Hệ thống tự động hóa: Ứng dụng và lợi ích

Chương 1: Hệ thống tự động hóa là gì?

Hệ thống tự động hóa kết hợp các cảm biến, bộ điều khiển và bộ truyền động để thực hiện các chức năng với ít hoặc không có sự tham gia của con người. Công nghệ này thuộc lĩnh vực Cơ điện tử, một lĩnh vực kỹ thuật liên ngành kết hợp các hệ thống cơ khí, điện và điện tử.

Hầu hết các hệ thống tự động hóa đều được chuyển thể từ các quy trình thủ công như khoan, cắt và hàn. Các hệ thống này thường sử dụng cánh tay rô-bốt để điều khiển các công cụ thực hiện các nhiệm vụ này. Trong các ứng dụng điều khiển quy trình, các hệ thống tự động hóa giám sát và quản lý các thông số quy trình bằng cách điều chỉnh các thiết bị như máy sưởi, động cơ, máy bơm và máy nén hoặc bằng cách điều khiển các dây chuyền quy trình bằng van. Các hệ thống tự động hóa có nhiều cấu hình khác nhau được thiết kế riêng cho các chức năng cụ thể. Một số ứng dụng phổ biến nhất bao gồm:

Lắp ráp Xay xát Cắt Khoan Gọt gờ

Xâu chuỗi Hàn Lớp phủ và Sơn Rèn Xếp pallet

Bao bì Phân loại Đo lường Điều tra Kiểm soát quy trình

Chương 2: Ưu điểm và nhược điểm của tự động hóa là gì?

Mục tiêu chính của hệ thống tự động hóa là giảm thiểu sự can thiệp của con người, vì người vận hành dễ mắc lỗi và mệt mỏi, có thể gây ra nhiều vấn đề khác nhau. Việc triển khai hệ thống tự động hóa mang lại những lợi ích đáng kể, bao gồm tăng lợi nhuận, tỷ lệ sản xuất cao hơn, tăng cường an toàn và cải thiện chất lượng. Dưới đây là những ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng hệ thống tự động hóa:

Ưu điểm

• Sản xuất nhất quán hơn: Hệ thống rô-bốt, khi được thiết kế đúng cách, có thể giảm thời gian sản xuất cần thiết bằng cách thực hiện các chuyển động phức tạp một cách hiệu quả. Tỷ lệ sản xuất cao hơn có nghĩa là khối lượng sản xuất lớn hơn và lợi nhuận tốt hơn. Để đạt được các hành động nhanh hơn, phải có đủ lực do người lái cung cấp và luồng chuyển động của các liên kết và khớp phải trơn tru mà không có bất kỳ sự chuyển đổi không cần thiết nào. Hơn nữa, tốc độ xử lý của máy tính nhanh hơn và hiệu quả hơn con người. Con người thực sự có thể xử lý thông tin phức tạp hơn máy tính, nhưng khi tính đến lỗi của con người, thời gian nghỉ và ngày nghỉ ốm, máy tính hoạt động tốt hơn.

• Tăng khả năng lặp lại: Một dây chuyền sản xuất hiệu quả vì trình tự chuyển động lặp lại được “lập trình” theo cách nào đó cho người vận hành thực hiện công việc. Điều này đòi hỏi phải đưa ra quyết định tối thiểu khi các hành động chủ yếu được điều chỉnh bởi một bộ hướng dẫn cụ thể được xác định trước. Những chuyển động lặp lại này có thể được chia thành các phép tịnh tiến và quay đơn giản có thể được lập trình vào rô-bốt. Vì bộ truyền động được thiết kế với phạm vi chuyển động gần như không đổi nên khả năng lặp lại được tăng lên.

• Độ chính xác và độ chính xác: Như đã đề cập trước đó, bộ truyền động được thiết kế để thực hiện các chuyển động với phạm vi không đổi. Các đặc điểm chuyển động của bộ truyền động sẽ không thay đổi trừ khi có tín hiệu phản hồi hoặc thay đổi trong các biến điều khiển. Hệ thống tự động hóa có thể được hiệu chuẩn để cung cấp cùng một đầu ra với độ lệch tối thiểu hoặc không có.

