Tính toán,thiết kế hệ thống máy gấp áo phông tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tính tốn,thiết kế hệ thống máy gấp
áo phơng tự động
TRƯƠNG DUY TẤN


HỒ ĐÌNH TÙNG


Chuyên ngành Cơ Điện Tử

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Anh Tuấn
TS.Nguyễn Chí Hưng

Bộ mơn:
Viện:

Cơ Điện Tử
Cơ Khí


HÀ NỘI, 1/2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHÍA VIỆT
NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Hồ Đình Tùng
MSSV: 20209559
Lớp: KT Cơ điện tử (CN lên KS) – K62
Bộ môn: Cơ Điện Tử
Viện: Cơ Khí
I/ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
“Tính tốn,thiết kế máy gấp áo phông tự động”
II/ CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
III/ NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN
- Tổng quan
- Thiết kế sơ đồ ngun lý và tính tốn kết cấu phần cơ khí
- Xây dựng sơ đồ điều khiển và lựa chọn mạch điều khiển
IV/ CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ
- Bản vẽ nguyên lý thiết bị (A0)
- Bản vẽ kết cấu và bản vẽ mạch điện (A0)
- Bản vẽ sơ đồ điều khiển (A0)
V/ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN ANH TUẤN
TS. NGUYỄN CHÍ HƯNG
VI/ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: 06/10/2020
VII/ NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 30/12/2020

Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Giảng viên hướng dẫn

Đánh giá của giảng viên hướng dẫn
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Kết quả đánh giá
Họ và tên

Điểm

Trương Duy Tấn
Hồ Đình Tùng
Giảng viên hướng dẫn

Hà Nội, ngày tháng năm 2020


Đánh giá của giảng viên phản biện
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Kết quả đánh giá
Họ và tên

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Điểm

Trương Duy Tấn
Hồ Đình Tùng
Giảng viên phản biện


Lời cảm ơn
Lời đầu tiên chúng em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giảng viên
hướng dẫn: TS.Bùi Đình Bá đã tận tình hướng dẫn và truyền dạy nhiều kiến thức
quý báu đồng thời luôn động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong
quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án .
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo thuộc viện Cơ Khí đã giúp
đỡ, chia sẻ và truyền đạt cho tơi nhiều kiến thức bổ ích trong q trình em học
tập tại Viện.

Tóm tắt nội dung đồ án
Để tài “Tính tốn, thiết kế hệ thống máy gấp áo phơng tự động” có nội dung
chính gồm 3 phần:
⮚ Chương 1: Tổng quan hệ thống máy gấp quần áo tự động.
⮚ Chương 2: Tính tốn và thiết kế hệ thống cơ khí.
⮚ Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển.

Chúng em đã tính tốn, thiết kế hệ thống máy gấp áo phơng tự động với các
yêu cầu kỹ thuật đặt ra.
-Thiết kế 3D trên phần mềm solidwork.
-Xây dựng chương trình điều khiển sử dụng PLC S7-1200 của hãng Siemen,
lập trình trên phần mềm Tia Portal và thiết kế giao diện điều khiển người máy
trên màn hình HMI.
-Thiết kế mạch điện điều khiển trên phần mềm CADe SIMU và Autocad.
Sau khi hoàn thành đề tài em thấy kết quả phù hợp với các yêu cầu đã đặt ra,
đồ án có khả năng ứng dụng thực tiễn cao. Đồ án giúp sinh viên nâng cao được
kiến thức, đồng thời hiểu rõ hơn về hệ thống sản xuất tự động.
Hà Nội, Ngày 10 Tháng 01 Năm 2020
Sinh viên thực hiện
Trương Duy Tấn
Hồ Đình Tùng


