Ở bài lần trước mình dừng lại với nội dung gia tốc góc tại đây.

Ở bài này mình sẽ nói cụ thể một chút thông qua một ví dụ về tính toán chọn motor.
Cụ thể là bài toán Mô men trục vít. Đây là bài toán điển hình thường thấy nhất trong khi thiết kế các cơ cấu tự động.

Và hay thấy nhất trong kiểu này là các bạn sẽ ghép nó với 2 cặp LM guide để dẫn hướng, một đầu trục vít nối với motor.

Cá nhân mình thì có dùng cơ cấu này nhưng thông qua các RoboCylinder của IAI hoặc cần chính xác cao thì ghép giữa servo với bộ actuator của THK chẳng hạn. Lí do là đỡ mất thời gian vẽ bản vẽ chi tiết cho mấy cái LM guide, chọn tìm mua bộ nối giữa motor với trục vít rồi đôi khi lại phải thêm cả sensor để tìm điểm gốc…vv. Đương nhiên là không phải lúc nào cũng lấy bộ IAI cho nhanh được ví dụ như gặp những cơ cấu đòi hỏi tải lớn, hoặc độ dài di chuyển lớn.vv.

Trước tiên mình sẽ nó về IAI trước rồi quay lại bài toán lắp ghép với LM guide sau.

Khi thiết kế mình đa phần chọn lựa dùng IAI trước vì lí do là đỡ phải tính toán nhiều, đỡ số lượng bản vẽ, giá tiền cũng có thể biết được đại khái vì nó nằm ngay trong cataloge.
Khi bắt đầu chọn xem dùng cái gì thì mình sẽ chọn tuần tự như sau:

1.Độ nặng của chi tiết cần mang
2.Chuyển động phương đứng hay phương nằm ngang.
3.Tốc độ/thời gian mong muốn nó hoàn thành.
Hình mẫu mình lấy trong thư viện của misumi. Như các bạn thấy đây là 1 cơ cấu điển hình của việc di chuyển work, tùy theo khối lượng, kích thước của chi tiết mà có cần thanh dẫn hướng hay không.

Các bạn nên lưu ý một chút khi tham khảo các unit mẫu của misumi như sau: Mục đích chính của các cơ cấu mẫu này là: DÙNG ĐỒ CỦA MISUMI LẮP RÁP ĐƯỢC CÁC CƠ CẤU NHƯ VẬY. Chứ không phải là một cơ cấu mẫu đúng hay điển hình hay là cơ cấu tối ưu.


Khi cắt mặt cắt ra thì sẽ như hình sau:

Giờ mình sẽ bắt đầu các bước để tính chọn thử cho các bạn xem.
Ví dụ như trong hình trên thì mình chỉ cần mang một khay dài 150mm, rộng 100 mm, giả sử trọng lượng của bộ đặt trên thanh dẫn hướng kia là . Và mình lấy tỷ khối 7.8 để tính cho toàn khay bên dưới(giả sử thế để tính toán thôi nhé) thì được tổng trọng lượng khay là 2.8 Kg(bao gồm cả khay xanh).

I – chọn dùng IAI

Cái khay này quá nhẹ và nhỏ để bạn có thể dùng nguyên 1 chiếc IAI nếu ngoại lực không nhiều, coi như công việc ở đây là di chuyển nhiều chỗ để chụp hoặc nhặt chi tiết ra đi.
Cái mình quan tâm tiếp theo là thời gian di chuyển khay này ra sao. ví dụ mình cần 2 giây để di chuyển khay này đi một lượng full chiều dài 300 mm. Vậy để chọn được mình cần tính xem với thời gian vậy thì tốc độ tối thiểu mình cần cho một con IAI là bao nhiêu mm/s.
Mình sẽ có 1 bảng tính sẵn cho các bạn xem như hình bên dưới:

Các bạn sẽ thấy rằng nếu mình đặt tốc độ chỉ cần ở mức 200mm/s thì mình di chuyển 300mm mới mất có 1.7 giây. sử dụng gia tốc 0.3 G. thời gian để định vị đúng vị trí của robot là 0.15 giây. Vì là chuyển động ngang nên mình sẽ dùng kiểu silder của IAI.

Mình sẽ mở cataloge của IAI lên và cái mình thường dùng là dòng RCP6-SA4C(dùng động cơ bước)

Bạn sẽ nhìn thấy mình chỉ vào vạch màu đỏ dùng loại bước 10, chạy ngang đạt tốc độ cao nhất là 785, mang được 10kg.
Vì sao mình không nhìn sang loại bước 5? Nếu dùng bước 5 thì tốc độ tối đa là 390, mang được 12kg kia mà? Lí do đầu tiên mình không chọn là vì tốc độ quá sát mức tính toán. Quá sát mức tính toán trong thiết kế tuy không lãng phí nhưng là đại kị, vì nếu trong quá trình thiết kế bạn thêm cái này, thêm cái kia và đột xuất bạn phát hiện ra là trọng lượng đã vượt mức ban đầu, hoặc bận cần nó nhanh hơn vì nó phải tăng thời gian cho công đoạn khác thì một là bạn phải chọn lại, hai là phải thay đổi kích thước, mà khi đã thay đổi kích thước thì bạn phải sửa lại toàn bộ các cơ cấu đi kèm và thật không may nếu fix xong với các unit khác rồi thì bạn sẽ ngồi khóc vì sẽ phải sửa lại trên các unit khác nữa. Vậy nên mình sẽ chọn dùng loại có tốc độ cao hơn. Và mình ước tính lại thì thấy là sẽ mất khoảng 0.8 giây cho 300 mm.

