Nguyên lí hoạt động của toàn bộ hệ thống
Hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng camera để thu nhận hình ảnh sản phẩm khi di chuyển trên băng tải, sau đó xử lý hình ảnh bằng chương trình trí tuệ nhân tạo Kết quả xử lý được gửi đến PLC để điều khiển cơ cấu chấp hành Nếu sản phẩm lỗi, hệ thống sẽ loại bỏ sản phẩm khỏi dây chuyền, còn sản phẩm đạt tiêu chuẩn sẽ được giữ lại để tiến hành đóng gói.
Hình 1.1 Sơ đồ tín hiệu điều khiển.
Hệ thống phân loại sản phẩm bằng xử lí ảnh
Hệ thống sử dụng camera để thu nhận và xử lý hình ảnh sản phẩm, phục vụ cho việc kiểm tra kích thước, màu sắc và vết nứt Với tính linh hoạt cao, hệ thống phân loại sản phẩm này đáp ứng nhu cầu của nhiều lĩnh vực công nghiệp Tuy nhiên, độ phức tạp và chi phí đầu tư của hệ thống tương đối cao.
Hình 1.2 Xử lý ảnh trong công nghiệp [1]
Hệ thống kiểm tra sản phẩm dựa trên ứng dụng của việc xử lý ảnh Hệ thống này bao gồm ba phần chính:
Bộ phận thu thập thông tin ảnh bao gồm hệ thống camera và đèn chiếu sáng chuyên dụng, được lắp đặt trong buồng chắn sáng để ngăn ánh sáng tự nhiên Khi sản phẩm đi qua, camera chụp lại bề mặt và gửi dữ liệu về phần mềm nhận dạng Phần mềm này sẽ so sánh với dữ liệu đã có để xác định loại sản phẩm và đánh giá chất lượng của nó.
Bộ phận xử lý tín hiệu hồi đáp đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và giao tiếp giữa người và máy, bao gồm các nút bấm trên màn hình và các phím điều khiển.
Hệ thống bao gồm băng tải và các hệ thống phụ trợ giúp loại bỏ sản phẩm lỗi Khi sản phẩm được nhận diện, hệ thống cơ khí sẽ nhận lệnh và thực hiện phản ứng phù hợp Các xy lanh trong hệ thống phụ trợ sẽ đẩy sản phẩm lỗi vào vị trí đã được xác định trước.
Một số ưu điểm của ứng dụng xử lý ảnh trong việc kiểm tra sản phẩm so với một số ứng dụng khác có thể ra như sau:
- Linh hoạt trong việc thay đổi mẫu mã sản phẩm kiểm tra
- Có khả năng kiểm tra được nhiều loại sản phẩm khác nhau
Kiểm tra được những sản phẩm phức tạp
Bên cạnh đó ứng dụng cũng có một số nhược điểm:
- Hệ thống có giá thành cao, phù hợp với dây chuyền sản xuất các sản phẩm phức tạp mà các công nghệ thông thường không áp dụng được
- Đòi hỏi đội ngũ kỹ sư bảo dưỡng có kiến thức cơ bản về xử lý ảnh.
Đóng hộp
Đóng lọ dược phẩm là quy trình quan trọng nhằm bảo vệ an toàn cho các chế phẩm dược, ngăn ngừa nhiễm bẩn và cản trở sự phát triển của vi sinh vật Bao bì dược phẩm không chỉ đảm bảo an toàn cho sản phẩm trong suốt thời hạn sử dụng mà còn bảo vệ thuốc trong quá trình vận chuyển, bảo quản và bán lẻ.
Quy trình đóng gói thuốc gồm các bước:
− Đóng gói thuốc vào lọ (secondary packaging)
Quá trình đóng gói thuốc bao gồm hai bước chính: đóng gói lọ vào thùng (đóng gói cuối) và đóng thuốc vào lọ (đóng gói thứ cấp) Đóng gói thứ cấp là giai đoạn tiếp theo của đóng gói chính, nơi tất cả các viên thuốc từ khu vực đóng gói chính được chuyển đến khu vực đóng gói thứ cấp qua băng chuyền Tại đây, các viên thuốc sẽ được kiểm tra để phát hiện lỗi, và những viên đạt yêu cầu sẽ được đẩy vào lọ Cuối cùng, băng chuyền thực hiện quá trình đóng gói và dán nhãn cho sản phẩm.
