Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tốc độ đến quá trình chuyển hướng của băng tải con lăn chủ động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------------

PHẠM VÕ THÀNH ĐẠT
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC
ĐỘ ĐẾN QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI
CON LĂN CHỦ ĐỘNG
RESEARCH AND EXPERIMENT THE IMPACTS OF
SPEED TO THE NAVIGATION PROCESS OF
ACTIVATED ROLLER BELT CONVEYOR
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HCM, tháng 9 năm 2020


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: T.S Trần Anh Sơn
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Lưu Thanh Tùng
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2: T.S Phạm Hữu Lộc
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM
ngày 16 tháng 9 năm 2020
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1.

PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc – Chủ tịch

2.

T.S Lê Thanh Long – Thư ký

3.

PGS.TS Lưu Thanh Tùng – Phản biện 1

4.

T.S Phạm Hữu Lộc - Phản biện 2

5.

PGS.TS Nguyễn Ngọc Phương - Ủy viên
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: PHẠM VÕ THÀNH ĐẠT MSHV:1770001
Ngày, tháng, năm sinh: 02/10/1994

Nơi sinh: TP. Hồ Chí Minh

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 60.52.01.03
I. TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN QUÁ TRÌNH
CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Phân tích các trạng thái chuyển động của vật trong khi di chuyển trên băng tải
2. Phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hướng của vật trên băng tải
-

Phân tích nhân tố thời gian phản hồi cảm biến và tốc độ con lăn trong mơ hình
chuyển hướng.

-

Đề xuất các phương pháp đánh giá mơ hình chuyển hướng dựa trên các nhân tố

ảnh hưởng.

3. Thực nghiệm sự ảnh hưởng của các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hướng
của vật và rút ra kết luận
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 10/02/2020
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 21/06/2020
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên) : T.S Trần Anh Sơn
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ
(Họ tên và chữ ký)


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin phép gửi lời cảm ơn chân thành đến T.S Trần Anh Sơn vì
đã hỗ trợ tôi từ những ngày đầu tiên nhận đề tài đến khi kết thúc quá trình làm luận văn.
Thầy đã hỗ trợ thiết bị vật tư để tơi có thể tiến hành việc nghiên cứu và thực nghiệm.
Ngoài ra, thầy giúp vạch ra những hướng đi đúng đắn và hợp lý để tơi có thể nắm bắt
đầy đủ nội dung và ý nghĩa của đề tài, và thầy cũng rất nhiệt tình và sát sao theo dõi để
luận văn hồn thành đúng tiến độ. Nhờ thầy mà tôi đã học hỏi được rất nhiều kiến thức
quý giá trong quá trình làm luận văn, phục vụ đắc lực cho công việc của tơi hiện tại và

sau này. Bên cạnh đó, tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên nghiên cứu
khoa học trong nhóm nghiên cứu của thầy Sơn đã hỗ trợ, tư vấn và thực hiện các vấn
đề về thực nghiệm.
Một lần nữa, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy T.S Trần Anh Sơn và
các bạn trong khoa đã đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian qua. Trong quá trình làm
luận văn sẽ khơng tránh khỏi thiếu sót cần sửa chữa, mong các thầy cơ sẽ góp ý để tơi
có thể cải thiện tốt hơn và rút ra bài học cho tương lai. Cảm ơn trường Đại học Bách
Khoa đã cho tôi cơ hội được hoàn thành một luận văn nữa trong cuộc đời.
TP Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng 8 năm 2020
Học viên thực hiện

Phạm Võ Thành Đạt

A
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Hệ thống băng tải từ lâu đã được áp dụng vào rất nhiều lĩnh vực trong ngành
công nghiệp sản xuất. Ngày nay, băng tải đóng vai trị rất quan trọng trong việc giảm
thiểu sự phụ thuộc vào sức người nhưng vẫn có thể đảm bảo được độ tin cậy cao. Đã
và đang có rất nhiều nghiên cứu và thực nghiệm nhằm cải tiến, nâng cao năng suất và
khả năng của băng tải với nhiều nhu cầu phức tạp hơn chứ không chỉ giới hạn đơn giản
trong phạm vi vận chuyển hàng hóa. Trong số đó, kiểm tra chất lượng dựa trên thơng
số đầu vào để từ đó thực hiện thao tác phân loại sản phẩm ngay trên phạm vi băng tải,

