Tay máy lấy sản phẩm máy ép nhựa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ - BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ, PHỤC HỒI TAY MÁY LẤY SẢN
PHẨM CHO MÁY ÉP NHỰA 160 TẤN

SVTH: VĂN TRỌNG HIỂN
MSSV: 1913388
GVHD: THS. NGUYỄN MINH TUẤN

TP.HCM, 2023
`


`


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thiện đồ án này em đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ và động viên từ rất
nhiều phía. Trước hết, em xin cảm ơn gia đình đã ln quan tâm, chăm sóc và động viên
em trong suốt thời gian học tập đại học và hoàn thành đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh nói
chung và bộ mơn Cơ Điện Tử nói riêng đã tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và hoàn
thành được đồ án tốt nghiệp trong học kỳ này. Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô đã
dạy truyền đạt cho em những bài học quý giá trong suốt 4 năm đại học, những kiến thức
đó đã giúp em rất nhiều trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp của em.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Minh Tuấn đã tận tình hướng dẫn
và hỗ trợ chỗ ở cũng như tồn bộ kinh phí để em có thể hồn thành được tốt đồ án tốt

nghiệp của mình.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể những nhân viên của công ty cổ phần
nhựa Khôi Nguyên đã giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt
nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn.
Tp.HCM, ngày 20 tháng 8 năm 2023

Sinh viên thực hiện

VĂN TRỌNG HIỂN

i


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Mục tiêu của đồ án nhằm thiết kế, phục hồi tay máy lấy sản phẩm cho máy ép nhựa
160 tấn của công ty cổ phần nhựa Khôi Nguyên. Nội dung của đồ án bao gồm những
nội dung chính sau: tìm hiểu cấu tạo và ngun lí hoạt động của máy ép nhựa; tìm hiểu
tổng quan và phân tích những loại tay máy sử dụng cho máy ép nhựa; thiết kế, lựa chọn
lại những thiết bị cơ khí đã bị hư hỏng. Thiết kế lại toàn bộ hệ thống điện và hệ thống
khí nén; giải thuật điều khiển; lập trình điều khiển và thiết kế giao diện HMI cho tay
máy.

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................i
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ............................................................................................... ii
DANH SÁCH HÌNH ẢNH ............................................................................... viii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU ........................................................................... xviii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................ 1
1.1.Tổng quan về ngành sản xuất nhựa bằng công nghệ ép phun ...........................1
1.1.1. Ứng dụng tự động hóa vào q trình sản xuất sản phẩm nhựa hiện nay ......1
1.1.2. Q trình sản xuất nhựa tại cơng ty cổ phần nhựa Khơi Ngun hiện nay ..2
1.1.3. Lí do chọn đề tài ............................................................................................5
1.2. Tìm hiểu máy ép nhựa WELLTEC 160 tấn .....................................................5
1.2.1. Cấu tạo máy ép nhựa WELLTEC 160 tấn ....................................................5
1.2.2. Chu trình vận hành của máy ép nhựa WELLTEC 160 tấn ...........................7
1.2.3. Chế độ vận hành của máy ép nhựa WELLTEC 160 tấn ............................. 10
1.2.4. Các thông số của máy ép nhựa WELLTEC 160 tấn ...................................11
1.2.5. Sản phẩm nhựa của máy ép WELLTEC 160 tấn có thể lấy tự động ..........12
1.3. Các loại robot sử dụng cho việc lấy sản phẩm từ máy ép nhựa .....................14
1.3.1. Articulatic Robot .........................................................................................14
1.3.2. Cartestian Robot ..........................................................................................16
1.3.3. Delta Robot .................................................................................................18
1.3.4. Scara Robot .................................................................................................20
1.3.5. Spure Picker Robot .....................................................................................22
1.4. Đầu bài đồ án..................................................................................................24
1.5. Tổ chức đồ án .................................................................................................25
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ....................................................... 26
iii


2.1. Lựa chọn dạng kết cấu tổng thể cho robot: ....................................................26
2.1.1. Phương án 1: Cartestian Robot ...................................................................26
2.1.2. Phương án 2: Ariculatic Robot....................................................................31
2.1.3. Phương án 3: Scara Robot ...........................................................................33
2.1.4. Phương án 4: Spure Picker Robot ............................................................... 34
2.1.5. Kết luận .......................................................................................................36