11 – Cấp vỏ hộp, lọ 15 – Dán nhãn
12 – Mở vỏ hộp, lọ 16 – Gấp các mép và nắp hộp
13 – Vận chuyển thuốc 17 – Kết thúc đóng gói
Hình 1.3 Quy trình đóng gói[1]
Đóng gói hộp và lọ vào thùng là bước cuối cùng trong quy trình sản xuất, diễn ra khi cần lưu trữ hoặc vận chuyển Các hộp và lọ thuốc từ giai đoạn "secondary packaging" sẽ được xếp vào thùng carton, sau đó được dán nhãn và niêm phong cẩn thận.
Ý nghĩa của hệ thống
Hệ thống phân loại sản phẩm đã phát triển mạnh mẽ trong bối cảnh kinh tế toàn cầu và Việt Nam, đánh dấu bước tiến quan trọng trong khoa học - công nghệ Sự phát triển này không chỉ nâng cao chất lượng cuộc sống mà còn thúc đẩy nền kinh tế, hứa hẹn sự phát triển bền vững và ổn định Nó đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp và phân phối sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Sự đa dạng về mẫu mã và chất lượng sản phẩm ngày càng được cải thiện, đồng thời công nghệ hiện đại đã giảm thiểu thời gian lao động và thay thế nhiều công việc phức tạp Nhờ đó, sức khỏe và đời sống tinh thần của con người được nâng cao rõ rệt.
Kể từ khi ra đời, các vấn đề sinh thái và ô nhiễm môi trường đã trở nên nghiêm trọng, cùng với biến đổi khí hậu nhanh chóng gây ra nhiều hậu quả nguy hiểm Nếu không được giải quyết, những vấn đề này sẽ đe dọa sự tồn tại bền vững của con người Do đó, hệ thống đóng gói thuốc và các sản phẩm khác trong các hệ thống tự động đang trở nên ngày càng quan trọng trong thế kỷ này.
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
Yêu cầu của hệ thống cơ khí
Các yêu cầu thiết kế hệ thống cơ khí cần đạt thỏa mãn các điều kiện sau:
- Hệ thống cần đảm bảo độ cứng vững, độ bền, hoạt động ổn định và rung động ít
- Có hệ thống chiếu sáng giảm tối đa các yếu tố nhiễu
- Thiết kế thuận tiện cho tháo lắp, bố trí bộ điều khiển, các bộ phận khác
- Năng suất thiết kế phân loại trên 1450 sản phẩm/giờ
Từ các yêu cầu cần đáp ứng ở trên nhóm tiến hành thảo luận, nghiên cứu và đề xuất mô hình cơ khí như phần dưới.
Mô hình đề xuất
Hệ thống cơ khí phân loại sử dụng hai cơ cấu chính: băng tải và đĩa quay để kiểm tra sản phẩm Quá trình kiểm tra vỉ thuốc được thực hiện dựa trên số lượng và màu sắc của thuốc.
Hình 2.1 Mô hình đề xuất
Cấu tạo các cụm của mô hình bao gồm:
- 3: Băng tải cấp thuốc và loại thuốc
- 5: Băng tải cấp lọ thuốc
Với mô hình đã đề xuất, nhóm tiến hành thiết kế, chọn lựa và tính toán các bộ phận chính của kết cấu ở phần tiếp theo dưới đây.
Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động
Phân tích đối tượng cần cấp
Với đề tài này nhóm sinh viên lựa chọn đối tượng là viên thuốc của có hình dáng như sau:
Hình 2.2 Sản phẩm của đề tài
Theo đó chi tiết viên thuốc có kích thước như sau:
Hình 2.3 Kích thước viên thuốc Đây là một chi tiết cho trọng lượng nhỏ, trọng tâm nằm trên trục đối xứng và nằng trung tâm của vật
Yêu cầu của dự án là thực hiện tính toán, thiết kế và kiểm nghiệm cơ cấu cấp phôi nhằm cung cấp thuốc vào khu vực sản xuất, với năng suất đạt 180 viên mỗi phút.
