Bai giang thuc hanh khi nen

CÁC BÀI THỰC HÀNH KHÍ NÉN BÀI TẬP 1: Thiết kế biểu đồ trạng thái của quy trình điều khiển sau: Xylanh tác dụng kép 1A dẫn hướng các phôi cục tròn đến một khâu làm việc kế tiếp.. Hình 6.3

- Tủ đựng: 1 tủ có 4 ngăn kéo và 1 tủ có ngăn kéo 4 ngăn

- Mặt bàn bằng gỗ công nghiệp dày 25mm

- Nới lỏng đai ốc khóa trên

- Vặn bu lông điều chỉnh áp suất không tải theo cùng chiều kim đồng hồ để tăng áp suất không khí và ngược lại để giảm áp suất không tải

- Siết đai ốc khóa trên

2.2 Bộ phân phối khí:

- Số lượng cổng vào: 1 cổng có van ngắt bằng tay 3/2 chu kỳ gắn vào phần đóng/mở Cỡ lỗ 6mm

- Số lượng cổng ra: 7 cổng, cỡ lỗ 4mm (loại đầu nối nhanh)

2.4 Bộ điều áp có đồng hồ hiển thị áp suất:

3.2 Van thường đóng/thường mở 3/2 dạng nút bấm

3.4 Van 3/2 thường đóng dạng công tắc hành trình bánh xe kim loại

- Số lượng: 4 Số cổng: 3 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x70

=> Xylanh chạm bánh xe: cổng P nối với cổng A

3.5 Van 3/2 thường đóng dạng công tắc hành trình bánh xe kim loại theo một hướng

- Số lượng: 2 Số cổng: 3 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x70

=> Xylanh chạm bánh xe: cổng P nối với cổng A

3.6 Van 3/2 thường đóng dạng công tắc chuyển mạch

- Số lượng: 1 Số cổng: 3 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x70

=> Xoay vị trí khóa để chọn vị trí có cổng P nối với cổng A

3.7 Van công tắc chuyển mạch 5/2

- Số lượng: 1 Số cổng: 5 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 3 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x70

=> Xoay vị trí khóa để chọn vị trí có cổng P nối với cổng A

3.8 Van tác động khí nén 3/2 đơn, thường đóng

- Số lượng: 2 Số cổng: 3 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x70

=> Bình thường cổng P nối với cổng A Khi có tín hiệu khí nén tác động cổng P bị chặn, cổng A bị chặn

3.9 Van tác động khí nén 5/2 đơn, thường đóng

- Số lượng: 1 Số cổng: 5 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x70

=>

3.10 Van tác động khí nén kép 5/2

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x120

=> Vặn gale chọn thời gian trễ -> sau thời gian cổng P nối với cổng A

4 Thiết bị điều chỉnh lưu lượng

4.1 Van OR

- Số lượng: 1 Số cổng: 3 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x120

4.5 Van NAND

4.6 Van NOT

4.7 Van EXC - OR

4.8 RS – Flip Flop

- Van đảo chiều xung 5/2 được sử dụng như là RS – flip flop, có 2 cổng ra

A và B, sơ đồ mạch logic, ký hiệu như trên hình 5.54

- Van đảo chiều xung được sử dụng như là RS – flip flop, có 2 cổng ra A và

B và cửa điều khiển X vì có đường kính nòng xylanh lớn hơn, nên có tính trội hơn cửa Y Sơ đồ mạch logic, ký hiệu trình bày ở hình 5.55

- Sơ đồ mạch điều khiển bằng khí nén sử dụng phần tử Flip flop khí nén có Reset trội hơn (hình 5.56) gồm có 2 van đảo chiều 3/2, có vị trí “không’ và 1 van

OR Vị trí “không” của van đảo chiều thứ nhất, cửa A nối với cửa xả khí Vị trí

“không” của van đảo chiều thứ 2, cửa A nối với nguồn P

- Flip flop khí nén có Set trội hơn (hình 5.57) gồm có 2 van đảo chiều 3/2,

có vị trí “không” và 1 van OR Vị trí “không” của van đảo chiều thứ nhất, cửa A nối với cửa xả khí Vị trí “không” của van đảo chiều thứ 2, cửa A nối với nguồn

P

Hình 5.57 Phần tử flip flop khí nén có Set trội hơn

E1 = set và E2 = reset

4.9 Van tiết lưu một chiều kép

5 Thiết bị điện khí nén

5.1 Van điện từ khí nén 3/2 cuộn hút đơn

- Số lượng: 1 Số cổng: 3 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x120mm

