ĐỒ ÁN BẢN HOÀN CHỈNH NHẤT, DÀNH CHO CÁC BẠN THAM KHẢO.ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG. ĐỀ TÀI:TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC ĐỀ TÀI ĐÃ ĐƯỢC CÁC THẦY GIÁO CHỈNH SỬA HOÀN CHỈNH. CÁC BẠN CÓ THỂ THAM KHẢO.
Trang 1CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG
VÀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC
1.1.GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG.
1.1.1Giới thiệu chung.
mà chúng em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần,đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về kích thước Nên chúng em đã quyếtđịnh thiết kế và thi công một mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phấm vì nórất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phấm được sản xuất ra đòi hỏi phải
có kích thước tương đối chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em, gópphần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triến củathế giới
1.1.1.2 Tự động hóa và vai trò của tự động hóa.
1.1.1.2.1 Tự động hóa.
Tự động hóa là dùng để chỉ một công việc được thực hiện mà không có sự giúp đở của
Trang 2bất kỳ sự can thiệp trực tiếp của con người Tự động hóa có nghĩa là thực hiện một nhiệm
vụ đặc biệt với sự giúp đỡ của mạch điện truyền động điện Tự động hóa đã luôn luônchứng tỏ là một ý tưởng có hiệu quả đối với hầu hết các ngành công nghiệp và các công
ty, mà đối phó với sản xuất, vốn và hàng hoá tiêu dùng Bất kỳ loại hình sản xuất sẵnsàng tạo điều kiện thuận lợi bằng cách tự động hóa
Tự động hóa chính là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con người khi thực hiện cácquá trình công nghệ chính hoặc các chuyển động chính bằng máy
1.1.1.2.2 Vai trò của tự động hóa.
Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất laođộng Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các qui luậtkinh tế Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu pháttriển tự động hóa.Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh được nếu giá thành sảnphẩm.Cao hơn các sản phẩm cùng loại, có tính năng tương đương với các hãng khác.Trong bối cảnh nền kinh tế đang phải đối phó với các hiện tượng như lạm phát, chi phícho vật tư, lao động, quảng cáo và bán hàng ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạophải tìm kiếm các phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Mặt khácnhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phức tạp của quá trình giacông Khối lượng các công việc đơn giản cho phép trả lương thấp sẽ giảm nhiều Chi phícho đào tạo công nhân và đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị cũng tăng theo Đây là độnglực mạnh kích thích sự phát triển của tự động hóa
1.1.2 Dây chuyền sản xuất tự động hóa.
1.1.2.1 Khái niệm.
Dây chuyền sản xuất tự động hóa có đặt điểm :
- Là một thống thiết bị để sản xuất một hay vài loại sản phẩm nhất định với sản lượnglớn
- Hệ thống thiết bị này tự động thực hiện các nhiệm vụ gia công theo quy trình côngnghệ đã định, chỉ cần người theo dõi và kiểm tra
Trang 3- Nguyên liệu hay bán thành phẩm lần lượt dời chỗ theo nhịp sản xuất từ vị trí gia côngnày đến vị trí gia công khác theo một cơ cấu chuyển động nào đó(khó thay đổi nhịp thờigian và nhịp không gian).
Theo lịch sử phát triển tự động hóa,các dây chuyền tự động đã có trong thực tế là :
1-Dây chuyền các máy vạn năng cải tiến
2-Dây chuyền gồm các máy chuyên dùng
3-Dây chuyền gồm các máy tổ hợp
4-Dây chuyền gồm các máy chuyên môn hóa
5-Dây chuyền gồm các máy NC, CNC
1.1.2.2 Cơ cấu vận chuyển phôi trên dây chuyền.
Để vận chuyển loại phôi không quay lúc gia công,người ta thường dùng các cơ cấu sau:
- Cơ cấu thanh tịnh tiến có chấu đẩy
- Cơ cấu thanh tịnh tiến và quay có các chấu kẹp và đẩy
- Cơ cấu tay đòn có má kẹp nâng kiểu khớp
- Cơ cấu đẩy thủy lực
- Băng tải, tải xích
1.1.3 Các hệ thống sản xuất tự động và phân loại sản phẩm hiện nay.
1.1.3.1 Một số ví dụ về hệ thống sản xuất tự dộng.
1.1.3.1.1 Hệ thống sản xuất sữa.
Hình 1.1- Dây chuyền sản xuất sữa tại nhà máy sữa VINAMILK.
