đồ án về đề tài máy tra keo tự động

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong sản xuất công nghiệp, nhất là trong các nhà máy sản xuất về điện tử có rất nhiều công
đoạn mà linh kiện cần được tra keo. Trong các cơng đoạn đó có thể là tra thủ cơng do cơng nhân
hoặc tự động do máy móc. Riêng việc tra keo thủ cơng địi hỏi người cơng nhân phải tỉ mỉ, tập
chung và có kinh nghiệm để hạn chế hết mức làm hỏng linh kiện, ngồi ra do tính chất của keo có
thể gây hại cho sức khỏe. Mà trong sản suất cơng nghiệp thì sản lượng và hiệu suất cao là hai yếu
mà hầu hết các nhà sản xuất công nghiệp đang hướng tới. Đây cũng là mục đích ra đời của các hệ
thống tự động hóa, trong đó có máy tra keo – được chứng minh về khả năng nâng cao sản lượng
cũng như chất lượng sản phẩm cuối trong rất nhiều ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau, từ
điện tử đến sản xuất ô tô, thiết bị y tế. Khi nền công nghiệp 4.0 phát triển, cũng với sự ảnh hưởng
gần đây nhất của dịch bệnh COVID-19, hệ thống tra keo tự động lại càng đóng vai trị quan trọng
hơn bao giờ hết cho một dây truyền sản xuất ổn định, loại bỏ được tác động yếu tố thiếu hụt nhân
lực và lỗi sai sót thường gặp.
Về cơ bản, hệ thống tra keo tận dụng linh hoạt các loại thiết bị hiện đại, di chuyển được trên
nhiều trục linh hoạt giúp bơm và tra nhiều loại vật liệu lỏng như keo dán, một cách chính xác và độ
đồng đều cao với sai số cực thấp. Ưu điểm của máy tra keo và vật liệu lỏng này, xét về dài hạn, là
một khoản đầu tư hiệu quả về chi phí và tiết kiệm thời gian.
Một trong những loại vật liệu được sử dụng nhiều nhất trong hệ thống tra keo tự động này là
keo. Loại vật liệu này có nhiều loại, khác nhau về cả đặc đính vật lý lẫn tính chất hóa học: từ keo
dẫn điện đến vật liệu dẫn tản nhiệt đến lớp phủ mỏng bảo vệ bề mặt đến keo đỏ cố định linh kiện
điện tử. Và một thiết bị tra keo tự động thơng minh, có thể sử dụng cho tất cả các ứng dụng này,
bằng những thao tác đơn giản, giao diện người dùng thân thiện. Dựa vào những lý do nêu trên
nhóm em đã quyết định làm đồ án về đề tài máy tra keo tự động.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TRA KEO TRONG CÔNG NGHIỆP
1.1. Tổng quan về máy tra keo tự động

Máy tra keo tự động là thiết bị công nghiệp quan trọng có phạm vi ứng dụng khá phổ biến và
rộng rãi. Đặc biệt, nó là thiết bị khơng thể thiếu trong ngành sản xuất điện tử như sản xuất bản
mạch PCB, bàn phím, bản mạch dẻo PCB, tai nghe, sạc điện thoại, màn hình; ứng dụng trong

ngành in ấn, sản xuất đồ chơi điện tử, liên kết khung, ống kính quang học…

Do địi hỏi ngày càng cao về độ chính xác, chất lượng sản phẩm cùng sự phát triển của các
ngành công nghiệp sản xuất thiết bị điện tử, các loại máy tra keo tự động cũng trở nên đa dạng và
phong phú về kiểu dáng, mẫu mã, tính năng nhằm mang đến tốc độ gia công và chất lượng, năng
suất sản phẩm vượt trội.
1.1.1.Ưu điểm máy tra keo tự động
So với các loại máy tra keo thủ công, truyền thống khác, máy tra keo tự động đem lại nhiều
lợi ích kinh tế hơn nhờ vào những tính năng, ưu điểm vượt trội sau:
– Đảm bảo độ chính xác gần như tuyệt đối.
– Cho phép bơm keo đều, không bị vỡ với độ nén cao và các góc bơm đều, đẹp.
– Nhờ thiết kế nhỏ gọn, đơn giản, giúp tiết kiệm diện tích sử dụng để gia cơng.
– Với hệ thống điều khiển tự động, thông minh, cho phép người dùng thao tác dễ dàng các
chức năng cơ bản mà không địi hỏi kinh nghiệm, trình độ kỹ thuật.
– Đem lại khả năng vận hành ổn định, khơng địi hỏi thay đổi dung lượng vật liệu ngay cả khi
độ nhớt của nó thay đổi.
– Một số dịng máy bơm keo tự động đặc biệt cịn có khả năng phân chia keo ra thành các
chấm nhỏ. Đồng thời, xếp chồng lên nhau trên bề măt gia cơng mà khơng địi hỏi phải căn chỉnh
với chiều cao  của bề mặt.
– Cho phép bơm keo dễ dàng, hiệu quả ở cả những vị trí, đường rãnh, hình dạng phức tạp.
– Với tốc độ gia cơng nhanh chóng, máy bơm  keo tự động cho phép đạt năng suất cao
– Giảm thiểu sức lao động, cho phép cắt giảm nhân công


