Thiết kế và xây dựng hệ thống lưu và xuất kho tự động trong FMS

Trong hệ thống sản xuất này có các kho lưu trữ mà các kho này có thể lưu và xuất một cách tự động và toàn bộ hệ thống sẵn xuất này được điều khiển bởi một hệ thống máy vi tính.. Hệ thống

Trang 1

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNG CƠ TIN KỸ THUẬT

00000

LUAN AN TOT NGHIEP

Dé tai:

; THIET KE VA CHE TAO

HE THONG LUU VA XUAT KHO TU DONG

TRONG HE THONG FMS

CBHD: TH.S NGUYEN QUOC HUNG

SVTH : THAI TRIEU NHAN

NGUYEN MINH KIM LONG MSSV: 00ÐĐCT069

MSSV: 00ĐCT059 LỚP: 00ĐCT1

_¬8 ACiecltt96 «

TP.HCM THÁNG 1-2005

Trang 2

„

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CONG HOA XA HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường ĐHDL Kỹ Thuật Công Nghệ Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot FS aE HOKE

NHIEM VU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Chu ý : Sinh viên phải dán tờ náy vào trang thứ nhất của bắn thuyết minh)

NGÀNH aba =! nana hs.c 104 => LỚP : SI2CÍ A

3- Ngay giao nhiệm vụ Đề án : _g/,e£ cents seaman one eee

4- Ngày hoàn thành nhiệm Vụ : .~ —_ C021 GIỐ, à sec.ereersee

5- Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

` &

Ngày Apthdng 4 nim 2004" -

CHỦ NHIỆM KHOA NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

(Kỷ và ghỉ rễ họ tên) (Kỷ và ghi rõ họ tên)

Trang 3

BO GIAO DUC VA DAO TAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ˆ Trường ĐHDL Kỹ Thuật Công Nghệ Độc Lập -Tự Do— Hanh Phúc

Khoa Cơ Khí Tự Động-RoboL edt ự aes tC

5- Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

Trang 4

° Mẫu 3

BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Đại Học DL Kỹ Thuật Công Ñghệ Tp.HCM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot sateen

ooOoo _ Tp.HCM, Ngày Tháng năm 2004

3- Tổng quát về bản thuyết minh: :

A Số chương — 4 sven

‘hoch va đầu Ves

plac Ube Ay Tâm,

Được bảo vé & Bổ sung thêm để bảovê O Không được bảo về —

Thấy Cô Hướng Dẫn

(Ký và ghỉ rõ họ tên)

Ale TT

qe on (use hip

Trang 5

BO GIAO DUC va ĐÀO TẠO

Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM

Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot

pol TIẾN BỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

„ MSSV: tro CA CEG

tiếp tục thực hiện K.tra

heer Kee, che tra i

| 08 | Kiểm ưa giữa kỳ: Đán 36/4

-Được Liếp tục thực hiện đổ án tốt nghiệpˆ-

-Không được tiếp tục thực hiện đồ án tốt nghiÊ)

Trang 6

PHIẾU THEO DỐI TIẾN BO THUC HIEN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khoa Cơ Khí Tự Động-Robol

(Kỹ kiểm tra ghi rõ họ tên)

Be

ji ne Hang

Trang 7

LOT CAM ON

Thấm thoát thời gian 4 năm học ở trường cũng đã hết, trong

khoảng thời gian ấy em đã được học biết bao điều từ thầy cô, bạn bè

Nhằm cũng cố lại những gì đã học trong 4 năm qua thì trường có

tạo điều kiện để mỗi sinh viên chúng em được thực hiện một “đỗ án

tốt nghiệp” trước khi ra trường

Cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Quốc Hưng là

ƒ sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè, những cố gắng rất nhiều của bản

thân , sau cùng thì nhiệm vụ cũng được hoàn thành

Với lòng chân thành, em xin cám ơn quý thầy cô đã dạy bảo

¡ chúng em trong suốt 4 nam hoc ở trường, cám ơn tất cả các bạn đã

? giúp đỡ rất nhiều trong quá trình học tập

Và một lần nữa, em xin chân thành cầm ơn thầy Nguyễn Quốc Hưng đã thật tận tình hướng dẫn để em hoàn thành được đỗ án này

THAI TRIEU NHAN

NGUYEN MINH KIM LONG TPH CHS MINH — THANG 1/2005

Trang 8

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Hiện nay, hấu hết các công việc lưu trữ hàng hoá chủ yếu được

thực hiện bằng tay với sự trợ giúp của các xe cẩu, xe nâng điêu đó

vừa dễ gây nguy hiểm cho người trực tiếp làm việc mà hiệu suất làm

việc lại không cao

Để tránh các rủi ro trong công việc, cũng như giảm bớt sức lao động của con người, tăng hiệu suất trong công việc, tăng khả năng quản lý thì việc tìm ra một giải pháp tự động hoá công việc trên đang

được gấp rút tiến hành

Với đề tài “Thiết kế , xây dựng hệ thống lưu và xuất kho tự

động trong FMS” em mong được góp thêm chút kiến thức cho việc

nghiên cứu đề tài này

Nhiệm vụ cụ thể của để tài như sau:

- thiết kế hệ thống lưu và xuất kho cho 3 loại sản phẩm

khác nhau

- khi cần loại sản phẩm nào chỉ cÂn nhấn nút, sản phẩm sẽ

tự động đưa đến nơi cân thiết

- hệ thống lưu kho phải có khả năng nhận biết có hay

không có sản phẩm

Để làm rõ hơn về để tài này em có xây dựng một mô hình thu nhỏ mô phỏng công việc lưu và xuất kho tự động.