2.3.1.2 Chọn phương pháp và thiết bị cấp
Trong sản xuất tự động hiện đại, có nhiều phương pháp cấp phôi như băng tải, rôbốt và cấp phôi tự động bằng rung động Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu của phôi và tối ưu hóa chi phí, cơ cấu cấp phôi rung động xoắn vít được chọn lựa Đây là thiết bị cấp phôi linh hoạt nhất cho các chi tiết nhỏ, với cơ chế di chuyển của chi tiết trên rãnh xoắn dọc theo vách trong của phễu trụ.
Hình 2.4 Cấu tạo của hệ thống cấp phôi rung động máng xoắn [2]
Phễu rung được lắp đặt trên 3 hoặc 4 lò xo lá nghiêng, cố định trên nền cứng, với quá trình rung được truyền từ nam châm điện Hệ thống chống đỡ giữ cho phễu ổn định, tạo ra ngẫu lực xoắn cùng với rung động theo phương thẳng đứng Chuyển động của chi tiết trên rãnh nghiêng được xem là chuyển động thẳng với góc nghiêng lớn hơn góc rãnh Khi phôi được đặt trong phễu, chuyển động rung giúp chúng di chuyển lên đầu ra, và sau khi qua các cơ cấu phân loại và định hướng, phôi sẽ đạt yêu cầu đầu ra cho quá trình sản xuất.
Tính toán, thiết kế phễu rung của hệ thống
2.3.2.3 Các lực tác dụng lên phôi Để nghiên cứu cơ cấu cấp phôi kiểu rung động, người ta xét một cơ cấu 4 khâu bản lề chuyển động lắc trong mặt phẳng nằm ngang hoặc nằm nghiêng được mô tả như hình 2.4 và 2.5
Hình 2.5 Sơ đồ di chuyển phôi trên mặt phẳng nằm ngang [2]
Trong trường hợp 1, khi vật A có trọng lượng G được đặt trên thanh BC nằm ngang, thanh O1B quay sang phải một góc (α-α1) với tốc độ góc ω, dẫn đến vật A và thanh BC chuyển động song phẳng xuống phía dưới Gia tốc chuyển động lớn nhất trong hành trình này được ký hiệu là a.
- F ms là lực ma sát của thuốc lên thành rãnh xoắn (N)
- a tđ là gia tốc theo phương thẳng đứng (m/s 2 )
- a n là gia tốc theo phương nằm ngang (m/s 2 )
- f là hệ số ma sát giữa vật và thanh
Khi tay quay O1B quay sang trái 1 góc (α-α 1 ) với tốc độ góc ω’ thì vật A cùng với thanh BC chuyển động lên phía trên Khi đó ta có:
F’ ms = m(g + a’ tđ) f(N) và F’ qt = -m.a’ n(N) mô tả lực tác động lên vật A khi nó chuyển động lên trên Trong đó, a’ tđ và a’ n lần lượt là gia tốc theo hướng thẳng đứng và nằm ngang Nếu coi ω = ω’, thì a tđ = a’ tđ và a n = a’ n, dẫn đến khả năng xảy ra những hiện tượng nhất định.
Khi vật chuyển động cùng thanh xuống thấp sang phía bên phải thì nếu F ms <
Khi vật A trượt trên thanh BC, vị trí của vật A so với thanh BC sẽ ở phía sau, cho thấy vật A đang có chuyển động tương đối về phía trái so với thanh BC.
Khi thanh chuyển động lên phía trên và sang trái, lực ma sát (F ms) tăng lên Nếu F ms lớn hơn lực quán tính (F qt), vật A sẽ bám chắc vào thanh BC, không xảy ra chuyển động tương đối giữa vật A và thanh BC.
Tổng hợp một chu trình chuyển động của thanh O1B ta có nhận xét sau:
Vật A đã bị dịch chuyển sang trái một khoảng s so với thanh BC Nếu chu trình này tiếp tục, thì sau mỗi chu trình, vật A sẽ tiếp tục di chuyển theo hướng đó.
