1. Trang chủ
  2. » Thể loại khác

Luận văn thiết kế mô hình mô phỏng tay máy 3 bậc tự do sử dụng trong dây truyền phân loại sản phẩm

63 5 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Mô Hình Mô Phỏng Tay Máy 3 Bậc Tự Do Sử Dụng Trong Dây Truyền Phân Loại Sản Phẩm
Trường học Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
Chuyên ngành Điện Tự Động Công Nghiệp
Thể loại Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản 2016
Thành phố Hải Phòng
Định dạng
Số trang 63
Dung lượng 2,63 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO (11)
    • 1.1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG (11)
      • 1.1.1. Giới thiệu chung (11)
      • 1.1.2. Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa (14)
      • 1.1.3. Các hệ thống sản xuất tự động và phân loại sản phẩm hiện nay (15)
    • 1.2. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU (18)
      • 1.2.1. Đặt vấn đề (18)
      • 1.2.2. Mục tiêu thiết kế hệ thống (18)
      • 1.2.3. Phạm vi và nội dung thiết kế hệ thống (19)
  • CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ (20)
    • 2.1. Ý TƯỞNG THIẾT KẾ (20)
    • 2.2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ (20)
      • 2.2.1. Hệ thống băng tải (20)
      • 2.2.2. Phương án lựa chọn động cơ (23)
      • 2.2.3. Phương án lựa chọn bộ truyền dẫn động (26)
      • 2.2.4. Phương án lựa chọn cơ cấu đẩy và gắp sản phẩm (27)
      • 2.2.5. Phương án lựa chọn cảm biến sản phẩm (30)
      • 2.2.6. Phương án lựa chọn cánh tay gắp sản phẩm (32)
      • 2.2.7. Phương án lựa chọn thiết bị trên hệ thống (34)
      • 2.2.8. Phương án lựa chọn điều khiển trên hệ thống (38)
  • CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG (41)
    • 3.1. THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ (41)
      • 3.1.1 Thiết kế bộ truyền đai (41)
      • 3.1.2 Thiết kế băng tải (42)
      • 3.1.3. Thiết kế hệ thống cánh tay (43)
    • 3.2. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN (46)
      • 3.2.1. Sơ đồ của hệ thống (46)
      • 3.2.2. Chọn thiết bị cho hệ thống (47)
      • 3.2.3. Sơ đồ đấu nối điện (47)
      • 3.2.4. Thiết kế chương trình điều khiển hệ thống (49)
    • 3.3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ (59)

Nội dung

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG

Ngày nay, điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật và công nghiệp tự động hóa Để phát triển hiệu quả, chúng ta cần áp dụng công nghệ này vào sản xuất, đặc biệt là trong việc phân loại và đóng bao bì sản phẩm Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ vẫn sử dụng nhân công, dẫn đến năng suất thấp Nhận thấy điều này, tôi quyết định thiết kế mô hình băng chuyền để phân loại sản phẩm, nhằm nâng cao hiệu suất lao động và đảm bảo độ chính xác Mô hình này không chỉ gần gũi với thực tế mà còn góp phần thúc đẩy sự phát triển xã hội.

Tự động hóa là quá trình thực hiện công việc mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người, giúp tăng cường hiệu suất và giảm thiểu sai sót.

Tự động hóa là việc thực hiện nhiệm vụ đặc biệt nhờ vào mạch điện truyền động điện, đã chứng minh hiệu quả trong hầu hết các ngành công nghiệp và doanh nghiệp liên quan đến sản xuất, vốn và hàng hóa tiêu dùng Mọi loại hình sản xuất đều có thể tạo ra điều kiện thuận lợi thông qua tự động hóa.

Hệ thống tự động hóa kết hợp giữa điện – điện tử và cơ khí, như trong ví dụ điều khiển băng tải phân loại sản phẩm Hệ thống này bao gồm hai phần chính: phần cơ khí với băng tải và cánh tay, và phần điện đảm nhiệm việc cung cấp điện cho động cơ hoạt động cũng như cho các rơ le đóng mở van khí.