5.2 Van điện từ khí nén 5/2 cuộn hút đơn

- Số lượng: 2 Số cổng: 5 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x120mm

5.3 Van điện từ khí nén 5/2 cuộn hút kép

- Số lượng: 3 Số cổng: 5 Cỡ lỗ: 1/8’’

- Số vị trí: 2 Đầu nối nhanh: 4mm Đế gá lên bảng: 70x120mm

6 Module điều khiển

6.1 Bộ cấp nguồn

- Số lượng: 1 cái/bộ Điện áp vào: 220VAC Hiện thị Led

- Điện áp đầu ra: 24VDC/2A Đế gá lên bảng: 70x120mm

6.2 Bộ tạo tín hiệu điện đầu vào

- Số lượng: 1 cái/bộ Nút bấm đầu vào: 3

- Đèn led hiển thị độc lập Đế gá lên bảng: 70x120mm

6.3 Bộ 4 rơle

- Số lượng: 1 cái/bộ Điện áp cuộn hút: 24VDC

- 3 rơle mỗi rơ le có 4 cặp tiếp điểm Đế gá lên bảng: 70x120mm

6.4 Bộ hiện thị

- Số lượng: 1 cái/bộ Điện áp cuộn hút: 24VDC

- 3 rơle mỗi rơ le có 4 cặp tiếp điểm Đế gá lên bảng: 70x120mm

6.5 Cảm biến xylanh

- Số lượng: 2 cái/bộ Điện làm việc: 24VDC

- Dòng cực đại 100mA Đế gá lên bảng: 70x70mm

6.6 Công tắc áp suất – điện

- Số lượng: 1 cái/bộ NO/NC công tắc

- Đế gá lên bảng: 70x120mm

6.7 Đồng hồ áp suất có kèm công tắc áp suất

CÁC BÀI THỰC HÀNH KHÍ NÉN BÀI TẬP 1: Thiết kế biểu đồ trạng thái của quy trình điều khiển sau:

Xylanh tác dụng kép 1A dẫn hướng các phôi cục tròn đến một khâu làm việc kế tiếp Ở hai phía đầu và cuối hành trình có gắn 2 cữ hành trình 1S2 và 1S3 Piston dịch chuyển đẩy phôi (hành trình đi) khi đồng thời 1S2 và nút nhấn 1S1 được tác động Thời gian của hành trình đi là t1 = 0,6s; thời gian hành trình

về là t2 = 0,4s; thời gian piston lưu trú tại vị trí 1S3 là t3 = 1s

Biểu đồ trạng thái và sơ đồ mạch khí nén

BÀI TẬP 2: Thiết kế biểu đồ trạng thái của quy trình điều khiển sau:

Xilanh tác động 2 chiều 1.0 sẽ đi ra khi tác động vào nút ấn 1.2 hoặc 1.4 Muốn xilanh lùi về thì phải tác động đồng thời 2 nút ấn 1.6 và 1.8

Biểu đồ trạng thái của xilanh 1.0 được biểu diễn ở hình 6.2 Nút ấn 1.2 và 1.4 là liên kết OR Nút ấn 1.6 và 1.8 là liên kết AND Xilanh đi ra ký hiệu dấu +, xilanh lùi về ký hiệu dấu -

Hình 6.3 Biểu đồ trạng thái của xilanh 1.0

Sơ đồ mạch khí nén của quy trình điều khiển trên được biểu diễn

ở hình 6.4

Hình 6.4 Sơ đồ mạch khí nén

BÀI TẬP 3: Thiết kế sơ đồ chức năng: nguyên lý làm việc của máy khoan (hình

6.8) như sau: Sau khi chi tiết được kẹp (xilanh 1.0 đi ra) đầu khoan bắt đầu đi xuống (xilanh 2.0) và khoan chi tiết Khi đầu khoan đã lùi trở về thì chi tiết được tháo ra (xilanh 1.0 lùi trở về)