Sau khi dịch chuyển thanh BC sang trái một khoảng s, vật A sẽ di chuyển tương đối với thanh BC trong suốt quá trình hoạt động liên tục của cơ cấu.
BC sẽ có xu hướng đi ra khỏi thanh
Khi g < a th, lực F ms sẽ trở thành âm, khiến vật A không còn tiếp xúc với thanh BC và có bước nhảy tương đối về phía trái so với thanh BC.
Trường hợp 2: Xét trường hợp thanh BC đặt trong mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng ngang 1 góc β (hình 2.5)
Hình 2.6 Sơ đồ di chuyển phôi trên mặt phẳng nằm nghiêng [2]
Cũng phân tích tương tự như trên với chú ý trọng lượng G của vật A được phân thành G n và G đ tương ứng với phương nằm ngang và phương thẳng đứng
𝐺⃗⃗⃗⃗ = 𝐺 𝑛 ⃗⃗⃗⃗ + 𝐺 𝑛 ⃗⃗⃗⃗ 𝑑 (N) (2.5) Thiết lập công thức tính toán F ms , F qt theo giá trị của G d và G n , a tđ và a n , ta có nhận xét sau:
Khi thanh BC di chuyển sang phải và xuống dưới, vật A cần có khả năng chuyển động tương đối sang trái so với thanh BC Điều này yêu cầu phải đáp ứng một số điều kiện nhất định.
F qt > F ms + G n (N) (2.6) Khi thanh quay về phía bên trái và lên trên thì điều kiện để vật không trượt trên thanh BC là:
F qt < F ms + G n (N) (2.7) Nếu thỏa mãn cả 2 điều kiện trên thì sau một chu trình chuyển động của thanh
Khi vật A dịch chuyển tương đối so với thanh BC một khoảng s, nếu cơ cấu hoạt động liên tục, sau một thời gian, vật A sẽ di chuyển sang bên trái và có xu hướng rời khỏi thanh BC.
Dựa trên các kết quả tính toán, người ta đã phát triển nhiều kiểu phễu rung động theo nguyên lý đó, trong đó thanh BC được thay thế bằng một rãnh xoắn.
Để tăng chiều dài của góc nghiêng β, vật A có thể di chuyển trên khoảng chiều dài lớn hơn, từ đó có thêm thời gian để định hướng và điều chỉnh vị trí trước khi tiến đến máng chuyển phôi.
Băng tải
Băng tải là thành phần thiết yếu trong hệ thống phân loại sản phẩm, có nhiệm vụ vận chuyển phôi đến vị trí thao tác, được trang bị hệ thống con lăn bên dưới Nguồn động lực chính của băng tải là động cơ điện, có thể là động cơ một chiều, động cơ 3 pha lồng sóc hoặc servo, tùy thuộc vào yêu cầu của hệ thống Để đảm bảo băng tải hoạt động hiệu quả, trục động cơ cần được nối với hộp giảm tốc trước khi ra tải Hai đầu băng tải được trang bị puli, và băng tải thường được làm từ vật liệu nhiều lớp, trong đó lớp dưới chịu kéo và tạo hình, còn lớp trên là lớp phủ.
Hình 2.33 Băng tải công nghiệp [3] Ưu điểm của băng tải
Cấu trúc của sản phẩm rất đơn giản và bền bỉ, cho phép vận chuyển linh hoạt theo nhiều hướng khác nhau, bao gồm cả nằm ngang, nằm nghiêng, hoặc kết hợp giữa hai hướng này.
Đầu tư vào hệ thống này không yêu cầu vốn lớn và có thể tự động hóa, giúp vận hành một cách đơn giản Bên cạnh đó, việc bảo trì cũng rất dễ dàng, đảm bảo hoạt động tin cậy với năng suất cao Đặc biệt, mức tiêu hao năng lượng của hệ thống này thấp hơn so với các loại máy vận chuyển khác.
- Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể lựa chọn một số loại băng tải sau:
Loại băng tải Tải trọng Phạm vi ứng dụng
Băng tải dây dai < 50 kg Vận chuyển từng chi tiết giữa các nguyên công hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơ và lắp ráp
Băng tải lá có khả năng vận chuyển chi tiết trong vệ sinh với trọng lượng từ 25 đến 125 kg, rất phù hợp cho quy trình gia công chuẩn bị phôi và lắp ráp Trong khi đó, băng tải thanh đẩy có khả năng vận chuyển các chi tiết lớn với trọng lượng từ 50 đến 250 kg, hiệu quả cho việc di chuyển giữa các bộ phận trên khoảng cách lớn hơn 50m.
Băng tải con lăn 30 - 500 kg Vận chuyển các chi tiết trên vệ tinh giữa các nguyên công với khoảng cách < 50m
Hình 2.34 Danh sách các loại băng tải [3]
Băng tải dạng cào là thiết bị lý tưởng để thu dọn phoi vụn, với năng suất lên đến 1,5 tấn/h và tốc độ chuyển động 0,2m/s Chiều dài băng tải có thể được điều chỉnh linh hoạt, không hạn chế trong phạm vi kéo tối đa là 10kN.
- Băng tải xoắn vít: có 2 kiểu cấu tạo:
+ Băng tải 1 buồng xoắn: Băng tải 1 buồng xoắn được dùng để thu dọn phoi vụn Năng suất băng tải loại này đạt 4 tấn/h với chiều dài 80cm
Băng tải 2 buồng xoắn gồm hai buồng xoắn song song, một buồng xoắn theo chiều phải và một buồng xoắn theo chiều trái Chuyển động xoay vào nhau của các buồng xoắn được điều khiển bởi một tốc độ phân phối chuyển động nhất định.
- Cả 2 loại băng tải buồng xoắn đều được đặt dưới máng bằng thép hoặc bằng xi măng
Băng tải là một phần quan trọng trong hệ thống vận chuyển sản phẩm Nhóm đã quyết định chọn loại băng tải dây đai cho đề tài của mình vì những lý do hợp lý sau đây.
+ Tải trọng băng tải nhẹ
+ Kết cấu cơ khí không quá phức tạp
+ Linh hoạt, dễ dàng hiệu chỉnh
Mặc dù băng tải có nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng gặp phải một số nhược điểm, bao gồm độ chính xác vận hành không cao Điều này có thể do nhiều yếu tố như ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và sự giảm độ ma sát của dây đai theo thời gian.
Hệ thống có các thông số đầu vào như sau:
- Nguồn lực đẩy phôi: xy lanh khí nén
- Nguồn lực quay băng tải: động cơ điện
- Chọn thời gian băng tải đặt tốc độ làm việc: t1 = 1 (s)
- Chiều dài băng tải: L= 610 (mm)
- Thông số hình học phôi: 16x8x6 (mm)
- Khối lượng lọ thuốc: 𝑚 𝐿 = 50 (g)= 0,05 (kg)
- Khối lượng mâm xoay 𝑚 𝑚 = 250 (g)= 0,25 (kg)
- Năng suất làm việc: 𝑁 1 = 24 (sp/phút), 𝑁 2 = 4 (lọ/phút)
- Diện tích tiết diện mặt cắt ngang: S (m 2 )
Hình 2.35 Sơ đồ phân bố phôi trên băng tải [3]
Hình 2.36 Đồ thị biểu diễn quá trình tăng – giảm tốc của băng tải [3]
Tính sơ bộ dữ liệu đầu vào
2.4.3.1 Tính toán chọn dây đai băng tải sản phẩm Đặc điểm của dây đai băng tải: vải cao su
Hệ thống phân loại sản phẩm trong đồ án thiết kế có kích thước nhỏ với chiều dài 610 mm và công suất không lớn Do đó, loại băng tải phù hợp là băng làm vải dệt từ sợi bông, một lớp, với bề rộng 60 mm.
