nghiên cứu thiết kế xây dựng và phát triển hệ thống lưu kho tự động

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.16 MB, 102 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b> Sinh viên: Trương Quốc Việt </b>

<b> Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Hệ: Chính quy Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Thiêm </b>

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b> Sinh viên: Trương Quốc Việt </b>

<b> Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Hệ: Chính quy Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Thiêm </b>

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>Tóm tắt KLDATN </b>

Đề tài của em mang tên “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và phát triển hệ thống lưu kho tự động”. Về phần cứng: Hệ thống gồm phần kho chứa hàng có 2 tầng, mỗi tầng có 3 vị trí để hàng và phần hệ thống cánh tay robot để luân chuyển hàng vào ra kho. Dùng máy quét mã vạch đặt ở vị trí input để xác định đầu vào là hàng hóa ở vị trí nào trong kho. Trên mỗi hàng hóa đều được dán một mã vạch riêng. Về phần điều khiển: Hệ thống được điều khiển trên tủ điện có 2 nút “start” và “stop” và được điều khiển chính trên HMI. Hệ thống hoạt động gồm 2 chế độ: auto (tự động) và manual (bằng tay). Chế độ manual (bằng tay): Khi có hàng ở vị trí input, ta sẽ chọn vị trí kho ở trên HMI để cánh tay robot lấy hàng vào và khi muốn xuất hàng ta cũng chọn vị trí ở trên HMI. Chế độ auto (tự động): Khi có hàng ở vị trí input thì máy qt mã vạch sẽ tự xác định vị trí kho và cánh tay robot sẽ đưa hàng vào kho. Khi muốn xuất hàng ra khỏi kho thì ta lấy mã barcode trùng với mã hàng mà ta muốn lấy quét vào mã vạch cánh tay robot sẽ tự lấy đúng hàng ra khỏi kho.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

phải luôn nghiên cứu và cải tiến, tối ưu hóa dây chuyền sản suất để có thể đạ được năng suất tốt nhất. Kho có một vai trị vơ 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 cịn 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 xi dịng để tác động đến việc lập hóa đơn, dịng tiền và sự hài lịng của khách hàng.

Hệ thống nhà kho cũ truyền thống chủ yếu phụ thuộc vào sức người là chính đã khơng cịn 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 Khoa Điện- Điện tử, em đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định. Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cơ trịn khoa em được giao đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và phát triển hệ thống lưu kho tự động”.

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy Phạm Văn Thiêm và các thầy cơ trong khoa, em đã hồn thành đồ án đúng thời hạn. Nhưng do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ cịn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cơ để đồ án này được hoàn thiện hơn nữa.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>BẢNG ĐÁNH GIÁ TIẾN ĐỘ KLDATN </b>

STT Nội dung Thời gian dự kiến

thời gian thực tế

đề tài của họ, những khó khăn khi làm đề tài

này.

