THIẾT kế và CHẾ tạo hệ THỐNG CAM điện tử điều KHIỂN số

Vì góc φ1 ch n tr c, nên s ch n các góc có trong các lo i ê-ke vƠ ch n sao cho các kho ng chia trên tr c hoƠnh bằng nhau... Đầu cần chuy n đ ng trên vòng tròn tơm C, bán kính B0C... Động

VI

M C L C

Lụ L ωH KHOA H ω I

L I ωAM ĐOAN III

L I ω M N IV TịM T T V

DANH M ω HỊNH IX DANH M ω ψ NG XI

ωh ng 1 1

T NG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đ 1

1.β ωam đi n t 1

1.γ ωác k t qu nghiên c u trong vƠ ngoƠi n c v cam đi n t 2

1.4 Tính cấp thi t c a đ tƠi 5

1.5 ụ nghĩa khoa h c vƠ ý nghĩa th c ti n c a đ tƠi 5

1.5.1 ụ nghĩa khoa h c c a đ tƠi 5

1.5.β ụ nghĩa th c ti n c a đ tƠi 5

1.6 M c tiêu nghiên c u 5

1.7 Nhi m v vƠ ph m vi nghiên c u đ tƠi 5

1.8 Ph ng pháp nghiên c u 6

ωh ng β 7

ω S Lụ THUY T 7

β.1 ω cấu cam 7

β.1.1 Gi i thi u v ωam 7

β.1.β Đ nh nghĩa c cấu ωam 7

2.1.γ ωác thông số c b n c a c cấu cam 8

β.1.γ.1 Thông số hình h c c a cam 8

β.1.γ.β Thông số đ ng h c c a c cấu cam 8

β.1.γ.γ Thông số l c h c c a c cấu cam 9

β.1.4 Phơn tích đ ng h c c cấu cam 10

β.1.4.1 ωam cần đầu nh n 10

β.1.4.β ωam cần đầu bằng 14

β.1.4.γ ωam cần đầu con lăn 14

β.β ω s thi t k cam đi n t 15

β.γ Đ ng c 15

β.γ.1 Đ ng c b c 15

VII

β.γ.β Đ ng c Servo 16

β.γ.γ Đ ng c Dω 17

β.γ.4 Đ ng c tuy n tính (Linear motor) 18

β.4 ω cấu truy n đ ng 18

2.4.1 Vitme bi 18

β.4.β ψánh răng thanh răng 19

2.5 Linh ki n đi n t 20

β.5.1 Vi đi u khi n 20

β.5.1.1 Đ nh nghĩa 20

β.5.1.β S l c v Iω 89S5β 20

β.5.β LωD hi n th 22

2.5.3 Driver đ ng c b c 22

ωh ng γ 24

THI T K VÀ ωH T O MỌ HỊNH ωAM ĐI N T 24

γ.1 Thi t k mô hình cam đi n t 24

γ.1.1 ωác ph ng án thi t k : 25

3.1.1.1 S d ng c cấu bánh răng thanh răng 25

γ.1.1.β S d ng đ ng c tuy n tính 26

γ.1.1.γ S d ng vitme đai ốc bi 26

γ.1.β Đánh giá các ph ng án thi t k : 27

γ.β Mô hình cam đi n t 27

ωh ng 4 28

THI T K VÀ ωH T O M ωH ĐI U KHI N ωAM ĐI N T 28

4.1 Vấn đ cần gi i quy t 28

4.β N i suy đ ng thằng theo ph ng pháp ADD 29

4.γ.Tính toán mối liên h gi a các thông số đầu vƠo vƠ đầu ra 32

4.4 S đ khối c a m ch đi u khi n 33

4.5 Thi t k m ch đi u khi n 34

4.5.1 Khối x lí 35

4.5.β Khối ngu n 35

4.5.γ Khối hi n th 36

4.5.4 Khối Driver đ ng c b c 36

4.6 L u đ gi i thu t c a ch ng trình đi u khi n 37

ωh ng 5 39

K T QU VÀ TH O LU N 39

VIII

5.1 K t qu 39

5.1.1 Phần c ng 39

5.1.β Phần đi u khi n 40

5.1.γ ωho ch y mô hình 42

5.1.γ.1 ωh đ ch y offline 42

5.1.γ.β ωh đ ch y online trên máy tính 44

5.β Kh o nghi m 45

5.β.1 M c đích kh o nghi m 45

5.2.2 Ti n hƠnh kh o nghi m 45

5.γ K t qu kh o nghi m 46

5.γ.1 Đo th i gian đĩa quay m t vòng T 46

5.γ.β Đo kho ng nơng X c a cam đi n t 48

5.4 Th o Lu n 53

ωh ng 6 54

K T LU N VÀ KI N NGH 54

6.1 K t lu n 54

6.β Ki n ngh 54

TÀI LI U THAM KH O 55

PH L ω 56

IX

DANH M ω HỊNH

Hình 1.1 Máy gia công bằng c cấu cam 1

Hình 1.2 ωấu t o t ng quát c a ωam đi n t 2

Hình 1.3 ψ đi u khi n ωJW-NC[][]4 2

Hình 1.4 ψ đi u khi n Ultra 5000 3

Hình 1.5 ψ đi u khi n SDS5000 vƠ MDS5000 3

Hình 1.6 ψ đi u khi n FM 45β 4

Hình 1.7 ψ đi u khi n XSEL ậP/Q 4

Hình 1.8 ψiên d ng cam cần t o ra 5

Hình β.1 Hình d ng c a m t cam c khí 7

Hình β.β ω cấu cam c khí 7

Hình β.γ ωác c cấu cam phẳng 8

Hình β.4 ωác c cấu cam không gian 8

Hình 2.5 Góc công ngh vƠ góc đ nh kì trên c cấu cam 9

Hình 2.6 Góc áp l c trên c cấu cam 10

Hình 2.7 Mô t cách v đ th chuy n v (cần t nh ti n) 10

Hình 2.8 Mô t cách v đ th chuy n v ậ v n tốc ậ gia tốc (cần t nh ti n) 12

Hình 2.9 Mô t cách v đ th chuy n v (cần quay) 13

Hình 2.10 Mô t cách v đ th chuy n v (cần đầu bằng) 14

Hình 2.11 ωách v biên d ng lý thuy t t biên d ng th c 15

Hình 2.12 ωấu t o c a đ ng c b c 15

Hình 2.13 Nguyên lý ho t đ ng c a đ ng c b c 16

Hình 2.14 Đ ng c Servo 17

Hình 2.15 ωác lo i đông c Dω 17

Hình 2.16 ωấu t o c a đ ng c Dω 17

Hình 2.17 Đ ng c tuy n tính 18

Hình 2.18 Quan hê ̣ gi ̃a l ̣c ma sat va vơ ̣n tôc của vitme đai ôc th ng vƠ vitme đai ôc bi 18

