Bài giảng Thiết bị thủy lực – khí nén

 lƣu lƣợng dầu cấp cho hệ thống phù hợp. 
- Ngoài việc xác định áp suất làm việc phù hợp của hệ thống, một yêu tố quan 
trọng cần quan tâm đó là phải lắp các phần tử bảo vệ quá áp nhƣ van an toàn, van 
tràn, van giảm áp để bảo vệ hệ thống. 
- Tùy theo đặc tính làm việc của hệ thống(liên tục hay gián đoạn), môi truowgf 
làm việc  để lựa chọn các phần tử thủy lực và loại dầu cho phù hợp. 
-Để hạn chế việc nóng lên của dầu thủy lực trong quá trình làm việc, nhất là các 
hệ thống hoạt động liên tục trong thời gian dài, cần lắp đặt các thiết bị giả nhiệt cho 
bể dầu. 
5.2.3. Nguyên tắc thiết kế. 
Tƣơng tự nhƣ mạch điều khiển điện-khí nén, cơ sở thiết kế mạch điều khiển thủy 
lực(hay còn gọi là mạch điều khiển hành trình) là vị trí các phần tử đƣa tín hiệu vào: 
công tắc, cảm biến Yêu cầu của điều khiển hành trình là mạch phải đảm bảo hoạt 
động của cơ cấu chấp hành đúng hƣớng và trình tự làm việc. 
Trong các hệ thống thủy lực-khí nén ta thƣờng gặp 3 loại mạch điều khiển: mạch 
điều khiển tuần tự, mạch điều khiển theo nhịp, mạch điều khiển theo tầng. 
5.2.4. Mạch điều khiển điện – thủy lực với 1 xilanh. 
Ví dụ: thiết lập sơ đồ mạch điều khiển điện-thủy lực điểu khiển xilanh A theo 
chu trình nêu ở biểu đồ trạng thái. 
Hình 5.5: Sơ đồ trạng thái 
Hình 5.6: Sơ đồ mạch thủy lực 
Hình 5.7: Sơ đồ mạch điều khiển 
a,mạch dùng 2 rơle, mạch dùng 1 rơle 
5.2.5. Mạch điều khiển điện – thủy lực với 2 xilanh. 
Thiết kế mạch điều khiển 2 xilanh A, B bằng điện-thủy lực theo chu trình làm 
việc nêu trong biểu đồ trạng thái 
Hình 5.8: Biểu đồ trạng thái 
Từ biểu đồ trạng thái ta lần lƣợt phân tích đƣợc các bƣớc hoạt động của 2 xilanh nhƣ sau: 
 Bảng 5.2: Các bước hoạt động của 2 xilanh 
Bƣớc Tín hiệu vào Tín hiệu ra 
Bƣớc 1 Start  S3 1Y (A+) 
Bƣớc 2 S2 2Y (B+) 
Bƣớc 3 S4 1Y (A-) 
Bƣớc 4 S1 2Y (B-) 
Hình 5.9: Sơ đồ mạch thủy lực 
Hình 5.10: Sơ đồ mạch điều khiển 
5.2.6. Bộ dịch chuyển theo nhịp. 
Nguyên tác điều khiển theo nhịp là các bƣớc thực hiện lệnh này xảy ra lần lƣợt 
từng nhịp. Khi các lệnh trong một nhịp thực hiện xong, sẽ thông báo cho nhịp tiếp 
theo, đồng thời sẽ xóa lệnh thực hiện trƣớc đó. 
Mỗi khối của nhịp điều khiển sẽ gồm các chức năng: 
- Xóa các lệnh của nhịp trƣớc đó 
- Thực hiện lệnh của nhịp hiện hành 
- Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo 
Hình 5.11: Mạch logic khối điều khiển nhip theo DIN 40-700 
 Chuỗi điều khiển theo nhịp với 4 khối (đánh số theo thứ tự từ 1 đến 4). 
Theo sơ đồ: khi có tín hiệu tác động vào Yn (chẳng hạn nhƣ tín hiệu khởi động) 
sẽ có tín hiệu điều khiển ra A1 (giá trị L). Đồng thời sẽ tác động vào nhịp trƣớc Zn-1 
để xóa lệnh thực hiện trƣớc đó. Đồng thời sẽ chuẩn bị cho nhịp tiếp theo cùng với 
tín hiệu vào X1. 