theo sau đó vận chuyển đến vị trí đóng gói trực tiếp sẽ giúp giảm thiểu chi phí phát sinh
trong việc xây dựng thêm hệ thống kiểm tra riêng biệt, th mướn nhân cơng hoặc mở
rộng diện tích nhà xưởng. Có thể thấy những nghiên cứu nhằm tích hợp những chức
năng tiên tiến vào hệ thống băng tải sẽ là xu hướng tất yếu để tối ưu hóa chi phí sản
xuất và tăng sức cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường. Những nghiên cứu về hệ
thống băng tải con lăn chủ động mang đến một sự lựa chọn nhằm đáp ứng nhu cầu đa
dụng với chi phí thấp mang tính hiệu quả cao. Trong hệ thống băng tải con lăn chủ
động, phân loại sản phẩm đóng vai trị then chốt trong việc duy trì sự liên tục, khơng bị
ngắt qng trong q trình vận hành để đảm bảo năng suất theo yêu cầu và hạn chế sự
can thiệp của con người để sửa chữa lỗi. Nội dung luận văn bao gồm: Tổng quan về
tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới, phân tích các trạng thái động học của vật
trong một chu trình vận hành, đề xuất và thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình chuyển hướng của vật và cuối cùng rút ra kết luận cho luận văn cũng như đề xuất
các hướng tiếp cận nhằm cải thiện hơn nữa khả năng đáp ứng của hệ thống.

Phạm Võ Thành Đạt
Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh

B
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

DISSERTATION ABSTRACTS
Conveyor system has been deployed in various applications in high volume

manufacturing environment. Nowadays, it is playing a crucial role in reducing human
workload and dependency but would still offer high quality and reliability to the
process. There are numerous researches and experiments in order to establish new
capabilities and improve the current productivity to adapt to new demands, not limited
itself in narrow field of goods delivery. Given that, articles quality testing based on
input parameters with simultaneous sortation tasks directly on conveyor system,
following by the delivery to final packaging process will offer cost reduction
opportunities for separate testing system build up, headcount hiring or factory space
extension. It is expected that researches to introduce new and innovative features on
conveyor system will be an inevitable trend of the industry to be more cost effective,
thus become more competitive in the market. Researches on activated roller belt
conveyor will provide not only a versatile and economical option but also an efficient
solution for the manufacturing process. In activated roller belt conveyor system,
article’s sortation plays a key role in sustaining the consistency of the operating process
in order to meet productivity demands and reduce errors need human responses. This
thesis including overview of local and global studies, analysis of article’s dynamic
status in a delivery sequence, proposals and experiments the impact of factors in
navigation process and come up with conclusions for the thesis, also propose the future
approaches to further improve the capability of the system.

Pham Vo Thanh Dat
Faculty of Mechanical Engineering
Ho Chi Minh City University of Technology

C
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực, và chưa được công bố trong các cơng trình khác. Nếu
khơng đúng như đã nêu trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về đề tài của mình.

Người cam đoan

Phạm Võ Thành Đạt

D
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

MỤC LỤC
MỤC LỤC

................................................................................................................. E

DANH SÁCH HÌNH VẼ ...............................................................................................G
DANH SÁCH BẢNG BIỂU .......................................................................................... I
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 1
1.1

Giới thiệu công nghệ băng tải trong công nghiệp ..................................... 1

1.2

Giới thiệu băng tải con lăn chủ động ........................................................ 2

1.3

Giới thiệu mơ hình thí nghiệm .................................................................. 9

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC CÁC TRẠNG THÁI CHUYỂN ĐỘNG
CỦA VẬT

............................................................................................................... 10

2.1

Giới thiệu mơ hình và phương pháp phân tích ........................................ 10

2.2

Phân tích chuyển động tịnh tiến trên module băng tải chính .................. 13

2.3

Phân tích chuyển động quay trên module băng tải con lăn chủ động ..... 16

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THỰC NGHIỆM TỐI ƯU CHO CHU TRÌNH
CHUYỂN HƯỚNG ..................................................................................................... 21

3.1

Phân loại các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hướng ................ 21

3.2

Đánh giá và đề xuất phương án thực nghiệm tối ưu cho quy trình chuyển

hướng

................................................................................................................. 22

3.2.1

Đánh giá yếu tố tốc độ chuyển động tịnh tiến của con lăn khi chuyển hướng
................................................................................................................. 22