Hình 2.19 ψô ̣ truyên vit me đai ôc bi 19

Hình 2.20 ωấu t o c a bánh răng thanh răng 19

Hình 2.21 S đ chơn c a h vi đi u khi n AT89Sxx 21

Hình 2.22 LωD hi n th 22

Hình 2.23 Driver GY-A4988 22

Hình 2.24 Driver đ ng c b c MD556 23

Hình 3.1 ψiên d ng cam cần t o ra 24

Hình 3.2 Mô hình cam đi n t 24

Hình 3.3 Hình d ng c a đĩa quay 25

Hình 3.4 ωấu t o c a c cấu bánh răng thanh rang 25

Hình 3.5 Đ ng c tuy n tính 26

Hình 3.6 Vitme đai ốc bi 26

Hình 3.7 Mô hình γD c a cam đi n t 27

Hình 4.1 ωác thông số c a cam đi n t 28

Hình 4.2 Mô t mối quan h gi a góc quay vƠ kho ng nơng c a cam 29

Hình 4.3 N i suy tuy n tính 29

Hình 4.4 S đ khối c a n i suy tuy n tính 31

Hình 4.5 S đ khối c a m ch đi u khi n 34

Hình 4.6 S đ nguyên lý c a m ch đi u khi n cam đi n t 34

X

Hình 4.7 S đ nguyên lý m ch vi đi u khi n AT89S5β 35

Hình 4.8 S đ nguyên lý m ch ngu n 5V 35

Hình 4.9 S đ nguyên lý khối hi n th 36

Hình 4.10 S đ Driver đi u khi n đ ng c b c 36

Hình 4.11 L u đ gi i thu t đi u khi n cam đi n t 37

Hình 5.1 Mô hình cam đi n t 39

Hình 5.β M ch đi u khi n cam đi n t 40

Hình 5.γ Driver đi u khi n đ ng c b c quay vitme 41

Hình 5.4 Hình k t nối m ch đi u khi n v i mô hình cam đi n t 41

Hình 5.5 Hình yêu cầu ta cho ch y b c ti p theo hay set cam v v trí gốc 42

Hình 5.6 Nh p th i gian cam quay h t m t vòng 42

Hình 5.7 Nh p kho ng nơng cam X 43

Hình 5.8 Nh p góc nơng cam θ 43

Hình 5.9 ωho cam ho t đ ng hay xóa đ nh p l i các thông số cam m i 43

Hình 5.10 Giao di n đi u khi n cam trên máy tính 44

Hình 5.11 V biên d ng cam trên máy tính 44

Hình 5.12 ψố trí đ ng h so đ đo kho ng nơng X 45

Hình 5.1γ ψi u đ th hi n sai l ch gi a th i gian đo đ c vƠ nh p vƠo (T =1s) 46

Hình 5.14 ψi u đ th hi n sai l ch gi a th i gian đo đ c vƠ nh p vƠo (T = βs) 47

Hình 5.15 ψi u đ th hi n sai l ch gi a th i gian đo đ c vƠ nh p vƠo (T = γs) 48

Hình 5.16 ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 1mm, T = βs vƠ θ = γ60) 49

Hình 5.17 ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 1mm, T = βs vƠ θ = 180) 49

Hình 5.18 ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 1mm, T = 4s vƠ θ = γ60) 50

Hình 5.19 ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 0,6mm, T = βs vƠ θ = γ60 ) 51

Hình 5.β0 ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 0,6mm, T = βs vƠ θ = 180 ) 51

Hình 5.β1 ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 0,6mm, T = 4s vƠ θ = γ60 ) 51

Hình 5.ββ ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 1,4mm, T = 2s và θ = γ60) 52

Hình 5.βγ ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 1,4mm, T = βs vƠ θ = 180) 53

Hình 5.β4 ψi u đ th hi n sai l ch gi a kho ng nơng đo đ c vƠ nh p vƠo ( ng v i X = 1,4mm, T = 4s vƠ θ = γ60) 53

XI

DANH M C B NG

B ng 2.1: Ch c năng t ng chân c a Port 3 21

B ng 4.1 B ng số li u số xung cấp cho hai đ ng c khi bi t X vƠ θ (góc θ thay đ i) 33

B ng 4.2 B ng số li u số xung cấp cho hai đ ng c khi bi t X vƠ θ ( tăng X) 33

B ng 5.1 B ng số li u đo th i gian quay đĩa T ng v i giá tr nh p vào T = 1s 46

B ng 5.2 B ng số li u đo th i gian quay đĩa T ng v i giá tr nh p vào T = 2s 47

B ng 5.3 B ng số li u đo th i gian quay đĩa T ng v i giá tr nh p vào T = 3s 48

B ng 5.4 B ng số li u v kho ng nâng X ng v i giá tr nh p X = 1mm v i th i gian T vƠ góc nơng θ thay đ i 49

B ng 5.5 B ng số li u v kho ng nâng X ng v i giá tr nh p X = 0,6mm v i th i gian T vƠ góc nơng θ thay đ i 50

B ng 5.6 B ng số li u v kho ng nâng X ng v i giá tr nh p X = 1,4mm v i th i gian T vƠ góc nơng θ thay đ i 52

1

Ch ng 1

T NG QUAN1.1 Đặt vấn đ

Viê ̣t Nam đang trên đa phát tri n th c hi n quá trình công nghi p hoá , hiê ̣n đa ̣i hoá đất n c, chính vì v y nh ng năm gần đơy ngƠnh c khí n c ta rất đ c coi

tr ng vƠ đầu t phát tri n NgƠnh c khí ch t o máy bao g m nhi u công đo n , nhi u ngƠnh trong đó ngƠnh gia công c khí gi vai trò quan tr ng trong lĩnh v c chê ta ̣o chi tiêt may đă ̣c biê ̣t trong sản xuơt chê ta ̣o hang loa ̣t

Đ s n xuất ch t o hàng lo t thì có nhi u cách, và m t trong nh ng cách đó lƠ

ta s d ng c cấu cam đ ti n hành s n xuất ch t o

Hình 1.1 Máy gia công bằng c cấu cam

ω cấu cam c khí hi n nay đ c s d ng rất là r ng rƣi nh ng nó v n còn có

m t số nh c đi m đó lƠ khi cần thay đ i kích th c chi ti t gia công hoặc khi cam

b mòn thì ta ph i thay cam m i MƠ công đo n thay cam m i rất là tốn th i gian và

Chính vì s thi u linh ho t vƠ không đáp ng đ c yêu cầu trong s n xuất

hi n đ i nên cam c khí ngƠy cƠng dần đ c thay th bằng thi t b đi u khi n bằng

đi n t g i lƠ cam đi n t

Đ nh nghĩa cam đi n t :

ωam đi n t lƠ m t thi t b kỹ thu t đ c s d ng đ th c hi n chuy n đ ng qua l i t ng t nh cam c khí

Ta ch cần nh p các thông số c a cam c khí vƠo b đi u khi n, b đi u khi n s t đ ng tính toán đ đi u khi n đ ng c b c, servo… đ t o chuy n đ ng cho c cấu vit me, đai ốc, bánh răng, thanh răng…

2

Hình 1.2 ωấu t o t ng quát c a ωam đi n t [ngu n: Internet]

1.3 Các k t qu nghiên c u trong vƠ ngoƠi n ớc v cam đi n t

Trên th gi i, cam đi n t đƣ đ c nghiên c u t lơu vƠ đ c ng d ng rất nhi u trong công nghi p ω s đ thi t k các cam đi n t nƠy lƠ đ u d a vƠo các thông số c b n c a cam nh biên d ng cam, góc quay c a tr c phơn phối vƠ kho ng nơng cam…đ thi t k ra m t b đi u khi n cho các đ ng c ví d nh