2.2. Lựa chọn cơ cấu lật cho bàn xoay ..................................................................36
2.2.1. Cơ cấu lật sử dụng xilanh khí nén ............................................................... 36
2.2.2. Cơ cấu lật sử dụng xilanh điện ....................................................................37
2.2.3. Kết luận .......................................................................................................38
2.3. Lựa chọn cơ cấu tác động cuối cho sản phẩm chân giường mầm non ..........38
2.3.1. Xilanh kẹp sử dụng khí nén ........................................................................38
2.3.2. Tay kẹp sử dụng động cơ điện ....................................................................40
2.3.3. Kết luận .......................................................................................................41
2.4. Lựa chọn cơ cấu tác động cuối cho sản phẩm khay lồng chim nhựa.............41
2.5. Lựa chọn thiết bị tạo lực hút chân không .......................................................41
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ ................................................................... 47
3.1. Phân tích kết cấu cơ khí của tay máy và nhiệm vụ thiết kế ...........................47
3.2. Chân đế ...........................................................................................................51
3.3. Cụm trục X .....................................................................................................52
3.3.1. Dầm trục X ..................................................................................................52
3.3.2. Lựa chọn thanh trượt - con trượt cho cụm trục X .......................................55
3.3.3. Lựa chọn thanh răng - bánh răng cho cụm trục X.......................................63
3.3.4. Thiết kế đồ gá cho động cơ .........................................................................67
3.3.5. Thiết kế cụm gá cảm biến trục X ................................................................ 67
iv


3.3.6. Tấm giới hạn hành trình trục X ...................................................................69
3.4. Cụm trục Z .....................................................................................................70
3.4.1. Bàn mang cơ cấu trục Z ..............................................................................70
3.4.2. Lựa chọn thanh trượt – con trượt cho cụm trục Z .......................................71
3.4.3. Thiết kế tấm giới hạn hành trình trục Z ......................................................79
3.4.4. Tấm mang cụm trục Y.................................................................................79
3.4.5. Bàn xoay......................................................................................................80
3.5. Cụm trục Y .....................................................................................................80

3.5.1. Tấm giới hạn hành trình trục Y ...................................................................80
3.5.2. Cụm dẫn hướng xilanh trục Y .....................................................................81
3.6. Thiết kế đồ gá cho chụm hút chân không ......................................................82
3.7. Kết cấu cơ khí tổng thể sau khi thiết kế và phục hồi .....................................83
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ................................................. 85
4.1. Tổng quan hệ thống điện của robot ................................................................ 85
4.2. Lựa chọn động cơ ...........................................................................................85
4.3. Lựa chọn cảm biến .........................................................................................87
4.3.1. Lựa chọn cảm biến tiệm cận kim loại .........................................................88
4.3.2. Lựa chọn cảm biến từ xilanh cho xilanh lớn trục Z ....................................89
4.3.3. Lựa chọn cảm biến từ xilanh cho xilanh kẹp ..............................................90
4.3.4. Lựa chọn cảm biến chân khơng ..................................................................91
4.3.5. Bố trí các cảm biến trên các trục .................................................................92
4.4. Lựa chọn còi báo (Buzzer) .............................................................................94
4.5. Lựa chọn Contactor ........................................................................................95
4.6. Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm - PLC ......................................................96
4.7. Lựa chọn Encoder ........................................................................................100
v


4.8. Lựa chọn bộ điều khiển tốc độ - Biến tần ....................................................102
4.9. Lựa chọn điện trở xả cho biến tần ................................................................104
4.10. Lựa chọn HMI ............................................................................................105
4.11. Lựa chọn Relay trung gian .........................................................................107
4.12. Lựa chọn MCB cho nguồn điều khiển .......................................................109
4.13. Lựa chọn bộ chuyển nguồn AC - DC.........................................................109
4.14. Lựa chọn công tắc điều khiển. ...................................................................110
4.15. Lựa chọn nút nhấn. .....................................................................................111
4.16. Lựa chọn cơng tắc hành trình .....................................................................112
4.17. Phân bố các thiết bị điện trên tủ điện: ........................................................112