3.2.2

Đánh giá yếu tố tốc độ chuyển hướng của con lăn ................................. 22

3.2.3

Đánh giá yếu tố thời gian chờ kích hoạt con lăn chuyển hướng ............. 23

3.2.4

Kết luận và đề xuất phương án thực nghiệm tối ưu cho quá trình chuyển

hướng

................................................................................................................. 23
E

GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ ĐẾN
Q TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA VẬT ........................................................... 25
4.1

Thiết lập thí nghiệm ................................................................................ 25

4.1.1

Thiết bị thí nghiệm .................................................................................. 25

4.1.2

Mơ hình, thơng số và phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm ........ 27

4.2

Kết quả thực nghiệm ............................................................................... 32

4.2.1

Kết quả thưc nghiệm quá trình chuyển hướng trái: ................................ 32

4.2.2

Kết quả thực nghiệm quá trình chuyển hướng phải ................................ 36

4.3

Tổng hợp kết quả thực nghiệm. .............................................................. 40

4.4

Hướng phát triển của đề tài ..................................................................... 43

KẾT LUẬN ............................................................................................................... 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 46

F
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Hệ thống băng tải cổ điển .............................................................................. 1
Hình 1.2 Hệ thống băng tải chuyển hướng sử dụng cần gạt ........................................ 2

Hình 1.3 Các loại băng tải ứng dụng con lăn có khả năng chuyển hướng đối tượng .. 5
Hình 1.4 Cơ cấu một loại băng tải tổ ong ..................................................................... 6
Hình 1.5 Khả năng định hình kiện hàng của băng tải con lăn ...................................... 7
Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống băng tải con lăn chủ động .................................... 10
Hình 2.2 Kết cấu module con lăn chủ động ............................................................... 11
Hình 2.3 Hình chiếu kết cấu của một con lăn chủ động ............................................. 12
Hình 2.4 Sơ đồ một chu trình vận chuyển kiện hàng trên băng tải con lăn chủ động 12
Hình 2.5 Module Simulink của phần mềm Matlab .................................................... 13
Hình 2.6 Sơ đồ phân tích lực của kiện hàng trên module băng tải chính ................... 13
Hình 2.7 Mơ hình động học của chuyển động tịnh tiến trên Matlab Simulink .......... 14
Hình 2.8 Biểu đồ tốc độ của kiện hàng theo thời gian ............................................... 15
Hình 2.9 Biểu đồ vị trí của kiện hàng theo thời gian ................................................. 15
Hình 2.10 Bán kính góc quay của con lăn theo thời gian ........................................... 17
Hình 2.11 Mơ hình động học của chuyển động tịnh tiến kết hợp quay trên Matlab
Simulink ...................................................................................................................... 18
Hình 2.12 Biểu đồ tốc độ của kiện hàng khi chuyển động tịnh tiến .......................... 19
Hình 2.13 Biểu đồ vị trí của kiện hàng khi chuyển động tịnh tiến ............................. 19
Hình 2.14 Biểu đồ tốc độ góc của kiện hàng khi chuyển hướng ................................ 20
Hình 2.15 Biểu đồ góc quay của kiện hàng khi chuyển hướng .................................. 20
Hình 3.1 Phân tích chuyển động của các con lăn ....................................................... 22
Hình 3.2 Kết cấu truyền động của bộ chuyển hướng con lăn .................................... 23
Hình 4.1 Thiết lập mơ hình thí nghiệm ...................................................................... 26
Hình 4.2 Đầu đọc mã vạch Honeywell 3220GHD ..................................................... 26
Hình 4.3 Cảm biến quang hồng ngoại E18-D80NK .................................................. 27

G
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
Hình 4.4 Bộ điều khiển HMI Delta B03S210 ............................................................ 27
Hình 4.5 Thiết kế phương pháp đánh giá thực nghiệm toàn phần ............................. 29
Hình 4.6 Sử dụng thanh dẫn hướng cho quá trình cấp hàng ban đầu ......................... 29
Hình 4.7 Cố định đầu vào của băng tải chính ............................................................. 30
Hình 4.8 Vị trí dán mã vạch trên kiện hàng ............................................................... 31
Hình 4.9 Thùng hàng mặc dù chuyển hướng thành công nhưng không thốt ra khỏi
phạm vi băng tải ......................................................................................................... 33
Hình 4.10 Thùng hàng bị kẹt tại khu vực chuyển tiếp giữa 2 modules băng tải ........ 36
Hình 4.11 Thùng hàng bị chuyển hướng và va vào thành băng tải ............................ 36

