1
VIỆN CÔNG NGHỆ
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ CẤP DÂY TỰ
ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN KỸ THUẬT SỐ, TỐC ĐỘ RA DÂY TỪ
1,5M/PHÚT ĐẾN 15M/PHÚT, DÙNG CHO MÁY HÀN
MUG/MAG CNĐT: NGUYỄN VĂN THỐNG


Nhóm nghiên cứu mong muốn qua đề tài nghiên cứu thiết kế chế tạo
bộ cấp dây tự động điều khiển kỹ thuật số, tốc độ ra dây 1,5 15 m/phút
dùng cho máy hàn MIG, MAG sẽ đóng góp đợc một số kinh nghiệm về
ứng dụng kỹ thuật điều khiển bằng kỹ thuật số vào việc chế tạo bộ cấp dây tự
động, nhằm làm cho việc sử dụng máy hàn MIG, MAG dễ dàng hơn, có
nhiều tiện ích hơn qua đó góp phần nâng cao chất lợng mối hàn.

3
M
ỤC L ỤC Tóm tắt nhiệm vụ . . . . . . . . . . . . . . . 3
Chương 1. Tổng quan . . . . . . . . . . . . . 4
1.1. Thiết bị hàn MIG, MAG . . . . . . . . . . 3

4

Tóm tắt nhiệm vụ

Để thực hiện nhiệm vụ của đề tài, nhóm thực hiện đề tài vừa tìm hiểu
qua các sách kỹ thuật, các tài liệu kỹ thuật trên mạng vừa khảo sát các bộ
cấp dây hàn tự động dùng cho máy hàn MIG, MAG đang đợc sử dụng ở
nớc ta. Rồi qua việc đánh giá u điểm của từng dạng kết cấu để lựa chọn
dạng kết cấu hợp lí cho thiết bị của đề tài. Sử dụng vi điều khiển để thực hiện
điều khiển kỹ thuật số cho thiết bị.
Bộ cấp dây tự động của đề tài phải đạt đợc các yêu cầu sau: dùng cho
dây hàn có đờng kính từ 0,8 đến 1,6 mm; tốc độ cấp dây từ 1,5 m/phút đến
15 m/phút, sử dụng nguồn điện 220VAC. Lực đẩy dây khỏe để tránh hiện
tợng kẹt dây; cài đặt đợc tốc độ ra dây chính xác, tốc độ ra dây đều ổn
định để giúp cho ngời thợ dễ hàn. Có màn hình hiển thị, hiển thị rõ ràng các
thông số cài đặt, các menu cảnh báo bảo vệ thiết bị, có bộ nhớ để lu các
thông số đã cài đặt.


kim loại lỏng của bể hàn. Dây hàn từ cuộn dây được bộ bánh xe cấp dây kéo
ra và đẩy về phía mỏ hàn. Dây hàn phải vượt qua một đường ố
ng dài từ 3
đến 5 m để đến mỏ hàn, qua ống dẫn trong mỏ hàn đến ống tiếp điện, tại
đây dây hàn nhận được dòng điện hàn, nên khi dây hàn ra khỏi mỏ hàn và
chạm vào vật hàn thì phát sinh ra hồ quang điện. Quá trình hàn được người
thợ điều khiển nhờ một công tắc trên mỏ hàn. Công tắc trên mỏ hàn là bộ
phận phát lệnh của người thợ. Khi bắt đầu hàn người thợ bấ
m công tắc, lệnh
làm việc được truyền đến bộ điều khiển, bộ điều khiển sẽ điều khiển 3 hoạt
động: cấp khí bảo vệ, cấp dây hàn, cấp dòng điện hàn vào mỏ hàn. Nhưng 3
hoạt động này không bắt đầu cùng một lúc mà được chia làm 2 giai đoạn:
đầu tiên bộ điều khiển mở van khí để dòng khí bảo vệ vào mỏ hàn, đẩy
không khí ra ngoài và thổ
i lên vùng sắp hàn. Dòng khí bảo vệ vừa tạo nên
vùng không còn không khí phía trên vùng sắp hàn vừa tạo môi trường thuận
lợi cho việc mồi hồ quang. Sau đấy một vài giây đồng hồ dòng điện hàn mới
được cấp, và động cơ cấp dây mới hoạt động đẩy dây hàn từ mỏ hàn chạy ra,
lúc này hồ quang mới xuất hiện. Khi kết thúc hàn, người thợ nhả công tắc,
lệnh dừng hàn được truyền đến bộ
điều khiển, bộ điều khiển lúc này sẽ cho
dừng 3 hoạt động trước đó lại. Nhưng 3 hoạt động này không dừng cùng
một lúc mà cũng chia làm 2 giai đoạn: đầu tiên dòng điện bị ngắt và động cơ
cấp dây ngừng hoạt động, nên hồ quang mất luôn và dây hàn dừng lại,
nhưng van khí vẫn mở để dòng khí bảo vệ tiếp tục phun ra thêm một lúc,
bảo vệ
phần cuối đường hàn còn chưa kịp đông đặc. Ngoài phần điều khiển
thông qua công tắc trên mỏ hàn, thường còn có 2 thông số được điều chỉnh
bằng núm vặn trên thân máy: núm điều chỉnh điện áp hàn và núm điều chỉnh
tốc độ ra của dây hàn.