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN ........................................ 114
5.1. Sơ đồ tổng của hệ thống khí nén cho cánh tay robot ...................................114
5.2. Lựa chọn xilanh kẹp cho sản phẩm chân giường .........................................114
5.3. Thiết kế cụm hút chân không cho sản phẩm khay lồng chim ......................119
5.3.1. Lựa chọn giác hút chân không ..................................................................119
5.3.2. Thiết kế đồ gá cho cụm giác hút chân không ............................................124
5.3.3. Lựa chọn van hút chân khơng ...................................................................125
5.4. Tính tốn, lựa chọn xilanh khí nén cho bàn xoay ........................................127
5.5. Tính tốn, lựa chọn xilanh khí nén cho trục Y .............................................129
5.6. Tính tốn, lựa chọn xilanh khí nén cho trục Z .............................................131
5.6.1. Lựa chọn xilanh nhỏ trục Z .......................................................................131
5.6.2. Lựa chọn xilanh lớn trục Z ........................................................................132
5.7. Tính tốn lựa chọn giảm chấn khí nén .........................................................135
5.7.1. Lựa chọn giảm chấn cho trục Y ................................................................135
5.7.2. Lựa chọn giảm chấn cho xilanh lớn trục Z ...............................................136
vi


5.7.3. Lựa chọn giảm chấn cho xilanh nhỏ trục Z...............................................137
5.8. Lựa chọn van phân phối cho hệ thống khí nén ............................................138
5.9. Lựa chọn bộ lọc cho hệ thống khí nén .........................................................140
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ................................. 142
6.1. Xây dựng hệ thống điều khiển cho hệ thống................................................142
6.1.1. Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống ......................................142
6.1.2. Tính toán xung Encoder cài đặt từ giá trị khoảng cách mong muốn ........150
6.2. Cấu hình truyền thơng Modbus-RTU RS485 và RS232 ..............................151
6.2.1. Cấu hình truyền thơng RS485 giữa PLC và biến tần ................................151
6.2.2. Cấu hình truyền thơng RS232 giữa PLC và HMI .....................................156
6.3. Thiết kế giao diện HMI điều khiển và giám sát hệ thống ............................157
CHƯƠNG 7: THỰC NGHIỆM ....................................................................... 161

7.1. Thực nghiệm phần cơ ...................................................................................161
7.2. Thực nghiệm phần điện ................................................................................162
7.3. Thực nghiệm phần khí nén ...........................................................................164
7.4. Thực nghiệm lắp ráp đầu công tác ...............................................................166
7.4.1. Lắp ráp cụm hút chân không .....................................................................166
7.4.2. Lắp ráp tay kẹp ..........................................................................................166
7.5. Thực nghiệm phần điều khiển ......................................................................167
7.6. Đưa tay máy lên máy ép chạy thực nghiệm .................................................168
7.7. Kết quả thực nghiệm ....................................................................................170
CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN ................................................................................ 176
8.1. Những kết quả đạt được ...............................................................................176
8.2. Những mặt hạn chế và hướng giải quyết .....................................................176
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 178
vii


DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Nhà máy sản xuất nhựa sử dụng máy ép phun [1] .................................1
Hình 1.2. Cơng ty nhựa Hà Nội sử dụng robot vào qui trình sản xuất [2] .............2
Hình 1.3. Tình hình sản xuất nhựa tại cơng ty cổ phần nhựa Khơi Ngun ..........2
Hình 1.4. Máy ép nhựa có tích hợp tay máy lấy sản phẩm ....................................2
Hình 1.5. Cơng nhân lấy sản phẩm từ máy ép bằng tay .........................................3
Hình 1.6. Máy ép nhựa WELLTEC 160 tấn chưa có tay máy gắp sản phẩm ........3
Hình 1.7. Máy ép có tay máy bị hư chưa được phục hồi ........................................4
Hình 1.8. Tay máy bị hư hỏng nặng chưa được phục hồi ......................................4
Hình 1.9. Máy ép nhựa WELLTEC 160 tấn [3] .....................................................5
Hình 1.10. Cấu tạo của máy ép nhựa WELLTEC 160 tấn [4]................................ 5
Hình 1.11. Qui trình vận hành của máy ép nhựa ....................................................7
Hình 1.12. Một chu kỳ của máy ép nhựa phun .......................................................8
Hình 1.13. Chu kỳ khn ép khi chưa có tay máy lấy sản phẩm ...........................9