Trang 9

MUC LUC

I— Lịch sử ra đời của hệ thống FMS

5 Bố trí rõbôt làm việc ở giữa hệ thống

CHƯƠNGII HỆ THỐNG LƯU VÀ XUẤT KHO

3, Hệ thống kho có ngăn kéo

II - Các kiểu vận chuyển vật liệu trong hệ thống kho

1 Vận chuyển bằng băng tải

trang 3 trang 3

trang 7

trang 8 trang 8 trang 9

trang 9

trang 10 trang 11 trang 12 trang 13

trang 14

trang 15 trang 15

trang 16

trang 17 trang 18 trang 18 trang 19 trang 20

trang 2l

trang 22

trang 23

Trang 10

II - Thiết kế và tính toán hệ thống cơ khí theo phương án | trang 24

1 Sơ đồ nguyên lý trang 24

2 Nguyên lý hoạt động trang 25

1V - Thiết kế mô hình theo phương án 2 trang 29

1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống trang 29

2 Nguyên lý hoạt động trang 30

V - Thiết kế mạch điều khiển cho mô hình theo phương án 2 trang 48

1 Chọn phương án điều khiển trang 48

2 Lập sơ đỗ hệ thống điện trang 50

3 Lập trình điển khiển PLC trang 55

CHƯƠNGIV NHẬN XÉT, ỨNG DỤNG _

VÀ HƯỚNG PHÁT TRIEN CUA DE TAI

Ill — Hướng phát triển của dé tài trang 73

Trang 11

trang 6

trang 7 trang 8 trang 9 trang 10 trang 11 trang 12 trang 13 trang 15

trang 16

trang 18 trang 19 trang 19 trang 20 trang 24 trang 26 trang 26 trang 29

trang 30

trang 30 trang 31

trang 32

trang 32 trang 33

trang 34

trang 35

trang 36

trang 37 trang 38

Hinh 33 Hinh 34

Hinh 35

Hinh 36 Hinh 37 Hinh 38 Hinh 39 Hinh 40

Hinh 41

Hinh 42

Hinh 43

Hinh 44 Hinh 45 Hinh 46 Hinh 47 Hinh 48

Hinh 49

trang 39

trang 40

trang 41 trang 41

trang 42

trang 43

trang 44 trang 45 trang 45 trang 46

trang 47

trang 50 trang 52

trang 52

trang 52 trang 54

Trang 12

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYEN QUOC HUNG

CHUONG I TONG QUAN VE HE THONG FMS

1- LICH SU RA DOI CUA HE THONG FMS

Khái niệm đầu tiên về hệ thống FMS được đưa ra bởi một kỹ sư người

Anh có tên là David Williamson, ông sống và làm việc cho công ty Molins vào

giữa thập niên 1960 Và hệ thống sắn luất linh hoạt đâu tiên được ra đời tại đây,

nó được gọi là “ hệ thống 24” vì nó có thể làm việc suốt 24h/ngày khi có người

vận hành máy, và làm việc liên tục trong 16h không cần sự can thiệp của các thao tác viên

Hệ thống sản xuất đầu tiên này ban đầu chỉ gồm những trạm làm việc là các máy công cụ NC (Numbcrical Control) và được điều khiển bằng máy vi tính như bây giờ Tuy nhiên, hệ thống máy này rất cổng kênh, phức tạp và chỉ đơn thuần là thực hiện các việc gia công chứ không có nhiều chức năng như bây giờ,

nhưng đù sao hệ thống máy đầu tiên này đã mở ra những bước tiến nhảy vọt cho

con người trong sắn xuất chế tạo

Và một trong các hệ thống FMS đầu tiên được lắp đặt và sử dụng tại Mỹ

cũng vào năm1967

Vào năm 1969 hệ thống này được sử dụng đầu tiên ở Đức

Tiếp đến năm 1972 nó được triển lãm ở Nga

Sau đó hãng Fuji Xerox của Nhật sử dụng đầu tiên hệ thống này ở châu Ấ

Đến năm 1985 trên thế giới đã có khoảng 300 hệ thống sắn xuất FMS và

riêng nước Mỹ đã có tới 25 — 30% trong tổng số lượng hệ thống máy nói trên

Và ngày nay nó phát triển không ngừng ở tất cả các quốc gia trên thế giới

cùng với những hệ thống máy vô cùng gọn nhẹ kết hợp với sy diéu khiển hết

sức linh hoạt và đa dạng đến hoần hảo

NGUYEN MINH KIM LONG

Trang 13

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN QUỐC HƯNG

(Computer Numberical Control) dude bé trí thành nhiễu trạm làm việc khác

nhau để thực hiện những công việc riêng lẻ khác nhau nhưng liên tiếp nhau

trong cùng một quá trình sắn xuất Trong hệ thống sản xuất này có các kho lưu trữ mà các kho này có thể lưu và xuất một cách tự động và toàn bộ hệ thống sẵn xuất này được điều khiển bởi một hệ thống máy vi tính Sở đĩ nó được gọi là

“linh hoạt” vì nó có thể thực hiện được nhiều chức năng khác nhau hay sẵn xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau trong cùng một hệ thống

Vậy điều gì làm cho hệ thống sần xuất này trở nên linh hoạt?

