Từ sơ đồ trên ta thấy hệ thống khí nén cơ cấu di chuyển ngang bao gồm : 1,2 : xylanh khí có chiều dài l và đ−ờng kính d.
3,4 : Van phân phối khí, loại 3/2 th−ờng ngắt.
5 : Van phân phối khí loại 5/2 th−ờng ngắt, điều khiển hai phía. 6 : Van tiết l−u.
7 : Bộ điều chỉnh áp suất. 8 : Máy nén khí .
9 : Phanh khí nén.
* Mô tả hoạt động của hệ thống điều khiển xylanh cơ cấu di chuyển ngang. Có thể chia làm ba giai đoạn:
- Giai đoạn chuẩn bị: Giả sử xe con đang ở vị trí bên trái, sensor hạn vị trái đang tác động . Khí từ nguồn cấp là máy nén khí qua bộ điều áp đến của 1P của van 3, van 4 và bị khoá tại đó.
Khi t = 0 T1= Ta P1 = Pa
ở thời điểm ban đầu áp suất và nhiệt độ trong khoang bằng áp suất và nhiệt độ khí quyển. Xe con lúc này đứng yên, ch−a có sự chuyển động.
- Giai đoạn chuyển động:
Trong giai đoạn này khí từ nguồn cấp( bình tích áp của máy nén khí) có áp suất P = 7 kg/cm2, qua bộ điều áp 7 khí nén đ−ợc chỉnh xuống áp suất P = 6 kg/cm2. Khi có tín hiệu điều khiển xe chay phải từ bộ điều khiển PLC hay từ nút bấm.
Lúc này cuộn hút của van 3 có điện làm cho dòng khí chuyển từ 1P sang 2A, khí đ−ợc cấp vào khoang bên phải của xylanh làm cho áp suất khoang bên phải xylanh tăng lên. Van 4 ch−a có điện, khí ở khoang bên trái đ−ợc nối từ cửa 2A sang 3R của van 4 về van 5. Cuộn hút bên trái van 5 có điện đ−a khí bên khoang xả ra ngoài khí quyển.
Theo ph−ơng trình chuyển động của pittông:
= − ∑ i i P F p dt x d m 2 . 2 (5)
ở đây: m - tổng khối l−ợng của các vật chuyển động quy đổi về pittông ∑
i i
P - tổng toàn bộ các lực tác động lên đầu cần pittông, bao gồm lực tải ngoài, ma sát (khô, −ớt), lực có hại khác….
Sau thời gian t áp suất P1 (khoang nạp) tăng lên làm cho lực áp suất thắng đ−ợc tổng toàn bộ lực cản xe con bắt đầu chuyển động(x ≠ 0), áp suất trong khoang xả P2 giảm t−ơng ứng. Trong suốt giai đoạn chuyển động của pittông, các đại l−ợng nh− áp suất tiếp tục biến thiên: áp suất trong khoang nạp P1 giảm; áp suất trong khoang xả P2 tăng bởi khi pittông dịch chuyển diễn ra quá trình dãn nở khí đột ngột trong khoang nạp và quá trình nén khí tức thời trong khoang xả. Tuy nhiên l−ợng tăng, giảm này là không đáng kể trong suốt giai đoạn chuyển động . Xe con chuyển động nhanh dần.
Quá trình hãm là tiếp tục giai đoạn chuyển động (xác lập) của pittông, nên các thông số cuối giai đoạn này sẽ là giá trị đầu cho quá trình hãm tại thời điểm van hãm làm việc.
Trong quá trình hãm cần phải dập tắt nguồn động năng mà phần chuyển động của hệ thống đang có bằng cách: Khi xe con tới thời điểm hãm sensor trạng thái hãm phải tác động báo đã đến thời điểm giảm tốc độ. Bộ điều khiển PLC sẽ điều khiển mở van 5.2 và đóng van 5.1 làm cho đ−ờng khí đi ra từ khoang xả V2 ra ngoài khí quyển phải đi qua van tiết l−u 6, do tiết diện đ−ờng xả bị giảm đột ngột làm cho áp suất bên khoang xả P2 tăng lên, làm cho hiệu:
∆P = P1 −P2
Giảm dần, lúc sinh ra lực F2 có cùng ph−ơng nh−ng ng−ợc chiều với F1. Lực này gây cản trở chuyển động làm cho xe con chuyển động chậm dần.
F1 đang ở giá trị xác lập coi nh− không thay đổi.
∆ F = F1 − F2
Khi F2 tăng lên thì hiệu sẽ giảm dần làm cho xe chuyển động với vận tốc chậm dần và đạt giá trị xác lập mới xấp xỉ bằng 0. Lúc này xe con đang ở vị trí rất gần với vị trí dừng cuối hành trình, chuẩn bị vào giai đoạn kết thúc.
- Giai đoạn kết thúc :
Khi có tín hiệu sensor báo đến vị trí dừng cuối cùng lúc này xe con đang chuyển động với vận tốc nhỏ xấp xỉ bằng 0, trạng thái van 3 vẫn mở, van 4 đóng đ−ờng khí xả vẫn đi qua van tiết l−u 6 thì bộ điều khiển PLC điều khiển phanh khí nén tác động làm cho xe con dừng lại. Vận tốc xe lúc này bằng 0 .
Van 5.1 đóng lại, bên khoang nạp V1 áp suất bằng áp suất nguồn cấp khí nén, khoang xả V2 áp suất bằng áp suất khí quyển.
P1 = Pnạp ; P2 = Pkhí quyển.
Đến thời điểm này coi nh− kết thúc hành trình thuận của pittông. Sau đó 2 giây van 5.2 mở ra trong thời gian 2 giây xả bớt khí trong khoang nạp để chuẩn bị cho
hành trình ng−ợc của pittông. Trong hành trình ng−ợc cũng t−ơng tự nh− quá trình thuận ở trên.
Tóm tắt trình tự thao tác của các van khí cơ cấu di chuyển ngang
Vị trí Thao tác Van 3 Van 4 Van 5.1 Van 5.2 Van 6 Van 7
1 Dừng trỏi Tắt Bật Tắt Tắt Tắt Tắt 2 Chạy trỏi Tắt Bật Bật Tắt Tắt Bật 3 Chạy Phải Bật Tắt Bật Tắt Tắt Bật 4 Dừng Phải Bật Tắt Tắt Bật Bật Tắt 5 Giảm tốc phải Bật Tắt Tắt Bật Bật Bật 6 Giảm tốc trỏi Tắt Bật Tắt Bật Bật Bật