Hình 1.14. Chu kỳ khn ép khi có tay máy lấy sản phẩm ..................................10
Hình 1.15. Chu kỳ của máy ép nhựa cho sản phẩm chân giường mầm non ........11
Hình 1.16. Chu kỳ của máy ép nhựa cho sản phẩm khay lồng chim ...................12
Hình 1.17. Thơng số kích thước của sản phẩm khay lồng chim nhựa..................12
Hình 1.18. Thơng số kích thước của sản phẩm chân giường mầm non ...............13
Hình 1.19. Robot 6 bậc tự do linh hoạt giống như cánh tay người [5] .................14
Hình 1.20. Tay máy 6 bậc tự do xoay [6] ............................................................. 14
Hình 1.21. Khơng gian làm việc của robot ...........................................................15
Hình 1.22. Máy ép sử dụng Robot 6 trục để lấy sản phẩm nhựa..........................15

viii


Hình 1.23. Ứng dụng Cartestian Robot vào máy ép nhựa [7] .............................. 16
Hình 1.24. Cartestian Robot [8] ............................................................................17
Hình 1.25. Khơng gian làm việc của Robot Cartestian ........................................18
Hình 1.26. Khơng gian làm việc của Delta Robot [9] ..........................................19
Hình 1.27. Robot Delta ứng dụng trong sản xuất [9] ...........................................19
Hình 1.28. Robot Scara [10] .................................................................................20
Hình 1.29. Khơng gian làm việc của Robot Scara ................................................21
Hình 1.30. Sử dụng Spure Picker Robot cho máy ép nhựa [11] ..........................22
Hình 1.31. Khơng gian làm việc của Spure Picker Robot [11] ............................ 22
Hình 1.32. Spure Picker Robot Model SP3R-AR [8] ...........................................24
Hình 2.1. Sơ đồ tổng cho phương án 1.................................................................26
Hình 2.2. Sơ đồ ngun lí Cartestian Robot .........................................................26
Hình 2.3. Cơ cấu thanh răng-bánh răng ................................................................ 27
Hình 2.4. Thanh trượt-con trượt [12] ....................................................................27
Hình 2.5. Xilanh khí nén [13] ...............................................................................28
Hình 2.6. Động cơ AC 3 pha 220VAC [14] .........................................................28
Hình 2.7. Cảm biến tiệm cận [15].........................................................................29

Hình 2.8. Cảm biến từ xilanh [16] ........................................................................29
Hình 2.9. Van tạo chân khơng có tích hợp cảm biến [16] ....................................29
Hình 2.10. Bộ điều khiển PLC Delta [17] ............................................................ 30
Hình 2.11. Biến tần Shihlin [18] ...........................................................................30
Hình 2.12. Sơ đồ tổng cho phương án 2 ............................................................... 31
Hình 2.13. Sơ đồ ngun lí Articulatic Robot ......................................................31
Hình 2.14. Động cơ AC Servo [19] ......................................................................32
Hình 2.15. Sơ đồ tổng cho phương án 3 ............................................................... 33
ix


Hình 2.16. Sơ đồ ngun lí Scara Robot .............................................................. 33
Hình 2.17. Sơ đồ tổng cho phương án 4 ............................................................... 34
Hình 2.18. Sơ đồ ngun lí Spure Picker Robot ...................................................35
Hình 2.19. Xilanh xoay 90° [20]...........................................................................37
Hình 2.20. Xilanh điện [21] ..................................................................................37
Hình 2.21. Xilanh kẹp khí nén [22] ......................................................................38
Hình 2.22. Xilanh kẹp khí nén song song [22] .....................................................39
Hình 2.23. Xilanh kẹp khí nén góc [22] ............................................................... 40
Hình 2.24. Tay kẹp điện dùng động cơ Servo [23]...............................................40
Hình 2.25. Giác hút chân khơng [24] ...................................................................41
Hình 2.26. Bơm hút chân khơng [25] ...................................................................42
Hình 2.27. Van hút chân khơng ............................................................................42
Hình 2.28. Cấu tạo van hút chân khơng [26] ........................................................43
Hình 2.29. Sơ đồ ngun lý cơ khí của tay máy ...................................................44
Hình 2.30. Sơ đồ khối hệ thống điện ....................................................................45
Hình 2.31. Sơ đồ khối điều khiển cho robot .........................................................45
Hình 2.32. Xilanh khí nén bàn xoay .....................................................................45
Hình 2.33. Tay kẹp khí nén ..................................................................................46
Hình 2.34. Van hút chân khơng ............................................................................46

Hình 2.35. Giác hút chân khơng ...........................................................................46
Hình 3.1. Kết cấu tổng của tay máy......................................................................47
Hình 3.2. Tình hình hiện tại của tay máy ............................................................. 48
Hình 3.3. Chu kỳ tạo ra một sản phẩm nhựa của máy ép .....................................49
Hình 3.4. Hành trình từng trục của tay máy .........................................................50
Hình 3.5. Chân đế robot ........................................................................................51
x


