TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

KHOA CƠ

1

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI: ”TRẠM TAY GẮP PHÔI VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
THEO VẬT LIỆU”

NHÓM 18.05B

Giáo viên hướng dẫn:

Th.S Trần Quang Khải

Sinh viên thực hiện : …

Đà Nẵng, 05/2022

LỜI MỞ ĐẦU
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

2

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

Hệ thống cơ điện tử là một hệ thống cơ cấu máy có thiết bị điều khiển đã được lập
trình và có khả năng hoạt động một cách linh hoạt. Ứng dụng trong sinh hoạt, trong
công nghiệp, trong lĩnh vực nghiên cứu như; máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt, máy chụp
hình, modul sản xuất linh hoạt, tự động hóa q trình sản xuất hoặc các thiết bị hổ trợ
nghiên cứu như các thiết bị đo các hệ thống kiễm tra.
Là sinh viên của ngành cơ điện tử, chúng em hiểu rõ được tầm quan trọng của các
hệ thống cơ điện tử trong thực tế. Hiện nay trong các lĩnh vực chúng ta rất dễ bắt gặp
các sản phẩm của hệ thống cơ điện tử. Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ
thuật, các hoạt động sản xuất dần được thay thế bằng các hệ thống tự động hóa, nhằm
đáp ứng nhu cầu sản suất một cách nhanh chóng, chính xác mà vẫn đảm bảo được giá
thành sản phẩm.

Hiện nay khoa học công nghệ càng phát triển, nhiều cơng việc địi hỏi độ chính
xác và khả năng tự động hóa cao. Ngồi ra một số công việc độc hại, nguy hiểm yêu cầu
các hệ thống tự động thay thế để tránh gây ảnh hưởng cho con người. Do đó nhóm chúng
em đã tìm hiểu và thiết kế đề tài “Trạm tay gắp phôi và phân loại sản phẩm theo vật
liệu”. Với đề tài này chúng ta có thể ứng dụng trong các dây truyền sản xuất tự động,
trong các phịng thí nghiệm,…vv.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa, đặc biệt là thầy Trần Quang
Khải đã hướng dẫn tận tình cho chúng em, với thời gian tìm hiểu đề tài khơng được
nhiều và kiến thức cịn nhiều hạn chế nên khơng tránh được sai sót trong q trình tìm
hiểu. Nhóm chúng em mong nhận được sự góp ý của thầy, để đề tài của chúng được hoàn
thiện hơn.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

3

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1.1

Đặt vấn đề

Trong xu thế hội nhập nền kinh tế quốc tế, việc phát triển cơng nghiệp hóa – hiện

đại hóa ln được Nhà nước ta đặt ưu tiên hàng đầu trong lĩnh vực phát triển kinh tế,
một trong những phương châm đúng đắn và xuyên suốt trong quá trình xây dựng đất
nước ta ngày càng phát triển trong lĩnh vực công nghệ và khoa học kỹ thuật cũng như
nhiều ngành lĩnh vực khác là “đi tắt đón đầu” tiếp thu những thành tựu khoa học hiện
đại của thế giới để cải tiến nền kỹ thuật nước nhà, để nước ta khơng cịn lạc hậu về
khoa học cơng nghệ.
Nhờ chính sách đúng đắn này mà Việt Nam đang tiến dần, tiếp cận các công nghệ
hiện đại của thế giới từng bước cải thiện và hồn thiện tình trạng sản xuất lạc hậu, thủ
công, năng suất kém và nhiều lĩnh vực nguy hiểm có tính chất độc hại đến đời sống
người lao động. Nâng cao dần mức sống cho người loa động.
Việc tiếp thu những thành tựu khoa học kỹ thuật của thế giới cùng đi đôi với việc
phát triển tầng lớp kế thừa có tri thức về cơng nghệ hiện đại đồng thời cũng có trách
nhiệm phát huy, sáng tạo những kỹ thuật mới góp phần phát triển nền khoa học kỹ
thuật nước nhà cũng là góp phần vào việc thúc đẩy công nghệ hiện đại đang phát triển
thế giới. Nhiều công ty đã và đang phát triển những đội ngũ thợ có tay nghề đủ sức
làm chủ các máy móc kỹ thuật tiên tiến của thế giới, các trường Đại học, Cao đẳng,
Trung cấp nghề cũng từng bước hồn thiện việc đào tạo ra đội ngũ có kiến thức về
công nghệ hiện đại.
Nhận thấy được tầm quan trọng của các hệ thống tự động trong sản xuất, ngành cơ
điện tử, khoa cơ khí, trường đại học bách khoa Đà Nẵng đã có những học phần về
việc thiết kế các hệ thống cơ điện tử nhằm giúp sinh viên từng bước tiếp cận với công
việc sau khi ra trường.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