H
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật hệ thống băng tải con lăn chủ động được chế tạo tại trường
Đại học Bách Khoa ....................................................................................................... 9
Bảng 2.1 Tổng hợp chuyển động của con lăn, kiện hàng và lực xuất hiện dựa theo góc
quay của con lăn ......................................................................................................... 17
Bảng 3.1 Mơ tả các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hướng và tác động của
chúng .......................................................................................................................... 21
Bảng 3.2 So sánh các phương án đề xuất ................................................................... 24

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật mơ hình thực nghiệm .................................................... 25
Bảng 4.2 Bảng phân loại kích thước thùng hàng sử dụng trong quá trình thí nghiệm 28
Bảng 4.3 Kết quả phân tích cấp 1 của quá trình chuyển hướng trái ........................... 32
Bảng 4.4 Kết quả phân tích cấp 2 q trình chuyển hướng trái của kiện size L ........ 33
Bảng 4.5 Kết quả phân tích cấp 3 q trình chuyển hướng trái của kiện size L ........ 33
Bảng 4.6 Kết quả phân tích cấp 2 quá trình chuyển hướng trái của kiện size M ....... 34
Bảng 4.7 Kết quả phân tích cấp 3 quá trình chuyển hướng trái của kiện size M ....... 34
Bảng 4.8 Kết quả phân tích cấp 2 q trình chuyển hướng trái của kiện size S ........ 35
Bảng 4.9 Kết quả phân tích cấp 3 q trình chuyển hướng trái của kiện size S ........ 35
Bảng 4.10 Kết quả phân tích cấp 1 q trình chuyển hướng phải .............................. 37
Bảng 4.11 Kết quả phân tích cấp 2 q trình chuyển hướng phải của kiện size L .... 38
Bảng 4.12 Kết quả phân tích cấp 3 q trình chuyển hướng phải của kiện size L .... 38
Bảng 4.13 Kết quả phân tích cấp 2 q trình chuyển hướng phải của kiện size M ... 39
Bảng 4.14 Kết quả phân tích cấp 3 quá trình chuyển hướng phải của kiện size M ... 39
Bảng 4.15 Kết quả phân tích cấp 2 quá trình chuyển hướng phải của kiện size S ..... 40
Bảng 4.16 Kết quả phân tích cấp 3 q trình chuyển hướng phải của kiện size S ..... 40
Bảng 4.17 Tổng kết bảng thơng số tối ưu của q trình chuyển hướng trái .............. 41
Bảng 4.18 Tổng kết bảng thông số tối ưu của quá trình chuyển hướng phải ............. 42
Bảng 4.19 Tổng hợp bộ thông số công nghệ tối ưu cho quá trình chuyển hướng trái 42

I
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
Bảng 4.20 Tổng hợp bộ thông số công nghệ tối ưu cho quá trình chuyển hướng phải
..................................................................................................................................... 43

Bảng 4.21 Khả năng công nghệ của hệ thống băng tải con lăn chủ động .................. 43
Bảng 4.22 Các đề xuất cải thiện tính đáp ứng của hệ thống ...................................... 44

J
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

CHƯƠNG 1:
1.1

TỔNG QUAN

Giới thiệu công nghệ băng tải trong công nghiệp
Hệ thống băng tải được đưa vào hoạt động từ khoảng cuối thế kỷ 19 trong thời

đại Cách mạng công nghiệp, phục vụ trong ngành khai thác than, quặng, khoáng sản và
dần trở nên rất phổ biến trong tất cả các ngành công nghiệp vào đầu thể kỷ 20. Băng tải
là một giải pháp hữu ích và thuận tiện trong việc vận chuyển nguyên vật liệu hoặc thành
phẩm đi qua gần như tất cả các giai đoạn trong quy trình sản xuất công nghiệp từ bắt
đầu cho tới kết thúc. Hiện nay, việc sử dụng các loại băng tải để vận chuyển hàng hóa
trong cơng nghiệp sản xuất đang là một nhu cầu khơng thể thiếu trong các nhà máy, xí
nghiệp, và ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến vì nhiều lợi ích mà nó mang
lại so với các phương án truyền thống trước đây (nhân công, xe nâng…). Một hệ thống
băng tải hoạt động ổn định và liên tục 24/7 có thể thay thế số lượng nhân cơng rất lớn,
làm giảm thiểu chi phí hoạt động cho doanh nghiệp nhưng vẫn đảm bảo được mức độ

tin cậy cao trong cơng việc và tránh những sai sót kỹ thuật có liên quan tới yếu tố con
người.

