Hệ thống điều khiển của dây chuyền ppsx

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA DÂY CHUYỀN
8.1 Mô tả hoạt động của dây chuyền:
Đầu tiên từ cụm cấp cán, cán - chi tiết cơ sở để lắp các chi tiết khác vào -
được cấp và định vị trên giá nâng, giá nâng này có chuyển động nâng hạ để di
chuyển cụm chi tiết lắp dọc theo một đường thẳng trên dây chuyền.
Cán được di chuyển đến vị trí cấp ruột, tại đây ruộ
t được đẩy vào cán nhờ
một xylanh mang ty đẩy. Cụm chi tiết cán + ruột tiếp tục được di chuyển đến vị
trí cấp tảm, cụm chi tiết trước tiên được kiểm tra sự hiện diện của ruột (nhờ
một sensor quang để phát hiện), nếu công việc đưa ruột vào cán thành công thì
tại đây tảm sẽ được đẩy để gắn vào đầu cán.
Cụm cán + ruột + tảm lại tiế
p tục được di chuyển đến vị trí vặn tảm (mối
ghép giữa cán và tảm là mối ghép ren), tại đây lại bố trí một sensor quang để
kiểm tra tảm trước khi vặn. Khi tảm đã được gắn đúng vị trí, đầu vặn ren sẽ
tiến tới vặn chặt tảm với cán.
Bên dưới là biểu đồ thời gian phối hợp chuyển động của các cơ cấu.



Dây chuyền tự động bao gồm 7 cơ cấu chính (cấp cán, cấp tảm, cấp ruột,
vặn tảm, phiến kẹp, chốt tỳ, cơ cấu di chuyển) ngồi cơ cấu di chuyển ra thì hoạt
động của các cơ cấu còn lại được thực hiện bởi xy lanh khí nén và các xylanh
này có sự phối hợp chuyển động với nhau được điều khiển bởi bộä cam. Sau
khi phân tích và phối hợp chuyển động của các cơ cấu ta thiết lập được sơ đồ
thời gian như trên. Để đảm bảo năng suất là 50 sản phẩm/phút thì chu kỳ làm
việc của các cơ cấu này là T=1, 2s.
Từ chu kỳ T=1, 2s ta bắt đầu phân phối chuyển động của các cơ cấu cũng
như thời gian hoạt động của từng cơ cấu. Dựa vào biểu đồ th
ời gian ta thấy
hành trình chuyển động của các xylanh như: cấp cán, cấp tảm, cấp ruột, vặn

tảm tương đối giống nhau. Do xylanh của các cơ cấu này làm việc một cách
độc lập, riêng lẽ, chỉ phụ thuộc biên dạng và cách bố trí các cam điều khiển
tương ứng cho từng hoạt động một: cấp cán, cấp ruột, cấp tảm…trên giá đỡ.
Khi cụm cán + ruột tới vị trí cấ
p tảm do ruột có chiều dài lớn hơn cán nên
một phần ruột ló ra khỏi cán và nó nằm lệch khỏi tâm của cán làm cho việc
đóng tảm khó khăn. Do đó ta dùng chốt tỳ để nâng ruột lên để có thể lắp tảm
một cách dễ dàng.
Ngồi ra do yêu cầu lực đóng tảm nên ta cần phiến kẹp để kẹp chặt cán trên
giá đỡ giúp việc đóng tảm được dễ dàng.
Vì vậy khi xylanh cấp tả
m, vặn tảm đẩy tới thì tương ứng xylanh mang
phiến kẹp và chốt tỳ phải giữ, đỡ. Còn cơ cấu di chuyển thì ngược lại với các
cơ cấu trên, khi cơ cấu di chuyển hoạt động thì các xylanh cơ cấu khác hoặc lùi
về hoặc nghỉ.
Từ biểu đồ thời gian ta thấy :
Trong 0, 4s đầu thì các xylanh cấp cán, ruột, tảm, vặn tảm bắt đầu đẩy ra,
từ 0, 4-0, 5s thì các xylanh d
ừng tại vị trí làm việc, tại thời điểm 0, 1-0, 4s
xylanh cấp tảm đẩy thì tại thời gian đó 0, 2-0, 3 xylanh chốt tỳ bắt đầu nâng
ruột và ngừng lại từ 0, 3-0, 5s. Tại thời điểm từ 0, 2-0, 4s xylanh vặn tảm đẩy
thì xylanh phiến kẹp thực hiện quá trình kẹp. Sau khi tất cả các cơ cấu đã lùi
hoặc dừng tại vị trí nghỉ thì cơ cấu di chuyển mớ
i hoạt động và kéo dài từ 0, 5-
0, 8s là nâng cụm chi tiết lắp lên và hạ xuống vị trí mới trên bàn đỡ trong vòng
0, 6-1, 1s.Từ 1, 1-1, 2 các cơ cấu đều nghỉ, kết thúc một chu kỳ làm việc.
Từ nguyên lý hoạt động ta lần lượt đi thiết kế từng cam ứng với từng cơ
cấu trên.