2 Các yếu tố tạo nên sự linh hoạt trong hệ thống FMS

- Khả năng nhận biết và phân biệt các loại sản phẩm khác nhau

- Thích nghỉ với sự thay đổi đột ngột của một lệnh mới khi đang thực thi một lệnh nào đó

Ví dụ khi chương trình điều khiển đang thực hiện việc gia công một đường tròn

trên sắn phẩm vì một lý do nào đó ta cần thực hiện thêm một tác vụ nữa thì hệ thống sẽ nhận biết câu lệnh mới này mà không cân phải lập trình lại

- Thich nghỉ với những thay đổi về cơ cấu vật lý

Ví dụ như cần gắn thêm một bộ phận nào đó thì không cẩn phải điều chỉnh lại toàn bộ cơ cấu của hệ thống

NGUYÊN MINH KIM LONG

Trang 14

LUAN AN TOT NGHIEP GVHD: NGUYEN QUOC HUNG

HH - CÁC THANH PHAN CUA FMS

Một hệ thống FMS cơ bản có 4 thành phần chính sau đây:

- Các trạm làm việc (gồm nhiều tế bào làm việc)

- Hệ thống kho lưu trữ tự động (bao gồm việc lưu và xuất kho tự động)

- Hệ thống điều khiển máy vì tính

- Nguồn nhân lực

1 Các trạm làm việc (Workstatioms)

Đây là nơi thực hiện các công việc chính của hệ thống như bốc dỡ hàng,

gia công chỉ tiết, lắp ráp các chỉ tiết lại với nhau các trạm làm việc này được thiết kế dựa trên các nguyên lý làm việc của các máy công cụ CNC

(các trạm làm việc gồm nhiều tế bào làm việc là các máy CNC)

SVTH: THÁI TRIỂU NHÂN I

Trang 15

1.1 - Trạm gia công chinh (Cell)

Những ứng dụng chung nhất của hệ thống FMS là sự gìa công tại các trạm

gia công, tại các trạm này thường sử dụng các máy công cụ CNC để làm việc,

và công việc chủ yếu của nó là tiện, phay

Hình minh hoa cho tram gia công chính:

CNC machining

center

Shutile cart (with pallet and part)

(trạm gia công chính là một máy gia công CNC)

1.2 - Trạm tải và dữ hang (Load/Unload)

Trạm tải và dỡ hàng là mặt phân giới tiêu biểu giữa hệ thống và các máy

sản xuất, các bộ phận làm việc cơ bản tham gia vào hệ thống ngay tại đây và

cũng kết thúc phần việc đó tại điểm này

G tram tải và dỡ hàng thì hàng hoá có thể được bốc dd bằng tay đối với những hàng hoá nhẹ hay bằng các xe nâng, xe cấu đối với các hàng hoá nặng,

tuy nhiên ngày nay người ta đã nghiên cứu và thiết kế các hệ thống bốc đỡ hàng

hoàn toàn tự động được gọi là hệ thống lưu và xuất kho tự động

Trang 16

Tại trạm làm việc này mọi thứ đểu được bảo quản sạch sẽ từ các ống khí,

các vòi phun nước và được đặt ở một nơi nhất định dễ thấy

Các trạm này thường được thiết kế cao hơn nền nhà một mức phù hợp và

có hệ thống rào ngăn và loại bỏ các chất thdy không cần thiết

Tại đây cũng được lắp một màn hình biển thị các thông số để trao đổi và

nhận biết giữa thao tác viên và hệ thống máy Các bắng chỉ dẫn sử dụng cũng được lắp ở nơi dễ thấy, dễ được các thao tác viên lưu tâm tới

Tại trạm làm việc này mọi việc sẽ phải rất cẩn thận và chính xác vì nó sẽ

gây nguy hiểm trực tiếp đến các thao tác viên vì vậy ở trạm này được lấp thêm

một hệ thống báo động sẵn sàng làm việc và mọi việc sẽ không được hoạt động khi chưa có một hiệu lệnh sau cùng của thao tác viên

Và sau cùng, tất cả các tình huống này phẩi được theo đối thật rõ ràng và

chặc chế bởi người điều khiển

Hình ảnh về một tram tai va dd hang trong FMS:

(tram tai va d3 hang)

Trang 17

Tay £ x a x <

LUẬN ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: NGUYEN QUOC HUNG

| 1.3 - Các trạm gia công khác (Other Stations)

