TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN KHOA CƠ KHÍ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Sinh viên Nguyễn Thị Doan MSSV K175520114077 Sinh viên Ngô Quang Trường MSSV K175520114127 Sinh viên Trương Ngọc Sơn MSSV K175520114112 Giảng viên hướng dẫn Ths Vũ Đức Vương 1 Tên đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHOAN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 2 Thông số kỹ thuật yêu cầu 3 Nội dung thuyết minh tính toán 4 Kết quả cần đạt được 5 Thời gian thưc hiện TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚN.
TỔNG QUAN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Tổng quan về hệ thống
Máy khoan CNC là thiết bị quan trọng giúp khoan lỗ bắt ốc cam, liên kết các tấm ván để tạo sản phẩm hoàn thiện, cũng như khoan lỗ với đường kính khác nhau cho các mục đích chuyên biệt Thiết bị này rất phù hợp cho các xưởng sản xuất có nhu cầu cao về sản lượng So với các phương pháp khác, máy khoan CNC mang lại tốc độ gia công nhanh hơn và chất lượng đồng đều, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công.
Khoan là công cụ thiết yếu trong ngành chế biến gỗ, kim loại và xây dựng Nhiều loại máy khoan được thiết kế đặc biệt cho các lĩnh vực như y khoa và không gian Các máy khoan này được phân loại dựa trên nguồn điện và công suất sử dụng.
Hình 1.1: Một tay cầm khoan gỗ và các công cụ mộc khác được tìm thầy trên tàu thế kỷ
1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển
Khoảng 35.000 năm trước công nguyên, Homo sapiens khám phá ra những lợi ích của việc sử dụng các dụng cụ quay Điều này có thể bao gồm một viên đá được xoay giữa hai tay để mang một lỗ thông qua vật liệu khác ( Như các bạn hay thấy ở trong các phim, tư liệu thổ dân) Sau đó là khoan bằng tay , một cây gậy nhẵn được gắn với điểm đá lửa, và được cọ xát giữa lòng bàn tay Đây là hình thức được nhiều nền văn minh cổ đại khắp thế giới sử dụng, bao gồm Mayans Những hiện vật được phát hiện đục lỗ sớm nhất, chẳng hạn như xương , ngà voi , vỏ sò và, là từ thời thượng cổ Paleolithic.
Khoan dây cung là những bước đầu tiên trong việc phát triển nhận thức về khoan vật liệu, kết hợp giữa chuyển động quay trở lại và chuyển động quay Lịch sử của chúng có thể được truy nguyên từ khoảng 10.000 năm trước.
Hình 1.2: Hình ảnh Khoan dây cung
Việc buộc một sợi dây quanh cây gậy và gắn các đầu của dây vào đầu của thanh (cây cung) đã giúp người sử dụng khoan nhanh chóng và hiệu quả hơn, chủ yếu để tạo ra lửa Khoan dây cung cũng được áp dụng trong đồ gỗ cổ và đá Các nhà khảo cổ học đã phát hiện một khu mộ cổ thời kỳ đồ đá mới ở Mehrgrath, Pakistan, có niên đại từ thời Harappans, khoảng 7.500-9.000 năm trước, với 9 thân người lớn và 11 răng đã được khoan Ngoài ra, có chữ tượng hình mô tả thợ mộc Ai Cập và nhà sản xuất đá sử dụng công cụ này trong một ngôi mộ tại Thebes Bằng chứng sớm nhất về việc sử dụng các công cụ khoan ở Ai Cập bắt đầu từ khoảng năm 2500 TCN Việc sử dụng mũi khoan đã lan rộng khắp Châu Âu, Châu Phi, Châu Á và Bắc Mỹ từ thời cổ đại và vẫn tiếp tục cho đến ngày nay, với nhiều cải tiến nhỏ để phục vụ cho các mục đích khác nhau như khoan vật liệu hoặc tạo ra lửa.