– Cải thiện và nâng cao năng suất làm việc tối ưu nhất.
– Hầu hết các loại máy bơm keo tự động đều có khả năng tương thích và làm việc hiệu quả
với nhiều loại keo khác nhau như keo khơ nhanh, keo vàng, dầu mới, keo khóa vặn…
1.1.2. Ứng dụng của máy tra keo tự động
Máy bơm keo tự động là thiết bị công nghiệp quan trọng, không thể thiếu dùng để bơm, dán
keo lên các vật liệu, chi tiết cần cố định, liên kết.

Nhờ khả năng bơm keo tự động với độ chính xác cao, tốc độ nhanh chóng cùng với thiết kế
nhỏ gọn, tiết kiệm diện tích sử dụng mà phạm vi ứng dụng máy bơm keo tự động ngày càng phổ
biến.
1.1.3. Yêu cầu công nghệ
Sản phẩm cần tra keo sẽ được đặt trên một khay chứa với số lượng 10 sản phẩm trên một
khay và được sắp xếp làm hai hàng.

Người công nhân sẽ đưa khay này vào buồng tra keo của máy, khi cảm biến xác nhận có khay
hàng vào đúng vị trí thì người cơng nhân tiến hành ấn nút Start trên màn hình HMI, ngay lập tức cơ
cấu định vị sẽ đưa xylanh keo đến ô sản phẩm số 1 trên khay và tiến hành bơm keo kết hợp định vị
để keo phủ khắp vị trí cần tra. Các vị trí cịn lại hệ thống định vị và bơm keo hoạt động tương tự và
liên tục cho tới hết 10 ô sản phẩm thì cơ cấu định vị về Home và người cơng nhân sẽ lấy khay ra.


CHƯƠNG 2. : THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. Phân tích lựa chọn phương án truyền động

Việc truyền động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị, dây chuyền, công nghệ sản
xuất ở hầu hết trong các ngành công nghiệp hiện nay. Trên thực tế có 3 loại truyền động chính đó
là:
- Truyền động cơ khí
- Truyền động khí nén, thuỷ lực
- Truyền động điện
2.1.1. Truyền động cơ khí
Là hệ thống gồm nhiều chi tiết dùng để truyền và thay đổi tính chất của chuyển động ở
dạng năng lượng cơ học. Lực và vận tốc, ta có thể phân loại truyền động cơ khí thành hai nhóm
chính như sau:
2.1.1.1. Hệ thống truyền động ma sát
a. Bộ truyền bánh ma sát: Gồm có hai bánh trơn được ép sát vào nhau để có áp lực tạo nên lực
ma sát theo định luật ma sát: Fms= k.N

b. Bộ truyền đai: Gồm có hai chi tiết truyền động dạng đĩa là bánh đai, chuyển động giữa hai
bánh đai được truyền qua chi tiết truyền động mềm là dây đai theo nguyên lý ma sát của Euler.

2.1.1.2. Hệ thống truyền động ăn khớp
a. Bộ truyền bánh răng: Hệ thống gồm có hai hoặc nhiều chi tiết truyền chuyển động dạng đĩa
hay trục có răng ở biên dạng ngồi cài vào nhau.


b. Bộ truyền xích: Hệ thống gồm có hai chi tiết truyền động có răng tượng tự như bánh răng
được đặt cách xa nhau, chuyển động được truyền thông qua một chi tiết truyền động gồm nhiều

mắc nối với nhau gọi là xích.

c. Bộ truyền trục vít – bánh vít: Hệ thống gồm có một trục ren (gọi là trục vít) với các ren cài
vào răng của một chi tiết dạng bánh răng gọi là bánh vít.


