Nhan đề : Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển máy gấp áo phông tự động Tác giả : Trần Xuân Đức Người hướng dẫn: Phạm Minh Hải Từ khoá : Áo phông; Máy gấp quần áo tự động; Áo Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về máy gấp quần áo tự động; tính toán thiết kế hệ thống cơ khí; thiết kế hệ thống điều khiển; đánh giá hiệu quả các giải pháp kỹ thuật.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên i i đ i i giảng viê h ng
dẫn: TS Phạm Minh Hải, Tr ởng bộ môn C ở thi t k máy và robot đ ận
ì h h ng dẫ v r ạy nhi u ki h đ hời độ viê
và tạo mọi đi u kiện thuận l i h i r rì h hiê v h h h
ậ v
T i i h h h ả hầy, cô giáo thuộc việ C Khí đ iúp
đỡ, chia sẻ và truy đạt cho tôi nhi u ki n th c bổ ích trong quá trình tôi học tập tại Viện
Đặc biệt, t i i h h ì h ả h h h gửi t i i đì h của tôi, nh ời đ ê i ủ hộ độ viê tôi trong suốt rì h
Trang 3DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PLC Programmable logic controller Bộ điều kiển Logic lập trình được
CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm
TPU Thermoplastic Polyurethane Nhựa nhiệt dẻo
RAM Random Access Memory Bộ nhớ khả biến
EPROM Erasable Programmable
TTL Transistor-transistor logic Mạch logic transitor
CMOS Complementary
FBD Function Block Diagram Ngôn ngữ khối
TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển giao vận
Trang 4MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MÁY GẤP QUẦN ÁO TỰ ĐỘNG 1
1.1 Nhu cầu về máy gấp quần áo tự động 1
1.2 Các hệ thống gấp áo phông tự động trên thế giới 2
1.3 Các hệ thống gấp áo phông tự động trong nước 5
1.4 Định hướng nghiên cứu 5
1.4.1 Các cách g p áo phông 5
1.4.2 Thông số của áo phông 6
1.4.3 Yêu cầu bài toán 8
1.4.4 S đ tổng thể 9
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 13
2.1 Tính toán thiết kế động học 13
2.1.1 Tính toán thi t k u g p 13
2.1.2 Tính toán thi t k h đổi chi u rộng g p 18
2.2 Thiết kế các chi tiết máy 20
2.2.1 C u g p 20
2.2.2 B ải 21
2.3 Tính toán lựa chọn nguồn động lực 24
2.3.1 Khảo sát các giải pháp truy động 24
2.3.2 Chọ độ 27
2.3.3 Phân phối tỷ số truy n 29
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 31
3.1 Lập sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển và giải thuật 31
3.1.1 Thi ập đ hệ hố h – hí 31
3.2 Lựa chọn các phần tử của hệ thống điều khiển 46
3.2.1 ệ hố h v hí 46
3.2.2 Bộ đi u khiển 52
3.2.3 Độ h đ ng bộ ba pha 58
3.2.4 Bi n tầ IG5A đi u khiể độ 3 ph 60
3.3 Xây dựng giao diện người dùng 63
CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 65
4.1 Đánh giá về cơ cấu chấp hành 65
Trang 54.2 Đánh giá về hệ thống điều khiển 67
KẾT LUẬN 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70
PHỤ LỤC 71
Trang 6
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ 30
Bảng 2: Phân công tín hiệu vào 32
Bảng 3: Phân công tín hiệu ra 33
Bảng 4: Thông số kỹ thuật động cơ HEM 60
Bảng 5: Bảng thống kê các sản phẩm của biến tần IG5A[4] 61
Bảng 6: Kết quả chạy thực nghiệm hệ thống gấp áo phông tự động 68
