Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần" nhằm thiết kế, chế tạo được cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần có thể tôi phôi kim loại tự động nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất lao động.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TÔI CAO TẦN MÃ SỐ: SV2020-116 SKC 0 0 7 3 4 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TÔI CAO TẦN SV2020 - 116 Chủ nhiệm đề tài: Lê Anh Tú TP Hồ Chí Minh, Tháng 10/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TÔI CAO TẦN SV2020 - 116 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật SV thực hiện: Lê Anh Tú Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 161431CL2, khoa đào tạo chất lượng cao. Năm thứ: 4 Số năm đào tạo:4 Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Người hướng dẫn: TS. Trần Anh Sơn TP Hồ Chí Minh, Tháng 10/2020
MỤC LỤC Phần I: Mở đầu ........................................................................................................... 1 1. Tổng quan tình hình nguyên cứu thuộc lĩnh vực .................................................... 1 2. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 2 3. Mục tiêu đề tài ........................................................................................................ 2 4. Phương pháp nguyên cứu ....................................................................................... 2 5. Đối tượng và phạm vi nguyên cứu ......................................................................... 3 Phần II: Nội dung ....................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................... 4 1.1. Cơ khí hóa............................................................................................................ 4 1.2. Tự động hóa ......................................................................................................... 4 1.3. Khoa học tự động hóa .......................................................................................... 5 1.4. Hệ thống thiết kế và chế tạo có trợ giúp của máy tính(CAD-CAM) .................. 6 1.5. Giới thiệu về máy tôi cao tần............................................................................... 7 1.6. Tổng quan về động cơ ......................................................................................... 9 1.6.1. Động cơ bước .............................................................................................. 9 1.6.2. Động cơ servo ............................................................................................ 11 1.7. Tổng quan về hệ thống điều khiển .................................................................... 12 1.7.1. Hệ thống điều khiển là gì........................................................................... 12 1.7.2. Tổng quan về PLC ..................................................................................... 13 1.7.3. Các lệnh lập trình PLC .............................................................................. 21 1.8. Thiết bị hiển thị ................................................................................................. 28 1.8.1. Tổng quan về HMI (Human Machine Interface)....................................... 28 1.8.2. HMI hỗ trợ người vận hành ....................................................................... 30 1.8.2. Các loại HMI hiện nay .............................................................................. 31 1.9. Các thiết bị khác ................................................................................................ 33 1.10. Nhiệt luyện ...................................................................................................... 34 1.10.1. Khái niệm nhiệt luyện ............................................................................. 34 1.10.2. Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần .............................................. 