Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật cũng có những bước đột phá mới, đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao. Cùng với xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta cũng như các nước trên thế giới, các hệ thống tự động đã được đưa vào quá trình lao động sản xuất. Tuy nhiên các hệ thống lưu kho ở nước ta vẫn chưa được áp dụng tự động hóa, vẫn còn sử dụng lao động tay chân. Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn nên nhóm đã chọn đề tài “THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7 1200” để giải quyết vấn đề lưu kho tự động ở nước ta. Qua đề tài nhóm đã thực hiện mong sẽ góp phần nào cho sinh viên mới ra trường thích ứng nhanh với thực tế. Đồ án tốt nghiệp này là kết quả của sự vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế để thiết kế lập trình cho hệ thống. Cũng nhờ đây mà người thực hiện có thể hiểu rõ hơn được những gì đã học ở lý thuyết, mà chưa có dịp để ứng dụng vào thực tiễn. Đề tài “THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7 1200” là cơ sở để người thực hiện thiết kế những hệ thống tự động thực tế sau này.
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
-*** -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG
SỬ DỤNG PLC S7 1200
Giảng viên hướng dẫn : TS PHẠM THỊ THÙY LINH
Sinh viên thực hiện : LÊ CÔNG THÀNH
Trang 4TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA ĐK&TĐH
Hà Nội, ngày 12 tháng 10 năm 2022
ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC
Họ và tên sinh viên: LÊ CÔNG THÀNH Mã sinh viên:18810430038
Lớp: D13TDH&DKTBCN3 Khóa: 2018-2023
Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Chuyên ngành: Tự động hóa và điều khiển thiết bị điện công nghiệp
1 Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7 1200
2 Lý do chọn đề tài (nếu có và không quá ½ trang)
Hiện nay do lượng hàng hóa lưu thông ngày càng cao dẫn đến nhu cầu hàng hóalưu thông trong kho rất lớn Mà đa số nhà kho trước đây không tận dụng được tối đa năng suất, nguồn lực
3 Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu (không quá 1 trang, không quá chi tiết)
- Đưa ra được cái nhìn tổng quan về hệ thống lưu kho, tình hình ứng dụng hệthống lưu kho thông minh trên thế giới và tại Việt Nam, Từ đó đưa ra phương án thiếtkế hệ thống lưu kho phù hợp với đồ án nghiên cứu
- Tính toán thiết kế và lựa chọn các thiết bị chính dùng trong mô hình dựa trênđịnh hướng thiết kế của nhóm
-Thiết kế được hệ thống băng tải, gồm 2 băng tải xuất nhập hàng
-Thiết kế được hệ thống tủ điện
4 Tài liệu tham khảo dự kiến
- Đấu nối dây PLC S7-1200 cho CPU AC/DC/Rly, DC/DC/Rly, DC/DC/DC chọn loại nào phân biệt mỗi loại
5 Ngày giao đề tài: Ngày 12 tháng 10 năm 2022
Ngày nộp quyển: Ngày 15 tháng 02 năm 2023
Phụ Trách Khoa Giảng viên hướng dẫn
TRƯƠNG NAM HƯNG PHẠM THỊ THUỲ LINH
Trang 5BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
I Thông tin chung
Họ và tên người hướng dẫn: Phạm Thị Thuỳ Linh
Đơn vị công tác: Trường đại học Điện Lực
Học hàm, học vị: Tiến sĩ
Họ và tên sinh viên: Lê Công Thành Ngày sinh: 10/11/2000
Mã sinh viên: 18810430038 Lớp: D13TDH&DKTBCN3
Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC
S7 1200
II Nhận xét về đồ án/khoá luận tốt nghiệp
2.1 Nhận xét về hình thức: (kết cấu, phương pháp trình bày)
Được báo báo:
Không được báo cáo:
Hà Nội, Ngày 15 tháng 02 năm 2023
Giảng viên hướng dẫn
Trang 6TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA ĐK&TĐH
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I Kết quả thực hiện và báo cáo trước hội đồng của sinh viên:
1 Hình thức trình bày
2 Nội dung thực hiện theo yêu cầu của đề tài
3 Các kết quả tính toán
Hà Nội, ngày 18 tháng 2 năm 2023
Ủy viên hội đồng Thư ký hội đồng Chủ tịch hội đồng
II GVHD xác nhận sau chỉnh sửa (nếu có)
………
………
………
Hà Nội, ngày 18 tháng 02 năm 2023
Giáo viên hướng dẫn Thư ký hội đồng Chủ tịch hội đồng
Trang 9LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại Đại học Điện Lực, Ban giám hiệu Nhà trường,Khoa Điều khiển và Tự động hóađã tạo điều kiện để em học tập, thực hành cũng nhưtoàn thể các thầy cô đã tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báucho chúng em để làm hành trang vững chắc đầy tự tin khi bước vào đời Để bày tỏlòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn tất cả Quý Thầy Cô
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình, em đã trải qua không ít khó khăn, tuynhiên nó chính là động lực để giúp em hoàn thành tốt đồ án của mình Em xin gửi lời
cảm ơn chân thành nhất đến cô Phạm Thị Thuỳ Linh Cô là người hướng dẫn trực tiếp