Bảng 7: Bảng lựa chọn thông số kỹ thuật bộ truyền đai 87
Bảng 8: Bảng thông số Pulleys 89
Bảng 9: 5mm Pitch Standard Metric Belts Type 5M 90
Bảng 10: Hệ thống chiều dài Belt 91
Bảng 11: Tỉ lệ công suất với 5M Belt 91
Trang 7DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Máy gấp quần qáo Laundroid 2
Hình 2: Máy gấp quần áo Foldimate 3
Hình 3: Máy FS-21 3
Hình 4: Máy FS-23 4
Hình 5: Máy STP 1000 4
Hình 6: Cách gấp 1 5
Hình 7: Cách gấp 2 6
Hình 8: Kích thước áo 7
Hình 9: Áo phông 8
Hình 10: Sơ đồ tổng thể Hệ thống máy gấp áo phông tự động 9
Hình 11: Đặt áo lên máy 9
Hình 12: Gấp dọc áo 10
Hình 13: Áo đến điểm gấp 1 10
Hình 14: Gấp ngang áo 1 10
Hình 15: Áo đến điểm gấp 2 11
Hình 16: Đặt khuôn áo 11
Hình 17: Gấp ngang áo 2 12
Hình 18: Đưa áo đến bộ phận đóng gói 12
Hình 19: Cơ cấu gấp thông thường 13
Hình 20: Cơ cấu gấp cải tiến 14
Hình 21: Cơ cấu gấp 4 khâu bản lề 14
Hình 22: Xác định kích thước khâu trung gian BC 15
Hình 23: Cơ cấu gấp 4 khâu với khâu AB cong 16
Hình 24: Cơ cấu gấp ngang 17
Hình 25: Tính toán kích thước động học cơ cấu gấp ngang 17
Hình 26: Điều chỉnh chuyển động của 2 trục gấp độc lập với 2 động cơ tịnh tiến 19
Hình 27: Điều chỉnh chuyển động của 2 trục gấp với 1 động cơ 19
Hình 28: Mô tả cơ chế hoạt động cơ cấu thay đổi chiều rộng gấp 20
Trang 8Hình 31: Bản vẽ lắp cơ cấu gấp ngang và dọc 21
Hình 32: Bản vẽ lắp cơ cấu gấp và cơ cấu thay đổi chiều rộng gấp 21
Hình 33: Chiều dài sơ bộ băng tải 22
Hình 34: Kích thước sơ bộ băng tải 22
Hình 35: Tấm truyền băng tải 23
Hình 36: Kết cấu băng tải 23
Hình 37: Sơ đồ bộ truyền sử dụng đai răng 25
Hình 38: Sơ đồ băng tải máy gấp áo phông 25
Hình 39: Hiệu suất bộ truyền ổ lăn 27
Hình 40: Thông số kỹ thuật động cơ 28
Hình 41: Sơ đồ truyền động 29
Hình 42: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy gấp áo phông tự động 31
Hình 43: Sơ đồ khối cơ cấu chấp hành hệ thống gấp áo phông tự động 31
Hình 44: Sơ đồ giải thuật phase 1 33
Hình 45: Sơ đồ giải thuật phase 2 34
Hình 46: Sơ đồ giải thuật phase 3 35
Hình 47: Sơ đồ giải thuật phase 4 36
Hình 48: Sơ đồ hệ thống y lanh khí n n 37
Hình 49: Trình tự trong phas 1 37
Hình 50: Đặt áo l n áy 38
Hình 51: ấp hai b n áo 38
Hình 52: 1 - 6 Trình tự phas 2 40
Hình 53: ấp đuôi 41
Hình 54: Đuôi áo đ được gấp 41
Hình 55: 1 - 5 Trình tự phase 3 43
Hình 56: ấp đôi áo 43
Hình 57: Áo được gấp đôi 1 nửa n tr n khuôn áo 44
Hình 58: X 1 – X 6 Trình tự phas 4 45
Hình 59: Xy lanh CDM2E20-150Z 47
Hình 60: Các thông số hình học của y lanh 47
Hình 61: Trạng thái bình thường van đóng 48
Hình 62: Trạng thái được cấp khí n n – van 49
Trang 9Hình 63: an điện t 5 cổng S 5120-5LZD-C6 50
Hình 64: Cả biến t -M9B 51
Hình 65: Sơ đồ cấu trúc của PLC 55
Hình 66: PLC S7 1200 58
Hình 67: Sơ đồ năng lượng của áy điện KĐB 59
Hình 68: Động cơ không đồng bộ 3 pha HEM 60
Hình 69: Sơ đồ đấu dây của biến tần IG5A[4] 62
Hình 70: Biến tần SV040IG5A-4 63
Hình 71: Giao diện người dùng HMI 64
Hình 72: Cơ cấu gấp dọc 65
Hình 73: Cơ cấu gấp ngang 66