• Nâng cao chất lượng sản phẩm: Với hệ thống tự động, sản phẩm được tạo ra với tính nhất quán. Tránh được sai sót do lỗi của con người và phán đoán chủ quan. Hệ thống tự động hoạt động theo logic và đánh giá xem một điều kiện nhất định có đáp ứng được đầu ra mong muốn hay không. Có thể xác minh liên tục thông qua hệ thống phản hồi hoạt động hiệu quả hơn con người.
• Điều kiện làm việc tốt hơn: Các quy trình liên quan đến nhiệt độ khắc nghiệt, áp suất quá mức, lực lớn, chuyển động nhanh và vật liệu độc hại gây nguy hiểm cho an toàn của nhân viên. Tự động hóa cho phép robot thực hiện các nhiệm vụ không an toàn, loại bỏ thương tích hoặc thậm chí tử vong.
• Chi phí vận hành thấp hơn: Bên cạnh lợi nhuận bổ sung do chất lượng tốt hơn và tỷ lệ sản xuất cao hơn một cách nhất quán, các lợi ích kinh tế khác có thể thu được từ việc ít lãng phí nguyên liệu thô hơn và chi phí nhân công thấp hơn. Giảm lãng phí nguyên liệu đạt được bằng cách sử dụng hệ thống cấp liệu tự động, trong đó nguyên liệu thô được sử dụng một cách nhất quán. Lượng thức ăn có thể được tối ưu hóa dễ dàng và sẵn sàng thông qua lập trình. Về mặt tiết kiệm nhân công, một robot có thể thực hiện công việc của nhiều nhân viên. Về lâu dài, những lợi ích này sẽ bù đắp cho chi phí đầu tư cao khi lắp đặt hệ thống tự động.

Nhược điểm

Chi phí đầu tư cao: Chi phí đầu tư cao là yếu tố chính khiến chủ sở hữu quy trình không muốn lắp đặt hệ thống tự động. Ngoài các cảm biến, bộ điều khiển và bộ truyền động, một hệ thống tự động hóa bao gồm các hệ thống phụ trợ khác nhau như nguồn điện, hệ thống khí nén, hệ thống thủy lực và hệ thống bôi trơn . Hệ thống rô-bốt có thể tốn khoảng hàng trăm hoặc thậm chí hàng triệu đô la tùy thuộc vào độ phức tạp của quá trình tự động hóa cần thiết.

Yêu cầu bảo trì bổ sung: Hệ thống tự động có thể không cảm thấy mệt mỏi như người vận hành, nhưng hoạt động liên tục có thể dẫn đến hao mòn không thể tránh khỏi của các thành phần. Để duy trì hiệu suất và tuổi thọ tối ưu, cần bảo trì thường xuyên để kiểm tra hoặc ngăn ngừa mọi sự cố có thể gây ra việc tắt máy ngoài kế hoạch.

Ít linh hoạt hơn: Hầu hết các hệ thống tự động hóa không thể dễ dàng cấu hình lại. Tính mô-đun và khả năng lập trình là các tính năng bổ sung làm tăng chi phí của thiết bị. Hơn nữa, vì robot chỉ hoạt động theo các hướng dẫn cụ thể, nên bất kỳ điều kiện nào vượt quá phạm vi lập trình của chúng đều có thể gây ra đầu ra không thể đoán trước hoặc lỗi hệ thống đột ngột. Người vận hành có thể phân tích các điều kiện như vậy và hành động phù hợp.

Chương 3: Các thành phần cơ bản của hệ thống tự động hóa là gì?

Hệ thống tự động hóa bao gồm một thiết bị có thể tiếp nhận đầu vào (chẳng hạn như từ cảm biến hoặc giao diện người-máy), một hệ thống tính toán (hoặc bộ xử lý) và các bộ điều khiển (hoặc bộ truyền động) thực hiện công việc thực tế. Trong số các thành phần này, hệ thống tính toán hoặc điều khiển là quan trọng nhất. Nó có thể được phân loại thành hai loại: điều khiển vòng hở và vòng kín (phản hồi). Trong hệ thống điều khiển vòng hở , bộ điều khiển gửi tín hiệu đến bộ truyền động chỉ dựa trên chương trình ban đầu, mà không xem xét phản hồi thực tế. Ngược lại, hệ thống vòng kín kết hợp tín hiệu phản hồi, được tạo ra bởi cảm biến đo phản hồi của bộ truyền động, trực tiếp hoặc gián tiếp. Bộ điều khiển sử dụng phản hồi này để so sánh đầu ra thực tế với đầu ra mong muốn và thực hiện các điều chỉnh đối với các tín hiệu được gửi đến bộ truyền động. Quá trình này lặp lại cho đến khi đạt được phản hồi mong muốn.

