Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều caoXã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngày càng cao, vì thế bài toán về cung – cầu đang được các nhà sản xuất tìm cách giải quyết. Tự động hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi sự nhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động. Quá trình sản xuất càng được tự động hóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp.
Trang 1VIỆN CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
THEO CHIỀU CAO
Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Chí Hưng Sinh viên thực hiện : Đặng Xuân Hải
MSSV : 20131217
Lớp : KT CĐT 02 - K58
Hà Nội, 2016
Trang 2MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 2
1.1 Giới thiệu chung 2
1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 2
1.3 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống 3
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế 3
CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 5
2.1 Thông số đầu vào và tính toán sơ bộ 5
2.2 Tính toán thiết kế băng tải 6
2.2.1 Giới thiệu và lựa chọn băng tải 6
2.2.2 Các thông số cơ bản của băng tải 7
2.2.3 Tính lực căng băng tải ban đầu 7
2.3 Tính toán lựa chọn động cơ 8
2.3.1 Giới thiệu 8
2.3.2 Tính toán thông số và chọn động cơ 10
2.4 Bộ truyền động 12
2.4.1 Giới thiệu và lựa chọn bộ truyền 12
2.4.2 Tính toán bộ truyền đai 12
2.5 Hệ thống cấp phôi tự động 15
2.6 Trục tang băng tải trước 16
2.6.1 Trục tang băng tải sau 16
2.6.2 Piston xilanh đẩy sản phẩm 17
2.6.3 Van đảo chiều 18
2.6.4 Tính toán lựa chọn xilanh 19
Trang 32.7 Cảm biến quang 23
2.8 Rơ le và nút ấn 25
2.9 Bộ điều khiển PLC 26
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 28
3.1 Lập trình điều khiển PLC S7200 28
3.1.1 Bài toán điều khiển 28
3.1.2 Lưu đồ thuật toán 28
3.1.3 Câu lệnh lập trình trên STEP 7 MICRO/WIN 30
3.2 Hệ thống khí nén và sơ đồ điện 32
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORKS 34
4.1 Giới thiệu phần mềm SolidWorks 34
4.2 Mô hình các thành phần của hệ thống 35
4.2.1 Khung đỡ 35
4.2.2 Băng tải cao su 35
4.2.3 Động cơ 36
4.2.4 Hệ thống cấp phôi 36
4.2.5 Trục tang băng tải 37
4.2.6 Đai truyền động 38
4.3 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 38
KẾT LUẬN 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
Trang 5LỜI MỞ ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngàycàng cao, vì thế bài toán về cung – cầu đang được các nhà sản xuất tìm cách giảiquyết Tự động hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi sựnhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động Quá trình sản xuấtcàng được tự động hóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăng tínhcạnh tranh cho các doanh nghiệp
Xét điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa sửdụng ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sản xuất,gia công, chế biến sản phẩm…Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản xuấtlinh hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và loạtvừa trên cơ sở sử dụng các máy CNC, robot công nghiệp Trong đó có một khâu quantrọng ảnh hưởng đến chất lượng hàng hóa bán ra là hệ thống phận loại sản phẩm
Đồ án Thiết kế hệ thống Cơ điện tử với đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao” được nghiên cứu nhằm củng cố kiến thức cho sinh viên, đồng
thời giúp cho học sinh sinh viên thấy được mối liên hệ giữa những kiến thức đã học ởtrường với những ứng dụng bên ngoài thực tế Đề tài có nhiều ứng dụng quan trọngtrong nhiều lĩnh vực như vận chuyển sản phẩm, đếm sản phẩm và phân loại sản phẩm.Với hệ thống tự động hóa này chúng ta có thể giảm thiểu nhân công đi kèm với giảmchi phí sản xuất
Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không nhiều nên trong quá trìnhthực hiện sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Đề tài rất mong được sự góp ý của quýthầy cô
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Chí Hưng đã hướng dẫn tận tình, tạo
nhiều điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2016 Sinh viên thực hiện
Đặng Xuân Hải
Trang 6CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1.1 Giới thiệu chung
Ngày nay, việc tập trung hóa- tự động hóa công tác quản lí, giám sát và điềukhiển các hệ thống tự động nhằm năng cao hiệu quả của quá trình sản xuất, tránhrủi ro, tiết kiệm được chi phí
Hệ thống phân loại sản phẩm được ứng dụng nhiều trong sản xuất tự động hànghóa với số lượng lớn, giúp phân loại nhanh những sản phẩm đạt yêu cầu và nhữngsản phẩm bị lỗi (phế phẩm) cũng như phân loại thành những nhóm có đặc điểmkhác nhau phục vụ cho những công đoạn sản xuất sau này
Trong các nhà máy sản xuất hàng thực phẩm, nhà máy sản xuất gạch ốp lát chongành xây dựng hay sản xuất các chi tiết cơ khí, linh kiện điện tử …, dòng sảnphẩm được tạo ra sau hàng loạt những qui trình công nghệ cần được kiểm tra đểđảm bảo loại bỏ được những phế phẩm cùng với đó phân loại những sản phẩm đạtchất lượng thành những nhóm cùng loại khác khau, tạo điều khiện thuận lợi choquá trình lưu kho để phân phối ra thị trường hay phục vụ tốt hơn cho những côngđoạn sản xuất tiếp theo Hơn nữa, nó còn có thể tích hợp thêm chức năng dãnnhãn, đếm và quản lý sản phẩm , giúp nâng chất lượng của sản phẩm và nâng caohiệu quả hoạt động của dây chuyền sản xuất
Từ những yêu cầu thực tế đó mà hệ thống tự động phân loại sản phẩm đã sớmđược hình thành và phát triển, trở thành một khâu quan trọng trong một hệ thốngsản xuất tự động, để thực hiện chức năng kiểm tra, phân loại đảm bảo sự vận hànhliên tục của dòng phôi liệu trong quá trình sản xuất tự động Đạt được mục tiêunâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm, làm chủ giá thành và chất lượng sản phẩm,tăng khả năng linh hoạt phát triển sản phẩm, thay đổi mẫu mã đáp ứng nhu cầu thịtrường
1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
Trong thực tế sản xuất chúng ta rất dễ bắt gặp những dây chuyền mà sản phẩmđầu ra có kích thước khác nhau, cụ thể ở đây là chiều cao Để tối giản chi phí laođộng và tránh cho công nhân những công việc nhàm chán, giảm tỉ lệ sai sót trongdây chuyền, hệ thống phân loại sản phẩm tự động theo chiều cao được ra đời
Hệ thống hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến để xác định chiều caocủa sản phẩm Sau đó dùng cơ cấu chấp hành để phân loại sản phẩm có chiều cao
Trang 7khác nhau Cơ cấu chấp hành có thể là xylanh đẩy, cần gạt được dẫn động từ độngcơ…
Hình 1.1 Minh họa Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao
1.3 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống
Mục tiêu đặt ra là thiết kế: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao có kiểudáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa
Để đạt được mục tiêu này chúng ta cần thiết kế mô hình cơ khí, điều khiển đượcđộng cơ và hệ thống hoạt động tự động Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là: vậtliệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết
Các vấn đề cần được giải quyết đó là:
- Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của
các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tínhthẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa
- Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động.
- Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị
hỏng
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế
Phương án 1:
- Sử dụng 1 băng tải để vận chuyển sản phẩm
- Sử dụng 2 sensor đặt trước xilanh để nhận biết sản phẩm
- Sử dụng 3 động cơ servo DC có gắn cần gạt làm nhiệm vụ cấp phôi và phân
loại sản phẩm
Trang 8- Sử dụng bộ điều khiển PLC để nhận tín hiệu từ sensor và hoạt động của hệthống
Ưu điểm: Hệ thống hoạt động độc lập hơn vì chỉ cần nguồn cấp điện, không cần
thêm hệ thống cấp khí nén như khi dùng xilanh khí nén
Nhược điểm: Sử dụng động cơ servo kèm cần gạt làm giảm độ tin cậy, tốc độ, khả
năng hoạt động ổn định của hệ thống, gây khó khăn trong việc điều khiển và tăng chiphí chế tạo, lắp đặt
Phương án 2:
- Sử dụng 1 băng tải để vận chuyển sản phẩm
- Đặt 2 sensor trước 2 xilanh để nhận biết sản phẩm
- Sử dụng 3 xilanh để cấp phôi và phân loại sản phẩm
- Sử dụng bộ điều khiển PLC để điều khiển hoạt động của hệ thống
Ưu điểm: Có khả năng vận chuyển sản phẩm nhanh hơn, năng suất cao hơn Sử
dụng hệ thống xilanh khí nén cho tốc độ làm việc nhanh với độ tin cậy và chínhxác cao hơn Điều khiển dễ dàng, hoạt động ổn định Lắp đặt dễ dàng, giá thànhthấp
Nhược điểm: Phụ thuộc vào hệ thống khí nén, không hoạt động được nếu không có
hệ thống cung cấp khí nén
Kết luận: Trong phạm vi yêu cầu của đồ án này ta sẽ chọn phương án 2, vì
các ưu điểm nêu trên và thực tế trong các nhà máy sản xuất hiện nay thường có lắp đặt sẵn hệ thống cung cấp khí nén nên sẽ khắc phục được phần nào những nhược điểm
Trang 9CHƯƠNG 2 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ TÍNH
TOÁN THIẾT KẾ
2.1 Thông số đầu vào và tính toán sơ bộ
a Thông số đầu vào hệ thống
Hình trụ : h1=8 cm, h2=7 cm, h3=5 cm;
d1= d2= d3=d = 5 cm,
6 Trọng lượng phôi: Pmin = 0.3 Kg; Pmax = 5.5 Kg
b Tính toán sơ bộ từ dữ liệu đầu vào
Ta chọn khoảng cách giữa 2 sản phẩm là x =10cm => Tối đa có 4sp trên băngchuyền tại 1 thời điểm bất kì
Tổng khối lượng sản phẩm lớn nhất: M=4.5,5=22kg (để tính lực căng banđầu,chọn công suất động cơ)
Để đảm bảo năng suất làm việc 8 sp/phút, thời gian 1 sản phẩm đi hết băng tải là: t
Trang 102.2.1 Giới thiệu và lựa chọn băng tải
Trong sản xuất công nghiệp băng tải được ứng dụng rộng rãi để vận chuyển hàng hóa
và nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất Trong các nhà máy sản xuất vật liệu xâydựng, phụ tùng cơ khí, khai thác khoáng sản, các nhà máy sản xuất hàng thực phẩm,
đồ ăn nhanh, nước giải khát; các nhà máy tái chế vật liệu, lắp ráp sản phẩm,… Ở bất
kỳ một nhà máy sản xuất hàng loạt, hàng khối nào, ta đều có thể dễ dàng bắt gặp hìnhảnh của những băng tải vận chuyển, nó là hình ảnh của dây chuyền sản xuất, đóng mộtvai trò quan trọng trong việc tự động linh hoạt sản xuất, tăng năng xuất, giải phóngsức lao động của con người
Hình 1.2 Mô hình băng tải trong thực tế
Các thành phần băng tải:
-Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật
-Trạm dẫn động, truyền động cho bộ phận kéo
-Bộ phân căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo
-Hệ thống đỡ làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc
Có nhiều loại băng tải khác nhau tùy thuộc vào đặc tính của hàng hóa vận chuyểnnhư băng tải xích, băng tải con lăn, băng tải đai, băng tải đứng, băng tải xoắn ốc, … Trong phạm vi đồ án sản phẩm là những khối trụ có trọng lượng 0,3 – 5,5 kg, tương
đối nhẹ, cho nên em lựa chọn phương án sử dụng băng tải dây đai cao su.