Hình 3.6. Kích thước chân đế robot......................................................................51
Hình 3.7. Kiểm tra bền chân đế robot ...................................................................52
Hình 3.8. Kiểm tra độ chuyển vị chân đế robot ....................................................52
Hình 3.9. Dầm trục X............................................................................................ 53
Hình 3.10. Kích thước mặt cắt ngang dầm trục X ................................................53
Hình 3.11. Sơ đồ phân tích lực và momen dầm trục X ........................................53
Hình 3.12. Mơ phỏng chuyển vị của dầm trục X..................................................55
Hình 3.13. Thanh trượt – con trượt HIWIN [12] ..................................................55
Hình 3.14. Biểu đồ quan hệ giữa vận tốc và thời gian [12] ..................................56
Hình 3.15. Sơ đồ phân bố lực trên khâu 1 [12] ....................................................57
Hình 3.16. Sơ đồ tải trọng trung bình theo giai đoạn [12]....................................60
Hình 3.17. Bảng lựa chọn giá trị fw [12].............................................................. 61
Hình 3.18. Thơng số của con trượt trục X [12] ....................................................61
Hình 3.19. Hệ số độ cứng fh [12] .........................................................................62
Hình 3.20. Hệ số độ cứng ft [12] ..........................................................................62
Hình 3.21. Phân bố con trượt - thanh trượt trên trục X ........................................63
Hình 3.22. Lực tác động lên thanh răng-bánh răng [27] ......................................64
Hình 3.23. Bảng dung sai cho phép của vật liệu bánh răng [28] ..........................64
Hình 3.24. Lực và momen tối đa của thanh răng – bánh răng [28] ......................65
Hình 3.25. Thơng số bánh răng [28] .....................................................................65
Hình 3.26. Thơng số thanh răng [28] ....................................................................66

Hình 3.27. Cụm thanh răng - bánh răng của trục X..............................................66
Hình 3.28. Đồ gá động cơ .....................................................................................67
Hình 3.29. Thanh gắn tấm kim loại cho cảm biến trục X.....................................67
Hình 3.30.Tấm kim loại nhận diện cho cảm biến home (vị trí thả)......................68
xi


Hình 3.31. Tấm kim loại nhận diện cho cảm biến giới hạn..................................68
Hình 3.32. Tấm kim loại gắn cảm biến cụm trục X .............................................68
Hình 3.33. Cụm cảm biến trên trục X góc nhìn 1 .................................................69
Hình 3.34. Cụm cảm biến trên trục X góc nhìn 2 .................................................69
Hình 3.35. Tấm giới hạn hành trình trục X ..........................................................70
Hình 3.36. Lắp ghép tấm giới hạn hành trình trên trục X ....................................70
Hình 3.37. Bàn mang cơ cấu trục Z ......................................................................71
Hình 3.38. Biểu đồ quan hệ giữa vận tốc và thời gian [12] ..................................72
Hình 3.39. Sơ đồ phân bố lực trên khâu 2 [12] ....................................................73
Hình 3.40. Sơ đồ tải trọng trung bình theo giai đoạn [12]....................................75
Hình 3.41. Thơng số của con trượt trục X [12] ....................................................77
Hình 3.42. Hệ số độ cứng fh [12] .........................................................................77
Hình 3.43. Hệ số độ cứng ft [12] ..........................................................................78
Hình 3.44. Phân bố cụm thanh trượt - con trượt trên trục Z .................................78
Hình 3.45. Tấm gá giới hạn hành trình trục Z ......................................................79
Hình 3.46. Tấm mang cụm trục Y ........................................................................79
Hình 3.47. Bàn xoay mơ hình 3D .........................................................................80
Hình 3.48. Kích thước bàn xoay ...........................................................................80
Hình 3.49. Tấm giới hạn hành trình trục Y ..........................................................80
Hình 3.50. Tấm cố định xilanh khí nén trục Y .....................................................81
Hình 3.51. Cụm dẫn hướng xilanh trục Y ............................................................ 81
Hình 3.52. Cụm đồ gá giác hút chân khơng .........................................................82
Hình 3.53. Lắp ráp đồ gá giác hút chân khơng lên tay máy .................................82

Hình 3.54. Kết cấu tổng của tay máy góc nhìn 1 ..................................................83
Hình 3.55. Kết cấu tổng của tay máy góc nhìn 2 ..................................................83
xii