Tự động hóa là quá trình thay thế sức lao động của con người trong các quy trình công nghệ chính và các chuyển động quan trọng bằng máy móc.

1.1.1.3 Vai trò của tự động hóa

Tự động hóa trong sản xuất giúp giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, là yếu tố quan trọng trong việc phát triển công nghiệp Giá thành sản phẩm quyết định khả năng cạnh tranh trên thị trường, đặc biệt khi đối mặt với lạm phát và chi phí ngày càng tăng Để tối ưu hóa sản xuất và giảm chi phí, ngành chế tạo cần áp dụng các phương pháp hiện đại Đồng thời, yêu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm dẫn đến sự phức tạp trong quy trình gia công, làm giảm số lượng công việc đơn giản và tăng chi phí đào tạo công nhân Những yếu tố này tạo động lực mạnh mẽ cho sự phát triển của tự động hóa.

Tự động hóa trong sản xuất cải thiện điều kiện làm việc và nâng cao hiệu quả sản xuất Các quy trình sản xuất truyền thống thường phụ thuộc vào lao động thủ công, dẫn đến sự không ổn định về giờ giấc, chất lượng và năng suất Việc áp dụng tự động hóa giúp khắc phục những nhược điểm này, đồng thời cải thiện môi trường làm việc cho công nhân, đặc biệt trong các công việc nặng nhọc, độc hại và lặp đi lặp lại Điều này cũng góp phần thu hẹp khoảng cách giữa lao động trí óc và lao động chân tay.

Tự động hóa trong sản xuất là giải pháp cần thiết để đáp ứng nhu cầu lao động sản xuất hiện đại Đối với các sản phẩm có số lượng lớn như đinh, bóng đèn điện, và khóa kéo, việc áp dụng quy trình sản xuất thủ công không còn khả thi để đạt được sản lượng yêu cầu với chi phí thấp nhất.

Tự động hóa trong sản xuất giúp chuyên môn hóa và hoán đổi quy trình, với ít sản phẩm phức tạp được chế tạo hoàn toàn bởi một nhà sản xuất duy nhất Thay vào đó, các hãng thường hợp tác với nhiều nhà thầu để cung cấp các bộ phận riêng lẻ, sau đó lắp ráp thành sản phẩm hoàn chỉnh Phương thức này mang lại nhiều lợi ích cho các sản phẩm phức tạp như ô tô và máy bay, khi các nhà thầu có thể chuyên sâu hơn và cải tiến trong một lĩnh vực hẹp, dẫn đến chất lượng cao hơn và tiến độ nhanh hơn Việc sản xuất của các nhà thầu cũng dễ dàng chuyển sang sản xuất hàng khối, và nhờ việc một nhà thầu có thể cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, khả năng tiêu chuẩn hóa sản phẩm tăng cao Điều này cho phép áp dụng nguyên tắc hoán đổi, một yếu tố quan trọng trong sản xuất hàng khối cho các sản phẩm phức tạp với số lượng ít Tuy nhiên, không nên quá đề cao vai trò của tiêu chuẩn hóa, vì thiếu nó có thể gây cản trở cho việc hoán chuyển và làm tăng thời gian sản xuất cho các sản phẩm phức tạp.

Tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong việc tiêu chuẩn hóa sản xuất, cho phép chế tạo các sản phẩm với kích cỡ và đặc tính ổn định hoặc ít thay đổi Chỉ có nền sản xuất tự động hóa mới có khả năng sản xuất số lượng lớn một cách hiệu quả nhất.

Tự động hóa trong sản xuất là yếu tố quyết định khả năng cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu thị trường Mức độ tự động hóa phụ thuộc vào nhu cầu sản phẩm; trong khi sản phẩm phức tạp như tàu biển và giàn khoan dầu có sản lượng thấp và thời gian chế tạo dài, các sản phẩm như bóng đèn điện và ôtô lại có nhu cầu cao và tiềm năng thị trường lớn Để giảm giá thành và tăng hiệu quả kinh tế, sản xuất tập trung với quy mô lớn trên dây chuyền tự động hóa là cần thiết Cạnh tranh trong thị trường buộc các nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ và áp dụng tự động hóa để cung cấp sản phẩm chất lượng cao với giá thành thấp Nhiều nhà sản xuất không cải tiến công nghệ và tự động hóa đã thất bại trong việc cạnh tranh trên thị trường.