Các máy khoan rút lõi được xây dựng ở Ai Cập cổ đại 3000 trước Công nguyên
Khoan dây cung được phát minh ở La Mã, bao gồm trục chính thẳng đứng, một miếng gỗ ngang và bánh đà để duy trì độ chính xác Đầu đục lỗ, xuất hiện vào khoảng thế kỷ 13, là một cái gậy với phần hình ống ở cuối, cho phép khoan lỗ bằng cách nghiền phần bên ngoài của lỗ.
Máy khoan và mũi khoan đã được sử dụng từ lâu trong nền văn minh phương Tây để tạo ra các lỗ nhỏ, và từ thời La Mã và Trung Cổ, chúng đã được áp dụng để khoan các lỗ lớn hơn Thiết kế máy khoan này cho phép mô men xoắn lớn hơn, mặc dù thời điểm chính xác mũi khoan và máy khoan được phát minh vẫn chưa được xác định Hình ảnh sớm nhất về máy khoan xuất hiện từ thế kỷ 15, là một loại máy khoan tay quay gồm hai phần: phần nẹp ở trên để người dùng giữ và xoay, và phần dưới là mũi khoan.
Khoan Churn, một công nghệ khoan có đường kính lớn được phát minh từ thời nhà Tần ở Trung Quốc, có khả năng đạt độ sâu lên đến 1500 m Máy khoan này được chế tạo chủ yếu từ gỗ và cần nhiều lao động, nhưng vẫn có thể khoan qua đá rắn và đã xuất hiện ở châu Âu vào thế kỷ 12 Năm 1835, Isaac Singer được ghi nhận là người chế tạo một thiết bị Churn sử dụng hơi nước theo phương pháp truyền thống của Trung Quốc Ngoài ra, còn có các máy khoan đầu ép, là những dụng cụ máy móc hoạt động nhờ cối xay gió và bánh xe nước, cho phép người sử dụng dễ dàng nâng hạ máy khoan để thao tác với ít lực hơn.
Những tiến bộ trong công nghệ khoan và động cơ điện đã dẫn đến việc phát minh ra máy khoan điện, được cấp bằng sáng chế bởi Arthur James Arnot và William Blanch Brain tại Melbourne, Úc vào năm 1889 Đến năm 1895, chiếc máy khoan cầm tay đầu tiên được tạo ra bởi anh em Wilhem và Carl Fein ở Stuttgart, Đức Năm 1917, Black & Decker đã cấp bằng sáng chế cho máy khoan búa, đánh dấu sự khởi đầu của thời kỳ khoan hiện đại Trong suốt thế kỷ qua, máy khoan điện đã được phát triển đa dạng về loại hình và kích cỡ để phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau.
1.1.2 Phân loại máy khoan cnc
Máy khoan được phân loại dựa trên kích thước và phương pháp điều chỉnh mũi khoan, bao gồm máy khoan bàn, máy khoan đứng, máy khoan cần, máy khoan nhiều trục và máy khoan chuyên dùng Trong số đó, máy khoan bàn là một loại thiết bị quan trọng, thường được sử dụng trong các xưởng gia công để thực hiện các công việc khoan chính xác trên bề mặt phẳng.
Máy khoan cỡ nhỏ là thiết bị chuyên dụng để gia công các chi tiết nhỏ, với khả năng khoan lỗ có đường kính tối đa 16mm Thiết bị này sử dụng hệ thống truyền động quay bằng puli-đai nhiều bậc, cho phép đạt được tốc độ cao Máy khoan cỡ nhỏ thường được ứng dụng phổ biến trong ngành cơ khí.
Máy khoan đứng có nhiều loại với cấu trúc và chuyển động khác nhau, phổ biến nhất là máy có trục đứng Các máy nhỏ thường có chuyển động trục chính đơn giản và chạy dao bằng tay, trong khi máy trung bình và lớn thường được trang bị hộp tốc độ và cơ cấu chạy dao tự động Máy khoan đứng chủ yếu được sử dụng để gia công các chi tiết có kích thước trung bình, với các bộ phận chính bao gồm thân máy, hộp tốc độ, hộp chạy dao và bàn máy Hộp tốc độ được cố định, trong khi hộp chạy dao có thể di động theo phương thẳng đứng, với trục chính bên trong thực hiện chuyển động quay và chạy dao Bàn máy có khả năng quay tròn hoặc di động thẳng đứng bằng tay.