Vinamilk hiện đang sở hữu dây chuyền sản xuất hiện đại nhất Việt Nam.Toàn bộ dây chuyền máy móc thiết bị của công ty đều dựa trên công nghệ tiên tiến của các nước trên
Trang 4thế giới mà không ngừng được nâng cao, đảm bảo cung cấp đủ cho thị trường trong nước và cả thế giới
1.1.3.1.2 Hệ thống hàn, cắt tự động.
Hình 1.2- Sử dụng cánh tay robot trong hàn, cắt kim loại.
Dây chuyền sản xuất trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ tựu dộng hóangàycàng cao, năng suất làm việc chất lượng sảm phẩm ngày càng được nâng lên, vai tròcủa công nhân dần được thay thế bởi máy móc Hiệu quả làm việc tăng đáng kể
1.1.3.2 Một số hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay.
1.1.3.2.1 Hệ thống phân loại theomàu sắc.
Hình 1.3- Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
- Nguyên lí hoạt động: sử dụng cảm biến màu sắc để phân biệt các sản phẩm có màu sắckhác nhau
* Nhận xét: Hệ thống có khả năng phát hiện màu sắc nên thuận lợi cho việc phân biệt cácsản phẩm có màu sắc khác nhau
Trang 5- Ứng dụng: được ứng dụng rộng rãi vào các dây chuyền phân loại sản phẩm theo màusắc trong thực tế để tăng khả năng phân loại được nhiều loại sản phẩm với màu sắc khácnhau như phân loại màu thuốc…
1.1.3.2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước.
Hình 1.4- Hệ thống phân loại cam theo kích thước.
- Nguyên lí hoạt động: sử dụng cảm biến quang để phân biệt các sản phẩm có các kíchthước khác nhau
* Nhận xét: Tùy thuộc vào kích thước khác nhau của sản phẩm mà hệ thống sẽ tự độngphân loại sản phẩm một cách chính xác
- Ứng dụng: Mô hình có thể ứng dụng vào thực tế để như phân loại các loại bánh, tráicây, phân loại thùng chứa
1.1.3.2.3 Hệ thống phân loại tính chất sản phẩm.
Hình 1.5- Hệ thống phân loại tính chất của sản phẩm.
Trang 6- Nguyên lí hoạt động: sử dụng cảm biến từ trường để phát hiện các vật thể có tính kimloại hay không (đồng, thép, sắc….).
* Nhận xét: Hệ thống có khả năng phân biệt được tính chất của sản phẩm, ngay cả khi sảnphẩm đóng gói nên việc phân loại sản phẩm dễ thực hiện
- Ứng dụng: Hệ thống được ứng dụng vào thực tế để phân loại các hộp chứa gia vị, phânloại vật liệu…
KẾT LUẬN.
- Tự động hóa trong sản xuất mang lại hiệu quả cao, năng suất chất lượng sản phẩm đượctăng lên, giá thành sản phẩm được giảm, lao động cơ bắp của con người dần được thaythế Quá trình sản xuất được vận hành một cách tự động theo một trình tự nhất định, nhờ
đó đẩy mạnh được chuyên môn hóa trong sản xuất góp phần đưa đất nước phát triển theohướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong tương lai
- Từ những vấn đề đó, chúng em đã hướng đế đề tài ‘Thiết kế mô hình hệ thống phân loạisản phẩm theo kích thước’ Đề tài này sẽ hướng đến việc tính toán các thông số quantrọng của hệ thống như tốc độ, khối lượng, tải trọng….để từ đó sẽ thiết kế ra mô hìnhphân loại sản phẩm theo chiều cao có thể ứng dụng vào thực tế
1.2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC 1.2.1 Giới thiệu.