Hình 74: Cụm chuyển động và cơ cấu kẹp áo đưa vào túi đóng gói 67
Hình 75: Hệ thống mạch điều khiển PLC 67
Hình 76: Xích tải đơn 71
Hình 77: Xích tải rộng 71
Hình 78: Băng tải con lăn 72
Hình 79: Băng tải trên máy gấp quần áo 72
Hình 80: Thang đo độ cứng shore 73
Hình 81: mẫu P10 74
Hình 82: Mẫu E-15ENME 75
Hình 83: Mẫu Matt Black 76
Hình 84: Sơ đồ băng tải tính lực căng 77
Hình 85: Các loại con lăn 80
Hình 86: Kích thước con lăn 81
Hình 87: Thông số kỹ thuật con lăn 82
Hình 88: Hệ thống băng tải con lăn 83
Hình 89: Lực tác động tr n con lăn 84
Hình 90: Trục con lăn chủ động 84
Hình 91: Lựa chọn bộ truyền đai 86
Hình 92: Sơ đồ bộ truyền đai 87
Trang 10CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MÁY GẤP QUẦN ÁO TỰ
ĐỘNG
1.1 Nhu cầu về máy gấp quần áo tự động
Thế kỉ 21 là thế kỉ của công nghiệp 4.0 với vô số đổi mới và thành tựu Trong số
đó ngành công nghiệp dệt may có vai trò quan trọng và được chú trọng đầu tư phát triển Kinh tế đời sống xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu ăn ặc không chỉ d ng lại chỗ chỉ để phục vụ cho việc bảo vệ cơ thể, sức khoẻ con người mà còn để là đẹp thêm cho cuộc sống Thêm nữa, dệt ay là ngành “ti n phong” trong chiến lược xuất khẩu hàng hóa Việt Nam ra thị trường thế giới, thu về cho đất nước một lượng ngoại tệ khá lớn Nhiều nă qua đ cho thấy đây là ngành có đóng góp lớn và ổn định vào mục ti u tăng trư ng xuất khẩu
Về cơ cấu công ty theo s hữu, doanh nghiệp tư nhân chiế đến 84% tổng số doanh nghiệp trong khi doanh nghiệp FDI chỉ chiếm tỷ trọng 15%, phần còn lại 1% là các doanh nghiệp nhà nước Tuy nhiên, xuất khẩu hàng dệt may của khối FDI trong 9 tháng của nă 2017 đạt 11,6 tỷ US tăng nhẹ 9,5% so với cùng kỳ
nă trước và chiếm 60,5% trị giá xuất khẩu hàng dệt may của cả nước Một số doanh nghiệp v a và nhỏ còn khá khó khăn trong việc kinh doanh, tiếp cận khách hàng cũng như đầu tư trang thiết bị, máy móc hiện đại
Về phương thức xuất khẩu: Hàng dệt may Việt Nam có chất lượng và uy tín, có thể đáp ứng được các đơn hàng lớn, sản lượng linh hoạt Xuất khẩu hàng dệt may của Việt Nam hiện nay chủ yếu may gia công theo hình thức CMT đơn giản cho các h ng nước ngoài Muốn ngành dệt may vận hành hiệu quả nhất, các thiết bị công nghệ vô cùng quan trọng phải đi song song cùng với năng suất và trình độ của người lao động
Ngày nay, hàng may mặc đang ngày càng tr nên phổ biến, với sự quen thuộc của sản phẩm này trong cuộc sống, dường như khiến cho mọi người qu n đi sự tồn tại của quy chuẩn đóng gói hàng hóa Quy trình đểđóng gói hàng may mặc luôn tuân theo một tiêu chuẩn gồ các bước như: gấp sản phẩ đóng gói sản phẩ đưa vào bao bì đóng thùng sản phẩ để vận chuyển, xuất khẩu sản phẩm Với công đoạn gấp và đóng gói hàng ay ặc tư ng ch ng là đơn giản và dễ
Trang 11dàng, nhưng trong đó chúng vẫn có một số tiêu chuẩn về đóng gói hàng hóa ay mặc mà bạn phải tuân theo
Do vậy các công ty sản xuất hàng may mặc có nhu cầu rất lớn trong việc