em hoàn thành đồ án Cô không chỉ là giảng viên truyền đạt về kiến thức, kinh nghiệmcho em, mà Cô còn giúp đỡ em rất nhiều trong lúc tìm công ty thực tập, định hướng đềtài, tìm nguồn hỗ trợ cho em làm đề tài Cô luôn tận tình, chu đáo, và nhắc nhở trongquá trình thực hiện đồ án của em Một lần nữa em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâusắc đến Cô
Em cũng xin cảm ơn các thành viên trong gia đình của mình luôn luôn độngviên và giúp em có những điều kiện tốt nhất về vật chất và tinh thần để em hoàn thànhquá trình học tập tại Đại học Điện Lực Bên cạnh gia đình, em cũng cảm ơn nhữngngười bạn cùng làm chung đồ án và cùng giúp đỡ nhau những lúc gặp khó khăn, đưa
ra những lời khuyên bổ ích để em có thể hoàn thành đồ án của mình
Cuối cùng, em xin chúc các Thầy, Cô sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong
sự nghiệp “trồng người” của mình
Hà Nội, ngày 15 tháng 02 năm 2023
Sinh viên thực hiện
Lê Công Thành
Trang 10Mục Lục
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 2
1.1 Đặt vấn đề 2
1.2 Mục tiêu đề tài 5
Chương 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 6
2.1 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống lưu kho tự động 6
2.1.1 Hệ thống vận chuyển 6
2.1.2 Hệ thống lưu trữ 7
2.1.3 Hệ thống quản lý 7
2.2 Các loại hệ thống lưu/ xuất kho tự động 8
2.2.1 Hệ thống lưu/xuất kho tự động cho các kiện hàng đồng dạng 8
2.2.2 Hệ thống lưu/ xuất kho tự động dành cho tải nhỏ 9
2.2.3 Hệ thống lưu/ xuất kho tự động có người vận hành (Man-on-Boad AS/RS)9 2.2.4 Kho chiều sâu (deep- Lane AS/RS) 10
2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kho hàng tự động trên thế giới 11
2.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kho hàng tự động tại Việt Nam 12
2.5 Xây dựng bài toán công nghệ 14
2.5.1 Nhập Kho 14
2.5.2 Xuất kho 15
Chương 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 16
3.1 Thiết kế cơ khí 16
3.1.1 Lựa chọn vật liệu 16
3.1.2 Lựa chọn phương thức truyền động (cơ khí) 17
3.1.3 Bố trí các trục chuyển động 25
3.2 Tính toán lựa chọn động cơ 25
3.2.1 Tính toán động cơ truyền động trục Y 27
3.2.1 Tính toán động cơ truyền động trục X 30
Trang 113.2.3 Tính toán động cơ truyền động trục Z 33
3.2.4 Tính toán động cơ truyền động trục T 36
3.2.5 Lựa chọn động cơ bước 38
3.3 Tính toán thiết kế băng tải 41
3.3.1 Thiết kế 3D băng tải 41
3.3.2 Tính toán lựa chọn động cơ truyền động băng tải 42
3.3.3 Lựa chọn cảm biến 43
3.4 Thiết kế kho hàng 44
3.5 Lựa chọn thiết bị điều khiển 45
Chương 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 57
4.1 Thực nghiệm 57
4.1.1 Cơ cấu nâng (Robot) 57
4.1.2 Băng tải 58
4.1.3 Kho chứa và sản phẩm giả định 59
4.1.4 Tủ điện 60
4.2 Hoàn thiện mô hình 61
Chương 5 KẾT LUẬN-ĐỀ NGHỊ 63
5.1 Kết luận 63
5.2 Đề nghị 63
Tài liệu tham khảo 64
PHỤ LỤC 66
Trang 12DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG I
Hình 1 1 Xe nâng điện bốc dỡ hàng hóa 2
Hình 1 2 Hệ thống AS/RS 4
CHƯƠNG II Hình 2 1 Hệ thống lưu kho 6
Hình 2 2 Kệ hàng nặng (Double Deep) 7
Hình 2 3 Hệ thống quản lý của kho hàng thông minh 8
Hình 2 4 Hệ thống lưu/ xuất kho cho các kiện hàng đồng dạng (Unit Load) 9
Hình 2 5 Hệ thống AS/RS tải nhỏ Mini Load 9
Hình 2 6 Kho bán tự động 10
Hình 2 7 Kho AS/RS tuyến sâu 10
Hình 2 8 Ý tưởng thiết kế hệ thống 14
Hình 2 9 Băng tải nhập kho 15
Hình 2 10 Băng tải xuất kho 15
CHƯƠNG III Hình 3 1 So sánh nhôm và thép 16
Hình 3 2 Trục vít me đai ốc 17
Hình 3 3 Cấu trúc của vít me bi 17
Hình 3 4 Truyền động đai 18
Hình 3 5 Thanh trượt mang cá 19
Hình 3 6 Con trượt vuông 19
Hình 3 7 Con lăn phẳng 19
Hình 3 8 Bàn lăn chữ thập 20
Hình 3 9 Thanh hướng con trượt vuông 20
Hình 3 10 Thiết kế của chuyển động quay của robot 25
Hình 3 11 Thiết kế trục Y 27
Hình 3 12 Mô tả momen xoắn do khối lượng tải tác dụng lên trục 29
Hình 3 13 Hình chiếu bằng của trục Y mô tả lực ma sát Fms của thanh dẫn hướng 29
Hình 3 14 Hình ảnh thiết kế Autocad của trục X: 300x200mm 30
Trang 13Hình 3 15 Gia công thiết kế cơ khí trục X (bên trên) và Y (bên dưới) 30
Hình 3 16 Mặt cắt bằng mô tả momen xoắn của tải tác dụng lên động cơ 31
Hình 3 17 Mô tả momen xoắn do ma sát của thanh dẫn hướng 32
Hình 3 18 Hình ảnh Autocad của trục Z: 500x200mm 33
Hình 3 19 Trục Z sau khi được đặt lên trục X 34
Hình 3 20 Momen xoắn do tải tác dụng lên trục động cơ 35
Hình 3 21 Ma sát tạo ra khi thanh dẫn trượt vuông di chuyển 35
Hình 3 22 Hình ảnh Autocad của trục T với cơ cấu Puly xoay 360 độ 37
Hình 3 23 Hình ảnh Autocad cơ cấu xoay trục T 37