Hình 1.1 Hệ thống băng tải cổ điển

1
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
Với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật ngày nay, đi cùng với những
nhu cầu tối ưu hóa trong sản xuất nhằm tăng hiệu suất, giảm thiểu chi phí vận hành và
đầu tư ngày, hệ thống băng tải đã liên tục được nghiên cứu và cải tiến nhằm góp phần
đạt được những mục tiêu trên. Phổ biến nhất hiện nay có thể nhắc đến là khả năng kiểm
tra sản phẩm ngay trên băng tải, để từ đó phân loại và chuyển hướng sản phẩm đi đến
từng vị trí cụ thể. Hệ thống băng tải phân loại sử dụng cần gạt cổ điển trong hình 1.2
bao gồm module băng tải chính (1) vận chuyển hàng hố đi trên hành trình mặc định.
Module chuyển hướng (2) với hệ thống xi lanh khi có tín hiệu sẽ được kích hoạt và
chuyển hướng hàng hóa đi vào module băng tải phụ (3). Bên cạnh ưu điểm tự động hóa
khơng phụ thuộc vào con người, hệ thống này cũng có nhược điểm khi chiếm không
gian lớn trong nhà xưởng với cấu tạo cồng kềnh tốn chi phí cao cho bảo trì, bảo dưỡng.
2

1

3

Hình 1.2 Hệ thống băng tải chuyển hướng sử dụng cần gạt

1.2

Giới thiệu băng tải con lăn chủ động
Đã có rất nhiều nghiên cứu nhằm giải quyết những nhược điểm vừa nêu của các

hệ thống băng tải chuyển hướng truyền thống như cải tiến băng tải phụ với nguyên lý
nâng và nghiêng vật nhằm tạo chuyển động trượt sang hệ thống băng tải phụ, hoặc sử
dụng băng tải uốn cong để chuyển hướng vật. Bên cạnh đó, các nghiên cứu về việc tích
hợp hệ thống con lăn với góc chuyển hướng 90o trên băng tải cũng đã được đề xuất,
2
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
trong đó con lăn hoạt động sẽ trực tiếp chuyển hướng vật mà không cần các cơ cấu phụ
trợ [1]. Bên cạnh đó, nghiên cứu [2] sử dụng bánh xe chuyển đa hướng (còn được gọi
là bánh xe Omni) gắn trực tiếp trên module băng tải chính. Mục đích của việc này là để
tạo hướng chuyển động được bộ điều khiển trung tâm trả về dựa vào thông số đầu vào
của kiện hàng, giúp điều hướng kiện hàng đi đến vị trí đích.
Ở các nước có nền khoa học kỹ thuật phát triển, các nghiên cứu về hệ thống băng
tải thông minh đã được đưa vào chế tạo và thương mại hóa từ lâu, mang đến nhiều lợi
ích cho các doanh nghiệp. Tuy nhiên ở Việt Nam, các công ty sản xuất hiện tại chỉ đang
dừng lại ở việc sử dụng các loại băng tải truyền thống với chức năng vận chuyển hàng
hóa chứ chưa hướng đến yếu tố tích hợp khả năng kiểm tra và phân loại sản phẩm trên
băng tải. Do đó, nghiên cứu này sẽ góp phần mang lại hướng tiếp cận mới hiện đại hơn