tự động hóa quá trình đóng gói sản phẩm may mặc nói chung, cũng như ặt hàng áo phông nói riêng, nh m tiết kiệm thời gian, nhân công mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu quy chuẩn đóng gói
1.2 Các hệ thống gấp áo phông tự động trên thế giới
Laundroid là máy gấp quần áo đầu tiên ra đời vào nă 2015 (Hình 1) Đây
là một thiết bị gia dụng robot được sử dụng để tự động giặt, sấy khô, phân loại
và gấp quần áo vào tủ quần áo chuyên dụng Nó lần đầu ti n được giới thiệu và trình diễn tại triển l điện tử tiêu dùng CEATEC 2015 Tokyo Thiết bị này được hợp tác phát triển b i Daiwa House, Panasonic và Seven Dreamers Hệ thống nhận dạng hình ảnh và cánh tay robot của nó hiện mất t ba đến 10 phút để chọn và gấp t ng ón đồ, hoặc để qua đ cho ột khối lượng đồ giặt Sau đó trong CES 2017 FoldiMat Inc đ giới thiệu Foldimate, máy giặt gấp các mặt hàng quần áo được kẹp vào một giá đỡ thẳng đứng để đưa qua áy gấp (Hình 2)
Trang 12Hình 2: Máy gấp quần áo Foldimate
Hình 3: Máy FS-21
Trang 13Hình 4: Máy FS-23
Hình 5: Máy STP 1000
Các máy trên thị trường như áy FS-21, FS-23, hầu hết đều chỉ có chức năng
Trang 1450 000 đô la/máy Hoặc các dòng áy được sản xuất t Trung Quốc chất lượng trung bình, nhưng giá thành khá cao khoảng trên 25 000 đô la/ áy
1.3 Các hệ thống gấp áo phông tự động trong nước
Th o như khảo sát trên thị trường các hệ thống gấp áo phông trong nước chủ yếu được nhập về t nước ngoài như: Trung Quốc, Châu Âu, Mỹ đ được khảo sát
tr n Đây cũng là nguy n nhân và là động lực để tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển cho máy gấp áo phông tự động” do kỹ sư iệt Nam trực tiếp thực hiện
1.4 Định hướng nghiên cứu
1.4.1 Các cách gấp áo phông
Quy trình gấp áo phông thường theo 2 cách sau [1, 2]:
a) Cách gấp 1
Gấp ngang p dưới áo
Gấp dọc thân áo lần lượt 2 b n (để nguyên tay áo)
Gấp nốt phần tay áo th a
Gấp đôi thân áo để hoàn thiện
Hình 6: Cách gấp 1
Trang 15Hình 7: Cách gấp 2
b) Cách gấp 2:
Gấp cánh tay
Gấp dọc theo mép t cổ áo
Là tương tự với bên còn lại
Gấp đôi thân áo để hoàn thiện
Thời gian gấp thủ công trung bình là 15s/áo
c) Các bước gấp cho máy [1, 2]
T tham khảo một số kiểu gấp áo thủ công ta lập quy trình gấp cho máy Kết hợp cả 2 cách gấp để tận dụng ưu điểm của t ng cách ta có được cách gấp tối
ưu cho t ng cỡ áo phù hợp Tổng hợp lại quy trình gấp sẽ trải qua 3 bước chính:
Bước 1: Gấp dọc áo: Áo được gấp dọc th o thân áo để đạt chiều rộng v a
Trang 16Để tính toán thiết kế máy ta cần quan tâ đến một vài thông số của đối tượng Ở đây ta cần chú ý tới 2 thông số chính là kích thước và khối lượng
a) Kích thước áo phông
Kích thước cơ cấu gấp sẽ phải thích hợp với kích thước áo
Hình 8: Kích thước áo
b) Khối lượng áo
Tham khảo số liệu t trang www.omo.com Trọng lượng trung bình của áo sơ
mi và áo phông là 200gr/cái
Trang 17Hình 9: Áo phông 1.4.3 Yêu cầu bài toán
T phân tích đối tượng ta thấy có 3 vấn đề:
Thiết kế hệ thống tích hợp gấp và đóng gói: Nếu chỉ cần gấp áo thì mẫu FS-21 (Hình 3) đ giải quyết được yêu cầu Nên ta cần tìm ra giải pháp kết hợp được 2 việc gấp và đóng gói