Hình 3 24 Mô hình trục X- trục Y- trục T sau khi gắn Puly 37
Hình 3 25 Mặt cắt ngang của trục xoay T 38
Hình 3 26 Động cơ bước Nema 17 39
Hình 3 27 Module điều khiển TB 6600 40
Hình 3 28 Hình ảnh 3D băng tải 42
Hình 3 29 Động cơ giảm tốc LS 220 43
Hình 3 30 Cảm biến hồi ngoại E3F-DC30C4 NPN 44
Hình 3 31 Nhựa Mica 44
Hình 3 32 Kho hàng sau khi thi công 45
Hình 3 33 Sản phẩm giả định được thiết kế gia công bằng Mica 45
Hình 3 34 PLC S7-1200 DC/DC/DC 46
Hình 3 35 Aptomat 220 SINO/SC68N 2P16A-2P63A 48
Hình 3 36 Mạch nguồn hạ áp DC-DC 5A XL4015 ADJ 49
Hình 3 37 Sơ đồ nguyên lý 50
Hình 3 38 Lưu đồ thuật toán chương trình chính của hệ thống 51
Hình 3 39 lưu đồ thuật toán chế độ vận hành tự động (AUTO) 52
Hình 3 40 Lưu đồ thuật toán chế độ vận hành bằng tay (MAN) 53
Hình 3 41 Hình ảnh giao diện giám sát đã thiết kế 55
Hình 3 42 Chế độ MAN của hệ thống 55
Hình 3 43 Phân biệt nút START và STOP 56
CHƯƠNG IV Hình 4 1 Bản vẽ thiết kế cơ cấu nâng (Robot) qua AutoCad 57
Trang 14Hình 4 2 Hình ảnh thực tế của Robot sau khi thiết kế được 4 trục 58
Hình 4 3 Băng tải nhập hàng và cảm biến phát hiện sản phẩm 59
Hình 4 4 Băng tải xuất hàng và cảm biến phát hiện sản phẩm 59
Hình 4 5 Kho hàng và thùng hàng sau khi setup lên 60
Hình 4 6 Thiết kế tủ điện 60
Hình 4 7 Sơ đồ đi dây 61
Hình 4 8 Thi công tủ điện 61
Hình 4 9 Hệ thống lưu kho hoàn thiện 62
Trang 15DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG III
Bảng 3 1 Tổng hợp vật liệu, thiết bị cho thiết kế cơ khí 21
Bảng 3 2 So sánh động cơ Nema 17 với các động cơ khác 39
Bảng 3 3 So sánh động cơ bang tải với động cơ tính toán 43
Bảng 3 4 Thông số của PLC 1200 47
Bảng 3 5 Danh sách các thiết bị điện sử dụng cho đồ án 49
Trang 16MỞ ĐẦU
Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, cuộc cách mạng khoahọc kỹ thuật cũng có những bước đột phá mới, đời sống nhân dân ngày càng đượcnâng cao Cùng với xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta cũng như các nướctrên thế giới, các hệ thống tự động đã được đưa vào quá trình lao động sản xuất Tuynhiên các hệ thống lưu kho ở nước ta vẫn chưa được áp dụng tự động hóa, vẫn còn sửdụng lao động tay chân
Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn nên nhóm đãchọn đề tài “THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNGPLC S7 1200” để giải quyết vấn đề lưu kho tự động ở nước ta Qua đề tài nhóm đãthực hiện mong sẽ góp phần nào cho sinh viên mới ra trường thích ứng nhanh với thựctế Đồ án tốt nghiệp này là kết quả của sự vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế đểthiết kế lập trình cho hệ thống Cũng nhờ đây mà người thực hiện có thể hiểu rõ hơnđược những gì đã học ở lý thuyết, mà chưa có dịp để ứng dụng vào thực tiễn Đề tài
“THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S71200” là cơ sở để người thực hiện thiết kế những hệ thống tự động thực tế sau này
Cuối cùng nhóm thực hiện xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn ủng
hộ về mặt tinh thần cũng như kinh phí, tạo động lực mạnh mẽ để nhóm nghiên cứu vàlàm việc tích cực, hoàn thành tốt những nội dung khoa học trong đồ án
Xin chân thành cảm ơn
Trang 17CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề
Nền công nghiệp tự động hóa nước ta nói riêng và các nước trên thế giới nóichung đang phát triển mạnh mẽ Trước đây, sản phẩm được tạo ra một cách thủ công
và việc vận chuyển sản phẩm ra/vào kho chủ yếu cũng được thực hiện thủ công từ conngười, do đó không tận dụng được hết tối đa năng suất nguồn lực và việc quản lý hànghoá kém hiệu quả cũng như tốn nhiều diện tích đất làm nhà kho chứa hàng dẫn đếnnhiều thách thức khiến doanh nghiệp buộc phải thay đổi Theo thống kê, chi phí nhâncông trung bình chiếm 65% ngân sách hoạt động của hầu hết các cơ sở kho hàng.Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, sản xuất ngày càng phát triển, hàng hóalàm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội Từ đó các doanh nghiệp cầnphải có những công nghệ hiện đại trong nhà kho để đáp ứng yêu cầu của sản xuất vàgiảm thiểu chi phí lao động, khắc phục được những hạn chế của các nhà kho hàng cũ
Hình 1 1 Xe nâng điện bốc dỡ hàng hóa
Hiện tại, trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này rất
đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện Nhưng trong đó chủ yếu
là sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sửdụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho (Hình 1.1) Đa số nhà kho vẫn đang gặpphải những khó khăn sau:
Trang 18- Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa, không tối ưu được hết không gianlưu trữ.