1.1.2 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa

Dây chuyền sản xuất tự động có những đặc điểm sau:

+ Là hệ thống thiết bị để sản xuất một hay vài loại sản phẩm nhất định với sản lƣợng lớn

+ Hệ thống thiết bị này tự động thực hiện các nhiệm vụ gia công theo quy trình công nghệ đã định, chỉ cần người theo dõi và kiểm tra

Nguyên liệu hoặc bán thành phẩm được di chuyển theo nhịp sản xuất từ vị trí gia công này sang vị trí gia công khác thông qua một cơ cấu chuyển động nhất định.

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 sản xuất tự động hiện nay a) Dây chuyền sản xuất bia:

Hình 1.1: Dây chuyền sản xuất bia

Dây chuyền sản xuất bia hiện đại được thiết kế để sản xuất bia chai và bia lon với chất lượng cao, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng Hệ thống hàn và cắt tự động được áp dụng, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả.

Hình 1.2: Sử dụng cánh tay robot trong hàn cắt kim loại

Dây chuyền sản xuất tự động trong công nghiệp ngày càng hiện đại và có mức độ tự động hóa cao, giúp nâng cao năng suất làm việc và chất lượng sản phẩm Sự thay thế công nhân bằng máy móc đã dẫn đến hiệu quả làm việc tăng đáng kể.

1.1.3.2 Một số ví dụ về mô hình phân loại sản phẩm hiện nay a) Hệ thống phân loại theo màu

Hình 1.3: Hệ thống phân loại theo màu

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến màu sắc để phân biệt các sản phẩm có màu sắc khác nhau

Hệ thống phát hiện màu sắc giúp phân biệt hiệu quả các sản phẩm khác nhau Ứng dụng của nó rất đa dạng, đặc biệt trong các dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc, như trong ngành dược phẩm, tăng cường khả năng phân loại nhiều loại sản phẩm với màu sắc đa dạng.

8 b) Hệ thống phân loại theo vật liệu

Hình 1.4: Hệ thống phân loại theo vật liệu

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến từ trường để phát hiện các vật thể có tính kim loại hay không (đồng, thép và sắt )

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU

Hiện nay, tự động hóa trong sản xuất ngày càng phát triển và thâm nhập vào từng khâu của quy trình sản xuất Một ứng dụng nổi bật là công nghệ phân loại sản phẩm dựa trên chiều cao, giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình sản xuất.

Các công nghệ phân loại sản phẩm như màu sắc, tính chất vật liệu và kích thước đang được tự động hóa qua dây chuyền hiện đại để đạt được hiệu quả tối ưu trong quy trình sản xuất.

+ Nâng cao độ chính xác và năng suất lao động

+ Giảm sự nặng nhọc cho người công nhân, tiết kiệm thời gian

+ Giảm đƣợc chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm

Để đáp ứng các yêu cầu thực tiễn, chúng tôi đã chọn đề tài “Thiết kế mô hình và mô phỏng tay máy 3 bậc tự do trong dây chuyền phân loại sản phẩm” Quá trình thiết kế và chế tạo tay máy thể hiện rõ tính tự động hóa qua hai giai đoạn chính.

+ Tự động hóa phân loại được sản phẩm có kích thước khác nhau

+ Tự động hóa trong khâu nhận biết vật có kích thước khác nhau để đưa vào ngăn chứa đúng với ngăn chứa sản phẩm đó

1.2.2 Mục tiêu thiết kế hệ thống

Hệ thống tự động phân loại sản phẩm theo các kích thước Cao, Trung Bình và Thấp, giúp nâng cao năng suất làm việc và đạt hiệu quả tối ưu Mô hình này có thể được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất.

Hệ thống hoạt động ổn định và có độ chính xác cao, cần thiết phải áp dụng các giải pháp thiết kế tổng hợp về cơ khí truyền động và điện Điều này không chỉ đảm bảo an toàn lao động mà còn tạo ra sự thay thế hiệu quả cho công nhân.