10/10/2023 – 13/10/2023

10/10/2023 - 13-10/2023

hoàn thành đúng tiến độ

2 Tìm hiểu phần mềm cần dùng trong đề tài

13/10/2023 – 15/10/2023

hoàn thành đúng tiến độ 3 Vẽ mơ phỏng cơ khí

trên AutoCAD

15/10/2023 – 1/11/2023

15/10/2023 – 5/11/2023

khơng hồn thành đúng hạn. Do chưa

thành thạo phần mềm. 4 Thiết kế bản vẽ điện

trên Eplan

1/11/2023 – 3/11/2023

5/11/2023 – 7/11/2023

Delay

5 Mua thiết bị 4/11/2023 – 10/11/2023

7/11/2023 – 15/11/2023

Delay

6 Gia cơng cơ khí 11/11/2023 – 24/11/2023

15/11/2023 – 28/11/2023

Delay

7 Lắp đặt phần cứng 25/11/2023 – 8/12/2023

29/11/2023 – 10/12/2023

Delay

8 Đấu nối dây điện 9/12/2023 – 14/12/2023

10/12/2024 – 15/12/2024

Delay

9 Lập trình PLC 15/12/2023 – 6/1/2024

16/12/2024 – 20/2/2024

Do khoa hoãn lịch bảo vệ đồ

án 10 chạy thử nghiệm, và sửa 8/1/2024 – 20/2/2024 – Delay

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

lỗi 14/1/2024 27/2/2024 11 Viết báo cáo 15/1/2024 –

23/1/2024

27/2/2024 – 20/3/2024

Delay

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>MỤC LỤC </b>

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG ... 18

1.1 Vai trị của tự động hóa trong cơng nghiệp [2] ... 18

2.3.1 Quy trình cơng nghệ khi có hàng vào ... 28

2.3.2 Quy trình cơng nghệ khi xuất hàng ... 29

2.4 Sơ đồ khối hệ thống ... 29

2.5 Thiết kế cơ khí kho hàng ... 30

2.5.1 Lựa chọn vật liệu làm khung [8] ... 31

2.5.3 Phương án thiết kế cánh tay cơ khí ... 33

2.5.4 Cơ cấu truyền động cánh tay robot ... 35

2.6 Thiết kế phôi (hàng) ... 40

2.7 Lựa chọn thiết bị phần cứng cho hệ thống ... 43

2.7.1 Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 1212C DC/DC/DC ... 43

2.7.2 Tính tốn lựa chọn động cơ [12] ... 45

CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT ... 60

3.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển ... 60

3.2 Chương trình điều khiển với phần mềm TIA Portal V16 ... 62

3.2.1 Technology Object, các bước tạo và thiết lập ... 64

3.2.2 Các khối lập trình Motion control ... 68

3.3 Thiết kế giao diện giám sát trên WinCC ... 74

3.3.2 Chương trình điều khiển giám sát trên WINCC ... 76

3.4 Bảng tag của PLC ... 77

KẾT LUẬN ... 79

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>DANH MỤC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT PLC: Programmable Logic Controller </b>

<b>HMI: Human-Machine-Interface IoT: Internet of Things </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Hình 1. 1 Dây chuyền sản xuất trong nhà máy [1] ... 18

Hình 1. 2 Băng tải trong lưu kho tự động ... 21

Hình 2. 2 Mơ hình truyền động đai ... 36

Hình 2. 3 Dây đai răng ... 37

Hình 2. 4 Kết cấu vít me đai ốc ... 38

Hình 2. 5 Cơ cấu vít me đai ốc bi ... 39

Hình 2. 6 Cấu tạo cơ cấu vít me đai ốc bi ... 39

Hình 2. 13 Cấu tạo động cơ bước ... 46

Hình 2. 14 Động cơ bước size 42-1.8step ... 48

Hình 2. 15 Thơng số kích thước động cơ ... 48

Hình 2. 16 Driver TB6600 ... 49

Hình 2. 17 Cách sử dụng driver TB6600 ... 50

Hình 2. 18 Nguồn tổ ong 24V ... 50

Hình 2. 19 Máy quét mã in Barcode YHD-1100C ... 52

Hình 2. 20 Cơng tắc nhấn nhả đề LA38-11 khơng đèn ... 52

Hình 2. 21 Phần mềm AutoCAD ... 53

Hình 2. 22 Bản vẽ cơ khí ... 54

Hình 2. 23 Phần mềm Eplan electric P8 ... 55

Hình 2. 24 Đấu nối điện của input ... 55

Hình 2. 25 Đấu nối điện của output ... 56

Hình 2. 26 Đấu nối điện của output ... 56

Hình 2. 27 Lắp ráp mơ hình kho hàng, kệ chứa hàng ... 57

Hình 2. 28 Cánh tay cơ khí ... 57

Hình 2. 29 Mơ hình kho hàng tự động ... 58

Hình 3. 1 Main [OB1] chương trình điều khiển chính của PLC ... 63

Hình 3. 2 Thanh cơng cụ của PLC ... 63

Hình 3. 3 Tìm và kết nối địa chỉ IP PLC. ... 64

Hình 3. 4 Cấu trúc điều khiển sử dụng technology object ... 64

Hình 3. 5 Điều khiển cơ cấu sử dụng Technology Object ... 65

Hình 3. 6 Add new Technology object ... 65

Hình 3. 7 Thiết lập bộ phát xung cho Technology object ... 66

Hình 3. 8 Thiết lập động lực bằng phần mềm ... 66

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Hình 3. 18 Gắn tag cho thiết bị ... 75