4


GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

Nhìn thấy được các ứng dụng thiết thực của các hệ thống tự động trong sản xuất,
nhóm chúng em đã thiết kế hệ thống “Trạm tay gắp phôi và phân loại sản phẩm theo
vật liệu”. Nhằm ứng dụng trong các hệ thống sản xuất tự động hoặc trong hệ thống
MPS trong việc giảng dạy tại trường.
1.2 Giới thiệu chung và phân tích đề tài
1.2.1 Giới thiệu về đề tài
Hệ thống “Trạm tay gắp phôi và phân loại sản phẩm theo vật liệu”, được thiết kế
dựa trên hoạt động của hệ thống MPS, vì khơng có nhiều thời gian nên trong nội
dung đồ án này nhóm chúng em chỉ thiết kế một trạm trong hệ thống MPS.
Hoạt động MPS là quá trình hoạt động linh hoạt, mỗi khâu, mỗi trạm sẽ hoạt động
riêng lẻ dựa theo q trình sản xuất trong cơng nghiệp, mỗi cơng nhân, nhân viên làm
những công việc riêng tại mỗi tuyến, mỗi khâu riêng, những công việc của họ làm
đều đưa đến hoàn thành sản phẩm cuối cùng.
Cũng như hoạt động MPS trong cơng nghiệp, hoạt động MPS trong mơ hình hệ
thống cũng có thể điều khiển hoạt động riêng lẻ từng trạm và hoạt động liên hoàn
giữa các trạm tạo thành một dây chuyền sản xuất rất dễ tìm thấy trong việc sản xuất
theo công nghiệp. Sản phẩm của khâu trước sẽ là nguyên liệu đầu vào của khâu sau,
do đó trong hoạt động sản xuất các khâu hoạt động trước sẽ dừng trước còn các khâu
hoạt động sau sẽ dừng sau. Ngồi ra cũng phải có điều kiện hoạt động, khơng có sản
phẩm của khâu trước thì khâu sau cũng khơng hoạt động. Chính vì những lý do trên,
mơ hình hệ thống MPS cũng hoạt động tương tự như trong công nghiệp.
Hệ thống “Trạm tay gắp phôi và phân loại sản phẩm theo vật liệu” là hệ thống điều

khiển tự động hoặc bán tự động nhằm cấp phôi, vận chuyển phơi từ vị trí này tới vị
trí khác và phân loại phơi ra các phơi có cùng thuộc tính là kim loại hoạt phi kim để
chuẩn bị cho các công việc tiếp theo. Hệ thống sử dụng khí nén làm nguồn động lực
cho hệ thống. Tay gắp phôi gồm 3 bậc tự do, các chuyển động của tay gắp chủ yếu
dựa vào hoạt động của các xi lanh.
1.2.2 Ý nghĩa của đề tài

Hệ thống phân loại sản ra đời hình thành và phát triển trong giai đoạn kinh tế của
thế giới nói chung và của đất nước như hiện nay đã đánh dấu thêm những bước ngoặt

