Đồ án lưu kho tự động

Hỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresv Số điện thoại : 0565271668 HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG MÔ TẢ: Cơ khí + Có đầy đủ bản vẽ 3d, mô hình chuẩn với bản thiết kế, ae yên tâm bảo vệ, không bị thầy vặn vẹo về kích thước thật + Gồm 6 vị trí đặt hàng, 1 vị trí để cấp hoặc lấy hàng + Khung làm bằng nhôm định hình chắc chắn, không bị lỏng lẻo theo thời gian + Cơ cấu truyền động bằng đai, sử dụng động cơ bước, được 3 trục x,y,x dẫn hướng bằng thanh dẫn hướng Chức năng: Điện + Sử dụng động cơ bước + Cảm biến phát hiện vật cản để phát hiện hàng tại vị trí lấy trả hàng + Màn hình LCD: theo dõi quá trình cấp trả hàng + Biến trở: điều chỉnh số lượng hàng lấy linh hoạt + Nút nhấn điều khiển cấp trả hàng + Driver điều khiển động cơ bước + Vi điều khiển: arduino nano + Thiết kế mạch in, sử dụng dây cáp chắc chắn, giúp hệ thống hoạt động ổn định, không có hiện tượng chập chờn như kiểu cắm dây truyền thống Chức năng: Cấp hàng + Có thể điều chỉnh số hàng nhập vào kho bằng biến trở, theo dõi số lượng cấp hàng và qua trình cấp hàng trên màn hình LCD + Sau khi nhập số lượng, nhấn nút nhập hàng và ấn nút start hệ thống sẽ chạy + Khi kết thúc Cấp 1 sản phẩm, tay nâng hàng sẽ ở vị trí chờ đến khi có ản phẩm tiếp theo được đặt vào vị trí thì mơi chạy tiếp + Khi kết thúc cấp n sản phẩm xong, Hoàn thành qua trình cấp hàng , Tay nâng về vị trí chờ và sẽ chờ đến khi có lệnh xuất hàng Lấy hàng: + Sau khi cấp hàng xong, nhấn nút lấy hàng rồi nhấn start hệ thông sẽ bắt đầu lấy hàng ra + Sau khi lấy ra 1 sản phẩm, tay nâng sẽ về vị trí cờ đến khi hàng lấy ra khỏi vị trí lấy trả hàng rồi mới chạy đi lấy tiếp cho đến khi hết hàng trong kho Hỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresv Số điện thoại : 0565271668

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS xxx

Chữ ký của GVHD

Hồ Chí Minh, 06 / 2021

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển mọi công ty, tổ chức đều cố gắng tối

ưu hóa dây chuyền sản xuất cũng như chuỗi cung ứng của mình Kho có một vai trò

vô cùng quan trọng trong chuỗi cung ứng đó Là một phần cốt lõi của quản lý hậu cần, kho của bạn không chỉ là một hoạt động phụ trợ lưu trữ hàng hóa, vật liệu hoặc tài sản Đó còn là một liên kết quan trọng cơ bản cho sự thành công của chuỗi cung ứng lớn hơn mà nó được kết nối Các vấn đề hoặc sự chậm trễ trong hoạt động kho

có thể chảy xuôi dòng để tác động đến việc lập hóa đơn, dòng tiền và sự hài lòng của khách hàng

Hệ thống nhà kho cũ truyền thống chủ yếu phụ thuộc vào sức người là chính

đã không còn phù hợp với thị trường hiện nay Để thay thế cho những kho truyền thống như vậy thì hệ thống kho tự động được ra đời giúp giải quyết các hoạt động xuất nhập hàng một cách nhanh chóng và chính xác, quản lí hàng hóa dễ dàng hơn, tối ưu được không gian kho bãi và rất nhiều những tiện ích khác nữa

Trải qua thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa, em đã tích luỹ được vốn kiến thức nhấtđịnh Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong Viện em được giao đề

tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu và hoàn thiện mô hình Kho hàng tự động”.

Đồ án tốt nghiệp của em gồm bốn chương:

Chương 1: Tổng quan về Kho hàng tự động

Chương 2: Tính toán thiết kế cơ khí kho tự động

Chương 3: Tính toán thiết kế bộ điều khiển kho hàng tự động

Chương 4: Lập trình điều khiển và hoàn thiện mô hình

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy XXXg và các thầy cô giáo bộ môn trong trường, em đã hoàn thành đồ

án đúng thời hạn Nhưng do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn thầy XXXg và các thầy cô giáo trong bộ môn đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian qua

Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2021 Sinh viên thực hiện:

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1

1.1 Giới thiệu chung về kho hàng tự động 1

1.1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa 1 1.1.2 Tìm hiểu về hệ thống lấy cất hàng hóa tự động (ASRS) 2 1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho tự động 3 1.2.1 Hệ thống vận chuyển 4 1.2.2 Hệ thống xuất nhập 5 1.2.3 Hệ thống lưu trữ 7 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ KHO TỰ ĐỘNG 9

2.1 Lựa chọn phương án thiết kế kho hàng tự động 9

2.1.1 Phương án thiết kế khung 9

2.1.2 Phương án thiết kế cánh tay cơ khí 13

2.2 Tính toán thiết kế khung vỏ 14

2.2.1 Lựa chọn vật liệu làm khung 14

2.2.2 Thiết kế khung kho hàng 17

2.3 Tính toán thiết kế hệ truyền động 21

2.3.1 Cơ cấu vít me- đai ốc trượt 21

2.3.2 Cơ cấu vít me bi 22

2.3.3 Cơ cấu truyền động đai 23

2.3.4 Mô hình cánh tay cơ khí 27

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 29

3.1 Tính toán lựa chọn động cơ và driver 29

3.1.1 Động cơ một chiều 29

3.1.2 Động cơ servo 32

3.1.3 Động cơ bước 35

3.1.4 Lựa chon động cơ 38

Sinh viên thực hiện

Ký và ghi rõ họ tên

3.1.5 Lựa chon driver điều khiển 39

3.2 Lựa chọn bộ điều khiển 42

3.2.1 Bộ điều khiển logic khả trình(PLC) 42

3.2.2 Vi điều khiển 45

3.2.3 Sơ đồ kết nối các khối trong bộ điều khiển 48

CHƯƠNG 4 : LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ HOÀN THIỆN MÔ HÌNH KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 53

4.1 Arduino 53

4.1.1 Giới thiệu về Arduino 53

4.1.2 Arduino nano 56

4.2 Lập trình điều khiển 60

4.2.1 phần mềm lập trình 60

4.2.2 Lưu đồ, thuật toán điều khiển 65

4.3 Hoàn thiện mô hình kho hàng tự động 67

KẾT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay 2Hình 1.2 Kho ASRS có tốc độ xuất nhập hàng rất nhanh 2Hình 1.3 Hệ thống quản lí của kho ASRS 3Hình 1.4 Băng tải trong kho tự động 4Hình 1.5 Robot hoạt động trong các kho 5Hình 1.6 Ví dụ mã vạch của 1 hàng hóa 6Hình 2.1 Hệ thống kệ selective 10Hình 2.2 Hệ thống kệ di động 11