Máy khoan đứng có nhược điểm là yêu cầu phải di chuyển chi tiết gia công đến các vị trí khoan khác nhau, điều này đặc biệt khó khăn khi làm việc với các chi tiết nặng.
Máy khoan cần là thiết bị khắc phục nhược điểm của máy khoan đứng bằng cách giữ chi tiết cố định và cho phép trục chính di chuyển đến vị trí khoan phù hợp Nhờ đó, máy khoan cần hoạt động nhẹ nhàng và hiệu quả, mở rộng khả năng làm việc và cho phép gia công các chi tiết lớn một cách dễ dàng.
- Chuyển động cơ bản của máy khoan cần gồm:
+ Chuyển động tạo ra tốc độ cắt gọt n là chuyển động quay tròn của trục chính.
+ Chuyển động chạy dao s là chuyển động thẳng đứng của trục chính.
+ Chuyển động điều chỉnh của cần khoan.
+ Chuyển động hướn kính của hộp tốc độ.
Ngoài những chuyển động trên trong 1 số máy hộp tốc độ có thể quay 1 góc nhất định cho phép gia công lỗ nghiêng. d Máy khoan nhiều trục
Hình 1.6: Máy khoan nhiều trục
Máy khoan nhiều trục được sử dụng để thực hiện các nguyên công khoan như khoan, khoét, doa và taro một cách đồng thời hoặc liên tiếp trên một chi tiết Việc này giúp nâng cao đáng kể năng suất của máy khoan.
- Có 2 loại chính: máy khoan nhiều trục cố định và máy khoan nhiều trục cacđăng thay đổi.
Xác định nhu cầu thiết kế
Tự động hóa trong sản xuất giúp giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, điều này trở thành yếu tố quyết định nhu cầu phát triển tự động hóa Giá thành sản phẩm là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến khả năng cạnh tranh trên thị trường Hệ thống khoan tự động ra đời nhằm đáp ứng yêu cầu này, đồng thời phù hợp với xu hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa Đối với các doanh nghiệp khoan có tính đồng bộ cao, việc áp dụng máy khoan tự động cấp phôi không chỉ tăng năng suất và chất lượng mà còn giảm thiểu số lượng công nhân cần thiết, trở thành lựa chọn tối ưu.
Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện máy khoan tự động
Khi thiết kế hệ thống điện - điện tử cho máy khoan tự động, cần lựa chọn hệ truyền động và loại động cơ dựa trên các yêu cầu cụ thể.
- Độ chính xác khi dừng
- Tốc độ di chuyển mũi khoan, băng tải.
- Gia tốc lớn nhất cho phép.
- Trọng lượng không tải: 5 kg
- Kích thước cơ bản: 50x50x40 cm.
- Độ chính xác động học, động lực học : quá trình hãm của động cơ cần chính xác và không xảy ra hiện tượng trượt.
Độ tin cậy của máy móc là khả năng thực hiện chức năng đã được xác định trong khi vẫn duy trì các tiêu chí sử dụng như năng suất, công suất, mức tiêu thụ năng lượng và độ chính xác Tính chất này được đặc trưng bởi xác suất hoạt động không gặp sự cố trong một khoảng thời gian nhất định hoặc trong suốt quá trình thực hiện công việc.
An toàn trong sử dụng là yếu tố quan trọng, đảm bảo rằng kết cấu làm việc không gây ra tai nạn nguy hiểm cho người dùng trong điều kiện sử dụng bình thường Đồng thời, kết cấu này cũng không gây hư hại cho thiết bị, nhà cửa và các đối tượng xung quanh, mang lại sự yên tâm cho người sử dụng.