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

5

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

quan trọng cho sự tiến bộ của khoa học- công nghệ kĩ thuật thực tế đã ứng dụng một
cách tốt nhất cho những mục đích cao, khó của con người. Có một tầm quan trọng
ảnh hưởng lớn đến nền công nghiệp đặc biệt là đối với tình hình nước Việt Nam ta
hiện nay làm tăng nhiều mặt tốt phục vụ cho lại đáng kể cho cuộc sống cũng như sự
phát triển kinh tế của con người hứa hẹn một sự phát triển vững mạnh và ổn định lâu
dài. Đồng thời cũng là nền tảng cho sự phát triển các tập đoàn kinh tế trên thế giới.
Một lần nữa khẳng định nó có vai trị rất quan trọng cho hoạt động phát triển cung

cấp phân phối sản phẩm tới con người một cách tốt nhất, giúp đời sống con người
được nâng cao hơn. Vấn đề số lượng và chất lượng sản phẩm thay đổi đáng kể có thể
nhận thấy rõ sự phân hóa và đa dạng về mẫu mã chủng loại của sản phẩm và cũng
thấy rõ chất lượng ngày càng được nâng cao và đáp ứng nhu cầu sức khỏe con người
một cách hoàn hảo nhất. Từ đây sự thay thế của máy móc của các thiết bị hiện đại, đã
giảm thiểu lớn thời gian lao động sức tiếp cho quá trình sản xuất cũng như trong các
qua trình khác để tạo ra sản phẩm. Nhận thấy một thế mạnh nữa rằng những cơng
việc khó khăn phức tạp đã được thay thế bằng máy móc tự động rất nhiều, khi đó con
người chỉ cần điều khiển hệ thống, máy móc, thiết bị… tại một buồng điều khiển
riêng biệt. Nhờ vậy mà sức khỏe và đời sống vật chất tinh thần ngày càng nâng cao
và cải thiện một cách rõ rệt.
Không những vậy kể từ khi ra đời thì các vấn đề về sinh thái, sự ô nhiễm môi
trường sống đang ở mức báo động, hay những biến đổi khí hậu của thiên nhiên đã có
sự hình thành nhanh chóng gây ra những hậu quả vơ cùng nguy hiểm. Lâu dài nó sẽ
làm cho sự tồn tại của con người không được bền lâu. Bởi vậy, hệ thống phân loại
sản phẩm nói riêng trong nhiều hệ thống tự động khác có ý nghĩa hơn vào thế kỉ này.
Do con người không thể tác động trực tiếp những tác hại và hậu quả gây ra và giải
pháp tối ưu cho các hệ thống tự động cho những cơng việc khó khăn phức tạp nhiều
nguy hiểm tiềm tàng.
1.2.3 Phân tích đề tài

Hệ thống “ Trạm tay gắp phơi và phân loại sản phẩm theo vật liệu” hoạt động dựa
trên các modull được điều khiển tuần tự bằng PLC.
Các modull chính trong hệ thống bao gồm:

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

6


GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

-

Modull cấp phơi: bao gồm một xi lanh đẩy phôi, ống chứa phôi và các cơ cấu

-

cơ khí.
Modull gắp phơi: là một tay gắp gồm ba bậc tự do(R-T-T), sử dụng một xi lanh

-

quay và hai xi lanh tịnh tiến.
Modull băng tải phân loại: gồm một động cơ để dẫn động băng tải, một cơ cấu

đẩy phôi sử dụng xi lanh.
Phân loại sản phẩm sử dụng cảm biến điện dung để phân biệt kim loại và phi kim.
Hệ thống hoạt động trên nguyên lý điều khiển tuần từ sử dụng PLC để điều khiển hệ
thống.
Các thiết bị đầu vào bao gồm:
• Nút nhấn
• Cảm biến
Các thiết bị ngõ ra bao gồm:

• Xi lanh
• Động cơ
• Đèn báo
Các thiết bị điều khiển:
• Van
• Relay
• PLC
1.3 Các thông số cơ bản của hệ thông
Các thông số cơ bản của hệ thống:
- Kích thước tổng quan của hệ thống: 800x600x300mm.
- Hành trình của xilanh cấp phơi: 60mm.
- Kích thước phơi:
- Hành trình của xi lanh quay: có thể điều chỉnh từ 0-180⁰.
- Hình trình duỗi thẳng của cánh tay gắp: 60mm.
- Hành trình đi xuống của cánh tay gắp: 80mm.
- Hành trình của xi lanh kẹp: 16-21mm.
- Kích thước băng tải: 458mm.
- Đường kính trục tang băng tải: .
- Hành trình xi lanh đẩy phơi: 70mm.
1.4 Thiết kế sơ đồ kết cấu động học và sơ đồ động học của hệ thống