dây đi kèm là khoảng 3 m. Nguồn điện hàn thường to nặng, nên khi hàn
những vị trí khó tiếp cận và xa hơn khoả
ng cách trên thì thiết bị hàn có bộ
cấp dây liền khó sử dụng. Lúc này bộ cấp dây rời sẽ phát huy tác dụng, vì
một mình bộ cấp dây rời có trọng lượng nhẹ, nhỏ gọn dễ tiếp cận vị trí hàn,
thậm chí có thể xách lên tầng cao, còn nguồn điện hàn có thể để ở xa hơn.
Trong khi bộ cấp dây rời dễ dàng kết nối hoặc ngắt tách khỏi nguồn
điện hàn, thì bộ c
ấp dây liền không làm được điều đấy. Vì thế bộ cấp dây rời
có thể kết nối với các nguồn điện hàn khác nhau, tạo thuận lợi cho việc sửa
chữa, thay thế, nâng cấp. Bộ cấp dây của đề tài được thiết kế theo kết cấu bộ
cấp dây rời.
1.3. Kết cấu bộ cấp dây
Thông thường một bộ cấp dây rời gồm: giá đỡ cu
ộn dây hàn, cơ cấu
dẫn dây từ cuộn dây hàn đến bánh xe cấp dây, bộ bánh xe cấp dây, động cơ
cấp dây, bộ điều khiển và khung bệ.
Giá đỡ cuộn dây hàn được hàn chắc chắn lên khung bệ của bộ cấp
dây. Phần chính của giá đỡ cuộn dây là một trục dùng để lồng bánh xe chứa
dây hàn. Đường kính và chiều dài của trục này được chế tạo theo một quy
chuẩn chung để lồng vừ
a khít vào lỗ của bãnh xe chứa dây hàn, vì bánh xe
chứa dây hàn cũng được chế tạo theo quy chuẩn chung. Trục đỡ có kết cấu
là 2 trục lồng khít vào nhau, khi trục ngoài có dạng ống quay thì trục trong
vẫn đứng yên. Trục ngoài được ép lên mặt đế thao chiều dọc trục nhờ cơ cấu
lò xo, kết cấu này làm trục ngoài không quay được tự do mà sẽ quay với lực
ma sát hãm. Lực hãm này có thể điều chỉnh được nhờ một bu lông chỉ
nh độ
nén của lò xo. Trên má bên của trục ngoài có một vấu để lồng vào lỗ của
thành bên bánh xe chứa dây, nên khi bánh xe đẩy dây quay, kéo dây hàn

k
ế
t

c
ấ
u

t
h
i
ế
t

b
ị

h
à
n

M
I
G
,

M
A
G


H
ì
n
h

1
.