- Tính công nghệ gia công, vật liêu, lắp ghép, tính thẩm mĩ : vật liệu bằng gang, nhôm và mica có tính thẩm mĩ cao.
- Yêu cầu bảo dưỡng : vít-me và các cơ cấu truyền động phải được bôi trơn và bảo dưỡng thường xuyên
- Khả năng nâng cấp : có thể nâng cấp phẩn cứng và phầm mềm để tạo nên một hệ thống mang tính tự đông ,có độ linh hoạt cao.
- Tính kinh tế : chi phí tương đối phù hợp.
Phác thảo và mô tả phương án thực hiện
1.3.1 Phác thảo phương án thực hiện
Bước 1 : Xác định các thông số kỹ thuật của sản phẩm gồm :
+ Vật liệu : khung bằng nhôm
Hệ thống có khả năng cấp phôi tự động và đảm bảo quá trình mũi khoan vào ra không bị trượt, mang lại sự ổn định trong suốt quá trình hoạt động.
Bước 2 : Thiết kế hệ thống dưới dạng sơ đồ nguyên lý và mô tả chức năng hoạt động, sử dụng sơ đồ phác thảo để thể hiện
Hình 1.8: Sơ đồ phác thảo đơn giản
Bước 3: chọn các chi tiết tiêu chuẩn gồm :
Bước 4: Thiết kế các chi tiết không mua được :
Bước 5: Thi công và đánh giá sản phẩm:
+ Quá trình đánh giá sản phẩm cần dựa trên các thông số kỹ thuật đã vạch ra.
Bước 6: Hiệu chỉnh hệ thống đã thiết kế và đưa ra phiên bản mới:
+ Quá trình thiết kế cũng cần để ý tới tiêu chuẩn thiết kế.
1.3.2 Mô tả chức năng hoạt động của máy khoan tự động cấp phôi
Khi nhấn nút khởi động, hệ thống sẽ hoạt động ở trạng thái sẵn sàng, băng tải bắt đầu di chuyển Khi cảm biến hồng ngoại phát hiện vật đã đến vị trí đẩy vào ô chờ, xi lanh 1 sẽ đẩy vật vào vị trí khoan Sau khi đạt vị trí khoan, xi lanh 2 giữ vật nhờ cảm biến hồng ngoại Mũi khoan sau đó được đưa vào bằng hệ thống vit-me Sau khi hoàn thành quá trình khoan, xi lanh 2 sẽ không giữ phôi nữa và xi lanh 3 sẽ đẩy phôi vào thùng, kết thúc một chu trình Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi hết phôi hoặc khi nhấn nút dừng.
Băng tải sẽ tự động dừng khi cảm biến xác định rằng vật đã vào đúng vị trí, chuẩn bị cho xilanh 1 đẩy phôi vào vị trí khoan.
Chức năng giữ vật để khoan được thực hiện khi xilanh 1 đẩy phôi vào vị trí khoan Cảm biến 2 sẽ nhận biết khi phôi đã đến đúng vị trí, sau đó kích hoạt xilanh 2 để thực hiện chức năng giữ cho đến khi quá trình khoan hoàn tất.
- Cài đặt thời gian khoan, đẩy phôi : hệ thống có thể tự động xác định thời gian để khoan và đẩy phôi cho các yêu cầu của hệ thống.
Chức năng dừng khẩn cấp rất quan trọng, giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống khi xảy ra sự cố Khi gặp tình huống khẩn cấp, người dùng có thể nhanh chóng kích hoạt chức năng này để ngăn chặn thiệt hại và bảo vệ các thiết bị cũng như người sử dụng.
Kết luận
- Hầu hết quá trình thiết kế một hệ thống cơ điện tử đều được thực hiện qua những bước trên.