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN MÁY GẤP QUẦN ÁO TỰ ĐỘNG

1

1.1

Nhu cầu về máy gấp quần áo tự động

1

1.2

Các hệ thống gấp quần áo trên thế giới

1

1.3

Các hệ thống gấp áo phông tự động trong nước

4

1.4

Định hướng nghiên cứu

4

1.4.1

Các cách gấp áo phơng

4

1.4.2

Thơng số của áo phơng

5

1.4.3

u cầu bài tốn

6

1.4.4

Sơ đồ tổng thể

7

CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

12

2.1

Tính tốn thiết kế động học

12

2.1.1

Tính tốn thiết kế cơ cấu gấp

12

2.1.2

Tính tốn thiết kế cơ cấu thay đổi chiều rộng gấp

16

2.2

2.3

Thiết kế các cơ cấu cơ khí

18

2.2.1

Cơ cấu gấp

18

2.2.2

Cơ cấu đóng gói

19

2.2.3

Cơ cấu hỗ trợ đóng gói

20

2.2.4

Băng tải

20

Tính toán lựa chọn nguồn động lực

22

2.3.1

Khảo sát các giải pháp truyền động

22

2.3.2

Chọn động cơ

25

2.3.3

Phân phối tỷ số truyền

26

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

28

3.1

Tổng quan về hệ thống điều khiển

28

3.1.1

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

28

3.1.2

Sơ đồ quy trình hoạt động

28

3.2

Tính tốn, lựa chọn các phần tử của hệ thống điều khiển

36

3.2.1

Hệ thống xy lanh, van khí nén

36

3.2.2

Cảm biến và cơng tắc hành trình

40

3.2.3

Động cơ khơng đồng bộ ba pha

43

3.2.4

Thiết bị điều khiển tốc độ

44

3.2.5

Bộ điều khiển trung tâm

47


CHƯƠNG 4. LẬP TRÌNH VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN

52

4.1

Lập trình điều khiển hệ thống

52

4.1.1

Quy ước ký hiệu các địa chỉ vào ra

52

4.1.2

Lưu đồ thuật tốn

53

4.1.3

Lập trình PLC trên phần mềm Tia portal V15

57

4.2

Thiết kế giao diện điều khiển trên HMI

59

Đánh giá về cơ cấu chấp hành

62

Đánh giá về hệ thống điều khiển

64

KẾT LUẬN

66

TÀI LIỆU THAM KHẢO

67

PHỤ LỤC

68


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Máy gấp quần qáo Laundroid
2
Hình 1.2 Máy gấp quần áo Foldimate
2
Hình 1.3 Máy FS-23
3
Hình 1.4 Máy STP 1000
3
Hình 1.5 Cách gấp 1
4

Hình 1.6 Cách gấp 2
5
Hình 1.7 Kích thước áo
6
Hình 1.8 Áo phơng
6
Hình 1.9 Sơ đồ tổng thể hệ thống máy gấp áo phông tự động
7
Hình 1.10 Đặt áo lên máy
7
Hình 1.11 Gấp dọc áo
7
Hình 1.12 Áo đến điểm gấp 1
8
Hình 1.13 Gấp ngang áo 1
8
Hình 1.14 Áo đến điểm gấp 2
8
Hình 1.15 Đặt khn áo
9
Hình 1.16 Gấp ngang áo 2
9
Hình 1.17 Đưa áo đến bộ phận đóng gói
9
Hình 2.1 Cơ cấu gấp thơng thường
11
Hình 2.2 Cơ cấu gấp cải tiến
11
Hình 2.3 Cơ cấu gấp 4 khâu bản lề
12

Hình 2.4 Xác định kích thước khâu trung gian BC
12
Hình 2.5 Cơ cấu gấp 4 khâu với khâu AB cong
13
Hình 2.6 Cơ cấu gấp ngang
14
Hình 2.7 Tính tốn kích thước động học cơ cấu gấp ngang
14
Hình 2.8 Điều chỉnh chuyển động của 2 trục gấp độc lập với 2 động cơ tịnh tiến
15
Hình 2.9 Điều chỉnh chuyển động của 2 trục gấp với 1 động cơ
16
Hình 2.10 : Mô tả cơ chế hoạt động cơ cấu thay đổi chiều rộng gấp
16
Hình 2.11 Cơ cấu gấp dọc
17
Hình 2.12 Cơ cấu gấp ngang
17
Hình 2.13 Bản vẽ lắp cơ cấu gấp ngang và dọc
17
Hình 2.14 Bản vẽ lắp cơ cấu gấp và cơ cấu thay đổi chiều rộng gấp
18
Hình 2.15 Túi OPP đóng gói áo phơng
18
Hình 2.16 Cơ cấu đóng gói
19
Hình 2.17 Cơ cấu hỗ trợ đóng gói
19
Hình 2.18 Chiều dài sơ bộ băng tải
19