2
.S
ơ

đ
ồ

n
g
u
y
ê
n

l
í

k
ế

i

b
ộ

c
ấ
p

d
â
y

l
i
ề
n

v
ớ
i

n
g
u
ồ
n

đ
i

p

đ
i
ề
u

k
h
i
ể
n
V
a
n

k
h
í
V
ậ
t

h
à
n
Đ
ừ
ơ
n

c
ấ
p

d
â
y
M
ỏ

h
à
n
C
ô
n
g

t
ắ
c
Đ
ừ
ơ
n
g

đ
i
ệ

ồ
n

đ
i
ệ
n

h
à
n
U
o
C
h
a
i

k
h
í

b
ả
o

v
ệ
C
h

chạy thẳng khi qua bộ bánh xe đẩy dây. Một cuộn dây hàn thông thường có
đường kính cuộn dây là φ 250 và lõi là φ 150 mm. Trong quá trình hàn
đường kính cuộn dây giảm dần làm cho góc nghiêng theo chiều đứ
ng giữa
dây hàn và bánh xe cấp dây luôn thay đổi. Bề rộng cuộn dây hàn thường là
90 mm, nên góc nghiêng theo chiều ngang giữa dây hàn và bánh xe cấp dây
cũng luôn thay đổi, vì vậy để bảo đảm bộ bánh xe đẩy dây làm việc an toàn
thì phải có bộ phận dẫn dây vào. Khoảng cách từ giá đỡ cuộn dây đến bộ
bánh xe đẩy dây càng xa thì góc nghiêng càng nhỏ, góc nghiêng nhỏ thì việc
đưa dây vào càng thuận lợi hơn. Tuy nhiên khoảng cách lớn làm cho bộ cấp
dây hàn cồng kềnh, đi ngược lại mục tiêu là ph
ải gọn gàng dễ di chuyển.
Thông thường khoảng cách này được lựa chọn trong khoảng từ 270 đến 300
mm. Do dây hàn luôn tạo nên góc nghiêng với bộ dẫn dây nên giữa chúng
xuất hiện lực ma sát và lực này thay đổi liên tục theo góc nghiêng dây hàn.
Bộ dẫn dây vào có nhiều dạng kết cấu khác nhau: loại đơn giản nhất có dạng
ống, loại tiên tiến thì gồm các bánh xe quay trơn.
Ống dẫn dây có kết cấu đơn giản, nhưng ma sát xuất hiện giữ
a dây
hàn và miệng ống là khá lớn. Lực ma sát lớn này ngoài việc gây thêm tải
cho động cơ cấp dây còn làm cho miệng ống bị mòn nhanh. Để tăng tuổi thọ
cho ống người ta thường chế tạo ống gồm 2 phần: phần đầu là đoạn ống
bằng thép hợp kim được tôi cứng để chịu được sự mài mòn, đoạn sau làm
bằng đồng vàng ( hình 1.4 ). Đối với dây hàn lớn ( thường là từ 2 mm trở

lên) để giảm ma sát ở đầu vào ống dẫn dây, người ta còn thiết kế dạng kết
cấu gồm các viên bi bố trí một vòng tròn, dây hàn sẽ chạy qua khoảng trống
giữa các viên bi này ( hình 1.5 ).
Dạng bánh xe dẫn dây thường được thiết kế thành một bộ gồm từ 2
đến 3 bánh xe. Bề mặt các bánh xe đều được gia công thành rãnh tròn sâu để

ỡ
V
ấ
u
B
u

l
ô
n
g

c
h
ỉ
n
h

đ
ộ

n
é
n
T
h
a
n
h


n
g
T
r
ụ
c

l
ồ
n
g

n
g
o
à
i
L
ò

x
o

n
é
n
N
ắ
p



c
u
ộ
n

d
â
y

h
à
n
.10

Hình 1. 4. ống dẫn dây vào.
- Chi tiết 1 làm từ đồng vàng.
- Chi tiết 2 làm từ thép tôi cứng để chịu mài mòn.
Dây hàn từ cuộn dây
Dây hàn vào
bánh xe cấp dây
2
1
Hình 1. 5. ống dẫn dây vào có bi.
1
3
2

cấu phức tạp hơn: cả 4 bánh xe đều được truyền chuyển độnh quay từ động
cơ, tuy nhiên chỉ 2 bánh dưới có rãnh ôm dây, còn 2 bánh trên vẫn là bánh
trơn ( hình 1.8 ). Trên trục của động cơ có một bánh răng, bánh răng này
truyền chuyển động cho 2 bánh răng lắp cùng trục với 2 bánh có rãmh ôm
dây, 2 bánh răng này lại tiếp tục truyền chuyển động cho 2 bánh răng lắp
cùng trục với 2 trục trơn để bảo đảm chúng quay cùng chiều và cùng tốc độ.
Phía trên 2 bánh trơn vẫn có cơ cấu nén để bánh trơn ép dây lên bánh xe có
rãnh ôm dây. Thực chất ở đây bánh trơn vẫn làm nhiệm vụ
nén dây là chính,
nhưng do được truyền chuyển động quay nên hỗ trợ phần nào cho bánh có
rãmh ôm dây.
Lực nén của bánh xe nén dây cũng phải điều chỉnh được cho phù hợp
với từng cỡ dây. Bánh xe nén dây khi được cần nâng hạ xuống để tạo lực
nén, được một cơ cấu gọi là tay nén tì lên, tay nén có kết cấu gồm một trục
với lò xo lồng ngoài, cùng một đai ốc điều chỉnh độ nén của lò xo. Qua thí
nghiệm người ta xác định được độ nén phù hợp cho từng cỡ dây, và đánh
dấu vị trí dịch chuyển cần thiết cho đai ốc, nên khi thay cỡ dây chỉ cần chỉnh
đai ốc đến vị trí đánh dấu thích hợp là được.
Các kết cấu của bộ cấp dây đã được thế giới nghiên cứu, thực nghiệm,
rút kinh nghiệm và hoàn chỉnh trong thời gian dài, nhiều bộ phận đã gầ
n như
là quy chuẩn chung vì nhiều nước, nhiều hãng cùng chế tạo như nhau.
Bộ điều khiển là bộ não điều khiển mọi hoạt động của cả thiết bị hàn.
Trong đấy có các bản mạch, các linh kiện điện, điện tử phục vụ chức năng