1.2.2.3 Yêu cầu của hệ thống

+ Có kích thước phù hợp, không gian làm việc hiệu quả

+ Hệ thống dễ điều khiển và 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 tƣ phù hợp, chi phí vận hành thấp, phải mang tính thẩm mỹ

1.2.3 Phạm vi và nội dung thiết kế hệ thống

Dựa vào các môn học cơ sở chuyên ngành như khí cụ điện, máy điện, truyền động điện và điều khiển logic PLC, chúng ta có thể áp dụng các phương pháp thiết kế lý thuyết để tìm ra phương pháp hiệu quả nhất Việc đưa ra nhiều phương án khác nhau và thiết lập phương án thích hợp sẽ giúp giải quyết các vấn đề hiện tại và mang lại hiệu quả trong tương lai.

+ Sản phẩm có kích thước thay đổi được chia làm ba loại: Cao, trung bình và thấp => Dùng để phân loại theo chiều cao

Để tối ưu hóa quy trình thiết kế, cần tính toán và lựa chọn các cơ cấu, thiết kế kết cấu phù hợp, đồng thời xây dựng mô hình chính xác Bên cạnh đó, việc xây dựng lưu đồ giải thuật cho thiết kế lập trình sử dụng trên PLC là bước quan trọng giúp đảm bảo hiệu quả và tính chính xác trong quá trình lập trình.

+ Lắp ráp mô hình thiết kế và vận hành

PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

Sau quá trình nghiên cứu qua sách vở, internet và thực tiễn, tôi đã quyết định thiết kế mô hình và mô phỏng tay máy 3 bậc tự do để sử dụng trong dây chuyền phân loại sản phẩm.

+ Thiết kế băng chuyền vận chuyển sản phẩm

+ Thiết kế ngăn chứa 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

PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.2.1.1 Giới thiệu về băng tải

Băng tải là thiết bị phổ biến trong các dây chuyền sản xuất, được sử dụng để di chuyển vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hàng hóa hiệu quả.

Cấu nhẹ được sử dụng rộng rãi trong các xưởng luyện kim để vận chuyển quặng, than đá và xỉ lò, đồng thời cũng phục vụ cho việc vận chuyển nhiên liệu tại các trạm thủy điện Trong các kho bãi, chúng hỗ trợ việc di chuyển hàng bưu kiện, vật liệu hạt và nhiều sản phẩm khác Ngoài ra, trong các ngành công nghiệp nhẹ, thực phẩm và hóa chất, cấu nhẹ còn được dùng để vận chuyển các sản phẩm hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công đoạn và phân xưởng, cũng như để loại bỏ các sản phẩm không còn sử dụng được.

2.1.1.2 Ƣu nhƣợc điểm về băng tải

Máy vận chuyển có cấu tạo đơn giản và bền bỉ, cho phép di chuyển hàng hóa theo nhiều hướng như nằm ngang, nghiêng hoặc kết hợp cả hai Với vốn đầu tư không cao, máy có khả năng tự động hóa, vận hành dễ dàng và bảo trì thuận tiện Đặc biệt, máy hoạt động đáng tin cậy, mang lại năng suất cao trong khi tiêu hao năng lượng thấp so với các loại máy vận chuyển khác.

Mặc dù băng tải có nhiều ứng dụng, nhưng phạm vi sử dụng của nó bị giới hạn bởi tốc độ dốc tối đa cho phép và khả năng không thể di chuyển theo đường cong.