36 CHƯƠNG 2. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ............................................................... 39 2.1. Chọn động cơ..................................................................................................... 39 2.1.1. So sánh ưu nhược điểm của 2 loại động cơ ............................................... 39 2.1.2. Chọn động cơ servo ................................................................................... 40 2.2. Chọn hệ thống điều khiển PLC ......................................................................... 42 2.3. Chọn màn hình HMI .......................................................................................... 43 2.4. Lập trình PLC .................................................................................................... 45 2.4.1. Giới thiệu phần mềm ................................................................................. 45 2.4.2. Tạo file thiết kế .......................................................................................... 45 2.4.3. Tải chương trình vào PLC ......................................................................... 47 2.5. Lập trình màn hình ............................................................................................ 51 2.5.1. Giới thiệu phần mềm ................................................................................. 51 2.5.2. Tạo file thiết kế .......................................................................................... 52
2.5.3. Tải chương trình vào HMI......................................................................... 54 2.6. Điều khiển máy.................................................................................................. 55 2.7. Gia công lắp ráp các bộ phận ............................................................................ 57 CHƯƠNG 3. VẬN HÀNH THỬ MÁY ................................................................... 61 3.1. Vận hành bộ điều khiển ..................................................................................... 61 3.2. Tôi cao tần trục .................................................................................................. 62 3.3. Kết quả, kiểm tra và đánh giá ............................................................................ 60 3.4. Một vài hình ảnh của cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần ......................... 63 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỄN ......................................... 65 4.1. Kết luận.............................................................................................................. 65 4.2. Kiến nghị ........................................................................................................... 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 67
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Lệnh Bit - Logic ....................................................................................... 21 Bảng 2.2: Bộ định thời Timer ................................................................................... 22 Bảng 2.3: Bộ định thời Counter................................................................................ 23 Bảng 2.4: Lệnh Load và Load Inverse ..................................................................... 26 Bảng 2.5: Lệnh OUT ................................................................................................ 26 Bảng 2.6: Lệnh AND và AND INVERSE ............................................................... 26 Bảng 2.7: Lệnh OR, OR INVERSE ......................................................................... 27 Bảng 2.8: Lệnh Load Pulse and Load Trailing pulse ............................................... 27 Bảng 2.9: Lệnh And Pulse, And Trailing Pulse ....................................................... 27 Bảng 2.10: Lệnh OR Pulse ,OR Trailling Pulse ....................................................... 28 Bảng 2.11: Lệnh Load Pulse and Load Trailing pulse ............................................. 28 Bảng 3.1: So sánh độn cơ bước và động cơ servo ................................................... 40