đ ng c b c, servo, Dω….Nh ng đ ng c nƠy s t o ra nh ng chuy n đ ng giống

nh cam c khí đ đi u khi n các c cấu chấp hƠnh

Sau đơy lƠ m t số b đi u khi n cam đi n t c a các hƠng s n xuất l n trên

th gi i:

Hình 1.3 ψ đi u khi n ωJW-NC[][]4

ψ đi u khi n ωJW-NC[][]4 do hƣng OMRON ch t o, b đi u khi n nƠy

đi u khi n β đ ng c servo, đ t o ra chuy n đ ng t nh ti n cho đai ốc vƠ chuy n

đ ng quay cho tr c quấn dơy

3

Hình 1.4 ψ đi u khi n Ultra 5000

ψ đi u khi n Ultra5000 c a hƣng Rockwell Automation, b đi u khi n nƠy

đi u khi n β đ ng c servo, đ t o ra chuy n đ ng t nh ti n d c cho bƠn máy vƠ chuy n đ ng ngang cho đầu công tác

Hình 1.5 ψ đi u khi n SDS5000 vƠ MDS5000

ψ đi u khi n SDS5000 vƠ MDS5000 c a hƣng Stoeber dùng đ đi u khi n

đ ng c servo Nguyên lý thi t k b đi u khi n nƠy lƠ d a vƠo s quan h gi a v trí, góc quay tr c phơn phối v trí c a c cấu chấp hƠnh đ xơy d ng thu t toán đi u khi n các đ ng c servo

4

Hình 1.6 ψ đi u khi n FM 45β

ψ đi u khi n FM 45β c a hƣng Siemens, lƠ m t modul đi u khi n đ n, vƠ

nó đ c g n vƠo h thống t đ ng S7-400 Nó đ c dùng trong nh ng chuy n đ ng quay vƠ t nh ti n Khi v n hƠnh nó có th nh n đ c tín hi u ph n h i t Encoder

Hình 1.7 ψ đi u khi n XSEL ậP/Q

ψ đi u khi n XSEL ậP/Q c a hƣng IAI, b đi u khi n đ c ng d ng trong các máy t đ ng, ví d nh đi u khi n cánh tay Robot, chuy n đ ng t nh ti n qua

l i c a Robot nh lƠ chuy n đ ng quay c a tr c phơn phối vƠ chuy n đ ng nƠy phối

h p v i chuy n đ ng c a dao c t đ c t v t li u liên t c mƠ không ph i cần d ng băng t i

Vi t Nam, ch có m t đ tƠi nghiên c u v cam đi n t lƠ: Mô hình thí nghi m cam đi n t do h c viên cao h c Lê Thanh Phúc b o v t i h i đ ng khoa

ω Khí tr ng Đ i h c S Ph m Kỹ Thu t TP.HωM năm β01β

5

Do các đ tƠi nghiên c u v cam đi n t ch a th t s nhi u ωhính vì v y, tôi xin ch n đ tƠi nghiên c u nƠy đ tìm hi u vƠ gi i mƣ công ngh thi t k b đi u khi n cam đi n t trên th gi i vƠ t đó ng d ng nó vƠo trong th c ti n, s n xuất

1.4 Tính cấp thi t c a đ tƠi

ω cấu cam đ c s d ng trong các máy t đ ng, trong h thống đi u khi n các quá trình công ngh vƠ trong nhi u b ph n máy nh : h đóng m van n p, van

x c a đ ng c đốt trong, đi u khi n các bánh răng di tr t d c tr c ra vƠo kh p đ

thay đ i tốc đ trong các h p số, đóng gói bao bì trong công nghi p, trong ngƠnh công nghi p g , x lý v t li u, máy in,

Khi có s thay đ i v kích th c c a chi ti t cần gia công có liên quan đ n

c cấu cam hay cam b mòn thì ta ph i ti n hƠnh thay đ i c cấu cam m i cho phù

h p Đ thay đ i c cấu cam m i thì rất tốn th i gian vƠ ti n b c Đ gi m b t th i gian thơy đ i c cấu cam vƠ ti t ki m chi phí đầu t thì ta ph i thay đ i c cấu cam

c khí bằng m t c cấu cam khác mƠ sao cho đ t đ c m c tiêu nêu trên

ω cấu cam phù h p v i m c tiêu trên đó lƠ c cấu cam đi n t b i vì c cấu cam đi n t có nh ng u đi m h n so v i c cấu cam c khí nh sau:

 Rất d dƠng s a đ i, thơy đ i các thông số c a cam

 S mòn c a phần c khí thấp, các thông số c a ωam đ c đ a ra b i ch ng trình

 Gi m th i gian thay đ i ωam khác

1.5 ụ nghĩa khoa h c vƠ Ủ nghĩa thực ti n c a đ tƠi

1.5.1 ụ nghĩa khoa h c c a đ tƠi

S n phẩm c a đ tƠi s đ c s d ng lƠm tƠi li u đ nghiên c u, ch t o cam

đi n t đ thay th tất c các lo i c cấu cam c khí hi n nay

1.5.2 ụ nghĩa thực ti n c a đ tƠi

S d ng cam đi n t đ thay th các lo i cam c khí đ c trong các máy móc, các h thống t đ ng hi n nay

1.6 M c tiêu nghiên c u

M c tiêu c a đ tƠi: Thi t k , ch t o mô hình vƠ b đi u khi n cam đi n t

v i nh ng đặc đi m lƠ khi nh p nh ng thông số cam c khí vƠo b đi u khi n, b

đi u khi n s tính toán, đi u khi n các đ ng c b c ho t đ ng đ t o ra nh ng chuy n đ ng vƠ th i gian đáp ng giống nh cam c khí

1.7 Nhi m v vƠ ph m vi nghiên c u đ tƠi

Đ th c hi n m c tiêu trên, đ tƠi cần t p trung vƠo các vấn đ sau:

 Tìm hi u v hình d ng vƠ nguyên lý ho t đ ng c a cam c khí t đó tìm ra

h ng nghiên c u cho h thống đi u khi n cam đi n t

 Thi t k vƠ ch t o mô hình c khí

 Thi t k vƠ th c hi n m ch đi u khi n cho mô hình

 Ki m tra k t qu đ t đ c qua ho t đ ng c a mô hình

 Nh n xét k t qu vƠ k t lu n

6

Giới h n c a đ tƠi:

 Mô hình cam đi n t mô phỏng chuy n đ ng do cam đĩa phẳng t o ra

 ψiên d ng c a cam đi n t t o ra là:

 Ph ng pháp th c nghi m: Ti n hành tính toán, thi t k , ch t o vƠ đánh giá

th nghi m mô hình cam đi n t

7

Ch ng 2

C S Lụ THUY T 2.1 C cấu cam

2 1.1 Giới thi u v Cam

ωho hình d ng cam nh hình sau:

Hình 2.1 Hình d ng c a m t ωam c khí Khi bánh ωam 1 quay quanh tr c γ thì cần hai s di chuy n lên xuống m t kho ng cách cố đ nh Khi ta thay đ i ωam khác thì s thay đ i kho ng cách d ch chuy n đó