Thiết kế cơ cấu gấp: Chuyển đổi t gấp thủ công sang máy Chọn cơ cấu gấp thế nào để áo phẳng phiu và tốc độ phải nhanh hơn gấp thủ công, kích
Trang 181.4.4 Sơ đồ tổng thể
T yêu cầu về chức năng là chế tạo hệ thống gấp và đóng gói áo phông các kích
cỡ khác nhau ta ác định được sơ bộ các cơ cấu được sắp xếp như sau:
Hình 10: Sơ đồ tổng thể Hệ thống máy gấp áo phông tự động
Giải pháp đặt ra là dùng băng tải di chuyển áo đến các vị trí gấp và đóng gói
Như vậy ta có quy trình gấp mô tả như sau:
Hình 11: Đặt áo lên máy
Bước 1: Áo được đặt l n áy Kích thước ban đầu là chiều dài L, chiều rộng B
Trang 20Bước 4: Gấp ngang áo lần 1 Chiều dài áo còn lại là L-L1
Hình 15: Áo đến điểm gấp 2
Bước 5: Băng tải đưa áo đến điểm gấp 2- điểm giữa áo (áo sẽ được gấp đôi)
Đồng thời đầu băng tải chiếc áo nữa được đặt lên
Hình 16: Đặt khuôn áo
Bước 6: Khuôn áo được đặt vào 1 nửa trước của áo (phần cố định)
Khuôn áo có tác dụng để đưa áo vào túi giữ cho áo không bị nhàu khi đút vào túi
Trang 21Hình 17: Gấp ngang áo 2
Bước 7: Áo được gấp đôi ột nửa được n m trên khuôn áo
Hình 18: Đưa áo đến bộ phận đóng gói
Bước 8: Khuôn áo đưa áo đi hết băng tải và đến bộ phận đóng gói
Như vậy, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu các phần mềm lập trình trên máy tính, t
đó thay đổi, cải tiến phương pháp lập trình để tì ra phương án đơn giản nhất, dễ
sử dụng nhất, phù hợp với điều kiện hiện tại Thiết bị nghiên cứu bao gồm:
- Máy tính
- Bộ điều kiển PLC
- Băng tải
- Các cảm biến quang, cảm biến màu
- Các thiết bị ghép nối, lắp đặt và các thiết bị phụ trợ
Trang 22CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
2.1 Tính toán thiết kế động học
2.1.1 Tính toán thiết kế cơ cấu gấp
a) Cơ cấu gấp dọc
Hình 19: Cơ cấu gấp thông thường
Cơ cấu gấp về cơ bản là một tay gấp quay quanh trục cố định và được đẩy băng ột y lanh Nhưng nếu chỉ gồm 1 xy lanh và tay gấp thì góc quay của tay gấp sẽ bị hạn chế rất nhiều b i khoảng cách d và hành trình xy lanh Nếu muốn góc quay khoảng 100o thì xilanh phải dài ra gấp đôi tức hành trình băng chiều dài thân xy lanh, không có, hoặc nếu khoảng cách d quá bé góc quay còn chẳng vượt qua được 90o Vì vậy ta thay đổi b ng cách nối thêm 2 thanh nữa được cơ cấu như Hình 20
Trang 23Hình 20: Cơ cấu gấp cải tiến
Về cơ bản cơ cấu gấp có dạng 4 khâu bản lề ABC như Hình 21 dưới đây
Hình 21: Cơ cấu gấp 4 khâu bản lề
Khâu dẫn là AB Khâu công tác là CD, vì vậy góc quay alpha cần đủ lớn
T thực tế ta thấy góc alpha tối thiểu là 120 độ và để lực lúc gấp là mạnh nhất (gia tốc nhanh) thì vị trí ban đầu BC nên vuông góc với CD
Trang 24Hình 22: Xác định kích thước khâu trung gian BC
Cố định thông số chiều dài AD=100,AB=CD =200 ,góc ,
Tì độ dài BC
Trang 25Khi hoạt động góc bé có thể gây va chạm giữa các khâu nên ta có thể làm khâu
AB cong 1 chút
Hình 23: Cơ cấu gấp 4 khâu với khâu AB cong
b) Các thông số cần tính chọn xy lanh:
c: đường kính trong của xi lanh (mm)
r: đường kính trục trong của xi lanh (mm)
A: diện tích bề mặt bên trong (m2)