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ANDF: And Falling Pulse ANDP: And Pulse ANI: And Inverse CAD: Computer-Aided Desig CAM: Computer-Aided Manufacturing CNC: Computer Numeric Control CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconducto CTU: Count Up Instructions CTUD: Counter Up Down PTO: Pulse Train Output DC: Direct Current EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory EPROM: Electrically Programmable Read Only Memory HMI: Human Machine Interface CB: Circuit Breaker HSC: High Speed Counter LB: Load LDF: Load Falling Pulse LDI: Load inverse LDP: Load Pulse PT: Preset Time AC: Alternating Current ORI: Or Inverse PLC: Programmable Logic Controller PWM: Pulse Width Modulation RAM: Random Access Memory RST: Reset SCR: Sequence Control Relay TON: Timer On-Delay TONR: Timer On-Delay Retentive USB: Universal Serial Bus SCR: Sequence Control Relay
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần - Chủ nhiệm đề tài: Lê Anh Tú Mã số SV: 16143171 - Lớp:16143CL2 Khoa: Đào tạo chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ và tên MSSV Lớp Khoa 1 Đỗ Trung Nhật 16143110 16143CL2 Đào tạo CLC 2 Nguyễn Viết Thái 16143140 16143CL2 Đào tạo CLC - Người hướng dẫn: TS. Trần Anh Sơn 2. Mục tiêu đề tài: Thiết kế, chế tạo được cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần có thể tôi phôi kim loại tự động nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất lao động. 3. Tính mới và sáng tạo: Thay thế sức người trong việc tôi kim loại thông qua cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần, nâng cao chất lượng, năng suất sản phẩm. 4. Kết quả nghiên cứu: Chế tạo được một cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần có thể điều khiển tốc độ ,vị trí theo ý muốn thông qua một màn hình điều khiển với các nút nhấn. 5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Ứng dụng trong công nghiệp tự động hóa quá trình tôi kim loại, giúp phôi kim loại khi tôi đạt chất lượng sản phẩm cao hơn, giảm thời gian cũng như tăng năng suất. 6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (kí, họ và tên)
Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ và tên)
Phần I: Mở đầu 1. Tổng quan tình hình nguyên cứu thuộc lĩnh vực  Trong nước: Hiện nay, các doanh nghiệp Việt Nam, các đề tài nghiên cứu về lĩnh vực tôi đã có định hướng về nghiên cứu tối ưu hóa quá trình tôi kim loại nhằm giải quyết bài toán về chi phí sản xuất trong ngành kim loại. Trong quá trình tìm hiểu, các doanh nghiệp Việt Nam đang trong quá trình khai thác một số phần mềm chuyên dùng cho mô phỏng quá trình gia công kim loại như: COMSOL, Moldex3D, CAD – CAM - CAE… Ngoài ra, trong nghiên cứu, đã có những sách, nguyên cứu đi sâu vào quá trình tôi thép như: + Sổ tay nhiệt luyện – Nguyễn Chung Cảng. Sách nói về những phương pháp nhiệt luyện kim loại, các dạng tôi thép và đặc biệt là tôi cao tần. Dựa trên lý thuyết về nhiệt luyện kim loại, các dạng tôi thép, đặc biết là tôi cao tần, sau đó áp dụng tính taosn, lập trình để tạo ra sản phẩm kim loại tôi cao tần như mong muốn nhờ các phần mềm hỗ trợ trên. + Nghiên cứu “ Mô phỏng quá trình nung cảm ứng đến trạng thái bán lỏng của phôi hệ hợp kim nhôm trong công nghệ tạo hình thixoforming” – nhóm tác giả Nguyễn Vinh Dự, Trịnh Văn Quốc và Lưu Minh Phương. Kỹ thuật thixoforming yêu cầu gia nhiệt phôi đến trạng thái bán lỏng trước khi tạo hình sao cho nhiệt độ được phân bố đồng đều trên toàn bộ thể tích của vật nung. Nhóm đã xử dụng phương pháp lý thuyết truyền nhiệt, phương pháp số kết hợp và phương pháp mô phỏng bằng phần mềm comsol để xác định chiến lược nung đến trạng thái bán lỏng.  Ngoài nước: Hiện nay, trong linh vực nhiệt luyện kim loại, điều khiển được nhiệt độ tối ưu phôi kim loại là một trong những cách hiệu quả nhằm định hình sản phẩm, tuy nhiên việc đưa lên nhiệt độ bán lỏng ở mọi vị trí trên phôi đòi hỏi phải có độ chính xác cao thông qua các quá trình mô phỏng, ngoài ra cũng đã có sách nghiên cứu đi sâu vào phương pháp thixoforming như sách: “Thixoforming: Semi-solid Metal Processing” - Gerhard Hirt. 1