− Chiều dày lớp bọc cao su bề mặt làm việc của băng tải: δ lv = 0,5 (mm)
− Chiều dày lớp bọc cao su của bề mặt không làm việc của băng tải: δ klv = 0,5 (mm)
− Chiều dày của lớp màng cốt: δ m =1 mm
Chiều dày của băng tải: h= δ lv +δ klv +δ m i= 0,5+ 0,5+ 1.1= 2(mm) (2.57)
(Trong đó i là số lớp màng cốt)
Hình 2.37 Mặt cắt dây đai [3]
Tại một thời điểm sẽ có 6 sản phẩm trên băng tải, vậy khoảng cách mỗi sản phầm sẽ là:
Khi đó, tổng khối lượng thuốc lớn nhất đạt được tại một thời điểm nhất định trên băng tải là:
- 𝑚 𝑠𝑝 là khối lượng sản phẩm
Trong 1 phút, băng tải đi được quãng đường là:
6 = 2440 (mm) (2.59) Vận tốc băng tải là:
60 = 40,67 (𝑚𝑚 𝑠⁄ ) (2.60) Như vậy ta đã chọn được:
- Băng tải có chiều dày 2 mm
- Vận tốc băng tải là 40,67 mm/s
- Khoảng cách giữa các sản phẩm là 122 mm
- Thời gian một viên thuốc đi hết băng tải là 15 s
- Đường kính puly 30 mm và chiều dài 75 mm
2.4.3.2 Tính chọn băng tải lọ
Băng tải lọ thuốc hoạt động theo cơ chế thời gian chờ, trong đó các lọ thuốc đứng yên trong khi băng tải vẫn chạy Thời gian chờ này phụ thuộc vào số lượng thuốc quy định cho mỗi lọ Để dễ dàng tính toán, giả sử mỗi lọ thuốc chứa 6 viên, thì số lượng lọ có thể đóng trong 1 phút là 4 lọ, do đó, tối đa có 4 lọ cùng lúc trên băng tải.
Từ đây, ta tính toán và lựa chọn thông số băng tải như sau:
- Bề rộng băng tải 60 mm
- Chiều dày băng tải 2 mm
- Vận tốc băng tải là 40,67 mm/s
- Khoảng cách giữa các lọ là 203,33 mm
- Thời gian một lọ đi hết băng tải là 15 s
- Đường kính puly 30 mm và chiều dài 75 mm
Động cơ
Động cơ điện là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại máy móc và thiết bị Trong số đó, các loại động cơ điện thường được sử dụng để truyền động cho băng tải.
Động cơ không đồng bộ là loại động cơ phổ biến trong ngành công nghiệp nhờ vào giá thành rẻ và khả năng chống quá tải Tuy nhiên, việc điều khiển tốc độ của động cơ này gặp nhiều khó khăn và tốn kém chi phí.
Động cơ servo được thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vòng kín, với tín hiệu ra kết nối đến mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí được hồi tiếp về mạch điều khiển Nếu có bất kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận diện rằng tín hiệu ra chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển sẽ tiếp tục điều chỉnh sai lệch để động cơ đạt được độ chính xác cần thiết.
Động cơ đồng bộ là loại động cơ mà tốc độ quay của rotor tương đương với tốc độ của từ trường, không phụ thuộc vào tải hay điện áp lưới điện Loại động cơ này có hiệu suất rất cao, nhưng giá thành lại cao và việc khởi động có thể gặp nhiều khó khăn.
Động cơ điện một chiều hoạt động với dòng điện một chiều và được sử dụng phổ biến trong dân dụng nhờ giá thành rẻ và khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng Đối với các ứng dụng công nghiệp, động cơ một chiều công suất lớn được ưa chuộng trong truyền động băng tải và hệ thống truyền động, nhờ vào khả năng cung cấp moment khởi động lớn, đáp ứng tốt các yêu cầu thực tế.