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

7

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHÍ

KHOA CƠ

Hình 1.1: Sơ đồ động học của hệ thống.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

8

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

KHOA CƠ

9

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ


KHOA CƠ

Hình1.2: Sơ đồ kết cấu của hệ thống.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

10

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ
2.1 Modull cấp phơi
2.1.1 Giới thiệu

Hiện nay, các q trình sản xuất các sản phẩm trong các ngành cơng nghiệp
nói chung đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao. Để đảm
bảo được q trình sản xuất ổn định và nhanh chóng thì cần thiết phải có q
trình cung cấp phơi chính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp (cấp
đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt động của hệ thống một cách tin cậy.
Vì vậy, q trình cấp phơi là một trong những yêu cầu cần thiết cần phải
được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm nâng
cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Hệ thống cấp phôi tự động
phải cung cấp phơi một cách kịp thời, chính xác, số lượng.

Là một cơ cấu cấp phơi vào vị trí để modull tay gắp có thể gắp và vận
chuyển, thì modull cấp phơi có nhiệm vụ đẩy phơi ra được chia đều,từng phơi
một và các phôi đi ra cách nhau 1 khoảng thời gian nhất định sao cho phù hợp
với năng suất và đáp ứng được thời gian của hệ thống. Đóng vài trị quan trọng
cho q trình bắt đầu của hệ thống.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

11

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

Hình 2.1: Mơ hình modull đẩy phôi
2.1.2 Cấu tạo của modull cấp phôi
a. Các thành phần chính của modull
• Xilanh đẩy phơi
• Cơ cấu đẩy phơi
• Ống chứa phơi
• Đế chặn phơi hình chữ V.
• Cảm biến vật thể
 Các cơ cấu cơ khí được in 3D

Nhận xét: modull đẩy phơi có cấu tạo đơn giản nhưng hoạt động tốt, đảm

bảo q trình cấp phơi một cách liên tục và chính xác, đáp ứng được cho toàn
hệ thống.
b. Cơ cấu chấp hành:

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

12

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

 Trong đồ án này chúng em chọn xi lanh điều khiển bằng khí nén để tạo

ra lực đẩy phơi. Chọn cơ cấu xilanh khí nén vì nó có ưu điểm:
 Giá thành rẻ
 Lực kẹp đủ lớn, đều có thể kiểm tra, điều chỉnh dễ dàng trong quá



trình làm việc
Sử dụng đơn giản với sinh viên
Dễ tìm mua trên thị trường

Hình 2.2: Xilanh vng Airtac TN.

c. Thiết bị đầu vào

Phôi đẩy ra được nhận biết bằng một cảm biến quang => sử dụng cảm biến
quang loại PNP thường mở.
 Cấu tạo của cảm biến quang:
Cảm biến quang (Photoelectric Sensor) là tổ hợp của các linh kiện quang
điện. Khi tiếp xúc với ánh sáng chúng sẽ thay đổi trạng thái, cảm biến quang sử
dụng ánh sáng phát ra từ bộ phận phát để phát hiện sự hiện diện của vật thể.
Khi có sự thay đổi ở bộ phận thu thì mạch điều khiển của cảm biến quang sẽ
cho ra tín hiệu ở ngõ OUT.

Hình 2.3: Cấu tạo của cảm biến quang.

Bộ phận phát sáng: Hầu hết thì các loại cảm biến quang thường sử dụng
đèn bán dẫn LED và anh sáng được phát ra theo xung. Nhịp điệu xung đặc biệt
giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

13

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ


khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phịng). Các loại LED thơng
dụng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer. Một số dòng cảm biến
đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá. Ngồi ra thì trong một số trường hợp
chúng ta cũng có thể thấy loại LED vàng.
Bộ phận thu sáng: Thơng thường đối với một cảm biến quang thì bộ thu
sáng là một phototransistor (tranzito quang). Bộ phận này cảm nhận ánh sáng
và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay nhiều loại cảm biến quang sử
dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC (Application Specific
Integrated Circuit). Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch
xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC). Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng
trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ
lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán).
Mạch xử lý tín hiệu đầu ra: Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ
tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng
thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được
kích hoạt. Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và
dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại
cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN). Một số cảm biến
quang cịn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm.
Sơ đồ đấu dây:

Hình 2.4: Sơ đồ đấu dây cảm biển với PLC
2.2 Modull tay gắp
2.2.1 Giới thiệu

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

14


GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

Tùy thuộc vào mục đích của từng hệ thống mà cánh tay gắp có nhiều nhiệm
vụ và chức năng khác nhau:
• Vận chuyển: vận chuyển phơi từ vị trí này tới vị trí khác.
•

Lắp ráp: Sử dụng cánh tay gắp, lấy các chi tiết này lắp ráp với các chi
tiết khác thành khối.