12

H×nh 1. 7. Bé b¸nh xe cÊp d©y 2 b¸nh.
B¸nh ®Èy d©y
B¸nh ®Èy d©y

với bánh nén 1
Bánh răng cùng trục
với bánh nén 2 14
điều khiển. Hộp điều khiển kết nối với công tắc điều khiển ở mỏ hàn để
nhận lệnh làm việc hoặc dừng khi bấm hoặc nhả công tắc, theo lệnh này hộp
điều khiển sẽ chỉ huy 3 họat động của thiết bị hàn: mở hoặc đóng van khí,
cho động cơ cấp dây chạy hoặc dừng, đóng dòng điệ
n hàn cho mỏ hàn hay
nghắt nó. Nhưng 3 hoạt động này không bắt đầu cùng một lúc mà chia làm 2
giai đoạn: lúc bắt đầu hàn thì van khí mở trước, sau đấy một vài giây đồng
hồ 2 hoạt động kia mới bắt đầu; còn khi nhả công tắc để ngừng hàn thì dòng
điện hàn bị ngắt ngay đồng thời động cơ cấp dây cũng dừng lại, còn van khí
vẫn tiếp tục mở thêm một lúc nữa. Tất cả những
điều này đều được tính toán
trước cho việc thiết kế các mạch điện của hộp điều khiển. Trên hộp điều
khiển còn có 2 núm vặn phục vụ việc điều chỉnh điện áp hàn và tốc độ ra
của dây hàn. Việc đóng ngắt dòng điện hàn được thực hiện tại nguồn điện
hàn, nên từ bộ điều khiể
n có đường dây điều khiển kết nối với nguồn điện
hàn. Hộp điều khiển còn nhận dòng điện nuôi từ nguồn điện hàn thông qua
một đường dây kết nối. Để tiện cho việc điều khiển và kết nối với tay hàn
nên van khí được lắp lên thân bộ cấp dây hàn. Cáp tải dòng hàn từ nguồn
điện hàn được gá chắc lên bộ cấp dây để từ
đấy đấu nối vào tay hàn. Trên

Việc cảnh báo và tự động dừng máy khi quá tải, quá nhiệt cũng đã
được áp dụng cho các máy hàn thông thường: người ta lắp các rơ-le để giúp
thực hiện chế độ này. Nhưng các rơ-le có độ trễ tương đối lớn nên để cho an
toàn người ta phải để chế dộ dừng tương đối sớm, vì vậy khoảng hoạt động
của máy bị giới hạn lớn hơn mức cầ
n thiết. Bộ vi xử lí có tốc độ xử lí nhanh
hơn rất nhiều, nên ta có thể để chế độ dừng ngay ở mức giới hạn, vì vậy
khoảng hoạt động của máy trở nên rộng hơn.
Công nghệ số khi áp dụng vào máy hàn có thể cho ta nhiều tiện ích
khác. Máy hàn thường được làm mát tích cực bằng quạt thông gió. Với máy
hàn thông thường khi đóng điện cho máy là quạt làm việc luôn cho đến khi
ngắt đi
ện. Thực ra máy hàn chỉ cần làm mát khi nó nóng quá một nhiệt độ
nhất định, có nghĩa là khi máy làm việc ít hay hàn với dòng nhỏ thì có thể
không cần cho quạt chạy hoặc chỉ chạy trong một thời gian ngắn. Nhờ công
nghệ số ta có thể tiết kiệm được nhiều hơn điện làm mát qua việc đo chính
xác nhiệt độ nóng lên của máy, khi đạt đến nhiệt độ cần thiết mới cho quạt
chạy và khi h
ạ xuống mức giới hạn thì dừng quạt, ngoài ra nhờ thế còn hạn
chế được lượng bụi do quạt hút vào trong máy làm tăng tuổi thọ của máy.
Việc hàn thử để chọn chế độ hàn tối ưu cho một sản phẩm thường cũng mất
nhiều thời gian, công nghệ số giúp ta tiết kiệm thời gian bằng cách lưu lại
chế độ này, khi ta gặp lại mặt hàng đấ
y ta chỉ cần bấm vào bộ nhớ, máy sẽ
làm việc với đúng chế độ đã lưu.
Nhờ sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật chế tạo các linh kiện điện,
điện tử, bán dẫn mà giá thành của chúng ngày càng hạ, trong khi chất lượng
và tính năng của chúng ngày càng tăng, vì thế việc đưa kỹ thuật số vào máy
hàn sẽ không làm tăng chi phí lên quá nhiều trong sản xuất hàng lo
ạt, mà gía