Hình 2.23 Lắp ráp mô hình 27Hình 2.24 Cánh tay cơ khí 27Hình 2 Mô hình kho hàng tự động 28Hình 3.1 cấu tạo động cơ một chiều 29

Hình 3.3 pha 2 31

Hình 3.5 cấu tạo động cơ servo 33Hình 3.6 Phân loại động cơ servo 33Hình 3.7 Cấu tạo động cơ bước 36Hình 3.8 Động cơ bước size 42-1.8step 38Hình 3.9 Thông số kích thước động cơ 39

Hình 4.3 Arduino nano và cáp nối 58Hình 4.1 Sơ đồ các chân của arduino nano 59Hình 4.4 Giao diện Arduino IDE 61

Hình 4.15 Mô hình hoàn thiện 68

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Ngày nay, các dịch vụ giao hàng và vận chuyển hàng hóa đóng vai trò vô cùng quan trọng trong chuỗi cung ứng và hoạt động của các doanh nghiệp Các hệ thống kho cũ lỗi thời đã không thể đáp ứng hoàn toàn được từ đó đòi hỏi phải có những hệthống kho tiên tiến hơn để cho quá trình luân chuyển hàng hóa nhanh chóng và dễ dàng hơn Trên cơ sở đó em đã nghiên cứu thiết kế và hoàn thiện một mô hình nhà kho tự động để hiểu rõ hơn về quá trình vận hành hoạt động cũng như các ưu điểm

mà kho hàng tự động đem lại Hệ thống kho hàng tự động phần cơ khí gồm có kệ cất trữ hàng cùng cánh tay cơ khí được điều khiển bởi bộ điều khiển sử dụng

arduino Arduino có chức năng nhận tín hiệu cũng như điều khiển cánh tay robot lấyhàng vào kho cũng như trả hàng Hệ thống hoạt động một cách chính xác và ổn địnhđối với các hàng hóa mẫu

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa

Nền công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung đang ngày cảng phát triển Các kho hàng lớn trên thế giới ngày nay xuất hiện ngày càng nhiều, càng đòi hỏi công nghệ mới dước áp dụng để quản lí và xuất nhập hàng một cách dễ dàng Trước đây, hàng hóa thường được nhập xuất vào kho chủ yếu bằng sức người nhưng hiện nay để tối ưu không gian của kho hàng cũng như tiết kiệm thời gian hơn, quản lí hàng hóa dễ dàng hơn thì việc nâng cấp, cải tiến các kho hàng trở nên hiện đại là vô cùng cần thiết

Hiện tại, trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện Nhưng trong đó chủ yếu là sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sử dụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho

Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm sau:

- Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa

- Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường

để chung với nhau trong 1 kho)

- Không bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (Chất hàng chồng lên nhau)

- Rất khó kiểm soát số lượng hàng hóa ra vào trong kho

Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quản lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏi kho, các hệ thống kho tự động được sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khá nhiều chi phí cho việc vận chuyển hànghóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản

lý và kiểm soát, tiết kiệm được nhân công …

Dưới đây là một số thiết bị bốc dỡ thường được sử dụng:

Hình 1.1 Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay

1.1.2 Tìm hiểu về hệ thống lấy cất hàng hóa tự động(ASRS)

ASRS – Automated Storage & Retrieval System – hệ thống lấy cất hàng hóa tự động là công nghệ hiện đại nhất được sử dụng trong các nhà khohoàn toàn tự động Hệ thống gồm có 2 phần chính: phần mềm và phần cứng

Phần mềm gồm có phần mềm quản lí các con rôbốt lấy cất hàng – crane control software và phần mềm quản lí hàng hóa – warehouse

management software

Phần cứng bao gồm các hệ thống giá kệ cố định – static racking, các rôbốt lấy cất hàng – warehouse cranes, hệ thống các băng tải vận chuyển hàng – conveyors và hệ thống các cửa tự động xuất nhập hàng – automated doors

Tại các nước phát triển chẳng hạn như Anh, Pháp, Mỹ, Đức, … nhà kho tự động đã xuất hiện từ lâu nên rất phổ biến trong các nhà máy, kho xưởng ở đây Loại kho này ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu cao về tốc độ xuất nhập, quản lý chuyên nghiệp trong môi trường làm việc khắc nghiệt

Giải pháp này được đánh giá là tối ưu cho các kho hàng đông lạnh do những ưu điểm và mức đầu tư hợp lý mà giải pháp này mang lại như:

- Mật độ lưu trữ cao: do giải pháp này tận dụng được chiều cao

và đường chạy của rôbốt nhỏ nên diện tích sử dụng sẽ ít hơn những giải pháp khác, so sánh trên cùng khả năng lưu trữ giúp tiết kiệm chi phí đầu tư cho diện tích sử dụng, xây dựng và hệ thống lạnh

- Tốc độ xuất nhập cao trung bình 1 tấn hàng/phút/rôbốt

Hình 1.2 Kho ASRS có tốc độ xuất nhập hàng rất nhanh

- Công nghệ chuyển đường cho phép chỉ cần một con rôbốt cho một nhà kho giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư

- Không cần hệ thống chiếu sáng, tiết kiệm chi phí đầu tư hệ thống chiếu sáng, chi phí bảo trì, chi phí vận hành

- Thất thoát nhiệt thấp: thất thoát nhiệt xuống đất, qua các cửa ravào, bù nhiệt cho hệ thống chiếu sáng là những nguồn thất thoát nhiệt chính trong các kho lạnh Sử dụng diện tích nhỏ hơncác giải pháp khác nên thất thoát nhiệt xuống đất sẽ thấp hơn, hơn nữa do không cần sử dụng hệ thống chiếu sáng nên phần thất thoát nhiệt này bị loại trừ, ngoài ra với hệ thống cửa ra vào

tự động và có phòng cách ly nên thất thoát nhiệt sẽ là rất thấp, giảm điện năng và thời gian xả đá của hệ thống lạnh

- Không sử dụng lao động trong kho: tiết kiệm chi phí nhân công, quản lí, bảo hiểm và thiết bị hỗ trợ

- Quản lí chuyên nghiệp và hiệu quả nhờ phần mềm quản lí kho kết hợp với công nghệ mã vạch (barcode) hay thẻ từ

(transponder) giúp giảm chi phí quản lí và nhân công, đồng thời cũng dễ dàng đạt được các tiêu chuẩn ISO để tạo lợi thế cạnh tranh

Hình 1.3 Hệ thống quản lí của kho ASRS

1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho hàng tự động

Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang có một hay nhiều máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng Đầu mỗi hàng lang là trạm xếp dỡ Các trạm xếp dỡ liên hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền

Nhìn chung kho tự động được cấu thành từ 3 phần:

- Hệ thống vận chuyển

- Hệ thống xuất nhập

- Hệ thống lưu giữ

1.2.1 Hệ thống vận chuyển

Hệ thống vận chuyển hàng vào kho rất đa dạng tùy theo hình thức, thiết

kế và yêu cầu xuất nhập của kho mà ta có thể sử dụng những phương thức khác nhau Hiên nay, các kho tự động chủ yếu sử dụng các hình thức vận chuyển như: Băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng …

+ Hệ thống băng tải : hệ thống băng tải gâng như có thể mang theo mọi thứ xếp trên chúng và được sử dụng để giúp đỡ nhiều chức năng của kho hàng Băng tải có rất nhiều loại và mỗi loại được sử dụng để vận chuyển các loại hàng hóa khác nhau Băng tải dây đai và dây chuyền linh hoạt giúp xử lí các vật phẩm có hình dạng nhỏ hoặc không đều hoặc khi cần thay đổi độ cao Băng tải con lăn rất hữu ích khi các mặt hàng lớn hơn

Hình 1.4 Băng tải trong kho tự động

+ Robot và xe tự hành đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống vận chuyển bởi tính linh hoạt cũng như tự động của chúng giúp cho năng suất lao động được nâng cao cũng như tiết kiệm được thời gian quản lí Bên cạnh đó các robot làm việc cũng vô cùng chính xác, các robot và xe tự hành thường làm việc theo 3 trục và các hành lang của nhà kho, chúng lấy hàng ở cổng nhập và phân loại đưa đến những ô trống trên giá của nhà kho

Hình 1.5 Robot hoạt động trong các kho

1.2.2 Hệ thống xuất nhập

Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều

phương thức khác nhau có thể kể đến như dung nhân công, thẻ từ, tích

kê, mã vạch, máy tính, camera Em xin lấy một ví dụ về phương pháp quản

lí hệ thống sử dụng mã vạch để minh họa chi tiết cho việc xuất nhập của hệ thống kho

Mã vạch (Barcode) là hình gồm nhiều sọc đứng,rộng và hẹp được in

để đại diện cho các mã số dưới dạng máy có thể đọc được.

Mã vạch là sự thể hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề mặt của sản phẩm, hàng hóa mà máy móc có thể đọc được Nguyên thủy thì

mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như của khoảng trống giữa chúng, nhưng ngày nay chúng còn được in theo các mẫu của các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh Mã vạch có thể được đọc bởi các thiết bị quét quang học gọi là máyđọc mã vạch hay được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm chuyên biệt Nội dung của mã vạch là thông tin về sản phẩm như: Nước đăng ký mã vạch, tên doanh nghiệp, lô, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, thông tin về kích thước sản phẩm, nơi kiểm tra

Các nghiên cứu cho thấy con người thường gây ra ít nhất một lỗi trongkhoảng 200 lần nhập số liệu vào máy Khi sử dụng mã vạch và máy đọc mã vạch, khả năng sai sót chỉ còn 1 phần 6 triệu Độ chính xác của việc dùng mãvạch còn cao hơn nữa khi số liệu của mã vạch được tạo ra và kiểm soát tự động bởi chương trình không có sự can thiệp của con người

Ví dụ mã vạch của 1 hàng hóa:

Hình 1.6 ví dụ mã vạch của 1 hàng hóa

Mã vạch là một phát minh của thế kỷ 20 và nó càng ngày trở nên quantrọng trong cuộc sống bởi tính hiệu quả mà nó mang lại,mà quản lý xuất nhập trong kho tự động là 1 trong những tính năng của nó

Nguyên tắc đọc mã vạch máy quét: máy quét sẽ phảt ra 1 chùm laser công suất thấp, chùm sáng gặp mã vạch sẽ phản xạ lại một giàn cảm biến quang

Mã vạch là sự thể hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề mặt của sản phẩm, hàng hóa mà máy móc có thể đọc được Nguyên thủy thì mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như củakhoảng trống giữa chúng, nhưng ngày nay chúng còn được in theo các mẫu củacác điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh Mã

vạch có thể được đọc bởi các thiết bị quét quang học gọi là máy đọc mã vạch hay được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm chuyên biệt Nội dung của mã vạch là thông tin về sản phẩm như: Nước đăng ký mã vạch, tên doanh nghiệp,

lô, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, thông tin về kích thước sản phẩm, nơi kiểm tra

Vi điều khiển sẽ phân tích vùng phản xạ của ánh sáng và tính toán

khoảng cách của các vạch sáng và tối rồi giải mã ra một loại ký tự tương ứng với tập hợp vạch nào đó và theo tiêu chuẩn mã vạch nào đó.Sau khi giải mã thành các ký tự sẽ đưa lên host hoặc lưu vào bộ nhớ đệm của thiết

bị đọc và đợi lệnh truyền.Khi có lệnh truyền tương ứng với chuẩn truyền thong nào đó RS232,IR, wireless,… sẽ gửi dữ liệu vừa giải mã được yêu cầu tới nơi nhận

Công nghệ mã vạch ứng dụng trong nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng khi nhập vào kho sẽ được dán nhãn mã vạch,tương ứng với 1 ô trong kho.Mã vạch đó sẽ lưu và được máy tính xử lí,truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng

vị trí của nó Quá trình xuất hoàn toàn ngược lại

Ưu điểm hệ thống quản lý kho hàng bằng mã

vạch:

- Phiếu nhập, xuất mã sinh tự

động

- Giá bán, giá nhập sinh tự động theo quy định và có thể sửa đổi

- Ghi nhận nhân viên xuất hàng và khách hàng

- Theo dõi tồn kho, kiểm kê hàng hóa, dự báo hàng hết hạn

- Quản lý hàng hóa bảo hành, bảo trì

*) Phần mềm quản lý kho lạnh –DMS_COLD STRORAGE:

Chương trình được thiết kế theo quy trình kinh doanh dịch vụ kho lạnh cho doanh nghiệp, các chức năng cơ bản: lưu giữ thông tin, khóa sổ, phân quyền người sử dụng, ghi nhận tất cả các sự kiện phát sinh trong quá trình

hoạt động, in báo cáo, trích xuất số liệu ra bảng tính Excel, Backup dữ liệu…

* Hệ thống danh mục dùng chung khai báo ban đầu:

Danh mục kho hàng, loại vật tư hàng hóa mã chi tiết vật tư hàng hóa, danh mục khách hàng, danh mục người sử dụng…

* Báo cáo nhanh, chi tiết:

- Các báo cáo nội bộ đa dạng và chi tiết nhất, theo đặc thù của doanh

nghiệp

- Khả năng cung cấp thông tin tức thời

* Thông tin chi tiết về tình hình xuất-nhập-tồn hàng hóa:

- Quản lý danh sách hàng hóa, loại hàng hóa, quy cách hàng, quy cách đónggói

- Quản lý danh mục, danh mục pallet

- Quản lý nhập kho theo phiếu nhập kho và theo dõi nhập từng vị trí, chọn nhập hàng hóa trên sơ đồ kho theo đúng thực tế Hỗ trợ in phiếu, in danh sách vị trí nhập kho…

* Quản lý xuất kho và xuất kho theo điều kiện:

- Xuất kho theo khách hàng

- Xuất kho theo phiếu nhập

- Xuất kho theo ngày

- Xuất kho theo từng pallet…

* Thiết lập sơ đồ kho theo đúng thực tế

* Hỗ trợ chọn nhập, xuất trên sơ đồ

* Hỗ trợ theo dõi hàng hóa trực quan trên sơ đồ kho

* Hỗ trợ theo dõi dồn hàng ,dời hàng trực tiếp trên sơ đồ kho:

-Hiển thị màu báo hiệu các vị trí còn trống hàng trên bản đồ vị trí

-Theo dõi và đánh giá tình hình tồn kho trong ngày

-Theo dõi hàng tồn kho theo từng mặt hàng

-Tính các loại phí: lưu kho, sang công, cắm công, thay bao bì

Vì thế sử dụng phần mềm quản lý kho có những ưu điểm như sau:

* Quản lý hàng hóa toàn diện:

Phần mềm quản lý được thiết kế để hỗ trợ người quản lý kiểm soát mọi hoạt động liên quan đến kho Nhờ nắm vững hàng trong kho và số lượng,

khả năng hàng hóa bị loại bỏ do quá hạn hoặc lưu trữ quá số lượng cần thiết

sẽ được giảm tối đa

* Tối ưu hóa việc lưu kho:

Các quá trình nhập và xuất hàng được kiểm soát liên tục nhờ phần mềm quản lý kho dựa trên các điều kiện tối ưu do người sử dụng đặt ra Vì vậy, hàng hóa sẽ luôn được lưu trữ ở số lượng vừa đủ làm giảm việc tồn đọng vốn

* Tự động hóa quá trình nhập / xuất hàng:

Thời gian công sức (kể cả giấy tờ quản lý) được giảm thiểu khi giao nhận hàng, vì thế người sử dụng sẽ không bao giờ cần phải tự đi tìm trong kho vị trí cất hàng thích hợp hay món hàng đúng theo yêu cầu

* Tận dụng tối đa không gian lưu trữ hàng trong kho:

Các vị trí cất hàng trong kho được phân loại để cất giữ mặt hàng thích hợp (ví dụ theo trọng lượng hay chủng loại) và khi cần việc phân loại này

có thể được linh động thay đổi thông qua phần mềm quản lý kho Mọi lãng phí về không gian lưu trữ trong kho nhờ vậy sẽ bị hoàn toàn loại trừ

*) An toàn phòng chống cháy nổ cho nhà kho:

Trong không gian kho chứa phải đặt hệ thống báo động với những

detector khói, và nhiệt Nếu có hỏa hoạn, thì hệ thống này sẽ kích hoạt cái còi (90 dB) trong hành lang chung Nên làm giếng trời, với coupole tự mở khi có lửa hay khói vì phần lớn nạn nhân tử vong vì khói độc hơn là vì nhiệt

Nên lắp các vòi nước sẵn, với ổng dẫn phi 70mm tối thiểu

Lắp đặt hệ thống dập lửa tự động: cái này tùy hàng hóa ta chất, thí dụ có

hệ thống phun nước (sprinklage), hệ thống phun bọt xà phồng (dùng cho lư"a điện), hệ thống phun gaz inergen (hỗn hợp giữa Azote tức khí đam, Argon và CO²)

*) Sử dụng thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm và điểm sương sử dụng công nghệ Psoc:

Việc kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm khi bảo quản, lưu trữ các sản phẩm nông nghiệp trong các kho chứa hàng là rất quan trọng Thông thường với các loại hàng hoá được lưu trữ, nhiệt độ, độ ẩm trong phòng lưu trữ phải luôn duy trì ở 1 mức nhất định

công-Dựa trên cơ sở tìm hiểu các hệ thống lưu trữ tự động trên, đề tài Thiết Kế

Hệ Thống Kho Tự Động được thực hiện dựa trên ý tưởng cá nhân cùng sự

mô phỏng hệ thống nhà kho trên thế giới

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG

2.1 Lựa chọn phương án thiết kế kho hàng tự động

Kho hàng tự động chính là đỉnh cao của tự động hóa kho và nhà kho thông minh được kích hoạt cùng với một số công nghệ tự động và kết nối với nhau Để việc kết hợp với công nghệ cao diễn ra một cách dễ dàng và ổn định ta cần xây dựng một hệ thống kho hàng tối ưu nhất về công nghệ cũng như giá thành và không gian sử dụng

2.1.1 Phương án thiết kế khung kho hàng

Hiện nay có rất nhiều kiểu dáng cũng như mẫu khác nhau về khung kệ của một kho hàng nhưng tựu chung lại khung kho hàng cần đảm bảo được các yếu tố sau:

- Khung phải có tính thẩm mĩ: Kệ kho hàng cũng góp phần tạo nên diện mạo của nhà kho, vì thế bạn nên lựa chọn những kệ cho thiết kế thông minh, màu sắc hài hòa và màu sơn của xưởng Không nên chọn những kệ nhiều màu vì dễ gây rối mắt

- Khả năng chịu tải của kệ: tùy vào trọng lượng và đặc điểm của hàng hóa mà lựa chọn kết cấu, vật liệu làm khung cho phù hợp

- Khung kho hàng phải phù hợp với diện tích sử dụng của kho cũng như không gian hoạt động của robot chuyển hàng

Các loại giá, kệ kho hàng phổ biến hiện nay:

- Kệ selective:

Đây là loại kệ tải trọng nặng, được thiết kế để lưu trữ hàng hóa trên pallet, có sự hỗ trợ bốc xếp của các loại xe nâng Kệ chứa hàng với tải trọng khoảng: 500~2500kg/pallet; nguyên tắc xuất/ nhập hàng: Chọn lọc, FIFO, LIFO

Hình 2.1 Hệ thống kệ selective

Kệ Selective được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: Thực phẩm, cơ khí, hàng tiêu dùng, linh kiện sản xuất,… có thể chịu được điều kiện bảo quản khắc nghiệt như kho lạnh với nhiệt độ -600C

 Tối đa diện tích sử dụng kho

 Xuất – nhập hàng hóa dễ dàng

 An toàn cho hàng hóa và con người

 Kiểm soát tồn kho tốt, định vị được hàng hóa qua hệ thống

mã vạch tích hợp trong phần mềm

- Kệ pallet di động (mobile rack)