Thành phần đầu vào có thể là giao diện người-máy hoặc cảm biến. Giao diện người-máy là nơi người vận hành tương tác với bộ điều khiển, nhập các biến hoặc lệnh để điều chỉnh đầu ra mong muốn. Mặt khác, cảm biến đo đầu ra bằng nhiều đặc tính vật lý hoặc điện từ khác nhau như áp suất, nhiệt độ, từ tính hoặc bức xạ. Cảm biến chuyển đổi đặc tính vật lý được đo thành tín hiệu điện tử, sau đó được bộ điều khiển diễn giải và sử dụng.

Bộ truyền động là bộ phận tạo ra các hành động. Bộ truyền động bao gồm một bộ truyền động và một cụm các khớp nối và liên kết. Bộ truyền động cung cấp lực hoặc mô-men xoắn cần thiết để di chuyển các liên kết được kết nối bằng các khớp nối. Bộ truyền động có thể được coi là điện, thủy lực hoặc khí nén. Bộ truyền động điện là động cơ hoặc solenoid chuyển đổi năng lượng điện thành đầu ra cơ học. Hệ thống thủy lực và khí nén hoạt động bằng áp suất chất lỏng được nén trên piston, xi lanh, cánh hoặc thùy. Các hệ thống này, theo khái niệm cơ bản nhất của chúng, cũng có thể được coi là điện vì chất lỏng được điều khiển bằng cách đóng và mở van solenoid.

Các liên kết trong một hệ thống cơ học có thể di chuyển tương đối với nhau dựa trên các bậc tự do do khớp cung cấp . Bậc tự do đề cập đến các loại chuyển động được phép cho các liên kết trong không gian ba chiều. Có sáu bậc tự do: ba bậc để tịnh tiến (lên và xuống, trái và phải, tiến và lùi) và ba bậc để quay (cao, lệch và lăn). Để đơn giản, hầu hết các khớp được thiết kế để chỉ cho phép một hoặc hai bậc tự do, vì việc tạo ra một cánh tay có khả năng di chuyển cao có thể phức tạp, tốn kém và không thực tế.

Cấu hình cánh tay

Cánh tay là bộ phận của hệ thống nơi các công cụ cuối cánh tay được gắn vào. Nó bao gồm một cụm các liên kết và khớp nối, mỗi liên kết có phạm vi chuyển động cố định. Một liên kết thường là một thành phần cứng được thiết kế để truyền lực. Các liên kết này được kết nối bằng các khớp nối, được phân loại thành loại xoay hoặc lăng trụ. Khớp xoay cho phép chuyển động quay, trong khi khớp lăng trụ cho phép chuyển động tịnh tiến. Sự kết hợp của các liên kết và khớp nối này xác định các bậc tự do hoặc phạm vi chuyển động của cánh tay. Cấu hình cánh tay có thể được phân loại như sau:

• Robot Cartesian: Robot Cartesian được tạo thành từ ba khớp lăng trụ. Tên Cartesian bắt nguồn từ hệ tọa độ Cartesian ba chiều bao gồm các trục X, Y và Z. Đây là hệ thống đơn giản nhất vì dễ tính toán các chuyển động cần thiết để điều khiển đầu cuối từ nơi này sang nơi khác. Điều này phù hợp với các ứng dụng chỉ yêu cầu chuyển động vuông góc mà không cần xoay đầu cuối. Một ví dụ về robot Cartesian là máy cổng trục.

• Cánh tay robot cực: Loại này còn được gọi là robot hình cầu. Phạm vi chuyển động của nó có thể được hình dung như một hình cầu có bán kính bằng chiều dài của liên kết nối khớp quay thứ hai và đầu cuối. Liên kết này được phép mở rộng bằng khớp lăng trụ. Do đó, cánh tay robot này bao gồm hai khớp quay và một khớp lăng trụ.