Ví dụ: thiết lập mạch điều khiển 2 xilanh A, B bằng điện thủy lực theo chu trình 
trạng thái sau 
Hình 5.12: Sơ đồ hành trình bước 
Giải: Từ biểu đồ trạng thái ta lần lƣợt phân tích đƣợc các bƣớc hoạt động của 
xilanh: 
 Bảng 5.3: Các bước hoạt động của từng xilanh 
Bƣớc Tín hiệu vào Tín hiệu ra 
Bƣớc 1 Start S1 1( )Y A 
Bƣớc 2 S2 2 ( )Y B 
Bƣớc 3 S4 2 ( )Y B 
Bƣớc 4 S3 1( )Y A 
Hình 5.13: Sơ đồ mạch thủy lực 
Hình 5.14: Sơ đồ mạch điều khiển 
5.2.7. Mạch điều khiển theo tầng. 
Điều khiển theo tầng là bƣớc hoàn thiện của điều khiển tùy động theo hành trình. 
Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển theo tầng là chia các bƣớc thực hiện(có chức 
năng tƣơng tự) thành từng tầng riêng. Sự khác nhau cơ bản có tính chất quyết định 
bắt buộc phải thiết kế theo tầng là do đặc điểm của tín hiệu vào và chu trình điều 
khiển. 
Khi thiết kế mạch điều khiển theo tầng cần thỏa mãn 2 nguyên tắc sau: 
- Tín hiệu vào ở các bƣớc trong cùng một tầng không đƣợc trùng nhau, do đó 
gặp các bƣớc có tín hiệu vào giống nhau ta phải xét đến việc chia tầng. 
- Tại một thời điểm bất kỳ chỉ có duy nhất một tầng điều khiển hoạt động. 
Để thực hiện việc thiết kế mạch điều khiển theo tầng, thông thƣờng ta tiến hành 
các bƣớc sau: 
- Lập biểu đồ trạng thái hoặc sơ đồ hành trình bƣớc 
- Xác định mối quan hệ giữa các tín hiệu (lập bảng) 
- Phân tầng điều khiển 
- Thiết lập mạch điều khiển theo tầng 
Ví dụ: thiết lập sơ đồ mạch điều khiển 2 xilanh A và B bằng điện thủy lực theo 
chu trình nêu trong biểu đò trạng thái: 
Hình 5.15: Biểu đồ trạng thái 
Giải: 
Bƣớc 1: lập sơ đồ hành trình bƣớc (đề bài đã cho) 
Bƣớc 2: xác định mối quan hệ giữa các tín hiệu 
Bƣớc này có thể không cần thiết nếu trên sơ đồ hành trình đã thể hiện đầy đủ mối 
quan hệ, tác động của tín hiệu. 
Mối quan hệ giữa các tín hiệu thể hiện tổ hợp giá trị logic của các phần tử đƣa tín 
hiệu vào, dựa vào qui trình hoạt động của 2 xilanh ta lập đƣợc bảng quan hệ: 
Bảng 5.4: Bảng quan hệ của của các tín hiệu 
Các bƣớc Bƣớc 1 Bƣớc 2 Bƣớc 3 Bƣớc 4 
Bƣớc 
5 
Tín hiệu 
vào S1 
1 0 1 1 1 
Tín hiệu 
vào S2 
0 1 0 0 0 
Tín hiệu 
vào S3 
1 1 1 0 1 
Tín hiệu 
vào S4 
0 0 0 1 0 
Tín hiệu ra Y1(A+) Y2(A-) Y3(B+) Y4(B-) 
Bƣớc 3: phân tầng điều khiển 
Dựa vào sơ đồ hành trình bƣớc, lần lƣợt từ trái qua phải ta thấy: 
- Bƣớc 1 có tín hiệu trùng với bƣớc 3, do vậy tầng 1 chỉ có thể từ bƣớc 1 đến 
bƣớc 2 
- Tầng 2 chỉ từ bƣớc 2 đến bƣớc 4 mà không thể kéo hết bƣớc 5 vì bƣớc 3 có tín 
hiệu trùng với bƣớc 5 
- Còn lại tầng 3 từ bƣớc 4 đến bƣớc 5 
Nhƣ vậy ta phân chu trình hoạt động của 2 xilanh A và B thành 3 tầng điều khiển 
nhƣ sơ đồ dƣới: 
Hình 5.16 
Bƣớc 4: thiết lập mạch điều khiển theo tầng: 
Các tầng điều khiển trong ccc mạch điện đƣợc tạo ra bằng các rơle theo nguyên 
tắc: mạch có n tầng chỉ cần n-1 rơle, trong ví dụ này, với cách phân tầng nhƣ trên ta 
sẽ cần 2 rơle K1 và K2. 