1.2.1.1 Đặt vấn đề.
Ngày nay tự động hóa trong điều khiển sản xuất dần đi sâu vào từng ngõ ngách,vàotrong các khâu của quá trình sản xuất Một trong những ứng dụng đó là công nghệ phânloại sản phẩm theo kích thước
Bên cạnh các công nghệ phân loại sản phẩm như màu sắc, tính chất vật liệu, theo kíchthước….dần được tự động hóa theo một dây chuyền hiện đại nhằm đạt được những mụcđích sau:
+ Nâng cao độ chính xác và năng suất lao động
+ Giảm sự năng nhọc cho người công nhân, tiết kiệm thời gian
Trang 7+ Giảm được chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm…
Trước những yêu cầu thực tế đó, chúng em đã chọnvà làm đề tài “Thiết kế mô hình
hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước” Trong việc thiết kế và chế tạo, tự
động hóa được thể hiện qua 2 quá trình sau:
+ Tự động hóa đưa sản phẩm và thùng chứa vào vị trí định trước
+ Tự động hóa phân loại các sản phẩm theo các kích thước khác nhau
1.2.1.2.Mục tiêu thiết kế hệ thống.
1.2.1.2.1 Mục tiêu kinh tế.
Hệ thống tự động phân loại sản phẩm một cách tự động theo các kích thước khácnhau(cao, trung bình, thấp) Năng suất làm việc đạt hiệu quả cao.Mô hình có thể ứngdụng trong sản xuất
1.2.1.2.2 Mục tiêu kĩ thuật.
- Hệ thốnghoạt động ổn định, đạt độ chính xác gia công Phải đạt được các giải pháp thiết
kế tổng hợp về cơ khí-truyền động, cơ điện tử
- Đảm bảo an toàn lao động và thay thế tốt cho người công nhân
1.2.1.2.3 Yêu cầu của hệ thống.
- Có kích thước phù hợp, không gian làm việc làm việc hiệu quả
- Hệ thống dễ điều khiển, làm việc tin cậy
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình hoạt động
- Thiết bị sử dụng phải có độ bền và tuổi thọ lớn
- Hệ thống cảm biến hoạt động chính xác, có khả năng cải tiến công nghệ
- Vốn đầu tư phù hợp, chi phí vận hành thấp, phải mang tính thẩm mĩ
1.2.1.2.4 Phạm vi và nội dung thiết kế hệ thống.
* Phạm vi
Dựa vào những môn học cơ sở chuyên ngành như: Điện tử công suất, Điều khiểnlogic PLC, Kỹ thuật điện tử 3, Kỹ thuật xung số…Trên tình hình thực tế hiện nay, đưa racác phương pháp thiết kế trên lý thuyết, ta chọn phương pháp có hiệu quả nhất Đưa ra
Trang 8các phương án khác nhau, thiết lập phương án thích hợp để giải quyết một số vấn đề vàmang lại hiệu quả trong tương lai.
* Nội dung
- Sản phẩm có kích thước thay đổi được chia làm ba loại: cao, trung bình, thấp -> phânloại theo chiều cao
- Tính toán và lược chọn các cơ cấu, thiết kế kết cấu và xây dựng mô hình
- Xây dựng lưu đồ giải thuật thiết kế lập trình sử dụng trên PLC
- Lắp ráp mô hình thiết kế và vận hành
1.2.1.2.5 Dự kiến kết quả đạt được.
Thiết kế mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước hoạt động theo nguyên
Trang 9 Cơ cấu đẩy sản phẩm thấp và ngăn chứa sản phẩm cao, trung bình.
Trang 10Hình 1.7- Cơ cấu đẩy sản phẩm thấp và ngăn chứa sản phẩm thấp
* Cơ cấu đẩy sản phẩm thấp
- Cơ cấu gồm PITTONG1và thùng chứa sản phẩm
- Cơ cấu có nhiện vụ đẩy các sản phẩm thấp có kích thước 60x60x50 mm ngăn chứa sảnphẩm thấp
Hình 1.8- Ngăn chứa sản phẩm.