• Cánh tay robot hình trụ: Loại cánh tay robot này bao gồm một khớp quay và hai khớp lăng trụ. Khớp quay nằm ở chân cánh tay. Khớp này cho phép các liên kết quay quanh trục của nó. Điều này tạo thành một phạm vi chuyển động hình trụ. Các khớp lăng trụ có thể mở rộng có thể được hình dung như thay đổi chiều cao và bán kính của hình trụ.

• Cánh tay robot có khớp nối tuân thủ chọn lọc (SCARA): SCARA là một robot bao gồm một cánh tay tuân thủ hoặc linh hoạt theo chiều ngang trong mặt phẳng XY nhưng cứng theo chiều dọc hoặc theo trục Z. Điều này mô tả đặc điểm “Tuân thủ chọn lọc” của nó. “Cánh tay robot có khớp nối” của nó tương tự như cánh tay của con người bao gồm hai liên kết được gắn bằng một khớp ở đầu của chúng. Điều này cho phép cánh tay robot có thể mở rộng hoặc gập lại.

• Robot có khớp nối hoặc robot hình người: Robot này bổ sung thêm hai bậc tự do cho bộ phận tác động cuối, trái ngược với robot SCARA. Robot có khớp nối có cánh tay được kết nối bằng khớp xoay ở một đầu, tương tự như SCARA. Tuy nhiên, chúng không có thanh dẫn hướng tuyến tính theo chiều dọc. Thay vào đó, một cánh tay được gắn vào khớp xoay có đế cố định cho phép chuyển động linh hoạt hơn.

Chương 4: Công cụ cuối cánh tay (EOAT) trong tự động hóa là gì?

Dụng cụ cuối cánh tay (EOAT), còn được gọi là đầu tác động, là các thành phần được thiết kế để tương tác với sản phẩm hoặc quy trình. Hầu hết EOAT là kẹp, xử lý các vật thể bằng cách nâng, thả, chuyển hoặc định hướng lại chúng. Kẹp có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để xử lý các vật thể và được phân loại là tác động (hàm cơ học), xâm nhập (kim), hạn chế (chân không và từ tính) và tiếp giáp (bám dính). Ngoài ra, EOAT có thể được tùy chỉnh cho các nhiệm vụ cụ thể như phay hoặc hàn.

• Kẹp cơ học: Chúng được sử dụng cho các hệ thống rô-bốt gắp và đặt cơ bản. Kẹp có một đến ba bộ hàm cơ học thường được điều khiển bởi động cơ servo hoặc bộ truyền động khí nén. Các hàm này bao gồm một đường được kết nối với cổ tay bằng khớp quay hoặc khớp lăng trụ. Để kiểm soát lực kẹp khi sử dụng động cơ servo, phản hồi được tạo ra bởi máy đo ứng suất hoặc dòng điện của động cơ. Đối với kẹp sử dụng bộ truyền động khí nén, lực kẹp có thể tăng lên mà không làm hỏng vật phẩm do khả năng nén vốn có của không khí. Hàm có thể được chế tạo thành nĩa, ngón tay, tấm song song hoặc bề mặt theo hình dạng của tải trọng. Độ kẹp tốt hơn đạt được bằng cách lót bề mặt bằng vật liệu đàn hồi, ma sát cao.

• Chân không hoặc cốc hút: Chúng được sử dụng để gắp các vật thể có bề mặt nhẵn như phim, thủy tinh và đĩa. Một cách phổ biến để tạo chân không là thông qua việc sử dụng ống venturi được cung cấp khí nén. Để tạo ra lực hút lớn hơn, một loạt các cốc hút được sử dụng. EOAT chân không sạch hơn kẹp cơ học và có thể cho phép một số độ lệch vị trí. Loại EOAT này không phù hợp với bề mặt gồ ghề, xốp hoặc không bằng phẳng. Hơn nữa, vật thể có thể trượt ra khỏi cốc hút khi tăng tốc quá nhanh.