Hình 3. 19 Tạo Animatons cho thiết bị ... 75

Hình 3. 20 Giao diện làm việc ... 75

Hình 3. 21 Chạy mơ hình điều khiển giám sát trên giao diện HMI ... 76

Hình 3. 22 Sử dụng Tag trong hoạt động ... 77

Hình 3. 23 Tạo nhóm tag ... 78

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Bảng 2. 1 Danh sách linh kiện và phụ kiện ... 59

Bảng 3. 1 Các chân của khối MC_Power ... 68

Bảng 3. 2 Các chân của khối MC_Reset ... 69

Bảng 3. 3 Các chân của khối MC_Home ... 70

Bảng 3. 4 Các chân của khối lệnh MC_MoveAbsolute ... 71

Bảng 3. 5 Các chân khối MC_MoveRelative ... 72

Bảng 3. 6 Các chân của khối MC_MoveJog ... 73

Bảng 3. 7 Các tag của plc input ... 78

Bảng 3. 8 Các tag của plc output ... 78

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Vai trị của tự động hóa trong cơng nghiệp [2] </b>

Tự động hóa trong cơng nghiệp giúp tăng năng suất lao động, chất lượng sản phẩm. Việc tự động hóa trong sản xuất sẽ có rất nhiều sự thay đổi tích cực khi các công ty áp dụng tự động hóa vào trong hoạt động sản xuất của mình, lợi ích của tự động hóa bao gồm:

 Tăng năng suất lao động: các dây chuyền tự động hóa có thể hoạt động liên tục 24/24 mà không cần đến sự can thiệp của con người. chính vì vậy lượng sản phẩm được sản xuất ra sẽ nhiều hơn so với việc khơng áp dụng tự động hóa công nghiệp.

 Tăng chất lượng sản phẩm: việc các ứng dụng tự động hóa được lập trình chính xác, sẽ giảm đáng kể về sai số của sản phẩm so với thao tác thủ cơng của cơng nhân.

Hình 1. 1 Dây chuyền sản xuất trong nhà máy [1]

<b> Ưu điểm của tự động hóa cơng nghiệp [3]  Chi phí vận hành thấp hơn </b>

Tự động hóa trong cơng nghiệp giúp loại bỏ chi phí khi sử dụng nhân công từ con người cho nhà đầu tư. Trên tất cả, mặc dù phải thừa nhận chi phí đầu tư cho tự động hóa ban đầu cao nhưng tính trong suốt q trình sản xuất, nó lại giúp tiết kiệm tiền lương hàng tháng của công nhân, dẫn đến tiết kiệm đáng kể chi phí cho cơng ty.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Với dây chuyền nhà máy, chi phí bảo trì liên quan đến máy móc được sử dụng cho tự động hóa cơng nghiệp là ít hơn vì nó khơng thường xun hỏng hóc. Nếu nó khơng hoạt động tốt hoặc gặp sự cố, chỉ có các kỹ sư tự động, bảo trì được yêu cầu sửa chữa nó. Đầu tư kế hoạch cẩn thận vào tự động hóa cũng có thể có ý nghĩa tài chính tốt. Hồn vốn 2 hoặc 3 năm cho chi phí lao động giảm tương đương với lợi tức đầu tư 30% -50%.

