4. Kết quả đạt được
3.2 Thử nghiệm mô hình hệ thống cấp phôi tự động
3.2.1 Lắp ráp sơ đồ mạch khí nén
Yêu cầu đặt thiết kế một thiết bị phân phối phôi cung cấp các phôi nhôm ra trạm gia công tiếp theo. Bằng cách dùng một nút nhấn điều khiển trục piston của xianh 2 tác động sẽ di chuyển ra và đẩy phôi ra trạm gia công. Sau khi nhấn nút ấn, trục piston xilanh đi ra, sau 2 giây thì lùi về.
Hệ thống gồm có:
Bảng 1. 1 Các thiết bị khí nén trong hệ thống.
STT Tên thiết bị Mã module SL
1 Thiết bị khí nén
1.1 Bộ lọc, điều áp van phân phối 3/2 TPAK.C2000 1
1.2 Bộ phân phối khí TPAK.C6000 1
1.3 Xilanh tác động hai chiều TPAK.N0100 1 1.4 Van điện từ 5/2 cuộn hút đơn TPAK.L0100 1
2 Thiết bị phụ
2.1 Ống phi 4 TU0425BU 3
2.2 Ống phi 6 TU0604BU 1
Sơ đồ mạch khí nén:
Hình 4.1 Sơ đồ mạch khí nén
Khí nén từ máy nén khí được lọc sạch qua bộ lọc khí và chờ sẵn ở van 3/2. Khi ta gạt tay gạt để mở van 3/2 của bộ lọc khí lúc này khí nén đi đến van 3/2 rồi thông qua cửa 1 qua cửa 2 cửa van điện từ 5/2 giữ xi lanh đẩy về bên trái. Khi van điện từ có tín hiệu điện lúc này cuộn hút van điện từ nhờ lực từ trường của coil điện đã đẩy trục van sang phía bên phải, khí nén đi từ cửa 1 qua cửa 4 và đi qua van tiết lưu đi vào khoang bên trái của xi lanh và đẩy piston của xi lanh sang phía bên phải và đi hết hành trình. Khi cuộn hút không có tín hiệu, trục của van được đẩy về phía tay trái nhờ cơ cấu lò xo đàn hồi và khí nén đi từ cửa 1 qua cửa 2 và đi qua van tiết lưu và đẩy xi lanh về trạng thái ban đầu.
3.2.2 Lắp ráp sơ đồ mạch điện
Hệ thống sử dụng rơle thời gian ON để điều khiển xi lanh thông qua van điện từ. Khi nhấn nút thì rơle thời gian bắt đầu đếm đồng thời xilanh đi ra sau 2 giây xilanh tự
Mạch gồm có các thiết bị:
Bảng 1. 2 Các thiết bị điện trong hệ thống
STT Tên thiết bị Mã module SL
1 Module nguồn một chiều TPAK.A7100 1
2 Module thực hành nút nhấn TPAK.A3000 1 3 Module thực hành đèn báo, còi báo TPAK.A8000 1 4 Module thực hành rơle trung gian TPAK.A9000 1 5 Module thực hành rơle thời gian ON TPAK.A5000 1
Sơ đồ mạch điện:
Khi nhấn nút S1, cuộn hút của rơle K1 có điện, hai tiếp điểm K1 đóng lại, lúc này cuộn hút van điện từ 1Y có điện cùng lúc đó rơle thời gian K2 bắt đầu đếm và đèn sáng. Khi K2 đếm được 2s thì tiếp điểm thường đóng K2 mở ra, nguồn cấp cho rơle K1 bị ngắt làm ngắt điện cuộn hút van điện từ 1Y và đèn cũng tắt.
3.2.3 Mô phỏng hệ thống trên phần mềm FluidSim
FluidSim là một phần mềm phát triển công nghệ thông tin của Art System Software. Phần mềm Fluidsim là một phần mềm mô phỏng được nhiều người sử dụng bởi vì tính đơn giản và dễ sử dụng được phát triển từ năm 1996 cho đến nay đã có nhiều phiên bản thuộc bản quyền hãng Art Systems Software GmbH.