Kệ pallet di động mở lối đi cho xe nâng hàng, giúp kiểm soát

vị trí và thuận lợi cho hoạt động vào/ra của xe nâng Hệ

thống kệ để pallet này giúp giảm 50% diện tích nhà kho

Hình 2.2 Hệ thống kệ di động

Với chuyển động bánh xe nhịp nhàng, giao diện thân thiện với người dùng, kèm tích hợp cảm biến an toàn, kệ Pallet di động mang lại nhiều lợi ích:

 Lưu trữ các tài liệu, chứng từ quan trọng

 Các vật tư, công cụ dụng cụ đắt tiền, …

 Sử dụng linh hoạt, đạt độ an toàn cao, nhất là trong quản lý

- Kệ double deep:

Đây cũng là một dạng kệ chứa hàng lựa chọn (selective), được tạo nên bởi 2 dãy kệ đôi giáp lưng vào nhau giúp giảm diện tích lối đi và tăng diện tích sử dụng sàn

 Các pallet ở phía sâu bên trong được đưa vào lấy ra bằng loại xe nâng

 Khả năng chứa lượng hàng hóa nhiều hơn so với kệ Selective

 Diện tích kho được tận dụng tối ưu

 Pallet để vào sau lấy ra trước theo nguyên lý “Vào sau –

 Tối đa diện tích sử dụng trong kho

 Hàng hóa sâu bên trong vẫn có thể lấy ra dễ dàng nhờ hệthống xe nâng

 Phù hợp thiết kế với giải pháp “FILO” hoặc “FIFO”

 Phù hợp chứa thực phẩm trong các ngành thủy sản, kho lạnh,…

 Giảm diện tích dành cho lối đi xe nâng hàng

 Kệ Drive in đạt độ an toàn cao trong sử dụng

Hình 2.4 Hệ thống kệ driver in

Dựa trên các tiêu chí đánh giá và các ưu, nhược điểm của các hệ thống kệ trên em chọn khung kho hàng theo kiểu kệ selective nhưng đơn giản hơn để phù hợp với đồ án của mình cũng như dễ dàng trong quá trình lắp đặt và sử dụng

2.1.2 Phương án thiết kế cánh tay cơ khí

Vai trò của cánh tay robot: cánh tay robot là một phần không thể thiếu trong hệ thống kho hàng tự động Nó đóng vai trò vận chuyển hàng hóa ra vào kho Kích cỡ của cánh tay robot phụ thuộc nhiều vào kích cỡ của kho hàng Tùy thuộc vào hình dáng kho hàng cũng có những yêu cầu cụ thể mà cánh tay robot có thể có số lượng bậc tự do khác nhau Đối với các mô hình kho chứa nhỏ cánh tay robot thường có ít nhất từ 3 đến 4 trục chuyển động Trong trường hợp đồ án này bao gồm ba chuyển động tịnh tiến theo hệ trục tọa độ Oxyz

Hầu hết các robot đều sử dụng một trong ba loại truyền động: Khí nén, thủy lực, điện

Truyền động khí nén sử dụng sức mạnh của khí nén Những động cơ này vốn đã đáng tin cậy do có ít bộ phận chuyển động, giá rẻ và phản ứng nhanh, nhưng kém hơn về độ chính xác của tốc độ và kiểm soát vị trí

Trong ngành công nghiệp robot, các cơ chế chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng bật - tắt hoặc gắp và thả

Ổ đĩa thủy lực là mối quan tâm của bạn nếu robot của bạn lớn hoặc cónhiệm vụ xử lý tải trọng lớn Chúng hoạt động dựa trên việc chuyển đổi năng

lượng từ chất lỏng thành hoạt động cơ học bằng cách bơm Mặc dù các cơ chế thủy lực đảm bảo điều phối vận tốc, chuyển động chính xác và có tỷ lệ công suất trên trọng lượng phù hợp, chúng vẫn tạo ra tiếng ồn và cồng kềnh Cũng có những rủi ro liên quan đến rò rỉ hoặc với chất lỏng dịch vụ thay đổi tính chất của nó ở các biến đổi nhiệt độ.

Động cơ điện là thiết bị cơ điện tạo ra chuyển động bằng cách biến năng lượng điện thành cơ khí Các bộ truyền động này là tùy chọn ưa thích

trong chế tạo robot bởi một số lý do sau:

o Điện là một nguồn cung cấp rộng rãi

o Các cơ chế này phù hợp cho tất cả các kích cỡ robot

o Chúng nhỏ gọn và nhẹ nhưng có tỷ lệ chuyển đổi năng lượng lớn, độ chính xác và độ lặp lại tuyệt vời

o Ô nhiễm trong môi trường làm việc là bằng không

o Hệ thống truyền động điện mạnh mẽ và dễ bảo trì

Bên cạnh đó động cơ điện cũng có một số nhược điểm như khi tải trọng lớn, sẽ cần sử dụng động cơ có công suất lớn dẫn đến giá thành cao; kích thước, trọng lượng của động cơ càng lớn càng ảnh hưởng đến thiết kế

cơ khí Vậy nên khi ứng dựng vào thực tế cần cân nhắc tải trọng của hàng hóa để quyết định đến hình thức dẫn động cho cánh tay robot

=>Trong đồ án kho hàng tự động lần này em sử dụng phương án dẫn động bằng động cơ điện do động cơ được sử dụng phổ biến, nhỏ gọn, nhiều mức công suất và nhiều chủng loạiđộng cơ để lựa chọn; động cơ truyền được nhiều dạng chuyển động khi kết hợp với các cơ cấu truyền động khác nhau; động cơ đem lại tính linh hoạt cao khi điều khiển được vị trí và tốc độ

Phần khung của cánh tay robot, thực hiện các thao tác nâng hạ, vận chuyển chính trong quá trình xuất nhập hàng hóa trong kho hàng Để thiết kếđược khung cánh tay robot cũng cần phụ thuộc vào khung kho hàng cùng như diện tích kho hàng

Vị trí tương quan giữa phần khung và phần cánh tay cơ khí:

- Thiết kế cánh tay cơ khí không gắn cứng vào phần khung kho hàng:

Ưu điểm của phương án này đó là phần khung và cánh tay tách rời giúp dễ di chuyển và dễ tháo dời để sửa chữa

Bên cạnh những ưu điểm, phương án thiết kế này cũng tồn tại những nhược điểm như: bài toán định hướng di chuyển trở nên phức tạp Khung và cnahs tay robot dễ bị

xê dịch, không chắc chắn Độ chính xác không cao trongquá trình hoạt động

- Thiết kế cánh tay cơ khí có phần đế gắn cứng vào khung kho hàng

Phương án này cũng có các ưu điểm sau: khoảng cách giữa phần khung và cánh tya robot luôn cố định Việc tính toán dẫn hướng cho cơ cấu chuyển động trở nên dễ

dàng Chuyển động ít xuất hiện sai lệch đảm bảo sự chính xác nhất định.