tiết nằm trong hệ thống truyền động của bộ cấp dây. Thiết kế phần điện
ngoài việc dựa vào kết cấu chung của bộ cấp dây còn kết hợp các yêu cầu về
điều khiển kỹ thuật số. Phần điện gồm hệ th
ống điện phục vụ công việc điều
khiển bộ cấp dây và động cơ cấp dây. Ngoài ra còn có bệ, khung và vỏ bao
che.
Dựa trên kết cấu chung của bộ cấp dây, nhóm đề tài thiết kế hệ thống
truyền động gồm: trục đỡ cuộn dây hàn, cơ cấu dẫn dây vào và bộ bánh xe
đẩy dây ( hình 2.1 ). Trục đỡ cuộn dây có kết cấu là 2 trục lồng nhau, trong
có lò xo hãm và được lắp nghiêng so với m
ặt phẳng nằm ngang khoảng 2
o
.
Cơ cấu dẫn dây là cơ cấu có 3 bánh xe, được sắp xếp 2 bánh ở trên và 1
bánh ở dưới. Bánh ở dưới nằm ở khoảng giữa 2 bánh trên có thể dịch chỉnh
lên - xuống nhờ một cơ cấu bản lề. Bộ bánh xe đẩy dây là loại 2 bánh gồm 1
bánh nén và 1 bánh đẩy dây, vì sử dụng cho dây hàn có đường kính từ 1,6
mm trở xuống. Bánh nén có bề mặt tròn trơn, bánh đẩy dây có rãnh hình
thang để phục vụ việc đẩy dây hàn b
ằng thép. Bánh dẩy dây được lắp vào
trục động cơ để nhận chuyển động quay. Bánh nén được lắp lên một cơ cấu
bản lề để tiện việc nâng lên khi lắp dây hàn, khi hạ xuống để nén dây thì
được một thanh lò xo ngáng lên, tạo nên lực nén ổn định nhưng không quá
cứng nhắc.
Phần điện của bộ cấp dây chính là hệ thống điện điều khiển hoạt độ
ng bộ
cấp dây cùng với vi điều khiển là bộ não của cả hệ thống. Hệ thống điều
khiển gồm: đường điện tiếp nhận lệnh từ công tắc mỏ hàn, đường điện điều
khiển đóng - mở van khí bảo vệ, đường điện điều khiển đóng ngắt dòng điện
hàn, đường đi