Hình 2.19 Kích thước sơ bộ băng tải
Hình 2.20 Tấm truyền băng tải
Hình 2.21 Kết cấu băng tải
Hình 2.22 Sơ đồ bộ truyền sử dụng đai răng
Hình 2.23 Sơ đồ băng tải máy gấp áo phơng
Hình 2.24 Sơ đồ truyền động
Hình 2.27 Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ
Hình 3.1 Sơ đồ khối các giai đoạn làm việc
Hình 3.2 Biểu đồ khí nén hình
Hình 3.3 Giai đoạn 1
Hình 3.4 Vị trí áo được trải lên băng tải
Hình 3.5 Hai tay áo sau khi được gấp
Hình 3.6 Giai đoạn 2
Hình 3.7 Áo ở vị trí gấp 2
Hình 3.8 Áo được gấp ở vị trí 2
Hình 3.9 Giai đoạn 3
Hình 3.10 Áo ở vị trí gấp 3
Hình 3.11 Áo được gấp ở vị trí 3
Hình 3.12 Giai đoạn 4
Hình 3.13 Xy lanh CDM2E20-150Z
Hình 3.14 Các thơng sớ hình học của xy lanh
Hình 3.15 Vị trí xylanh khi hoạt động
Hình 3.16 Trạng thái bình thường van đóng
Hình 3.17 Trạng thái được cấp khí nén – van mở
Hình 3.18 Van điện từ 5 cởng SY5120-5LZD-C6
Hình 3.19 Cảm biến từ D-M9B
Hình 3.20 Cảm biến hồng ngoại Omron E3F-DS30Y1
Hình 3.21 Nguyên lý làm việc của cảm biến hồng ngoại

Hình 3.22 Cơng tắc hành trình OMRON WLCA2-2 và sơ đồ pin
Hình 3.23 Động cơ 4K71-4
Hình 3.24 Biến tần LS- SV040IG5A-4
Hình 3.25 Sơ đồ đấu nối biến tần
Hình 3.26 Bảng điều khiển
Hình 3.27 Nguyên lý hoạt động của biến tần
Hình 3.28 PLC Siemem SIMATICS S7 1200
Hình 3.29 mơ-đun mở rộng 6ES7221-1BH32-0XB0
Hình 3.30 Modul AQ 6ES7232-4HB32-0XB0 (SM 1232)

20
20
21
22
22
25
26
27
27
28
29
29
30
31
31
32
33
33
34
36

36
37
37
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
46
47
48
49


Hình 4.1 Thuật tốn giai đoạn 1
Hình 4.2 Thuật tốn giai đoạn 2
Hình 4.3 Thuật tốn giai đoạn 3
Hình 4.4 Thuật tốn giai đoạn 4
Hình 4.5 Chức năng của phần mềm Tia portal
Hình 4.6 Cấu hình phần cứng của hệ thống điều khiển
Hình 4.7 Bảng tags các thiết bị
Hình 4.8 HMI Siemen KTP700 basic
Hình 4.9 Giao diện màn hình chính
Hình 4.10 Giao diện chế độ điều khiển tự động
Hình 4.11 Giao diện chế độ điều khiển bằng tay

Hình 4.12 Cơ cấu gấp dọc
Hình 4.13 Cơ cấu gấp ngang
Hình 4.14 Cơ cấu hỗ trợ đóng gói
Hình 4.15 Cơ cấu đóng gói
Hình 4.16 Màn hình điều khiển
Hình 4.17 Hệ thống mạch điều khiển PLC

53
54
55
56
57
58
58
59
59
60
60
61
62
62
63
63
64


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Hiệu suất bộ truyền ổ lăn
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật động cơ
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của công tắc giới hạn OMRON WLCA2

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của mô-đun mở rộng
Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật của mô-đun đầu ra tương tự
Bảng 4.1 Ký hiệu tín hiệu đầu vào
Bảng 4.2 Ký hiệu tín hiệu đầu ra
Bảng 4.3 Kết quả chạy thực nghiệm hệ thống gấp áo phông tự động