Sách cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ vật liệu, cũng như các phương pháp đúc và tạo hình,… 2. Lý do chọn đề tài Nền công nghiệp của các nước trên thế giới, kể cả Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ. Trước kia các sản phẩm tạo ra một cách thủ công, sử dụng sức người là chính do đó tốn nhiều thời gian nhưng dẫn đên giá thành cao nhưng chất lượng sản phẩm kém.Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, tự động hóa trở thành một trong những ngành không thể thiếu thiếu của nền công nghiệp hiện đại. Với sự phát triển và ứng dụng của quá trình tự động hóa ngày càng rộng rãi và phổ biến thì các sản phẩm làm ra có chất lượng không những đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà giá thành lại rẻ. Hiện nay, nhiều nơi việc tôi kim loại cấp bằng tay tạo ra các sản phẩm có chất lượng không cao, gây nguy hiểm cho người công nhân. Do đó, nhóm đã vận dụng tự động hóa để tiến hành nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần có sử dụng hệ thống điều khiển tự động. 3. Mục tiêu đề tài Thiết kế, chế tạo được một cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần có thể tôi phôi kim loại tự động nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất lao động. 4. Phương pháp nguyên cứu  Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu: Thu thập, phân tích và biên dịch tài liệu liên quan tới kỹ thuật tôi cao tần: đảm bảo tính đa dạng, đa chiều và tận dụng được các kết quả của các nghiên cứu mới nhất, phù hợp với nội dung nghiên cứu của đề tài  Phương pháp phân tích thực nghiệm: Dựa trên các kết quả và thất bại trong thực nghiệm, lựa chọn được cấu hình thiết bị phù hợp, tối ưu hóa được quy trình thu thập kết quả thí nghiệm. Áp dụng quy trình thí nghiệm trên các phôi cần gia công  Phương pháp phân tích so sánh: Dựa trên các kết quả về mô phỏng và thực nghiệm so sánh giữa những lần tôi phôi về các yếu tố: 2
- Phân bố nhiệt độ trên bề mặt phôi. - Giá trị nhiệt độ cao nhất của quá trình gia nhiệt. Từ đó làm sáng tỏ lý thuyết và kết quả có tính thuyết phục cao. 5. Đối tượng và phạm vi nguyên cứu  Đối tượng nguyên cứu: - Nguyên lý hoạt động của máy tôi cao tần. - Tính toán thiết kế cơ cấu truyền động tự động cho máy tôi cao tần  Phạm vi nguyên cứu: - Tôi phôi kim loại dạng trục. ́ - Y kiế n thu thâ ̣p để cải tiế n và phát triể n hơn 3
Phần II: Nội dung CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. CƠ KHÍ HÓA Cơ khí hóa là quá trình thay thế các động tác cơ bắp của con người khi thực hiện các quá trình công nghệ chính hoặc các chuyển động chính bằng máy. Sử dụng cơ khí hóa cho phép nâng cao năng suất lao động, nhưng không thay thế được con người trong các chức năng điều khiển, theo dõi diễn biến của quá trình cũng như thực hiện một loạt các chuyển động phụ trợ khác. Hình 2.1: Dây chuyền sản xuất ô tô 1.2. TỰ ĐỘNG HÓA Tự động hóa là công nghệ mà theo đó quy trình hoặc thủ tục được thực hiện mà không cần sự trợ giúp của con người. Tự động hóa hoặc điều khiển tự động là sử dụng các hệ thống điều khiển khác nhau cho các thiết bị vận hành như máy móc, quy trình trong nhà máy, nồi hơi và lò xử lý nhiệt, chuyển đổi mạng điện thoại, lái và ổn định tàu, máy bay và các ứng dụng và phương tiện khác hoặc giảm can thiệp của con người. Một số quy trình đã được hoàn toàn tự động 4