Trục đỡ cuộn dây được thiết kế theo kiểu 2 trục lồng nhau để trong khi
phần trục ngoài dạng ống quay theo bánh xe chứa cuộn dây hàn thì trục
trong đứng im ( bản vẽ CD – 05 – 00 ). Cuộn dây hàn có trọng lượng lên
đến 15 kg nên nếu nó quay tự do thì khi dừng lại ( như lúc dừng hàn ) thì
quán tính của nó vẫn có thể làm cho nó quay tiếp, trong khi dây hàn bị bánh
xe đẩy dây giữ lại, đẫn đến dây hàn trên cuộn dây bung ra dễ làm rối dây.
T
ốc độ của dây hàn tương đối lớn có thể lên đến 15 m/phút, nên nếu quay tự
do quán tính của cuộn dây cũng rất lớn vì vậy nếu khi dừng hàn mới phanh
thì cuộn dây vẫn có thể quay thêm vài vòng. Để khi dừng hàn cuộn dây
dừng lại luôn, thì phải thường xuyên tạo lực hãm cần thiết để liên tục triệt
tiêu quán tính quay của cuộn dây. Lực hãm này tạo nên một lực kéo giữ sợi
dây hàn với độ lớn tương
đối ổn định ít phụ thuộc vào khối lượng của cuộn
dây lúc đầy hay vơi, nhờ thế tốc độ ra của dây hàn dễ điều khiển hơn, ổn
định hơn. Cơ cấu lò xo tạo lực ép, ép đế của phần trục ngoài lên mặt đế tựa
để tạo nên lực ma sát hãm. Bằng cách dịch chỉnh đai ốc ở mặt đầu của lò xo
ta có thể điề
u chỉnh độ nén của lò xo. Độ nén này không được quá lớn vì sẽ
làm cho dây hàn bị trượt ở bánh xe đẩy dây hoặc làm cho động cơ cấp dây
quá tải, nhưng cũng không được quá nhỏ vì sẽ không triệt tiêu hết quán tính
quay của cuộn dây khi tốc độ ra dây lớn. Bằng thử nghiệm ta sẽ điều chỉnh
độ nén của lò xo một cách phù hợp. Chi tiết trục trong ( trục chính ) được
làm từ thép C.45, trục ngoài ( ống đỡ ) được làm t
ừ nhựa cứng có đường
kính ngoài vừa khít lỗ cuộn dây hàn tiêu chuẩn. Lò xo có kích thước φ 25 x
30 với dây φ 2,5 mm. mặt đế còn nghiêng khoảng 2
o
làm cho trục đỡ
nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang nên cuộn dây hàn luôn ở tư thế ép lên

n
h

c
ầ
n

n
â
n
g

b
á
n
h

x
e

c
ă
n
g

d
â
y
C
ầ

n
h

x
e

d
ẫ
n

d
â
y
C
u
ộ
n

d
â
y

h
à
n

l
ú
c


n

d
â
y

h
à
n
T
r
ụ
c

đ
ỡ

c
u
ộ
n

d
â
y
.
H
ì
n
h

ộ

c
ấ
p

d
â
y
.
Đ
a
i

ố
c

c
h
ỉ
n
h

l
ò

x
o
V
à

Đ
ầ
u

d
ẫ
n

d
â
y

v
à
o

t
a
y

h
à
n
B
á
n
h

x
e

có thể dịch chỉnh lên xuống nhờ được lắp trên một cơ cấu bản lề, việc dịch chỉnh
được thực hiện nhờ một vít đẩy. Việc dịch chỉnh được bánh xe đối diện là để cho
việc luồn dây lúc ban đầu được dễ
dàng khi ta chỉnh bánh xuống thấp, còn khi
nâng lên hợp với 2 bánh kia tạo thành bộ nắn dây, giúp làm giảm độ cong của dây
do bị quấn ở cuộn dây. Các bánh xe này được lắp lồng không lên trục của chúng
để có thể quay trơn theo dây. Các trục này dài hơn chiều rộng bánh của bánh xe 5
mm để các bánh xe có thể tự dịch chỉnh theo chiều ngang giúp chúng tự lựa theo
góc vào của dây làm giảm phần nào ma sát lên thành bánh xe. Các bánh xe và trục
của chúng được làm từ thép C.45 và được tôi cứng.
Bộ bánh xe đẩy dây là lo
ại gồm 2 bánh xe có hình dạng và chức năng
khác nhau: một bánh có rãnh hình thang để ôm dây và có độ bám dây tốt
khi đẩy dây, một bánh có bề mặt tròn trơn chỉ làm nhiệm vụ nén dây vào
bánh đẩy dây. Trên một bánh xe đẩy dây được thiết kế 2 rãnh cho 2 cỡ dây
khác nhau, chúng được gia công cách đều đường chia đôi mặt ngang bánh
xe để khi lắp ngược lại là đúng vị trí của cỡ dây kia mà không cần phải
chỉnh lại vị trí của bộ dẫn dây vào và và đầu vào của tay hàn. Bánh xe đẩ
y
dây được lắp lên trục của động cơ đẩy dây. Bánh xe nén dây được lắp lên
một cơ cấu bản lề để khi nâng lên tạo khoảng trống cho thao tác. Khi làm
việc cơ cấu bản lề hạ xuống và được một tay nén chặn lên trên tạo lực nén
cho bánh xe nén nhờ một cơ cấu lò xo trong tay nén. Lực nén của lò xo có
thể điều chỉnh được, vì nếu lực nén quá nhỏ sẽ làm dây hàn dễ bị trượ
t, dây
ra không đều, nếu lực nén quá lớn dễ gây ra quá tải cho động cơ. Lực nén
của lò xo này điều chỉnh được nhờ một đai ốc lắp trên trục của lò xo. Qua
thử nghiệm ta xác định mức độ nén của lò xo phù hợp cho từng cỡ dây, rồi
đánh dấu các vị trí đấy lên đoạn ống bao quanh lò xo, để sau này chỉnh đai
ốc cho phù hợp. Bánh xe đẩy dây được chế tạo từ thép hợ