24
25
42
49
50
51
52
64


CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN MÁY GẤP QUẦN ÁO TỰ ĐỘNG

1.1 Nhu cầu về máy gấp quần áo tự động
Thế kỉ 21 là thế kỉ của công nghiệp 4.0 với vô số đổi mới và thành tựu.
Trong số đó, ngành cơng nghiệp dệt may có vai trị quan trọng và được chú trọng
đầu tư phát triển. Kinh tế đời sống xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu ăn mặc
khơng chỉ dừng lại ở chỗ chỉ để phục vụ cho việc bảo vệ cơ thể, sức khoẻ con
người mà còn để làm đẹp thêm cho cuộc sống. Thêm nữa, dệt may là ngành “tiên
phong” trong chiến lược xuất khẩu hàng hóa Việt Nam ra thị trường thế giới, thu
về cho đất nước một lượng ngoại tệ khá lớn. Nhiều năm qua đã cho thấy đây là
ngành có đóng góp lớn và ổn định vào mục tiêu tăng trưởng xuất khẩu.
Về cơ cấu công ty theo sở hữu, doanh nghiệp tư nhân chiếm đến 84% tổng

số doanh nghiệp trong khi doanh nghiệp FDI chỉ chiếm tỷ trọng 15%, phần còn
lại 1% là các doanh nghiệp nhà nước. Tuy nhiên, xuất khẩu hàng dệt may của
khối FDI trong 9 tháng của năm 2017 đạt 11,6 tỷ USD, tăng nhẹ 9,5% so với
cùng kỳ năm trước và chiếm 60,5% trị giá xuất khẩu hàng dệt may của cả nước.
Một số doanh nghiệp vừa và nhỏ cịn khá khó khăn trong việc kinh doanh, tiếp
cận khách hàng, cũng như đầu tư trang thiết bị, máy móc hiện đại.
Về phương thức xuất khẩu: Hàng dệt may Việt Nam có chất lượng và uy
tín, có thể đáp ứng được các đơn hàng lớn, sản lượng linh hoạt. Xuất khẩu hàng
dệt may của Việt Nam hiện nay chủ yếu may gia cơng theo hình thức CMT đơn
giản cho các hãng nước ngoài. Muốn ngành dệt may vận hành hiệu quả nhất, các
thiết bị công nghệ vô cùng quan trọng phải đi song song cùng với năng suất và
trình độ của người lao động.
Ngày nay, hàng may mặc đang ngày càng trở nên phổ biến, với sự quen
thuộc của sản phẩm này trong cuộc sống, dường như khiến cho mọi người quên
đi sự tồn tại của quy chuẩn đóng gói hàng hóa. Quy trình để đóng gói hàng may
mặc luôn tuân theo một tiêu chuẩn gồm các bước như: gấp sản phẩm, đóng gói
sản phẩm đưa vào bao bì, đóng thùng sản phẩm để vận chuyển, xuất khẩu sản
phẩm. Với cơng đoạn gấp và đóng gói hàng may mặc tưởng chừng là đơn giản và
dễ dàng, nhưng trong đó chúng vẫn có một số tiêu chuẩn về đóng gói hàng hóa
may mặc mà bạn phải tuân theo.
Do vậy các cơng ty sản xuất hàng may mặc có nhu cầu rất lớn trong việc tự
động hóa q trình đóng gói sản phẩm may mặc nói chung, cũng như mặt hàng
áo phơng nói riêng, nhằm tiết kiệm thời gian, nhân cơng mà vẫn đáp ứng được
các yêu cầu quy chuẩn đóng gói.
1.2 Các hệ thống gấp quần áo trên thế giới
Laundroid là máy gấp quần áo đầu tiên ra đời vào năm 2015 (Hình 1). Đây
là một thiết bị gia dụng robot, được sử dụng để tự động giặt, sấy khô, phân loại
và gấp quần áo vào tủ quần áo chuyên dụng. Nó lần đầu tiên được giới thiệu và
trình diễn tại triển lãm điện tử tiêu dùng CEATEC 2015 ở Tokyo. Thiết bị này
được hợp tác phát triển bởi Daiwa House, Panasonic và Seven Dreamers. Hệ