- Hệ thống máy khoan CNC cấp phôi tự động đã được phác thảo và lên phương án thực hiện.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG
Cấu trúc chung của hệ thống
Sơ đồ khối hệ thống:
Hình 2.9: Sơ đồ khối hệ thống
Tính chọn các chi tiết tiêu chuẩn
2.2.1 Tính chọn cơ cấu chấp hành
Yêu cầu đối với băng tải:
- Phù hợp với trọng lượng của tải (M = 3kg) và băng tải dài 400x60 mm chạy với tốc độ vv,5 mm/s.
- Tính toán chọn động cơ:
+ Ta chọn khối lượng con lăn: = 0.1 kg
+ Ta có khối lượng băng tải + tải : = 2.9 kg
+ Chọn cơ cấu hộp số có hiệu suất truyền : = 80%.
+ Coi ngoại lực tác dụng: = 0 (N)
+ Hiệu suất bộ truyền ngoài : η = 90%.
+ Hệ số an toàn: SF = 2.
+ là momen trên trục rotor (N.m).
+ là số vòng quay của rotor( vòng/ phút).
+ g là gia tốc trọng trường g=9.8 m/
- Từ kiến thức đã được học trong học phần Thiết kế hệ thống cơ điện tử ta có:
+ Momen cản trên trục rotor : = 2.3 (mNm).
=>>Ta cần chọn động cơ có công suất : P > Pđc=1,428(W).
Chọn được loai động cơ là: ZGB37-3530.
Hình 2.10:Thông số động cơ Để tốc độ đầu ra là v= 76,5 mm/s Ta phải thêm hộp giảm tốc :
Hình 2.11:Thông số hộp giảm tốc
Với tỉ số truyền ta tính được là 123.5 và tốc độ là v= 48 (Thì tốc độ của động cơ được chọn : hoàn toàn thỏa mãn.
Yêu cầu đối với khoan:
-Là động cơ một chiều.
-Đáp ứng chiều sâu khoan là 15mm, đường kính 5mm.
-Công thức tính toán chọn động cơ :
1 Chiều sâu cắt: t = = = 2,5 (mm) , với D: đường kính mũi khoan (D=5mm)
-Theo sức bền mũi khoan ta có công thức khoan gang:
= 3,88 = 0,028 (mm/vòng) Với: Vật liệu bằng thép carbon : u0 N/mm^2 ,đường kính mũi khoan: D= 5mm.
Theo bảng 8.3 về chế độ cắt và gia công cơ khí, với mũi khoan có đường kính D = 5 mm, hệ số lấy là 0,14 Hệ thống khoan lỗ hoạt động trong điều kiện ổn định trung bình, và dung sai không vượt quá cấp chính xác (TCVN) Để gia công tiếp bằng mũi khoan, bước tiến cần được nhân với hệ số 0,75 Thuyết minh máy quy định rằng S = 0,1 mm.
V= ( m/phút) Trong đó: - Hệ số ảnh của điều kiện cắt đối với tốc độ cắt
- Số mũ biểu thị mức độ ảnh hưởng của đường kính đến tốc độ cắt
, , – Chỉ số mũ xét đến ảnh hưởng của tuổi bền trung bình, lượng chạy dao, chiều sâu cắt đối với vận tốc.
- Hệ số hiệu chỉnh chung về tốc độ cắt giống như khí tiện, xét thêm ảnh hưởng của chiều sâu lỗ khoan
-Theo bảng 3.3 ( Chế độ cắt và gia công cơ khí) :
-Theo bảng 5.3: – hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công
- hệ số phụ thuộc vào tình trạng về mặt phôi =1
Từ đó ta có : V= = 10,2 (m/phút)
Số vòng quay trục chính : n = = = 650 (vòng/phút)
Chọn theo máy n= 670 (vòng/phút)
4 Momen xoắn – Lực chiều trục khi khoan
Với: - Lực chiếu trục khi khoan và khoan rộng; KG
- Hệ cố đối với lực chiếu trục xét đến điều kiện cắt nhất định.