ộ khởi động từ này có sẵn ngay
trong nguồn điện hàn. Việc cho động cơ cấp dây ( động cơ servo ) chạy -
dừng còn phải thông qua mạch điều khiển động cơ rất phức tạp vì phải bảo
đảm động cơ luôn chạy đúng tốc độ yêu cầu và phải dừng tại chỗ ngay tức
thì khi có lệnh, phần này sẽ được nêu chi tiết trong phần 2.4 dưới đây.
Động
cơ cấp dây nhỏ gọn được lắp ngay trên bộ cấp dây.
Bộ vi điều khiển kết hợp với bàn phím và bộ hiển thị cho phép người
sử dụng đặt các thông số cho công nghệ hàn một cách linh hoạt, thuận tiện,
đồng thời theo dõi được các thông số và tình trạng hoạt động của máy rất
chính xác và đầy đủ.
Mạch giao tiếp với máy tính giúp cho người lập trình phần mềm cho
chip vi
điều khiển thử nghiệm, chỉnh sửa trong quá trình hoàn thiện phần
mềm điều khiển. Cũng nhờ cổng giao tiếp này mà sau này khi cần cải tiến,
thay đổi tính năng của máy, người lập trình có thể dễ dàng thay đổi phần
mềm cho chip của máy.
2.4. Lựa chọn động cơ cấp dây và kỹ thuật điều khiển động cơ.

Các bộ cấp dây thông dụng thườ
ng sử dụng động cơ DC 24V để
truyền động cho bánh xe đẩy dây. Cách này có một số ưu điểm là giá thành
động cơ thấp, điều khiển động cơ dễ dàng hơn. Muốn thay đổi tốc độ quay
chỉ cần thay đổi mức điện áp cấp cho động cơ là được, nên bộ điều khiển
động cơ cũng đơn giản và chi phí thấp. Nhược đi
ểm là khó kiểm soát tốc độ
quay và góc quay. Nhược điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối
hàn. Các bộ cấp dây loại này thường dùng một chiết áp để điều chỉnh tốc độ
cấp dây theo kiểu tăng/giảm rồi hàn thử mà không biết chính xác tốc độ cấp
dây là bao nhiêu mét/phút. Thường không có màn hiển thị tốc độ cấp dây và

n

t
h
ị
v
à

b
à
n

p
h
í
m

M
ạ
c
h

g
i
a
o

t
i
ế

í
n

h
i
ệ
u

c
ô
n
g

t
ắ
c

m
ỏ

h
à
n
V
i

m
ạ
c
h

ơ

S
e
r
v
o
B
ộ

n
g
u
ồ
n
Đ
o

d
ò
n
g

h
à
n
Đ
o

đ

Đ
ó
n
g

-

n
g
ắ
t
d
ò
n
g

h
à
n
2
2
0
V
A
C

3

2
.
2
.

S
ơ

đ
ồ

k
h
ố
i

m
ạ
c
h

đ
i
ệ
n

b
ộ

c

ư các loại Robot, các loại máy gia công CNC, các loại
máy in cỡ lớn
Việc sử dụng động cơ Servo có khó khăn phức tạp hơn nhiều cho bộ
điều khiển và giá thành động cơ cũng cao hơn nhiều so với động cơ DC
nhưng đổi lại là ta được độ chính xác rất cao, tốc độ ổn định loại bỏ hoàn
toàn các hiện tượng trôi dây, rút dây, dây ra sai tốc độ.
Việc chế tạo bộ
điều khiển động cơ Servo ứng dụng cho bộ cấp dây
khiến chúng tôi gặp rất nhiều khó khăn. Phải điều khiển động cơ bằng dòng
điện xoay chiều với tần số thay đổi hàng trăm lần, tỷ lệ độ chênh lệch biên
độ giữa các pha cấp cho động cơ phải luôn được điều chỉnh chính xác ở mọi
thời điểm b
ởi vì yếu tố này quyết định việc động cơ quay đến góc bao nhiêu
độ. Ở đây chúng tôi đã thiết kế bộ điều khiển động cơ với góc kiểm soát nhỏ
nhất là 12
0
. Với thiết kế này động cơ có thể dừng đột ngột, loại bỏ hiện
tượng trôi theo quán tính tại các vị trí góc quay chính xác 0
0
; 12
0
; 24
0
; 36
0
;
48
0
; 60
0