8.2 Tính tốn, tổng hợp cơ cấu cam:
Cơ cấu cam là dạng cần đẩy đáy con l
ăn và qui luật chuyển động của cần
đẩy theo qui luật chuyển động đường Cosin
Với quy luật chuyển động đường Cosin, ta có gia tốc khâu được dẫn biến
đổi theo quy luật:
t
T
Aa
π
2
cos×=
.
Hệ thức giữa chuyển vị, vận tốc và gia tốc của cần đẩy theo góc quay của
cam:
- Chuyển vị :
)cos1(
2
1
ϕ
ϕ
π
−=
h
S
;
- Vận tốc :
ϕ
ϕ

π
ϕ
π
ϕ
11
sin
2
h
d
d
S
=
;
- Gia tốc :
ϕ
ϕ
π
ϕ
π
ϕ
1
2
1
2
2
2
cos
2
⋅⋅=
h

d
S
d
;
Các thông số ban đầu:
- Hành trình cần đẩy: h = 4 mm.
- Chọn
)(
2
rad
veà
ñi
π
ϕϕ
==
.
- Chọn góc áp lực cho phép lớn nhất
o
35][
max
=
α
.
Từ các thông số trên và biểu đồ thời gian phối hợp chuyển động của các
cơ cấu ta suy ra được thông số của từng cam tương ứng với từng cơ cấu:
* Cơ cấu cấp cán:
)(
2
rad
veà

ñi
π
ϕϕ
==
;
)(
3
2
rad
xa
π
ϕ
=
;
)(
3
rad
gaàn
π
ϕ
=
;

* Cơ cấu cấp ruột:
)(
2
rad
veà
ñi
π

ϕϕ
==

)(
6
5
rad
xa
π
ϕ
=
;
)(
6
rad
gaàn
π
ϕ
=
;
* Cơ cấu cấp tảm :
Các thông số cam giống như cơ cấu cấp cán.
* Cơ cấu vặn tảm:
)(
2
rad
veà
ñi
π
ϕϕ

==
;
)(
12
5
rad
xa
π
ϕ
=
;
)(
12
7
rad
gaàn
π
ϕ
=
;
* Cơ cấu chốt tỳ:
)(
2
rad
veà
ñi
π
ϕϕ
==
;

)(
2
rad
xa
π
ϕ
=
;
)(
2
rad
gaàn
π
ϕ
=
;
* Phiến kẹp:
Các thông số cam giống như cơ cấu cấp ruột.
* Cơ cấu di chuyển:
Cam của cơ cấu di chuyển không dùng để điều khiển sự di chuyển mà
dùng để nhận biết cơ cấu di chuyển


 Tổng hợp cơ cấu cam:
Tổng hợp lực học:
Do miền chọn tâm cam của cam chỉ phụ thuộ
c vào đồ thị vận tốc và
khoảng chuyển vị, nên miền chọn tâm cam của từng cam trong bộ cam là như
nhau.
Đồ thị vận tốc của một cam như sau (cam cấp cán):

Đồ thị chuyển vị:

Vẽ đồ thị [ S, dS/dϕ ] với cùng một tỷ lệ xích:


Từ đồ thị, ta chọn tâm cam cách vị trí thấp nhất của cần 25(mm).
Tổng hợp động học:
Từ đồ thị chuyển vị với trục s có tỉ lệ xích là 1, ta xác định được biên
dạng cam:
Đường kính con lăn của cần đẩy : d=5 mm.
Do đó chọn bề dầy cam b=8 mm.