Hình 5.17 
Bổ sung các điều kiện còn lại vào ta có: 
Hình 5.18: Sơ đồ mạch thủy lực 
Hình 5.19: Sơ đồ mạch điều khiển 
5.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN – KHÍ NÉN. 
5.3.1. Các phần tử điện – khí nén. 
Mạng điện điều khiển thƣờng là mạng một chiều. 
Hình 5.20: Hệ thống lắp ráp điện-khí nén 
5.3.1.1 Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện. 
Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lƣợng bằng cách đóng, mở hay 
chuyển vị trí, để thay đổi hƣớng của dòng năng lƣợng. 
Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều (nói chung): 
Hình 5.21: Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều 
Khi chƣa có tín hiệu tác động của vào (12) thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với 
của (3). Khi chƣa có tín hiệu tác động vào cửa (12)(khí nén), lúc này nòng van sẽ 
dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn. 
Trƣờng hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) bị mất đi, dƣới tác dụng của lực lò xo, 
nòng van trở về vị trí ban đầu. 
a. Ký hiệu 
 Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện kết hợp với khí nén có thể điều 
khiển trực tiếp ở 2 đầu của nòng van hoặc là gián tiếp qua van phụ trợ. 
b. Điều khiển trực tiếp 
Hình 5.22: Ký hiệu các loại điều van điều khiển 
A 
P 
Hình5.2: Van 2/2 đảo chiều trực tiếp bằng nam châm điện 
c. Điều khiển gián tiếp 
Hình 5.3: Van 3/2 đảo chiều trực tiếp bằng nam châm điện 
A 
P R 
Hình5.23: Van 3/2 đảo chiều gián bằng nam châm điện 
A 
P R 
Hình5.24: Van 5/2 đảo chiều gián tiếp bằng nam châm điện 
B 
P R S 
A 
5.3.1.2 Các phần tử điện 
a,Nút ấn 
- Nút ấn đóng- mở 
Hình 5.25 
Nút ấn đóng-mở, khi chƣa tác động thì chƣa có dòng điện chạy qua(mở), khi tác 
động (nhấn) dòng điện đi qua 3-4. 
- Nút ấn chuyển mạch 
Hình 5.26 
Hình 5.27: Một số hình ảnh về nút nhấn 
b, Công tắc 
công tắc thuộc các phần tử đƣa tín hiệu. Có 2 loại công tắc cơ bản: công tắc 
đóng-mở, và công tắc công tắc chuyển mạch 
Hình 5.28: a,công tắc đóng-mở; b,công tắc chuyển mạch 
c, Rơle 
Trong kỹ thuật điều khiển, rơle đƣợc xem nhƣ phần tử xử lý tín hiệu. có nhiều 
loại rơle khac nhau: rơle công suất, rơle thời gian, rơle điều khiển.. 
+ Rơle điều khiển 
 Nguyên lý hoạt động: tƣơng tự nhƣ rơle đóng mạch nhƣng khác rơle đóng mạch 
ở chỗ chỉ dùng cho mạch điều khiển có công suất nhỏ và thời gian đóng mở các tiếp 
điểm rất nhỏ (từ 1ms đến 10ms) 
Nút ấn đóng mở Nút ấn khẩn cấp 
+ Rơle thời gian tác động muộn 
Nguyên lý hoạt động tƣơng tự nhƣ của rơle thời gian tác động muộn của phần tử 
khí nén, diot tƣơng đƣơng nhƣ van một chiều, tụ điện tƣơng tự nhƣ bình trích chứa, 
biến trở R1 nhƣ van tiết lƣu. Đồng thời tụ điện có vai trò giảm điện áp quá tải trong 
quá trình ngắt. 
Hình 5.30: Rơle thòi gian tác động muộn 
a.Sơ đồ nguyên lý làm việc 
b.Sơ đồ thời gian tác động muộn của phần tử khí nén 
c.Kí hiệu 
d.Biểu đồ thời gian 
Hình 5.29: Cấu tạo và ký hiệu rơle điều khiển 
Hình 5.31: Cách nối các cực và tiếp điểm role thời gian tác động muộn trong 
mạch điều khiển 
+ Rơle đóng mạch 
Nguyên lý hoạt động: khi dòng điện vào cuộn dây cảm ứng, xuất hiện lực từ 
trƣờng hút lõi sắt, trên đó có lắp các tiếp điểm. Các tiếp điểm có thể là các tiếp điểm 
chính để đóng, mở mạch chính và các tiếp điểm phụ để đóng mở mạch điều khiển. 