thống nhận dạng hình ảnh và cánh tay robot của nó hiện mất từ ​ba đến 10 phút để
1


chọn và gấp từng món đồ, hoặc để qua đêm cho một khối lượng đồ giặt. Sau đó,
trong CES 2017, FoldiMate Inc. đã giới thiệu Foldimate, máy giặt gấp các mặt
hàng quần áo được kẹp vào một giá đỡ thẳng đứng để đưa qua máy gấp (Hình 2).

Hình 1.1 Máy gấp quần qáo Laundroid

Hình 1.2 Máy gấp quần áo Foldimate
2


Hình 1.3 Máy FS-23

Hình 1.4 Máy STP 1000

Các máy trên thị trường như máy FS-21, FS-23, ... hầu hết đều chỉ có chức
năng gấp, để hồn thiện sản phẩm thì cơng đoạn đóng gói phải thực hiện thủ
cơng hoặc được đóng gói tự động nhưng áo khơng đảm bảo phẳng. Hơn nữa, các
loại máy chủ yếu có nguồn gốc từ Châu Âu như STP 1000 có giá rất đắt vào
khoảng 50.000 đơ la/máy. Hoặc các dịng máy được sản xuất từ Trung Quốc chất
lượng trung bình, nhưng giá thành khá cao khoảng trên 25.000 đô la/máy.

3


1.3 Các hệ thống gấp áo phông tự động trong nước
Theo như khảo sát trên thị trường các hệ thống gấp áo phông trong nước

chủ yếu được nhập về từ nước ngoài như: Trung Quốc, Châu Âu, Mỹ đã được
khảo sát ở trên. Đây cũng là nguyên nhân và là động lực để tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển cho máy gấp áo phông tự động” do kỹ
sư Việt Nam trực tiếp thực hiện.
1.4 Định hướng nghiên cứu
1.4.1 Các cách gấp áo phơng
Quy trình gấp áo phông thường theo 2 cách sau:
a) Cách gấp 1
❖ Gấp ngang mép dưới áo
❖ Gấp dọc thân áo lần lượt 2 bên (để nguyên tay áo)
❖ Gấp nốt phần tay áo thừa
❖ Gấp đơi thân áo để hồn thiện

Hình 1.5 Cách gấp 1

4


Hình 1.6 Cách gấp 2

b) Cách gấp 2:
❖ Gấp cánh tay
❖ Gấp dọc theo mép từ cổ áo
❖ Làm tương tự với bên cịn lại
❖ Gấp đơi thân áo để hồn thiện
So sánh 2 cách gấp trên:
Cách 1 có bước gấp mép dưới của áo trước. Ưu điểm với áo dài sẽ giảm bớt
chiều dài áo để dễ dàng gấp đơi bước cuối cùng.
Cách 2 có bước gấp cánh tay áo trước. Ưu điểm tránh được phần thừa của cánh
tay nếu gấp dọc áo luôn.

Thời gian gấp thủ công trung bình là 15s/áo
c) Các bước gấp cho máy
Từ tham khảo một số kiểu gấp áo thủ công ta lập quy trình gấp cho máy
Kết hợp cả 2 cách gấp để tận dụng ưu điểm của từng cách ta có được cách gấp tối
ưu cho từng cỡ áo phù hợp. Tổng hợp lại quy trình gấp sẽ trải qua 3 bước chính:
❖ Bước 1: Gấp dọc áo: Áo được gấp dọc theo thân áo để đạt chiều rộng vừa
với miệng túi bao sản phẩm.
❖ Bước 2: Gấp ngang áo 1: Áo được gấp ngang theo mép dưới với chiều dài
gấp tùy chỉnh để giảm bớt chiều dài áo
❖ Bước 3: Gấp ngang áo 2: Áo được gấp đôi và đưa vào đóng gói

5


1.4.2 Thơng số của áo phơng
Để tính tốn thiết kế máy ta cần quan tâm đến một vài thông số của đối tượng. Ở
đây ta cần chú ý tới 2 thơng số chính là kích thước và khối lượng.
a) Kích thước áo phơng
Kích thước cơ cấu gấp sẽ phải thích hợp với kích thước áo.