2.1.2. Hệ truyền động thuỷ lực khí nén
-

Truyền động thuỷ lực: Trong truyền động thuỷ lực việc truyền công suất trong hệ thống do

chất lỏng đảm nhận. Tuỳ theo việc sử dụng năng lượng của dòng chất lỏng là thế năng hay động
năng mà hệ thống được gọi là truyền động thuỷ tĩnh hay truyền động thuỷ động.
+ Truyền động thuỷ tĩnh làm việc theo nguyên lý choán chỗ. Trong trường hợp đơn giản nhất,
hệ thống gồm một bơm được truyền động cơ học cung cấp một lưu lượng chất lỏng để làm chuyển
động một xy lanh hay một động cơ thuỷ lực. Áp suất tạo bởi tải trọng trên động cơ hay xi lanh lực
cùng với lưu lượng đưa đến từ bơm tạo thành công suất cơ học truyền đến các máy cơng tác. đặc

tính của truyền lực thuỷ tĩnh có tính chất: tần số quay cũng như vận tốc của máy công tác trong
thực tế không phụ thuộc vào tải trọng. Do có khả năng tách bơm và động cơ theo không gian và sử
dụng các đường ống rất linh động nên không cần một không gian lắp đặt xác định giữa động cơ và
máy công tác. Trên hệ thống truyền động thuỷ tĩnh có thể thay đổi tỷ số truyền vô cấp trong một
khoảng rộng. Chất lỏng thuỷ lực hiện nay có thể được sử dụng là dầu từ dầu mỏ, chất lỏng khó
cháy, dầu có nguồn gốc thực vật hoặc nước.


+ Truyền động thuỷ động được cấu tạo từ một phần bơm và một phần động cơ (tua bin). Việc
chuyển đổi mô men và tần số quay được thực hiện nhờ động năng của khối chất lỏng. đường đặc
tính của truyền động thuỷ động có tính chất: tần số quay của phần bị động giảm khi mô men quay
tăng. Trong sử dụng, truyền động thuỷ động có cấu trúc gọn nhưng u cầu có một khơng gian xác
định giữa động cơ và thiết bị cần dẫn động.
-

Truyền động khí nén: Cấu trúc tổng quát của truyền động khí nén cũng tương tự như cấu

trúc của truyền động thuỷ tĩnh. điều khác biệt cơ bản dẫn đến sự khác biệt về tính chất hoạt động và
cấu trúc của các chi tiết là môi chất truyền năng lượng. Trong các hệ thống truyền động khí nén
mơi chất là khơng khí nén – một chất “lỏng” chịu nén. Như vậy có thể lấy khơng khí từ mơi trường,
nén lại, truyền dẫn làm hoạt động các động cơ khí nén hoặc xy lanh khí nén và lại thải ra mơi
trường.
Ngồi ra để thiết kế một hệ thống truyền lực cịn có các giải pháp kết hợp: thuỷ lực – khí nén;
điện – khí nén; điện – thuỷ lực,…
Giải pháp tối ưu cho một nhiệm vụ điều khiển và truyền lực luôn phụ thuộc vào mức độ thực
hiện các yêu cầu công nghệ, kỹ thuật và kinh tế. Trong kỹ thuật có hàng loạt các trường hợp ứng
dụng và các lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu. Khi đó việc lựa chọn sử dụng loại truyền lực và truyền
động nào là dựa vào các lợi thế đặc biệt của một loại. Các bộ truyền lực tịnh tiến để khắc phục lực
tải lớn với vận tốc nhỏ thường được thực hiện bằng thuỷ lực. Thí dụ cho các trường hợp này là các
máy nén ép trong công nghiệp ô tô và công nghiệp chế tạo vật liệu nhân tạo, bộ phận nâng hạ trong

các máy nâng hàng, máy xúc và cần cẩu tự hành,… Cả truyền động của các máy công tác hạng
nặng và các máy công nghiệp cũng được thực hiện bằng thuỷ lực. Trong các máy công cụ, trong kỹ
thuật rô bốt và chế tạo máy, trong chế tạo tàu biển, hàng không, trên các xe vận tải cũng luôn gặp
các ứng dụng của kỹ thuật thuỷ lực và khí nén. Trong kỹ thuật truyền lực, điều khiển và điều chỉnh
ngồi thuỷ lực và khí nén còn ứng dụng cả các giải pháp cơ học, điện - điện tử hoặc liên hợp các
giải pháp. đặc biệt các bộ truyển thuỷ lực - điện và khí nén - điện ngày càng được phát triển rộng
rãi do được kết nối với máy tính và ứng dụng kỹ thuật điều khiển số. Các hệ thống thuỷ lực và khí
nén điều khiển số ngày càng có ý nghĩa lớn trong sản xuất.


