Trong bài viết hôm nay, chúng tôi sẽ nói về một dạng bài toán vận chuyển vật khác. Đó là khi vận chuyển vật có dạng tấm bằng thiết bị vận chuyển hút nâng vật sử dụng xy lanh khí nén và giác hút. Nếu thay đổi thông số kĩ thuật là độ dày tấm mỏng hơn thì sẽ phát sinh những vấn đề gì và cần lưu ý những điểm gì.

Nếu hút vật được đặt trên một mặt phẳng rộng cứng, chẳng hạn như mặt bàn, thì ta có thể thấy độ dày tấm không có ảnh hưởng gì. Nhưng ví dụ nếu vật được đặt trên băng chuyền con lăn, vật chỉ được đỡ một phần nào đó (do có khoảng trống giữa các con lăn), thì khi hút vật, tùy vào vị trí tiếp xúc vật của giác hút mà áp suất đẩy ép (lực đẩy ép) lên vật có thể làm vật bị biến dạng, hoặc sẽ xảy ra lỗi không hút nâng vật được hay tệ hơn là làm hỏng vật.

Trên thực tế có rất nhiều các loại thiết bị có thể dùng cho trường hợp vật dạng tấm, nhưng trong bài viết này, chúng tôi sẽ sử dụng thiết bị vận chuyển hút nâng vật, hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn và nâng vật lên, làm mô hình cho bài toán.

MỤC LỤC

• 1. Ví dụ về vấn đề phát sinh khi hút vật
• 2. Vị trí lắp đặt van giảm áp và áp suất vận hành (so sánh giữa giảm áp đầu vào và giảm áp đầu ra)
• 3. Cấu tạo van giảm áp (van giảm áp với van một chiều xả ngược)
• 4. Tổng kết

1. Ví dụ về vấn đề phát sinh khi hút vật

Từ hình 1 đến hình 3 dưới đây mô tả các trường hợp hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn. Trong những trường hợp này, có một trường hợp sẽ phát sinh vấn đề khi hút vật. Các bạn có thể chỉ ra là cái nào không?

 

Hình 1. Hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn (TH1)

 

Hình 2. Hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn (TH2)

 

Hình 3. Hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn (TH3)

Đáp án chính xác đó chính là trường hợp thứ 3 (TH3).
Ta thử so sánh ba trường hợp hút vật trên xem thế nào nhé:

• TH1: vật dạng tấm dày, nên nó không bị uốn cong ngay cả khi chịu tác dụng của lực đẩy từ giác hút.
• TH2: vật dạng tấm mỏng, nhưng vì vị trí chịu tác dụng lực đẩy từ giác hút nằm ngay phía trên con lăn của băng chuyền, có con lăn đỡ nên vật cũng không bị uốn cong.
• TH3: vật dạng tấm mỏng, khi đệm hút đẩy ép xuống, phần vật chịu tác dụng của lực đẩy ép sẽ bị uốn cong, như mô tả trong hình 4 dưới đây

 

Hình 4. Vật bị uốn cong trong quá trình hút vật

Có thể các bạn sẽ nghĩ “ấn giác hút vào vật như thế thì tất nhiên sẽ bị như vậy rồi”, tuy nhiên, nếu hoàn toàn không ấn giác hút một chút nào thì sẽ không thể nào hút vật được. Bởi nguyên lý của giác hút đó là bằng cách ấn ép giác hút lên vật ở một mức độ nào đó, sẽ gây biến dạng phần miệng giác hút, làm cho không còn khe hở giữa vật và giác hút, giúp tăng độ chân không của giác hút, và khiến hút vật chặt hơn. Vì thế, để thực hiện hút vật thì cần phải đẩy ép giác hút lên vật.

Vậy, phải làm gì để ngăn không cho vật bị “uốn cong”?

Đáp án thực ra khá đơn giản. Đó là làm giảm lực đẩy ép từ giác hút lên vật.

Lực đẩy ép này, có thể được giảm bằng cách giảm lực phát sinh từ xy lanh, nên ta có thể điều chỉnh nhờ sử dụng van giảm áp trong mạch. Đến đây, đúng ra chúng ta nên kiểm tra vị trí lắp đặt van giảm áp, nhưng thông thường, van giảm áp sẽ được lắp thành một bộ cùng một chỗ với bộ lọc khí nén (gọi là khối van lọc – điều áp). Điều ta cần quan tâm ở đây đó là điều gì sẽ xảy ra khi giảm áp suất bằng van giảm áp này? Thành phần áp suất nào sẽ bị thay đổi?