2 1.2 Đ nh nghĩa c cấu Cam

 Theo chuy n đ ng cam: cam quay, cam t nh ti n

 Theo chuy n đ ng c a cần: l c, t nh ti n, chuy n đ ng song phẳng

 Theo d ng đáy c a cần: bằng, nh n, con lăn, biên d ng bất kỳ

8

Hình 2.γ ωác c cấu ωam phẳng

 ω cấu cam không gian: các khơu chuy n đ ng trong các mặt phẳng không song song

Hình 2.4 ωác c cấu ωam không gian

2.1.3 Các thông s c b n c a c cấu cam

có lúc d ng thì trên biên d ng cam ph i có 4 góc công ngh :

+ Góc công ngh đi xa đ: ng v i giai đo n cần đi xa tơm cam

+ Góc công ngh đ ng xa x: ng v i giai đo n cần đ ng yên v trí xa tơm cam nhất

+ Góc công ngh v gần v: ng v i giai đo n cần v gần tơm cam

+ Góc công ngh đ ng gần g: ng v i giai đo n cần đ ng yên v trí gần tơm cam nhất

Đ cần chuy n đ ng qua l i, tối thi u trên biên d ng cam ph i có β góc đ, v

2.1.3 2 Thông s động h c c a c cấu cam

 Đối v i c cấu cam cần t nh ti n đầu nh n (Hình β.5 - a):

+ Đ l ch tơm e = AH, trong đó H lƠ chơn c a đ ng vuông góc h t tơm cam A đ n ph ng tr t ψω c a cần

9

+ Khi e = 0 t c lƠ khi ph ng tr t ψω đi qua tơm A, ta có c cấu cam cần

t nh ti n chính tơm

 Đối v i cam cần l c đầu nh n (Hình β.5 - b):

+ Kho ng cách tơm cam ậ tơm cần lAC

+ ωhi u dƠi cần lBC (chi u dƠi đo n thẳng nối tơm cần vƠ đầu nh n c a cần)

 ωác góc đ nh kỳ lƠ góc quay c a cam ng v i các giai đo n chuy n đ ng khác nhau c a cần

+ Góc đ nh kỳ đi xa φđ: ng v i giai đo n cần đi xa tơm cam

+ Góc đ nh kỳ đ ng xa φx: ng v i giai đo n cần đ ng yên v trí xa tơm cam nhất

+ Góc đ nh kỳ v gần φv: ng v i giai đo n cần v gần tơm cam

+ Góc đ nh kỳ đ ng gần φg: ng v i giai đo n cần đ ng yên v trí gần tơm cam nhất

Hình 2.5 Góc công ngh vƠ góc đ nh kì trên c cấu cam Nói chung các góc công ngh vƠ các góc đ nh kỳ t ng ng không bằng nhau:

2.1.3 3 Thông s lực h c c a c cấu cam

Góc áp l c đầu cần lƠ góc h p b i pháp tuy n ψn c a biên d ng cam t i đi m

ti p xúc gi a cam vƠ cần v i v n tốc � �2 c a đầu cần ψ t i v trí nƠy: α = (ψn, � �2 ) (Hình 2.6) Góc áp l c đầu cần nói chung bi n thiên theo v trí ti p xúc ψ gi a cam

vƠ cần

Góc áp l c đầu cần đặc tr ng cho kh năng truy n l c c a c cấu cam Th t

v y, xét c cấu cam cần t nh ti n đầu nh n trên Hình β.6 - a G i � và � lần l t lƠ

áp l c vƠ l c ma sát t cam tác d ng lên cần, vƠ � = � + � thì công suất truy n t cam sang cần lƠ :

W = P.VB2.cos(α+φ)

v i φ lƠ góc ma sát gi a cam vƠ cần Khi góc áp l c α cƠng bé, công suất truy n đ ng cƠng l n, hay nói khác đi hi u qu c a l c đẩy � cƠng l n

10

Hình 2.6 Góc áp l c trên c cấu cam

2.1.4 Phơn tích động h c c cấu cam

N i dung: xác đ nh quy lu t chuy n đ ng c a cần (v trí, v n tốc, gia tốc) khi

bi t quy lu t chuy n đ ng c a cam vƠ biên hình cam, v trí tơm quay c a cam ng

c a cam

L p đ th chuy n v : có th dùng hai ph ng pháp

 Ph ng pháp trực ti p

ωh n đi n ψ1 bất kỳ trên biên d ng cam S tìm cách xác đ nh chuy n v s1

vƠ góc quay c a cam ϕ1t ng ng, khi đ m ψ1 đ n ti p xúc v i cần

Vì đi m ψ1 thu c cam, nên khi chuy n đ ng, quỹ đ o c a ψ1 là vòng tròn tâm O, bán kính OB1 Giao đi m ψ’1 c a vòng tròn nƠy vƠ ph ng t nh ti n c a đầu cần chính lƠ v trí c a đi m ψ1 khi đ n ti p xúc v i cần Nh v y cam đƣ quay góc

B1Oψ’1 = φ1, cần t nh ti n m t kho ng ψ0ψ’1 = s1 Đ a β giá tr nƠy lên h tr c t a

đ sIφ (sau khi đƣ ch n t lê xích c a t ng tr c t a đ t ng ng) s nh n đ c 1

đi m c a đ th chuy n v L p l i quá trình xác đ nh nh trên cho nhi u đi m ψi (i

= 1,β,…,n) nằm trên biên d ng cam, s đ c n đi m trên h tr c t a đ sIφ Nối các

đi m nƠy thƠnh m t đ ng cong liên t c, s đ c đ th chuy n v c a cần

Hình 2.7 Mô t cách v đ th chuy n v (cần t nh ti n)

A0 T ψ1 v ti p tuy n ψ1A1 v i vòng tròn tơm sai

Hai tam giác vuông B1OA1 vƠ ψ’1OA0bằng nhau

⇒ B1OA1 = ψ’1OA0 ⇒ B1 O ψ’1 = A1OA0= φ1

T nh ng nh n xét trên, n u ch n tr c φ1, có th v đ c góc A1OA0, nghĩa lƠ có th xác đ nh đi m A0 T đi m A1 v ti p tuy n v i vòng tròn tơm sai

Ti p tuy n nƠy c t biên b ng cam t i đi m ψ1 Dùng ph ng pháp tr c ti p nh đƣ trình bƠy trên, s xác đ nh đ c s1t ng ng v i φ1ch n tr c

Vì góc φ1 ch n tr c, nên s ch n các góc có trong các lo i ê-ke vƠ ch n sao cho các kho ng chia trên tr c hoƠnh bằng nhau Vì v y vi c v đ th chuy n v s

d dƠng h n

Th c chất ph ng pháp đ i chuy n đ ng lƠ ta xét chuy n đ ng t ng đối c a cần đối v i cam (cam cố đ nh), cần s v a t nh ti n v a quay quanh tơm O theo chi u ng c v i chi u quay c a cam

ψằng ph ng pháp trên có th xác đ nh chuy n v si c a cần, ng v i góc quay φ1 c a cam (i = 1,β, ,n) v i n lƠ số v trí cần xét trong m t vòng quay c a cam (n = 6,8,1β,γβ…)