2.1.1.3 Cấu tạo chung về băng tải

Hình 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 giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo

+ 4 Hệ thống đở làm bộ phận trƣợt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc

2.1.1.4 Các loại băng tải và phương án lựa chọn a Phân loại

Bảng 1: Phân loại băng tải

Loại Băng Tải Trọng Tải Phạm Vi Ứng Dụng

Băng tải dây đai < 50 kg

Vận chuyển từng chi tiết giữa các nguyên công hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơ và lắp ráp

Vận chuyển chi tiết trên vệ tinh trong gia công chuẩn bị phôi và trong lắp ráp

Băng tải thanh đẩy 50 – 250 kg

Vận chuyển các chi tiết lớn giữa các bộ phận trên khoảng cách >50m

Băng tải con lăn 30 – 500 kg

Vận chuyển chi tiết trên các vệ tinh giữa các nguyên công với khoảng cách 15m)

+ Làm việc êm, không gây ồn ào 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 đƣợc dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu

+ Kết cấu và vận hành đơn giản

+ Nhờ vào sự trƣợt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ

+ Do có trƣợt đai nên không đảm bảo về tỷ số truyền

+ Do phải có lực căng ban đầu nên tạp áp lực phụ trên trục và gối đỡ

+ Dây đai không chịu được trong môi trường dầu mỡ

2.2.4 Phương án lựa chọn cơ cấu đẩy và gắp sản phẩm

Cơ cấu chấp hành chuyển đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học, có khả năng thực hiện chuyển động thẳng qua xilanh hoặc chuyển động quay qua động cơ khí nén Để thiết kế cơ cấu đẩy và gắp sản phẩm, có thể áp dụng nhiều phương án khác nhau.

19 a)Dùng động cơ Ƣu điểm: + Giá thành rẻ

+ An toàn khi sử dụng

+ Mức độ thất thoát năng lƣợng không đáng kể

Nhƣợc điểm: + Chuyển động gây tiếng ồn do ma sát sinh ra

+ Tuổi thọ không cao do bị mài mòn

+ Kích thước hơi bị cồng kềnh b)Dùng xilanh khí nén

Xi lanh khí nén là thiết bị quan trọng trong hoạt động của máy móc và thiết bị hàng ngày, giúp các động cơ như xe và máy móc hoạt động hiệu quả Nó được ứng dụng rộng rãi trong ngành tự động hóa, mang lại sự tiện lợi và hiệu suất cao cho các quy trình sản xuất.

Xi lanh khí là thiết bị cơ khí sử dụng khí nén để hoạt động Nó chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng, làm cho pít tông di chuyển theo hướng mong muốn và truyền động đến các thiết bị khác.

Khi khí nén được đưa vào xilanh, lượng khí tăng dần sẽ chiếm không gian trong xilanh, làm cho pitông dịch chuyển và truyền động điều khiển thiết bị bên ngoài.

Phân loại : Trên thị trường có rất nhiều loại xilanh khác nhau về chủng loại, mẫu mã và xuất xứ, nhƣng chúng ta có thể phân thành hai loại:

– Xilanh tác động đơn : Là loại xilanh sử dụng khí nén để dịch chuyển pitông dịch chuyển theo hướng nhất định

Hình 2.10:Xilanh tác động đơn

Xilanh tác động kép (Double Acting - DAC) là loại xilanh có khả năng ứng dụng lực đẩy khí nén theo hai hướng trong hành trình di chuyển, với cơ cấu dẫn động được trang bị thanh đẩy ở cả hai đầu của pitông.

Hình 2.11:Xilanh tác động kép Ƣu 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

Nhƣợc điểm: + Có thời gian trễ lớn

+ 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

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ

3.1.1 Thiết kế bộ truyền đai

Hình 3.1: Sơ đồ bộ truyền đai

Ta có đường kính bánh dẫn là d1 = 10mm, bánh bị dẫn d2 = 20mm, khoảng cách giữa 2 trục của bộ truyền a = 50mm, tốc độ của động cơ ndc = 220 (vòng/phút) > ntrục

+ Tỷ số truyền giữa động cơ và băng tải là:

𝑖 = = = 0,5 + Số vòng quay của băng chuyền là: n = 0,75.ndc = 0,5.220 = 110 (vòng/phút)

+ Chiều dài L của dây đai là

Hình 3.2: Sơ đồ băng tải

+ Đường kính bánh dẫn và bị dẫn: D = D1 = D2

+ Khoảng cách giữa 2 trục là a = 460mm

+ Bề rộng của đai B = 55mm, B tùy thuộc vào kích thước của sản phẩm ta có bề rộng của sản phẩm Bsp = 21mm

