CHƯƠNG II. CẤU TRÚC HỆ THỐNG CIM
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ROBOT CHO HỆ THỐNG
III. Hệ điều khiển của robot
3.1. Hệ thống điều khiển khí nén
3.1.3. Các phần tử trong hệ thống điều khiển
Khái niệm:
Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển vòng hở (Open – loop Control System) với các phần tử sau:
- Phần tử đưa tín hiệu : nhận những giá trị của đại lượng vật lý như đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, rơle áp suất.
- Phần tử xử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic nhất định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND.
- Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đại lương ra của mạch điều khiển. Ví dụ: xilanh, động cơ khí nén.
a) Van đảo chiều.
Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở hay thay đổi vị trí các cửa van để thay đổi hướng của dòng khí nén.
- Ký hiệu của van đảo chiều:
Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử 3 - K47 Vị trí của nòng van được ký hiệu bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o,a ,b ,c ,… hay các chữ số 0, 1, 2, …
Vị trí ‘không’ là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu bên ngoài vào. Đối với van có 3 vị trí, thì vị trí ở giữa, ký hiệu ‘o’ là vị trí ‘không’. Đối với van có 2 vị trí thì vị trí ‘không’ có thể là ‘a’ hoặc ‘b’, thông thường vị trí bên phải
‘b’ là vị trí ‘không’.
Cửa nối van được ký hiệu như sau:
ISO 5599 ISO 1219
Cửa nối với nguồn(từ bộ lọc khí) 1 P
Cửa nối làm việc 2 , 4, 6, … A , B , C, …
Cửa xả khí 3 , 5 , 7… R , S , T…
Cửa nối tín hiệu điều khiển 12 , 14… X , Y …
Trường hợp a là cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn, còn cửa xả khí có mối nối cho ống dẫn khí là trường hợp b.
Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường mũi tên biểu diễn hướng chuyển động của dòng khí nén qua van. Khi dòng bị chặn thì được biểu diễn bằng dấu gạch ngang.
Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều:
Hình trên là ký hiệu của van đảo chiều 5/2 trong đó:
5 : chỉ số cửa 2 : chỉ số vị trí
Cách gọi tên và ký hiệu của một số van đảo chiều:
a b
Kí hiệu cửa xả khí
Cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn
5(S)
1(P) 3(R)
Nối với nguồn khí nén Cửa xả khí có mối nối
cho ống dẫn
) Cửa 1nối với cửa 2
Cửa 1nối với cửa 4
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU Van đảo chiều 2/2
Van đảo chiều 4/2
Van đảo chiều 5/2
Tín hiệu tác động:
Tín hiệu tác động vào van đảo chiều có 4 loại là: tác động bằng tay, tác động bằng cơ học, tác động bằng khí nén và tác động bằng nam châm điện.
Tín hiệu tác động từ 2 phía ( đối với van đảo chiều không có vị trí ‘không’) hay chỉ từ 1 phía (đối với van đảo chiều có vị trí ‘không’).
a. Tác động bằng tay:
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Kí hiệu nút nhấn tổng quát
Nút bấm
Tay gạt
Bàn đạp
Tác động bằng khí nén:
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Trực tiếp bằng dòng khí nén vào
Trực tiếp bằng dòng khí nén ra
Trực tiếp bằng dòng khí nén vào với đường kính 2 đầu nòng van khác nhau
Gián tiếp bằng dòng khí nén ra qua van phụ trợ
Tác động bằng cơ:
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Đầu dò
Cữ chặn bằng con lăn , tác động 2 chiều
Cữ chặn bằng con lăn , tác động 1 chiều
Lò xo
Nút nhấn có rãnh định vị
Tác động bằng nam châm điện:
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Trực tiếp
Bằng nam châm điện và van phụ trợ
Tác động theo cách hướng dẫn cụ thể
Van đảo chiều có vị trí ‘không’:
Van đảo chiều có vị trí ‘không’ là loại van tác động bằng cơ – lò xo và ký hiệu lò xo nằm ngay vị trí bên cạnh ô vuông phía bên phải của ký hiệu van. Tác động lên phía đối diện nòng van là tín hiệu tác động bằng cơ, khí nén hay bằng điện. Khi chưa có tín hiệu tác động, vị trí của các cửa nối được biểu diễn trong ô vuông phía bên phải đối với van đảo chiều 2 vị trí. Còn đối với van đảo chiều 3 vị trí thì vị trí ‘không’ nằm ở giữa.
Ví dụ : Van đảo chiều 2/2 tác động bằng nam châm điện:
Van có 2 cửa P và R, 2 vị trí 0 và 1. Tại vị trí 0, cửa P và R bị chặn. Khi cuộn Y có điện, từ vị trí 0 van chuyển sang vị trí 1, cửa P nối với cửa R. Khi cuộn Y mất điện, do tác động của lò xo phía đối diện, van sẽ quay trở về vị trí ban đầu.