2.1.3. Truyền động điện
2.1.3.1. Khái niệm
Hệ truyền động điện là tập hợp các thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện
tử phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng cung cấp cho các cơ cấu công tác
trên các máy sản xuất, cũng như gia cơng truyền tín hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi
năng lượng đó theo yêu cầu công nghệ.
2.1.3.2Cấu trúc của hệ truyền động điện

Trong đó:
-

Phần lực (mạch lực): Lưới điện (nguồn điện) cấp điện năng đến bộ biến đổi (BBĐ) và động
cơ điện (ĐC) truyền động phụ tải (MSX).
Các bộ biến đổi:
+ Bộ biến đổi máy điện (máy phát điện một chiều, xoay chiều, máy
điện khuếch đại)
+ Bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà)


+ Bộ biến đổi điện tử, bán dẫn (chỉnh lưu thyristor, bộ điều áp một

chiều, biến tần transistor, thyristor).
Động cơ điện: Một chiều, xoay chiều và các loại động cơ đặc biệt.
-

Phần điều khiển (mạch điều khiển):
+ Cơ cấu đo lường.
+ Bộ điều chỉnh tham số và cơng nghệ.
+ Khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ cơng nghệ và cho
người vận hành.
+ Mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác hoặc với máy tính
điều khiển.
2.1.1.3. Phân loại hệ truyền động điện
Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị

điện tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp cho cơ cấu chấp
hành trên các máy sản xuất, đồng thời có thể điều khiển dịng năng lượng đó theo u cầu cơng
nghệ của máy sản xuất.

a. Hệ truyền động điện động cơ một chiều


Trong đó:
- BBĐ: Bộ biến đổi, dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành một chiều hoặc ngược
lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng hoặc ngược lại), biến đổi mức điện áp (hoặc
dòng điện), biến đổi số pha, biến đổi tần số... Các BBĐ thường dùng là máy phát điện, hệ máy
phát - động cơ (hệ F-Đ), các chỉnh lưu khơng điều khiển và có điều khiển, các bộ biến tần...
- Đ: Động cơ điện một chiều là thiết bị biến đổi điện năng thành cơ năng, như vậy ta có thể
xem động cơ là một thiết bị có đầu vào là hiệu điện thế và cường độ dòng điện, và đầu ra của động
cơ chính là momen và tốc độ. Động cơ điện một chiều gồm các loại: Động cơ điện một chiều kích
từ độc lập, động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, động cơ điện một chiều kích từ song song và

động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp.
- ĐL: là các khâu đo lường có nhiệm vụ biến đổi dạng tín hiệu đầu ra về dạng tín hiệu điện áp
hoặc dịng điện phù hợp với tín hiệu đặt và có giá trị tỉ lệ với đại lượng điều chỉnh đầu ra.
- R: là bộ điều chỉnh nhận tín hiệu thông báo các sai lệch về trạng thái làm việc của hệ thống
tự động thông qua việc so sánh giữa tín hiệu đặt THĐ và tín hiệu đo lường các đại lượng đầu ra của
hệ thống. Tín hiệu sai lệch này khi qua bộ điều chỉnh R sẽ được khuếch đại và tạo hàm chức năng
điều khiển (tích phân, vi phân) sao cho đảm bảo chất lượng động và tĩnh của hệ thống tự động. Tín
hiệu đầu ra của bộ điều chỉnh được dùng để điều khiển bộ biến đổi BĐ.


- THĐ: là tín hiệu đầu vào hệ thống để điều khiển hệ thống được gọi là tín hiệu đặt (chủ đạo).
- NL: là các tín hiệu nhiễu (nhiễu loạn) tác động lên hệ.
- MSX: máy sản xuất hay cơ cấu làm việc, thực hiện các thao tác sản xuất và công nghệ (gia
công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển...).

Ưu, nhược điểm của động cơ một chiều:
-

-

Ưu điểm: có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm việc
khác nhau. Song ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả
năng quá tải. Nếu như bản thân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng hoặc nếu đáp
ứng được thì chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần…) rắt đắt tiền thì động cơ
điện một chiều khơng những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực,
mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao.
Nhược điểm: do có hệ thống cổ góp – chổi than nên vận hành kém tin cậy và khơng an tồn
trong mơi trường rung chấn, dễ cháy nổ.

b. Hệ truyền động điện động cơ xoay chiều

Gồm:


