Dự án lắp đặt servo Xinje cho máy phay

Trong gia công cơ khí, việc phay các chi tiết được bố trí trên một cụm quay lớn đòi hỏi khả năng thay đổi vị trí chính xác, ổn định và an toàn. Ở dự án này, các phôi cần gia công được hàn cố định trên rulo, còn gọi là cụm cánh bánh đà. Sau mỗi vị trí phay, rulo phải quay đến góc tiếp theo để đưa phôi mới vào đúng vùng làm việc của đầu phay. 

Máy được khách hàng tự thiết kế, chế tạo nhằm phục vụ nhu cầu gia công cơ khí tại xưởng, vì vậy hệ truyền động cần vừa phù hợp với kết cấu hiện có, vừa dễ điều chỉnh theo từng loại sản phẩm. Tự Động Hóa Toàn Cầu đã triển khai phương án lắp đặt servo Xinje cho máy phay, sử dụng servo để điều khiển chuyển động quay của rulo, hỗ trợ thay đổi vị trí gia công chính xác hơn và nâng cao độ ổn định trong quá trình vận hành.

I. Vấn đề đặt ra đối với máy phay 

Khác với máy phay thông thường sử dụng bàn máy tịnh tiến, thiết bị trong dự án sử dụng một rulo kích thước lớn làm cơ cấu mang phôi. Các phôi phay hoặc cánh bánh đà được hàn trực tiếp lên rulo. Trong quá trình làm việc, đầu phay thực hiện gia công tại một vị trí cố định, sau đó rulo quay để đưa phôi tiếp theo đến đúng vùng cắt.

Do máy được chế tạo theo yêu cầu riêng của xưởng, hệ thống điều khiển chuyển động phải được thiết kế đồng bộ với cơ khí thực tế. Việc quay rulo không chỉ cần đủ mô-men mà còn phải kiểm soát tốt tốc độ thấp, chiều quay, khoảng dịch chuyển và vị trí dừng.

• Rulo có quán tính lớn: Khối lượng của rulo kết hợp với các phôi được hàn bên ngoài tạo ra tải quay có quán tính đáng kể. Nếu tăng tốc hoặc dừng quá nhanh, cơ cấu dễ rung giật và gây va đập lên hộp giảm tốc, trục truyền động và bệ máy.
• Yêu cầu dừng đúng vị trí phay: Mỗi phôi phải được đưa đến đúng vùng làm việc của dao. Sai lệch vị trí có thể khiến đường phay không đúng yêu cầu hoặc làm tăng thời gian căn chỉnh thủ công.
• Khó điều chỉnh bằng truyền động thông thường: Động cơ chạy tốc độ cố định hoặc điều khiển bằng phương pháp đóng cắt đơn giản khó đáp ứng đồng thời yêu cầu quay chậm, dừng chính xác và thay đổi vị trí linh hoạt.
• Tốc độ thấp dễ thiếu ổn định: Khi cần xoay rulo từng đoạn ngắn, hệ truyền động phải duy trì chuyển động đều ở tốc độ thấp. Hiện tượng bò giật hoặc dừng không dứt khoát có thể ảnh hưởng đến độ lặp lại của vị trí.
• Ảnh hưởng của khe hở cơ khí: Hộp giảm tốc, khớp nối và cơ cấu truyền động có thể tồn tại độ rơ nhất định. Khi đảo chiều hoặc dừng vị trí, khe hở này cần được xem xét trong quá trình cài đặt và hiệu chỉnh.
• Yêu cầu phối hợp với đầu phay: Rulo chỉ được phép thay đổi vị trí khi dao đã kết thúc công đoạn và rời khỏi vùng gia công. Nếu trình tự không được kiểm soát phù hợp, máy có thể xảy ra va chạm cơ khí.

II. Giải pháp lắp đặt servo Xinje cho máy phay

Tự Động Hóa Toàn Cầu lựa chọn giải pháp sử dụng bộ servo Xinje để dẫn động cơ cấu quay rulo. Động cơ servo được kết nối với hộp giảm tốc hiện có, từ đó truyền mô-men đến trục rulo và điều khiển rulo quay đến từng vị trí gia công theo yêu cầu.