Hình 3.56. Kết cấu tổng của tay máy góc nhìn 3 ..................................................84
Hình 4.1. Sơ đồ khối hệ thống điện của robot......................................................85
Hình 4.2. Động cơ giảm tốc của hãng Tali [29] ...................................................86
Hình 4.3. Thơng số kỹ thuật động cơ giảm tốc hãng Tali [29]............................. 86
Hình 4.4. Cảm biến tiệm cận kim loại OMRON [30] ..........................................88
Hình 4.5. Sơ đồ đấu dây cảm biến tiệm cận kim loại [30] ...................................89
Hình 4.6. Cảm biến từ xilanh AirTAC [31]..........................................................89
Hình 4.7. Sơ đồ đấu dây cảm biến tiệm cận từ xilanh [31] ..................................90
Hình 4.8. Cảm biến tiệm cận từ DS1-G AirTAC [31]..........................................90
Hình 4.9. Sơ đồ đấu dây cảm biến DS1-G AirTAC [31] .....................................91
Hình 4.10. Van hút chân khơng có tích hợp cảm biến .........................................91
Hình 4.11. Bố trí cảm biến cụm trục X.................................................................92
Hình 4.12. Bố trí cảm biến cho xilanh lớn trục Z .................................................92
Hình 4.13. Bố trí cảm biến cho xilanh nhỏ trục Z ................................................93
Hình 4.14. Bố trí cảm biến cho xilanh bàn xoay ..................................................93
Hình 4.15. Bố trí cảm biến cho xilanh trục Y .......................................................93
Hình 4.16. Cịi báo (Buzzer) [32] .........................................................................94
Hình 4.17. Sơ đồ đấu dây Buzzer .........................................................................94
Hình 4.18. Contactor LS [33] ...............................................................................95
Hình 4.19. Modun PLC trung tâm DVP28SV [34] ..............................................96
Hình 4.20. Modun thành phần DVP-16SP [34] ....................................................97
Hình 4.21. Sơ đồ đấu dây PLC ...........................................................................100
Hình 4.22. Encoder Hontko [35] ........................................................................101
Hình 4.23. Sơ đồ đấu dây Encoder [35] .............................................................101
Hình 4.24. Biến tần Model SL-E024-0.75K Shihlin [18] ..................................102

xiii


Hình 4.25. Kiểu đấu dây của biến tần với PLC [18] ..........................................103
Hình 4.26. Sơ đồ chức năng chân của biến tần...................................................103
Hình 4.27. Sơ đồ đấu dây giao tiếp RS485 giữa PLC và biến tần......................103
Hình 4.28. Điện trở xả ........................................................................................105
Hình 4.29. Sơ đồ đấu dây điện trở xả cho biến tần.............................................105
Hình 4.30. Màn hình HMI Delta DOP-107BV [17] ...........................................106
Hình 4.31. Sơ đồ kết nối chân giao tiếp của HMI [17] ......................................106
Hình 4.32. Sơ đồ đấu dây giao tiếp giữa HMI và PLC.......................................107
Hình 4.33. Relay G6B-1114P của hãng OMRON [36] ......................................107
Hình 4.34. Sơ đồ đấu dây relay trung gian [36] .................................................108
Hình 4.35. Sơ đồ đấu dây relay trung gian minh họa .........................................108
Hình 4.36. MCB 1 pha LS [37] ..........................................................................109
Hình 4.37. Nguồn Meanwell 24V [38] ...............................................................110
Hình 4.38. Cơng tắc điều khiển 4 chân KCD4 15A 250V [39] ..........................111
Hình 4.39. Nút nhấn nhả LA38-11BN [40] ........................................................111
Hình 4.40. Sơ đồ đấu dây cụm nút nhấn .............................................................111
Hình 4.41. Cơng tắc hành trình XCE145[41] .....................................................112
Hình 4.42. Phân bố các thiết bị điện trên tay máy ..............................................112
Hình 4.43. Phân bố các thiết bị điện trên tủ điện số 1 ........................................113
Hình 4.44. Phân bố các thiết bị điện trên tủ điện số 2 ........................................113
Hình 5.1. Sơ đồ tổng hệ thống khí nén của robot...............................................114
Hình 5.2. Kích thước sản phẩm chân giường mầm non .....................................115
Hình 5.3. Tay kẹp khí nén MHZ2-20D SMC [22] .............................................115
Hình 5.4. Kích thước của tay kẹp MHZ2-20D SMC [22] ..................................116
Hình 5.5. Bảng thơng số lực cho phép của tay kẹp [22] .....................................117
xiv