Role đóng mạch ứng dụng trong các mạch có công suất lớn từ 1kW – 500kW. 
Hình 5.32 
+ Rơle thời gian nhả muộn 
Nguyên lý hoạt động tƣơng tự nhƣ của rơle thời gian tác động muộn của phần tử 
khí nén, diot tƣơng đƣơng nhƣ van một chiều, tụ điện tƣơng tự nhƣ bình trích chứa, 
biến trở R1 nhƣ van tiết lƣu. Đồng thời tụ điện có vai trò giảm điện áp quá tải trong 
quá trình ngắt. 
Hình 5.33: Rơle thời gian nhả muộn 
a.Sơ đồ nguyên lý làm việc 
b.Sơ đồ thời gian nhả muộn của phần tử khí nén 
c.Kí hiệu 
d.Biểu đồ thời gian 
Hình 5.34: Cách nối các cực và tiếp điểm rơle thời gian nhả muộn trong mạch 
điều khiển 
hình 5.35: Một số hình ảnh về rơle 
d, Công tắc hành trình điện-cơ 
Khi con lăn chạm cữ hành trình thì tiếp điểm 1 nối với 4 
Hình 5.36: Công tắc hành trình điện-cơ 
Hình 5.37: kí hiệu 
a.Trạng thái công tắc thƣờng đóng khi không có tác động 
b. Trạng thái công tắc thƣờng đóng khi có tác động 
d,Công tắc hành trình nam châm 
công tắc hành trình nam châm thuộc loại công tắc hành trình không tiếp xúc 
Rơ le thời gian Rơle trung gian 
Hình 5.38: Công tắc hành trình nam châm 
Một số hình ảnh về công tắc hành trình 
Hình 5.39: Một số hình ảnh công tắc hành trình 
e, Cảm biến cảm ứng từ 
Nguyên tắc hoạt động của cảm biến cảm ứng từ: Bộ tạo dao động sẽ phát tần số 
cao. Khi có vật cản bằng kim loại nawmgf trong vùng dƣờng suwac của từ trƣờng, 
trong kim loại sẽ hình thành dòng điện xoáy. Nhƣ vậy nawg lƣợng của bộ dao động 
sẽ giảm dần, dòng điện xoáy sẽ tăng, khi vật cản càng gần cuộn cảm ứng. Qua đó 
biên độ dao động của bọ dao động sẽ giảm. Qua bộ so, tín hiệu ra đƣợc khuếch đại. 
Trong trƣờng hợp tín hiệu ra là tin hiệu nhị phân, mạch Schmitt trigo sẽ đảm nhận 
nhiệm vụ này. 
Hình 5.40 : Nguyên lý hoạt động của cảm ứng điện từ 
g,Cảm biến điện dung 
Bộ tạo dao động phát ra tần số cao. Khi có vật cản bằng kim loại hoặc phi kim 
nằm trong vùng đƣờng sức của điện trƣờng, điện dung của tụ điện thay đổi. Nhƣ 
vạy tần số riêng của bộ dao động thay đổi. Qua bộ so, và bộ nắn dòng tín hiệu ra 
đƣợc khuếch đại. Trong trƣờng hợp tín hiệu ra là tín hiệu nhị phân, mạch Schmitt 
trigo sẽ đảm nhiệm nhiệm vụ này. 
Hình 5.41: Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện dung 
h,Cảm biến quang 
cảm biến quang gồm 2 phần: 
-Bộ phận phát 
-Bộ phận nhận 
Bộ phận phát sẽ phát đi tia hồng ngoại bằng điot phát quang. Khi gặp vật chắn, 
tia hồng ngoại sẽ phản hồi lại vào bộ phận nhận. Nhƣ vậy ở bộ phận nhận, tia hồng 
ngoại phản hồi sẽ đƣợc xử lý trong mạch và cho tín hiệu ra sau khi khuếch đại. 
Hình 5.42: Cảm biến quang 
Tùy theo vị trí sắp xếp của bộ phận phát và bộ phận nhân, ngƣời ta phân biệt 
thành 2 loại chính: cảm biến quang một chiều và cảm biến quang phản hồi. 