* Ngăn chứa sản phẩm cao và trung bình
- Ngăn chứa sản phẩm được thiết kế gồm hai tầng Tầng thấp nhất sẽ chứa sản phẩmtrung bình Còn tầng cao nhất sẽ chứa sản phẩm cao
- Kích thước của ngăn chứa là 220x150x40 mm
Trang 11Cơ cấu cánh tay gắp sản phẩm ( Sản phẩm cao và trung bình).
Hình 1.10- Cơ cấu cánh tay gắp sản phẩm.
- Cơ cấu cánh tay gắp sản phẩm gồm PITTONG1, PITTONG2, PITTONG3, PITTONG4
- Cơ cấu có nhiệm vụ như sau:
+ Cảm biến cao bị tác động ->tín hiệu tác động đến cơ cấu cánh tay robot -> Gắp sảnphẩm ->Bỏ sản phẩm vào thùng chứa sản phẩm cao
+ Cảm biếnthấp bị tác động -> tín hiệu tác động đến cơ cấu cánh tay robot ->Gắp sảnphẩm -> Bỏ sản phẩm vào thùng chứa sản phẩm trung bình
Trang 12Băng tải sản phẩm ( Băng tải vận chuyển sản phẩm có kích thước khác nhau).
- Cơ cấu gồm một động cơ DC, băng tải; cảm biến cao (S1),cảm biến trung bình(S2)
và cảm biến thấp (S3)
- Băng tải có nhiệm vụ đưa sản phẩm có các kích thước khác nhau vào hệ thống
1.2.2.3 Nguyên lí hoạt động.
- Nhấn nút START -> Khởi động hệ thống -> Động cơ ( DC) quay kéo băng tải hoạt
động ->Băng tải đưa các sản phẩm có các kích thước khác nhau lần lượt đi vào Cảm biến(S1) sẽ phát hiện sản phẩm cao, cảm biến (S2) sẽ phát hiện sản phẩm trung bình, cảmbiến ( S3) đếm sản phẩm thấp
+ Sản phẩm cao đi qua cảm biến ( S1) có tín hiệu -> cánh tay robot gắp ->
Đặt sản phẩm vào ngăn chứa sản phẩm cao
+ Sản phẩm trung bình đi qua cảm biến ( S2) có tín hiệu -> cánh tay robot
Trang 13gắp -> Đặt sản phẩm vào ngăn chứa sản phẩm trung bình.
+ Sản phẩm thấp sẽ được cho qua và chạy đến cảm biến (S3)-> pittong sẽ đẩy vậtvào ngăn chứa đối diện
- Hệ thống tự động hoạt động theo chu kì như trên cho đến khi nhấn STOP thì dừng toàn
bộ hệ thống Khi nhấn STOP đồng thời ta RESET lại toàn bộ hệ thống làm việc
Những module mở rộng này bao gồm những đơn vị chức năng mà có thể là hợp lạicho phù hợp với những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể
Trang 14Hình 4.2- Khối mặt trước của CPU 314.
Trong đó: có các đèn báo
+ Đèn SF: báo lỗi CPU
+ Đèn BAF: báo nguồn ắc quy
+ Đèn DC 5v: Báo nguồn 5v
+ Đèn RUN: Báo chế độ PLC đang làm việc
+ Đèn STOP: Báo PLC dang ở chế độ dừng Công tắc chuyển đổi chế độ
+ RUN-P: Chế độ vừa chạy vừa sửa chương trình
+ RUN: Đưa PLC vào chế độ làm việc
+ STOP: Để PLC ở chế độ nghỉ
+ MRES: Vị trí chỉ định chế độ xoá chương trình trong CPU
Muốn xoá chương trình trong PLC thì giữ nút bấm về vị trí MRES để đèn STOP nhấpnháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả nhanh tay Làm lại nhanh một lần nừa (không để
Trang 15ý đèn STOP) nếu đèn vàng nháy nhiều lần là xong, nếu không thì phải làm lại.