cho các doanh nghiệp sản xuất.
Các nghiên cứu trước đây đã quan tâm đến việc đa hướng cho băng tải bằng việc
sử dụng các con lăn có khả năng linh hoạt khi điều hướng vật tải. Bằng chứng là sự ra
đời của con lăn omni – direction( hay còn gọi là bánh xe omni-directional wheel) giải
quyết được các vấn đề trên, con lăn omni – direction là dạng tổ hợp của các con lăn nhỏ
hơn được sắp xếp đan nhau trên hai mặt trịn tạo thành hình bánh xe [4, 5]. Điều này
giúp con lăn có khả năng di chuyển lăn theo hướng dọc, theo hướng ngang, hoặc lăn
nghiêng theo một hướng xác định, giúp phá vỡ các gói gọn về chuyển động truyền
thống của băng tải,
khi chỉ đi theo một hướng xác định. Các nghiên cứu mở rộng thêm từ việc hình
thành một chuỗi các con lăn omni sắp xếp dàn trên mặt phẳng tạo nên một băng tải có
thể dùng điều hướng trung gian từ băng tải dọc sang băng tải ngang, hoặc tạo nên một
băng tải dài vừa điều hướng kiêm việc vận chuyển và sắp xếp bưu kiện, nguồn hàng.[48]
Việc vận chuyển bằng băng tải có thể được phân thành nhiều loại tùy theo mục
đích sử dụng, hoặc tùy theo cơ cấu được cài đặt. Bao gồm băng tải có đai băng gắn liền
3
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
với các con lăn có khả năng xoay trịn trên mặt phẳng, các con lăn này chuyển động
cùng với đai băng [4,5,7], hoặc các con lăn cố định được dùng làm băng tải trung gian
chuyển hướng [5]. Ở cả hai loại này, các con lăn được truyền động bằng các trục xoay
bên dưới. Khơng dừng lại ở đó, các nghiên cứu còn hướng đến việc truyền động riêng
biệt cho mỗi con lăn con, cụ thể là các con lăn này được sắp đặt cố định trên một khối
nền lục giác, một phần bánh con lăn được lắp nổi trên bề mặt và ba con lăn được sắp
theo ba hướng cố định trên nền lục giác, năng lượng chuyển động được cấp bởi ba động

cơ. Nếu mở rộng ra thành một băng tải thì sẽ được ghép bởi nhiều khối nền lục giác
như trên, nghĩa là số lượng con lăn rất lớn, và việc kiểm soát chuyển động, điều hướng
đối tượng vật liệu, bưu kiện được thực hiện bởi một máy tính trung tâm, có thể kích
hoạt các con lăn chuyển động đan xen để tạo đường chuyển động cho đối tượng.
Một khi nhu cầu vận chuyển hàng hóa, bưu kiện trong dây chuyền sản xuất càng
cao, con người càng đa dạng trong ứng dụng nhiều loại băng chuyền có tính năng đặc
biệt khác nhau. Quan trọng hơn cả là một băng chuyền hiện đại có khả năng điều hướng,
kiểm sốt hàng hóa, sắp sếp các kiện hàng thành một dãy như yêu cầu, phân loại kiện
hàng….

a)

b)

4
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

c)
Hình 1.3 Các loại băng tải ứng dụng con lăn có khả năng chuyển hướng đối tượng
a) Dùng làm băng tải trung gian chuyển hướng
b) Sử dụng cho tồn bợ băng chuyền
c) Sử dụng các khối lục phương điều khiển riêng từng con lăn

5

GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

Hình 1.4 Cơ cấu một loại băng tải tổ ong

Việc ra đời băng tải các con lăn chủ động giúp các doanh nghiệp sản xuất tiến
đến gần hơn việc hoàn thiện một dây chuyền tự động tích hợp nhiều chức năng, linh
hoạt và có kiểm sốt, trong một khơng gian nhỏ gọn. Với ứng dụng của công nghệ trong
điều khiển hướng xoay của con lăn, tốc độ con lăn, tạo hướng di chuyển cho kiện hàng
hỗ trợ dây chuyền hoạt động theo ý muốn của người thiết lập một cách hiệu quả. Việc
ứng dụng một cách triệt để công nghệ hiện đại vào sản xuất tạo nên những ưu điểm nổi
bật cho băng tải như sau:
• Sự linh hoạt trong dây chuyền sản xuất.
• Đáp ứng nhanh các yêu cầu thiết đặt.
• Khả năng mở rộng băng chuyển mà khơng tốn nhiều khơng gian như các
băng chuyền đơn hướng thơng thường.
• Hiệu quả kinh tế cao do tốc độ đáp ứng nhanh tạo năng suất cao.
• Đầu tư an tồn, ít rủi ro, băng chuyền được kiểm soát dưới một hay nhiều
máy tính trung tâm, nên khi có lỗi rất dễ được phát hiện.
• Băng chuyền hoạt động êm, sử dụng nguồn năng lượng hiệu quả.
• Một hệ thống cứng vững, chắc mạnh và cũng là một hệ thống an toàn.