Nhưng phương án này cũng tồn tại những nhược điểm nhất định đó là: Phần khung và cánh tay robot gắn liền với nhau dẫn đến việc công kềnh khi muốn di chuyển hay tháo lắp sửa chữa Chi phí chế tạo tốn kém hơn so với cánh tay robot không lắp cứng

=> trong đồ án này em sử dụng phần cánh tay robot gắn liền với phần khung nhằm giảm thiểu sai lệch khí chuyển động cũng như tạo sự chắc chắn cho cơ cấu

2.2 Tính toán khung vỏ

2.2.1 Lựa chọn vật liệu làm khung

Tùy thuộc vào trọng lượng của hàng hóa cũng như mục đích sử dụng

mà ta có thể sử dụng các vật liệu khác nhau để làm thành khung của khó như: gỗ, sắt, nhôm, thép, …

 Tuổi thọ cao: Tuy được cấu thành từ những nguyên liệu giá rẻ nhưng ngược lại thép hộp lại có tuổi thọ rất cao Đặc biệt đối với dòng sản phẩm thép hộp mạ kẽm thì độ bền còn được nhân lên rất nhiều lần Với khả năng chống bào mòn, không bị gỉ sét nên tuổi thọ của các sản phẩm thường là từ 60 đến 70 năm tùy từng khu vực xây dựng

 Dễ kiểm tra: Quý khách hàng rất đơn giản để nhìn thấy được những mối bằng mắt thường ở trên thân của thép ống, bởi vậy nếu xảy ra các vẫn đề ở các mối thì các kỹ sư cũng đơn giản hơn trong việc khắc phục và sử chữa

- Nhược điểm: phương pháp để ghép nối thường là hàn nên thẩm mĩ kém

 Tuổi thọ cao: được sản xuất từ sắt một nguyên liệu có giá thành

rẻ nhưng lại có tuổi thọ rất cao Đặc biệt là đối với các loại sắt

đã được sơn mạ một lớp chống han gỉ

 Chịu lực tốt: được cấu thành từ sắt cứng nên khả năng chịu lực

Hình 2.6 khung sắt đa năng

Nhôm định hình:

- Ưu điểm:

 Chịu lực tốt: Là sản phẩm được cấu thành từ nguyên liệu nhômhợp kìm nên nhôm có khả năng chịu lực tốt Thông thường thanh nhôm định hình có thiết kế các khoang rỗng để tăng độ cứng như chiều dày của nhôm, các ranh nhôm và các vách kỹ thuật đều được đo và thiết kế cẩn thận nhất Sản phẩm Nhôm định hình có các cầu nối cách nhiệt, các gân tăng cứng và các rãnh khoảng trống nhiều nên làm tăng được khả năng chịu lực của sản phẩm

 Độ thẩm mỹ cao: Các cửa kính làm từ nhôm định hình có tính thẩm mỹ cao, vách nhôm tuy có độ dày mỏng hơn các thương hiệu khác nhưng lại có kết cấu lớn nên vừa tăng được tính thẩm

mỹ lại đảm bảo được khả năng chịu lực từ bên trong Quý khách có thể yêu cầu phối hợp với các màu kình khác nhau để phù hợp với không gian sống cũng như màu sắc chủa đạo của ngôi nhà

 Cách nhiệt và cách âm tốt: Nhôm định hình có khả năng chịu nhiệt độ cao, các phẩn tử nhôm liên kết chặt chẽ tạo nên một hệkhung nhôm cửa kính có khả năng cách âm tốt

 Trọng lượng nhẹ: Trọng lượng của nhôm định hình là nhẹ nhất vởi nguyên liệu sản phẩm có độ dày mỏng nhất Thế nên sẽ làm giảm được tải trong và sức ép cho các công trình, đồng thời cũng giúp dễ di chuyển và lắp đặt hơn

- Nhược điểm:

 Chưa có nhiều mẫu mã cho khách hàng lựa chọn

 Tuổi thọ: Sau nhiều năm sử dụng sản phẩm Nhôm định hình cần được bảo dưỡng và thay thế để đảm bảo

Trong khuôn khổ đồ án lần này, em chọn sử dụng nhôm định hình để làm khung cho kho hàng tự động vì những ưu điểm của nhôm định hình đáp

ứng được các nhu cầu đề ra và các hàng hóa sử dụng trong đồ án này cũng cótải trọng nhỏ.

Hình 2.1 Nhôm định hình

2.2.2 Thiết kế khung kho hàng

Khung kho hàng được hình thành bằng việc ghép các mối nối lại với nhau bằng các mối nối Kích thước của kho hàng được xác định dựa trên số lượng các ô chứa hàng với các giá trị mà ta mong muốn

Trong mô hình kho hàng của đồ án với yêu cầu kho hàng có sáu ô chứa hàng chia thành hai tầng

Ô chứa hàng có kích thước được lựa chọn là 200x200x200(mm)Bên cạnh khung hàng là khu vực để cánh tay robot Khu vực này đặt cánh tay cao 600(mm) rộng 200(mm) và dài 480(mm) phần cánh tay cơ khí được thiết kế nhỏ gọn đảm bảo không gian hoạt động nằm trong phần khung kho hàng

Khoảng cách từ mặt đất đến vi trí có ô chứa hàng là 200(mm)

Từ các thông tin trên ta tính toán được chiều dài , chiều rộng và chiều cao của khung kho hàng như sau:

- Chiều dài khung kho hàng: 200 + 200 + 200 + 200 = 800(mm)

- Chiều cao khung kho hàng: 200 + 200 + 200 = 600(mm)

- Chiều rộng khung kho hàng: 200 + 480 + 200 = 880(mm)

Ta sử dụng các thanh nhôm định hình với hình dạng có sẵn để ghép nối thành khung kho hàng hoàn chỉnh với các kích thước đã tính toán sẵn ở trên

Phần đế của các ô chứa dùng để đặt vật liệu hoặc các chi tiết có khối lượng không đáng kể Nên ta sử dụng đế làm bằng những tấm nhựa mica kích thước 200x800x50(mm)

Kiểm tra độ bền cho thanh nhôm định hình cới kích thước 40x40

- Kiểm tra độ bền cho thanh ngang dài 88cm

Sử dụng phần mềm Inventor để kiểm tra độ bền cho thanh nhôm định hình

Mở inventor -> open file -> chọn environments -> chọn stress analysis -> chọn create simulation.

Khi khởi tạo xong môi trường giả lập trình tự thực hiện như sau:

Hình 2.10 Đặt lực

 Chọn simulate để mô phỏng.