Tự động hóa quá trình sản xuất là giai đoạn phát triển tiếp theo của nền sản xuất cơ khí hóa. Nó sẽ thực hiện phần công việc mà cơ khí hóa không thể đảm đương được. Với các thiết bị vạn năng và bán tự động, các chuyển động phụ (tác động điều khiển) do người thợ thực hiện còn trên các thiết bị tự động hóa và máy tự động thì toàn bộ quá trình làm việc (kể cả các tác động điều khiển) đều được thực hiện tự động nhờ các cơ cấu và hệ thống điều khiển mà không cần có sự tham gia trực tiếp của con người. Mức độ cao hơn của tự động hóa máy là trang bị hệ thống cấp phôi cho máy. Hệ thống này tự động tháo chi tiết khi máy gia công xong và thay thế phôi mới, đồng thời khởi động một chu kỳ gia công của chi tiết mới. Hình 2.2: Tay robot trong dây truyền sản xuất bia 1.3. KHOA HỌC TỰ ĐỘNG HÓA Khoa học tự động hóa là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Nó bao gồm các cơ sở lý thuyết, các nguyên tắc cơ bản được sử dụng khi thiết lập các hệ thống điều khiển và kiểm tra tự động các quá trình khác nhau để đạt được mục đích cuối cùng mà không cần tới sự tham gia trực tiếp của con người. Khoa học tự động hóa được cấu thành từ nhiều môn học khác nhau như lý thuyết điều khiển tự động, lý thuyết mô hình hóa, mô phỏng và phân tích hệ thống, lý thuyết tối ưu, lý thuyết truyền tin, kỹ thuật lập trình… .Tự động hóa các quá trình sản xuất là một 5
hướng phát triển khoa học tự động hóa. Sự phát triển của nó gắn liền với các khoa học liên quan. 1.4. HỆ THỐNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÓ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH ( CAD – CAM) Với sự xuất hiện của máy điều khiển số, sự phát triển cao của công nghệ thông tin và công nghệ máy tính, việc chuẩn bị và điều hành sản xuất trong thời gian gần đây đã có những thay đổi cơ bản. Khâu chuẩn bị thiết kế đã được tự động hóa nhờ hệ thống thiết kế tự động có sự trợ giúp của máy tính.  Định nghĩa về công cụ CAD CAD (Computer-aided Design) tức là thiết kế có sự trợ giúp của máy tính. Thiết kế ở đây được hiểu là vẽ chi tiết hoặc sản phẩm bằng máy vi tính dưới dạng 2D hoặc mô hình hóa ở dạng 3D. Để tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh cần thực hiện hai công đoạn chính là: thiết kế và chế tạo. Ở công đoạn thiết kế trên cơ sở thu thập thông tin, xử lý kết hợp với khả năng sáng tạo của người thiết kế phân tích toàn bộ tập hợp các phương án và chọn ra một phương án tối ưu. Đối với sản phẩm có cấu trúc phức tạp, đòi hỏi những chỉ tiêu cao về thông số kỹ thuật cũng như kinh tế, để đạt được giải pháp tối ưu, trong nhiều trường hợp công việc thiết kế và chế tạo không thể thực hiện một cách hoàn chỉnh bởi những phương pháp và công cụ thông thường . Thiết kế với sự hỗ trợ của máy tính điện tử – CAD là sự ứng dụng có hiệu quả các phương tiện công nghệ của kỹ thuật tin học , điện tử…để giải quyết các công việc liên quan tới công việc thiết kế.  Định nghĩa về công cụ CAM CAM (Computer-aided Manufacturing) tức là công nghệ gia công, chế tạo, sản xuất có sự trợ giúp của máy tính. Thực hiện quy trình sản xuất vớ sự trợ giúp của máy tính đện tử là sử dụng máy tính để lập kế hoạch sản xuất và điều khển sản xuất. 6
Nhờ các thiết bị tính toán thiết kế như máy tính, màn hình đồ họa, bút vẽ, máy vẽ, cùng các phần mềm chuyên dùng (Matlab, Catia, CAD) cho phép tạo ra các mô hình sản phẩm trong không gian ba chiều, rất thuận lợi cho việc khảo sát, đánh giá sửa đổi nhanh chóng trực tiếp ngay trên màn hình. Các bản vẽ trong CAD có thể lưu giữ, nhân bản hoặc gọi ra bất kỳ lúc nào. Điều này cho phép tiết kiệm nhiều thời gian, vật liệu và các chi phí khác của giai đoạn thiết kế ban đầu trước khi đưa vào sản xuất. Hình 2.3: Thiết kế các sản phẩm có sự trợ giúp máy tính 1.5. GIỚI THIỆU VỀ MÁY TÔI CAO TẦN Tôi cao tần là phương pháp sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ. Nó sử dụng nguồn điện tần số cao để đi qua vật liệu nhiệt có dẫn điện và gây ra hiện tượng gia nhiệt cảm ứng. Gia nhiệt cảm ứng tạo ra nhiệt cực lớn trong lòng phôi. Lượng nhiệt này dễ dàng nung nóng đỏ phôi giúp ta có thể gia công, tôi, luyện phôi, chi tiết máy, vật dụng kim loại chắc chắn. Vì những lý do đó, gia nhiệt cảm ứng được coi là một công nghệ vượt trội và vô cùng hiệu quả khi ứng dụng công nghệ gia nhiệt cảm ứng kim loại trong công nghiệp chế tạo phôi. 7