Tại các trạm này thường đặt các máy như máy ép khuôn, các trạm chuyên

đục lỗ, các trạm cắt xén, trạm uốn cong, trạm dập định hình Ngoài các trạm

| làm việc nêu trên còn có những trạm chuyên làm sạch các tấm nâng hàng, cung

cấp các chất làm nguội chính, hệ thống tập trung phế liệu rồi thầy ra ngoài cho

| toàn bộ hệ thống FMS

1.4 - Cac tram lap rép (Assembly Stations)

| Một vài hệ thống được thiết kế chỉ để lắp ráp các sản phẩm, và các hệ

thống này ngày càng được sử dụng rộng rãi thay cho các thao tác bằng tay trong các loạt sản phẩm tiêu biểu, ví dụ như hệ thống lắp ráp xe hơi

Tại đây người ta thường đưa các cánh tay máy công nghiệp vào để thực hiện các

tác vụ trên

Dưới đây là hệ thống sản xuất FMS trong hãng sản xuất máy bay Vought

Aircraft đặt ở Dallat, Texas của Mỹ Hệ thống này gồm tám máy công cụ CNC

làm việc chính, các trạm thực hiện các việc gia công khác có các trạm lắp ráp

Trang 18

2 Hé théng kho luu trit (Storage System)

Đây là bộ phận quan trọng thứ hai trong hệ thống EMS vì nó đùng để lưu trữ các sản phẩm mà hệ thống làm ra hay các nguyên vật liện để đưa vào các

trạm gia công Hệ thống này được thiết kế sao cho phù hợp với các tác vụ sau:

~ Di chuyển ngẫu nhiên và độc lập các sản phẩm tới một nơi bất kì trong

hệ thống và có thể cung cấp nhiều lộ trình khác nhau và thay thế cho nhau khi

một trạm làm việc nào đó đang bận

- Xử lý các công việc khác nhau của cấu hình làm việc

- Lưu tạm thời,

- Truy nhập dễ dàng khi tải và đỡ hàng

- Thiết kế phù hợp với sự điều khiến bằng máy tính

HÌNH 5

(hệ thống kho có thể nhận và xuất hàng tự động trong EMS)

SVTH: THÁI TRIỂU NHÂN

Trang 19

3 Hé théng diéu khién mdy vi tinh (Computer Control System)

- Điều khiển các trạm làm việc

- Điều khiển đường đi của sản phẩm

- Điều khiển các công cụ làm việc

(vị trí nơi đặt công cụ, loại công cụ sẽ gắn vào máy để gia công)

- Phân loại sản phẩm

- Kiểm tra nguyên liệu vào

- Kiểm tra hiệu suất làm việc của từng máy

- Chuẩn đoán các hồng hóc có thể xảy ra

4 Nguần nhân lực (Human Resources)

Dù là hệ thống tự động tối tân đến đâu cũng không thể không kể đến yếu tố con người, con người sẽ vận hàng và điều khiển toàn bộ hệ thống

trên, các công việc cụ thể như sau:

- Chuyển nguyên vật liệu vào trạm tải hàng

- Chuyển hàng khỏi trạm dỡ hàng

- Cài đặt các thông số của công cụ làm việc cần thay đổi trong quá trình

làm việc

- Sửa chữa báo trì các trang thiết bị

- Lập trình và thực thi chương trình trong hệ thống

- Và tất nhiên, giám sát toàn bộ hệ thống

HÌNH 6

(Hệ thống điều khiển bằng máy tính và con người sẽ điều khiển máy tính)

SVTH: THÁI TRIỀU NHÂN

Trang 20

Load 5

— 006 min Work flow —_—

Mach Mach Mach Mach system

Aut Aul Aut Aut

để có thể di chuyển tới lui trên một thanh ray dẫn hướng và sẽ thực hiện việc lấy

phôi từ bộ phận kho nằm ở đầu trạm và di chuyển theo hướng đến cuối các trạm làm việc, hệ thống sẽ dừng lại ở mỗi trạm để thực hiện quá trình gia công, sau

khi xong phần việc của trạm đó rỗi thì chuyển đến trạm tiếp theo và cứ như thế

đến cuối quá trình gia công và hoàn thành một sản phẩm, bộ phận di chuyển

không quay lại khi chưa thực hiện xong một quá trình, ở cuối hệ thống là bộ

phân xuất kho

Trang 21

Đối với hệ thống ở hình 7.b thì cũng hoạt động tương tự như hệ thống ở

hình 7.a Tuy nhiên bộ phận xuất kho được đặt ở cuối các trạm làm việc và ở mỗi trạm làm việc có thêm các bộ phận vận chuyển phụ giúp việc vận chuyển

chính được dễ dàng và thuận tiện hơn

NGUYỄN MINH KIM LONG

Trang 22

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN QUỐC HƯNG

Ở cấu hình làm việc như hình §.a thì các trạm làm việc được tổ chức

thành một vòng tròn khép kín, và nó phù hợp cho các sản phẩm có hình dạng

giống nhau, bộ phận cấp phôi được đặt ở một đâu của hệ thống và cũng tại đây

các sản phẩm được lấy ra, khác với hệ thống vận chuyển ở hình 7.a,b hệ thống vận chuyển chính ở đây được thiết kế theo dạng vòng tròn khép kín và có thể dừng ở mỗi trạm làm việc để lưu vào hay xuất ra các sản phẩm cần thiết Ngoài

ra, ở mỗi trạm làm việc cũng có hệ thống nhận và xuất hàng cho hệ thống vận

chuyển chính nhằm tránh ách tắc trên đường vận chuyển chính

Ổ hình §.b là một đạng khác của cách bố trí hệ thống theo vồng, đó là

cách sắp xếp theo hình chữ nhật khép kín Bộ phận cấp phôi cũng được đặt ở

đầu hệ thống, bộ phận vận chuyển đi qua các trạm làm việc và dừng ở mỗi trạm

để thực hiện các tác vụ của nó và cứ thế nó di chuyển đến cuối trạm, tại đây sản

phẩm được xuất ra ngoài, còn hệ thống tiếp tục đi vòng lại và quay trở về điểm xuất phát