- Phức tạp trong việc phân loại các hàng hóa và xảy ra mất dấu các mặt hàngtrong nhà kho
- Mất nhiều thời gian, chi phí và nguồn lực cho việc kiểm soát và vận hành xuấtnhập kho
- Nhân viên thường xuyên bị thương khi di chuyển và sử dụng máy móc hạngnặng
Với sự ra đời của các hệ thống lưu kho & truy hồi tự động (AS/RS), người ta cóthể quản lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóavào/ra khỏi kho Cụm từ AS/RS (Automated Storage & Retrieval System) có nghĩa là
“Hệ thống lưu trữ và truy hồi tự động” Hệ thống bao gồm các giá - kệ cố định để lưutrữ hàng, robot/cầu trục để lấy hoặc cất hàng, hệ thống các băng tải vận chuyển hàng,
hệ thống điều khiển và kiểm tra an toàn, phần mềm quản lý
Hệ thống được ứng dụng các thiết bị điều khiển như máy tính, PLC, … xác địnhvị trí, số lượng hàng hóa có thể lưu trữ hoặc lấy ra Các cơ cấu chấp hành như băng tảikết hợp với cảm biến quang điện, cánh tay Robot ứng dụng các động cơ kết hợp với bộtruyền động đai răng giúp vận hành êm ái và đạt được tính chính xác tối đa trong việcxác định vị trí và tốc độ di chuyển
Đối với việc lấy sản phẩm ra (xuất kho), hệ thống điều khiển sẽ xác định vị trílưu trữ của hàng hóa, từ đó đưa ra lệnh điều khiển hệ thống vận chuyển đến chính xácvị trí và lấy hàng đưa ra vị trí băng tải vận chuyển
Để lưu trữ hàng hóa (nhập kho), các pallet được đặt vào trong hệ thống băng tảilấy hàng, xác định vị trí thích hợp dừng băng tải để hệ thống vận chuyển đưa vào cácvị trí kho, đồng thời thông tin hàng hóa cũng được lưu vào trong máy tính
Hệ thống AS/RS trong dây chuyền cung ứng sản phẩm tại các nhà kho giải quyếtcác vấn đề:
- Cắt giảm chi phí tối thiểu từ các công đoạn cần thiết trong việc lưu trữ hànghóa
- Tăng cường quản lý các chủng loại, số lượng, vị trí của hàng hóa trong kho mộtcách tự động
Trang 19- Giảm nhân công và tăng an toàn trong công việc
- Dễ dàng quản lý và tính toán được không gian, thời gian và hiệu suất lưu kho
Hình 1 2 Hệ thống AS/RS
Như vậy, việc áp dụng hệ thống lưu kho tự động AS/RS đóng vai trò rất quantrọng trong nâng cấp, cải thiện chất lượng lao động và khâu lưu trữ sản phẩm, đưađúng hàng hóa và số lượng đến kho một cách an toàn Với sinh viên ngành Công nghệ
kỹ thuật điều khiển và tự động hoá, việc tiếp cận với thực tế sản xuất, dựa vào kiếnthức được học để giải quyết bài toán thực tế là rất có ý nghĩa Chính vì vậy, nhóm sinhviên chúng em tiến hành thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống lưu kho và truy xuất tựđộng Hệ thống sử dụng cơ cấu tay nâng (robot) 4 bậc tự do, cho phép nhập và xuấthàng hóa một cách tự động giữa các băng tải và giá/kệ lưu trữ, việc giám sát và điềukhiển được thực hiện một cách trực quan, dễ dàng thông qua giao diện WinCC
Đây là bài toán có ý nghĩa trong thực tiễn, giúp nâng cao tính chính xác trongquá trình lưu trữ và truy xuất kho tự động, dễ dàng tích hợp các hệ thống quản lý sảnxuất thông minh, giảm chi phí lao động, đảm bảo an toàn sản xuất
Trang 20Thông qua đồ án, ngoài mong muốn tiếp cận thực tiễn sản xuất, chúng em cũnghướng đến xây dựng một mô hình lưu kho thông minh, góp phần phục vụ cho việcgiảng dạy thực hành, cũng như có thể nghiên cứu nâng cấp, cải tiến sau này.
1.2 Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài là tính toán thiết kế, chế tạo một mô hình hệ thống lưu kho vàtruy xuất tự động, phục vụ cho quá trình nghiên cứu và giảng dạy trong phòng thínghiệm
Bài toán đặt ra: Điều khiển cánh tay robot đưa hàng từ băng tải vào đúng các vịtrí kho hàng (trên giá lưu trữ), đồng thời gửi dữ liệu lên giao diện giám sát trên máytính (quá trình lưu kho) Quá trình xuất hàng (quá trình xuất kho) ngược lại so với lúclưu kho, cánh tay robot sẽ thao tác lấy hàng từ vị trí kho hàng, đặt lên băng tải để xuấthàng đi Để đạt được mục tiêu đó, đồ án cần giải quyết những vấn đề sau:
• Nghiên cứu tính toán, thiết kế cơ khí và lựa chọn thiết bị cho mô hình hệ thốnglưu kho
• Nghiên cứu ứng dụng PLC, xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lưu kho
tự động
• Thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển quá trình nhập và xuất hàng
Với sự phân công của nhóm, nội dung Đồ án này sẽ tập trung vào tính toán thiếtkế cơ khí và lựa chọn các thiết bị cho mô hình hệ thống lưu và xuất kho tự động
Trang 21CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU2.1 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống lưu kho tự động
Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗihành lang là các máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng.Đầu mỗi khoang chứa là các trạm xếp dỡ liên kết với nhau theo hệ thống băng chuyền.Nhìn chung kho tự động được cấu thành từ 3 phần:
Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động ở cáccông ty vận chuyển, siêu thị… băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vậnchuyển hàng hóa từ kho tới nơi tập kết để vận chuyển đi hoặc từ nơi sản xuất về kho.Băng tải có rất nhiều loại, mỗi loại dùng để di chuyển những vật liệu khác nhau Đối với nhà máy chỉ sản xuất một sản phẩm thì hệ thống băng chuyền chỉ đơnthuần phân phối sản phẩm cho robot vận chuyển một cách tối ưu Nhưng với những
Trang 22nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm thì hệ thống băng chuyền còn thực hiện phânloại sản phẩm vào khu vực thích hợp
Các robot, cầu trục là những thiết bị tất yếu của một hệ thống kho tự động.Chúng di chuyển trong diện tích của kho hàng theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưa hàng từcổng nhập đến những ô trống trong kho và lấy hàng từ trong kho đưa ngược về cổngxuất
