NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KHOAN BO MẠCH ĐIỆN TỬ TỰ ĐỘNG KB-07 RESEARCHING, DESIGNING AND MAKING AN AUTO DRILL MACHINE FOR PRINTED CIRCUIT BOARD KB-07 PHẠM ĐĂNG PHƯỚC Trường Đại học Phạm Văn Đồng NGUYỄN HỮU NAM Học viên cao học khoá 2004-2007 TÓM TẮT Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy khoan bo mạch điện tử tự động KB-07 Máy sử dụng truyền động vitme-đai ốc bi kỹ thuật điều khiển tự động động điện chiều Tín hiệu điều khiển động truyền qua cổng song song LPT1 máy tính Thông số xác định tọa độ lỗ khoan lấy từ liệu thiết kế mạch in phần mềm Orcad ABSTRACT The paper presents results of research on designing and making an auto-drill machine for printed circuit boards The machine has ball-screw transmissions and technique of auto controlling the direct current motors The control signal is transmitted to motors via a parallel port (LPT1) of the personal computer The co-ordinate data of drilling holes are inserted from the printed circuit board designed in Orcad software ĐẶT VẤN ĐỀ Những năm gần phong trào học tập nghiên cứu lĩnh vực điện tử trở nên phổ biến Việt Nam hầu hết thiết bị điều khiển tự động có sử dụng bo mạch điện tử, khiến nhu cầu gia công mạch in ngày lớn Việc sử dụng máy khoan cầm tay máy khoan bàn thông thường để khoan lỗ nhỏ bo mạch in thường thiếu xác nhiều thời gian Máy khoan bo mạch điện tử tự động với ưu điểm độ xác suất gia công giải hạn chế nói máy khoan thông thường THIẾT KẾ KẾT CẦU VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN KB-07 Máy khoan KB-07 có thân máy bàn máy cấu tạo thép dày 0,2mm, đảm bảo độ cứng vững Bàn máy chuyển động tịnh tiến theo hai phương vuông góc với Để đạt độ xác gia công, máy khoan KB-07 sử dụng truyền vit-đai ốc bi có độ xác truyền động cao Ngoài khớp nối động dẫn động truyền động khớp nối cứng để tránh sai số truyền động Các động dẫn động máy động điện chiều điện áp 24V, công suất động dẫn động trục bàn máy 27W động dẫn động đầu khoan 18W, công suất động Hình Bộ truyền Vitme-đai ốc bi khoan 18W Các truyền vit-đai ốc bi có đường kính 10mm 1- Thân máy 2- Động dẫn động trục Z 3- Vit- đai ốc bi & bàn trượt trục Z 4- Động khoan 5- Bàn máy 6- Vit- đai ốc bi & bàn trượt trục Y 7- Động dẫn động trục Y 8- Vit-đai ốc bi & bàn trượt trục X 9- Động dẫn động trục X 10- Con lăn đỡ 11- 6Đế máy 10 11 Hình Kết cấu máy khoan KB-07 Máy khoan điều khiển tự động chương trình viết ngôn ngữ lập trình Delphi Tín hiệu điều khiển truyền đến động qua cổng song song LPT1 máy tính Phương pháp có ưu điểm tín hiệu truyền song song nên việc nội suy thực dễ dàng, tương thích TTL nên không cần module chuyển đổi Hình Cổng song song LPT1 Mạch xử lý thiết kế để xử lý tín hiệu từ chương trình máy tính truyền trực tiếp thông qua cổng song song nên có cấu trúc mạch đơn giản Tín hiệu qua khối khuếch đại đến động cơ, chân cổng song song, cách ly an toàn thông qua cách ly quang học PC817, để bảo vệ máy tính Các Transistor C1815 sử dụng ngõ cổng LPT1 có tác dụng đưa tín hiệu điều khiển “chưa thật chuẩn” tín hiệu chuẩn mà IC logic nhận biết u Máy tính Các khối xử lý Động DC x,v Encoder Hình Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Mạch động lực sử dụng mạch kiểu cầu H, với transistor hiệu ứng trường IRF 540 (Loại