Khác với động cơ không đồng bộ chạy ở tốc độ cố định, servo làm việc theo cơ chế điều khiển vòng kín. Encoder tích hợp trên động cơ liên tục phản hồi trạng thái chuyển động về driver, giúp hệ thống theo dõi và hiệu chỉnh sai lệch giữa lệnh điều khiển với chuyển động thực tế. Đặc điểm này phù hợp với ứng dụng cần quay từng góc, chạy chậm và dừng tại vị trí xác định.

Phương án điều khiển được thiết kế đồng bộ với kết cấu máy tự chế của khách hàng. Các thông số vận hành được hiệu chỉnh theo khối lượng rulo, tỷ số truyền, khoảng quay giữa các phôi và yêu cầu thực tế của quá trình phay.

• Điều khiển vị trí rulo: Servo thực hiện quay rulo theo khoảng dịch chuyển được thiết lập, đưa từng phôi đến đúng khu vực làm việc của đầu phay.
• Kiểm soát tốc độ quay: Tốc độ được giới hạn phù hợp với kích thước rulo và độ cứng vững của máy, tránh quay quá nhanh gây rung hoặc mất ổn định.
• Cài đặt tăng tốc và giảm tốc: Quá trình khởi động, di chuyển và dừng được kiểm soát theo đường đặc tính phù hợp, góp phần giảm va đập lên hệ truyền động.
• Giới hạn mô-men vận hành: Driver servo được cấu hình để kiểm soát mô-men trong phạm vi phù hợp, hỗ trợ bảo vệ cơ cấu khi rulo bị kẹt hoặc tải tăng bất thường.
• Tích hợp tín hiệu điều khiển: Các lệnh chạy, dừng, quay thuận, quay nghịch, hoàn thành vị trí và cảnh báo được kết nối với bộ điều khiển của máy.
• Thiết lập trình tự liên động: Chuyển động quay của rulo được phối hợp với chu trình phay, hạn chế tình trạng rulo thay đổi vị trí khi dao vẫn đang tiếp xúc với phôi.

Giải pháp không thay đổi nguyên lý gia công chính của máy. Servo được bổ sung vào cơ cấu định vị rulo nhằm nâng cao khả năng kiểm soát chuyển động, đồng thời tận dụng phần khung máy, rulo, hộp giảm tốc và đầu phay do khách hàng đã chế tạo.

*Quy trình triển khai dự án: 

Bước 1: Khảo sát kết cấu máy và yêu cầu gia công

Kỹ thuật viên kiểm tra kích thước rulo, vị trí các phôi được hàn, cơ cấu truyền động, hộp giảm tốc, trục nối và không gian lắp đặt servo. Chu trình phay và phương pháp thay đổi vị trí giữa các phôi cũng được phân tích trước khi xây dựng giải pháp.

Bước 2: Phân tích đặc điểm tải quay

Tải được đánh giá dựa trên khối lượng rulo, khối lượng phôi, bán kính bố trí phôi, tỷ số truyền và chế độ khởi động dừng. Đây là cơ sở để lựa chọn servo có mô-men và khả năng quá tải phù hợp.

Bước 3: Thiết kế phương án lắp đặt servo

Động cơ servo được bố trí tại đầu vào của hộp giảm tốc. Mặt bích, khớp nối và bệ đỡ được thiết kế phù hợp với kết cấu máy, đồng thời bảo đảm độ đồng tâm giữa trục servo và trục truyền động.

Bước 4: Đấu nối driver và hệ thống điều khiển

Driver servo được đấu nối nguồn, cáp động lực, cáp encoder và các tín hiệu điều khiển cần thiết. Dây tín hiệu được bố trí tách biệt tương đối với dây động lực và được tiếp địa phù hợp để hạn chế ảnh hưởng của nhiễu điện.

Bước 5: Cài đặt và hiệu chỉnh chuyển động

Kỹ thuật viên thiết lập chiều quay, tốc độ, thời gian tăng giảm tốc, tỷ số truyền điện tử, giới hạn mô-men và khoảng dịch chuyển. Hệ thống được chạy thử từ tốc độ thấp để kiểm tra chiều quay, độ rung, vị trí dừng và phản ứng của cơ cấu.