2.1.3 Hệ thống quản lý
Trang 23Hệ thống quản lý quá trình xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiềuphương thức khác nhau như dùng nhân công, thẻ từ, mã vạch, camera… quản lý bằngmáy tính, truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng tầng của nó (Hình 2.3)
Hình 2 3 Hệ thống quản lý của kho hàng thông minh
Quản lý việc nhập, xuất hàng hóa thông qua phần mềm ứng dụng và cơ sở dữliệu ACCESS Hỗ trợ hiển thị thông tin hàng hóa trong kho, hàng hóa đã nhập, đãxuất…
2.2 Các loại hệ thống lưu/ xuất kho tự động
Hệ thống lưu/xuất kho tự động có thể phân loại theo đặc điểm cấu trúc, phươngthức hoạt động, đặc tính kĩ thuật, hoặc phân loại theo lĩnh vực ứng dụng
2.2.1 Hệ thống lưu/xuất kho tự động cho các kiện hàng đồng dạng
Loại kho này thiết kế cho các kiện hàng cùng hàng tải trọng (Unit Load), hoặccùng hạng kích cỡ, ví dụ đựng trong các thùng hàng chuẩn hóa, đặc biệt cùng kiểu bốcxếp (Hình 2.4) Trong trường hợp thao tác với các kiện hàng đồng dạng bộ phận taygắp của Robot có thể thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp cơ khí hoặc bàn kẹpchân không, bàn kẹp từ tính, … Đồng thời kết cấu cũng được tính toán cho một hạngmức trọng tải hoặc kích cỡ, …Hệ thống lưu/xuất kho tự động này thường được thiết kế
đi kèm với một hệ thống băng chuyền và thường được sử dụng trong các kho hàng các
xí nghiệp trong các kho chứa ôtô, …
Trang 24Hình 2 4 Hệ thống lưu/ xuất kho cho các kiện hàng đồng dạng (Unit Load)
2.2.2 Hệ thống lưu/ xuất kho tự động dành cho tải nhỏ
Hệ thống Mini Load thiết kế cho trường hợp các kiện hàng tải trọng nhỏ Hệthống kho AS/RS này thích hợp với cơ sở không có mặt bằng rộng, các sản phẩmthường gọi là các chi tiết máy, các dụng cụ, … và thường được đựng trong các thùngchứa, các ngăn kéo Các xí nghiệp, cơ sở dịch vụ hay sử dụng các loại hệ thống lưukho này (Hình 2.5)
Hình 2 5 Hệ thống AS/RS tải nhỏ Mini Load 2.2.3 Hệ thống lưu/ xuất kho tự động có người vận hành (Man-on-Boad AS/RS)
Đây là hệ thống kho bán tự động, tức là có sự tham gia trực tiếp của con ngườivận hành ở một công đoạn nào đó, ví dụ có người đứng trên thang máy để xếp, nhặt
Trang 25hàng (Hình 2.6a), hay xuất nhập kho bằng tay (Hình 2.6b) Hệ thống này thích hợp vớinhững loại mặt hàng dạng các chi tiết máy để rời Hệ thống có sức chứa, kích thước vàtải trọng nhỏ, thích hợp với các xí nghiệp vừa và nhỏ.
Hình 2 6 Kho bán tự động
a) Xếp nhặt bằng tayb) Xuất nhập vào kho bằng tay
2.2.4 Kho chiều sâu (deep- Lane AS/RS)
Hệ thống tự động AS/RS tuyến sâu (deep-lane) có đặc điểm là chiều sâu của khotương đối lớn nên cất giữ được nhiều khoang hàng hơn (Hình 2.7) Kho chiều sâuthường được ứng dụng trong các nhà kho chứa hàng hóa cao, chiều ngang của lối đi/vào nhỏ, tân dụng được diện tích chứa hàng, phù hợp với những nhà kho có xe nânghẹp, công suất chứa hàng cao, những nơi đặt kho chứa hàng có mái nhà cao
Hình 2 7 Kho AS/RS tuyến sâu
Trang 262.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kho hàng tự động trên thế giới
Hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho bắt đầu được giới thiệu từ cuối nhữngnăm 1960 và phổ biến rộng hơn vào thập niên 1970 và 1980 Công năng đầu tiên của
hệ thống chỉ là kiểm tra và bốc xếp các ballet hay khay chứa kiện hàng, linh kiện Mụcđích là giảm thiểu hư hại sản phẩm, sử dụng tiết kiệm diện tích sàn kho chứa, kiểm tra
và theo dõi hàng hóa không bị đánh cắp hay thay đổi không được phép, nhất là giảmcông sức lao động bốc xếp hàng hóa
Để đáp ứng nhu cầu rộng rãi của nhiều dạng Hệ thống tự động hóa lưu kho vàxuất kho, trên thế giới đã có các công ty nghiên cứu chế tạo các hệ thống tự động hóalưu kho và xuất kho cho các kho hàng, kho chứa bưu phẩm như Daifuku (Nhật),Dematic Corp, FKI Logistex, Diomand Phoenix Westfalia Technologies, BastianBMH(Mỹ), UnionRack, Manufacturing Co, Najing Zhongyang Racking (Trung Quốc), Theo khảo sát được thực hiện năm 2008 của đại học RSM Eramus University vàcác nghiên cứu về hướng phát triển tự động hóa của các tổ chức hiệp hội chế tạo máy,trường, viện ở các nước tiên tiến đều nhấn mạnh tầm quan trọng hàng đầu, ngày càngtăng của hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho (Automatic Storage and RetrievalSystem- AS/RS) trong thiết kế dây chuyền lắp ráp thiết bị công nghiệp hiện đại Tầmquan trọng thứ hai của việc sử dụng hệ thống AS/RS là tăng tính cạnh tranh của dịch
vụ cung ứng khách hàng trong nhiều lĩnh vực kinh tế quan trọng
Tóm lại hệ thống AS/RS là thành phần không thể thiếu trong các hệ thống sảnxuất tự động hiện đại
Hệ thống kho hàng tự động được nhiều ngành, nhiều lĩnh vực kinh tế khác đặthàng trang bị để nâng cao năng suất phục vụ, giảm giá thành, giảm diện tích lưu kho
và nâng cao độ chính xác cho việc giao nhận sản phẩm, như các ngành siêu thị; bốcxếp hàng hóa; container tại các kho cảng; chuyển phát nhanh bưu kiện; các nhà máysản xuất dược phẩm; hóa chất tinh vi; phức hợp,
Gần đây các thư viện lớn, thư viện điện tử hiện đại tại các trường đại học, việnnghiên cứu, văn phòng quốc hội, các bộ chuyên ngành đã bắt đầu lắp đặt hệ thốnglưu/xuất kho tự động để xuất, nhập tư liệu, sách báo phục vụ số lượng đối tượng sửdụng lớn, với tốc độ nhanh chóng, chính xác (một số thư viện đã dùng hệ thốnglưu/xuất kho tự động với cánh tay robot và mã nhận dạng RFID)
Trang 27Trong báo cáo tổng quan của Roodbergen, K.J và Vis I.F.A, hiện nay có khoảnghơn 500 bài báo cáo khoa học chuyên sâu về hệ thống tự động hóa lưu/xuất kho đãđược công bố.