Hình 5.6. Tay kẹp có gắn thêm tấm ốp ...............................................................117
Hình 5.7. Kích thước tay kẹp sau khí đã thiết kế thêm tấm ốp ..........................118
Hình 5.8. Cụm tay kẹp của robot ........................................................................118
Hình 5.9. Kích thước sản phẩm khay lồng chim loại 1 ......................................119
Hình 5.10. Sơ đồ phân bố lực của giác hút trong trường hợp 1 .........................120
Hình 5.11. Sơ đồ phân bố lực của giác hút trong trường hợp 2 .........................121
Hình 5.12. Sơ đồ phân bố lực của giác hút trong trường hợp 3 .........................122
Hình 5.13. Bảng thơng số giác hút chân khơng của hãng SMC [42] .................123
Hình 5.14. Giác hút chân khơng ZP2-16BM SMC [42] .....................................123
Hình 5.15. Sơ đồ bố trí 4 giác hút chân khơng ...................................................124
Hình 5.16. Cụm hút chân khơng .........................................................................124
Hình 5.17. Van hút chân khơng Model 10LS có tích hợp cơng tắc áp suất [16]125
Hình 5.18. Sơ đồ nối dây khí nén cụm hút chân khơng ......................................126
Hình 5.19. Bố trí van hút chân khơng trên robot ................................................126
Hình 5.20. Đặc tính của xilanh khí nén P1A-S025M hãng Parker [43] .............127
Hình 5.21. Thơng số kỹ thuật xilanh khí nén P1A-S025M [43] ........................128
Hình 5.22. Thơng số kích thước xilanh khí nén P1A-S025M [43] ....................128
Hình 5.23. Xilanh khí nén Model P1A-S025DS-0130 Parker [43] ....................130
Hình 5.24. Thơng số kích thước xilanh khí nén P1A-S025DS-0130 [43] .........130
Hình 5.25. Thơng số kích thước xilanh khí nén A50-01-01-A [44] ...................132
Hình 5.26. Kích thước của xilanh DAB50×250-2 [45] ......................................133
Hình 5.27. Cụm xilanh khí nén của tay máy ......................................................134
Hình 5.28. Thơng số kích thước giảm chấn Model 3692K27 [46] .....................135
Hình 5.29. Thơng số kích thước giảm chấn Model 3692K29 [46] .....................136
Hình 5.30. Thơng số kích thước giảm chấn Model 3692K21 [46] .....................137
xv


Hình 5.31. Lắp đặt giảm chấn cho tay máy ........................................................138

Hình 5.32. Van điện từ 5/2 của hãng Koganei [47] ............................................138
Hình 5.33. Sơ đồ kết nối van điện 5/2 Koganei ..................................................139
Hình 5.34. Sơ đồ mạch điện van điện từ Koganei [47] ......................................139
Hình 5.35. Bố trí cụm van điện trên tay máy......................................................140
Hình 5.36. Bộ lọc khí nén Model AC2010-02 SMC [48] ..................................141
Hình 6.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển của tay máy..............................................142
Hình 6.2. Chương trình chính .............................................................................143
Hình 6.3. Chương trình con Manual ...................................................................144
Hình 6.4. Chương trình con Auto .......................................................................145
Hình 6.5. Chương trình con Home Robot ..........................................................146
Hình 6.6. Chương trình con Chu trình máy ép ...................................................147
Hình 6.7. Chương trình con Home động cơ .......................................................148
Hình 6.8. Chương trình con Chạy thuận .............................................................149
Hình 6.9. Chương trình con Chạy nghịch ...........................................................150
Hình 6.10. Bảng thơng số cấu hình truyền thơng RS485 ...................................153
Hình 6.11.Thiết lập các giá trị cấu hình truyền thơng RS485 ............................154
Hình 6.12. Bảng thơng số cấu hình truyền thơng RS485 cho PLC ....................154
Hình 6.13. Cấu trúc Query message truyền thơng RS485 ..................................155
Hình 6.14. Địa chỉ thanh ghi truyền thơng RS485 của biến tần .........................155
Hình 6.15.Giá trị của 16bit của Present data ......................................................156
Hình 6.16. Chương trình PLC minh họa truyền thơng RS485 ...........................156
Hình 6.17. Giao diện HMI ..................................................................................157
Hình 6.18. Giao diện điều khiển chính ...............................................................157
Hình 6.19. Giao diện cài đặt chế độ....................................................................158
xvi