Hình 5.43: Phân loại cảm biến quang 
a.cảm biến quang một chiều 
b.cảm biến quang phản hồi 
5.3.2. Thiết kế hệ thống điện – khí nén. 
5.3.2.1 Nguyên tắc thiết kế 
Sơ đồ mạch điện – khí nén gồm hai phần: 
 + Sơ đồ mạch điện điều khiển 
 + Sơ đồ mạch khí nén 
 Ký hiệu các phần tử điện theo DIN 40713 đƣợc trình bày nhƣ hình dƣới đây: 
 - Tiếp điểm: 
 - Nút ấn: 
 - Rơ le: 
 - Công tắc hành trình: 
 - Cảm biến: 
A1 
A2 
K 
A1 
A2 
K 
A1 
A2 
K 
A2 
A1 
K 
A1 
A2 
K 
5.3.2.2 Mạch điều khiển điện-khí nén với 1 xilanh 
a,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 5.44 
Sơ đồ mạch khí nén: 
Hình 5.45 
Sơ đồ mạch điện điều khiển: 
Hình 5.46: Mạch điếu khiển với tiếp điểm tự duy trì 
Khi tác động vào nút nhấn S2, rơle K2 có điện, các tiếp điểm tƣơng ứng của rơle 
K2 sẽ đóng, đó là tiếp điểm K2 ở nhánh thứ 3 và K2 ở nhánh thứ 5 
Khi nhả nút S2, nhờ tiếp điểm duy trì K2 ở nhánh thứ 3, rơle K2 vẫn có điện, và 
tiếp điểm K2 ở nhánh thứ 5 – tiếp điểm đóng để dòng điện qua cuộn cảm ứng với 
van đảo chiều, xilanh đi tới. 
Khi tác động vào nút nhấn S1, dòng điện trong nhánh 2 mất, rơle K2 mất điện, 
các tiếp điểm tƣơng ứng mở ra và xilanh sẽ lùi về. 
b, Mạch điều khiển với role thời gian tác động muộn 
biểu đồ trạng thái: 
Hình 5.47: Sơ đồ mạch khí nén 
Hình 5.48: Sơ đồ mạch điều khiển tự duy trì với rơle thời gian tác động muộn 
Hình 5.49 
c,Mạch điều khiển kết hợp với thủy lực 
Quy trình gia công của máy khoan đƣợc biểu diễn nhƣ hình dƣới: 
Trong trƣờng hợp máy không hoạt động, dầu khoan phải nằm vị trí phía trên, cho 
nên chọn van đảo chiều 4/2, điều khiển bằng nam châm điện và lò xo 
Hình 5.50: Quy trình gia công của máy khoan 
Hình 5.51 
Các bƣớc thực hiện đƣợc minh họa bằng sơ đồ chức năng 
Hình 5.52: Sơ đồ chức năng 
Phƣơng trình an toàn cho gia công: 
1 0 1 7.4K S S S   
Phƣơng trình kẹp chi tiết ở vị trí gia công 
2 2 3K S S  
Phƣơng trình bƣớc thực hiện 0: 
Khi lƣới bảo vệ đã mở ( 1K ), chi tiết đƣợc tháo ra ( 2K ), bƣớc thực hiện 0 (K3=1) 
3 1 2 4K K K K   
- Bƣớc thực hiện 1: 
Khi lƣới bảo vệ đã đóng, chi tiết đƣợc kẹp (K2 =1) và đầu khoan nằm ở vị trí 
S7.0 thì bƣớc 1 sẽ thực hiện (K4=1), tức đầu khoan chạy dao nhanh tới y1 =1 và 
đƣợc nớ. Bƣớc thực hiện 0 phải đƣợc xóa. 
- Bƣớc thực hiện 2: 
Khi chạm công tức hành trình 7.1 và luois bảo vệ đƣợc đóng (K1=1) thì bƣớc 2 
sẽ thực hiện và phải đƣợc nhớ. Bƣớc thực hiện 1 phải đƣợc xóa. 
- Bƣớc thực hiện 3: 
Khi đầu khoan chạm công tắc hành trình 7.2 và lƣới bảo vệ đƣợc đóng (K1=1) 
bƣớc 3 sẽ thực hiện. Bƣớc thực hiện 2 phải đƣợc xóa. Hai van đảo chiều phải trở về 
vị trí ban đầu(vị trí 0). Đầu khoan quay lui nhanh trở về. Bƣớc thực hiện 3 không 
cần phải nhớ. 