2.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kho hàng tự động tại Việt Nam
Tại Việt Nam, từ vài năm nay do nhu cầu hiện đại hóa các lĩnh vực sản xuất,phục vụ thương mại đã xuất hiện các đơn đặt hàng nghiên cứu chế tạo Hệ thống
tự động hóa lưu/xuất kho ở mức độ chưa hoàn chỉnh toàn bộ hệ thống, chủ yếu đápứng yêu cầu cơ giới hóa
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ về “hệ thống tự động hóa lưu kho và cấpphát vật tư dạng linh kiện, chi tiết máy hoặc cụm thiết bị nhỏ phục vụ dây chuyềnlắp ráp thiết bị công nghiệp ” do Trung tâm nghiên cứu triển khai khu công nghệ Cao
Thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu - chế tạo từ tháng 1/2009 đến tháng 12/2010 vàđược lắp đặt tại kho vật tư của nhà máy Vikyno
Công trình phổ biến kiến thức về Hệ thống tự động hóa lưu kho của GS TS.Trần Văn Địch đềcập trong hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và hệ thống sản xuất linhhoạt CIM Đây là giáo trình giảng dạy cao học ngành Chế tạo máy ở Đại học Báchkhoa Hà Nội Trong giáo trình tự động hóa sản xuất do ThS Lê Trung Thực biên soạncũng đề cập đến hệ thống lưu kho tự động và cũng đượcc đưa vào giảng dạy đại họctại Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM Một số giáo trình về công nghệ
tự động hóa sản xuất trong các năm 2009-2010 đều có phần giới thiệu hệ thống lưu
kho tự động Một số doanh nghiệp 100% vốn nước ngoài ở Việt Nam ứng dụng mô
hình này và cho kết quả khá tốt, điển hình như Công ty KUMHO - Hàn Quốc.
Năm 2020, đồ án tốt nghiệp của sinh viên Hoàng Thái Sơn đã thiết kế hệ thốnggiám sát và điều khiển mô hình lưu kho tự động hai tầng, hệ thống sử dụng 3 trục vít
me chính, được truyền động bởi 3 động cơ bước, sử dụng adruino làm bộ điều khiển
và LCD để hiển thị trạng thái Hệ thống được giám sát và điều khiển qua internet, mànhình LCD để báo trạng thái đầy/ trống của các ô hàng, hoạt động đưa ra 2 chế độ tựđộng và thủ công cũng như 2 chức năng lấy hàng và trả hàng Hệ thống không lấy/ trảhàng quá khối lượng cho phép, không lấy/ trả hàng khi vị trí lấy hàng trống hoặc vị trítrả hàng đã có hàng
Trang 28Bên cạnh những ưu điểm, hệ thống cũng có các nhược điểm cũng như khó khănkhi hoạt động: dùng adruino điều khiển chính, không hiển thị trên HMI nên hệ thốngphù hợp cho các ứng dụng trong những bài toán nhỏ, không đáp ứng được độ tin cậy,trong các môi trường làm việc công nghiệp, việc vận chuyển hàng hóa tới điểm nâng(nhập kho) vẫn phải dùng tay thủ công không có băng tải, nếu kho hàng đặt hướngkhác thì robot sẽ không thể nào lấy hàng được, kho hàng quá ít, khi đặt hàng lên câncần phải chỉnh tayđể đúng vào vị trí cân, khá thủ công.
