay c a roto(rad)ủa hệ thống điều khiển

J: Monmen quán tính c a rôt và t i(kgm2/rad)ủa hệ thống điều khiển ả dao/lấy dao (thay dao)

B: H s ma sát (Nm/rad/s)ệ thống điều khiển ống điều khiển

Momen c a đ ng c t l thu n v i đi n áp ph n ng b i h ng s Kt không đ iủa hệ thống điều khiển ộng ơ ỷ lệ thuận với điện áp phần ứng bởi hằng số Kt không đổi ệ thống điều khiển ật toán ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ệ thống điều khiển ần của hệ thống điều khiển ứng được yêu cầu của ở kẹp dao) ằng phần mềm solidworks ống điều khiển ổn định của hệ thống

T=Kt.i

S c đi n đ ng c m ng t l thu n đ o hàm v trí c a đ ng c v i h s Kb không đ iứng được yêu cầu của ệ thống điều khiển ộng ả dao/lấy dao (thay dao) ứng được yêu cầu của ỉ bảo của các thầy cô trong Bộ môn ệ thống điều khiển ật toán ạt động ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ộng ơ ới thiệu phần mềm SOLIDWORKS ệ thống điều khiển ống điều khiển ổn định của hệ thống

D a vào đ nh lu t 2 Newton và đ nh lu t áp Kirchhoff ta cóựa chọn động cơ ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ật toán ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ật toán

Tính toán hàm truy n liên t c v trí c a đ ng c :ều khiển ụ thay dao ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ộng ơ

Bi n đ i Laplace phết bị điều khiển khác ổn định của hệ thống ương trình trên vi t l i theo bi n s ta đết bị điều khiển khác ạt động ết bị điều khiển khác ượi ích cho conc:

2.3.2 Kh o sát tính n đ nh c a h th ng ả ổn định của hệ thống ịnh các thành phần của hệ thống điều khiển ủa hệ thống điều khiển ệ thống điều khiển ống điều khiển

Ta tổng hợp bộ PID theo phương pháp Ziegler-Nichols 2

Khi thêm tải vào sơ đổi khối và mô phỏng trên Madlab ta có biểu đồ:

Kết hợp quan sát và điều chỉnh ta chọn bộ PID như sau:

Hình 2- 1 K t qu mô ph ngết bị điều khiển khác ả dao/lấy dao (thay dao) $

2.4 Xây d ng b n vẽ m ch đi n, m ch đi u khi n ựa chọn động cơ ả ạt động ệ thống điều khiển ạt động ều khiển ển

2.4.1 S đ đi u khi n ơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển

Hình 2- 2 S đ đi u khi n đĩa tích daoơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển

Hình 2- 3 S đ đi u khi n pittongơ ồ khối và mô hình toán học cho mô đun thay dao tự động ều khiển ển

Nguyên lý hoạt động: Ở trạng thái bình thường, khí nén được đi theo từ 1 sang 2, đẩy pít tông về

bên trái Khi cuộn hút được kích điện, khí được đi theo đường 1-4, đấy pít tông về bên phải