Hình 1.7 Kích thước áo

b) Khối lượng áo
Tham khảo số liệu từ trang www.omo.com. Trọng lượng trung bình của áo sơ
mi và áo phơng là 200gr/cái.

Hình 1.8 Áo phơng

1.4.3 u cầu bài tốn
Từ phân tích đối tượng ta thấy có 3 vấn đề:

❖ Thiết kế hệ thống tích hợp gấp và đóng gói: Nếu chỉ cần gấp áo thì mẫu
FS-21 (Hình 1.3) đã giải quyết được yêu cầu. Nên ta cần tìm ra giải pháp
kết hợp được 2 việc gấp và đóng gói.
6


❖ Thiết kế cơ cấu gấp: Chuyển đổi từ gấp thủ công sang máy. Chọn cơ cấu
gấp thế nào để áo phẳng phiu và tốc độ phải nhanh hơn gấp thủ cơng, kích
thước áo thay đổi. Năng suất của máy phải đạt ít nhất gấp đơi.
❖ Thiết kế cơ cấu có thể thay đổi chiều rộng gấp theo chiều rộng áo
1.4.4 Sơ đồ tổng thể
Từ yêu cầu về chức năng là chế tạo hệ thống gấp và đóng gói áo phơng các kích
cỡ khác nhau, ta xác định được sơ bộ các cơ cấu được sắp xếp như sau:

Hình 1.9 Sơ đồ tổng thể hệ thống máy gấp áo phông tự động

Giải pháp đặt ra là dùng băng tải di chuyển áo đến các vị trí gấp và đóng gói.
Như vậy ta có quy trình gấp mơ tả như sau:

Hình 1.10 Đặt áo lên máy

Bước 1: Áo được đặt lên máy. Kích thước ban đầu là chiều dài L, chiều rộng B

7


Hình 1.11 Gấp dọc áo

Bước 2: Các tấm gấp dọc lần lượt gấp vào. Chiều rộng áo giảm xuống còn C,
chiều dài vẫn là L

Hình 1.12 Áo đến điểm gấp 1

Bước 3: Băng tải đưa áo đến điểm gấp 1 với chiều dài gấp là L1.

Hình 1.13 Gấp ngang áo 1

Bước 4: Gấp ngang áo lần 1. Chiều dài áo còn lại là L-L1

8


Hình 1.14 Áo đến điểm gấp 2

Bước 5: Băng tải đưa áo đến điểm gấp 2- điểm giữa áo (áo sẽ được gấp đôi)
Đồng thời ở đầu băng tải chiếc áo nữa được đặt lên.

Hình 1.15 Đặt khn áo

Bước 6: Khuôn áo được đặt vào 1 nửa trước của áo (phần cố định)
Khn áo có tác dụng để đưa áo vào túi, giữ cho áo không bị nhàu khi đút vào
túi.

Hình 1.16 Gấp ngang áo 2

Bước 7: Áo được gấp đôi, một nửa được nằm trên khuôn áo.

9

Hình 1.17 Đưa áo đến bộ phận đóng gói

Bước 8: Khuôn áo đưa áo đi hết băng tải và đến bộ phận đóng gói.
Như vậy, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu các phần mềm lập trình trên máy
tính, từ đó thay đổi, cải tiến phương pháp lập trình để tìm ra phương án đơn giản
nhất, dễ sử dụng nhất, phù hợp với điều kiện hiện tại. Thiết bị nghiên cứu bao
gồm:
- Máy tính
-

Bộ điều kiển PLC

-

Băng tải

-

Các cảm biến quang, cảm biến màu

-

Các thiết bị ghép nối, lắp đặt và các thiết bị phụ trợ.

10


CHƯƠNG 2.