+ Module nguồn PS
+ Module ghép nối IM (Intefare Module)
+ Module tín hiệu SM (Signal Module)
Vào số các loại: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh
Ra số các loại: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh
Vào ra sổ các loại: 8 kênh vào 8 kênh ra, 16 kênh vào 16 kênh ra
Vào tương tự các loại: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh
4.1.2 Phân loại PLC.
PLC được phân loại như sau:
- Hãng sản xuất: Siiemens, Omron, Schneider, GE Fanuc,…
- Version:
+ Siemens có các họ: LOGO!, S5, S7-200, S7-300, S7-400…
+ Mitsu có các họ: FX0, FX2N……
+ Omron có các họ: Zen, CPM1, CQM1, CJM1,…
Trang 16+ Schneider có các họ: ZeLio, Twido,…
4.1.3 Ưu điểm của PLC.
- Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu Relay
- Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, muốn thay đổi phương pháp điều khiển chỉ cần thayđổi chương trình điều khiển
- Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống, nhiều chức năng điều khiển
- Tốc độ xử lí thời gian thực tương đối cao, công suất tiêu thụ nhỏ
- Có khả năng mở rộng só ngõ vào/ra khi mở rộng nhu cầu điều khiển bằng cách nối thêmcác khối vào ra chức năng
- Dễ dàng điều khiển và giám sát từ máy rính
- Giá thành hợp lý tùy vào từng loại PLC
4.1.4 Nguyên lý hoạt động của PLC.
- Đơn vị sử lí trung tâm: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC.Bộ xử lý sẽ đọc vàkiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trongchương trình, sẽ đóng ngắt các đầu ra.Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bịliên kết thực thi.Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trìnhđiều khiển được giữ trong bộ nhớ
4.1.5 Địa chỉ và gán địa chỉ.
Trong PLC các bộ phận con gửi thông tin đến hoặc lấy thông tin đi đều phải có địa chỉ
để liên lạc Địa chỉ là con số hoặc tổ hợp các con số đi theo sau chữ cái Chữ cái chỉ loạiđịa chỉ, con số hoặc tổ hợp con số chỉ số hiệu địa chỉ
Trong PLC có những bộ phận được gán địa chỉ đơn như bộ thời gian (T), bộ đếm (C)
… chỉ cần một trong ba chữ cái đó kèm theo một số là đủ, ví dụ T37, C0…
Trang 17Các địa chỉ đầu vào và đầu ra cùng với các module chức năng có cách gán địa chỉgiống nhau.Địa chỉ phụ thuộc vào vị trí gá của module trên panen.Chổ gá modulePancngọi là khe (Slot) các khe đều có đánh số, khe số 1 là khe đầu tiên của và cứ thế tiếp tục.Các loại khối :
* Khối dữ liệu: có hai loại là
- Khối dữ liệu dùng chung DB (Sllared Data Block)
Khối dữ liệu dùng chung lưu trữ các dữ liệu chung cần thiết cho việc xử lý chương trìnhđiều khiển
- Khối dữ liệu riêng DI (Instance Data Block)
Khối dữ liệu dùng riêng lưu trữ các dữ liệu riêng cho một chương trình nào đó trong việc
xử lí chương trình điều khiển
Ngoài ra trong PLC S7-200 còn hàm hệ thống SFC (System Function) và khối hàm hệthống SFB (System Function Block)