-

-

-

BĐ: là bộ biến đổi dòng xoay chiều thành một chiều hoặc một chiều thành xoay chiều, biến
đổi nguồn áp hay nguồn dòng, biến đổi mức điện áp, dòng điện, tần số hay pha.
Đ: động cơ xoay chiều dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hoặc ngược lại cơ năng
thành điện năng trong chế độ hãm. Động cơ này sẽ tạo ra tốc độ quay, qua thiết bị truyền lực
động cơ sẽ chuyền cơ năng của mình cho máy sản xuất để thực hiện các yêu cầu sản xuất
khác nhau. Động cơ xoay chiều gồm động cơ không đồng bộ (một pha và ba pha), động cơ
đồng bộ.
THĐ: là tín hiệu đầu vào hệ thống để điều khiển hệ thống được gọi là tín hiệu đặt (chủ đạo).
MSX: máy sản xuất, là cơ cấu làm việc, thực hiện các thao tác sản xuất và công nghệ (gia
công chi tiết, nâng hạ hoặc di chuyển)
NL: : là các tín hiệu nhiễu (nhiễu loạn) tác động lên hệ.
R: là bộ điều chỉnh nhận tín hiệu thơng báo các sai lệch về trạng thái làm việc của hệ thống
tự động thông qua việc so sánh giữa tín hiệu đặt THĐ và tín hiệu đo lường các đại lượng
đầu ra của hệ thống. Tín hiệu sai lệch này khi qua bộ điều chỉnh R sẽ được khuếch đại và tạo
hàm chức năng điều khiển (tích phân, vi phân) sao cho đảm bảo chất lượng động và tĩnh của
hệ thống tự động. Tín hiệu đầu ra của bộ điều chỉnh được dùng để điều khiển bộ biến đổi
BĐ.
ĐL: là các khâu đo lường có nhiệm vụ biến đổi dạng tín hiệu đầu ra về dạng tín hiệu điện áp
hoặc dịng điện phù hợp với tín hiệu đặt và có giá trị tỉ lệ với đại lượng điều chỉnh đầu ra.
Ưu điểm động cơ điện xoay chiều: do tính ưu việt của hệ thống điện xoay chiều để sản

xuất, để truyền tải…, cả máy phát và động cơ xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản, công suất lớn
và dễ vận hành… mà động cơ điện xoay chiều ngày càng được sử dụng phổ biến và rộng rãi. Ví
dụ động cơ điện 3 pha roto lồng sóc ngày nay được sử dụng rất phổ biến và rộng rãi trong mọi
lĩnh vực bởi ưu điểm rất lớn như thiết kế chế tạo đơn giản hơn nhiều so với động cơ roto dây
quấn và có độ bền cơ học rất cao, khả năng chịu va đập và làm việc trong mơi trường ẩm ướt tốt
thậm chí được chế tạo đặc biệt có thể ngâm ở dưới nước. Động cơ roto lồng sóc có thể tự mở
máy mà không cần dùng thiết bị phụ trợ nào khác do đó giá thành của động cơ lồng sóc cũng
khá rẻ đem lại hiệu quả kinh tế cao cho người sử dụng.

c. Hệ truyền động điện động cơ bước
Động cơ bước có thể được mơ tả như một động cơ điện không dùng bộ chuyển mạch.
Cụ thể, các máu trong động cơ là stator và rotor là nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp
của động cơ biến từ trở, nó là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính, Tất cả các mạch
đảo phải được điều khiển bên ngoài bộ điều khiển và đặc biệt các động cơ và bộ điều khiển


được thiết kế để động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như là quay đến bất
kỳ vị trí nào.
Hầu hết các động cơ bước có thể chuyển động ở tần số âm thanh, cho phép chúng quay
khá nhanh và với một bộ điều khiển thích hợp chúng có thể khởi động và dừng lại dễ dàng ở bất
kỳ vị trí nào đó.
Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các
động cơ điện thơng thường. Thực chất nó là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu
điều khiển dưới dạng xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động quay góc hoặc
chuyển động của rotor có khả năng cố định rotor ở những ví trí cần thiết.
Hệ truyền động điện động cơ bước có 5 đặc điểm cơ bản:
-

-

-

-

Không chổi than: không xảy ra hiện tượng đánh lửa chổi than gây tổn hao năng lượng, tại
một số mơi trường đặc biệt là hầm lị có thể gây nguy hiểm.
Tạo được momen giữ: một vấn đề khó trong điều khiển là điều khiển động cơ ở tốc độ thấp
mà vẫn giữ được momen tải lớn. Động cơ bước là thiết bị làm việc tốt ở trong vùng tốc độ
nhỏ. Nó có thể giữ được momen thậm chí cả vị trí nhờ vào tác dụng hãm lại của từ trường
rotor.
Điều khiển vị trí theo vịng hở: một lợi thế rất lớn của động cơ bước là ta có thể điều chỉnh
vị trí quay của rotor theo ý muốn mà khơng cần đến phản hồi vị trí như các động cơ khác,
không phải dùng đến encoder hay máy phát tốc.
Độc lập với tải: với các loại động cơ khác đặc tính của tải rất ảnh hưởng tới chất lượng điều
khiển. Với động cơ bước, tốc độ quay của rotor không phụ thuộc và tải (khi vẫn nằm trong
vùng momen có thể kéo được). Khi momen tải quá lớn gây ra hiện tượng trượt, do đó khơng
thể kiểm sốt được góc quay.
Đáp ứng tốt: động cơ bước có thể đáp ứng tốt khi khởi động, dừng và đảo chiều quay một
cách dễ dàng.
Ưu, nhược điểm của động cơ bước:

-

Ưu điểm có thể điều khiển chính xác góc quay, giá thành thấp.
Nhược điểm về cơ bản dòng từ Driver tới cuộn dây động cơ không tăng hoặc giảm trong lúc
hoạt động, do đó nếu bị quá tải động cơ sẽ bị trượt bước gây sai lệch trong điều khiển. Động
cơ bước gây ra nhiều nhiễu và rung động hơn động cơ servo. Động cơ bước khơng thích hợp
cho các ứng dụng dùng tốc độ cao.