Sau khi xác định được biên dạng và kích thước cam, ta tiến hành bố trí
các cam này trên trục, mỗi cam được bố trí với góc lệch tương đối so với nhau
để đảm bảo sự phối hợp chuyển động của các cơ cấu. Cách bố trí như sau:

8.1.2 Xy lanh.
Chọn xylanh cho các cơ cấu cấp cán, cấp ruột, cấp tảm, vặn tảm, tấm kẹp,
:
Xylanh cấp cán: chọn loại xylanh có hành trình l=70 mm
Đường kính ti d=6 mm
Đường kính piston D=12 mm
Xylanh cấp ruột: chọn loại xylanh có hành trình l=200 mm
Đường kính ti d=6 mm
Đường kính piston D=12 mm
Xylanh cấp tảm: chọn loại xylanh có hành trình l=60 mm
Đường kính ti d=6 mm
Đường kính piston D=12 mm
Xylanh vặn tảm: chọn loại xylanh có hai ti (ti cố định)
Hành trình l=70 mm
Đường kính ti d=6 mm
Đường kính piston D=12 mm



Hình1: Hình dáng xy lanh đẩy ruột

Hình 2:xy lanh phiến kẹp Hình 3: xy lanh cấp cán
 Aùp suất khí:

- Đối với xylanh cấp cán:
Các thông số của xylanh như sau:
Đường kính ty : d=6mm
Đường kính piston: D=12mm
Chiều dài ty: L=200mm
Tấm trượt có : chiều dài l=250mm, chiều rộng b=145mm, chiều cao h=10mm
Thể tích của tấm trựơt là:
V=b.h.l=250.145.10=362500mm
3

Khối lượng tấm trượt
m=
8275.236250010.8.7
6
=×=×
−
v
ρ
kg
Lực ma sát giữa tấm trượt và tấm đế.
F
ms
=N.f=P.f=2.8275.10.0.2=5.65(N)
Hệ số ma sát f=0.2( giữa thép và thép)
Chọn lực đẩy F
d
=6(N) =0.6 (da.N)
Diện tích của ty xylanh là:
2
22

27,28
4
6.
4
mm
d
S ===
ππ

Diện tích của piston
2
22
09,113
4
12.
4
mm
D
S ===
ππ

Để có tấm trượt có thể trượt trên tấm đỡ thì lực đẩy(F
d
)>lực ma sát(F
ms
)do đó
từ công thức:
F
d
=p.(S

p
-S
ti
) P=0.07bar
Vận tốc của xylanh là v
o
=10.5m/phút
Công thức tính diện tích của đường ống [tài liệu thuỷ lực và khí nén, tập 2]
 Lưu lượng, tiết diện ống khí:
Công thức tính lưu lượng
S
X
Q
v
o
.10
×
=

Æ Q=0.13 l/phút
Tiết diện của ống dẫn là :Q=90.S
t
.p
Æ S
t
=0.02 cm
2
- Xylanh cấp ruột
Aùp suất P=0.07 bar
Vận tốc của xylanh là v

o
=24m/phút
Q=0.297 l/phút
Tiết diện của ống là: S
t
=0.045 cm
2

- Xylanh cấp tảm
Aùp suất P=0.07 bar
Vận tốc của xylanh là v
o
=9m/phút
Q=0.018 l/phút
Tiết diện của ống là: S
t
=0.11 cm
2

- Xylanh vặn tảm
Aùp suất P=0.07 bar
Vận tốc của xylanh là v
o
=16.8m/phút
Q=0.208 l/phút
Tiết diện của ống là: S
t
=0.032 cm
2

- Xylanh chốt tỳ
Aùp suất P=0.07 bar
Vận tốc của xylanh là v
o
=6m/phút
Q=0.07 l/phút
Tiết diện của ống là: S
t
=0.012 cm
2

- Xylanh phiếm kẹp
Aùp suất P=0.7 bar
Vận tốc của xylanh là v
o
=3.6m/phút
Q=0.045 l/phút
Tiết diện của ống là: S
t
=0.007 cm
2

Kết luận:
Sau khi tính tốn ta chọn tất cả các ống dẫn có đường kính D=5 (mm)
Để có thể điều chỉnh vận tốc của các xylanh ta bố trí thêm các van tiết lưu.