• Kẹp từ: Các loại EOAT này sử dụng nam châm điện để nâng các vật thể sắt từ. Nam châm vĩnh cửu cũng được sử dụng vì nó không tiêu thụ điện liên tục. Tuy nhiên, nó cần một thiết bị cơ học để loại bỏ vật thể đã thu thập được. Nam châm điện được ưa chuộng vì hoạt động đơn giản vì vật thể có thể được nâng lên hoặc thả xuống chỉ bằng cách cung cấp hoặc cắt điện cho nam châm điện. Tuy nhiên, ngoài hạn chế khi sử dụng trên các vật liệu sắt từ, nó còn khiến các bộ phận trở nên từ tính. Ngoài ra, nó không thể tăng tốc quá nhanh vì vật thể được gắn vào có thể trượt.

• Vòng đệm và xi lanh bơm hơi: Vòng đệm bơm hơi có thể được hình dung như một ống đàn hồi dạng vòng được hỗ trợ bởi một cấu trúc cứng ở ngoại vi bên ngoài của nó. Nó giữ chặt vật thể bằng cách mở rộng ống trong khi thả ra, được thực hiện bằng cách xì hơi. Chúng thường được sử dụng trong việc giữ chặt hai chiều các sản phẩm hình ống hoặc hình trụ.

• Needle Grippers: Các loại này thực hiện hành động kẹp bằng cách đâm xuyên vật thể hoặc khối lượng bằng kim hoặc lông hackles. Các EOAT này thường tĩnh mà không có bất kỳ liên kết khớp chuyển động nào. Needle grippers được sử dụng để xử lý các vật thể xốp hoặc xơ như hàng dệt may, sợi carbon và sợi thủy tinh, nơi mà các vết đâm nhỏ không phải là vấn đề.

• Kẹp dính: Như tên gọi của nó, các loại kẹp này kẹp chặt sản phẩm thông qua lực bám dính bề mặt. Một loại keo dán đặc biệt được phủ lên bề mặt của miếng đệm hoặc tấm tiếp xúc với sản phẩm cần nâng. Ưu điểm chính của kẹp dính là khả năng hoạt động mà không cần bất kỳ nguồn cung cấp khí hoặc điện nào. Tuy nhiên, chúng chỉ giới hạn trong việc xử lý các vật nhẹ và có xu hướng mất hiệu quả kẹp theo thời gian.

• Công cụ (Vĩnh viễn và Có thể thay đổi): Công cụ có thể được lắp ở liên kết ngoài cùng của cổ tay thay vì kẹp. Công cụ có thể được gắn cố định hoặc có thể thay đổi. Các công cụ phổ biến cho bộ phận tác động cuối là tua vít, cờ lê, máy khoan, máy cắt quay, tia laser, vòi phun tia nước, vòi phun sơn, điện cực hàn và chất hàn. Các bộ phận tác động cuối chuyên dụng khác bao gồm hệ thống kiểm tra có gắn cảm biến. Một ví dụ về điều này là máy ảnh hoặc loại thiết bị quang học khác được sử dụng để thử nghiệm không tiếp xúc và đo lường 3D. Các phép đo thu được chính xác theo thứ tự phần mười milimét do khả năng lặp lại, độ chính xác và độ tin cậy vốn có của các hệ thống rô bốt.

Các công cụ hiện có được lắp vào cánh tay robot cũng có thể được thay đổi theo thời gian do các sửa đổi do yêu cầu sản phẩm mới, cải tiến hệ thống hoặc lỗi thời của bộ phận. Khi quyết định xem công cụ mới có thể áp dụng hay không, một số yếu tố phải được xác minh:

• Trọng lượng của công cụ mới;
• Độ chính xác về vị trí và góc khi căn chỉnh với phôi;
• Lực và mô men xoắn do dụng cụ tác dụng;
• Yêu cầu về độ cứng;
• Bộ chuyển đổi, khớp nối và cơ chế tháo lắp nhanh;
• Kiểm soát phản hồi và cảm biến gắn kết;
• Yêu cầu về hệ thống phụ trợ.

Kẹp hình người và thích nghi: So với kẹp cơ học, kẹp hình người có các liên kết và khớp phức tạp hơn. Kẹp cơ học thường có một liên kết được kết nối với cổ tay bằng khớp xoay hoặc khớp lăng trụ. Mặt khác, kẹp hình người có hai hoặc nhiều liên kết được nối với nhau bằng khớp xoay. Chúng có thể được cấu hình để cung cấp khả năng kẹp hai hoặc ba chiều bằng cách có hai hoặc ba bộ ngón tay. Để thích nghi, mỗi ngón tay được kích hoạt độc lập với các cảm biến gắn trên để kiểm tra độ gần và lực kẹp. Kẹp hình người và thích nghi hữu ích trong các ứng dụng mà các đối tượng thường xuyên thay đổi như trong hệ thống phân loại và đóng gói nhiều dòng sản phẩm.