Hình 6.20. Giao diện cài đặt chế độ bàn xoay ....................................................158
Hình 6.21. Giao diện cài đặt thời gian ................................................................158
Hình 6.22. Giao diện điều khiển Manual xilanh khí nén ....................................159

Hình 6.23. Giao diện điều khiển Manual động cơ trục X...................................159
Hình 6.24. Giao diện cài đạt thông số cho động cơ trục X.................................159
Hình 6.25. Giao diện giám sát tín hiệu ...............................................................160
Hình 7.1. Phần cơ khí của tay máy trước khi phục hồi.......................................161
Hình 7.2. Phần cơ khí của tay máy sau khi được phục hồi.................................161
Hình 7.3. Phần điện của tay máy trước khi được phục hồi ................................162
Hình 7.4. Thực nghiệm phần điện cho tay máy ..................................................163
Hình 7.5. Tủ điện số 1 của tay máy sau khi thiết kế lại ......................................163
Hình 7.6. Tủ điện số 2 của tay máy sau khi được thiết kế lại .............................164
Hình 7.7. Hệ thống khí nén của tay máy trước khi phục hồi ..............................164
Hình 7.8. Thực nghiệm hệ thống khí nén ...........................................................165
Hình 7.9. Kết quả thực nghiệm phần khí nén .....................................................165
Hình 7.10. Lắp ráp cụm hút chân khơng ............................................................166
Hình 7.11. Lắp ráp tay kẹp lên tay máy ..............................................................166
Hình 7.12. Cụm nút nhấn điều khiển ..................................................................167
Hình 7.13. Màn hình HMI thực tế ......................................................................167
Hình 7.14. Lắp đặt tay máy lên khung giá chuẩn bị thực nghiệm ......................168
Hình 7.15. Lắp đặt tay máy lên máy ép 160 tấn .................................................168
Hình 7.16. Cụm hút chân khơng của tay máy sau khi hồn thành .....................169
Hình 7.17. Lắp đặt cơng tắc giới hạn hành trình mở khuôn cho máy ép............169

xvii


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1.Thống số của sản phẩm khay lồng chim ..............................................12
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của Robot Cartestian Model C01-1S [8] ................18
Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật của Spure Picker Robot Model SP3R-AR [8] ........24
Bảng 2.1. Các thành phần của sơ đồ nguyên lý....................................................44
Bảng 3.1. Bảng giá trị thông số đầu vào khâu 1...................................................57

Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của động cơ giảm tốc hãng Tali [29]......................86
Bảng 4.2. Số lượng và chức năng của từng cảm biến...........................................87
Bảng 4.3. Thông số kỹ thuật cảm biến TL-Q2MC1 [30] .....................................88
Bảng 4.4. Thông số kỹ thuật cảm biến từ xilanh DS1-F [31] ............................... 90
Bảng 4.5. Thông số kỹ thuật của cảm biến tiệm cận từ DS1-G [31] ....................91
Bảng 4.6. Thông số kỹ thuật còi báo Model SFM-27 [32] ...................................94
Bảng 4.7. Thông số kỹ thuật Contactor LS [33] ...................................................96
Bảng 4.8. Thông số kỹ thuật PLC Delta DVP28SV [34] .....................................96
Bảng 4.9. Thông số kỹ thuật modun mở rộng PLC Delta DVP-16SP [34]..........97
Bảng 4.10. Sơ đồ chức năng chân PLC Delta DVP28SV ....................................98
Bảng 4.11. Sơ đồ chức năng chân PLC Delta DVP-16SP....................................99
Bảng 4.12. Thông số kỹ thuật Encoder Hontko [35] ..........................................101
Bảng 4.13. Thông số kỹ thuật của biến tần Shihlin [18] ....................................102
Bảng 4.14. Chức năng các chân của biến tần [18]..............................................104
Bảng 4.15. Thông số điện trở xả .........................................................................105
Bảng 4.16. Thông số kỹ thuật của HMI Delta DOP-107BV [17] ......................106
Bảng 4.17. Thông số kỹ thuật Relay G6B-1114P của hãng OMRON [36] .......107
Bảng 4.18. Thông số kỹ thuật của MCB 1 pha LS[37] ......................................109
Bảng 4.19. Tổng dòng điện sử dụng cho hệ thống .............................................109
xviii