Trang 26c) Cơ cấu gấp ngang
Hình dáng chung và kích thước động học của cơ cấu gấp ngang tương tự như
cơ cấu gấp dọc cũng là cơ cấu 4 khâu bản lề, truyền động b ng xy lanh khí nén Nhưng với gấp dọc y lanh khí n n đặt thẳng đứng còn gấp ngang xy lanh phải đặt n ngang để không vướng vào băng tải động cơ phía dưới được mô tả như Hình 24
Hình 24: Cơ cấu gấp ngang
Tay gấp có dạng chữ L với đoạn DE là phần gấp áo Kích thước còn lại tính tương tự gấp dọc
Hình 25: Tính toán kích thước động học cơ cấu gấp ngang
Trang 27Cố định thông số chiều dài AD=100,AB=CD =200 ,góc ,
Tì độ dài BC
2.1.2 Tính toán thiết kế cơ cấu thay đổi chiều rộng gấp
a) Chọn hình dáng cơ cấu
Theo yêu cầu bài toán, máy có thể gấp được nhiều cỡ áo khác nhau nên cần thiết kế cơ cấu thay đổi cho hợp lý Đối với chiều dài áo thì ta có thể thay đổi chiều dài gấp tùy theo vị trí d ng của băng tải Nhưng với chiều rộng áo ta cần thay đổi chiều rộng giữa hai trục gấp dọc Để 2 trục gấp dọc có thể di chuyển được ta đặt vào 2 khớp trượt tịnh tiến 2 đầu mỗi trục gấp Tiếp th o là sao để hai trục cùng chuyển động được Phương án đặt ra có thể điều chỉnh chuyển động của hai trục gấp độc lập với nhau nhờ hai động cơ tịnh tiến (Hình 26), cách này đơn giản nhưng không tối ưu về chi phí sản xuất
Trang 28Hình 26: Điều chỉnh chuyển động của 2 trục gấp độc lập với 2 động cơ tịnh
tiến
Để giảm bớt chi phí, chỉ sử dụng một động cơ tịnh tiến thì 2 trục gấp dọc phải liên kết với nhau để truyền chuyển động (Hình 27)
Hình 27: Điều chỉnh chuyển động của 2 trục gấp với 1 động cơ
Trục gấp dọc 1 được liên kết với trục gấp dọc 2 lần lượt qua 3 khâu trung gian Như vậy khi trục gấp 1 được ĐCTT tác động di chuyển ra vào sẽ kéo theo sự quay của khâu 1 Khâu 1 quay quanh trục đầu nối với trục 1 đang di chuyển tịnh
Trang 29tiến đi ra sẽ k o khâu 2 trượt tịnh tiến đi l n Khâu 2 đi l n đẩy khâu 3 và đẩy trục 2 đi ra (Hình 28)
Hình 28: Mô tả cơ chế hoạt động cơ cấu thay đổi chiều rộng gấp
Như vậy 2 trục gấp dọc di chuyển ra vào tương đối cùng nhau
2.2 Thiết kế các chi tiết máy
2.2.1 Cơ cấu gấp
Trang 30Hình 30: Cơ cấu gấp ngang
Hình 31: Bản vẽ lắp cơ cấu gấp ngang và dọc
Hình 32: Bản vẽ lắp cơ cấu gấp và cơ cấu thay đổi chiều rộng gấp
2.2.2 Băng tải
a) Kích thước sơ bộ
T chiều dài sơ bộ của các cơ cấu lắp cùng với băng tải đầu ti n ta tính được chiều dài khung
Trang 31Hình 33: Chiều dài sơ bộ băng tải
Chiều dài băng tải tính b ng tổng chiều cài sơ bộ các bộ phận lắp trên nó b ng
LBT = 1000 + 250 + 200 + 700 + 500 + 250 = 2900 (mm) = 2.9 (m) 3( )m
Hình 34: Kích thước sơ bộ băng tải
Băng tải sẽ được chia thành nhiều tấm mảnh rời nhau để tạo khe h cho cơ cấu
Trang 32Hình 35: Tấm truyền băng tải
Theo chiều dài băng tải được chia thảnh 2 phần:
Phần 1: bề rộng bị hạn chế b i cơ cấu gấp dọc nên ta chỉ có thể bố trí 3 tấm Phần 2: Ngay sau phần gấp dọc ta căng th 2 tấm nữa để đạt độ rộng cần thiết
b) Bố trí các thành phần
Với các thành thành phần cần thiết của băng tải như bộ truyền con lăn căng băng ta cần bố trí hợp lý với kết cấu chung của máy(Hình 36)