Van đảo chiều không có vị trí ‘không’:
Khi không có tín hiệu tác động lên đầu nòng van nữa, thì vị trí của van vẫn được giữ nguyên đợi tín hiệu tác động từ phía nòng van đối diện. Vị trí tác động kí hiệu a , b, c, …
Tín hiệu tác động có thể là:
- Tác động bằng tay hay bàn đạp.
- Tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay ra từ 2 phía nòng van.
- Tác động trực tiềp bằng điện từ hay gián tiếp bằng dòng khí nén đi qua van phụ trợ.
P
*
Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử 3 - K47 Ví dụ: Van trượt đảo chiều 3/2 tác động bằng nam châm điện.
Khi cuộn Y1 có điện thì cửa P nối với cửa A, cửa R bị chặn. Khi cuộn Y2 có điện thì cửa A nối với cửa R còn cửa P bị chặn.
Van chắn:
Van chắn là loại van chỉ cho dòng khí nén đi qua một chiều, chiều còn lại bị chặn. Van chắn gồm có các loại sau:
- Van 1 chiều.
- Van Logic (OR , AND ).
- Van xả khí nhanh
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Van một chiều:
Van một chiều có tác dụng chỉ cho dòng khí nén đi qua một chiều( từ A qua B) , chiều ngược lại bị chặn.
Van logic OR:
Khi có dòng khí nén vào từ P1 thì cửa P2 bị chặn và cửa P1 nối với cửa A. Ngược lại khi dòng khí nén vào P2 thì cửa P1 bị chặn, cửa P2 nối với cửa
A.
Van logic AND:
Khi có dòng khí nén vào P1 thì P1 bị chặn, và ngược lại khi có dòng khí nén vào P2 thì P2 bị chặn. Chỉ khi nào cả P1 và P2 có dòng khí nén vào thì mới có khí nén qua cửa A.
Van xả khí nhanh:
Khi dòng khí nén vào cửa P, chắn cửa R, cửa P nối với cửa A. Khi dòng khí nén vào từ A, cửa P bị chặn, cửa A nối với cửa R, khí được xả nhanh ra ngoài.
P R
Y1 Y2
A
P2
P1 •
A
P
2
P
1
P
A
• R
•
Van tiết lưu:
Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa là thay đổi vận tốc của cơ cấu chấp hành.
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Van tiết lưu có tiết diện không đổi:
Khe hở của van có tiết diện không thay đổi, do đó lưu lượng dòng chảy không thay đổi.
Van tiết lưu có tiết diện thay đổi:
Lưu lượng dòng chảy qua van thay đổi được nhờ vào một vít điều chỉnh làm thay đổi tiết diện của khe hở.
Ký hiệu chung:
Có mối nối ren:
Không có mối nối ren:
Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay:
Nguyên lý hoạt động tương tự như van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay, tuy nhiên dòng khí nén chỉ có thể đi một chiều từ A qua B , chiều ngược lại bị chặn.
Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn:
Dòng khí nén chỉ có thể đi một chiều từ A sang B, tùy vào vị trí của cữ chặn mà tiết diện của khe hở của van thay đổi, làm cho lưu lượng dòng chảy thay đổi.
• •
A B
A
•
•
• B
Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử 3 - K47
Van áp suất:
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Van an toàn:
Bình thường khi áp suất nhỏ hơn hoặc bằng áp suất cho phép, cửa R bị chặn, nhưng khi áp suất lớn hơn áp suất cho phép, cửa R mở ra, khí nén từ cửa P theo cửa R thoát ra ngoài.
Van tràn:
Nguyên tắc họat động tương tự như áp suất, nhưng khi áp suất bằng hoặc lớn hơn áp suất cho phép thì cửa P nối với cửa A.
Van áp suất điều chỉnh từ xa : Nguyên lý hoạt động của van áp suất điều chỉnh từ xa: khi có tín hiệu áp suất Z tác động gián tiếp qua van tràn, cửa P nối với cửa A.
Van chân không:
Van chân không là bộ phận có nhiệm vụ hút và giữ chi tiết bằng lực hút chân không. Chân không được tạo ra bằng bơm chân không hay bằng nguyên lý ống Ventury. Khí nén với áp suất p trong khoảng từ 1,5bar – 10bar sẽ theo ống Ventury theo cửa R thoát ra ngoài. Tại phần cuối ống Ventury, chân không sẽ được tạo thành (cửa nối U).
Ký hiệu :
Cửa nối U sẽ nối với một đĩa hút làm bằng nhựa tổng hợp hoặc bằng cao su.
U
D P(1) • R(3) A
P(1) •
Z P
R
Lực hút chân không:
Trong đó : F : lực hút chân không ( N ) D : Đường kính đĩa hút ( m )