Hình ảnh động cơ bước
d. Hệ truyền động điện động cơ Servo
Động cơ Servo DC là gì?


-

Động cơ DC Servo
DC Servo motor cấu trúc cơ bản và động cơ DC nói chung tương tự.
Tốc độ động cơ n = E / K1j = (Ua-IaRa) / K1j.
Trong đó E là phần tử EMF quay trở lại. K là hằng số. J là thông lượng cực. Ua, Ia là điện
áp phần ứng và dòng điện. Ra là phần ứng điện trở.
Thay đổi Ua hoặc thay đổi φ, có thể điều khiển tốc độ của mô tơ Servo DC. Nhưng thường
được sử dụng để điều khiển phương pháp điện áp phần ứng. Trong động cơ Servo nam châm
vĩnh cửu, cuộn dây kích thích được thay thế bằng nam châm vĩnh cửu. Động cơ Servo DC
có đặc tính điều chỉnh tuyến tính tốt và đáp ứng thời gian nhanh.

Động cơ Servo AC là gi?


Động cơ AC Servo
-

-

Cấu hình cơ bản của động cơ Servo AC tương tự như của động cơ cảm ứng AC (động cơ
khơng đồng bộ).
Trong stator có hai góc điện xoay 90 ° của cuộn dây kích thích Wf và cuộn dây điều khiển
WcoWf. Sau đó một điện áp AC không đổi, sử dụng Wc được áp dụng cho điện áp AC hoặc

thay đổi pha, để điều khiển động cơ chạy mục đích.
Động cơ Servo AC với hoạt động ổn định. Khả năng điều khiển tốt, đáp ứng nhanh, độ nhạy
cao và đặc tính cơ học. Đặc tính điều chỉnh của các chỉ số phi tuyến tính nghiêm ngặt. (Yêu
cầu ít hơn 10% đến 15% và nhỏ hơn 15% đến 25%).

Ưu và nhược điểm của động cơ AC Servo và DC Servo.
Động cơ DC Servo
Ưu điểm:
-

Kiểm sốt tốc độ chính xác.
Đặc điểm tốc độ mơ-men xoắn rất khó, ngun tắc điều khiển đơn giản, dễ sử dụng, giá rẻ.
Nhược điểm:

-

Bàn chải cho giới hạn tốc độ, sức đề kháng bổ sung. Dẫn đến các hạt mài mịn (mơi trường
khơng có bụi khơng thích hợp).
Động cơ AC Servo
Ưu điểm:


-

Điều khiển tốc độ tốt, điều khiển trơn tru trên tồn bộ vùng tốc độ. Hầu như khơng dao
động.
Hiệu suất cao hơn 90%, ít nhiệt, điều khiển tốc độ cao, điều khiển vị trí chính xác cao. (Tùy
thuộc vào độ chính xác của bộ mã hóa). Mơ-men xoắn, qn tính thấp, tiếng ồn thấp, khơng
có bàn chải mặc, bảo trì miễn phí. (Đối với mơi trường khơng có bụi, nổ).
Nhược điểm:

-

Điều khiển phức tạp hơn, các thông số ổ đĩa cần phải điều chỉnh các thông số PID để xác
định nhu cầu kết nối nhiều hơn.

So sánh động cơ AC Servo và DC Servo.
AC Servo hiệu suất động cơ là tốt hơn. Bởi vì AC Servo là một điều khiển sóng sin,
momen xoắn gợn là nhỏ. Và DC Servo khơng chổi than là điều khiển sóng hình thang. Nhưng
DC Servo khơng chổi than để đạt được kiểm sốt là tương đối đơn giản, giá rẻ.
Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ ổ đĩa AC Servo vĩnh cửu làm cho hệ thống
Servo DC đối mặt với khủng hoảng bị loại bỏ.
Từ những năm 1980, với sự phát triển của các mạch tích hợp. Cơng nghệ điện tử cơng suất
và cơng nghệ biến tần tốc độ AC. Công nghệ truyền động AC Servo nam châm vĩnh cửu đã
được phát triển vượt bậc. Các nhà sản xuất điện nổi tiếng đã giới thiệu dòng động cơ Servo AC
mới và dòng sản phẩm Servo. Hệ thống Servo AC đã trở thành hệ thống Servo hiệu suất cao
hiện đại, hướng phát triển chính, để hệ thống Servo DC quay mặt ra khỏi khủng hoảng.