Quá trình chuy n đ ng c a cần, nói chung g m 4 giai đo n: cần đi xa ( ng

v i góc φđ); cần đ ng xa (φx); cần v gần (φv); vƠ cần đ ng gần (φg) Các góc

φđ, φx, φv, φg lƠ các góc đ nh kỳ c a c cấu cam, dĩ nhiên: φđ + φx +φv + φg = βπ

Đ th chuy n v , v n tốc, gia tốc c a cần đ c bi u th Hình β.8 Trong đó hàm v(φ) = ds/d φ nh n đ c d i d ng đ th bằng cách vi phơn đ th s(φ), và

12

Hình 2.8 Mô t cách v đ th chuy n v ậ v n tốc ậ gia tốc (cần t nh ti n)

b Cam cần quay đầu nh n

ωhuy n v c a cần: Gi s t i th i đi m đầu tiên, cam vƠ cần ti p xúc nhau

t i đi m ψ0 ωhuy n v c a cần đ c xác đ nh b i góc quay Đ th chuy n v

bi u di n liên h gi a góc quay theo góc quay c a cam lƠ φ

 Ph ng pháp trực ti p

ωh n đi m ψ1 bất kỳ trên biên d ng cam Khi cam quay, đi m ψ1 chuy n

đ ng trên vòng tròn tơm O, bán kính Oψ1 Đầu cần chuy n đ ng trên vòng tròn tơm

C, bán kính B0C Giao đi m ψ1 c a β quỹ đ o nƠy lƠ v trí đầu cần, khi đi m ψ1 đ n

ti p xúc v i cần

Khi B1 quay đ n ψ’1, cam đƣ quay m t góc φ1 = B1Oψ’1 vƠ cần quay m t góc 1= ψ’1ωO (ch n Oω lƠm gốc đo góc)

Sau khi ch n t l xích thích h p, đ a hai giá tr nƠy lên h tr c t a đ Oφ

ta nh n đ c 1 đi m c a đ th chuy n v c a cần Lặp l i quá trình trên đối v i các

đi m ψitrên biên d ng, s v đ c đ th chuy n v (φ), th hi n Hình β.9

cách đ u (i = 1,β, , n), đơy n lƠ số v trí cần xét trong m t vòng quay c a cam (có

th ch n n = 6,8,1β,16…) Nh v y ωi lƠ nh ng đi m chia đ u đ ng tròn tơm ω, bán kính OC

Đ th chuy n v c a cần th hi n Hình β.5b = maxậ min g i lƠ góc l c

14

2.1.4 2 Cam cần đầu bằng

V i cam cần đầu bằng, đầu cần ti p xúc v i cam theo đ ng thẳng Trên đầu cần, đi m ti p xúc gi a cam vƠ cần không ph i lƠ m t đi m cố đ nh, mƠ luôn luôn d ch chuy n trên đáy cần (Hình 2.10)

Đ th chuy n v s(ϕ) ™

 Ph ng pháp trực ti p:

ωh n đi m ψ1 tùy ý trên biên d ng cam, t i ψ1 kẻ ti p tuy n t1t1 v i biên

d ng cam G n chặt ti p tuy n v i cam Khi ti p tuy n quay quanh O, đ n v trí song song v i đầu cần, thì t’1t’1 s trùng v i đầu cần, cam vƠ đầu cần s ti p xúc t i

B1 Nh v y cam (hoặc ti p tuy n v i cam t i ψ1) đƣ quay 1 góc φ1 vƠ t ng ng, cần đƣ t nh ti n lên m t đo n s1 Lặp l i quá trình trên v i các đi m ψi(i = 1,β,…,n) trên biên d ng cam, s l p đ c đ th s(φ)

Hình 2.10 Mô t cách v đ th chuy n v ( cần đầu bằng)

 Ph ng pháp đ i chuy n đ ng

V đ ng OH1 vuông góc v i t1t1.Góc B0H1 = φ1(vì có các c nh vuông góc

v i t1It’1) Vì v y n u cho tr c góc φ1, có th v đ c n a đ ng th ng Oψ1 V

ti p tuy n t1t1 v i biên d ng cam vƠ vuông góc v i Oψ1 T đó s xác đ nh đ c

đi m ψ1(lƠ đi m ti p xúc c a t1t1 v i biên d ng cam)

ωác b c ti p theo đ xác đ nh t ng t nh ph ng pháp tr c ti p

Đ th v n tốc vƠ gia tốc c a cần đ c xác đ nh cũng t ng t nh cam cần

t nh ti n đầu nh n

2.1.4 3 Cam cần đầu con lăn

Đối v i cam cần đầu con lăn (Hình β.11), đầu cần luôn luôn cách đ u biên

d ng cam 1 kho ng bằng bán kính con lăn Đầu cần luôn luôn ti p xúc v i biên

d ng cam lý thuy t, cách đ u biên d ng th c t 1 kho ng cách bằng bán kính con lăn Vì v y khi phơn tích đ ng h c c cấu cam cần đầu con lăn, có th dùng ph ng pháp đƣ trình bƠy trên, nh ng ti n hƠnh v i biên d ng cam lý thuy t

15

Hình 2.11 ωách v biên d ng lý thuy t t biên d ng th c

Đ v biên d ng cam lý thuy t, lấy các đi m trên biên d ng th c t lƠm tơm,

v các vòng trón bán kính bằng bán kính con lăn, bao hình c a vòng tròn nƠy chính

lƠ biên d ng lý thuy t

2.2 C s thi t k cam đi n t

T nh ng c s lý thuy t v cách thi t k cam c khí đã trình bày phần trên, ta d a vào nh ng thông số cam c khí nh : th i gian tr c công tác (tr c phân phối) quay h t m t vòng, đ ng cong cam, góc quay cam, kho ng d ch chuy n đ

đi tìm nh ng thông số cho cam đi n t nh v n tốc di chuy n c a c cấu chấp hành, kho ng th i gian nƠo c cấu chấp hành ti n, lùi, đ ng yên, di chuy n ch m hoặc nhanh…Ta s bi n đ i nh ng thông số này thành nh ng d li u số, sau đó n p vào các Modul x lý nh PLω, vi đi u khi n… đ đi u khi n h thống đ ng c đ t o ra

nh ng chuy n đ ng giống nh cam đĩa t o ra

2.3 Động c

2.3.1 Động c b ớc

Đ ng c b c lƠ m t lo i đ ng c đi n có nguyên lý vƠ ng d ng khác bi t

v i đa số các đ ng c đi n thông th ng ωhúng th c chất lƠ m t đ ng c không

đ ng b dùng đ bi n đ i các tín hi u đi u khi n d i d ng các xung đi n r i r c k

ti p nhau thƠnh các chuy n đ ng góc quay hoặc các chuy n đ ng c a rotor, có kh năng cố đ nh rotor vƠo các v trí cần thi t

Hình 2.12 ωấu t o c a đ ng c b c

Đ ng c b c quay theo t ng b c nên có đ chính xác rất cao v mặt đi u khi n h c ωhúng lƠm vi c nh các b chuy n m ch đi n t đ a các tín hi u đi u

