CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.3 Các thiết bị phần cứng sử dụng
4.3.1 Động cơ bước
Theo Wikipedia, động cơ bước là một loại động cơ sử dụng điện nhưng có ngun lý và ứng dụng vơ cùng khác biệt so với các loại động cơ điện 1 pha và động cơ điện 3 pha thông thường.
Thực chất, đây là một loại động cơ đồng bộ, có khả năng biến đổi các tín hiệu điều khiển của máy móc dưới dạng các xung điện rời rạc được phát ra kế tiếp nhau, tạo thành các chuyển động góc quay. Đơi khi chính là các chuyển động của rôto, giúp cho người dùng cố định roto của máy vào trong các vị trí cần thiết.
Hình 4.2 Động cơ bước [11]
Nói chung, động cơ bước (motor bước) là một loại động cơ mà có thể quy định được tần số góc quay của nó. Nếu góc bước của nó càng nhỏ thì số bước trên mỗi vòng quay của động cơ càng lớn và độ chính xác của vị trí chúng ta thu được càng lớn.
41
Các góc bước của động cơ có thể đạt cực đại là 90 độ và cực tiểu đến 0,72 độ. Tuy nhiên, các góc bước của động cơ thường được sử dụng phổ biến nhất là góc 1,8 độ, góc 2,5 độ, góc 7,5 độ và góc 15 độ.
Phân loại:
- Dựa vào số pha của động cơ
Động cơ bước 2 pha sẽ tương ứng với 1 góc bước khoảng 1.8 độ. Động cơ Step 3 pha sẽ tương ứng với 1 góc bước là 1.2 độ. Động cơ Step 5 pha sẽ tương ứng với góc bước là 0.72 độ. - Dựa vào rotor
Động cơ bước có rotor được làm bằng dây quấn hoặc sử dụng nam châm vĩnh cửu.
Động cơ bước thay đổi từ trở. Đây là 1 loại động cơ có roto khơng được tác động nhưng lại có phần tử cảm ứng.
- Dựa vào cực của động cơ Động cơ bước đơn cực. Động cơ bước lưỡng cực.
Cấu tạo:
Cấu tạo của động cơ bước gồm: Rotor và stato.
Rotor thực ra chính là một dãy các lá nam châm vĩnh cửu, chúng được sắp xếp chồng lên nhau một cách kỹ lưỡng, cẩn thận. Trên các lá nam châm này lại được chia thành các cặp cực sắp xếp đối xứng với nhau.
Stato được cấu tạo bằng sắt từ, chúng được chia thành các rãnh nhỏ để đặt cuộn dây.
4.3.2 Truyền động vít me – đai ốc bi
Cơ cấu vít me đai ốc bi là hệ thống truyền động, được gia cơng với độ chính xác cao nhằm tạo ra khả năng biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến
42
theo cơ chế con vít, bu lơng (đai ốc bi) với những ưu điểm nổi bật, đem lại hiệu quả ứng dụng cao. Vít me được thiết kế đặc biệt với một lớp bi thép tiếp xúc giữa trục vít và đai ốc vít me. Nhờ đó mà hạn chế tối đa lực ma sát trượt khi truyền biến đổi chuyển động.
Hình 4.3 Cơ cấu vít me đai ốc bi [12]
Một cơ cấu vít me đai ốc bi hồn chỉnh bao gồm 2 bộ phận chính đó là trục vít me và đai ốc vít me bi.
Về trục vít me bi hiện nay, có hai loại trục vít me bi được gia cơng theo 2 phương pháp khác nhau. Đó là vít me bi được gia cơng theo phương pháp ép ren hay cịn gọi là cán và vít me bi được gia cơng theo phương pháp tiện mài ren.
Cịn đối với đai ốc vít me bi được cấu tạo bởi một cấu trúc ở bi gồm vỏ ngoài, các viên bi thép chạy gọc trên các rãnh bi được tiện ren bên trong ổ. Dựa vào các vịng hồi bi tạo thành các vịng tuần hồn kín hoặc hở.
43
Việc kết hợp trơn tru, nhịp nhàng giữa trục vít me và đai ốc vít me bi tạo ra sự biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, tạo thành lực kéo tịnh tiến trên trục vít me bi.
4.3.3 Thanh trượt dẫn hướng
Thanh trượt là một trong những thiết bị dẫn động tuyến tính quan trọng trong các hệ thống sản xuất tự động CNC. Linh kiện dẫn hướng chính xác hoạt động dựa trên nguyên lý của chuyển động tịnh tiến giữa hai bộ phận cấu tạo thanh trượt chính là con trượt và thanh ray trượt.
Thanh trượt dẫn hướng được tích hợp trong hầu hết các cơ cấu máy CNC, các loại máy chế biến gỗ, máy plasma, máy in, các hệ thống máy móc, băng chuyền, dây chuyền tự động…
Hình 4.4 Thanh trượt dẫn hướng
44
- Có khả năng dẫn hướng chính xác, cao, đem lại những chuyển động tịnh tiến thẳng mượt, nhẹ nhàng với lực ma sát khơng đáng kể.
- Có khả năng chịu tải lớn
- Khả năng hoạt động bền bỉ, liên tục và chính xác trong thời gian dài với tốc độ lớn
- Có tuổi thọ làm việc cao, khả năng hoạt động ở nhiều môi trường, nhiệt độ khắc nghiệt khác nhau
- Thiết kế đơn giản, gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng, bảo trì định kì
- Độ cứng vững cao
- Giá rẻ, tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu cho doanh nghiệp.
4.3.4 Truyền động đai
45 Ưu điểm:
- Bộ truyền lực có tính đàn hồi, có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp
- Bộ truyền đai có khả năng truyền chuyển động giữa hai trục khá xa nhau mà kích thước của bộ truyền thông không lớn lắm
- Bộ truyền làm việc êm, không gây tiếng ồn, chịu sốc, không cần bơi trơn, phí tổn bảo dưỡng ít
- Đảm bảo an toàn cho động cơ khi có quá tải Nhược điểm:
- Tỉ số truyền và số vịng quay khơng ổn định, có khả năng tải không cao - Tuổi thọ thấp, đặc biệt khi làm việc vận tốc cao
- Lực tác dụng lên trục và ổ lớn
- Thêm tải trọng lên ổ trục do lực căng cần thiết của dây đai. Nhiệt độ ứng dụng bị giới hạn.