2. Vị trí lắp đặt van giảm áp và áp suất vận hành (so sánh giữa giảm áp đầu vào và giảm áp đầu ra)

Tiếp tục nội dung từ chương trước, chúng ta đã biết để hạn chế vật bị uốn cong thì cần làm giảm áp suất đẩy ép tác dụng lên vật, như trong hình 5 dưới đây.

 

Hình 5. Làm giảm áp suất đẩy ép để hạn chế vật bị uốn cong

Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu ta thực hiện các quá trình như sau: giảm áp suất bằng van giảm áp (ở phía đầu vào của van điện từ) được lắp kèm với bộ lọc khí nén (khối van lọc – điều áp), hút vật, xy lanh kéo về (rút vào), và nâng vật lên?

Do áp suất cung cấp cho van điện từ lúc này cũng sẽ giảm, nên trong hầu hết các trường hợp, ta không thể nâng vật lên được, hoặc có nâng được thì cũng rất chậm. Đối với vật dạng tấm cực mỏng, nếu khoảng cách giữa các đệm hút hẹp hơn (số lượng đệm hút được sử dụng tăng lên), với cấu tạo 1 miếng đệm hút cần 1 xy lanh, ta có lực đẩy tổng từ các xy lanh sẽ lớn hơn, thì có khả năng không có vấn đề gì cả; tuy nhiên, trong trường hợp ngược lại, khoảng cách giữa các đệm hút thoáng hơn (số lượng đệm hút được sử dụng ít đi), số lượng xy lanh là ít, nên nếu giảm áp suất thì sẽ không đủ lực đẩy. Nếu lực đẩy không đủ, thì ta cần có kích thước xy lanh (đường kính xy lanh) có thể phải lớn hơn mức cần thiết.

 

Hình 6. Áp suất nâng lên cần phải cao

Vì những vấn đề như vậy, khi hút vật dạng tấm mỏng, ta cần phải duy trì áp suất đẩy ép là thấp (hình 5), và áp suất nâng lên là cao (hình 6). Như vậy với mạch khí nén hiện tại, ta cần làm thế nào để thực hiện điều đó?

Trước hết, từ hình 5 và hình 6, ta sắp xếp lại các áp suất cần thiết như sau:

• Khi xy lanh đẩy ra (áp suất đẩy ép): Áp suất là thấp (cần điều chỉnh độc lập).
• Khi xy lanh rút vào (áp suất nâng lên): Áp suất là cao (bằng áp suất của toàn bộ mạch khí nén).

Để điều chỉnh độc lập áp suất đẩy ép khi xy lanh đẩy ra, ta cần lắp đặt van giảm áp (phần được khoanh đỏ trong hình 7 ở phía đầu ra của van điện từ. Bằng cách này, ta có thể giảm mỗi mình áp suất đẩy ra của xy lanh (áp suất đẩy ép) mà không ảnh hưởng tới các thành phần áp suất khác.

 

Hình 7. Mạch khí nén có sử dụng van giảm áp phía đầu ra van điện từ

Phương pháp sử dụng van giảm áp như trên được gọi là sử dụng “van giảm áp phía đầu ra của van điện từ” hay “giảm áp phía đầu ra van điện từ”.

Tuy nhiên, đến đây chưa phải đã giải quyết được hết các vấn đề của bài toán. Nếu đưa mạch khí nén trên vào vận hành trong thực tế, chưa chắc nó đã hoạt động như chúng ta mong đợi. Có thể chuyển động đẩy ra của xy lanh là tốt, nhưng chuyển động rút vào (nâng lên) của xy lanh lại không đạt được tốc độ mong muốn. Chỉ đơn giản lắp thêm van giảm áp là hoàn toàn chưa đủ.

3. Cấu tạo của van giảm áp (van giảm áp với van một chiều xả ngược)

Nhìn vào danh mục thiết bị khí nén trong catalog, ta có thể thấy nhiều loại van giảm áp khác nhau:

• Van giảm áp thông thường
• Van giảm áp chính xác
• Van giảm áp với van một chiều xả ngược

Van giảm áp trong sơ đồ ở hình 7 là loại van giảm áp thông thường. Cấu tạo của van giảm áp này được trình bày một cách đơn giản ở hình dưới:

 

Hình 8. Cấu tạo của van giảm áp

Áp suất nguồn cung cấp đi vào phía IN được điều chỉnh theo áp suất cài đặt bằng van giảm áp và đưa ra phía OUT làm áp suất điều chỉnh (áp suất ra). Nguyên lý hoạt động là khi phía áp suất điều chỉnh bị tăng áp, phần áp suất tăng này sẽ được xả ra khỏi van giảm áp qua van hạ áp để không bị vượt quá áp suất cài đặt. Van giảm áp lặp lại hoạt động này để giữ cho áp suất điều chỉnh không đổi.