3 Bố trí hệ thống PMS theo dạng bậc thang

(hệ thống FMS làm việc theo đạng bậc thang)

Trang 23

LUAN AN TOT NGHIEP GVHD: NGUYEN QUỐC HUNG

Đây là một hệ thống bao gôm các trạm làm việc có dạng vòng kết hợp

với dạng thẳng đứng, tại mỗi điểm đầu các vòng có một trạm làm việc tại đó Kết cấu theo dạng bậc thang này làm tăng khả năng lấy hằng từ các trạm và chuyển đến trạm kế tiếp mà không cần một hệ thống vận chuyển phụ của mỗi trạm cùng tham gia Ngoài ra nó còn giảm bớt khoảng cách của các trạm và

giảm tối thiểu thời gian vận chuyển giữa các trạm với nhau Bộ phận cấp phôi

được đặt ngay dưới trạm đầu tiên và cũng là nơi xuất ra các sản phẩm đã hoàn thành

(hệ thống EMS làm việc theo đạng bậc thang)

Đây là thống kết hợp của kiểu làm việc của nhiều vòng tròn và bậc thang ghép lại, hệ thống này rất thích hợp cho việc sản xuất các bộ phận lớn thường

dùng trong gia đình Tại các trạm làm việc có nhiều loại máy khác nhau và có

thể đi chuyển theo nhiều lộ trình khác nhau Ở đầu hệ thống được gắn một bộ điều khiển các lộ trình đi chuyển của bộ phận vận chuyển và bộ phận này có nguồn cung cấp năng lượng riêng thường là bằng pin

Trạm cấp hàng và đỡ hàng được đặt ở một đầu của hệ thống

SVTH: THÁI TRIỀU NHÂN 12

Trang 24

5 Bố trí rôbôt làm việc ở giữa hệ thống

robot máy công cụ ban lam việc của máy

(hệ thống làm việc với sự trợ giúp của rôbôt công nghiệp}

Hệ thống này sử dụng một hay nhiều rôbôt công nghiệp ở giữa các tam

làm việc, các rôbõt này có thể có các bộ phận gắp và giữ chặt để vận chuyển

hàng từ trạm này sang trạm khác và có thể xoay được, hệ thống này thường được dùng sản xuất các bộ phận có dạng hình trụ hay hình vành khuyên

Trang 25

Hệ thống sân xuất linh hoạt (FMS) là một hệ thống gồm những máy làm

việc rất linh hoạt vì vậy nó được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chứ

không riêng gì trong công nghiệp do vậy mà hệ thống kho lưu trữ của nó cũng có ứng dụng rộng rãi như những gì mà hệ thống FMS làm được Các ting dung cụ

thể như sau:

- Dùng trong công nghiệp sẵn xuất máy bay, hệ thống kho dùng để lưu trữ

các cánh hay các phần thân của máy bay đã được đập định hình hay nguyên vật liệu khi mới được đưa vào sân xuất Hệ thống lưu và xuất kho tự động được phát

huy hết ứng dụng của nó tại đây vì sản phẩm làm ra thường có thể tích và khối lượng rất lớn mà con người khó có thể đảm nhận nổi

- Tương tự nó cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất xe hơi, các công việc mà kho lưu trữ phải đảm nhận cũng như trong công nghiệp

sản xuất máy bay

- Hay được dùng trong quân sự để lưu và xuất các tên lửa hạng nặng mà

tính chính xác và khối lượng công việc mà con người phải cần đến hệ thống này

- Ở các thành phố lớn trên thế giới người ta đã ứng dụng việc lưu và xuất

kho tự động này vào việc giữ xe hơi, mỗi xe sẽ được quét mã số thứ tự và lưu

vào trong máy tính sau đó xe sẽ được một hệ thống nâng của kho chuyển vào kho và cũng sẽ lấy ra dễ dàng nhờ vào các mã số được quét ban đầu khi xe được

đưa vào

- Gần gũi hơn là các két tiển tự động, khi nhập giá trị của một đơn hàng

nào đó vào trong hệ thống thì tủ sẽ tự động mở ra tương tự để lấy tiền thối lại thì

ta nhập giá trị số tiền cần lấy ra thì kết tiền được mở ra

- Trong tương lai rất gần hệ thống lưu và xuất kho tự động này còn sẽ được nghiên cứu và hoàn chỉnh nhiều hơn nữa để có thể dùng rộng rãi hơn trong

phục vụ đời sống của con người

Trang 26

H- CÁC HỆ THONG KHO TIÊU BIEU TRONG HE THONG LUU

VÀ XUẤT KHO TỰ ĐỘNG

1 Hệ thống kho mở

HÌNH 12

(hệ thống kho gồm các khối xếp chồng lên nhau)