Theo yêu cầu của đồ án nên lựa chọn động cơ một chiều vì những lí do sau:
- Có cấu tạo đơn giản vận hành dễ dàng
- Có thể dễ dàng điều chỉnh tốc độ với độ chính xác cao
- Giá thành rẻ, mẫu mã đa dạng trên thị trường
2.5.2.1 Động cơ băng tải sản phẩm
Khi tính toán công suất động cơ cho thiết bị vận tải liên tục, thường dựa vào công suất cản tĩnh, vì chế độ quá độ ít xảy ra và không ảnh hưởng đến tải của động cơ Do phụ tải của thiết bị thường ổn định trong quá trình làm việc, nên việc kiểm tra điều kiện phát nóng quá tải là không cần thiết Tuy nhiên, trong điều kiện làm việc nặng nề, cần phải kiểm tra theo điều kiện mở máy để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Công suất động cơ truyền động băng tải bao gồm 3 thành phần chủ yếu sau:
- Công suất P1 để dịch chuyển vật liệu
- Công suất P2 để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữa băng tải và các con lăn khi băng tải chạy không tải
- Công suất P3 để nâng băng tải (nếu băng tải nghiêng)
Băng tải hoạt động dựa trên nguyên lý truyền chuyển động thông qua lực ma sát giữa băng tải và con lăn, từ đó cho phép tính toán mô hình hiệu quả trong quá trình vận chuyển.
Hình 2.40 Các lực tác động lên băng tải [5]
- P: Trọng lượng của phôi (viên thuốc)
- Fc: lực căng băng tải
Giả sử băng tải trên bị võng đi một góc θ
Ta có phương trình như sau:
Hệ số ma sát giữa con lăn và băng tải là: μ
Vậy lực ma sát và công suất P1 là:
- Hệ số ma sát lấy bằng: 𝜇 = 0,35
Lực cản do ma sát giữa con lăn và ổ lăn khi băng tải chuyển động không tải là:
- k 2 = 0,05: Hệ số tính đến lực cản khi không tải
- 𝛿𝑏 = 1,1.B.𝛿 = 1,1.0,6.0,035 = 0,0231(kG/m): Khối lượng băng tải trên một mét chiều dài băng tải
Công suất cần để khắc phục lực ma sát ổ lăn và con lăn:
- P3=0 do băng tải nằm ngang.
- Vậy công suất trên trục tang là:
- Công suất trên trục động cơ:
Với: k 3 = 1,3: hệ số dự trữ về công suất. η = 0,98: hệ số truyền tải công suất của bộ truyền đai
Sản phẩm là viên thuốc có khối lượng nhỏ, do đó góc võng rất nhỏ, gần bằng 0 Vì vậy, công suất động cơ cần được lựa chọn phù hợp với tốc độ và tính kinh tế.
- Tốc độ quay của trục máy:
- Tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh răng: N11 (u)
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nđc = u.n = 11.25 = 275 (v/p)
- v: vận tốc của băng tải
- Chọn động cơ thỏa mãn điều kiện: Pđc > Pct; nđc ≈ n
- Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: n đc = 285 (vòng/phút)
Hình 2.39 Thông số kỹ thuật động cơ TG-85B-SG-gear ratio = 1/15 [6]
Ta chọn động cơ gearmotor DC: TG-85B-SG (12V) -gear ratio = 1/15. (hãng TSUKASA ELECTRIC CO)
2.5.2.2 Động cơ băng tải lọ
Thông số trọng lượng lọ là: 𝑃 𝐿 = 0,05.9,8 = 0,49 (N)
Số lọ trên băng tải cùng lúc: n = 4
Tính toán tương tự như phần trên, ta được các thông số:
- Công suất trên trục động cơ: 𝑃 đ𝑐 = 0,8 (W)
- Số vòng quay sơ bộ động cơ: 𝑛 đ𝑐 = 275 (vòng/phút)
Từ đây, ta chọn động cơ gearmotor DC: TG-85B-SG (12V) -gear ratio = 1/15 (hãng TSUKASA ELECTRIC CO)
- Đường kính mâm xoay: d= 200 (mm)
- Khối lượng mâm xoay 𝑚 𝑚 = 250 (g) = 0,25 (kg)
- Thời gian di chuyển từ từ vị trí nhận thuốc đến đóng nắp: t = 2s
Với số lọ tối đa trên mâm là 4 nên lực ma sát trượt tối đa là:
Ta tính được vận tốc:
Sau đó ta tính toán tương tự phần trên:
- Số vòng quay sơ bộ động cơ: 𝑛 đ𝑐 = 82,5 (vòng/phút)
Hình 2.40 Thông số kỹ thuật động cơ TG-85B-SG-gear ratio = 1/50 [6]
Từ đây, ta chọn động cơ gearmotor DC: TG-85B-SG (12V) -gear ratio = 1/50 (hãng TSUKASA ELECTRIC CO).