Hình 6.8 Nguyên lý làm việc của máy khoan

a Sơ đồ hoạt động

b Biểu đồ trạng thái

Sơ đồ mạch khí nén được biểu diễn ở hình 6.9

Hình 6.9 Sơ đồ mạch khí nén của thiết bị khoan

BÀI TẬP 4: Mạch điều khiển xylanh tác động một chiều ở hình 6.17

Hình 6.17 Mạch điều khiển trực tiếp sử dụng

một phần tử điều khiển

BÀI TẬP 5: Mạch điều khiển trực tiếp sử dụng hai phần tử

Hình 6.18 Mạch điều khiển trực tiếp với phần tử

đưa tín hiệu và xử lý tín hiệu Hình 6.18 biểu diễn mạch điều khiển bằng tay gồm có phần tử đưa tín hiệu 1.1 và phần tử xử lý tín hiệu 1.2

BÀI TẬP 6: Piston đi ra và lùi vào được điều khiển bằng phần tử nhớ 1.3

Mạch điều khiển và biểu đồ trạng thái trình bày ở hình 6.19

Hình 6.19 Mạch điều khiển gián tiếp xilanh tác động

đơn có phần tử nhớ

BÀI TẬP 7: Mạch điều khiển xylanh tác động 2 chiều với phần tử 1.3 trình bày

ở hình 6.20

Hình 6.20 Mạch điều khiển xilanh tác động 2 chiều

có phần tử nhớ

BÀI TẬP 8: Hình 6.21 mô tả hệ thống ép ủi hơi két nón Khi nhấn nút ấn S1 van

đảo chiều 1Y đổi vị trí, piston 1A đi lên để ép két nón, đồng thời dòng điện vào phần tử Relay thời gian T1 Sau thời gian t thì piston sẽ đi xuống trở về vị trí ban đầu

Hình 6.21 Điều khiển theo thời gian

BÀI TẬP 9: Hình 6.22 là cơ cấu điều khiển dịch chuyển piston khí nén để đẩy

các sản phẩm theo nguyên lý thời gian Với các phần tử thời gian sử dụng nguồn năng lượng lưu chất thì chỉ hoạt động ở hai vị trí cuối của xylanh khí nén Thời gian trì hoãn phụ thuộc vào độ hiệu chỉnh của van tiết lưu

Hình 6.22 Điều khiển theo thời gian

bằng lưu chất khí nén

BÀI TẬP 10: Điều khiển tùy động theo thời gian được minh họa ở hình 6.23

Khi nhấn nút 1.1 van đảo chiều 1.3 đổi vị trí, piston 1.0 đi ra, đồng thời khí nén

sẽ qua cửa X để vào phần tử thời gian 1.2 Sau thời gian t van 1.3 đổi vị trí xilanh 1.0 sẽ lùi về

Hình 6.23 Điều khiển tùy động theo thời gian

BÀI TẬP 11: Điều khiển vận tốc bằng van tiết lưu một chiều

- Khi ấn nút 1.1, vận tốc đi ra của xylanh 1.0 phụ thuộc vào độ mở của van tiết lưu Khi ngắt nút ấn, vận tốc đi vào của xylanh sẽ tăng lên nhờ khí nén thoát theo 2 đường van tiết lưu và van một chiều

BÀI TẬP 12: Điều khiển vận tốc bằng van thoát khí nhanh

- Khi nhấn nút ấn 1.1, vận tốc đi ra của xylanh 1.0 sẽ chậm Khi ngắt nút

ấn, vận tốc đi vào của xylanh sẽ tăng lên nhờ khí nén thoát ở van xả khí nhanh

BÀI TẬP 13: Điều khiển tùy động theo thời gian có chu kỳ tự động: hình 6.24

biểu diễn sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian có chu kỳ tự động

Hình 6.24 Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo

thời gian có chu kỳ tự động

BÀI TẬP 14:

Hình 6.27 mô tả một mạch làm việc được lặp đi lặp lại Ngay khi nguồn khí cung cấp được mở bởi van 0.1; piston được khởi động qua lại trong xylanh cho tới khi nguồn khí cung cấp được đóng lại Van tác động con lăn 1.1 và 1.2 được

bố trí như các hành trình để đưa tín hiệu tới van nhớ trạng thái 4/2 (1.3) Khi cần piston chạm vào con lăn

Hình 6.27 Điều khiển theo hành trình

BÀI TẬP 15: Điều khiển tùy động theo hành trình một xilanh trình bày ở hình 6.28

Hình 6.28 Điều khiển tùy động theo hành trình với một xylanh

BÀI TẬP 16: Điều khiển tùy động theo hành trình với một xylanh có chu kỳ

tự động trình bày ở hình 6.29

Hình 6.29 Điều khiển tùy động theo hành trình một

xylanh có chu kỳ tự động

BÀI TẬP 17: Điều khiển tùy động theo hành trình với một xylanh có phần tử

thời gian giới hạn thời gian dừng của piston ở cuối hành trình biểu diễn ở hình 6.30