Hệ thống kho này gồm 2 phần kho chứa sản phẩm ở hai bên, bộ phận lấy sản phẩm đặt giữa có thể di chuyển lên xuống, qua lại dé dang, các thanh kim

loại được ghép lại hết sức đơn giản và dễ mở rộng thêm Ở đầu hệ thống có bộ phận tải và đỡ hàng

Trang 27

2 Kho di động

HÌNH 13

(hệ thống kho xoay vòng)

Đây là một hệ thống kho khép kín nhưng điều đặc biệt là nó di chuyển

xoay vòng được để dễ đàng lấy và cất sản phẩm mà không cân thêm hệ thống

vận chuyển phụ Bộ phận tải và dỡ hàng được đặt ở một đầu của kho

Trang 28

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP / GVHD: NGUYEN QUOC HUNG

3 Hệ thấng kho có ngăn kéo

Drawer Height

Layout Kit HINH 14

(hệ thống kho có ngăn kéo)

Đây là hệ thống kho có kết cấu như một cái tử và có nhiều ngăn tủ, chiéu cao của mỗi ngăn kéo có thể từ 8cm — 6 lcm, mỗi ngăn kéo này có thể chứa tối

đa lên tới một tổng số của 400 Ib (trọng lượng của vật liệu)

Lợi thế của hệ thống kho này là có thể chứa và chỉ ra thứ tự các vật dụng

trong vùng nhỏ và hệ thống kho này được quản lý bởi một người có trách nhiệm

chứ không phải ai cũng có thể mở ra được

Trang 29

IH— CÁC KIỂU VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU TRONG HỆ THONG KHO

1 Vận chuyển bằng băng tải

Đây là hình thức vận chuyển tiêu biểu nhất và cũng được sử đụng rộng rãi

nhất vì việc thiết kế và lấp đặt đơn giản hơn các kiểu vận chuyển khác Có

nhiều loại băng tải khác nhau, tuy nhiên em chỉ đưa ra hai hình ảnh tiêu biểu về

hai loại băng tải thường dùng

(b) - những bánh xe nghiêng và xoè ra

HÌNH 14

SVTH: THÁI TRIỀU NHÂN x 18

Trang 30

awe “, a x <

2 Vận chuyển bằng cần trục

Đây là kiểu vận chuyển thường dùng trong các hệ thống kho xếp chẳng

lên nhan và có thể rất cao, hệ thống này có nguyên lý làm việc như những xe

nâng vừa có thể di chuyển qua lại vừa di chuyển lên xuống và lấy hàng một cách hoàn toàn tự động mà không cần con người phải trực tiếp điều khiển

(cơ cấu cần trục trong hệ thống vận chuyển bằng cần trục)

Trang 31

3 Kết hợp giữa cần trục và bằng tải

Cách vận chuyển này thường được dùng trong những kho chứa hàng nhiều

và lớn, khoảng cách giữa hai bộ phận kho hẹp nên phải dùng cần trục đi

chuyến vào trong sau đó sẽ đặt lên băng tải để chuyển hàng ra ngoài hay ra

các vật liệu ra trạm gia công

HÌNH 17

(hệ thống vận chuyển cần trục - băng tải)

SVTH: THÁI TRIỀU NHÂN =

20

Trang 32

LƯU VÀ XUẤT KHO TỰ ĐỘNG

1- ĐẶT VẤN ĐỀ

Từ xa xưa, con người đã biết cất giữ những sản phẩm dư thừa do mình làm

ra vào một nơi nhất định và đĩ nhiên việc cất giữ đó được thực hiện hoàn toàn

bằng tay

Cùng với thời gian thì ngày nay những món hàng lớn, nặng đã được các

xe nâng, các cần cẩu đấm nhận như con người vẫn phải trực tiếp điều khiển

Tuy nhiên, với sự hiểu biết của con người cùng với những cố gắng dần dần người ta sẽ không cần phải trực tiếp điều khiển các phương tiện đó nữa mà chỉ

thông qua một hệ thống máy tính để điều khiển toàn bộ công việc lưu và xuất

kho bao gồm việc vận chuyển và nhận biết chính xác cdc sin phẩm cần lấy ra hay cất vào trong kho Ta gọi đó là “hệ thống lứa và xuất kho tự động ” và đây cũng là để tài để em có thể nghiên cứu và xây dựng mô hình cho đồ án tốt

nghiệp của Yêu cầu cụ thể cho hệ thống này như sau:

- Thiết kế, chế tạo hệ thống lưu và xuất kho tự động chứa ba loại sản

phẩm khác nhau

- Khi cần loại sắn phẩm nào chỉ cần nhấn nút chọn loại sản phẩm đó thì

hệ thống sẽ tự lấy ra hay cất vào kho

- Hệ thống phải có khả năng nhận biết có hay không có sản phẩm ngay tại

Trang 33

1I- PHÂN TÍCH, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Sau khi nghiên cứu, tìm hiểu kỹ để tài em được biết có nhiều phương án