•

Đóng gói: Gần giống như sử dụng để lắp ráp, cánh tay gắp sản phẩm
vào các thùng để đóng gói.

•

Kiểm tra: Việc tích hợp hệ thống Vision ( đôi mắt của nhà máy). Vision
chụp ảnh xử lý hình ảnh tốc độ cao, đưa ra nhận định về sản phẩm.
Truyền thông tin từ Vision, bộ xử lý trung tâm (PLC, PC) đến cánh tay
gắp gắp sản phẩm lỗi ra ngoài.

Cánh tay gắp nâng cao hiệu quả và năng xuất của cơng việc. Với tính linh
hoạt cao, cánh tay gắp có thể đáp ứng được hầu hết các nhu cầu sản xuất. Từ

việc trở thành Robot gắp vật chất đến các loại như hàn, sơn, dán nhãn, xử lý
vật liệu, kiểm tra và thí nghiệm sản phẩm,… Cánh tay robot có thể hoạt động
trong thời gian dài liên tục, khơng có khoảng nghỉ khi sản xuất. Từ đây nâng
cao hiệu quả sản xuất hơn khi sử dụng con người.
Không chỉ linh hoạt đa năng, nhưng cánh tay Robot cịn có thể hoạt động
rất hiệu quả ở khơng gian nhỏ. Trước đây máy móc chiếm một diện tích rất lớn
trong tổng thể mặt bằng nhà máy, kèm thêm việc có nhiều người vận hành
khiến mơi trường làm việc hết sức bí bách. Giờ đây, với 1 cánh tay Robot bạn
có thể hồn thành cơng việc nhanh gọn mà khơng chiếm diện tích. Có thể làm
việc ngay trong những cơ cấu cơ khí lớn hơn. Việc sử dụng nhiều cánh tay
Robot gắp sản phẩm, tạo nên một cơ cấu liên hồn, và tiết kiệm khơng gian.
Giúp mở rộng môi trường làm việc một cách tối ưu nhất.
Việc sử dụng cánh tay gắp, việc sai sót sẽ giảm thiệu rất lớn. Với những cơ
cấu được thiết kế cẩn thận từng chi tiết và được lập trình thì Robot luôn luôn
thực hiện đúng với sai số rất nhỏ. Vấn đề sai sót Robot chỉ khi con người tác
động vào, nhưng cũng rất dễ kiểm soát và khắc phục.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

15

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ


2.2.2 Cấu tạo của modull tay gắp
a. Các thành phần chính của modull

Đối với đề tài này nhóm chúng em thiết kế modull tay gắp gồm có ba bậc
tự do gồm một khớp xoay và hai khớp tịnh tiến có nhiêm vụ vận chuyển phơi
từ vị trí cấp phơi tới băng tải.

Hình 2.5: Mơ hình modull tay gắp.
b. Cơ cấu chấp hành

Modull tay gắp sử dụng các xilanh khí nén đề tạo ra chuyển động của cánh
tay. Sử dụng một xilanh quay để tạo ra chuyển động cho cánh tay gắp, hai
xilanh trượt để tao ra chuyển động tịnh tiến cho cánh tay, cơ cấu chấp hành sử
dụng xilanh kẹp để kẹp phôi. Phần thân sử dụng nhơm định hình.
Trong đồ án này nhóm chúng em chọn xi lanh điều khiển bằng khí nén để
tạo ra các chuyển động của cánh tay. Chọn cơ cấu xilanh khí nén vì nó có ưu
điểm:



Giá thành rẻ
Lực kẹp đủ lớn, đều có thể kiểm tra, điều chỉnh dễ dàng trong quá

trình làm việc
 Sử dụng đơn giản với sinh viên
 Dễ tìm mua trên thị trường

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI


16

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

Hình 2.6: Xilanh quay SMC MSQB10R.