6
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

Hình 1.5 Khả năng định hình kiện hàng của băng tải con lăn

Đó cũng là những đặc điểm khắc phục được các nhược điểm mà các doanh
nghiệp đầu tư muốn loại bỏ. Các doanh nghiệp lớn ưu tiên sử dụng các băng chuyền có
tính linh hoạt, cơ động, việc kiểm sốt hàng hóa được đơn giản, dễ dàng, đồng thời hạn
chế số lượng nhân công ở những khâu thành phẩm như hiệu chỉnh hàng hóa thành lơ,
đóng thùng, hay đơn giản là xoay kiện hàng. Điều này chiếm nhiều thời gian, nhân công
,mang lại hiệu quả trong công nghiệp lẫn kinh tế, giúp tăng sức cạnh tranh trên thị
trường khốc liệt hiện nay .
Băng tải các con lăn kích hoạt được xây dựng trên dây chuyền hoàn toàn, hoặc
cục bộ tại những vị trí cần chuyển hướng kiện hàng. Kết hợp giữa các băng tải truyền
7
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
thống sử dụng con lăn đơn hướng với các các con lăn kích hoạt đều tùy vào ý đồ và
mục đích sử dụng của doanh nghiệp. Với khả năng đáp ứng tốt, hoạt động êm, linh hoạt,
băng tải này có thể thay thế được các khâu trên băng chuyền như khâu chuyển hướng
ở băng chuyền truyền thống, khâu xoay kiện hàng, hay khâu phân loại..., mang đến lợi
ích kinh tế to lớn, đồng thời mang đến năng suất cao. Điều này phù hợp ngoài mong

đợi của các doanh nghiệp lớn nhỏ muốn tự động hóa tồn bộ dây chuyền sản xuất.
Bên cạnh những lợi ích băng chuyền này mang đến, thì vẫn còn xuất hiện một
số yếu điểm chẳng hạn như chỉ ứng dung khi đối tượng là những kiện hàng những thùng
hàng thành phẩm, hay bưu kiện có khả năng trụ vững khi thực hiện các chuyển động
xoay đối tượng, điều này không thể áp dụng được khi di chuyển những vật liệu rời, hay
các đối tượng riêng lẻ, khó đứng vững, đồng nghĩa với việc băng chuyền chỉ ứng dụng
trong các dây chuyền nhà máy lớn, vận chuyển các kiện hàng thành phẩm.
Tuy nhiên những hạn chế đó khơng thể phủ nhận rằng, băng tải con lăn kích hoạt
là một sự lựa chọn sáng suốt, ngoài những ưu điểm trên, băng tải cịn mang tính hiện
đại, mỹ quan cơng nghiệp, thể hiện một dây chuyền sản xuất chuyên nghiệp, linh hoạt
trong xử lý và đáp ứng nhanh gọn yêu cầu doanh nghiệp đặt ra. Hoặc với những lợi ích
như vậy băng tải không gây va đập hư hại nhiều khi vận chuyển sản phẩm như các băng
chuyền thông thường khi áp dụng các cơ cấu xoay đối tượng, phân loại đối tượng.
Điều đáng được quan tâm là trong khi các doanh nghiệp nước ngồi khơng ngại
đầu tư vào những công nghệ hiện đại, tạo ra giá trị sản phẩm, nâng cao năng suất, hiệu
suất để có được những sản phẩm chất lượng thì việc đưa vào ứng dụng loại hình băng
tải này ở Việt Nam cũng hết sức cần thiết. Khi mà lượng đầu tư nước ngoài vào Việt
Nam ngày càng tăng, các doanh nghiệp dần mở rộng về quy mơ về kích thước, máy
móc hiện đại, cho nên áp dụng cơng nghệ hiện đại vào q trình sản xuất cũng là một
điều đáng được khích lệ.