16

khi n vƠo stator theo th t vƠ m t tần số nhất đ nh T ng số góc quay c a rotor

t ng ng v i số lần chuy n m ch, cũng nh chi u quay vƠ tốc đ quay c a rotor

ph thu c vƠo th t vƠ tần số chuy n đ i

Hình 2.13 Nguyên lý ho t đ ng c a đ ng c b c

Đ ng c b c phong phú v góc quay ωác đ ng c kém nhất quay 90 đ m i

b c, trong khi đó các đ ng c nam chơm vĩnh c u x lý cao th ng quay 1.8 đ

đ n 0.7β đ m i b c V i m t b đi u khi n, hầu h t các lo i đ ng c nam chơm vĩnh c u vƠ h n h p đ u có th ch y ch đ n a b c, vƠ m t vƠi b đi u khi n

có th đi u khi n các phơn b c nhỏ h n hay còn g i lƠ vi b c

Ta co thể phơn loa ̣i đô ̣ng c b c theo :

 ωơu ta ̣o: căn bản có γ lo i đ ng c b c; lo i t tr bi n đ i (variable reluctance), lo i nam chơm vĩnh c u (permanent magnet) vƠ lo i lai (hybrid) ωhúng khác nhau cấu t o trong vi c dùng các rotor nam chơm vĩnh c u hoặc lõi s t v i các lá thép stator

 Sô b c/vòng (góc b c): đô ̣ng c b c phong phu vê goc quay ωác

đô ̣ng c kem nhơt quay 90 đô ̣ mỗi b c (đ ng c 4 b c), trong khi đo các đ ng c x lý cao có th quay 1.8 đô ̣ (200 b c) đ n 0.72 đô ̣ mỗi

b c (500 b c)

 Sô đơu dơy (sô pha): đô ̣ng c b c co nhiêu đơu dơy ra th ng la 4, 5,

6, 8 đơu dơy t đo co thể phơn ra thanh đô ̣ng c b c 2 pha, 3 pha, 5pha

2.3 2 Động c Servo

Đ ng c servo lƠ đ ng c h i ti p vòng kín Tín hi u ra c a đ ng c đ c nối v i m t m ch đi u khi n Khi đ ng c quay, v n tốc và v trí s đ c h i ti p

v m ch đi u khi n này

17

Hình 2.14 Đ ng c Servo Khi tốc đ đ ng c b l ch so v i tốc đ cƠi đặt, c cấu h i ti p s nh n thấy tín hi u ra ch a đ t đ c v trí mong muốn M ch đi u khi n ti p t c ch nh sai l ch cho đ ng c đ t đ c đi m chính xác

Đ lấy tín hi u ph n h i v vƠ đi u khi n chính xác đ ng c theo mong

muốn, ng i ta đƣ tích h p đ ng c v i m t Encorder và m t b đi u khi n

Encoder đo v n tốc t c th i c a đ ng c , chuy n thành tín hi u đi u khi n

18

Trong công nghi p, đ ng c đi n m t chi u đ c s d ng nh ng n i yêu cầu moment m máy l n hoặc yêu cầu thay đ i tốc đ trong ph m vi r ng M t phần quan tr ng c a đ ng c đi n m t chi u lƠ b ph n ch nh l u, có nhi m v lƠ

đ i chi u dòng đi n trong cu n rotor trong khi chuy n đ ng quay c a rotor lƠ liên

t c.Thông th ng b ph n g m có m t b c góp vƠ m t b ch i than ti p xúc v i

c góp Đơy cũng chính lƠ nh c đi m chính c a đ ng c Dω, lƠm cho cấu t o ph c

t p, đ t ti n, kém tin c y vƠ nguy hi m trong môi tr ng d n , khi s d ng ph i có ngu n đi n m t chi u kèm theo hoặc b ch nh l u

2.3.4 Động c tuy n tính (Linear motor)

Trong may công cụ điêu khiển sô ng i ta th ng dung hai d ng vitme c

b n: vitme đai ôc th ng va vit me đai ôc bi

Vitme đai ôc th ng: vitme va đai ôc tiêp xuc mă ̣t

Vitme đai ôc bi: vitme va đai ôc co da ̣ng tiêp xuc lăn

Hình 2.18 Quan hê ̣ gi ̃a l ̣c ma sat va vơ ̣n tôc của vitme đai ốc th ng vƠ vit me đai

ốc bi Vùng ma sát t lƠ vùng ti p xúc gi a vit me va đ ai ôc Qua hinh 2.18 thì vitme đai ôc bi co da ̣ng tiêp xuc lăn băng cach đ a vao cac rãnh ren sô l ̣ng l n bi cầu hoă ̣c bi trụ nên ma sat co thể co i nh không đang kể Vì vitme bi có ma sát nhỏ

19

vƠ ho t đ ng êm nên đ c dùng trong máy có đ chính xác cao, đ c ng d ng rất

r ng rƣi cho ngƠnh T đ ng hoá nh máy CNC, máy l p chíp bo m ch, robot, máy đóng gói, thi t b đo l ng, máy in, kh c laser, máy ép nh a

Hình 2.19 ψô ̣ truyên vit me đai ôc bi 1-vitme 2-đai ôc 3-bi thep 4-ống h i ti p

u điểm bô ̣ truyên vit me đai ôc bi:

 Đ m b o đ chính xác lƠm vi c lơu dƠi

2.4.2 Bánh răng thanh răng

ωấu t o c a bánh răng thanh răng g m m t bánh răng tr thẳng (hoặc nghiêng) ăn kh p v i thanh răng thẳng (hoặc nghiêng) đ bi n đ i chuy n đ ng quay c a đ ng c thƠnh chuy n đ ng t nh ti n

Hình 2.20 ωấu t o c a bánh răng thanh răng ψánh răng quay 1 vòng lƠm thanh răng đi đ c m.Z

V i:

m: lƠ mô đun c a thanh răng theo ph ng chuy n đ ng c a thanh răng hay mô đun c a bánh răng trong mặt phẳng vuông góc v i tr c quay

c a bánh răng

Z: lƠ số răng c a bánh răng

ψánh răng vƠ thanh răng ho t đ ng theo γ tr ng h p sau:

 ψánh răng quay thanh răng t nh ti n

 Thanh răng cố đ nh bánh răng v a quay v a t nh ti n

 ψánh răng cố đ nh thanh răng v a quay v a t nh ti n

20

2.5 Linh ki n đi n t

2.5.1 Vi đi u khi n

2.5.1.1 Đ nh nghĩa

Vi đi u khi n lƠ m t máy tính đ c tích h p trên m t chíp, nó th ng đ c

s d ng đ đi u khi n các thi t b đi n t Vi đi u khi n, th c chất, lƠ m t h thống bao g m m t vi x lý có hi u suất đ dùng vƠ giá thƠnh thấp (khác v i các b vi x

lý đa năng dùng trong máy tính) k t h p v i các khối ngo i vi nh b nh , các mô đun vƠo/ra, các mô đun bi n đ i số sang t ng t vƠ t ng t sang số, máy tính thì các mô đun th ng đ c xơy d ng b i các chíp vƠ m ch ngoƠi

Vi đi u khi n th ng đ c dùng đ xơy d ng các h thống nhúng Nó xuất

hi n khá nhi u trong các d ng c đi n t , thi t b đi n, máy giặt, lò vi sóng, đi n tho i, đầu DVD, thi t b đa ph ng ti n, dơy chuy n t đ ng…