Nguồn 5VDC Nguồn 220VAC Hình 2.3. Sơ đồ khối mạch điều khiển động cơ Servo Các giá trị nạp cho độ rộng xung của kỹ thuật PWM được chúng
tôi lập thành một mảng hằng số gồm 960 phần tử như sau:
const unsigned char Font[960]=
{
127,126,125,125,124,124,123,123,123,123,124,124,125,125,126,127,
128,129,129,130,130,131,131,131,131,130,130,129,129,128,
127,125,124,122,121,120,119,119,119,119,120,121,122,124,125,127,
129,130,132,133,134,135,135,135,135,134,133,132,130,129,
127,125,122,120,118,117,116,115,115,116,117,118,120,122,125,127,
129,132,134,136,137,138,139,139,138,137,136,134,132,129,
127,124,120,118,115,113,112,111,111,112,113,115,118,120,124,127,

IGBT3
IGBT4
Fa3 IC
chuyển
đổi xung
cách li 5 IC
chuyển
đổi xung
cách li 6
IGBT5
IGBT6

Vi điều
khiển
PIC
18F
4431

Mạch tạo
nguồn
cách li

Mạch đổi nguồn
220VAC/315VDC

127,113,99,87,76,68,62,59,59,62,68,76,87,99,113,127,141,155,167,1
78,186,192,195,195,192,186,178,167,155,141,
127,112,98,85,73,65,59,55,55,59,65,73,85,98,112,127,142,156,169,1
81,189,195,199,199,195,189,181,169,156,142,
127,111,96,82,71,61,55,51,51,55,61,71,82,96,111,127,143,158,172,1
83,193,199,203,203,199,193,183,172,158,143,
127,110,94,80,68,58,51,47,47,51,58,68,80,94,110,127,144,160,174,1
86,196,203,207,207,203,196,186,174,160,144,
127,110,93,78,65,54,47,43,43,47,54,65,78,93,110,127,144,161,176,1
89,200,207,211,211,207,200,189,176,161,144,
127,109,91,75,62,51,43,39,39,43,51,62,75,91,109,127,145,163,179,1
92,203,211,215,215,211,203,192,179,163,145,
127,108,90,73,59,47,40,36,36,40,47,59,73,90,108,127,146,164,181,1
95,207,214,218,218,214,207,195,181,164,146,
127,107,88,71,56,44,36,32,32,36,44,56,71,88,107,127,147,166,183,1
98,210,218,222,222,218,210,198,183,166,147,
127,106,86,68,53,40,32,28,28,32,40,53,68,86,106,127,148,168,186,2
01,214,222,226,226,222,214,201,186,168,148,

25
127,105,85,66,50,37,28,24,24,28,37,50,66,85,105,127,149,169,188,2
04,217,226,230,230,226,217,204,188,169,149,
127,105,83,64,47,33,24,20,20,24,33,47,64,83,105,127,149,171,190,2
07,221,230,234,234,230,221,207,190,171,149,
127,104,81,61,44,30,20,16,16,20,30,44,61,81,104,127,150,173,193,2
10,224,234,238,238,234,224,210,193,173,150,
127,103,80,59,41,27,17,12,12,17,27,41,59,80,103,127,151,174,195,2
13,227,237,242,242,237,227,213,195,174,151,
127,102,78,56,38,23,13,8,8,13,23,38,56,78,102,127,152,176,198,216,
231,241,246,246,241,231,216,198,176,152,

cho ứng dụng của đề tài. Vi điều khiển PIC18F4431 được đóng gói 40 chân
chuẩn DIP nên đầy đủ chân vào – ra khi thiết kế và sau này cho phát triển.
Vi điều khiển này có đầy đủ các tài nguyên như: 1536 byte RAM, 32 kbyte
Flash, 256 byte EEPROM, 3 bộ định thời, các bộ biến đổi ADC 10 bit 9
kênh , DAC_PWM 10 bit, có các giao tiếp như: RS-484, RS-232, LIN1.2,
SPI…