Chương 5: Bộ truyền động có chức năng gì trong tự động hóa?

Bộ truyền động là các thành phần cung cấp lực hoặc mô-men xoắn để tạo ra chuyển động. Chúng được kết nối với các liên kết và khớp nối thông qua gân, bánh răng, xích, cam hoặc trục, tạo thành hệ thống truyền động cốt lõi. Bộ truyền động thường được phân loại thành ba loại: điện, thủy lực và khí nén.

Bộ truyền động điện: Bộ truyền động điện là bộ truyền động được sử dụng rộng rãi nhất cho rô-bốt công nghiệp. Loại bộ truyền động điện phổ biến nhất là động cơ servo được cấp điện bằng nguồn điện một chiều. Chuyển động quay của động cơ có thể được chuyển đổi thành chuyển động tuyến tính bằng nhiều hệ thống truyền động cơ học khác nhau như dây đai, cáp và xích. Bộ truyền động điện tạo ra chuyển động tuyến tính trực tiếp cũng tồn tại dưới dạng động cơ tuyến tính và solenoid. Các loại bộ truyền động điện chính được tóm tắt dưới đây:

• Động cơ servo: Loại bộ truyền động điện này hoạt động thông qua hệ thống vòng kín hoặc phản hồi xử lý tín hiệu đầu ra để điều khiển vị trí, vận tốc và gia tốc của nó. Các động cơ được sử dụng trong cơ cấu servo có thể là động cơ DC chổi than, động cơ DC không chổi than, động cơ AC và thậm chí là động cơ tuyến tính. Cơ cấu servo có cảm biến, bộ chuyển đổi hoặc chiết áp được gọi là bộ mã hóa để đo vị trí và tốc độ của động cơ và chuyển đổi thành tín hiệu điện tử. Tín hiệu, ở dạng kỹ thuật số hoặc tương tự, được đưa đến bộ khuếch đại và bộ điều khiển, sau đó thay đổi điện áp hoặc tần số của nguồn điện cung cấp cho động cơ.

• Động cơ bước: Không giống như động cơ servo, động cơ bước không cần vòng phản hồi. Chúng hoạt động thông qua quá trình cấp điện và khử điện liên tục của các cực stato kéo các cực của rôto. Stato có các cực được cấp điện riêng biệt để kéo các cực của rôto và tạo ra chuyển động quay theo bước hoặc theo chỉ số. Rôto được làm bằng vật liệu sắt từ nhiều lớp có số cực khác với stato. Sự khác biệt về số cực của rôto và stato chỉ cho phép một bộ hoặc một cặp cực bị thu hút tại một thời điểm. Bộ điều khiển và bộ khuếch đại cấp điện cho các cực theo tốc độ đã lập trình của động cơ. Động cơ bước đơn giản hơn động cơ servo nhưng ít mạnh hơn. Nếu tải vượt quá, động cơ có thể trượt. Vì không có vòng phản hồi tích hợp nên không có cách nào để hiệu chỉnh độ lệch.

• Bộ truyền động khí nén: Bộ truyền động khí nén hoạt động bằng khí nén thường ở áp suất khoảng 6 đến 10 bar. Lưu lượng khí nén được điều khiển bằng van điện từ. Các loại bộ truyền động khí nén phổ biến nhất là xi lanh hoặc ram. Xi lanh khí nén có một piston kéo dài hoặc thu lại khi có áp suất bên trong xi lanh. Một bên của piston được kết nối với một thanh nối với cánh tay robot. Các phương pháp ghép nối khác cũng khả thi như cáp và nam châm. Lực tạo ra phụ thuộc vào áp suất và diện tích hiệu dụng của piston.