+ Khối lƣợng trung bình của vật (sản phẩm cao, sản phẩm trung bình, sản phẩm thấp ) có trên băng chuyền là m = 0.05kg

+ Để vật cân bằng trên băng tải khi chuyển động, ta có tổng hợp lực của vật khi đó là :

𝑃 + 𝑁 + 𝐹 𝑚 𝑠 + 𝐹 𝑘 é 𝑜 = 0 + Trọng lƣợng P của vật là:

+ Phản lực N của băng chuyền đối với sản phẩm là:

+ Lực ma sát Fms của bộ truyền là:

Trong đó: k là hệ số ma sát giữa vật và băng tải

Công A thực hiện của lực kéo là: A = Fkéo.S = 0,7841.0,46 = 0,36 (J) Tốc độ quay trên các trục (vận tốc của băng tải) là:

3.1.3 Thiết kế hệ thống cánh tay

Hình 3.3 : Sơ đồ cánh tay robot

A Pitong 1 giúp cánh tay xoay quanh trục

+ Áp suất cho phép p = 1 atm

+ Dung tích của pittong là:

V = d.Sđáy = 160.𝜋.82 = 32169 (mm 3 ) + Phương trình trạng thái khí lý tưởng P.V + Vận tốc khí là : V= = = 0,87 (m/s)

Trong đó: + P là áp suất tuyệt đối

+ R là hằng số chất khí đối với không khí R = 287 J/kg.K + T là nhiệt độ tuyệt đối

B Pitong 2 giúp nâng hạ cánh tay lên xuống theo phương thẳng đứng

+ Áp suất cho phép p = 1 atm

+ Dung tích của pittong là:

V = d.Sđáy = 160.𝜋.82 = 32169 (mm 3 ) + Vận tốc khí là: V = = = 0,87 (m/s)

C Pitong 3 giúp cánh tay chuyển động ra vào theo phương ngang

+ Áp suất cho phép p = 1 atm

+ Dung tích của pittong là

V= d.Sđáy = 130.𝜋.82 = 26138 (mm 3 ) + Vận tốc khí là: V= = = 0,87 (m/s) + Lực đẩy là:

+ Áp suất cho phép p = 0,5 atm

+ Dung tích của pittong là

V= d.Sđáy = 90.𝜋.52 = 7068 (mm 3 ) + Vận tốc khí là: V= = = 1,74 (m/s) + Lực đẩy là:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN

3.2.1 Sơ đồ của hệ thống

Hình 3.4: Sơ đồ khối của hệ thống

Hệ thống được cấu trúc với bộ xử lý trung tâm PLC S7-200, nhận tín hiệu từ các cảm biến để xử lý và điều khiển các cơ cấu chấp hành như van đảo chiều và động cơ thông qua các relay trung gian.

3.2.1.2 Sơ đồ tổng thể của hệ thống

Hình 3.5: Sơ đồ tổng thể của hệ thống

3.2.2 Chọn thiết bị cho hệ thống

Tất cả các thiết bị trong mô hình này đều sử dụng nguồn 24VDC, tương thích với điện áp cấp cho PLC Dựa trên phân tích và nhận xét từ chương 2, chúng ta đã chọn các thiết bị phù hợp cho hệ thống.

+ Hệ thống cảm biến quang E3F – DS10C4

+ Van đảo chiều 5/2 để đảo chiều cho pittong

+ Hệ thống rơle trung gian

3.2.3 Sơ đồ đấu nối điện

Hình 3.6: Sơ đồ điện của hệ thống

3.2.4 Thiết kế chương trình điều khiển hệ thống

Hình 3.7:Sơ đồ grafcet của hệ thống

3.2.4.2 Phân công vào ra cho PLC

Bảng 2 :Phân công địa chỉ vào ra Đầu Vào Đầu Ra Địa Chỉ Chú Thích Địa Chỉ Chú Thích