nghịch) IRF9540 (Loại thuận) transistor cho dòng tải lớn (đến 19A), điều khiển điện áp không cần dòng kích Để đảm bảo transistor không mở lúc, mạch logic thiết kế dựa đệm sử dụng IC 74LS541 Mạch động lực kiểu cầu H có ưu điểm không phát sinh nhiễu rơle, có khả đáp ứng tốt, đặc biệt không sinh trễ cần đảo chiều động nhanh, mặt khác có khả tự khóa hãm động ngắt tín hiệu điều khiển, giúp giảm thiểu đáng kể quán tính động dừng chuyển động, nhằm giảm sai số tích lũy Chương trình điều khiển viết ngôn ngữ Delphi với thuật toán sau: Xuất file liệu thiết kế từ Orcad (Drill.tmp) Nhập vào nhớ tọa độ điểm khoan Sắp xếp điểm theo thứ tự tọa độ Thiết lập thông số điều khiển Lệnh điều khiển N Y Xử lý tín hiệu encoder Theo gia số x,y x=0, y=0 Y Hãm động N Quay động N Lệnh điều khiển dừng Y Lưu thông số Giảm điểm gia công Điểm gia công =0 Y Kết thúc gia công Hình Thuật toán chương trình điều khiển N Giao diện chương trình điều khiển gồm: Cửa sổ cấu hình hoạt động, Cửa sổ liệu nhập vào Cửa sổ lộ trình chạy dao Hình Giao diện chương trình điều khiển KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Máy khoan KB-07 thiết kế chế tạo thoả mãn yêu cầu đề với đặc điểm sau: - Sử dụng truyền vit-đai ốc bi cho chuyển động tọa độ - Sử dụng động chiều để dẫn động trục quay encoder quang để phản hồi tín hiệu vị trí trục quay - Chế tạo mạch chuyển đổi tín hiệu kết nối máy tính qua cổng LPT1 viết chương trình điều khiển máy khoan ngôn ngữ lập trình Delphi - Máy khoan KB-07 gia công bo mạch in có kích thước lớn 200x300mm, với công suất khoan trung bình khoảng 20 điểm /phút, sai số vị trí không 0,5mm Tuy nhiên máy số nhược điểm chương trình điều khiển cần phải nâng cấp để nâng cao độ xác gia công bo mạch in có mật độ lỗ dày đặc, bo mạch có kích thước lớn Đồng thời, cần cải tiến hình thức để nâng cao tính thẩm mỹ, hoàn thiện dần để trở thành sản phẩm thương mại KẾT LUẬN Máy khoan bo mạch điện tử tự động KB-07 giải vấn đề độ xác suất gia công so với việc sử dụng máy khoan thông thường để gia công khoan bo mạch in Máy sử dụng sản xuất làm mô hình giảng dạy cho sinh viên ngành điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Phạm Quốc Hải - Dương Văn Nghi, (2006) Điều chỉnh Tự động Truyền động điện - NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Văn Nhờ (2003 ) - Cơ sở truyền động điện - NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh Bùi Quý Lực (2004), Hệ thống điều khiển số công nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Phạm Đăng Phước, (2001), Giáo trình Robot Công nghiệp, ĐHBK Đà Nẵng Jan Alexson, Parallel Port Complete: Programming, Interfacing & Using the PC'S Parallel Printer Port, 2000  ... sản phẩm thương mại KẾT LUẬN Máy khoan bo mạch điện tử tự động KB- 07 giải vấn đề độ xác suất gia công so với việc sử dụng máy khoan thông thường để gia công khoan bo mạch in Máy sử dụng sản xuất... trượt trục Y 7- Động dẫn động trục Y 8- Vit-đai ốc bi & bàn trượt trục X 9- Động dẫn động trục X 10- Con lăn đỡ 11- 6Đế máy 10 11 Hình Kết cấu máy khoan KB- 07 Máy khoan điều khiển tự động chương... cổng LPT1 viết chương trình điều khiển máy khoan ngôn ngữ lập trình Delphi - Máy khoan KB- 07 gia công bo mạch in có kích thước lớn 200x300mm, với công suất khoan trung bình khoảng 20 điểm /phút,