Hình 2.7: Xilanh vng Airtac TN.

Hình 2.8: Xilanh kẹp SMC MHZL2.
c. Thiết bị đầu vào

Các loại cảm biểm được xử dụng:
• Xilanh quay: sử dụng cảm biến từ SMC D-A93

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

17

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ


KHOA CƠ

Hình 2.9: Cảm biến từ SMC D-A93
•

Xilanh vng: sử dụng cảm biến AIRTAC CS1-J

Hình 2.10: Cảm biến từ xilanh AIRTAC CS1-J.

Modull băng tải
Các thành phần chủ yếu của modull băng tải bao gồm:
• Băng tải
• Động cơ dẫn động
• Cơ cấu đẩy phơi băng xi lanh

2.3

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

18

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ


Hình 2.11: Modull băng tải.
2.3.1 Giơi thiệu về băng tải

Đây là thành phần không thể thiếu của hệ thống phân loại sản phẩm. Nó có
nhiệm vụ vận chuyển phơi tới vị trí thao tác. Nguồn động lực chính của băng tải
chính là đơng 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 vịng 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.
Ưu điểm của băng tải.
• Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các
hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm
nghiêng.
• Vốn đầu tư khơng lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo
dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so
với máy vận chuyển khác không lớn lắm.
Các loại băng tải trên thị trường hiện nay.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

19

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ


KHOA CƠ

Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể
lựa chọn một số loại băng tải sau:
Loại băng tải
Băng tải dây đai

Băng tải lá
Băng tải thanh đẩy
Băng tải con lăn

Tải trọng
< 50 kg

25125 kg
kg
500 kg

Phạm vi ứng dụng
Vận chuyển từng chi tiết giữa
các nguyên công hoặc vận
chuyển thùng chứa trong gia
công cơ hoặc lắp ráp
Vận chuyển chi tiết trên vệ tinh,
trong gia công chuẩn bị phôi và
lắp ráp
Vận chuyển các chi tiết lớn giữa
các bộ phận có khoảng các >
50m

Vận chuyển các chi tiết lớn giữa
các bộ phận có khoảng các <
50m

Bảng 2.1: Các loại băng tải
Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vận
chuyển. Tuy nhiên chúng địi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, địi 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, 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.
 Cả 2 loại băng tải buồng xoắn đều được đặt dưới máng bằng thép hoặc bằng
xi măng.
 Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên

trong đề tài này nhóm chúng em đã lựa chọn loại băng tải dây đai với
những lý do sau đây:
 Tải trọng băng tải khơng q lớn.
 Kết cấu cơ khí khơng quá phức tạp.


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

20

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

Dễ dàng thiết kế chế tạo.
Tuy nhiên loại băng tải này cũng có một vài nhược điểm như: độ chính xác khi


vận chuyển khơng 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 quá
trình hoạt động.
2.3.2 Thiết bị dẫn động
Các loại động cơ để dẫn động băng tải:
• Động cơ điện một chiều.
• Động cơ điện xoay chiều.
• Động cơ bước.
• Động cơ servo.
 Động cơ chọn trong hệ thống: Động cơ điện một chiều, vì kết cấu đơn giản,
giá thành tương đối thấp, dễ bảo quản.
a. Khái niệm động cơ điện một chiều
Động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng là thiết điện từ

quay, làm việc theo nguyên lý điện từ, khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và
cho dòng điện chạy qua dây dẫn làm cuộn dây chuyển động. Động cơ điện biến
đổi điện năng thành cơ năng.
b. Nguyên lý làm việc
Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh
cửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện
một chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh
lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor
là liên tục. Thơng thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than
tiếp xúc với cổ góp
Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ
sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm
ứng Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ
phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức
điện độngđối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ. Sức
điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như
một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo
trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

21

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ


KHOA CƠ

bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở
nội của các cuộn dây phần ứng.
Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:
(2.1)
Cơng suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:
(2.2)
Các cơng thức phương trình cơ bản của động cơ điện một chiều:
(2.3)
(2.4)
(2.5)
2.3.3 Cơ cấu đẩy phôi
a. Cơ cấu chấp hành

