Chương 2. Xây dựng hệ thống điều khiển – truyền động thủy lực cho mô hình Robot
25
Mô hình Robot thủy lực gồm có 6 khớp - 6 xi-lanh. Trong đó các khớp từ khớp 1 đến khớp 5 đều sử dụng xi-lanh tác dụng kép sử dụng cơ cấu quay thanh răng – bánh răng, sử dụng phản hồi vị trí (góc quay) bằng chiết áp vít xoay. Các xi-lanh này có kết cấu tương tự nhau, chỉ khác về thể tích và độ dài hành trình. Riêng khớp thứ 6 của mô hình Robot là tay gắp nên sử dụng xi-lanh kép đơn thuần.
a. Cấu tạo của xi-lanh
Xi-lanh thủy lực dùng trong mô hình Robot có cấu tạo như hình 2.2 dưới đây:
Hình 2.2. Cấu tạo của xi-lanh.
Xi-lanh sử dụng là xi-lanh kép, gồm 2 piston ở 2 đầu của xi-lanh. Một buồng piston gồm có: màng chắn, piston, đế xi-lanh, cửa môi chất, bánh răng. Trong đó:
Lớp màng chắn được làm từ hợp chất của cao su, bền với nhiệt độ và một số loại
dung dịch chuyên dụng. Lớp màng chắn này có dạng hình trụ, có kích thước đúng bằng buồng của piston. Đáy của lớp màng chắn được gắn chặt vào mặt của piston, còn thành miệng của lớp màng chắn này thì được gắn vào đế của xi-lanh, nơi có tác động trực tiếp của cửa môi chất. Piston có thể trượt dễ dàng trên lớp màng cao su này. Màng chắn có nhiệm vụ nhận và giữ môi chất và truyền lực tác dùng của môi chất tới piston.
Piston được làm từ nhựa cứng bền với hóa chất, ít bị biến dạng và mài mòn.
Piston có đường kính xấp xỉ với đường kính trong của xi-lanh, có tác dụng định hướng cho thanh răng, piston nhận lực tác động của môi chất thông qua lực đẩy của màng chắn, tác động lực đẩy lên thanh răng.
Đế xi-lanh : có tác dụng làm kín buồng chứa, cùng với thân xi-lanh để giữ chặt
miệng của màng chắn. Trên đế xi-lanh có các lỗ nhỏ là đầu vào và đầu ra của môi chất.
Chương 2. Xây dựng hệ thống điều khiển – truyền động thủy lực cho mô hình Robot
26
Bánh răng: Được gắn cố định và ăn khớp với thanh răng trên thân xi-lanh. Là bộ
phận giúp biến đổi từ chuyển động thẳng của thang răng sang chuyển động quay của các khớp Robot.
b. Nguyên lý hoạt động cơ bản của 1 khớp Robot
Mỗi khớp của robot là 1 xi-lanh kép, có thể chuyển động được nhờ cơ cấu cơ khí thanh răng - bánh răng như hình 2.3 dưới đây. Trong đó, bánh răng được gắn cố định với cánh tay Robot, khi bánh răng quay làm cánh tay Robot quay theo.
Hình 2.3. Nguyên lý hoạt động của một khớp Robot.
Các khớp từ khớp 1 đến khớp 5 của Robot hoạt động theo nguyên lý như sau: Khi môi chất được bơm vào một cửa buồng xi-lanh bên này thì cửa xả của buồng xi-lanh còn lại sẽ được mở ra để giảm áp suất trong buồng xi-lanh đồng thời giúp hồi môi chất về bể dầu. Dầu được bơm qua cửa vào môi chất, đi vào buồng xi-lanh. Tại đây, dầu tiếp tục được bơm làm tăng thể tích môi chất trong buồng xi-lanh. Thể tích môi chất tăng tạo ra áp lực tác động lên màng chắn và truyền lực cho piston. Piston truyền lực cho thanh răng, thanh răng sẽ chuyển động ngang tịnh tiến so với thân xi-lanh. Nhờ cơ cấu thanh răng- bánh răng, chuyển động tịnh tiến của thanh răng được chuyển thành chuyển động quay của bánh răng. Bánh răng được gắn cố định với cánh tay Robot nên cánh tay Robot cũng sẽ chuyển động quay theo bánh răng với các góc khác nhau tùy thuộc vào độ dịch chuyển của thanh ngang.
Chương 2. Xây dựng hệ thống điều khiển – truyền động thủy lực cho mô hình Robot
27