Đặt vấn đề Ngày nay, việc tập trung hóa- tự động hóa công tác quản lí, giám sát và điều khiển các hệ thống tự động nhằm năng cao hiệu quả của quá trình sản xuất, tránh rủi ro tiết kiệm được chi phí. Và hạn chế là một hướng tất yếu của quả trình sản xuất nào cũng không thể tránh khỏi, do thời gian cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ như hiện nay. Cùng với sự phát triển vượt bậc của kĩ thuật vi điện tử , kĩ thuật truyền thông và công nghệ phần mềm trong thời gian qua. Và lĩnh vực điều khiển tự động đã ra đời, phát triển càng ngày đa đạng đáp ứng được các yêu cầu trong cuộc sống, đòi hỏi quá trình tự động trong các lĩnh vực công nghiệp.
Chính vì vậy phải lựa chọn quá trình điều khiển nào cho phù hợp với yêu cầu thực tế đặt ra cho ngành. Đảm bảo điều kiện cơ sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả sản xuất, dễ dàng bảo trì và sửa chữa hệ thống khi có sự cố. Thực tiễn đó đã đặt ra làm sao để quản lí các nhà máy sản xuất một cách linh hoạt ổn định và phù hợp nhất, tiết kiệm nhất và phải an toàn. Trước thời cơ và thách thức của thời đại, do đó sự nhận biết nắm bắt và vận dụng các thành tựu một cách có hiệu quả nền khoa học kĩ thuật thế giới nói chung và kĩ thuật điều khiển tự động nói riêng.
Sự áp dụng kĩ thuật điều khiển tự động đã được ứng dụng rộng rãi ở các nghành sản xuất lớn, doanh nghiệp lớn một cách nhanh chóng bên cạnh đó những doanh nghiệp vừa và nhỏ quy mô sản xuất thì ngược lại hoàn toàn chưa được áp dụng đặc biệt ở khâu cân sản phẩm và đóng gói bao bì, vẫn còn sử dụng sức người, chính vì vậy cho năng suất chưa hiệu quả. Trên cơ sở thực tế khách quan, yêu cầu của xã hội của thế giới cũng như trong nước, đề tài này có nhiều tiềm năng nghiên cứu ứng dụng và khai thác một cách khả thi nhất tốt nhất có thể. Việc ứng dụng kĩ thuật điều khiển vào “quá trình phân loại sản 3 Thiết kế hệ thống sản xuất tự động GVHD: T.S Nhã Tường Linh phẩm” là một trong những thành tựu đáng kể làm thay đổi một nền sản xuất cũ mang nhiều hạn chế. Làm thay đổi cục diện của nền công nghiệp mạnh mẽ.
Chính vì vậy nó trở thành một vấn đề hứng thú đầy tiềm năng cho chúng em tìm hiểu xây dụng thiết kế cải tiến góp phần vào sự hoàn thiện và phát triển sâu, rộng của nó hơn nữa trong đời sống sản xuất của con người.2 Khái niệm Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự động nhằm chia sản phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau để thực hiện đóng gói hay loại bỏ sản phẩm hỏng.3 Phân loại và ứng dụng - Có nhiều cách phân loại hệ thống phân loại sản phẩm. - Ví dụ : • Theo màu sắc: màu sắc sẽ được cảm biến màu nhận biết chuyển sang tín hiệu điện rồi qua bộ chuyển đổi ADC về bộ xử lí.1 Hệ thống phân loại theo màu sắc 4 Thiết kế hệ thống sản xuất tự động GVHD: T.S Nhã Tường Linh • Theo trọng lượng, hình dáng kích thước bên ngoài.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước • Theo mã vạch: dựa vào mỗi mã vạch trên từng sản phẩm để phân loại. Mã vạch chứa đứng thông tin của sản phẩm Hình 1.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác tùy vào yêu cầu và sự khác biệt của phôi với nhau. 5 Thiết kế hệ thống sản xuất tự động GVHD: T.S Nhã Tường Linh 1.2 Nguyên lí hoạt động Hệ thống phân loại sản phẩm dựa trên nguyên lý dùng cảm biến để xác định yếu tố mang tính chất phân loại sản phẩm.
Chuyển động của bộ băng chuyền đưa sản phẩm của bộ phận tiếp nhận đến bộ phận điều khiển để tiến hành phân loại. Các sản phẩm sau khi phân loại sẽ được chuyển đến thùng hàng để đóng gói. Chu trình này sẽ lặp lại cho đến khi hết sản phẩm. 6 Thiết kế hệ thống sản xuất tự động GVHD: T.S Nhã Tường Linh CHƯƠNG 2 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG 2.1 Băng tải - Đây là thành phần không thể thiếu của hệ thống phân loại sản phẩm.
Nó có nhiệm vụ vận chuyển phôi tới vị trí thao tác, bên dưới có trang bị hệ thống con lăn. Nguồn động lực chính của băng tải chính là đông cơ điện: động cơ một chiều, động cơ 3 pha lồng sóc hay servo… tùy vào yêu cầu hệ thống. Để tạo ra momen đủ lớn cho băng tải cần nối trục động cơ với hộp giảm tốc rồi mới ra tải. Hai đầu băng tải có puli băng tải là vòng kín quấn quanh puli này.
Băng tải làm từ vật liệu nhiều lớp, thường là hai có thể là caosu. Lớp dưới là thành phần chịu kéo và tạo hình cho băng tải, lớp trên là lớp phủ. Kết cấu của 1 băng tải như hình vẽ: Hình 2.1 Cấu tạo chung của băng tải 1. Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật 2.
Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo 3. Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo 4. Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ…) làm phần trượt cho bộ phận kéo - Phân loại băng tải: Loại băng tải Tải trọng Phạm vi ứng dụng Vận chuyển từng chi tiết giữ các nguyên công Băng tải dây đai < 50 kg hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơ 7 Thiết kế hệ thống sản xuất tự động GVHD: T.S Nhã Tường Linh và lắp ráp. Vận chuyển chi tiết trên vệ tinh trong gia công Băng tải lá 25 - 125 kg chuẩn bị phôi và trong lắp ráp Vận chuyển chi tiết lớn giữa các bộ phận trên Băng tải thanh đẩy 50 - 250kg khoảng cách > 50m Vận chuyển chi tiết trên các vệ tinh giữa các Băng tải con lăn 30 - 500kg nguyên công với khoảng cách < 50m - Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vận chuyển.
Tuy nhiên chúng đòi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao, giá thành khá đắt. - Băng tải dạng cào: sử dụng để thu dọn phoi vụn. Năng suất của băng tải loại này có thể đạt 1,5 tấn/h và tốc độ chuyển động là 0,2m/s. Chiều dài của băng tải là không hạn chế trong phạm vi kéo là 10kN.
- Băng tải xoắn vít : có 2 kiểu cấu tạo : + Băng tải 1 buồng xoắn: Băng tải 1 buồng xoắn được dùng để thu dọn phoi vụn. Năng suất băng tải loại này đạt 4 tấn/h với chiều dài 80cm. + Băng tải 2 buồng xoắn: có 2 buồng xoắn song song với nhau, 1 có chiều xoắn phải, 1 có chiều xoắn trái. Chuyển động xoay vào nhau của các buồng xoắn được thực hiện nhờ 1 tốc độ phân phối chuyển động ❖ Giới thiệu băng tải dùng trong đề tài: Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong đề tài em đã lựa chọn loại băng tải dây đai với những lý do sau đây: - Tải trọng băng tải không quá lớn.
- Kết cấu cơ khí không quá phức tạp. - Dễ dàng thiết kế chế tạo. 8 Thiết kế hệ thống sản xuất tự động GVHD: T.S Nhã Tường Linh Tuy nhiên loại băng tải này cũng có 1 vài nhược điểm như: độ chính xác khi vận chuyển không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm qua.2 Bộ truyền xích - Băng tải là hệ thống vận chuyển liên tục, do đó để thuận lợi cho việc vận chuyển trong quá trình sản xuất người ta thường lắp thêm bộ truyền động cho băng tải,giúp cho quá trình vận chuyển của băng tải trở lên dễ dàng và chính xác. - Bảng so sánh bộ truyền đai và bộ truyền xích: Nội dung Bộ truyền đai Bộ truyền xích Ưu điểm - Làm việc êm và - Kích thước nhỏ hơn so với truyền không ồn, tốc độ cao động đai.
- Giữ được an toàn - Không có hiện tượng trượt. cho các chi tiết máy - Có thể cùng môt lúc truyền chuyển và động cơ khi bị động cho nhiều trục. quá tải do hiện tượng - Lực tác dụng lên trục nhỏ hơn trượt trơn. truyền động đai vì không cần căng xích.
Nhược - Khuôn khổ và kích - Do có sự va đập khi vào khớp nên điểm thước lớn. gây nhiều tiếng ồn lớn khi làm việc, - Tỉ số truyền không không thích hợp với vận tốc cao. ổn định, hiệu suất - Đòi hỏi chế tạo, lắp ráp chính xác thấp do có sự trượt hơn, yêu cầu chăm sóc, bảo quản đàn hồi. thường xuyên.
- Lực tác dụng lên - Vận tốc và tỷ số truyền tức thời trục và ổ lớn do phải không ổn định. - Dễ mòn khớp bản lề. 9 Thiết kế hệ thống sản xuất tự động GVHD: T.S Nhã Tường Linh Phạm vi - Do thích hợp với vận - Thích hợp với vận tốc thấp, thường sử dụng tốc cao nên thường lắp ở đầu ra của hộp giảm tốc, thích lắp ở đầu vào của hợp truyền động với khoảng cách hộp giảm tốc, trục trung bình, yêu cầu làm việc thường dùng khi cần không có trượt. truyền động trên khoảng cách trục lớn.
- Bộ truyền động xích là bộ truyền động quan trọng nhất để truyền điện. Đó là một hệ thống truyền động tích cực trái ngược với hệ thống tự lái. Tỷ số vận tốc của bộ truyền động xích, tức là tỷ số giữa vận tốc góc của bánh xích dẫn động, không đổi mà không bị trượt và không bị rão.2 Bộ truyền xích 10 Thiết kế hệ thống sản xuất tự động GVHD: T.S Nhã Tường Linh 2.3 Xylanh khí nén - Trong đồ án này em chọn xy lanh khí nèn vì nó có ưu điểm: • Giá thành rẻ • Lực kẹp đủ lớn, có thể kiểm tra điều chỉnh dễ dàng trong quá trình làm việc • Sử dụng đơn giản, dễ mua đối với sinh viên - Xi lanh khí nén là dạng cơ cấu vận hành có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy trong khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyển động. - Để thực hiện chức năng của mình, xy lanh khí nén truyền một lực lượng bằng cách chuyển năng lượng tiềm năng của khí nén vào động năng.