Mặc dù nhiều công ty thuê hàng trăm công nhân tham gia sản xuất với 3 ca làm việc để vận hành nhà máy trong số giờ tối đa, nhà máy vẫn cần phải đóng cửa để bảo trì và nghỉ lễ. Tự động hóa cơng nghiệp hồn thành mục tiêu của công ty bằng cách cho phép vận hành một nhà máy sản xuất trong 24 giờ một ngày, 7 ngày trong một tuần và 365 ngày một năm.

Điều này dẫn đến một sự cải thiện đáng kể trong năng suất của cơng ty. Nhưng chúng ta khơng cần nhìn quá xa tới vậy, với máy móc tự động, năng suất và sản lượng sản phẩm trong 1 giờ, thậm chí 1 phút có thể gấp 3, 4, 5 lần kiểu truyền thống.

<b> Chất lượng cao hơn </b>

Trong quá trình sản xuất, dù tập chung ở cường độ cao nhưng con người sẽ có những lúc mệt mỏi và những cảm xúc ngoài tác động dẫn đến quá trình làm việc bị ảnh hưởng và có thể dẫn đến chất lượng hàng hóa kém đi. Nhưng robot làm việc sẽ không bị ảnh hưởng bởi vấn đề trên và cịn có thể làm việc 24/24.

Thêm một nhiệm vụ mới trong dây chuyền lắp ráp tức là đòi hỏi quy trình đó phải được đào tạo với người vận hành trực tiếp. Tuy nhiên, robot có thể được lập trình để thực hiện bất kỳ nhiệm vụ nào. Điều này làm cho quá trình sản xuất linh hoạt hơn.

<b> Độ chính xác thơng tin cao </b>

Thêm khả năng thu thập dữ liệu tự động, có thể cho phép thu thập các thơng tin sản xuất chính, cải thiện độ chính xác của dữ liệu và giảm chi phí thu thập dữ liệu của. Hệ thống quản lý sản xuất cung cấp các thông tin trung thực để đưa ra quyết định đúng đắn khi tính đến việc giảm lãng phí và cải thiện quy trình của mình.

Việc sử dụng dây chuyền sản xuất tự động giải phóng con người khỏi sự vất vả của các nhiệm vụ lặp đi lặp lại – thay thế lao động của con người trong các nhiệm vụ được thực hiện trong môi trường nguy hiểm và vượt quá khả năng, trọng lượng, tốc độ và sức chịu đựng của con người.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Nhìn vào những lợi ích được đề cập ở trên, khơng ít người cảm thấy có một động lực đáng để đầu tư vào tự động hóa. Với sự phát triển của IoT và Cách Mạng Công Nghiệp 4.0, ngành tự động hóa cơng nghiệp đang đứng trước một bước ngoặt lịch sử. Đi cùng với những cơ hội kinh doanh mới cũng là những thách thức mới, trong đó, đề tài an ninh mạng và dữ liệu đang và sẽ còn là vấn đề lớn cần được đáp ứng một cách triệt để trong thời gian tới.

Hiện nay nền công nghiệp của nước ta đang trên đà phát triển, việc áp dụng quá trình tự động hóa vào q trình sản xuất là điều cần thiết. Việc hiện đại hoá ngày nay sản xuất ngày càng phát triển, hàng hóa làm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội. Từ đó đã nảy sinh cần có những kho hàng hiện đại đáp ứng yêu cầu của sản xuất và khắc phục được những hạn chế của các kho hàng cũ.

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 cơng 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.

- Khơng 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 sốt 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 hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm sốt, tiết kiệm được nhân cơng …

Nhằm đáp ứng nhu cầu sắp xếp sản phẩm, hàng hóa một cách tự động giúp tiết kiệm

<b>thời gian và chi phí chúng em quyết định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, phát </b>

<b>triển hệ thống lưu kho tự động”. </b>

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<b>1.3 Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho tự động </b>

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.

<b>1.3.1 Hệ thống vận chuyển </b>

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 khơng đều hoặc khi cần thay đổi độ cao. Băng tải con lăn rất hữu ích khi các mặt hàng lớn hơn.