Các ứng dụng quy mô lớn của cảm ứng điện từ đã trở nên rất phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất hiện nay. Nhiều thành phần kim loại được nung nóng trong lò với nhiệt độ cao, có khi tới vài nghìn °C. Một lò nung cảm ứng đơn giản. Một cuộn dây đồng rỗng chứa nước mang một dòng điện AC tần số cao. Các đối tượng được gia nhiệt là một thanh thẳng đứng được đặt ở trung tâm của cuộn dây. Hình 2.4: Cuộn dây cảm ứng Hình 2.5: Máy tôi cao tần Máy tôi cao tần sử dụng hệ thống điều khiển tự động như cấp phôi và di chuyển trục tôi hiện nay có khá nhiều nhưng chủ yếu là ở các nhà máy, công ty lớn. Những máy tôi cao tần nhỏ, có thể xách tay thì không có hệ thống tự động tôi, phải sử dụng đồ gá và 8
di chuyển tay. Với cách này sản phầm có thể không đạt yêu cầu phải thử lại nhiều lần. Nhưng nếu ứng dụng quá trình tự động hóa thì kết quả cũng như hiệu suất sẽ tăng cao. Hình 2.6: Gia nhiệt phép bằng tay 1.6. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ 1.6.1. ĐỘNG CƠ BƯỚC Động cơ bước (stepper motor), là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường, chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay. Hình 2.7: Động cơ bước 9
Về cấu tạo động cơ bước gồm có các bộ phận là stato, roto là nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính. Động cơ bước được điều khiển bởi bộ điều khiển bên ngoài. Động cơ bước và bộ điều khiển được thiết kế sao cho động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như quay đến một vị trí bất kỳ nào. Hình 2.8: Cấu tạo động cơ bước Động cơ bước được chia làm ba loại chính: động cơ bước nam châm vĩnh cửu, động cơ bước biến từ trở và động cơ bước hỗn hợp/ lai  Động cơ bước nam châm vĩnh cửu có roto là nam châm vĩnh cửu, stato có nhiều răng trên mỗi răng có quấn các vòng dây. Các cuộn dây pha có cực tính khác nhau.  Động cơ bước biến từ trở có cấu tạo giống với động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Cấu tạo của stato cũng có các cuộn pha đối xứng nhau, nhưng các cuộn pha đối xứng có cùng cực tính khác với động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Roto của động cơ bước biến từ trở được cấu tạo từ thép non có khả năng dẫn từ cao, do đó khi động cơ mất điện roto vẫn tiếp tục quay tự do rồi mới dừng hẳn.  Động cơ bước hỗn hợp/ lai có đặc trưng cấu trúc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước biến từ. Stato và roto có cấu tạo tương tự động cơ bước biến từ trở nhưng số răng của stato và roto không bằng nhau. Roto của động cơ bước thường có 2 10
phần: phần trong là nam châm vĩnh cửu được gắn chặt lên trục động cơ, phần ngoài là 2 đoạn roto được chế tạo từ lá thép non và răng của 2 đoạn roto được đặt lệch nhau. 1.6.2. ĐỘNG CƠ SERVO Động cơ Servo là một bộ phận của hệ thống điều khiển chuyển động của máy móc. Một trong các bộ phận không thể thiếu giúp Động cơ Servo có thể hoạt động đó chính là Driver servo. Tương tự như driver của máy tính. Động cơ Servo cung cấp lực chuyển động cần thiết cho các thiết bị máy móc khi vận hành Không giống như động cơ thông thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển (bằng xung PPM) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ 0O – 180O. Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Từ tín hiệu hồi tiếp vận tốc/vị trí, hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển họat động của một động cơ servo. Với lý do nêu trên nên sensor đo vị trí hoặc tốc độ là các bộ phận cần thiết phải tích hợp cho một 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. Hình 2.9: Động cơ servo Có 3 loại động cơ servo được sử dụng hiện nay đó là động cơ servo AC dựa trên nền tảng động cơ AC lồng sóc, động cơ servo DC dựa trên nền tảng động cơ DC và động cơ servo AC không than chổi dựa trên nền động cơ không đồng bộ. 11