4.1.6 Lập trình một số lệnh cơ bản.
* Nhóm lệnh logic
Trang 18- Lệnh LD và lệnh A: lệnh AN, lệnh O, lệnh ON…
* Nhóm lệnh thời gian
Chương trình điều khiển sử dụng các lệnh thời gian để theo dõi, kiểm soát và quản lícác hoạt động có liên quan đến thời gian
Khi một bộ thời gian được khởi phát thì giá trị thời gian cần được nạp vào thanh ghi
CV (Current value) Do đó, muốn dùng các lệnh thời gian phải nạp giá trị thời gian cầnđặt vào thanh ghi CV trước khi bộ thời gian hoạt động
Trong các bộ thời gian của S7-200 ngoài tín hiệu kích thích chính như các bộ thời giancủa các PLC khác, còn có tín hiệu kích thích cưỡng bức, tín hiệu kích thích cưỡng bứccho phép tính lại thời gian từ đầu khi có sườn lên của tín hiệu này, tuy nhiên tín hiệu kíchthích cưỡng bức chỉ có giá trị khi tín hiệu kích thích chính có giá trị 1 Lệnh thực hiệnkích thích cưỡng bức là FR Lệnh FR chỉ có ở dạng lập trình STL.Bộ thời gian cũng cóthể dùng lệnh R để xóa
Trang 19 Thiết kế băng tải vận chuyển sản phẩm.
Thiết kế các cảm biến để phát hiện sản phẩm
Thiết kế cánh tay robot để gắp sản phẩm đặt vào thùng sản phẩm
Thiết kế hệ thống điều khiển
Thiết kế cơ cấu đẩy sản phẩm
2.2.PHÂN TÍCH, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
Trang 20phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được
sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyến các cơ cấu nhẹ, trong các xưởngluyện kim dùng đề vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thìdùng vận chuyển nhiên liệu
Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc một
số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chấtthì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các côngđoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được
2.2.1.2 Ưu điểm của băng tải.
Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằmngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng Vốn đầu tư khônglớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy,năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm
Tuy vậy phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế do độ dốc cho phép của băng tảikhông cao và không đi theo đường cong được
2.2.1.3 Cấu tạo chung của băng tải.
Trang 21Hình 2.2- Cấu tạo băng tải.
1 Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật
2 Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo
3 Bộ phận căng, tạo và giử lực căng cần thiết cho bộ phận kéo
4 Hệ thống đở (con lăn, giá đở )làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc
2.2.1.4 Các loại băng tải và phương án lựa chọn.
Trang 22* Lựa chọn băng tải.
- Đối với sản phẩm là chất lỏng ta dùng băng tải kênh dẫn
- Đối với sản phẩm rời rạc thì ta dùng băng tải con lăn hoặc băng tải đai con lăn hoặcbăng tải đai
Hình 2.3- Băng tải đai Hình 2.4- Băng tải con lăn.
Trong hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao, băng tải có nhiệm vụ cung cấp sảnphẩm và thùng chứa để phân loại Do yêu cầu là sản phẩm và thùng ở dạng rời rạc nên tachọn phương án dùng băng tải đai là phù hợp với yêu cầu đặt ra
Ưu điểm khi dùng băng tải đai trong hệ thống:
Trang 23- Sản phẩm, thùng được dẫn trực tiếp trên băng tải.
- Tải trọng của băng tải không cần lớn
- Thiết kế dễ dàng, dễ thi công
- Vật liệu dễ tìm, giá thành rẻ
2.2.1.5 Chọn động cơ cho băng tải.
Băng tải dẫn động bằng động cơ điện DC Ta có thể lựa chọn các phương án sau:
- Động cơ DC
Hình 2.5- Động cơ DC KM3448A.
+ Ưu điểm: giá thành rẻ, dễ điều khiển, moment xoắn lớn
+ Nhược điểm: Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp
Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác
- Động cơ bước
+ Ưu điểm: Điều khiển vị trí tốc độ chính xác, không cần mạch phản hồi
Thường sử dụng trong các loại máy CNC
+ Nhược điểm: Giá thành cao, momen xoắn nhỏ
Trang 24- Động cơ servo.
+ Ưu điểm: Có thể hoạt động ở tốc độ cao Nếu tải đặt vào động cơ tăng thì bộ điềukhiển sẽ tự tăng dòng đến cuộn dây động cơ giúp động cơ tiếp tục quay, tránh được hiệntượng trượt bước
Hình 2.6- Động cơ bước.Hình 2.7- Động cơ Servo.
