Báo cáo khoa học: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KHOAN BO MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH

Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo một máy khoan bo mạch điện tử tự động, điều khiển bằng máy tính. Máy tự động khoan chính xác tất cả các lỗ trên bo mạch in, dữ liệu về tọa độ và kích thước lỗ lấy từ phần mềm Orcad. Máy có thể sử dụng được trong thực tế hoặc dùng trong nghiên cứu, giảng dạy cho sinh viên ngành Cơ điện tử. Kết quả đạt được là nền tảng cho các nghiên cứu phức tạp hơn trong tương lai. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: " THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KHOAN BO MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KHOAN BO MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH DESIGN AND MANUFACTURE OF AUTO-DRILL MACHINE CONTROLLED BY THE COMPUTER Phạm Đăng Phước Trường Đại học Phạm Văn Đồng TÓM TẮT Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo một máy khoan bo mạch điện tử tự động, điều khiển bằng máy tính. Máy tự động khoan chính xác tất cả các lỗ trên bo mạch in, dữ liệu về tọa độ và kích thước lỗ lấy từ phần mềm Orcad. Máy có thể sử dụng được trong thực tế hoặc dùng trong nghiên cứu, giảng dạy cho sinh viên ngành Cơ điện tử. Kết quả đạt được là nền tảng cho các nghiên cứu phức tạp hơn trong tương lai. ABSTRACT This paper presents the results of a research into the designing and manufacturing of a computer-controlled electronic circuit board auto-drill machine. This machine can drill all the holes on a printed circuit board (PCB) with accuracy. The data of the co-ordinates and dimensions of the holes on PCB are provided by the Orcad software. In reality, this machine can be used in practical application, in researches and in teaching mechatronic students. Its achieved results can be used as a foundation for further complicated researches. 1. Giới thiệu Thiết bị kỹ thuật số là lĩnh vực kỹ thuật - công nghệ cao, đã có sự phát triển nhanh chóng, chúng ngày càng được phổ biến trong sản xuất và sinh hoạt hàng ngày. Việc sử dụng các thiết bị kỹ thuật số, các loại máy CNC trong sản xuất đã mang lại những hiệu quả to lớn về mặt kinh tế và kỹ thuật. Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo loại thiết bị này ngày càng được các nước quan tâm đầu tư. Trong các trường đại học kỹ thuật ở Việt Nam, chúng ta chưa có nhiều các mô hình để dùng trong nghiên cứu và giảng dạy. Do đó, cần đẩy mạnh các hoạt động nghiên cứu chế tạo các mô hình, thiết bị kỹ thuật số phục vụ công tác giảng dạy và NCKH. Trước mắt, cần thực hiện những nghiên cứu cơ bản, thiết kế chế tạo các thiết bị đơn giản nhằm tích luỹ kinh nghiệm cho những nghiên cứu phức tạp hơn. Trong các thiết bị điều khiển số, máy khoan lỗ trên các bo mạch điện tử có các chuyển động đơn giản, hoạt động theo nguyên tắc điều khiển điểm, khoan theo tọa độ của các lỗ (dữ liệu lấy từ phần mềm thiết kế mạch điện tử ORCAD) là đối tượng thích hợp cho giai đoạn đầu nghiên cứu về lĩnh vực này. Qua nghiên cứu, chúng tôi đã thiết kế chế tạo một máy khoan bo mạch điện tử, điều khiển bằng máy tính, có thể sử dụng được trong thực tế hoặc dùng trong nghiên cứu, giảng dạy cho sinh viên ngành Cơ điện tử. 1 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009 2. Máy Khoan bo mạch điện tử và các nghiên cứu liên quan đã thực hiện Nhiều công ty nước ngoài đã sản xuất bán trên thị trường các loại máy khoan bo mạch điện tử khác nhau. Nhìn chung, kết cấu máy của các hãng sản xuất tương tự nhau, với sự phối hợp ba chuyển động tịnh tiến, tuy nhiên có thể khác nhau về phương án chuyển động của các cơ cấu chấp hành. Những nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng có liên quan đến nội dung đề tài: a) Thiết kế, chế tạo robot 4 bậc tự do (Hình 1): Đề tài tốt nghiệp cao học của học viên Nguyễn Hữu Phước (Hướng dẫn: TS. Phạm Đăng Phước), bảo vệ năm 2006. Robot được dẫn động cơ bằng các động bước, truyền động tịnh tiến bằng đai răng, dẫn hướng dùng ray bi. Hệ thống điều khiển ứng dụng card LAB PC+ của hãng National Instruments. Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ C++. Tốc độ chuyển động thấp. b) Thiết kế, chế tạo máy khoan bo mạch Hình 1. Robot 4 bậc tự do. điện tử: Đề tài tốt nghiệp của sinh viên Phạm Trường Tùng, lớp 01CLC (GVHD: TS. Phạm Đăng Phước). Giải nhất nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2003, giải khuyến khích NCKH sinh viên toàn quốc năm 2006. Máy có kết cấu còn thô sơ, dẫn động bằng động cơ bước, truyền động đai răng và vít me – đai ốc, dẫn hướng ray bi. Mạch điều khiển dùng vi điều khiển 89C51, kết nối máy tính dùng RS232. Tốc độ chuyển động thấp, độ chính xác đạt được chưa cao. c) Thiết kế, chế tạo máy khoan bo mạch điện tử KB07: Đề tài tốt nghiệp cao học của học viên Nguyễn Hữu Nam (hướng dẫn: TS. Phạm Đăng Phước). Máy được dẫn động bằng động cơ điện một chiều, dùng encoder, truyền động bằng vít me – đai ốc bi, dẫn hướng bằng ray bi, điều khiển thông qua máy tính dùng cổng song song (LPT1). Máy có kết cấu tương đối gọn, song chưa được đẹp, gia công lỗ trên bo mạch theo số liệu từ phần mềm Orcad. Chương trình điều khiển viết bằng Hình 2: Máy khoan bo mạch KB07 ngôn ngữ Delphi. Máy hoạt động chưa thật ổn định, độ chính xác lặp lại chưa cao do kết cấu cơ khí chưa thật tốt. Qua việc chế tạo thiết bị với nhiều phương án khác nhau như đã nêu trên, chúng tôi rút ra được nhiều kinh nghiệm quí báu để tiến hành chế tạo máy mới. 3. Chọn phương án thiết kế máy 2 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009 3.1. Chọn phương án chuyển động Máy khoan bo mạch điện tử thực hiện nhiệm vụ khoan các lỗ trên bề mặt của mạch in, kích thước tối đa của mạch in cần gia công là 200mmx300mm. Chọn phương án: bàn máy đứng yên, đầu mang mũi khoan thực hiện tất cả các chuyển động. Sơ đồ nguyên lý của máy như hình vẽ sau (hình 3): Z Y Z X Y ...