Nhóm sinh viên Nguyễn Trọng Nghĩa & Thạch Tiên của Đại học Trà Vinh cũng
thực hiện đề tài điều khiển và giám sát hệ thống lưu kho tự động vào năm 2019
So hệ thống trên, hệ thống này đã cải thiện được một số nhược điểm: thay vì sửdụng adruino, hệ thống này sử dụng PLC để điều khiển và giám sát qua giao diệnWinCC, hệ thống hoạt động ổn định hơn, dễ dàng giám sát các hoạt động của hệthống, thuận tiện trong thao tác, có chế độ tự động xuất hàng …
Bên cạnh đó hệ thống này cũng tồn tại một số nhược điểm tương tự hệ thốngtrên: không có băng tải dùng để vận chuyển hàng, tốc độ di chuyển của cánh tay quánhanh khiến cho hàng hóa dễ trượt khỏi tay nâng robot, chưa đạt yêu cầu về mặt thẩm
mĩ, kho hàng đặt hướng khác thì cánh tay nâng robot sẽ không thể lấy hàng được Qua việc tham khảo, khảo sát qua những nghiên cứu, mô hình trước đó, nhómthực hiện đã đưa ra tiêu chí hướng tới thiết kế hệ thống lưu kho:
Vận chuyển hàng hóa nhẹ nhàng, ổn định
Cơ khí gọn gàng chắc chắc, chịu được tải trọng
Đảm bảo an toàn cho hàng hóa và đáp ứng yêu cầu công nghệ của quátrình nhập kho và xuất kho
Từ đó hướng tới xây dựng bài toán công nghệ đối với mô hình hệ thống lưukho của nhóm:
Trang 29Hình 2 8 Ý tưởng thiết kế hệ thống
- Xây dựng 2 bài toán nhập kho và xuất kho
- Sử dụng kết hợp các phần mềm điều khiển và mô phỏng hệ thống lưu kho tựđộng: TIA PORTAL (STEP7 và WINCC) dùng để lập trình cho PLC và thiết kế giaodiện điều khiển giám sát
- Kích thước hàng sử dụng trong mô hình: , có trọng lượng 100g
- Trên cơ sở đó, nhóm sẽ thiết kế kích thước kho hàng: Kho hàng 3 hàng 3 cột,kích thước mỗi ô hàng Kho hàng đặt ở vị trí vuông góc với cơ cấu nânghàng
- Quá trình nhập kho và xuất kho được thực hiện bởi 2 băng tải riêng biệt
- Hệ thống có thể hoạt động ở hai chế độ: bằng tay (MAN) hoặc tự động(AUTO)
2.5 Xây dựng bài toán công nghệ
Hệ thống gồm hai phương thức hoạt động là Nhập kho và Xuất kho
đó đưa hàng tới vị trí trống gần nhất của tầng chứa hàng đó (ô trống ưu tiên), rồi trở vềvị trí ban đầu để tiếp tục xử lý các mặt hàng tiếp theo
Trang 30Ở chế độ Thủ công, khi hàng được chuyển đến vị trí nhập kho (vị trí cảm biến 2),người vận hành sẽ chọn lựa vị trí lưu trữ hàng mong muốn Và hệ thống sẽ thực hiệnđưa hàng tới đúng vị trí đó Ngoài ra, ở chế độ này người vận hành có thể điều khiểntay nâng theo ý muốn của mình.
Hình 2 9 Băng tải nhập kho
2.5.2 Xuất kho
Quá trình xuất hàng sẽ được thực hiện qua giao diện giám sát WinCC: muốn lấysản phẩm ở ô chứa nào thì chọn sản phẩm đó Tín hiệu gửi đi, cánh tay robot sẽ lấyhàng và đặt vào băng tải xuất hàng (băng tải 2) Cảm biến trên băng tải 2 nhận tín hiệukhi có hàng đặt trên đó, truyền về PLC để điều khiển băng tải 2 hoạt động chuyềnhàng ra
Trong quá trình hoạt động, khi hệ thống xảy ra một sự cố bất kì, người điềukhiển nhấn nút Dừng khẩn cấp, lúc này mọi hoạt động của hệ thống sẽ dừng lại, taynâng đang ở vị trí nào thì dừng lại ở vị trí đó Chỉ sau khi xử lý xong sự cố thì tiếnhành điều khiển tay nâng trở lại vị trí ban đầu với chế độ điều khiển bằng tay
Hình 2 10 Băng tải xuất kho
CẢM BIẾN CẢM BIẾN
CẢM BIẾN
Trang 31CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
3.1 Thiết kế cơ khí
3.1.1 Lựa chọn vật liệu
Trong suốt lịch sử, thép và nhôm là hai vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trongxây dựng, hàng không vũ trụ, thiết bị gia dụng và đặc biệt là ngành cơ khí và gia côngkim loại Mỗi vật liệu có những đặc điểm riêng biệt phù hợp với các ứng dụng khácnhau Chi phí, tính linh hoạt, khả năng chống chịu với môi trường và ứng dụng đóngmột phần thiết yếu trong việc lựa chọn vật liệu của dự án
Hình 3 1 So sánh nhôm và thép
Giá thành luôn là một yếu tố cần thiết để cân nhắc khi mua bất kỳ sản phẩm nào.Thép thường rẻ hơn nhôm do giá nguyên liệu đầu vào thấp hơn Tuy nhiên, nhômđược ưa chuộng hơn vì khả năng dễ uốn và chống ăn mòn Hơn nữa, nhôm dễ gia cônghơn Không giống như thép, một miếng nhôm có kích thước bằng nhau có thể chịuđược thử nghiệm giới hạn như nhau mà không bị nứt hoặc rách trong quá trình kéo sợi.Theo đó, nhôm định hình được chọn làm phần khung của mô hình
Trang 323.1.2 Lựa chọn phương thức truyền động (cơ khí)
3.1.2.1 Trục vít me đai ốc
Sử dụng cấu trúc xoay vít ốc của thiết bị truyền động, sau đó trục vít sẽ di chuyểnthành chuyển động thẳng Tuy nhiên, do diện tích tiếp xúc rất lớn giữa ren của trục vàđai ốc, nên một lượng lớn tổn thất ma sát được tạo ra Do đó, vít xoắn kém hiệu quả vàchính xác hơn so với vít me bi Trục vít me đai ốc có khả năng chịu tải tương đối cao.Một trong những lợi thế chính của vít me là giá cả, chi phí thường rất rẻ Phù hợp vớinhững đặc điểm trong phần hệ thống hướng tới nên ta lựa chọn vít- me đai ốc làm cơcấu truyền động cho hệ thống
Hình 3 2 Trục vít me đai ốc