Hình 5.53: Sơ đồ mạch khí nén 
Chức năng Y1 Y2 
Đầu khoan tới (nhanh) 1 0 
Khoan (chậm) 1 1 
Đầu khoan lùi 
về(nhành) 
0 0 
Sơ đồ mạch điện điều khiển thiết kế theo hƣơng pháp điều khiển theo nhịp đƣợc 
biểu diễn: 
Hình 5.55: Sơ đồ mạch điện điều khiển quy trình khoan 
5.3.2.3 Mạch điều khiển điện-khí nén với 2 xilanh 
A,Mạch điều khiển theo nhịp 
Quy trình mạch điều khiển theo nhịp với 2 xilanh 
\ 
Hình 5.56: Quy trình điều khiển 2 xilanh 
Mỗi nhịp đều có mạch tự duy trì. Sau khi nhấn nút khởi động S5, lần lƣợt nhịp 1 
cho đến các nhịp tiếp theo sẽ đóng mạch. Nhịp cuối cùng tác động cho quy trình về 
vị trí ban đầu. 
Hình 5.57: Sơ đồ mạch điện điều khiển quy trình khoan 
Nếu chọn van đảo chiều 4/2 xung, cả 2 phía tắc động bằng nam châm điện, sơ đồ 
mạch điều khiển điện nhƣ hihf dƣới. Mặc dù mỗi nhịp đều có mạch tự duy trì nhƣng 
nếu nhịp tiếp theo đƣợc thực hiện, khi nhịp trƣớc đó phải đƣợc xóa. 
Hình 5.58: Quy trình điều khiển với van đảo chiều xung 4/2 
b,Mạch điều khiển với chọn chế độ làm việc 
Quy trình gia công diễn ra tƣơng tự ví dụ trên. Điều kiện yêu cầu tiếp theo là 
xilanh B chuyển động, khi thỏa mãn điều kiện là áp suất trong xilanh A đạt đƣợc giá 
trị cho phép. Nhƣ vậy áp suất trong xilanh(xilanh kẹp chi tiết) đƣợc kiểm soát bằng 
rơle aps suất -điện S6. 
Hình 5.59: Quy trình gia công chọ chế độ làm việc 
Chế độ làm việc: chế độ bằng tay và chế độ tự động. Tất cả các cjuyeenr động và 
vị trí của xilanh đƣợc kiểm soát bằng đèn báo hiệu. 
Hình 5.60: Sơ đồ mạch điều khiển 
5.3.2.4 Bộ dịch chuyển theo nhịp 
Bộ dịch chuyển theo nhịp là khối lắp ráp các phẩn tử khí nén và điện, có nhiệm 
vụ là kẹp, dịch chuyển chi tiết theo chu kì. 
Hình 5.61: Bộ dịch chuyển theo nhịp trong máy dập 
Các bộ dịch chuyển theo nhịp (của hãng FESTO) có khoảng dịch từ 0-1000mm. 
Mỗi loại bộ dịch chuyển theo nhịp đƣợc tiêu chuẩn hóa và có khoảng dịch vhuyeenr 
nhất định. 
Hình 5.62: Biểu đồ trạng thái của bộ dịch chuyển 
Nguyên tắc hoạt động của bộ dịch chuyển theo nhip: 
- Tại vị trí cơ bản của bộ dịch chuyển theo nhịp, của A nối với nguồn P (P=6 
bar) đầu kẹp đứng yên sẽ kẹp dải kim loại, đầu kẹp dịch chuyển (nối với cửa B) mở 
ra (hình 5.63a). 
- Khi có tín hiệu điện ở Y1, van đảo chiều 2 đổi vị trí. Đầu kẹp dứng yên sẽ mở 
ra, đầu kẹp dịch chuyển (nối với cửa B) đóng lại (hình 5.63b). 
- Khi áp suất đạt đƣợc ít nhất là 50% (khoảng 3 bar) trong ống dẫn B, van đảo 
chiều 1 đổi vị trí, vì đƣờng kính nòng van ở hai đầu khác nhau, pittong dịch chuyển 
đẩy tới (hình 5.63c). 