Hình 1. 2 Băng tải trong lưu kho tự động

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>1.3.2 Hệ thống nhập và xuất hàng </b>

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.

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 thơng 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 vịng trịn 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...[4]

Các nghiên cứu cho thấy con người thường gây ra ít nhất một lỗi trong khoảng 200 lần nhập số liệu vào máy. Khi sử dụng mã vạch và máy đọc mã vạch, khả năng sai sót chỉ cịn 1 phần 6 triệu. Độ chính xác của việc dùng mã vạch còn cao hơn nữa khi số liệu của mã vạch được tạo ra và kiểm soát tự động bởi chương trình khơng có sự can thiệp của con người..[5]

Ví dụ mã vạch của 1 hàng hóa:

Hình 1. 3 Mã vạch của 1 hàng hóa

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

Ngun 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.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

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. Q trình xuất hồn tồn ngược lại.

Ưu điểm hệ thống quản lý kho hàng bằng mã vạch: [6] - Kiểm tra nguồn gốc sản phẩm

- Tiết kiệm thời gian quản lí cho doanh nghiệp - Cho phép quản lí nhiều vị trí kho

- Theo dõi tồn kho, kiểm kê hàng hóa, dự báo hàng hết hạn. - Quản lý hàng hóa bảo hành, bảo trì.

<b>1.3.3 Hệ thống lưu trữ </b>

Hệ thống lưu trữ trong kho hàng tự động không chỉ giúp ta cất giữ hàng hóa mà cịn kiểm sốt chũng một cách dễ dàng.

 Thơng 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 đóng gói. - 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:

<b>Kệ chứa hàng Pallet Flow [7] </b>

Kệ chứa hàng Pallet Flow bao gồm 1 hệ thống khung giàn (racking) đặt sát nhau (khơng có lối vào cho xe nâng). Thơng thường, kệ chứa hàng Pallet flow có từ 4-5

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

tầng. Mỗi tầng, người ta sẽ đặt thêm 1 hệ thống băng tải con lăn tự do với 1 góc nghiêng phù hợp.

Hình 1. 4 Hình kệ chứa hàng Pallet Flow

<b> Nguyên tắc hoạt động của Pallet Flow </b>

Nguyên tắc hoạt động của Pallet Plow là pallet hàng sẽ trôi từ đầu cao xuống đầu thấp. Xe nâng khi chất hàng lên hoặc lấy hàng ra chỉ cần đứng bên ngồi hệ thống chứ khơng cần chạy vào khu vực khung kệ.

Cùng 1 hệ thống, ta có thể vận hành theo 02 phương án: LIFO hoặc FIFO

 Last In – First Out (LIFO)

Hình 1. 5 Hình Ngun lí LIFO

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Nguyên lý LIFO: Theo phương án này, khi chất hàng lên kệ và khi dỡ hàng từ kệ ra, người vận hành đều thao tác ở đầu thấp. Khi chất hàng lên, người lái xe nâng sẽ thao thác ở đầu thấp, đẩy các pallet ngược lên dốc để đặt pallet mới vào. Khi lấy hàng ra, người lái xe lấy pallet ở đầu thấp, rút ra. Các pallet cịn lại sẽ trơi xuống đầu thấp.

 First In – First Out (FIFO)

Hình 1. 6 Hình Ngun lí FIFO

Ngun lý của cách vận hành này là hàng hóa bỏ vào trước, sẽ được lấy ra trước. Nguyên lý FIFO: Theo phương án này, khi chất hàng lên kệ, người vận hành thao tác ở đầu cao hơn. Pallet hàng hóa sẽ tự trơi về phía thấp. Khi lấy hàng ra, người lái xe lấy pallet ở đầu thấp, rút ra. Các pallet cịn lại sẽ trơi xuống đầu thấp. Đầu vào và đầu ra của kho có thể tùy từng trường hợp cụ thể mà người ta kết hợp sử dụng các hệ thống băng tải tự động hoặc các cần crane nhằm giảm bớt hoạt động của xe nâng.