Khác với trục vít me bi gồm trục vít me và đai ốc bi với các ổ trục tuần hoàn đạtđược nhờ sử dụng ống hồi lưu (Hình 3.3) Tải trọng được phân phối bởi các phần tửlăn do đó ma sát giảm, khối lượng tải lớn tăng lên Hơn nữa, do mức độ ma sát thấp,
độ chính xác có thể đạt được trong trục vít me bi Tuy nhiên, trục vít bi có giá thànhcao hơn các cơ cấu truyền động thông thường và cần phải bôi trơn thường xuyên đểduy trì tình trạng của nó Ngoài ra, trục vít me bi dễ bị nhiễu do bi tuần hoàn, gây ranhiều khó khăn nên đây không phải là phương án lựa chọn của nhóm
Hình 3 3 Cấu trúc của vít me bi
Trang 333.1.2.2 Bộ truyền động dây đai
Bộ truyền động đai thường được lựa chọn cho những môi trường làm việc với tốc
độ cao, độ dài hành trình lớn, tiếng ồn thấp hơn và ít khi phải bảo dưỡng Tuy nhiên,
độ chính xác và khả năng chịu tải trong chuyển động thẳng của bộ truyền động đaikhông cao bằng bộ truyền động bằng trục vít me/bi Nhưng cấu trúc này thích hợp cho
cấu trúc xoay trong mô hình
Hình 3 4 Truyền động đai
3.1.2.3 Cơ cấu dẫn hướng tuyến tính
Cơ cấu dẫn hướng tuyến tính là một tập hợp các phương tiện di chuyển hoạt độngtrên một thành phần tuyến tính được gọi là đường ray Để có được chuyển động thẳngchính xác và có thể lặp lại, trục thẳng phải đủ ổn định để tránh sai lệch theo các hướngkhông mong muốn Ngoài bộ truyền động tuyến tính để tạo ra chuyển động thẳng, đểgiúp hệ thống hoạt động ổn định, chính xác, nhóm thực hiện quyết định sử dụng thanhdẫn tuyến tính
Có một số loại dẫn hướng tuyến tính được phân loại theo đặc điểm và ứng dụngcủa chúng
a Thanh trượt tuyến tính – Thanh trượt mang cá
Thanh trượt loại này có 2 bộ phận chính: hình hộp và thanh trượt đuôi Nóichung, trượt trơn có khả năng chịu tải cao và được sử dụng phổ biến trong các côngtrình dập và máy công cụ Tuy nhiên, cấu trúc trượt của nó đơn giản tạo ra ma sát caokhiến nó trở thành một lựa chọn không tốt cho quá trình tự động hóa
Trang 34Hình 3 5 Thanh trượt mang cá
b Linear Brush -con trượt vuông
Hệ thống này cung cấp các chuyển động tuyến tính với lực cản ma sát thấp đểđảm bảo hoạt động chính xác và nhanh chóng
Hình 3 6 Con trượt vuông
c Con lăn phẳng
Con lăn phẳng là một dẫn hướng tuyến tính cơ bản bao gồm một số con lăn chínhxác được giữ lại bởi một tấm thép ép Sản phẩm này thích hợp cho các máy lớn yêucầu độ cứng cao với hệ số ma sát tối thiểu và dễ lắp
Hình 3 7 Con lăn phẳng
Trang 35d Bàn trượt chữ thập
Bàn trượt chữ thập là một bộ phận dẫn hướng tuyến tính có giới hạn hành trìnhnhẹ, độ cứng cao, độ chính xác cao với các thanh dẫn hướng con lăn chữ thập đượctích hợp Hệ thống này cung cấp một cài đặt đơn giản và một hệ thống dẫn hướngtuyến tính có độ chính xác cao
Hình 3 8 Bàn lăn chữ thập
Qua phân tích các cơ cấu dẫn hướng, cơ cấu con trượt vuông được chọn cho cấutrúc dẫn hướng tuyến tính do hiệu quả và độ chính xác mà nó cung cấp với chi phítương đối thấp Thanh dẫn hướng tuyến tính được cấu tạo đúng cách sẽ cho chuyểnđộng êm ái thoải mái và khả năng chịu tải cao Hơn nữa, các thanh tuyến tính sẵn cótrên thị trường
Hình 3 9 Thanh hướng con trượt vuông
Với mục tiêu xây dựng một mô hình hệ thống lưu kho, đầu vào là sản phẩm cókích thước và kho hàng 3 hàng 3 cột, kích thước mỗi ô hàng
Trang 36nên chúng ta sẽ lựa chọn các thiết bị để đem lại sự hợp lí nhất Một số vật liệu, thiết bịchính dùng trong mô hình được thống kê ở bảng 3.1.
Bảng 3 1 Tổng hợp vật liệu, thiết bị cho thiết kế cơ khí
Trang 37Gối gắn đai ốc vitme T8 Chất liệu: nhôm.
Trang 403.1.3 Bố trí các trục chuyển động
Để thiết kế một hệ thống có thể chuyển tải lên kho hàng riêng biệt, cơ cấu taynâng được được thiết kế với 3 chuyển động tịnh tiến và 1 chuyển động quay Trục X -chuyển động tuyến tính giúp chuyển /lấy tải lên/ra khỏi kệ Trục Y dịch chuyển thẳngdọc theo băng tải Trục Z - chuyển động tuyến tính hỗ trợ nâng tải lên/xuống Do khohàng đặt vuông góc với 2 băng tải xuất hàng và nhập hàng trục quay T sẽ phải cungcấp chuyển động quay 0-90o hỗ trợ quá trình nhập hàng, và quay một góc từ 90o - 180o
cho quá trình xuất hàng, qua lại giữa các băng tải xuất hàng và nhập hàng
Hình 3 10 Thiết kế của chuyển động quay của robot 3.2 Tính toán lựa chọn động cơ
Động cơ điện là một phần không thể thiếu với hầu hết các hệ thống tự động Vaitrò của động cơ điện đối với cơ cấu nâng trong hệ thống lưu kho là tạo ra sự chuyểnđộng hài hòa cho toàn bộ hệ thống di chuyển sản phẩm
Trên thực tế, với các loại cánh tay robot hiện nay có 2 loại động cơ được sửdụng phổ biến hơn cả, đó là động cơ bước và động cơ servo Đây là hai loại động cơthông dụng trong điều khiển chính xác, động cơ servo có độ chính xác cao hơn, tuynhiên giá thành khá cao và điều khiển phức tạp hơn so với động cơ bước Trong môhình đồ án, chúng em lựa chọn động cơ bước để đơn giản hóa việc điều khiển và giảmchi phí cho quá trình thiết kế và thi công hệ thống
Ưu điểm của động cơ bước:
- Có khả năng cung cấp mô men xoắn lớn ở dải vận tốc trung bình và thấp
- Có thể điều chỉnh chính xác góc quay