Tuy nhiên đây vẫn chưa xong,vì tốc độ 785 mới chỉ là cao nhất thôi. Cụ thể là có một phần tra nữa là hình dưới khi đặt ở chế độ Power Mode. thì tốc độ tối đa khi gia tốc 0.3G là 785 mm/s với khả năng mang 7 Kg.

và 1 hình dưới với chế độ Normal mode. tốc độ tối đa khi chạy 0.3G là 525mm/s và chỉ mang được 5Kg.

Nếu bạn quay sang nhìn loại vít bước 5 ở chế độ normal thì sẽ thấy như hình dưới: mang được tối đa 8kg và tốc độ 260mm/s khi gia tốc 0.3G

Thực sự là việc tra này rất quan trọng, đặc biệt là chuyển động thẳng đứng vì con số sẽ hoàn toàn thay đổi.

Vậy là mình đã biết đại khái về khả năng chịu tải và tốc độ mong muốn. Trong bài toán này ngoại lực không có nên nếu là mình thì mình sẽ đặt thẳng lên trên con robot này chứ không cần thanh dẫn hướng hay bộ khớp phức tạp như hình ban đầu nữa.

Như vậy mình sẽ chọn được như sau: RCP6-SA4C-WA-35P-10-350-P3-M.

Nếu trong trường hợp con robot không nằm giữa khay mà phải lệch đi một khoảng thì bạn nên chú ý thêm 1 thông số nữa là moment chịu xoắn của con robot này là bao nhiêu. cụ thể là hình bên dưới:

Cái mình sẽ cần quan tâm là xoắn theo phương nào Ma hay Mb hay Mc. Đặt nằm ngang như bài toán nhưng đặt lệch tâm thì mình sẽ quan tâm Mc. Ở hình trên thì Mc động là 9.7Nm.

II-Tính nếu sử dụng trục vít và motor và bộ dẫn hướng.

Về phần này thì mình thấy có rất nhiều bài hướng dẫn chi tiết nên mình lước bỏ và dẫn link đến bài viết chi tiết để các bạn đọc. Bạn có thể bấm vào đây để đến bài viết.

Cái mình muốn nói đến chính là gia tốc α. Tùy trọng lượng, tùy thời gian gia tốc mà motor ta chọn sẽ khác nhau. Ví dụ như bài viết mà mình dẫn link thì tăng hoặc giảm tốc trong vòng 0.2s vậy nên

α=V/∆t=250/0.2=1250 (mm/s2)
Nhưng nếu đòi hỏi nhanh hơn nữa tức là 0.1s chẳng hạn thì α sẽ phải là 2500 mm/s2 lúc đó motor rất có thể phải chọn lại để phù hợp với bài toán đặt ra. Cũng giống như ở trên khi chọn IAI nếu mình muốn tốc độ cao hơn thì chọn bước khác đi và tùy khả năng mang tải mà tốc độ cũng thay đổi theo.

III-Giờ mình lại quay lại nội dung trong phần I: Nếu bạn để ý khi tính toán thời gian di chuyển mình có nhắc đến 0.3G. 0.3G ở đây là gì? và vì sao 0.3G?

G là gia tốc trọng trường. 1G = 9.80665 m/s²

Một ví dụ đơn giản thế này: Bạn đang ngồi trên xe ô tô chạy với tốc độ 50km/h, bạn có đặt một cái cặp lên ghế phụ. Đột nhiên bạn phanh khẩn cấp.

Nếu bạn phanh ở mức 0.1G thì mất 13.9s để phanh lại hoàn toàn. Cảm giác sẽ rất từ từ nên không cảm giác gì nhiều.
Nếu bạn phành ở mức 0.2G thì mất 6.9s để dừng hoàn toàn. Bạn sẽ có cảm giác như đứng trong toa xe buýt và hơi ngả về trước khi bị phanh lại.

Nếu phanh ở mức 0.3G thì mất khoảng 4.8s để dừng lại hoàn toàn và cái cặp của bạn ở ghế phụ sẽ rơi xuống sàn xe.

Nếu ở mức 0.4G thì bạn sẽ có cảm giác bánh rê trên đường.

Nếu ở mức 0.8G thì là cái cảm giác bánh xe bị bó cứng lại và bánh xe trượt hoàn toàn trên đường. Đây là mức gới hạn.

0.3G ở đây là tính đến quán tính sinh ra cho chi tiết. Nếu vượt quá mức đó mà chi tiết không được cố định tốt thì chi tiết sẽ bị văng ra ngoài khỏi khay. Vậy nên khi tính toán thường mình chỉ lấy ở tốc độ 0.3G để vừa có được tốc độ tương đối tốt, vừa đảm bảo vấn đề văng của chi tiết khi dịch chuyển. 0.7G chỉ dùng khi không lo có gì bị văng ra ngoài thôi nhé.