Phần mềm có tính năng xây dựng mạch đơn giản bằng cách kéo và thả các nhãn ký hiệu các phần tử. Có thể chỉnh sửa sơ đồ mạch với nhãn là kí hiệu thuận tiện, các nhãn bao gồm mô tả, chế độ xem và hình ảnh cho thành phần của hệ thống.
Ưu điểm:
- Dễ dàng thiết kế các mạch điện, thủy lực, khí nén. - Xây dựng mạch đơn giản, dễ dàng chỉnh sửa. - Hỗ trợ DDE và OPC và Festo EasyPorts. Nhược điểm:
- Yêu cầu người dùng có kiến thức cơ bản về điện – thủy lực – khí nén. - Các hệ thống lớn, phức tạp cần một nguồn tài nguyên lớn.
- Kết cấu sơ đồ đơn giản.
Các bước tiến hành mô phỏng trên phần mềm.
Bước 1: vào phầm mềm bằng cách ta vào file đã tải chọn hydraulic_Pneumatic chọn Pneumatic chọn bin chọn fl_sim_p có kí hiệu là sau đó sẽ hiển thị nên giao diện mới.
Bước 2: chọn File => New trên góc tay trái trên cùng màn hình bắt đầu một dự án mới.
Bước 3: kéo thả các nhãn có kí hiệu là các phần tử khí nén, điện từ cửa sổ Hierarchical view - Component library phía tay trái vào cửa sổ dự án mới. Sắp xếp các phần tử sao cho phù hợp và nối các đường tín hiệu với nhau như sơ đồ mạch khí nén và mạch điện đã vẽ ở mục 4.1 và 4.2.
Chọn kí hiệu cuộn van điện từ của mạch khí nén và kí hiệu cuộn hút của mạch điện sau khi hiện lên cửa sổ nhập tên là 1Y ở mục Label. Tương tự kích vào cuộn hút rơle và tiếp điểm thường K1. Cuộn hút của rơ le thời gian và tiếp điểm thường đóng là K2.
Bước 4: mô phỏng hệ thống, sau khi lắp ráp xong sơ đồ điện – khí nén ta chọn kí hiệu start trên thanh công cụ (hoặc nhấn F9) để mô phỏng hệ thống.
Hệ thống hoạt động theo nguyên lý sau: khi nhấn nút S1, điện được cấp cho rơle K1 và cuộn hút van điện từ 1Y đồng thời rơ le thời gian K2 bắt đầu đếm xi lanh tiến ra đến cuối hành trình. Khi rơle K2 đếm được 2 giây thì tiếp điểm thường đóng K2 mở ra nguồn điện cấp cho rơle K1 bị ngắt làm ngắt điện cuộn hút 1Y sau đó xy lanh lùi về vị trí ban đầu.
3.2.4 Tiến hành thử nghiệm chạy thử hệ thống cấp phôi tự động
Chuẩn bị:
- Tuân thủ các quy tác an toàn trong phòng thí nghiệm. - Bật nguồn điện và bật máy nén khí.
- Chuẩn bị ra tất cả các module như đã liệt kê ở mục 4.1 và 4.2. - Chuẩn bị bộ giắc cắm an toàn và ống nối phi 4 và phi 6. Ta có sơ đồ kết nối module:
Bước 1: tiến hành lắp mạch khí nén theo sơ đồ (hình 4.1).
Hình 4.6 Mạch khí nén mô hình
Bước 2: tiếp tục tiến hành lắp mạch điện theo sơ đồ (hình 4.2).
Hình 4.7 Mạch điện điều khiển
Bật công tắc để cấp nguồn điện xoay chiều 220V cho module nguồn một chiều. Tín hiệu ra là dòng điện một chiều 24VDC sẽ được kết nối với các module như module nút nhấn, rơle trung gian, rơle thời gian ON và đèn còi báo. Khi ta nhấn nút thì cuộn hút của rơle lúc này được cấp điện làm cho các tiếp điểm thường mở của rơle đóng lại, cuộn hút van điện từ nhận tín hiệu và làm cho xi lanh đi ra hết hành trình và đẩy phôi đi ra khỏi phễu chứa phôi. Lúc này rơle thời gian ON bắt đầu đếm được 2s thì tiếp điểm thường đóng của rơle thời gian ON mở ra tín hiệu của rơle trung gian lúc này bị ngắt và piston lùi về hết hành trình.
