Phù hợp với yêu cầu đa dạng trong thực tế, người ta phân biệt hệ điều khiển theo ba mức điều khiển khác nhau :
- Điều khiển theo điểm.
- Điều khiển theo đoạn.
- Điều khiển theo đường. 1. Điều khiển theo điểm :
Là hệ thống điều khiển khơng cĩ mối quan hệ hàm số (vơ hàm) giữa các chuyển động dọc theo trục tọa độ. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống điều khiển là định vị chính
xác mũi khoan hoặc chi tiết vào ví trí yêu cầu. Hệ thống này khơng kiểm tra theo qũi đạo, vận tốc, mà kiểm tra theo vị trí định vị.
Điển hình nhất của hệ thống này là điều khiển để khoan lỗ tức là cần điều khiển chuyển động tương đối giữa dao và phơi đến từng điểm xác định. Chẳng hạn từ điểm A(X1,Y1), B(X2,Y2). Đặc điểm của loại điều khiển này là trong quá trình điều khiển mũi khoan khơng làm việc. Quá trình gia cơng chỉ được tiến hành theo bất cứ tọa độ nào: Cĩ thể trước tiên theo tọa độ X, sau đĩ theo Y hoặc ngược lại, hoặc đồng thời thực hiện cùng một lúc trên hai trục với vận tốc lớn nhất .
2. Điều khiểu theo đoạn :
Y
Hình 1-3: Sơ đồ điều khiển theo điểm y2 y1 x1 x2 X A B
Cũng giống như hệ thống điều khiển theo điểm, tức là khơng cĩ quan hệ hàm số giữa các chuyển động theo tọa độ. Điểm khác là khi định vị, mũi khoan làm việc nên khơng thể định vị theo
một đường bất kỳ, mà thơng thường phải theo hướng song song với một trục tọa độ.
Thí dụ :
Khi khoan cạnh song song với trục tọa độ được xác định bởi các điểm (X1,Y1) và (X2,Y2) thì phải di động bàn máy (hoặc mũi khoan) theo tọa độ Y. Trong lúc đĩ bàn trượt theo hướng X phải đứng yên. Chỉ sau khi khoan xong các điểm song song với trục Y rồi mới tiến hành định vị các điểm song song với trục X.
Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển theo điểm và theo đoạn khơng khác nhau. Do đĩ, ta cĩ thể thực hiện hệ thống này theo sơ đồ sau.
Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển theo điểm và đoạn khởi đầu bằng các số liệu về hình dáng và số liệu cơng nghệ chi tiết gia cơng. Hai số liệu ấy tạo thành dữ liệu gia cơng. Thơng qua quá trình lập trình, nhờ cơ cấu ghi mã hiệu, các dữ liệu gia cơng được biến thành các mã hiệu ghi vào chương trình. Chương trình này bao gồm tất cả mọi tín hiệu cần thiết cho việc điều khiển các cơ cấu của máy.
Những khâu kể trên cĩ thể thực hiện ở bất cứ nơi nào, tách xa khởi máy, nên gọi là phần xử lý dữ liệu bên ngồi. Dữ liệu gia cơng cũng cĩ thể đưa trực tiếp vào bảng điều khiển số đặt trên máy (như máy NC đơn giản) hoặc truy nhập trực tiếp vào máy tính trung tâm như ở hệ thống CNC. Các khâu kế tiếp của xích điều khiển điều đặt bên trong máy, nên gọi là phần xử lý dữ liệu bên trong.
Khâu đầu tiên của phần xử lý dữ liệu bên trong là cơ cấu đọc. Vì chương trình ghi các dữ liệu gia cơng dưới dạng mã hiệu, nên phải qua cơ cấu giải mã để biến mã hiệu thành những tín hiệu điều khiển: Tín hiệu hành trình và tín hiệu khởi động.
Tín hiệu khởi động cĩ nhiệm vụ đĩng ngắt các cơ cấu tác động, nên ta khơng đề cập đến trong sơ đồ cấu trúc. Cịn tín hiệu hành trình là những trị số đã được xác định để định vị bàn máy theo tọa độ X-Y. Tín hiệu hành trình cần đưa qua cơ cấu chuyển đổi,
nhằm tạo nên những tín hiệu giống nhau để đưa vào cơ cấu so sánh.
Hình 1-4: Sơ đồ điều khiển theo đoạn X Y y2 y1 x1 x2
Cơ cấu so sánh cĩ hai tín hiệu vào: một tín hiệu là những trị số xác định từ chương trình đưa đến gọi là giá trị cần, một tín hiệu là những trị số thực tế từ thiết bị đo hành trình của bàn máy đưa đến gọi là giá trị thực. Qua cơ cấu so sánh, nếu hai gía trị chênh lệch nhau, sẽ tạo nên một tín hiệu sai lệch. Qua cơ cấu khuếch đại, tín hiệu sai lệch làm khởi động động cơ (động cơ quay bàn máy) để bù sai số. Khi đạt đến vị trí đã định, giá trị cần và giá trị thực bằng nhau, tín hiệu sai lệch sẽ bằng khơng, cơ cấu khởi động dừng.
SƠ ĐỒ CẤU TRÚC
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THEO ĐIỂM VÀ ĐOẠN ĐIỂM VÀ ĐOẠN
C ơ
Động cơ điều khiển Cơ cấu khuếch đại
Số liệu hình dáng Số liệu cơng nghệ
Dữ liệu gia cơng Lập chương trình
Cơ cấu ghi mã hiệu
hiệu
Xử lý dữ liệu Bên ngồi
Bên trong Cơ cấu
ơ ín ơ ín ơ ơ
Động cơ điều khiển
Thiết bị đo hành trình Thiết bị đo hành trình Bàn máy Bàn máy Y X
Hệ thống điều khiển vừa mơ tả trên là hệ thống kín. Để tạo nên hệ thống kín thơng thường rất tốn kém. Vì thế, người ta đang cố gắng để tạo nên một hệ thống điều khiển đơn giản hơn.
Thí dụ như hệ thống dùng cơ cấu ngắt. Ở đây, các tín hiệu khởi động điều khiển trực tiếp các động cơ điều khiển, chứ khơng phải tìm hiệu số sai lệch của cơ cấu so sánh sau khi được khuếch đại. Việc so sánh tín hiệu cần với tín hiệu thực cũng được tiến hành như trên. Nhưng khi cĩ sai lệch nĩ sẽ tác động động cơ ngắt, làm dừng động cơ điều khiển.
CHƯƠNG II
TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ BƯỚC ĐỘNG CƠ BƯỚC