Xi lanh khí nén có thể là loại tác động đơn hoặc tác động kép. Xi lanh tác động đơn chỉ có một cổng vào mà khí nén đẩy piston theo một hướng duy nhất. Hành trình trở về đạt được nhờ lực bên ngoài như lực lò xo hoặc trọng lực. Mặt khác, xi lanh tác động kép có hai cổng ở cả hai đầu của xi lanh đóng vai trò vừa là cổng vào vừa là cổng ra. Khí nén được cung cấp ở một đầu và được giải phóng ở đầu kia. Điều này cho phép piston di chuyển và tác dụng lực theo cả hai hướng. Một loại xi lanh khí nén ít phổ biến hơn là xi lanh ống lồng được cấu tạo từ các lớp vỏ lồng nhau mở rộng khi khí nén được đưa vào. Xi lanh ống lồng có thể là loại tác động đơn hoặc tác động kép.

Để tạo chuyển động quay bằng khí nén, người ta sử dụng động cơ khí nén. Động cơ khí nén phổ biến là cánh quạt quay và tua bin. Cánh quạt quay hoạt động thông qua sự dịch chuyển tích cực của không khí khi nó đi qua rôto. Tua bin tạo ra sự quay bằng cách sử dụng động năng của không khí đi qua. Bên cạnh xi lanh và động cơ khí nén, còn có các loại bộ truyền động khí nén khác như ống, ống thổi và màng ngăn. Mặc dù có cấu tạo khác nhau, nhưng chúng hoạt động theo cùng một cách như xi lanh và động cơ.

• Bộ truyền động thủy lực : Bộ truyền động thủy lực hoạt động theo cùng một cách như bộ truyền động khí nén. Điểm khác biệt duy nhất là cường độ lực tạo ra, độ bền của kết cấu, mạch chất lỏng và khả năng điều khiển servo. Bộ truyền động thủy lực có thể tạo ra lực rất lớn phù hợp để mang tải trọng nặng. Điều này có thể là do chất lỏng thủy lực hoặc dầu không nén được. Áp suất có thể lên tới 130 bar. Do áp suất cao liên quan, bộ truyền động thủy lực được chế tạo bằng kim loại rất dày và cứng. Các thanh đẩy và piston được xử lý bề mặt và bịt kín để ngăn ngừa rò rỉ chất lỏng.

Mạch khí nén thường hở khi không khí không được tuần hoàn trong hệ thống. Trong mạch thủy lực, chất lỏng được đưa trở lại bộ phận bơm, nơi dầu được lọc và làm mát trước khi tuần hoàn. Khi bị nén ở áp suất rất cao, chất lỏng có xu hướng nóng lên, có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy của nó.

Một đặc điểm mong muốn khác của bộ truyền động thủy lực là khả năng điều khiển servo. Xi lanh khí nén chỉ có khả năng kéo dài hoặc thu lại hoàn toàn. Mặt khác, xi lanh thủy lực có khả năng điều khiển servo trong đó chiều dài và tốc độ kéo dài của chúng có thể được điều khiển chính xác.

Phần kết luận

Hệ thống tự động hóa là sự tích hợp các cảm biến, bộ điều khiển và bộ truyền động được thiết kế để thực hiện một chức năng với sự can thiệp tối thiểu hoặc không cần sự can thiệp của con người. Việc điều chỉnh hệ thống tự động hóa sẽ mang lại lợi ích đáng kể về lợi nhuận, tỷ lệ sản xuất, an toàn và chất lượng. Chi phí ban đầu cao hơn của việc điều chỉnh hệ thống tự động hóa thường được bù đắp bằng những lợi ích này. Hệ thống tự động hóa bao gồm một thiết bị có khả năng tiếp nhận dữ liệu đầu vào (cảm biến, giao diện người-máy, v.v.), một hệ thống máy tính (bộ xử lý) và các bộ phận thao tác thực hiện công việc thực tế (bộ truyền động). Cánh tay là một cụm các liên kết và khớp có phạm vi chuyển động cố định. Chúng có thể là Descartes, cực, hình trụ, SCARA và khớp nối. Dụng cụ cuối cánh tay (EOAT), còn được gọi là thiết bị đầu cuối, là dụng cụ hoặc bộ phận vận hành được thiết kế để tương tác với sản phẩm hoặc quy trình. Bộ truyền động là các thành phần cung cấp lực hoặc mô-men xoắn để tạo ra chuyển động. Chúng được phân loại thành điện, thủy lực và khí nén.