Bước 6: Chạy thử theo chu trình phay

Sau khi kiểm tra từng chức năng, máy được chạy thử theo trình tự thực tế: đưa phôi vào vị trí, thực hiện gia công, kết thúc phay và quay rulo đến phôi tiếp theo. Các thông số được tinh chỉnh để phù hợp hơn với đặc tính cơ khí của máy.

III. Lợi ích sau khi ứng dụng servo Xinje cho máy phay

Việc sử dụng servo Xinje giúp cơ cấu quay rulo chuyển từ phương pháp điều khiển đơn giản sang điều khiển có phản hồi. Rulo có thể thay đổi vị trí theo từng bước rõ ràng, hỗ trợ người vận hành kiểm soát tốt hơn quá trình đưa phôi vào vùng phay.

• Nâng cao khả năng định vị phôi: Servo kiểm soát khoảng quay của rulo, giúp đưa từng phôi đến vị trí gia công với độ lặp lại phù hợp hơn.
• Vận hành ổn định ở tốc độ thấp: Rulo có thể quay chậm và đều khi cần căn chỉnh, hạn chế hiện tượng giật cục trong quá trình dịch chuyển.
• Giảm va đập lên cơ cấu truyền động: Thời gian tăng tốc và giảm tốc được cài đặt phù hợp giúp rulo khởi động, di chuyển và dừng êm hơn.
• Linh hoạt với nhiều vị trí phay: Góc quay hoặc khoảng dịch chuyển có thể được điều chỉnh theo cách bố trí phôi trên rulo và yêu cầu của từng sản phẩm.
• Hỗ trợ bảo vệ hệ thống cơ khí: Giới hạn mô-men và chức năng cảnh báo của driver giúp phát hiện những trạng thái bất thường như kẹt tải hoặc quá tải truyền động.
• Dễ phối hợp với chu trình máy: Các tín hiệu trạng thái từ servo hỗ trợ xác nhận rulo đã dừng đúng vị trí trước khi đầu phay thực hiện công đoạn tiếp theo.
• Nâng cao tính chủ động cho xưởng: Máy do khách hàng tự chế tạo có thể được cải tiến theo nhu cầu gia công thực tế, hạn chế phụ thuộc vào các máy chuyên dụng có kết cấu cố định.

IV. Vì sao khách hàng lựa chọn Tự Động Hóa Toàn Cầu?

Đối với máy tự thiết kế, việc lựa chọn servo không thể chỉ dựa trên công suất động cơ. Giải pháp cần được xây dựng từ tải thực tế, kết cấu truyền động, yêu cầu vị trí và chu trình gia công của máy.

• Khảo sát trực tiếp kết cấu máy, rulo, hộp giảm tốc và hệ thống điện hiện có.
• Phân tích đặc điểm tải quay, quán tính và yêu cầu mô-men của cơ cấu.
• Tư vấn lựa chọn servo phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và ngân sách đầu tư.
• Thiết kế phương án gá lắp, đấu nối và tích hợp với hệ thống điều khiển.
• Cài đặt, chạy thử và hiệu chỉnh theo chu trình gia công thực tế.
• Hướng dẫn vận hành và hỗ trợ kỹ thuật trong quá trình sử dụng thiết bị.

Tự Động Hóa Toàn Cầu tập trung triển khai giải pháp theo điều kiện vận hành của từng máy. Cách tiếp cận này giúp servo được khai thác đúng chức năng, đồng thời hạn chế những vấn đề phát sinh do lựa chọn thiết bị hoặc cài đặt chưa phù hợp với tải.

Doanh nghiệp, xưởng cơ khí có nhu cầu lắp đặt servo Xinje cho máy phay, cải tạo máy hoặc tự động hóa cơ cấu định vị có thể liên hệ Công ty Cổ phần Tự Động Hóa Toàn Cầu để được khảo sát và tư vấn giải pháp phù hợp.