Động cơ AC Servo nam châm vĩnh cửu khi so sánh với động cơ DC Servo thì có
những ưu điểm chính là:
-

Khơng có bàn chải và chuyển mạch, chạy đáng tin cậy hơn, bảo trì miễn phí.
Nhiệt cuộn dây stato giảm đáng kể.
Quán tính là nhỏ, hệ thống phản ứng nhanh là tốt.
Trạng thái làm việc mô-men xoắn cao tốc độ cao là tốt.
Sức mạnh tương tự dưới kích thước nhỏ của trọng lượng nhẹ.
Từ những phân tích, so sánh ở trên về các loại động cơ thì động cơ AC Servo là phù hợp

nhất với yêu cầu của đề tài.

2.1.4Kết luận phương án truyền động
Từ yêu cầu công nghệ ta thấy để thực hiện công đoạn tra keo trên sẽ cần chuyền động theo 3
phương X,Y,Z và lựa chọn chuyển động theo các phương như sau :
Sản phẩm đặt trên khay và các điểm tra keo đều trên một mặt phẳng X,Y vì thế lựa chọn cơ
cấu định vị là hệ 2 trục vitme động cơ AC Servo sẽ là phù hợp và cho chất lượng định vị tốt nhất vì
có thể đáp ứng được u cầu về mặt chính xác và tốc độ do những ưu điểm mang lại kể trên của
động cơ AC Servo và hệ truyền lực vitme.
Tuy nhiên về phần đưa ống bơm keo xuống gần sản phẩm ta có thể sử dụng xylanh tịnh tiến
để dẫn hướng vì vị trí cần tra keo nằm trên bề mặt phẳng của sản phẩm, do đó khơng nhất thiết phải
sử dụng thêm một cơ cấu trục servo thứ 3 mà vẫn đảm bảo được yêu cầu công nghệ và tiết kiệm
được chi phí.
Vì thế trong hệ thống này sẽ bao gồm 2 loại truyền động là truyền động động cơ (cụ thể là
động cơ AC Servo) và truyền động xylanh khí nén.

2.2. Nghiên cứu hệ Servo

2.2.1. Khái quát chung về động cơ Servo
Động cơ Servo là thiệt bị được điều khiển bằng chu trình kín. Từ tín hiệu vận tốc hoặc
vị trí, hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển sẽ điều khiển hoạt động của một động cơ Servo. Với
lý do nêu trên sensor đo tốc độ hoặc vị trí là các bộ phận cần thiết phải tích hợp cho động cơ
Servo. Đặc tính vận hành của một động cơ Servo phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính từ và phương
pháp điều khiển động cơ Servo.


Bộ điều khiển và động cơ Servo
Động cơ Servo là thành phần quan trọng của hệ thống điều khiển chuyển động. Để
hoạt động được, chúng ta phải nối động cơ Servo với các phần cứng, phần mềm hỗ trợ điều
khiển chuyển động. Động cơ Servo được kết hợp cơ khí với các thiết bị máy móc khác để cung

cấp lực di chuyển các thiết bị này theo yêu cầu của ứng dụng. Trong đề tài này chúng ta sẽ cùng
khám phá công nghệ để vận hành động cơ Servo, bộ điều khiển động cơ Servo và các phương
pháp phản hồi để đạt được hoạt động như mong muốn.
2.2.2. Cấu hình hệ AC Servo
Thông thường hệ AC Servo chủ yếu được cấu hình bởi 3 thành phần sau:
-

Bộ khuếch đại Servo: là bộ điều khiển có chức năng cung cấp đủ năng lượng cho động cơ
theo đúng cách, đúng thời điểm.
Động cơ Servo: là thiết bị dò và dẫn động
Bộ điều khiển để phát đi các lệnh điều khiển thông thường là PLC hoặc bộ điều khiển
chuyển động chuyên dụng sẽ chạy chương trình điều khiển để thực hiện đúng theo yêu cầu
kỹ thuật của ứng dụng.


Khái quát về hệ AC Servo

Bộ điều khiển gửi các lệnh tới bộ khuếch đại servo


Sau khi nhận được lệnh bộ khếch đại servo sẽ truyền lệnh tới động cơ Servo, sau đó nó sẽ
phát ra lực dẫn động theo lệnh đó.