Đai cao su có đặc tính: bền, đàn hồi tốt, ít bị ảnh hưởng bới độ ẩm và sự thay đổicủa nhiệt độ, đai vải cao su được sử dụng khá rộng rãi Đai cao su có khả năng vậnchuyển êm, truyền động nhanh, ổn định, do phôi hình trụ có bề mặt tiếp xúc tươngđối, trọng lượng vừa phải nên khả năng ma sát tốt, làm việc chính xác Khi không yêucầu góc nghiêng lớn và không yêu cầu di chuyển theo đường cong thì đai tải cao suhoàn toàn có thể đáp ứng tốt yêu cầu làm việc
Trang 112.2.2 Các thông số cơ bản của băng tải
- Loại băng tải: vải cao su, tiết diện hình chữ nhật (b×h).Chọn chiều rộng của
băng là b =100 mm, độ dày h=3 mm, khối lượng riêng là 1250 kg/m3
- Chọn đường kính tang của băng tải sao cho:
tan g
d 40 dtan g 120mm
Chọn dtang = 100mm để đảm bảo điều kiện
- Hệ số ma sát trượt giữa tang thép với băng tải là µ=0,3
2.2.3 Tính lực căng băng tải ban đầu
băng tải và 4 sản phẩm trên băng tải có thể gây ra là:
Fc = M_∑.g = ( Msp+M bt ).g
Fc=[ Mmax+(2L+πD)hbρ ].gD)hbρ ].g
Fc =[4.5,5+(2.0,62+πD)hbρ ].g.0,1).(3.10-3).0,1.1250].9,81
Fc =221,54 (N)
băng tải và tang thép phải thỏa mãn điều kiện:
Trang 12Chọn lực căng đai ban đầu là F0 =253 N
2.3 Tính toán lựa chọn động cơ
2.3.2 Giới thiệu và lựa chọn loại động cơ
Trong mô hình, vì sử dụng truyền động băng chuyền dây đai và không yêu cầu tảitrọng lớn nên không cần động cơ có công suất lớn Với yêu cầu khá đơn giản của băngchuyền như là:
- Băng chuyền chạy liên tục, có thể dừng khi cần.
- Không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng băng chuyền nhẹ.
- Dễ điều khiển, giá thành rẻ.
Vì vậy chỉ cần sử dụng động cơ một chiều Hơn nữa, động cơ điện một chiều cho
phép thay đổi trị số momen và vận tốc góc trong một phạm vi rộng, khởi động êm,hãm và đảo chiều dễ dàng, do đó được dùng rộng rãi trong các thiết bị vận chuyểnbằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm
Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều, đượcdùng rất phổ biến trong công nghiệp và ở những thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quayliên tục trong một phạm vi hoạt động
Hình 1.3.Động cơ điện một chiều thực tế
Nguyên lý làm việc động cơ điện một chiều:
Trang 13Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi than, trong dây quấn phần ứng có dòngđiện Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm choRotor quay Chiều của lực được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quayđược nửa vòng, vị trí các thanh dẫn sẽ đổi chỗ cho nhau do có phiến cổ góp đổi chiềudòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt
từ trường sẽ cảm ứng sức điện động Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàntay phải Ở động cơ một chiều thì sức điện động ngược chiều với dòng điện nên còngọi là sức phản điện động
Phân loại động cơ điện một chiều
Tùy theo cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng mà động cơ điện một chiều
được chia thành:
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: có dòng điện kích từ và từ thông động
cơ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng Nguồn điện mạch kích từ riêng biệt sovới nguồn điện mạch phần ứng