3.2.5 Kết quả thử nghiệm mô hình hệ thống cấp phôi tự động
Với tổng khối lượng tải là 4 kg và sau khi lựa chọn xi lanh có đường kính là 20mm, hành trình piston là 100mm thì ta thấy hệ thống hoạt động ổn định theo yêu cầu đề tài. Xi lanh sau khi đẩy phôi ra giữ trong vòng 2s thì tự động lùi về và tốc độ của piston được điều chỉnh bằng van tiết được lắp trên hệ thống.
KẾT LUẬN Kết quả đạt được
- Vận dụng được những kiến thức đã học để áp dụng vào đề tài.
- Nắm bắt được cách tính toán, thiết kế một hệ thống cấp phôi đơn giản điều khiển bằng điện – khí nén.
- Hiểu được cách lựa chọn hệ thống khí nén bằng phần mềm Model Selection System của SMC.
- Xây dựng mô hình đề tài tương đối hoàn chỉnh so với yêu cầu đặt ra.
Triển vọng và hướng phát triển
- Tìm hiểu, nghiên cứu lựa chọn các hệ thống khí nén bằng phần mềm để áp dụng tính toán các mô hình hệ thống phức tạp hơn.
- Các kết quả tính toán lựa chọn xi lanh, lựa chọn hệ thống cấp phôi bằng mềm mà đề tài đạt được có thể xem như là một giải pháp có thể được áp dụng vào thực tiễn. - Dựa vào kết quả nghiên cứu có thể sẽ tiến hành chế tạo hệ thống và đưa vào trong
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển bằng khí nén, Nxb Giáo dục, 1999. [2]. Trần thế San - Trần Thị Kim Lan, Khí nén và thủy lực, Nxb khoa học và kỹ thuật 2009.
[3]. Nguyễn Ngọc Điệp, Hệ thống khí nén thủy lực, Nxb Giáo dục. 2007.
[4]. I.I. Artobolevsky; Dịch giả: Võ Trần Khúc Nhã, Cơ cấu điện, cơ cấu thủy lực và khí
nén, nhà xuất bản Hải Phòng, 2003.
[5]. Nguyễn Thành Trí biên, điều khiển bằng khí nén trong tự động hóa kỹ nghệ, Nxb Đà Nẵng.
[6]. Bùi Hải Triều, Hệ thống điều khiển khí nén và thủy lực, Nxb Giáo dục 2003 [7]. Lê Tiến Dũng, Điều khiển khí nén và thủy lực, Nxb Giáo dục 2003
PHỤ LỤC Giới thiệu về mô hình sản phẩm
Mô hình sản phẩm là một hệ thống cấp phôi tự động được cấu tạo gồm 4 thành phần chính là phôi, phễu chứa phôi, bàn đỡ và xi lanh khí nén.
- Phôi là dạng phôi rời. bề mặt phẳng hình khối chữ nhật có kích thước cạnh là 60x60mm độ dày phôi là 35mm. Vật liệu làm bằng nhôm loại A6061 được ứng dụng để chế tạo chi tiết máy, khung xe…
- Phễu chứa phôi: là một chi tiết quan trong trong hệ thống. Phễu chứa phôi trong mô hình là dạng hình hộp chữ nhật có kích thước các cạnh là 68x68mm, cao 180mm. được gắn với bàn đỡ bằng vít me.
- Bàn đỡ: trong mô hình này, bàn đỡ được lựa chọn chế tạo đơn giản được làm bằng thanh nhôm ống có kích thước là 120 x 500mm, độ dày là 20mm.
- Xi lanh khí nén: xi lanh khí nén là loại xi lanh tròn có đường kính trong là 20mm hành trình piston là 100mm.