để thực hiện để án này Tuy nhiên, sau cùng em chọn ra hai phương án được coi

là tối ưu Hai phương án này có nguyên lý làm việc hoàn toàn giống nhau chỉ

khác nhau ở bộ phận truyền động

1.Phương án 1

Truyền động thanh răng - bánh răng để di chuyển qua-lai hé thống

Truyền động xích để di chuyển lên-xuống hệ thống

1.1— Ưu điểm của hai loại truyền động:

1.1.1 — Truyễển động bánh răng — thanh rang:

- Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn

- Hiệu suất cao

- Tỉ số truyễn gần như không đổi

- làm việc chắc chắn và bền lâu

1.1.2 — Truyền động xích:

- Kích thước nhỏ gọn

- Khi làm việc không có trượt

- Hiệu suất khá cao nếu chăm sóc tốt

- Lực tác dụng lên trục nhỏ

1.2 Nhược điểm của hai loại truyền động:

1.2.1 — Truyén động bánh räng - thanh răng:

- Công nghệ cắt răng phức tạp

- Yêu cầu cao về độ chính xác chế tạo

- Có nhiều tiếng ổn khi vận tốc lớn Tuy nhiên, những nhược điểm trên không làm giảm ưu thế của loại

truyền động này nên trong thực tế truyền động thanh răng — bánh răng được sử dụng rộng rãi để biến các chuyển động quay thành chuyển động

tịnh tiến

1.2.2 — Truyền động xích:

- Chế tạo và lắp ráp phức tạp

- Phải thường xuyên bồi trơn

- Giá thành tương đối cao

Trang 34

2 Phương án 2

Truyền động thanh răng - bánh răng để di chuyển qua-kai hệ thống

Truyền động trục vít-bánh vít để di chuyển lên-xuống hệ thống

3.1 - Ưu điểm của truyền động trục ví-bánh ví:

- Tỉ số truyền lớn trong một cấp

- Lam việc êm, không kêu như ở các bộ phận truyền động khác

- Có khả năng tự hãm

2.2- Nhược điểm của truyền động trục vũ-bánh vũ

- Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều do có trượt dọc răng

- Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát đắt tiền (đồng thanh)

~ Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ráp

- Không sử dụng được ở khoảng cách lớn

Sau khi phân tích hai phương ần làm việc cùng với những yêu cầu của để tài thì chọn phương án I là hợp lý hơn Tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhiễu điều kiện khách quan khác nên em chỉ dừng lại ở việc tính toán thiết kế, còn phần xây dựng mô hình thì em làm theo phương án 2 tức là dùng truyền động

trục vít-bánh vít để hệ thống di chuyển lên xuống, truyền động thanh răng-bánh răng để di chuyển qua lại

Trang 35

HI - THIẾT KẾ , TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CƠ KHÍ THEO PHƯƠNG ẤN I

1 Sơ đồ nguyên lý

HÌNH 18

(hệ thống vận chuyển bằng có cơ cấu truyền động bằng xích)

1 động cơ 7 dẫn hướng lên xuống

2 chân đế động cơ 5 dẫn hướng qua lại

3 bánh răng 9 trục gắn bánh xích

4, day xích truyền động 10 xích dẫn động

3 động cơ 11 xylanh

6 chân đế xylanh

Trang 36

2 Nguyên lý hoạt động

Hệ thống gỗm:

- Hai động cơ điện DC

- Một bộ truyền thanh răng — bánh răng

- Một bộ truyền xích

- Và các cơ cấu khác được thiết kế như hình vẽ

Khi ta nhấn nút chọn 1 loại sản phẩm nào đó thì hệ điểu khiển sẽ làm việc

như sau:

- Xét xem sản phẩm đó là loại sắn phẩm nào trong 3 loại sản phẩm

- Xét vị trí của sản phẩm đó nằm ở đâu trong kho

- Tại vị trí đó có hay không có sản phẩm

- Kích hoạt động cơ quay để di chuyển tịnh tiến theo chiều ngang của kho

tới vị trí sản phẩm đã được xác định trước đó

- Tiếp tục kích hoạt động cơ thứ hai để di chuyển lên xuống theo chiều

dọc của kho đến đúng nơi đã chọn

3 Tính toán

Do để tài phải thực hiện là “hệ thống lưu và xuất kho tự động” nên chủ yếu của vấn đê là cách bố trí kho cho phù hợp với việc lấy và cất hàng tự động,

việc thứ hai là bố trí hệ thống vận chuyển sao cho phù hợp với kho, với sản

phẩm được yêu cầu nên em không đi sầu vào tính toán các chỉ tiết cơ khí mà chỉ

tính sơ bộ công suất mà động cơ cần để nâng được sản phẩm 20kg mà để bài đã yêu cầu

3.1 - Các thông số kích thước của bệ thống:

3.1.1 - Kích thước của ba loại sản phẩm:

Do yêu cầu của để án là sản phẩm có khối lượng 20kg, giả sử sản phẩm

có dạng hình hộp và có kích thước như sau:

- Sản phẩm thứ nhất: 500x300x200 mm, có vỏ ngoài là kim loại

- Sản phẩm thứ hai: 500x300x200 mm, có vỏ ngoài là phí kim

- Sản phẩm thứ ba: 500x300x100 mm, vỏ ngoài cũng là kim loại

SVTH: THÁI TRIỀU NHÂN x 25

Trang 37

3.1.2 - Kích thước của hệ thống kho:

Và với các loại sản phẩm được yêu cầu như trên cùng với sắn phẩm loại

một chứa ở hai ngăn, loại hai một ngăn, loại ba một ngăn và mỗi ngăn có năm

sản phẩm thì hệ thống kho phải có kích thước như sau:

- Chiêu dài mỗi ô chứa sản phẩm là: 600 mm

- Chiểu rộng mỗi ô chứa sản phẩm là: 400 mm

- Chiêu cao mỗi ô chứa sản phẩm là: 500 mm

Vật liệu làm kho: dùng sắt vuông 30x30 mm

Vậy kích thước tổng kho là:

Trang 38

Vậy dựa theo hệ thống kho như đã thiết kế ta có:

- Chiều đài cần thiết của xích: 2200 mm = 2,2 m

- Chiều dài cần thiết của thanh răng: 4500 mm = 4,5 m

3.2—Tính công suất để nâng sẵn phẩm có khối lượng 20kg

3.2.1 — Tính lực nắng vật:

Lực nâng phụ thuộc vào khối lượng vật và góc nghiêng ø (=90° ma vat

sẽ đi chuyển theo đó:

fạ=mxgxsinz Trong đó: m = 20kg

g10 m/s°

sina = sin 90°= 1

2F; = 20 x 10x1=200N Vậy để nâng vật thì cần phải có một lực nâng >200 N

k, = 1: hệ số xét đến tác dụng của trọng lượng xíchlên trục

đối với bộ truyền thẳng đứng

Ny: cong sudt lam viéc cia dng cd (kW)

Z: số răng trên đĩa xích

t: bước xích (mm) n: số vòng quay của đĩa xích (vòng/phút)

Ta sẽ lần lượt tính các thông số trên

4.2.2 — Chọn loại xích:

Chọn loại xích ống con lăn vì rẻ hơn xích răng, vả lại không yêu cầu bộ

truyền phải làm việc êm, không ồn

Theo bang (6-1)/103/(I] ta chon bước xích t = 12,7 mm

Trang 39

LUAN AN TOT NGHIBP GVHD: NGUYEN QUOC HUNG

| 3.2.2— Định số răng của đĩa xích:

Số răng của đĩa xích càng ít thì xích càng bị mòn nhanh, va đập của

| mắt xích vào răng đĩa càng tăng và xích lầm việc càng ổn Do đó cần hạn

chế số răng nhồ nhất của đĩa xích Nên ta chọn số răng đĩa nhỏ Z¡ theo giá

| tri trong bang (6-3)/105/[I]

"Theo bảng (2-2)/30/[11, tỉ số truyền ¡ của bộ truyén xich thường được

3.2.3 — Tính số vòng quay của đĩa xích:

Giả sử xích làm việc với vận tốc v = 15 m/s

Vậy ta chọn động cơ có công suất lớn hơn 0,5 kW

Giả sử ta chon Nj, = 0,6 kW để tính hiệu suất máy

Ta tính được hiệu suất của máy theo công thức sau:

Nam = ve (céng thife (2-1)/27/[I])

Trong đó: Nz„ công suất định mức của động cơ (KW)

Nụ, công suất làm việc

1 = 0,95 — 0,97 theo bang (2-13/27/T]

_ 06

Nam=—- = 0,625 kW

_—

na Ne = 28 = 0,96%

Nự 0625

Trang 40

phù hợp với yêu cầu truyền động của máy, phù hợp với môi trường bên

ngoài, vận hành được an toàn và ổn định

Chọn đúng công suất động cơ có ý nghĩa về kinh tế và kỹ thuật lớn

rất lớn

Chọn điện áp không thích hợp sẽ ảnh hưởng đến vốn đầu tư, phí tốn

vận hành và bảo quản mạng điện cung cấp của xí nghiệp

Thông thường việc chọn số vòng quay của động cơ người ta nhờ vào

kinh nghiệm thực tế

Sau khi phân tích ta chọn loại động cơ không đồng bộ ba pha, có kí

hiệu A02(A0J12)12-4 có công suất 0,8 kW, vận tốc 1350 vòng/phút, hiện

suất làm việc 74,5%, động cơ có đế và bích đặt nằm Đây là loại động cơ

có cấu tạo đơn giản, mắc trực tiếp với mạng điện xoay chiều không cần

biến đổi dòng điện, vì vậy loại này được dùng rất rộng rãi trong ngành cơ

khí

IV - THIẾT KẾ MÔ HÌNH THEO PHƯƠNG ẤN 2

1 Sơ đô nguyên lý của hệ thống

(sơ đồng nguyên lý theo phương án 2}

Tiêu đề	Thiết kế và xây dựng hệ thống lưu và xuất kho tự động trong FMS
Trường học	FPT University
Chuyên ngành	Information Technology
Thể loại	Graduation project
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	85
Dung lượng	1,25 MB