- Động cơ điện một chiều kích từ song song: khi nguồn điện một chiều có côngsuất vô cùng lớn, điện trở trong của nguồn coi như bằng không thì điện áp nguồn sẽ làkhông đổi, không phụ thuộc vào dòng điện trong phần ứng động cơ Loại động cơ mộtchiều kích từ song song cũng được coi như kích từ độc lập
- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp: dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phầnứng
- Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp: gồm hai dây quấn kích từ, dây quấn kích từsong song và dây quấn kích từ nối tiếp, trong đó dây quấn kích từ song song là chủyếu
Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện áp đặtvào nó, và ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện Điều khiển tốc độ của động cơ có thểbằng cách điều khiển các điểm chia điện áp của bình ắc quy, điều khiển bộ cấp nguồnthay đổi được, dùng điện trở hoặc mạch điện tử
Chiều quay của động cơ có thể thay đổi được bằng cách thay đồi chiều nối dây củaphần kích từ, hoặc phần ứng, nhưng không thể được nếu thay đổi cả hai Thôngthường sẽ được thực hiện bằng các bộ công tắc tơ đặc biệt (Công tắc tơ đổi chiều)
2.3.2 Tính toán thông số và chọn động cơ
Momen soắn T cần truyền trên trục tang băng tải là:
T = Ft (D2 ¿ =222×0,12 =11,1 (N.m)
Công suất cần thiết trên trục tang băng tải là:
Trang 14ud - tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai , chọn bằng 3
uh - tỉ số truyền của hộp giảm tốc răng trụ 2 cấp, chọn bằng 14
Số vòng quay yêu cầu tính được: nyc = 168,42 vg/ph
Trang 15 Chọn Uh = 12 = Ubr1.Ubr2=3,83.2,61→ Uđ = U U
h = 49,212 = 4,1
Hình 2.2 Bảng kết quả phân phối tỉ số truyền tối ưu cho các cấp bánh răng
trong hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ
2.4 Bộ truyền động
2.4.1 Giới thiệu và lựa chọn bộ truyền
Ta sử dụng bộ truyền ngoài để truyền chuyển động giữa hai trục có khoảng cáchtương đối lớn hay để tạo ra không gian làm việc linh động hơn của chi tiết máy Hai
bộ truyền thường được sử dụng là bộ truyền đai và bộ truyền xích
Theo yêu cầu của đồ án nên em chọn bộ truyền đai để sử dụng vì những lý do:
-Vận hành êm không ồn
-Chống quá tải cho động cơ
-Cấu tạo đơn giản giá thành rẻ
Trang 16Đường kính bánh đai d 2 :
d 1 2
u d d
ud - tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai lấy bằng 3
- hệ số trượt của đai lấy bằng 0,02
Chọn theo dãy tiêu chuẩn: d2 = 200mm
Kiểm nghiệm tỉ số truyền của bộ truyền:
+) Tính khoảng cách trục và chiều dài đai
Trang 17Vây khoảng cách trục thực tế a=407 mm
Tính góc ôm trên bánh đai nhỏ
α1=180o -57 (d 2−d 1)
a =160,8o¿ 120o
Xác định tiết diện đai:
+Tiết diện đai dẹt được xác định dựa vào chỉ tiêu về khả năng kéo của đai
Tiết diện đai xác định bởi A =b.δ = Ft
K đ
[σ¿¿k ]¿Trong đó:
- b và s lần lượt là chiều rộng và chiều dày đai (mm)
+ Tính ứng suất có ích cho phép [σ¿¿F ]¿:
[σ¿¿F ]¿=[σ¿¿F ]0¿.C α C v C0
Trong đó:
Trang 18o [σ¿¿F ]0¿ là ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm đối vớicác loại đai ,ứng với d1=d2(α=1800), bộ truyền đặt nằm ngang, v=10 m/s,
gian và phương pháp căng đai, ta chọn C0=1
⇛[σ¿¿F]¿=[σ¿¿F ]0¿.C α C v C0=6,96 0,9424 1,0098.1 = 6,62 (MPa)
⇛ Tiết diện đai A=b.δ = F t K đ
[σ F]=35.1,16,62 = 5,8 (mm2)
Mà δ=1,2 (mm) → b = A δ = 5,81,2 = 4,8 (mm)