8
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
1.3

Giới thiệu mơ hình thí nghiệm
Hệ thống băng tải con lăn chủ động được nhóm nghiên cứu khoa học do T.S

Trần Anh Sơn hướng dẫn đã thu thập ý kiến của các doanh nghiệp sản xuất vừa và nhỏ
hiện nay. Với yêu cầu được đặt ra là một hệ thống băng tải con lăn chủ động có khả
năng vận chuyển các loại thành phẩm đa dạng, đáp ứng nhiều loại hình kinh doanh của
doanh nghiệp với tuổi thọ trung bình 10-15 năm. Bên cạnh đó, hệ thống băng tải được
yêu cầu phải có tính linh hoạt để có thể điều chỉnh các thơng số chính xác về vận tốc,
góc quay để tối ưu hóa được năng suất sử dụng.
Hệ thống băng tải con lăn chủ động đã được thiết kế và chế tạo với những thơng
số kỹ thuật như sau:
Kích thước tổng thể (LxWxH)

2200x2200x660mm

Tốc độ tịnh tiến module băng tải chính

8m/ph

Tốc độ quay module băng tải con lăn chủ động

2 vịng/s

Kích thước kiện hàng (LxWxH)

500x300x120mm

Khối lượng tối đa của kiện hàng

6kg

Vật liệu vận chuyển

Thùng giấy, xốp

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật hệ thống băng tải con lăn chủ động được chế tạo tại trường Đại
học Bách Khoa

Nghiên cứu này sẽ trình bày việc phân tích các trạng thái động học của vật trong
một chu trình vận hành, đề xuất và thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
chuyển hướng của vật nhằm rút ra chế độ làm việc tối ưu giảm thiểu các lỗi kỹ thuật
xuất hiện cần sự can thiệp của con người.

9
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

CHƯƠNG 2:

PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC CÁC TRẠNG

THÁI CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT
2.1

Giới thiệu mơ hình và phương pháp phân tích
Sơ đồ khối của hệ thống băng tải con lăn được xác định trên Hình 2.1 với module

băng tải cấp hàng chính (2) làm nhiệm vụ cấp hàng. Trên băng tải chính có lắp đặt cảm
cảm biến đọc mã vạch (4), dùng để tiếp nhận và xử lý thông tin từ kiện hàng (3) và trả
về bộ điều khiển trung tâm. Khi có tín hiệu từ cảm biến quang (5) xác nhận kiện hàng
đã tiếp cận đến module băng tải con lăn chủ động (8), bộ điều khiển trung tâm xuất lệnh
điều khiển các con lăn (9) chuyển hướng các góc 90o sang trái, sang phải hoặc không
chuyển hướng để phân loại kiện hàng đến module băng tải con (1), (6), (7). Các module
băng tải con có thể được thay thế bằng máng trượt để tiết kiệm chi phí.

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống băng tải con lăn chủ động

Module con lăn chủ động (8) bao gồm 4 hàng và 4 cột các con lăn được lắp so
le với nhau để diện tích trống là nhỏ nhất. Mỗi con lăn được đặt trong hệ thống 2 ổ đỡ
10
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG
được truyền động bằng động cơ DC giảm tốc tạo chuyển động quay. Phần dưới của mỗi
con lăn là một trục trơn dài cố định trên hai ổ đỡ đặt cố định trong ống lót, giúp tồn
cụm có thể xoay quanh trục khi được truyền động từ pulley răng gắn bên dưới phần
trục cơng tác, được kéo bởi một motor servo.

Hình 2.2 Kết cấu module con lăn chủ động

11
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt


NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HƯỚNG CỦA BĂNG TẢI CON LĂN CHỦ ĐỘNG

Hình 2.3 Hình chiếu kết cấu của mợt con lăn chủ đợng

Một chu trình vận chuyển một kiện hàng sẽ được chia thành các giai đoạn được
biểu diễn ở hình 2.4:
Khơng

Khơng

Start

Băng tải
chính chuyển
hàng

Bộ đọc barcode
kích hoạt

Có

Cảm ứng quang
kích hoạt

Có

Kích hoạt bộ
đếm thời
gian t

Thời gian
t t

Có

1. Con lăn chủ động quay góc 90o
theo phương định sẵn.
2. Kích hoạt bộ đếm thời gian t1

Không
Không
1. Con lăn chủ động quay theo
hướng ngược lại về vị trí ban đầu.
2. Bộ đếm thời gian reset về 0

End

Có

Thời gian
t
t1

Hình 2.4 Sơ đồ mợt chu trình vận chuyển kiện hàng trên băng tải con lăn chủ động

Như vậy, một chu trình vận chuyển kiện hàng bao gồm chuyển động tịnh tiến
trên băng tải chính và chuyển động quay được tạo ra bởi băng tải con lăn chủ động.

12
GVHD: T.S Trần Anh Sơn

HVTH: Phạm Võ Thành Đạt