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

2.1 Tính tốn thiết kế động học
2.1.1 Tính tốn thiết kế cơ cấu gấp
a) Cơ cấu gấp dọc

Hình 2.1 Cơ cấu gấp thông thường

Cơ cấu gấp về cơ bản là một tay gấp quay quanh trục cố định và được đẩy
băng một xy lanh. Nhưng nếu chỉ gồm 1 xy lanh và tay gấp thì góc quay của tay
gấp sẽ bị hạn chế rất nhiều bởi khoảng cách d và hành trình xy lanh. Nếu muốn
◦

góc quay khoảng 100 100o thì xilanh phải dài ra gấp đơi tức hành trình bằng
chiều dài thân xy lanh, khơng
có, hoặc nếu khoảng cách d q bé góc quay cịn
◦
o90
chẳng vượt qua được 90 . Vì vậy ta thay đổi bằng cách nối thêm 2 thanh nữa
được cơ cấu như hình 2.2

Hình 2.2 Cơ cấu gấp cải tiến
11


Về cơ bản cơ cấu gấp có dạng 4 khâu bản lề ABCD như Hình 21 dưới đây.

Hình 2.3 Cơ cấu gấp 4 khâu bản lề

Khâu dẫn là AB. Khâu cơng tác là CD, vì vậy góc quay alpha cần đủ lớn.
Từ thực tế ta thấy góc alpha tối thiểu là 120 độ và để lực lúc gấp là mạnh nhất

(gia tốc nhanh) thì ở vị trí ban đầu BC nên vng góc với CD.

Hình 2.4 Xác định kích thước khâu trung gian BC
◦

◦

Cố định thông số chiều dài AD=100,AB=CD =200 ,góc α = 120 , β = 10
Tìm độ dài BC
^

α = 120 ⇒ 𝐶𝐷𝑥 = 180 − 120 = 60
𝐵𝐷 =
𝐵𝐷 =

2

2

2

𝐴𝐵 + 𝐴𝐷 − 2𝐴𝐵. 𝐴𝐷 cos 𝑐𝑜𝑠 θ
◦

2

200 + 100 − 2. 200. 100 cos 𝑐𝑜𝑠 1 0 ≈ 103
^

cos 𝑐𝑜𝑠 𝐴𝐷𝐵 =

2

2

2

𝐵𝐷 +𝐴𝐷 −𝐴𝐵
2𝐵𝐷.𝐴𝐷

12


2

^

◦

^

2

2

103 +100 −200
2103.100

cos 𝑐𝑜𝑠 𝐴𝐷𝐵 =
^

=− 0. 94
◦

^

⇒ 𝐴𝐷𝐵 = 160. 27 ⇒ 𝐵𝐷𝐸 = 𝐴𝐷𝐵 − 90 = 160. 27 − 90 = 70. 27
^

^

◦

^

⇒ 𝐵𝐷𝐶 = 180 − 𝐵𝐷𝐸 − 𝐶𝐷𝑥 = 180 − 70. 27 − 60 = 49. 73
𝐵𝐶 =
𝐵𝐶 =

2

2

^

2

𝐵𝐷 + 𝐷𝐶 − 2𝐵𝐷. 𝐷𝐶 cos 𝑐𝑜𝑠 𝐵𝐷𝐶
2

103 + 200 − 2. 103. 200 cos 𝑐𝑜𝑠 4 9. 73 = 154. 85

Khi hoạt động góc β bé có thể gây va chạm giữa các khâu nên ta có thể làm khâu
AB cong 1 chút.

Hình 2.5 Cơ cấu gấp 4 khâu với khâu AB cong

b) Các thơng số cần tính chọn xy lanh:
Dc: đường kính trong của xi lanh (mm)
Dr: đường kính trục trong của xi lanh (mm)
A: diện tích bề mặt bên trong (m2)
P: áp suất N / m2
F: giá trị của lực (N)
Tải trọng
Vì trọng lượng của áo phơng rất nhỏ có thể bỏ qua, ta tính tải trọng cho khối
lượng của cơ cấu ước chừng khoảng 3kg. (F= 30N)
5

Chọn áp suất hệ thống ρ ≤ 6(𝑏𝑎𝑟) (ρ= 200 × 10 )
⇒ Diện tích bề mặt bên trong 𝐴 =

𝐹
ρ

≥

−7

30
5

200×10

2

= 15 × 10 (𝑚 )
13