→Chọn chiều rộng đai theo tiêu chuẩn b = 20 (mm)
→ Chọn tiết diện đai theo tiêu chuẩn A = b.s = 20.1,2 = 24 (mm2)
Trang 19Hình 9 Các thông số của đai sợi tổng hợp
2.5 Hệ thống cấp phôi tự động
Hiện nay, các quá trình sản xuất các sản phẩm trong các ngành công nghiệp nóichung đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao Để đảm bảo được quátrình sản xuất ổn định và nhanh chóng thì cần thiết phải có quá trình cung cấp phôichính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp (cấp đúng lúc) và liên tục theo chutrình hoạt động của dây chuyền một cách tin cậy
Vì vậy, quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết cần phải đượcnghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm nâng cao năngsuất lao động và chất lượng sản phẩm Hệ thống cấp phôi tự động phải cung cấp phôimột cách kịp thời, chính xác, đúng số lượng
Là một cơ cấu cấp phôi, sản phẩm vào cho băng tải, sản phẩm xuất ra được chiađều, từng sản phẩm một và các sản phẩm đi ra cách nhau một khoảng thời gian nhấtđịnh sao cho phù hợp với năng suất và vận tốc băng tải Đóng vài trò quan trọng choquá trình bắt đầu của hệ thống
- Ý nghĩa của hệ thống cấp phôi tự động.
Biến những máy bán tự động thành máy tự động Dây chuyền sản xuất thànhđường dây tự động
Mang lại hiệu quả kinh tế nhờ giảm tổn thất về thời gian
Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, đặc biệt là trong môi trường độc hại,nhiệt độ cao, phôi có trọng lượng lớn…
Trong hệ thống phân loại sản phẩm đang xét, phôi là những khối trụ có đường kínhbằng nhau, sự khác nhau chủ yếu là ở chiều cao Trong đồ án này, em lựa chọnphương án cấp phôi tự động gián đoạn theo chu kỳ
Trang 202.6 Hệ thống khí nén và tính toán xilanh
2.6.1 Giới thiệu hệ thống khí nén và các thành phần
Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắpráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổhoặc ở các môi trường độc hại Ví dụ, lĩnh vực lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm,các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động; trongcông nghiệp gia công cơ khí…
- Ưu, nhược điểm cơ bản
Tốc độ truyền động cao, linh hoạt, dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác;
Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả;
+ Nhược điểm:
Công suất truyền động không lớn Ở nhu cầu công suất truyền động lớn, chi phícho truyền động khí nén sẽ cao hơn 10-15 lần so với truyền động điện cùng công suất,tuy nhiên kích thước và trọng lượng lại chỉ bằng 30% so với truyền động điện;
Khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động luôn có xu hướng thay đổi do khảnăng đàn hồi của khí nén khá lớn, vì vậy khả năng duy trì chuyển động thẳng đều hoặcquay đều thường khó thực hiện
Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn
- Cấu trúc của hệ thống khí nén (The structure of Pneumatic Systems):
Thường bao gồm các khối thiết bị sau:
+Trạm nguồn: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí
nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô,…)…
+Khối điều khiển: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo
chiều cơ cấu chấp hành
+Khối các thiết bị chấp hành: Xi lanh, động cơ khí nén, giác hút.