Động cơ servo cũng có bộ mã hóa để dị vị trí hiện tại rồi gửi thông tin này về bộ
khuếch đại servo. Bộ khuếch đại sẽ so sánh giá trị của lệnh với giá trị hiện tại như bộ mã hóa đã
đọc được rồi sau đó đưa ra một lệnh sửa đổi để giảm tối thiểu mức chênh lệch. Quá trình này
được gọi là quá trình điều khiển hồi tiếp, quá trình này cho phép các AC servo liên tục sửa đổi
các chỉ dẫn theo kết quả thực tế để giảm tối thiểu mức chênh lệch. Do vậy mà các AC servo có
thể điều khiển chính xác như vậy.

2.2.3. Động cơ AC Servo
Động cơ hệ AC Servo được sử dụng trong các hệ thống điều khiển chuyển động để
cung cấp một lực cơ học cụ thể trong khoảng thời gian nhất định. Để đạt được điều này, chúng
ta phải điều khiển vị trí, vận tốc và mơ men của động cơ Servo theo yêu cầu ứng dụng. Trong
nội dung đề tài này chúng em sử dụng động cơ KF-KP43.
a. Giới thiệu về động cơ AC Servo.

Động cơ AC Servo

Về cấu tạo cơ bản thì động cơ hệ AC Servo là dạng động cơ đồng bộ 3 pha dùng nam
châm vĩnh cửu. Động cơ hệ Servo sẽ được tích hợp encoder độ phân giải lớn để giúp quá trình điều
khiển chính xác. Để điều khiển motor này thì mỗi hãng sẽ tích hợp riêng driver cho động cơ của
mình.
Tùy mỗi ứng dụng thì động cơ AC Servo thường có 3 chế độ điều khiển chính là tốc độ, vị trí
và torque (momen), ở mỗi chế độ khác nhau thì chúng ta cần cài đặt tùy theo thông số của ứng
dụng và tải. Lưu ý trong một thời điểm AC Servo chỉ chạy được một chế độ, một số loại Servo mới
hiện nay như Servo Yaskawa thì có thể chuyển đổi giữa các mode điều khiển trong quá trình hoạt
động. Ngồi ra khi sử dụng motor Servo thì bắt buộc các bạn phải dùng driver của đúng hãng đó thì
mới có khả năng hoạt động chính xác được.


Khi sử dụng động cơ AC Servo ta cần quan tâm tới độ phân giải của encoder vì nó sẽ ảnh
hưởng đến sai số của máy móc. Độ phần giải đối với Servo hiện nay dao động từ 2500 cho đến
2^17 hoặc 2^20 xung trên một vòng, khi độ phân giải encoder quá cao thì các bạn nên quan tâm tới
hộp số điện tử khi điều khiển motor Servo. Đối với một số dịng Servo cũ thì tín hiệu encoder sẽ
được nối trực tiếp với driver, một số dòng Servo mới sau này encoder có độ phân giải rất cao nên
thường được tích hợp board mạch để chuyển đổi dạng tín hiệu này thành truyền thơng để gửi vị trí
encoder cho driver.
Động cơ Servo AC được chia thành động cơ đồng bộ và không đồng bộ, điều khiển chuyển

động hiện tại thường được sử dụng động cơ đồng bộ, dải công suất, cơng suất lớn, qn tính lớn,
tốc độ cực đại thấp, tốc độ tăng với cơng suất suy giảm, thích hợp cho hoạt động trơn tru tốc độ
thấp của dịp này.
Rôto bên trong mô tơ Servo là nam châm vĩnh cửu, trình điều khiển điều khiển điện ba pha
U / V / W để tạo thành trường điện từ, rôto quay theo hành động của từ trường và bộ mã hóa đi
kèm với tín hiệu phản hồi tới trình điều khiển, giá trị phản hồi và giá trị đích Giá trị điều chỉnh góc
xoay của rơto, độ chính xác của mơ tơ Servo phụ thuộc vào độ chính xác của bộ mã hóa (số dịng).
b. Cấu tạo
Động cơ Servo chủ yếu được cấu tạo bới Stato, Roto (Nam châm vĩnh cửu) và Bộ mã hóa
(Bộ dị).


Cấu tạo của động cơ hệ AC Servo

-

Stato là bệ động cơ, sợi dây được quấn quanh lõi để cung cấp lực cần thiết để xoay Roto.

-

Roto là trục quay, nam châm vĩnh cửu cũng được sử dụng trong cấu tạo.

-

Bộ mã hóa được cấu tạo để dị vị trí tuyệt đối, được kết nối trực tiếp vào động cơ, bộ mã hóa
là bộ dị có thể đọc được vị trí hiện tại của động cơ. Bộ phận mã hóa được cấu tạo bởi đĩa
quang và các linh kiện điện tử dễ vỡ nên cần thao tác cẩn thận.

Thành phần của bộ mã hóa