Hình 2.12: Cơ cấu đẩy phơi.
Ngun lý hoạt động của cơ cấu đẩy phôi: khi cảm biến phát hiện phôi là kim

loại thì xi lanh tiến tới đẩy phơi rơi xuống khỏi băng tải.
 Trong đồ án này chúng em chọn xi lanh điều khiển bằng khí nén để tạo
ra lực đẩy phơi. Chọn cơ cấu xilanh khí nén vì nó có ưu điểm:
 Giá thành rẻ
 Lực kẹp đủ lớn, đều có thể kiểm tra, điều chỉnh dễ dàng trong quá
trình làm việc
Sử dụng đơn giản với sinh viên
Dễ tìm mua trên thị trường
 Sử dụng xilanh trịn Airtac MA có hành trình 70mm.




ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

22

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

Hình 2.13: Xilanh trịn Airtac MA.
b. Thiết bị đầu vào

Ở đây, để nhận biết có phôi hay không và nhận biết phôi là kim loại hay phi
kim, nhóm chúng em sử dụng cảm biến tiệm cận điện cảm MI12-04BPS-ZW1.

Hình 2.14: Cảm biến tiệm cận điện cảm MI12-04BPS-ZW1.
Giới thiệu về cảm biến: cảm biến tiệm cận điện cảm là loại cảm biến dùng để

phát hiện kim loại.
Cấu tạo của cảm biến điện cảm:

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

23


GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ

KHOA CƠ

Hình 2.15: Cấu tạo của cảm biến tiệm cận điện cảm.

Một cả biến tiện cận điện cảm gồm 4 bộ phận chính như sau:
Cuộn dây và lõi ferit
Mạch dao động
Mạch phát hiện
Mạch đầu ra
Phận loại cảm biến:
• Cảm biến tiệm cận điện cảm có vỏ bảo về (Shielded): Từ trường tập trung
•
•
•
•

trước cảm biến nên ít bị nhiễu bởi kim loại xuông quanh, tuy nhiên khoảng
cách đo ngắn đi.
• Cảm biến tiệm cận điện cảm khơng có vỏ bảo vệ (Un-Shielded): Khơng có
bảo vệ từ trường xuông quanh mặt cảm biến nên khoảng cách đo dài hơn,
tuy nhiên dễ bị nhiễu bởi kim loại xung quanh.

Hình 2.16: Phân loại cảm biến tiệm cận điện cảm.


Nguyên lý hoạt động:

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

24

GVHD: Th.S TRẦN QUANG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHÍ
•

KHOA CƠ

Cảm biển tiệm cận điện cảm được thiết kế để tạo ra một vùng điện trường,
khi vật bằng kim loại tiến vào trong khu vực này, khi đó trong vật thể kim

loại này sẽ xuất hiện dịng điện xốy (dịng điện cảm ứng).
• Dịng điện xoáy gây ra sự tiêu hao năng lương (do điện trở của kim loại),
làm ảnh hướng đến biên độ sóng dao động, đến một trị số nào đó tín hiệu
này sẽ được nhận biết.
• Mạch phát hiện sẽ phát hiện sự thay đổi tín hiệu và tác động để mạch ra lên
•

mức ON.
Khi vật kim loại tiến ra khỏi vùng cảm ứng của từ trường, sự dạo động biên
độ sóng được tái thiết lập và quay về trạng thái bình thường.


Hình 2.17: Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận điện cảm.

Ưu điểm:
• Vận hành đáng tin cậy.
• Phát hiện ra kim loại mà khơng cần tiếp xúc.
• Có thể lắp đặt ở nhiều vị trí.
• Giá thành hợp lý.
Nhược điểm:
• Khoảng cách cảm biến ngắn.
• Chỉ phát hiện được các vật thể bằng kim loại.
Ứng dụng:
• Đếm sản phẩm.
• Phát hiện vật bằng kim loại.
• Kiểm tra mũi khoan.
• Phát hiện kim loại kháctrong cùng một dây chuyèn sản xuất.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
KHẢI

25

GVHD: Th.S TRẦN QUANG