Hình 2.4 Chạy mô phỏng

 Sau mô phỏng ta thu được giá trị úng suất max và min

Hình 2.5 Ứng suất sau khi mô phỏng

 Chọn safety factor để hiển thị hệ số an toàn

Hình 2.13 Hệ số an toàn

Để đảm bảo độ bền thì hệ số an toàn phải lớn hơn 1 Trong trường hợp này với hệ số an toàn là 15 lớn hơn nhiều so với yêu cầu nên thanh nhôm đảm bảo được yêu cầu về độ bền vì

hệ số an toàn của thanh nhôm lớn hơn nhiều so với yêu cầu nên

ta có thể giảm kích cỡ của thanh nhôm đi Nhưng do thanh nhôm được sản xuất có các kích cỡ xác định là 20x20(mm), 40x40(mm)… nên không thể tùy tiện thay đổi kích thước kích thước có thể giảm xuống 20x20(mm) và vẫn đảm bảo độ bền Nhưng do thiết kế của nhôm định hình kích thước 20x20(mm) không có tính thẩm mĩ cao Giá thành chênh lệch giữa 2 kích

cỡ là không đáng kể Nên vẫn chọn kích thước 40x40 cho đồ

án này

- Kiểm tra độ bền cho thanh đứng dài 600(mm)

Các bước thực hiện tương tự như khi kiểm tra độ bền cho thanh nhôm định hình nằm ngang và chỉ khác kích thước

và vị chí đặt lực Đối với hai thanh đứng có 2 lực tác dụng

Một là lực nén của các thanh nhôm định hình nằm ngang đè lên Hai là lực khi cơ cấu chuyển động làm rung động làm runglắc khung kho hàng gây nên.

Hình 2.6 hệ số an toàn của thanh đứng

Hệ số an toàn rất lớn Thanh nhôm siêu bền Để phục vụcho việc tìm mua một cách tiện lợi và lắp ghép khung có tính thẩm mĩ cao Nhôm định hình có kích thước 40x40(mm) được lựa chọn để xây dựng lên cả khung nhôm của kho hàng

Mối nối sử dụng để lắp ghép có hình dạng như sau:

Hình 2.15 Mối ghép

2.3 Tính toán hệ truyền động

Hệ truyền động của cánh tay cơ khí thực hiện việc điều khiển quá trình hoạt động của cánh tay Có 3 chuyển động chính là 3 chuyển động thẳng tính tiến Các trục chuyển động tương ứng với hệ trục tọa độ Oxyz

2.3.1 Cơ cấu vít me- đai ốc trượt

Vít me – đai ốc là cơ cấu truyền động biến truyền động quay thành chuyển động tịnh tiến Truyền đông vít me – đai ốc có 2 loại là vít me – đai

ốc trượt và vít me đai ốc bi

Cơ cấu vít me-đai ốc trượt có những đặc điểm sau:

- Độ chính xác truyền động cao, tỷ số truyền lớn

- Truyền động êm, có khả năng tự hãm, lực truyền lớn

- Có thể truyền động nhanh với vít me có bước ren hoặc số vòng quay lớn

- Hiệu suất truyền động thấp nên ít dùng để thực hiện những chuyển động chính

Kết cấu vít me- đai ốc trượt:

Dạng ren: Vít me thường có 2 dạng ren chủ yếu là:

- Ren có dạng hình thang với góc 300 có ưu điểm: gia công đơn giản, có thể phay hoặc mài Nếu dùng với đai ốc bổ đôi thì có thể đóng mở lên ren dễ dàng

- Ren có hình dạng vuông chỉ dùng ở những máy cắt ren chính xác và máy tiện hớt lưng

Về mặt kết cấu nên chế tạo vít me với 2 cổ trục giống như nhau để saumột thời gian sử dụng, có thể lắp đảo ngược vít me lại nhằm làm cho

bề mặt làm việc của vít me được mòn đều ở 2 bên

Ổ đỡ vít me: ổ đỡ vít me có tác dụng đảm bảo cho trục chuyển động

với độ đảo hướng trục và độ hướng kính nhỏ

Hình 2.16 Kết cấu vít me đai ốc

Đai ốc liền: dùng trong cơ cấu vít me – đai ốc có chế độ làm việc ít, không yêu cầu độ chính xác cao, giữa các ren có thể có độ hở nhất định.

Ưu điểm của đai ốc liền là đơn giản, giá thành thấp, có thể tự hãm ỡ mức độ nhất định

Đai ốc 2 nửa: sử dụng để đóng, tách đai ốc khỏi vít me khi tiện vít me trên máy tiên vạn năng

Để giảm độ biến dạng của vít me có thể dùng những phương pháp sau:

 Nâng cao cứng vững của gối đỡ bằng cách dùng bạc với tỷ lệ l/d lớn (với l là chiều dài và d là đường kính trong của gối đỡ)

 Không bố trí vít me ở ngoài thân máy mà bố trí phía trong máy nhằm giảm momen lật của bàn máy

 Dùng gối đỡ treo phụ cho những vít me quá dài và nặng

2.3.2 Cơ cấu vít me bi

Cơ cấu đai ốc vit me bi là cơ cấu chấp hành trượt dẫn hướng được sử dụng trong nhiều máy móc công nghiệp hiện nay Cơ cấu bao gồm 3 bộ phậnchính: đai ốc vitme bi, trục vít me và gối đỡ trục vit me

Đai ốc vitme bi có cấu tạo dạng ổ bi, gồm phần vỏ ngoài và lớp bên trong có các rãnh bi

Trục vitme bi đâm xuyên qua đai ốc vitme bi Giữa hai thiết bị này có một lớp bi thép, chạy dọc theo các rãnh của đai ốc vitme bi Nhờ có lớp bi thép này, quá trình truyền động của máy móc sẽ ít ma sát, trơn tru, mượt mà hơn

Gối đỡ trục vitme là thiết bị có vai trò giữa trục vitme để dẫn động vitme bi theo động cơ thông qua khớp nối

Ba thành phần này tạo thành cơ cấu đai ốc vitme bi hoàn chỉnh có vai trò chuyển đổi từ chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến

Hình 2.17 Cơ cấu vít me đai ốc bi

Cơ cấu vít me đai ốc bi có những đặc điểm sau :

 Tổn thất ma sát ít nên có hiệu suất cao, có thể đạt từ 90 – 95 %

 Lực ma sát gần như không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động nên đảm bảo chuyển động ở nhựng vận tốc nhỏ

 Hầu như không có khe hở trong mối ghép và có thể tạo ra lực căngban đầu, đảm bảo độ cứng vững hướng trục cao

Vì những ưu điểm đó vít me đai ốc bi thường được sử dụng cho những máy cần có truyền động thẳng chính xác như máy khoan, doa tọa độ, các máy điều khiển chương trình số

Hình 2.18 Cấu tạo cơ cấu vít me đai ốc bi

Giữa các rãnh của đai ốc 1 và vít me 2, người ta đặt những viên bi 3,

vì vậy biến ma sát trượt trở thành ma sát lăn của những viên bi chuyển động một cách liên tục Nhờ máng nghiêng 4 mà bi được dẫn từ rãnh cuối về rãnh đầu