<b> Ưu nhược điểm của kệ chứa hàng Pallet Flow </b>

Kệ chứa hàng Pallet Flow là một phương án rất hiện đại, cao cấp, được nhiều nhà máy lớn trên thế giới áp dụng. Khác với các hình thức kho tự động khác như AS-

RS hay Shuttle Rack, kho Pallet Flow hoạt động bằng cơ, nên bảo hành, bảo trì rất nhẹ nhàng.

Hình thức kệ này thường được áp dụng trong các kho chứa hàng của các nhà sản xuất thực phẩm, thủy hải sản, bia, nước giải khát, kho lạnh, kho đông, xe máy, xe đạp…

 <b>Ưu điểm </b>

- Phương án này tiết kiệm được 60% diện tích sử dụng so với kệ thông thường.

- Ít bảo trì, bảo hành. - Không sử dụng điện.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

- Giá thành cao, đầu tư lớn.

- Không áp dụng được cho dạng hàng hóa cồng kềnh (phải chất được trên pallet).

- Không áp dụng được cho kho hàng chứa nhiều loại hàng hóa khác nhau. - Địi hỏi tay nghề người lái xe nâng phải tốt hơn các loại kệ thông thường.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN VÀ THIẾT THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.1 Quy trình thiết kế </b>

1. Xác định yêu cầu kỹ thuật.

2. Xác định quy trình cơng nghệ và chế độ làm việc.

3. Lập sơ đồ khối hoạt động chung của toàn máy, chọn ra các loại, các cụm chi tiết phù hợp với sơ đồ hoạt động, thiết kế mô phỏng sơ bộ các cụm chi tiết. 4. Dựa theo các tiêu chuẩn về lắp ráp, lần cuối xác định kích thước các chi tiết, bộ

phận máy.

5. Mô phỏng hệ thống, khả năng đáp ứng của hệ thống. 6. Chỉnh sửa, hiệu chỉnh lại thiết kế.

7. Lắp ráp, thi cơng mơ hình sản phẩm.

<i><b>2.2 Yêu cầu kỹ thuật </b></i>

- Đối tượng nghiên cứu thiết kế: Hệ thống lưu kho tự động

- Loại hàng hóa mơ hình đưa vào có kích thước (dài x rộng x cao): 5cm x 5cm x 4cm, khối lượng 100g và được gán mã vạch Barcode tương ứng thể thuận lợi cho việc phân loại và quản lý hàng hóa.

- Có thể đưa cất hàng di chuyển dọc theo 3 trục: X (chạy dọc kho hàng), trục Y (đưa hàng ra vào kệ hàng), trục Z (nâng lên hạ xuống).

- Sản phẩm khi hoàn thiện phải đảm bảo chắc chắn, linh hoạt, vận hành êm ái, dễ vận hành bảo dưỡng.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

<b>2.3 Quy trình cơng nghệ </b>

<b>2.3.1 Quy trình cơng nghệ khi có hàng vào </b>

<small>Khi có hàng ở vị trí input </small>

<small>Tay robot từ ngồi đến dưới vị trí input lấy hàng </small>

<small>Tay robot di chuyển ra ngoài </small>

<small>(theo trục Y) Tay robot nâng </small>

<small>Tay robot di chuyển dọc theo kệ </small>

<small>Tay robot di chuyển chọn tầng </small>

<small>(trục Z) Tay robot đưa hàng </small>

<small>đến trên ô chứa hàng đã chọn Tay robot đặt hàng xuống ô chứa hàng </small>

<small>Tay robot di chuyển ra ngoài </small>

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<b>2.3.2 Quy trình cơng nghệ khi xuất hàng </b>

Khi có tín hiệu lấy hàng

Tay robot di chuyển đến hàng dọc của hàng

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<b>2.4 Sơ đồ khối hệ thống </b>

Hình Sơ đồ khối hệ thống

<b>- Khối nguồn – cung cấp các dải điện áp để làm cho toàn bộ hệ thống hoạt động cụ </b>

+ 220V AC: cấp nguồn cho bộ xử lý trung tâm PC, PLC.