Với nguyên lý như trên thì nghe có vẻ như không có vấn đề với sơ đồ mạch trong hình 7, nhưng vì van hạ áp (xả) có đường kính rất nhỏ nên đối với những động tác mà làm xy lanh thay đổi đột ngột áp suất thì tốc độ van xả hạ áp không theo kịp với sự thay đổi đột ngột áp suất này. Kết quả là tuy áp suất thay đổi đột ngột nhưng tốc độ làm việc của xy lanh không tăng lên được (chậm). Để tránh hiện tượng này người ta lắp thêm van một chiều xả ngược (tức van giảm áp loại số ③)như trong sơ đồ mạch hình 9.

 

Hình 9. Van giảm áp có van một chiều xả ngược được đưa vào

Bằng cách lắp thêm van một chiều xả ngược như tạo thêm “lối xả đi tắt”. Nếu có sự thay đổi áp suất đột ngột ở phía áp suất điều chỉnh, van một chiều này sẽ mở về phía áp suất nguồn. Đường dẫn “tắt” này được thiết kế có đường kính lớn hơn van xả hạ áp. Điều này giúp cho khí của xy lanh có thể xả nhanh hơn từ phía OUT sang phía IN của van giảm áp.

 

Hình 10. Kết cấu của van giảm áp với van một chiều xả ngược

Cấu tạo van giảm áp chính xác ② cũng có van xả hạ áp được thiết kế để xả nhanh, và tốc độ này gần với van loại ③ (van giảm áp với van một chiều xả ngược) tuy nhiên giá thành lại cao hơn vì độ chính xác cao và cấu tạo phức tạp hơn. Trong bài toán này thì chúng ta nên dùng loại van giảm áp số ③ lắp phía sau van điện từ là phù hợp.

Tuy van giảm áp chính xác ② không được dùng ở bài toán này nhưng do nó có cấu tạo đặc biệt so với các loại còn lại để phản ứng nhanh cho dù có sự dao động của áp suất điều chỉnh (phía OUT), thường được ứng dụng nhiều trong các bài toán kiểm soát lực căng của dây đai.

4. Tóm tắt

Ở bài viết này chúng tôi đã đề cập đến cách điều chỉnh áp suất đẩy ép khi sử dụng giác hút. Tuy áp suất đầu ra của van giảm áp thông thường có thể điều chỉnh dễ dàng bằng cách vặn núm xoay của nó. Nhưng ứng dụng sẽ không hiệu quả khi đặt nó ở phía đầu ra của van điện từ, nơi mà có áp suất biến động lớn. Trong trường hợp này ta nên dùng loại van giảm áp với van một chiều xả ngược là phù hợp.

Cần lưu ý những điểm sau khi xem xét sử dụng giác hút đối với vật là dạng bản mỏng:

1. Vật có được cái gì đỡ khi giác hút đẩy ép hay không?
2. Nếu không bố trí được cái gì đỡ vật, thì phải thiết kế làm sao cho áp suất đẩy ép có thể điều chỉnh được
3. Áp suất đẩy ép được cân nhắc dựa trên độ cứng của vật và lực hút của giác hút
4. Áp suất đẩy ép tối ưu có thể được điều chỉnh lúc máy chạy thử ban đầu

Quả thật ở bài viết này nếu bạn không có kiến thức về thiết bị khí nén ở một mức độ nào đó, thực sự sẽ khó hiểu được sơ đồ mạch lắp van giảm áp phía đầu ra của van điện từ (hình 7 và 9). Ở bài viết sử dụng giác hút này, nội dung sẽ dễ dàng tưởng tưởng hơn nếu nhớ câu thần chú này: "ấn nhẹ và nhanh chóng thoát ra".

Ở bài viết tiếp theo, chúng tôi sẽ nói về các vấn đề thường gặp khi sử dụng xi lanh không trục. Khi sử dụng nó một mình thì không có vấn đề gì, nhưng khi kết hợp với thanh dẫn hướng tuyến tính thì ta cần phải lưu ý một số điểm. Đồng thời, chúng tôi cũng muốn đề cập đến việc căn chỉnh vị trí của thanh dẫn hướng tuyến tính.

Vậy hẹn gặp lại các bạn ở các bài viết sau nhé.

 

Tác giả: Đinh Văn Hòa

Nguồn: https://jp.meviy.misumi-ec.com/info/ja/archives/32909/