Rãnh của vít me – đai ốc bi được chế tạo dạng cung nửa vòng tròn hoặc rãnh

Để điều chỉnh khe hở vít me – đai ốc bi, đai ốc kép được sử dung Giữa các đai ốc 1 và 2, đặt vòng căng 3 Khi xiết chặt vít 4, các rãnh của 2 đai ốc sẽ tì sát vào bề mặt bi, khử được khe hở giữa vít me và đai ốc đồng thời tạo được lực căng ban đầu

Bộ truyền đai là bộ truyền cơ khí được sử dụng sớm nhất và hiện nay vẫn được sử dụng rông rãi, có nhiều loại đai như đai thang, đai dẹt, đai răng,

…

Hình 2.19 Mô hình truyền động đai

So với các bộ truyền khác bộ truyền đai có những ưu điểm như:

 Truyền động giữa các trục xa nhau

 Làm việc êm và không ồn do độ bền và dẻo của đai do đó có thể truyền động với vận tốc cao

 Tránh cho cơ cấu không có sự dao động nhờ vào sự trượt trơn của đai khi quá tải

 Kết cấu và vận hành đơn giản

Tuy nhiên nó cũng tồn tại những nhược điểm như:

 Hiệu suất bộ truyền thấp

 Tỷ số truyền thay đổi do sự trượt đàn hồi giữa bánh đai và đai

 Tuổi thọ đai thấp

 Kích thước bộ truyền lớn

 Tải trọng tác dụng lên trục lớn do phải căng đai ban đầu

Các loại dây đai: Các dây đai được phân chia theo loại kéo theo qua các đai không có răng (lực ma sát) và đai có răng (dạng cứng)

- Dây đai không răng: Dây đai không răng truyền lực kéo qua ma

sát giữa bề mặt chạy của dây đai và pu li (bánh đai truyền) Theo hình dạng của bề mặt chạy ta phân biệt dây đai dẹt và đai hình thang

1 Dây đai dẹt (dây đai bản, dây đai phẳng):Các lực chu vi trên bánh dẫn và do đó các mômen xoắn có thể truyển phụ thuộc cơ bản vào tính chất của lực căng, hệ số ma sát giữa đai và bánh cũng như góc ôm.

Cấu tạo: Dây đai bản (dẹt) thường được tạo thành bằng hai

hoặc nhiều lớp Lớp chạy được làm bằng da cứng (da crom), có một hệ số ma sát tốt hơn bề mặt chạy bằng thép hay bằng gang Lớp kéo này được làm bằng nhựa với độ bền kéo cao và giãn nở ít

Tính năng đặc biệt Qua tính linh hoạt cao, dây đai có thể

đạt được tỷ số truyền động 20:1, khoảng cách nhỏ giữa các trục, tốc độ dây đai cao (lên đến 100 m/s)

Thí dụ ứng dụng: Bộ truyền động cho máy công cụ, máy dệt, máy làm giấy và bộ truyền động của băng chuyền con lăn, băng tải

Hình 2.20 Đai dẹt

2 Đai hình thang (cu roa hình thang): Khi chịu tải, đai hình thang được kéo vào các rãnh của bánh và ép váo các hông rãnh Lực thẳng góc lớn được thành hlnh cho phép lực ma sát lớn và truyền các mômen xoắn lớn

Cấu tạo: Đai hình thang được làm bằng một sợi dây kéo polyester, một lõi cao su được gia cố một phần bằng sợi ngang, và bọc ngoài bằng loại vảí chống mài mòn Đai hìnhthang với cạnh để mở thì không có bọc ngoài

Tính chất đặc biệt Qua kết nối bằng ma sát lớn được tạo ra bởi hiệu ứng nêm, lực căng ban đầu cần thiết thấp hơn so

với dây đai dẹt Nhờ tiết diện cao nên sức kháng uốn cong tương đối cao Nó có thể được giảm khi phần dưới của đai

có răng

Hình 2.20 Đai hình thang

- Dây đai đồng bộ (Dây đai răng)

Đối với dây đai đồng bộ lực truyền không qua ma sát mà qua dạng các răng của đai (kết nối dạng khớp) Dây đai răng kết hợp những ưu điểm của dây đai dẹt và dây đai hình thang với sự không có độ trượt của dây xích

Các loại: Dây đai đồng bộ (răng) được sản xuất như răng đơn, răng đôi và với nhiều hình dạng răng khác nhau

Đặc tính nổi bật: Đặc điểm của dây đai đồng bộ (răng) là sức căng ban đầu thấp và do đó chịu tải ít Nó rất thích hợp cho việc truyền không có độ trượt với công suất vừa và nhỏ

Thí dụ ứng dụng: Bộ truyền động bước dẫn tiến trong máy công cụ, máy sao chép ,máy in, máy bán hàng tự động bằng tiền

xu, truyền động trục cam

Hình 2.22 Dây đai răng

 Qua việc phân tích các cơ cấu truyền động trên em quyết định chọn cơ cấu truyền động đai cho đồ án của mình.

2.4 Mô hình cánh tay robot và kho hàng tự động

Hình 2.23 Lắp ráp mô hình

Hình 2.24 Cánh tay cơ khí

Hình 2.7 Mô hình kho hàng tự động

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG

3.1 Tính toán lựa chọn động cơ

Động cơ là một phần vô cùng quan trọng trong cơ cấu truyền động của tay máy cơ khí trong việc nhập xuất hàng hóa Vậy nên việc lựa chọn động cơ phù hợp

là vô cùng cần thiết

Một số động cơ thường được sử dụng như: động cơ một chiều , động cơ step

và động cơ servo Cả ba loại động cơ này đều được ứng dụng rất phổ biến trong các

dự án, các đồ dùng hàng ngày Mỗi loại động cơ đều có những ưu và nhược điểm khác nhau nên cần cân nhắc khi lựa chọn loại động cơ phù hợp

3.1.1 Động cơ một chiều

- Cấu tạo: Cấu tạo động cơ 1 chiều cũng tương tự như các động cơ

chạy điện khác cũng có 2 phần chính là Rotor (phần quay) và Stator (phần vỏ của động cơ):

Hình 3.1 cấu tạo động cơ một chiều

 Stator: có kết cấu là nam châm vĩnh cửu, hoặc nam châm điện

 Rotor: cấu tạo trục có quấn các cuộn dây tạo thành nam châm điện

 Cổ góp (commutator): tiếp xúc để truyền điện cho các cuộn dây trên rotor Số điểm tiếp xúc tương ứng với số cuộn dây quấn trên Rotor

 Chổi than (brushes): tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp

 Một phần cũng khá quang trọng là bộ phận chỉnh lưu, nhiệm vụ chính của nó là biến đổi dòng điện trong khi Rotor quay liên tục

- Căn cứ vào phương pháp kích từ, có thể chia động cơ điện 1 chiều

thành những dòng chính như sau:

 Động cơ điện 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

 Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

 Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp

 Động cơ điện 1 chiều kích từ song song

 Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp bao gồm 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộn được mắc nối tiếp với phần ứng, 1cuộn được mắc song song với phần ứng