+ 24V DC: cấp nguồn cho cảm biến, động cơ, đèn báo hoạt động. + 5V DC: bộ Driver điều khiển động cơ bước.

<b>- Khối điều khiển - là “bộ não” của hệ thống sẽ tiếp nhận tín hiệu từ đầu vào để xử lý </b>

và đưa ra tín hiệu điều khiển cho hệ thống

<b>hạn hành trình, nút bấm, sau đó truyền tín hiệu cho khối điều khiển. </b>

<b>tác vụ của hệ thống. </b>

<b>- Hệ thống giám sát – giám sát quá trình hoạt động trên HMI của máy tính. </b>

<b>2.5 Thiết kế cơ khí kho hàng </b>

Kho hàng tự động chính là đỉnh cao của tự động hóa kho và nhà kho thơng 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.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<b>2.5.1 Lựa chọn vật liệu làm khung [8] </b>

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, nhơm, thép, …

 Nhơm định hình là lựa chọn của em để làm khung cho mơ hình kho hàng và cánh tay robot cho đồ án:

- Ưu điểm:

 Chịu lực tốt: Là sản phẩm được cấu thành từ ngun liệu nhơm hợp kìm nên nhơm 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 Nhơm 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 nhơm định hình có tính thẩm mỹ cao, vách nhơm 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: Nhơm định hình có khả năng chịu nhiệt độ cao, các phẩn tử nhôm liên kết chặt chẽ tạo nên một hệ khung nhơm cửa kính có khả năng cách âm tốt.

 Trọng lượng nhẹ: Trọng lượng của nhơm định hình là nhẹ nhất vởi ngun 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 nhơm định hình để làm khung cho kho hàng tự động vì những ưu điểm của nhơm định hình đáp ứng được các nhu cầu đề ra và các hàng hóa sử dụng trong đồ án này cũng có tải trọng nhỏ.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

Hình 2. 1 Nhơm định hình

<b>2.5.2 Thiết kế khung kho hàng </b>

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 mơ hình kho hàng của đồ án với lựa chọn làm kho hàng có sáu ơ chứa hàng chia thành hai tầng.

Bên cạnh khung hàng là khu vực để cánh tay robot. Khu vực này đặt cánh tay cao 500 (mm) rộng 200 (mm) và dài 355 (mm). phần cánh tay cơ khí được thiết kế nhỏ gọn đảm bảo không gian hoạt động nằm trong phần khung kho hàng.

Ta sử dụng các thanh nhơm định hình với hình dạng có sẵn để ghép nối thành khung kho hàng hồn chỉnh với các kích thước đã tính tốn sẵn ở trên.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

Phần đế của các ô chứa dùng để đặt vật liệu hoặc các chi tiết có khối lượng khơng đáng kể. Nên ta sử dụng đế làm bằng những tấm nhựa mica kích thước 110x100x2 (mm) và 100x70x2 (mm).

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) khơng có tính thẩm mĩ cao. Giá thành chênh lệch giữa 2 kích cỡ là khơng đáng kể. Nên vẫn chọn kích thước 20x20 cho đồ án này.

 <b>Kiểm tra độ bền cho thanh đứng dài 600(mm) </b>

Các bước thực hiện tương tự như khi kiểm tra độ bền cho thanh nhơm 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 rung lắc khung kho hàng gây nên.

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

<b>2.5.3 Phương án thiết kế cánh tay cơ khí </b>

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 trị 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 mơ 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 sốt vị trí. Trong ngành cơng 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 có nhiệm 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,

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

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:

- Điện là một nguồn cung cấp rộng rãi.

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

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

- Ô nhiễm trong môi trường làm việc là bằng không. - 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 cơng 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 kế được 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 khơng 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 cánh tay robot dễ bị xê dịch, không chắc chắn. Độ chính xác khơng cao trong q trình hoạt động.