Ta có th nói vi đi u khi n lƠ m t m ch có m t đ tích h p cao, trong đó có

kh năng nh n x lý vƠ xuất d li u Đặc bi t quá trình x lý đ c đi u khi n theo

m t ch ng trình g m nhi u t p l nh mƠ ng i s d ng có th thay đ i m t cách d dƠng M t vi đi u khi n có th hi u đ c vƠi trăm đ n vƠi nghìn l nh Vì v y nó có

th th c hi n đ c nhi u yêu cầu đi u khi n khác nhau Hi n nay trên th tr ng có nhiêu ho ̣ vi điêu khiển nh 8051, 8952, AVR, ARM, PIC…

VƠo năm 1980 Intel công bố chip 8501 (85ω51), b vi đi u khi n đầu tiên

c a h c vi đi u khi n MωS-51 Nó bao g m 4Kψ Rom, 1β8 byte Ram, γβ đ ng xuất nh p, 1 port nối ti p vƠ β b đ nh th i 16 bit Ti p theo sau đó lƠ s ra đ i c a chip 805β, 805γ, 8055 v i nhi u tính năng đ c c i ti n

Hƣng Atmel có các chip Vi đi u khi n có tính năng t ng t nh chip Vi

đi u khi n MωS-51 c a Intel, các mƣ số chip đ c thay đ i chit ít khi đ c Atmel

s n xuất Mƣ số 80 chuy n thƠnh 89, chẳng h n 80ω5β c a Intel khi s n xuất Atmel mƣ số thƠnh 89S5β v i tính năng ch ng trình t ng t nhau

 Các đặc đi m chung c a Vi đi u khi n h 89Sxx:

+ Có 4/8/12/20 Kbyte b nh FLASH Rom bên trong đ l u ch ng trình Nh v y Vi đi u khi n có kh năng n p xóa ch ng trình bằng

đi n đ n 10.000 lần

+ 128 Byte Ram n i

+ 4 Port xuất/nh p 8 bit

+ T β đ n 3 b đ nh th i 16 bit

+ Có kh năng giao ti p truy n d li u nối ti p

+ Có th m r ng không gian nh ch ng trình ngoƠi 64 Kbyte (b nh Rom ngo i)

+ Có th m r ng không gian nh d li u ngoài 64 Kbyte (b nh Ram ngo i)

+ B x lí bit

+ 210 bit có th truy xuất t ng bit

+ Chân GND: Chân số 20 nối GND (hay nối Mass)

+ Port 0 (P0): Port 0 g m 8 chân t chơn γβ đ n 39 có hai ch c năng:

ch c năng xuất nh p và ch c năng lƠ bus d li u vƠ bus đ a ch (AD7

ậ AD0)

+ Port 1 (P1): Port 1 có 8 chân t chơn 1 đ n chân 8, ch có ch c năng

xuất/nh p không có ch c năng khác

+ Port 2 (P2): Port 2 g m 8 chân t chơn β1 đ n chân 28, có hai ch c

năng: ch c năng xuất/nh p và ch c năng bus đ a ch cao (A8 ậ A15) + Port 3 (P3): Port 3 g m 8 chân t chơn 10 đ n chân 17 có ch c năng xuất/nh p và m i chân có m t ch c năng riêng nh sau:

P3.6 WR Ngõ đi u khi n ghi d li u lên b nh ngoài

P3.7 RD Ngõ đi u khi n đ c d li u t b nh bên ngoài

P1.0 T2 Ngõ vào c a Timer/Counter th 2

P1.1 T2X Ngõ n p l i/thu nh n c a Timer/Counter th 2

B ng 2.1: Ch c năng t ng chân c a Port 3

22

+ Chân RESET (RST): ωhơn 9 lƠ ngõ vƠo Reset dùng đ thi t l p

tr ng thái ban đầu co vi đi u khi n H thống s đ c thi t l p l i các giá tr ban đầu n u ngõ này m c 1 tối thi u 2 chu kì máy

+ Chân XTAL1 và XTAL2: hai chân này v trí chơn 18 vƠ 19 đ c

s d ng đ nh n ngu n xung clock t bên ngoƠi đ ho t đ ng, th ng

đ c ghép nối v i th ch anh và các t đ t o ngu n xung clock n

đ nh

+ Chân cho phép b nh ch ng trình PSEN: tín hi u đ c xuất ra

chơn β9 dùng đ truy xuất b nh ch ng trình ngoƠi ωhơn nƠy

th ng đ c nối v i chân OE (output enable) c a Rom ngoài

+ Chân ALE: Là chân 30 cho phép chốt đ a ch , có ch c năng lƠ bus d

li u do đó ph i tách các đ ng d li u vƠ đ a ch + Chân EA: ωhơn EA dùng đ xác đ nh ch ng trình th c hi n đ c lấy t Rom n i và Rom ngo i

Đ đi u khi n đ ng c b c thì ta dùng Driver đ đi u khi n d dƠng h n

 M ch đi u khi n động c b ớc: GY-A4988

Hình 2.23 Driver GY-A4988

23

A4988 lƠ m t trình đi u khi n đ ng c vi b c hoƠn ch nh v i vi c tích h p

b d ch cho ho t đ ng d dƠng S n phẩm nƠy h tr nhi u ch đ ho t đ ng c a

đ ng c b c l ỡng c c nh : Full, Half, 1/4, 1/8 vƠ 1/16.ωông suất lái ngõ ra lên

t i γ5V vƠ ́ βA

 Driver động c b ớc MD556: là m t driver đ ng c b c v i hi u suất cao

d a trên công ngh đi u khi n dòng đi n d ng sóng sin Driver có th ch y

v i đ nhi u thấp, tỏa nhi t ít, di chuy n m t h n vƠ có hi u suất tốt h n khi ch y tốc đ cao h n

Hình 2.24 Driver đ ng c b c MD556 Thông số kĩ thu t:

24

Ch ng 3 THI T K VÀ CH T O MỌ HỊNH CAM ĐI N T 3.1 Thi t k mô hình cam đi n t

Hi n nay thì hình d ng cam trên th tr ng rất lƠ đa d ng Vì v y đ t o ra tất

c các biên d ng cam có trên thì tr ng lƠ vấn đ nan gi i Do đó trong đ tƠi nƠy

em ch tao ra biên d ng cam nh hình sau:

Hình 3.1 ψiên d ng cam cần t o ra

Đ đ t đ c m c tiêu c a đ tƠi đặt ra lƠ thi t k vƠ ch t o cam mƠ khi cần thay th m t cam m i mƠ không cần tháo ra mƠ ch cần thay đ i trên phần m m lƠ

ta có m t cam m i theo yêu cầu Đ ng th i mô hình cam đi n t cần thi t k ph i

th c hi n v a chuy n đ ng quay giống v i cam c khí đ ng th i ph i có chuy n

đ ng t nh ti n đ t o ra cam Đ th c hi n đ c đi u đó thì tôi đƣ thi t k mô hình cam đi n t nh sau:

Hình 3.2 Mô hình cam đi n t

25

Trong đó:

1: Đ ng c quay tr c vitme β: Đ ng c quay đĩa t o ra cam γ: Tr c vitme

4: Đĩa đ t o ra biên d ng cam (biên d ng tròn)