Hình 6.30 Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo hành trình

với một xilanh có phần tử thời gian

BÀI TẬP 18: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo phương pháp điều khiển

tùy động hành trình của thiết bị khoan với biểu đồ trạng thái sau: (hình 6.31)

- Điều khiển với một hành trình:

Hình 6.31 Biểu đồ trạng thái của 2 xilanh

Hình 6.32 Sơ đồ khí nén điều khiển 2 xilanh

- Điều khiển với chu kỳ tự động (hình 6.33)

BÀI TẬP 19: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo phương pháp tùy động theo

hành trình với biểu đồ trạng thái sau:

Hình 6.33 Sơ đồ mạch khí nén điều khiển 3 xilanh

BÀI TẬP 20: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo phương pháp điều khiển

tầng của thiết bị khoan với biểu đồ trạng thái sau:

Biểu đồ trạng thái chia làm hai tầng điều khiển:

Tầng I: A+ và B+

Tầng II: B- và A-

Sơ đồ mạch điều khiển theo tầng của thiết bị khoan

BÀI TẬP 21: Các kiện hàng chuyền trên băng tải đặt trên trục lăn được đưa

lên bằng một xylanh khí nén và được xylanh thứ 2 đẩy sang một băng tải khác theo sơ đồ hình vẽ 6.117

Hình 6.117 Sơ đồ công nghệ Biểu đồ trạng thái của các xylanh:

Hình 6.118 Biểu đồ trạng thái Yêu cầu: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ trạng thái của các xylanh thỏa mãn điều kiện sau:

- Một nút ấn cấp nguồn khí nén cho hệ thống

- Một nút ấn khởi động hệ thống Sau mỗi tín hiệu tác động vào nút ấn khởi động, hệ thống sẽ làm việc với chu trình lặp lại

Bài làm:

Hình 6.119 Mạch khí nén điều khiển 2 xylanh

Sơ đồ mạch điều khiển có chu kỳ tự động:

Hình 6.120 Mạch điều khiển 2 xylanh với chu kỳ tự động

BÀI TẬP 22: Những vật hình chữ nhật được đóng dấu trên một máy đặc biệt

Những phần này được lấy ra từ một nhà kho dùng trọng lực, được đẩy vào trong máy xát một tấm ngăn và được dùng một xylanh giữ chạt, được đóng dấu bằng một xylanh thứ 2 và được đẩy ra bằng một xylanh như hình 6.121

Biểu đồ trạng thái của các xylanh

Yêu cầu: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ trạng thái của các xylanh thoả mãn điều kiện:

- Một nút ấn cấp nguồn khí nén cho hệ thống

- Một nút ấn khởi động hệ thống Sau mỗi tín hiệu tác động vào nút ấn khởi động, hệ thống sẽ làm việc với chu trình lặp lại

BÀI TẬP 23: Các tấm kim loại được uốn mép trên 1 dụng cụ uốn hoạt động

bằng khí nén Sau khi kẹp chi tiết gia công bằng xylanh ngàm tác động A, chi tiết được gia công uốn cong bằng xylanh B sau đó được uốn hoàn chỉnh bằng xylanh C

Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ trạng thái sau với yêu cầu:

Mạch điều khiển tuỳ động theo hành trình

BÀI TẬP 24: Sắt thanh được cắt thành từng đoạn dài trên một máy cố định Đưa

năng lượng vào bằng xylanh B đồng thời xylanh này chuyển động xylanh A trong quá trình đưa động lực vào Khi vật liệu được đẩy sát vào một cữ chặn cố định

nó được giữ lại bằng một xylanh C Trong khi vật liệu đã được cắt bằng xylanh

D, xylanh ngàm cũng nhả ra và 1 chu trình mới được bắt đầu

Thiết kế mạch với yêu cầu như sau:

Mạch điều khiển khí nén như sau:

4 Mạch điều khiển điện – khí nén với 1 xylanh

 Mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì

Cơ sở để thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén là biểu đồ trạng thái (hình 6.70a)