- Các phần tử của hệ thống khí nén:
+ Nguồn khí nén: Trong công nghiệp, theo quy mô sản xuất, người ta thường xây
dựng một vài trạm khí nén phục vụ sản xuất với các mục đích khác nhau Hệ thốngkhí nén muốn làm việc bền vững, liên tục, tin cậy thì nguồn khí nén phải được tăngcường ổn định về áp suất, phun dầu bôi trơn cho các phần tử điều khiển, cơ cấu chấp
Trang 21hành…, do đó cần được trang bị một loạt phần tử nối tiếp nhau như máy nén khí cóthể tích hành trình không đổi, bình tích áp, bộ lọc hơi nước, bộ tra dầu, van điều chỉnh
áp suất có cửa tràn, …
+ Thiết bị xử lý khí nén: Thiết bị sấy khô bằng quá trình hóa học, bộ lọc và thiết bị sấy
khô bằng quá trình vật lý, bộ điều hòa phục vụ
+ Phân phối khí nén: Thường gồm một hệ thống các ống dẫn để phân phối khí nén tới
nơi yêu cầu
+ Các cơ cấu chấp hành: Có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy trong khí nén
thành động năng
2.6.2 Piston xilanh đẩy sản phẩm
Piston xylanh bao gồm piston xylanh thủy lực và khí nén, thực chất là một loại động
cơ thủy lực (khí nén) dùng để biến đổi thế năng của dầu (khí nén) thành cơ năng, thựchiện chuyển thẳng hoặc chuyển động vòng không liên tục Piston xylanh được dùngrất phổ biến trên các thiết bị có cơ cấu chấp hành chuyển động thẳng đi về, xylanh khínén có kết cấu đơn giản, nhưng có khả năng thực hiện một công suất lớn, làm việc ổnđịnh và giải quyết vấn đề chắn khít tương đối đơn giản So với hệ thống thủy lực, hệthống khí nén có công suất nhỏ hơn nhưng có nhiều ưu điểm hơn như:
- Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén
nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ
- Do có khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí nên có thể trích chứa
khí nén rất thuận lợi, không khí dùng để nén hầu như có số lượng không giới hạn và
có thể thải ra ngược trở lại bầu khí quyển
- Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống
dẫn, do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn
- Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần
lớn trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén
- Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy
hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp
Phân loại Piston xylanh
Có thể chia ra làm 2 loại: xylanh tác động đơn và xylanh tác động kép
Hình 1.5 Các loại xy lanh thông dụng
a) Xylanh tác động đơn
b) Xylanh tác động kép
- Xylanh tác động đơn (xylanh tác động một chiều) (Hình 1.5.a) Áp lực khí
nén chỉ tác dụng vào một phía của xylanh, phía còn lại là do ngoại lực hay do lò xo tácdụng
Trang 22- Xylanh tác dụng kép (xylanh tác dụng hai chiều) (Hình 1.5.b) Áp suất khí
nén được dẫn vào hai phía của xylanh do yêu cầu điều khiển mà xylanh sẽ đi vào hay
đi ra tùy thuộc vào áp lực
Lựa chọn piston xylanh dùng trong hệ thống
Do đặc điểm của xy lanh tác động nhanh, hành trình không lớn, cố định nên ta
chọn xy lanh tác dụng hai chiều sử dụng trong hệ thống Xylanh tác động hai chiều
giúp hệ thống được điều khiển một cách hoàn toàn tự động và chính xác
2.6.3 Van đảo chiều
Van đảo chiều khí nén là phần tử dùng để đóng, ngắt, đảo chiều dòng khí nén, thôngqua đó mà thay đổi được hướng tác động của cơ cấu chấp hành khí nén
+Van 2/2: Có hai cổng, vào (1) và ra (2), hai trạng thái, van 2/2 có thể sử dụng làm khóa ON/OFF đóng mở nguồn khí nén hoặc rẽ mạch khí nén
+Van 3/2: Có cổng làm việc vào (1), ra (2), cổng xả (3) và hai trạng thái
+Van 4/2 có 4 cổng làm việc vào (1), ra (2,4), chung một cổng xả (3), hai trạng thái Van 4/2 được ghép bởi van 3/2 trong một vỏ: một thường đóng, một thường mở
+Van 5/2 có 5 cổng làm việc, vào (1), ra (2,4), hai cửa xả riêng cho mỗi trạng thái
(3,5), có hai trạng thái
Van 5/2 dùng làm van đảo chiều điều khiển xy-lanh tác động kép và động cơ