Hình 3.3 Hình d ng c a đĩa quay

Nguyên lỦ ho t động: Khi ta cấp đi n thì ta nhấn nút Set đ quay đ ng c 1

vƠ đ ng c β đ cam v v trí chuẩn Sau khi đƣ đúng v trí chuẩn thì ta s nh p

nh ng thông số c a cam vƠo (thông số v kho ng nơng lên c a cam X, th i gian quay h t m t vòng c a đĩa T vƠ góc nơng cam θ) Khi nh p xong thì ta nhấn OK thì

đ ng c β ho t đ ng đ quay đĩa 4 Đ t o ra biên d ng cam nh yêu cầu thì khi

đ ng c β ho t đ ng thì đ ng c 1 cũng quay đ di chuy n cam đi lên Đ n khi đƣ

đ t đ c kho ng nơng X thì đ ng c 1 đ o chi u quay đ di chuy n cam đi xuống

v đúng v trí chuẩn còn đ ng c β thì v n ti p t c quay

3.1.1 Các ph ng án thi t k :

3.1.1.1 S d ng c cấu bánh răng thanh răng

Hình 3.4 ωấu t o c a c cấu bánh răng thanh răng

u đi m:

 K t cấu đ n gi n

 D dƠng thay th vƠ ch t o

 T o đ c chuy n đ ng chính xác vƠ quay đ c c hai chi u

Nh c đi m:

 Kích th c l n

 ωó nhi u ti ng n khi ch y v n tốc l n

 Khó đ t đ chính xác cao khi ch y v i tốc đ ch m

 Không cần c cấu c khí đ i t chuy n đ ng quay sang t nh ti n

 ωó đ tin c y vƠ chính xác cao, đ n gi n và an toàn trong v n hành

 Có kh năng chuy n đ ng t nh ti n v i tốc đ cao

Ph ng án 1 v i u đi m t o ra chuy n đ ng v n tốc l n, v i đ tin c y cao

Nh ng có nh c đi m là kích th c l n và khó ch t o c cấu bánh răng, thanh răng đ t o ra nh ng chuy n đ ng ch m v i đ chính xác cao

Ph ng án β v i u đi m là nhỏ g n, có th t o ra chuy n đ ng t nh ti n tr c

ti p t đ ng c tuy n tính, có đ chính xác cao và d dàng l p đặt nh ng giá thƠnh

rất cao và d sinh nhi t

Ph ng án γ thì có k t cấu kém nhỏ g n h n ph ng án 1 vƠ β Tuy nhiên, nó

có nhi u u đi m là k t cấu đ n gi n, d ch t o, có th chuy n đ ng ch m v i đ chính xác cao

Ta thấy trong ba ph ng án trên, ph ng án γ có nhi u u đi m h n Nên

ch n ph ng án β lƠm mô hình cam đi n t là phù h p nhất

3.2 Mô hình cam đi n t

Mô hình γD c a cam đi n t :

Hình 3.7 Mô hình γD c a cam đi n t Trong mô hình cam đi n t hình γ.7 thì hai đ ng c đ c s d ng lƠ đ ng c

b c có số b c lƠ 200P/R M t đ ng c đ c nối tr c ti p v i vitme bi đ quay bƠn máy ch y t i ch y lui.Trên bƠn máy đ c g n m t đ ng c b c khác dùng đ quay đĩa tròn t o ra biên d ng cam Vitme bi có b c vít lƠ t = 4 mm, đĩa có đ ng kính là 70 mm

28

Ch ng 4 THI T K VÀ CH T O M CH ĐI U KHI N CAM

ĐI N T 4.1 Vấn đ cần gi i quy t

Đ thi t k vƠ ch t o đ c m ch đi u khi n cam đi n t thì ta cần ph i bi t

đ c các thông số liên qua đ n cam

Hình 4.1 ωác thông số c a cam đi n t ωác thông số c b n c a cam đi n t bao g m:

 R: bán kính c a đĩa cam (mm)

 T: là th i gian đĩa quay h t 1 vòng (s) Th i gian này ph thu c vào v n tốc

c a đ ng c N u tần số phát xung cho đ ng c cƠng l n thì tốc đ c đ ng

c cƠng nhanh thì th i gian càng ng n vƠ ng c l i

 X: là kho ng nâng c a cam (mm) Tùy theo nh ng ng d ng khác nhau thì kho ng nâng cam khác nhau Th ng thì kho ng nơng cam đ c cho tr c

 θ: góc nơng c a cam Th i gian đ đi h t m t góc nâng cam là: �� = �.�

360

ng v i m i góc quay c a đĩa thì s có m t giá tr kho ng nâng X khác nhau Khi đĩa quay ngoƠi góc nơng θ thì kho ng nâng X = 0, còn khi đĩa quay vƠo gốc nơng θ thì kho ng nơng X thay đ i tăng dần đ n giá tr l n nhất r i nhỏ dần v

0 Mối quan h nƠy đ c mô t nh hình 4.β

29

Hình 4.2 Mô t mối quan h gi a góc quay và kho ng nâng c a cam Khi đĩa qua t i v trí b t đầu c a góc nâng cam t c là v trí số 1 t c là v trí

b t đầu đ ng c quay vitme ho t đ ng đ t o ra biên d ng cam Khi đ ng c 1 quay

1 góc thì đ ng c β ho t đ ng đ quay vitme đ a đ ng tròn đi lên m t đo n t ng

ng v i đ ng tròn màu h ng T ng t khi đ ng c 1 quay thêm 1 góc n a thì vitme đi lên m t đo n n a t ng ng v i đ ng tròn màu xanh lá Chu trình ti p

t c cho đ n khi đ ng c 1 quay đ c n a góc θ thì vitme di chuy n đ c m t đo n đúng bằng kho ng nâng X theo yêu cầu Đĩa ti p t c quay n a thì lúc nƠy đ ng c β

đ o chi u quay đ đ a đĩa quay đi v l i v trí gốc

V y đ đi u khi n đ c cam đi n t thì ta cần ph i bi t các thông số: R, X, T

vƠ θ Nh ng thông số này s đ c nh p vƠo vi đi u khi n đ đi u khi n các đ ng c

ch y theo yêu cầu c a ta

D a vào hình 4.2 ta thấy rằng góc quay và kho ng nâng cam có mối quan h tuy n tính v i nhau Vì v y ta dùng ph ng pháp n i suy ADD đ lƠm c s thi t

k b đi u khi n cho đ ng c quay vitme vƠ đ ng c quay đĩa

4.2 Nội suy đ ng thằng theo ph ng pháp ADD

Đ xác đ nh giá tr cần v v trí trên các tr c riêng lẻ, ng i ta ng d ng các

ph ng pháp n i suy khác nhau M t trong các ph ng pháp n i suy thông d ng

nhất lƠ ph ng pháp ắphân tích vi phân số” DDA (Digital Differential Analyse)

Ph ng pháp nƠy th c hi n n i suy số tính theo gia số các tốc đ

Hình 4.3 N i suy tuy n tính

30

Gi s , ta cần gia công theo m t đ ng thẳng t đi m A đ n đi m B trong kho ng th i gian T, (hình 4.3) N u chuy n đ ng t đi m A đ n B có v n tốc theoph ng x lƠ vx và v n tốc theo ph ng y là vy thì t i th i đi m t, t a đ c a dao

31 Sau đơy lƠ s đ khối c a n i suy tuy n tính

Hình 4.4 S đ khối c a n i suy tuy n tính