Sơ đồ mạch khí nén được biểu diễn

ở hình 6.70b và sơ đồ mạch điện điều

khiển biểu diễn ở hình 6.70c

Khi tác động vào nút ấn S2, rơ le K2

có điện, các tiếp điểm tương ứng của rơ

le K2 sẽ đóng, đó là tiếp điểm K2 ở

nhánh thứ 3 và K2 ở nhánh thứ 5

Khi nhả nút ấn S2, nhờ tiếp điểm

duy trì K2 ở nhánh thứ 3, rơ le K2 vẫn

có điện, và tiếp điểm K2 ở nhánh thứ 5-

tiếp điểm đóng để dòng điện qua cuộn

cảm ứng của vand đảo chiều, xylanh đi

tới

Khi tác động vào nút ấn S1, dòng

điện trong nhánh 2 mất, rơ le K2 mất

điện, các tiếp điểm K2 mất điện, các tiếp điểm tương ứng mở ra và xylanh sẽ lùi

c Mạch điều khiển điện

 Mạch điều khiển với rơ le thời gian tác động muộn

Biểu đồ trạng thái được trình bày ở hình 6.71a Sơ đồ mạch khí nén được biểu diễn ở hình 6.71b, sơ đồ mạch điện điều khiển với phần tử tự duy trì

và rơ le thời gian tác động muộn biểu diễn ở hình 6.71c Sau thời gian t1 công tắc hành trình điện – cơ S2 đóng (vị trí cuối hành trình), thì rơ le thời gian tác động muộn K2 mới có điện

Hình 6.71 Mạch điều khiển tự duy trì với

rơ le thời gian tác động muộn

a Biểu đồ trạng thái

b Mạch khí nén

c Mạch điều khiển điện

 Mạch điều khiển kết hợp với thủy lực (dầu ép)

Quy trình gia công của máy khoan được biểu diễn ở hình 6.72 Trong trường hợp máy không hoạt động, đầu khoan phải nằm vị trí phía trên, cho nên chọn van đảo chiều 4/2, điều khiển bằng nam châm điện và bằng lò xo

Hình 6.72 Quy trình gia công của máy khoan

Các bước thực hiện được minh họa bằng sơ đồ chức năng (hình 6.73):

Hình 6.73 Biểu đồ chức năng

- Phương trình an toàn cho gia công:

- Phương trình kẹp chi tiết ở vị trí gia công:

- Phương trình bước thực hiện 0: khi lưới bảo vệ đã mở (𝐾1̅̅̅̅), chi tiết được tháo ra (𝐾2̅̅̅̅), bước thực hiện 0 (K3 = 1)

- Bước thực hiện 1:

Khi lướt bảo vệ đã đóng, chi tiết được kẹp (K2 = 1) và đầu khoan nằm ở vị trí S 7.0, thì bước 1 sẽ thực hiện (K4 = 1), tức là đầu khoan chạy dao nhanh tới y1 = 1 và được nhớ Bước thực hiện 0 phải được xóa

về

Bước thực hiện 3 không cần phải được nhớ

Sơ đồ mạch khí nén được biểu diễn ở hình 6.74 Khi đầu khoan chạy dao nhanh tới và lùi dao nhanh về thì van đảo chiều 2/2 ở vị trí 0 Trong quá trình gia công, xilanh thủy lực có tác dụng giảm chấn trong thời gian khoan

4.5 Mạch điều khiển điện – khí nén với 2 xylanh

 Mạch điều khiển theo nhịp

Quy trình mạch điều khiển theo nhịp với 2 xylanh biểu diễn ở hình 6.76 Khi tác động vào nút ấn S5, các xilanh sẽ thực hiện quy trình theo yêu cầu đề ra

Hình 6.76 Quy trình điều khiển 2 xylanh Mỗi nhịp đều có mạch tự duy trì Sau khi ấn nút khởi động S5, lần lượt nhịp 1 cho đến các nhịp tiếp theo sẽ đóng mạch Nhịp cuối cùng tác động cho quy trình trở về vị trí ban đầu

Hình 6.74 Sơ đồ mạch điện điều khiển quy trình khoan Nếu ta chọn van đảo chiều 4/2 xung, cả 2 phía tác động bằng nam châm điện, sơ đồ mạch điện điều khiển biểu diễn ở hình 6.75 Mặc dù mỗi nhịp có mạch tự duy trì, nhưng nếu nhịp tiếp theo được thực hiện, khi nhịp trước đó phải được xóa