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

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Phương án này cũng có các ưu điểm sau: khoảng cách giữa phần khung và cánh tay robot luôn cố định. Việc tính tốn 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 khi chuyển động cũng như tạo sự chắc chắn cho cơ cấu.

<b>2.5.4 Cơ cấu truyền động cánh tay robot </b>

Hệ truyền động của cánh tay cơ khí thực hiện việc điều khiển q 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.

<b>- Khớp nối cứng – truyền chuyển động quay sang trục ty trượt tròn cũng như là </b>

khớp nối giữa trục động cơ và thanh ty trượt tròn.

<b>- Thanh ty trượt tròn - truyền chuyển động lên phía trục X trên, giúp cho chuyển </b>

động sang ngang được cân bằng, êm mượt, tránh xảy ra hiện tượng không đồng tốc dẫn đến toàn bộ hệ bị kẹt.

<b>- Dây đai răng (dây curoa) – là bộ phần gắn trực tiếp lên cơ cấu cánh tay robot </b>

giúp kéo toàn bộ cánh tay di chuyển trên 2 trục X, Y.

<b>- Hệ thanh trượt dẫn hướng - dùng để dẫn hướng, dựa trên nguyên lý chuyển </b>

động tịnh tiến giữa con trượt và ray trượt. Nó hoạt động gần như chính xác và có khả năng chịu tải cực tốt từ đó tạo chuyển động trên 2 trục X, Y.

<b> Truyền động đai </b>

Truyền động đai là truyền động bằng phương tiện kéo. Chúng truyền mômen xoắn và tốc độ giữa hai trục, và có thể có một khoảng cách lớn hơn so với bộ truyền bánh răng. Vì tất cả các dây làm bằng nhựa hoặc vải dệt, đặc tính của chúng khác biệt đáng kể với các bộ truyền bánh răng hoặc xích.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

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, … [9]

Hình 2. 2 Mơ 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 khơng 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.

Qua việc phân tích các cơ cấu truyền động trên em quyết định chọn cơ cấu truyền động đai cho trục X và Y của đồ án. Đối với dây đai đồng bộ (dây đai răng) lực truyền

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

hợp những ưu điểm của dây đai dẹt và dây đai hình thang với sự khơng có độ trượt của dây xích.

Các loại: Dây đai đồng bộ (răng) được sản xuất như răng đơn, răng đơi 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 khơng có độ trượt với cơng suất vừa và nhỏ.

Hình 2. 3 Dây đai răng

<b>Thiết kế trục Z </b>

<b> Cơ cấu vít me - đai ốc trượt [10] </b>

Vít me - đai ốc là cơ cấu truyền động biến truyền động quay thành chuyển động tịnh tiến. Truyền đơng vít me - đai ốc có 2 loại là vít me - đai ốc trượt và

- 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:

<b>Dạng ren: Vít me thường có 2 dạng ren chủ yếu là: </b>

 Ren có dạng hình thang với góc 300 có ưu điểm: gia cơng 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 vng 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 sau một 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

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<b>Ổ đỡ vít me: ổ đỡ vít me có tác dụng đảm bảo cho trục chuyển động với độ đảo hướng </b>

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).

- Khơng bố trí vít me ở ngồi 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. -

Cơ cấu đai ốc vit me bi là cơ cấu chấp hành trượt dẫn hướng được sử dụng trong nhiều máy móc cơng nghiệp hiện nay. Cơ cấu bao gồm 3 bộ phận chính: 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, q trình truyền động của máy móc sẽ ít ma sát, trơn tru, mượt mà hơn.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Gối đỡ trục vitme là thiết bị có vai trị 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 hồn chỉnh có vai trò chuyển đổi từ chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến.

Hình 2. 5 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 khơng có khe hở trong mối ghép và có thể tạo ra lực căng ban 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. 6 Cấu tạo cơ cấu vít me đai ốc bi

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

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 vịng 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.

</div>