I0.3 CB_Cao Q0.3 Động Cơ I0.4 CB_Thấp Q0.5 Pittong 1 (Xoay) I0.6 CTHT 1 Q0.6 Pittong 2 (Nâng) I0.7 CTHT 2 Q0.7 Pittong 3 (Đẩy) I1.0 CTHT 3 Q1.0 Pittong 4 (Kẹp) I1.1 CTHT 4

Hình 3.8: Giản đồ thời gian của hệ thống

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

Hình 3.9: Mô hình tổng thể hệ thống

Hình 3.10: Hệ thống PLC và role trung gian

Trong quá trình thiết kế và thi công mô hình, tôi đã tìm hiểu về các thiết bị trong ngành tự động hóa, điều này rất hữu ích cho công việc sau này Sau một thời gian nỗ lực, tôi đã hoàn thành mô hình, mặc dù vẫn gặp một số hạn chế về kiến thức và kỹ năng, đặc biệt trong giai đoạn thi công.

Mặc dù mô hình 51 công cơ khí còn nhiều sai sót, nhưng đây là kinh nghiệm quý giá và cơ sở vững chắc để phát triển máy móc và dây chuyền sản xuất trong ngành công nghiệp.

Sau một thời gian dài nghiên cứu và thực hiện, tôi đã hoàn thành đề tài “Thiết kế mô hình và mô phỏng tay máy 3 bậc tự do cho dây chuyền phân loại sản phẩm” Mô hình này đã đạt được độ ổn định tương đối về mặt cơ khí và điều khiển, góp phần nâng cao hiệu quả trong quá trình phân loại sản phẩm.

Quá trình nghiên cứu và phát triển đề tài đã giúp tôi nhận thức rõ hơn về các thiết bị ứng dụng trong ngành tự động hóa hiện nay, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.

Mô hình hiện tại còn nhỏ và chưa đạt chuẩn mực do hạn chế về kiến thức và thời gian, nên việc tính toán thiết kế chưa được thực hiện một cách sâu sắc Để phát triển mô hình này cho sản xuất công nghiệp, cần phải chú trọng đến từng chi tiết nhỏ, bao gồm cả phần điều khiển Tùy thuộc vào chức năng và yêu cầu của hệ thống, việc tính toán phải được điều chỉnh cho phù hợp.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong khoa điện – điện tử đã truyền đạt những kiến thức quý báu và hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình học tập Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy Nguyễn Đức Minh, người đã tận tình hỗ trợ và giúp đỡ em vượt qua mọi khó khăn về kiến thức, để em có thể hoàn thành đồ án thành công như hôm nay.

Mặc dù đồ án đã đạt được mức độ hoàn chỉnh tương đối, nhưng vẫn không tránh khỏi một số thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ quý thầy cô và các bạn sinh viên để hoàn thiện hơn nữa.

[1] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước (2006), Tự động hóa với S7-

200 , NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

[2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền (1998), Truyền Động Điện , NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

[3] Bùi Tấn Lợi (9-2009), Kỹ Thuật Điện , Đại học bách khoa, Đà

[4] Giáo Trình Khí Cụ Điện , NXB Hà Nội (2009)

[5] http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-tinh-toan-bang-tai-

[6] http://thuylucducanh.vn/tin-tuc/Tin-chuyen-nganh/Tong-quan- ve-he-thong-khi-%20nen-thuy-luc-3169.aspx

[7] http://hiendaihoa.com/forum/archive/index.php/t-1354.html

[8] https://www.youtube.com/watch?v_doNbHw_FM

[9] https://www.youtube.com/watch?viAK-r38bQ8&t!6s

[10] http://www.gtkt.tk/2014/04/giao-trinh-plc-s7-200.html

[11] http://vietnam12h.com/ky-thuat/chi-tiet-ky- thuat.aspx?baivieturl=vai_tro_va_y_nghia_cua_tu_dong_hoa_qua

[12] http://thuylucducanh.vn/tin-tuc/Tin-chuyen-nganh/Tong- quan-ve-he-thong-khi-nen-thuy-luc-3169.aspx

[13] https://www.slideshare.net/cuongcungdfdfdf/tai-lieu-lap- trinh-plc-s7-200-full012011v1

Ngày đăng: 05/08/2021, 21:44

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w