Ổ lăn
Thời gian sử dụng ổ lăn: L h = 25000h
Số vòng quay của trục: n = 𝜈
2.𝜋 30 2 = 26 (vg/ph) Ổ lăn không chịu lực dọc trục mà chỉ chịu lực hướng tâm:
Vì ổ không chịu tác dụng của tải trọng dọc trục nên chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ siêu nhẹ, kí hiệu 1000904 có: C = 2,10kN; C 0 = 1,07kN
Tỉ số F a / C o = 0 < e với 𝑒 = 1,5 𝑡𝑎𝑛 ∝, ∝ là góc tiếp xúc; vòng trong quay nên V=1 [7]
Cd = Q.𝐿 𝑀 1 𝑚 ⁄ = 1,68 39,68 1 3 ⁄ = 5,73 (N) = 0,00573 (kN) < 𝐶 = 2,1 (kN) Điều kiện thỏa mãn
Vậy ổ lăn chúng ta chọn là ổ bi đỡ 1 dãy với các thông số sau:
(mm) (mm) (mm) (mm) (kN) (kN)
Xy lanh khí nén
Hình 2.41 Hình chiếu bằng của hệ thống phân loại [5]
Tốc độ của xy lanh (v) được xác định bằng mm/s và phụ thuộc vào áp suất cũng như điều chỉnh van tiết lưu Trong trường hợp này, với tốc độ băng tải và khoảng cách giữa các viên thuốc, chúng ta chọn v = 30.
− W là hành trình của xy lanh, chọn W = 75 (mm)
Thời gian hành trình của xy lanh được chọn là t = 0,5 giây Do viên thuốc có khối lượng nhẹ, việc lựa chọn xy lanh chỉ cần tập trung vào hành trình (stroke) Nhóm đã quyết định chọn xy lanh CXSJ M6-20, với các thông số kỹ thuật và ý nghĩa ký hiệu được thể hiện trong hình dưới đây.
Hình 2.42 Thông số kỹ thuật xylanh CXSJ series [8]
Hình 2.42 Ý nghĩa các ký hiệu của xylanh CXSJ series [8]
Cơ cấu đóng nắp lọ
Hình 2.43 Cơ cấu cấp, đóng lọ
Cấu tạo máy đóng nắp lọ Máy đóng nắp lọ tự động có cấu tạo gồm 4 bộ phận chính:
- Cơ cấu đóng nắp lọ
Mỗi bộ phận đảm nhiệm chức năng riêng nhưng vẫn đảm bảo phối hợp với nhau để mang lại hiệu suất làm việc tốt nhất.
Viên thuốc sau khi được kiểm tra lỗi trên băng chuyền sẽ được chuyển đến hộp chứa Bộ đếm sẽ xác định số lượng viên thuốc cần thiết trong mỗi lọ, sau đó động cơ sẽ xoay bàn xoay để đưa lọ đến vị trí đóng nắp Tại đây, cơ cấu xy lanh sẽ thực hiện quá trình đóng nắp cho lọ thuốc.
Hệ thống khí nén sẽ hoạt động để xoay và đóng nắp hộp thuốc Sau khi hoàn tất việc đóng nắp, mâm xoay sẽ di chuyển hộp thuốc tới khu vực băng tải tiếp theo, chuẩn bị cho quy trình tiếp theo.
Cách thức hoạt động của máy đóng lọ tự động:
- Máy đóng nắp lọ tự động vận hành thông qua màn hình điều khiển PLC.
- Máy được kết nối với nguồn điện 220V
- Thiết lập chế độ dập lọ.
- Nắp lọ sẽ được điều chỉnh thông qua nút tính năng trên máy.
- Máy vận hành liên tục với chế độ đã được bạn thiết lập sẵn trước đó. Ưu điểm:
- Rung động và tiếng ồn
- Xy lanh chặn có thể gây bóp méo lọ thuốc