Hình 36: Kết cấu băng tải
- Động cơ 5 bộ truyền đai răng puly11 puly12 con lăn 1 con lăn 7 n m đầu và cuối băng tải tạo mặt phẳng làm việc
- Con lăn 3 9 10 13 14 dẫn hướng phần băng không tải, tạo không gian cho các cơ cấu khác
Trang 33- Con lăn 4 7 căng th 2 tấ băng phụ 15,16
- Căng đai 2 căng cho 3 tấ băng tải chinh
- Căng đai 7 căng cho 2 tấ băng tải phụ
Chức năng chính của cơ cấu căng băng là để đảm bảo lực căng tăng góc ô giữa
tấ băng và con lăn dẫn động, tránh sự trượt
Trong kết cấu này 3 tấ băng chính được dẫn động t trục puly 12 được tăng góc ô băng cơ cấu căng băng 12
Hai tấ băng phụ chạy được nhờ sự quay của con lăn 8 ì vậy ta lắp thêm con lăn 9 để tăng góc ô giữa tấ băng chính với bề mặt con lăn 8 và cần tăng góc
ôm giữa chính 2 tấ băng này với con lăn 8 ta dùng cơ cấu căng băng 7
2.3 Tính toán lựa chọn nguồn động lực
2.3.1 Khảo sát các giải pháp truyền động
Các bộ truyền được sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm: bánh răng ích đai
T bảng so sánh ta lưa chọn bộ truyền bánh răng có các đặc điểm nổi bật hơn các loại đai khác:
Không bị trượt như đai dẹt hoặc đai thang
Tỷ số truyền lớn: u 12 đôi khi u 20
Hiệu suất cao, không cần lực căng ban đâu lớn
Lực tác dụng lên ổ nhỏ
Trang 34Hình 37: Sơ đồ bộ truyền sử dụng đai răng
a) Tính công suất
Hình 38: Sơ đồ băng tải máy gấp áo phông
Khối lượng trung bình áo phông và áo sơ i là 200 (gr/cái) Nếu lấy tối đa có 2 chiếc áo trên máy thì khối lượng là
Trang 35Plv là công suất trên trục tang quay hoặc đĩa ích ( )
C là hệ số cản riêng phụ thuộc vào loại máy, loại băng Ta lấy C =4
Trang 364 4.27 0.864 14.758 15( )
lv
Nhưng do hiệu suất t ổ lăn bộ truyền nên công suất phải lớn hơn
Hình 39: Hiệu suất bộ truyền ổ lăn
1 2
15 15 15
17.284 17.3(W) 0.95 0.99
2.3.2 Chọn động cơ
T tính toán trên ta thấy công suất rất nhỏ nên ta có thể chọn công suất động cơ nhỏ nhất để giả giá thành đỡ tốn kém chi phí Ta chọn loại động cơ không đồng bộ ba pha
Ưu điểm của động cơ không đồng bộ ba pha:
Momen m máy lớn
Phổ biến được sử dụng rộng rãi
Cấu tạo đơn giản
Làm việc bền bỉ, tin cậy
Giá thành rẻ
Số vòng quay đồng bộ của động cơ không đồng bộ được tính
Trang 382.3.3 Phân phối tỷ số truyền
Hình 41: Sơ đồ truyền động
Ta có
2( / )60
cl
V r n m s
4.1 Trong đó
V là vận tốc băng tải
Trong đó r là bán kính con lăn băng tải (m)
ncl là tốc độ quay con lăn (vòng/phút)
4.2
ndc là tốc độ quay của động cơ (vòng/phút)
T 2.16 và 2.17 suy ra
4.3 Suy ra công thức tính tỷ số truyền:
4.4
Trang 39Bảng 1: Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ [3]
Ta thấy tỷ số truyền đ tính phù hợp với số liệu sách khuyên dùng
Trang 40CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.1 Lập sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển và giải thuật
3.1.1 Thiết lập sơ đồ hệ thống y lanh – khí n n
Sơ đồ hối:
Hình 42: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy gấp áo phông tự động
Hình 43: Sơ đồ khối cơ cấu chấp hành hệ thống gấp áo phông tự động