- Khi tín hiệu điện ở Y1 mất đi, van đảo chiều 2 đổi vị trí. Đầu kẹp đứng yên sẽ 
kẹp dải kim loại, đầu kẹp dịch chuyển (nối với của B) mở ra. Khi áp suất trong ống 
B giảm xuống khoảng 50% thì van đảo chiều 1 đảo vị trí,pittong dịch chuyển lùi về 
(hình 5.63d) 
Hình 5.63: Nguyên tắc hoạt động bộ điều khiển theo nhịp 
5.3.2.5 Mạch điều khiển theo tầng 
Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển theo tầng là chia các bƣớc thực hiện cùng 
chức năng thành từng phần riêng biệt. Phần tử cơ bản của điều khiển theo tầng là 
các phần tử nhớ - van đảo chiều 4/2 hoặc van đảo chiều 5/2. Điều khiển theo tầng là 
bƣớc hoàn thiện của điều khiển theo hành trình 
- Mạch điều khiển theo 2 tầng 
Nguyên tắc hoạt động: khi tầng I có khí nén thì tầng II sẽ không có khí nén và 
ngƣợc lại khi tầng II có khí nén thì tầng I không có khi nén. Không tồn tại 2 tầng có 
khí nén cùng một lúc. 
- Mạch điều khiển 3 tầng: 
a1 
I 
II 
a2 
e1 e2 
e1, e2 : tín hiệu điều khiển vào 
a1, a2: tín hiệu điều khiển ra 
I: tầng thứ nhất 
II: tầng thứ hai 
Hình 5.64: Mạch điều khiển 2 tầng 
 Nguyên tắc hoạt động: Khi tầng I có khí nén, thì tầng II và tầng II không có 
khí nén. Nghĩa là khi một tầng có khí nén thì 2 tầng còn lại không có khi nén. 
- Mạch điều khiển 4 tầng 
 Nguyên tắc hoạt động: Khi tầng I có khí nén thì tầng I, tầng II, tầng III không 
có khí nén. Nghĩa là khi một tầng có khí nén thì ba tầng còn lại không có khi nén. 
 Nếu số tầng thực hiện là “n” thì số van đảo chiều cần thiết là “ n-1”. 
e1, e2, e3 : tín hiệu điều khiển vào 
a1, a2, a3: tín hiệu điều khiển ra 
I: tầng thứ nhất 
II: tầng thứ hai 
III: tầng thứ ba 
Hình 5.65: Mạch điều khiển 3 tầng 
a1 
II 
III 
a2 
e1 
e2 
I 
e3 
P 
e1, e2, e3, e4 : tín hiệu điều khiển vào 
a1, a2, a3, a4 : tín hiệu điều khiển ra 
I: tầng thứ nhất 
II: tầng thứ hai 
III: tầng thứ ba 
IV: tầng thứ bốn 
Hình 5.66: Mạch điều khiển 4 tầng 
a3 
II 
II
I 
a4 
e2 
I 
IV 
a1 a2 
e3 
e1 e4 
Ví dụ ứng dụng 
 Ví dụ 1: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo phƣơng pháp điều khiển tầng 
của thiết bị khoan với biểu đồ trạng thái sau: 
Theo biểu đồ trạng thái ta chia làm hai tầng điều khiển: 
 Tầng I: A + và B + 
 Tầng II: B - và A – 
 Điều kiện chia tầng là chữ cái không đƣợc xuất hiện nhiều lần trong tầng (ví 
dụ B + và B – không đƣợc phép trong cùng 1 tầng). 
Xylanh B 
Xylanh A 
1 2 3 4 5 Bƣớc thực hiện 
Hình 5.67: Biểu đồ trạng thái của 2 xylanh 
+ 
- 
+ 
- 
Công tắc hành trình S2 và S3 sẽ đƣợc biểu diễn phía trên đƣờng biểu diễn các 
tầng, bởi vì không có sự thay đổi của tầng. Công tắc hành trình S2 và S3 sẽ điều 
khiển trực tiếp vị trí của van đảo chiều trong bƣớc thực hiện 
A + 
S2 
B + 
S4 
B + A + 
S3 
S1 
I II 
Công tắc hành trình S4 và S1 sẽ đƣợc biểu diễn phía dƣới đƣờng biểu diễn các 
tầng, bởi vì có sự thay đổi của tầng. Công tắc hành trình S1 và S4 sẽ điều khiển 
trực tiếp vị trí thay đổi của tầng 
Hình 5.68: Cách chia tầng 
Hình 5.69: Sơ đồ mạch điều khiển theo tầng của thiết bị khoan