Với yêu cầu của của băng tải là không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng nhỏ, giáthành rẽ, dễ điều khiển ta chọn động cơ điện một chiều dễ dẫn động cho băng tải Động
cơ được chọn yêu cầu phải có moment lớn do yêu cầu làm của băng tải có tải trọng Vàbăng tải chuyển động với vận tốc nhỏ nên ta chọn động cơ có tốc độ thấp nhưng phảiđảm bảo yêu cầu về tốc độ cũng như tải Vì thế chọn động cơ KM-3448 là thích hợp nhất
(Hình 2.5) Động cơ KM-3448 được thiết kế tích hợp bộ giảm tốc bên trong nên có thể tải
trọng khá lớn
Động cơ có các thông số như sau: Nguồn 24VDC, n = 220(vòng/phút), công suất0,009 kW Moment xoắn cực đại 7,5 N.m; khối lượng 250g, đường kính trục 6mm Hệ sốgiảm tốc là 50:1 Nhông bằng thép, tuyệt đối không có hiện tượng bị bể nhông, không cóhiện tượng bị gãy cùi
2.2.1.6 Chọn bộ truyền dẫn động cho băng tải.
Các loại bộ truyền có khí thường gặp như:
- Bộ truyền bánh răng
- Bộ tuyền trục vít-bánh vít
Trang 25+ Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau (<15m).
+ Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẻo của đai nên có thể truyền động với vận tốc lớn
+ Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu
+ Kết cấu và vận hành đơn giản
+ Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự qua tải xảy ra trên động cơ
Hình 2.8- Bộ truyền đai.
2.2.2 Cơ cấu đẩy và gắp sản phẩm.
2.2.2.1 Giới thiệu cơ cấu chấp hành.
Trang 26Hình 2.9- Pittong Xilanh.
Cơ cấu chấp hành có nhiện vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơhọc.Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển độngquay (động cơ khí nén)
Xilanh tác dụng đơn (xilanh tác dụng một chiều): Áp lực khí nén chỉ tác dụng vào mộtphía của xilanh, phía còn lại là do ngoại lực hay lò xo tác dụng
Hình 2.10- Xilanh tác dụng đơn.
Xilanh tác dụng hai chiều (xilanh tác dụng kép):
Nguyên lý hoạt động của xilanh tác dụng hai chiều là áp suất được dẫn từ cả hai phía
Hình 2.11- Xilanh tác dụng hai chiều.
1 Cửa nối mặt đáy pittong 6 Cửa nối mặt trước pittong
2 Diện tích cần pittong 7 Mặt đáy pittong
Trang 27* Dùng động cơ để đẩy và gắp sản phẩm.
- Ưu điểm: + Giá thành rẻ
+ An toàn khi sử dụng
+ Thời gian trể nhỏ
+ Mức độ thất thoát năng lượng không đáng kể
- Nhược điểm: + Chuyển động gây tiếng ồn do ma sát sinh ra
+ Tuổi thọ không cao do bị mài mòn
+ Kích thước hơi cồng kềnh
* Dùng xilanh-Pittong thủy lực để đẩy và gắp sản phẩm
Hình 2.12- XiLanh thủy khí.
- Ưu điểm: + Tuổi thọ cao, chịu quá tải tốt
+ Ít tiêu hao ma sát khi chuyển động
+ Êm ái, cơ cấu chấp hành nhẹ nhàng, ít giật cục gây ấn suất động
+ Thiết kế đảo chiều dễ dàng, chịu quá tải tốt
- Nhược điểm: + Có thời gian trể lớn hơn cơ khí Chế tạo đòi hỏi chính xác cao
Trang 28+ Giá thành cao, chế tạo đòi hỏi chính xác cao.
+ Mức độ an toàn không cao khi vận hành
+ Hiệu suất không cao do sự rò rỉ khí, mất mát từ ống dẫn khí
Phân tích những phương án đó, chúng em chọn phương án sử dụng xilanh kép để đưavào hệ thống Tạo sự linh hoạt trong điều khiển, đáp ứng yêu cầu đặt ra
2.2.3 Các cảm biến phát hiện thùng và sản phẩm.
2.2.3.1 Giới thiệu cảm biến hồng ngoại.
Hình 2.13- Cảm biến hồng ngoại dùng led phát thu phát.
Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có phần phát và phần thu.Phần phát phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại ví ánhsáng hồng ngoại có đặc điểm là ít bị nhiễu so với các loại ánh sáng khác Hai bộ phậnphát và thu hoạt động với cùng tần số Khi có sản phẩm đi qua giữa phần phát và phầnthu, ánh sáng hồng ngoại bị che bộ phận thu sẽ hoạt động với tần số khác tần số phát nhưthế tạo ra một xung tác động với bộ phận sử lí Vậy bộ phận phát và bộ phận thu phải cónguồn phát tạo dao động Bộ phận dao động tác động tới công tắc đóng ngắt của nguồnngắt và nguồn thu ánh sáng Có nhiều linh kiện phát và thu ánh sáng hồng ngoại nhưngchúng em chọn led hồng ngoại và nguồn ánh sáng hồng ngoại Bộ phận tạo dao động cóthể dùng mạch LC, cổng logic, hoặc IC dao động Với việc sử dụng IC chuyên dùng tạodao động, bộ tạo dao động sẽ trở nên đơn giản hơn với tần số phát và thu
Trang 29Ta chọn IC khuyếch đại để khuếch đại tín hiệu lên đủ lớn
2.2.3.2 Lựa chọn phương án.
Trong một hệ thống tự động một thành phần rất quan trọng là cảm biến Cũng giốngnhư các giác quan của con người, cảm biến giúp robot nhận biết được môi trường xungquanh Từ đó đưa ra các phản ứng thích hợp ở cơ cấu chấp hành Có rất nhiều loại cảmbiến:
- Cảm biến hồng ngoại
- Quang điện trở
- Tế bào quang điện
- Cảm biến siêu âm
Pittong có các thông số như sau: Nguồn 24VDC
Cơ cấu đẩy đòi hỏi lực tác dụng phải lớn và không bị trượt trong quá trình đẩyvà gắpsản phẩm.Chính vì vậy ta chọn Pittong có thông số như trên để tiện trong quá trình lắpráp cũng như giảm bớt chi phí
Thanh ray.
Công dụng : kết hợp hai thanh ray giúp cánh tay chuyển động tịnh tiến lên xuống, nâng
hạ một cách dễ dàng Thanh ray còn lại được thiết kế nằm ngang giúp cánh tay chuyểnđộng tịnh tiến vào ra để gắp và thả sản phẩm vào đúng vị trí yêu cầu trong hệ thống
Trang 30- Cánh tay gắp phải được thiết kế một cách chắc chắn, có độ chính xác cao.
- Chịu được lực lớn trong qua trình nâng hạ, gắp sản phẩm
- Hệ thống nâng hạ, gắp sản phẩm phải có lực đủ lớn
- Cánh tay không bị ngã hay lệch trong khi di chuyển
- Đảm bảo yêu cầu về mặt thẩm mỹ
2.2.4.3 Lựa chọn phương án.
* Thiết kế khung cánh tay gắp
- Yêu cầu: cánh tay gắp là phần chịu tải trọng lớn nhất trong mô hình cơ khí, khung cánhtay phải chịu lực, chịu tải trọng va đạp nếu có sự cố xảy ra, chịu tải trọng của thanh trượt
bi khi hoạt động ở chế độ làm việc bình thường, giúp cho làm việc ổn định hiệu quả hơn
và đảm yêu cầu về thẩm mỹ của robot
* Thiết kế hệ thống di chuyển tịnh tiến lên xuống, ra vào
Hệ thống đi chuyển lên xuống là hệ thống đòi hỏi phải có độ chính xác cao, và tốc độhợp lí Sử dụng thanh trượt để cánh tay tịnh tiến lên xuống một cách dễ dàng
Hệ thống ra vào của cánh tay cũng sử dụng thanh trượt để hạn chế ma sát trong quátrình di chuyển, thanh trượt này là loại thanh trượt được dùng nhiều trong các máy in,