Chỉ số mũ xét đến mức độ ảnh hưởng của đường kính mũi khoan, lượng dao chạy, chiều sâu cắt đối với lực cắt khi khoan.
=- Hệ số hiệu chỉnh khi tinh chất cơ lí của vật liệu khác với điều kiện đang xét Xác định giống như khi tính lực cắt tiền.
, - Chỉ số mũ xét đến mức độ ảnh hưởng của D, t, S đến momen xoắn.
Theo bảng 7.3 Chế độ cắt gia công cơ khí.
Ta xác định được các hệ số và chi số mũ như sau:
Theo bảng 12.1 và 13.1 ( Chế độ cắt gia công cơ khí )
N = = = 0,275 (kW) Theo công thức kinh nghiệm thì N chiếm 80-90%
Để đơn giản hóa tính toán, chúng ta có thể ước lượng công suất động cơ điện dựa trên công suất cắt Với hiệu suất chung của truyền dẫn được chọn là 0.9, ta có thể suy ra công suất động cơ điện một cách gần đúng.
Từ đó ta chọn được động cơ: ME-DM-17674
Hình 2.12: Thông số động cơ ME-DM-17674
Hình 2.13: Thông số động cơ ME-DM-17674
2.2.2 Chọn cơ cấu chấp hành
Động cơ băng tải là bộ phận quan trọng trong hệ thống, đảm nhận vai trò dẫn động hộp giảm tốc để điều chỉnh tốc độ chạy của băng tải, giúp đưa phôi đến vị trí khoan Động cơ khoan đóng vai trò chủ chốt trong quá trình sản xuất, đảm bảo tạo ra sản phẩm với độ chính xác cao về vị trí và chiều sâu lỗ khoan nhờ vào động cơ bước và hệ thống trục vít-me dẫn động.
Động cơ khoan hoạt động dưới sự điều khiển của hệ thống điện máy khoan, với khả năng bật, tắt và khoan được điều khiển qua PLC kết hợp với các thiết bị đầu vào như nút bấm và cảm biến hồng ngoại Điều này giúp quá trình làm việc trở nên ổn định hơn Hiện nay, thị trường có nhiều loại động cơ khoan và động cơ băng tải khác nhau được sử dụng rộng rãi.
- Động cơ được sử dụng trong quá trình thiết kế như sau:
+ Động cơ ZGB37-3530: có nhiệm vụ di chuyển băng tải.
+ Động cơ ME-DM-17674 : dùng để khoan phôi theo yêu cầu.
Hình 2.15: Động cơ ME-DM-17674
+ Động cơ 57HS21A: dùng để điều chỉnh vị trí khoan cũng như độ sâu lỗ khoan.
Thiết kế hệ thống cơ khí
- Hệ thống máy khoan cấp phôi tự động được thể hiện qua bản vẽ thiết kế và bản vẽ đấu nối gồm các thông số sau:
+ Kích thước: khung máy khoan , băng tải, phôi ,
- Bản vẽ sử dụng phần mềm 3D:
Hình 2.17: Bản vẽ 3D máy khoan
Tích hợp trang bị điện tử
Đặc điểm của hệ thống đo:
Hệ thống sử dụng cảm biến hồng ngoại được lắp đặt trên xi lanh 1 để đẩy phôi vào vị trí khoan, đồng thời có một cảm biến hồng ngoại khác trên xi lanh giữ nhằm xác nhận rằng phôi đã được đưa vào đúng vị trí khoan.
- Cảm biến hổng ngoại được sử dụng trong hệ thống máy khoan cấp phôi tự động.
2.4.1 Các linh kiện sử dụng a) Bộ điều khiển:
Chức năng của hệ thống bao gồm việc nhận lệnh từ nút nhấn, phát lệnh đến driver để điều khiển xi lanh hoạt động, đồng thời đọc thông tin từ cảm biến quang và điều khiển các động cơ vận hành trong hệ thống.
Sử dụng bộ điều khiển PLC misubishi FX 1N 24MR:
Hình 2.181: PLC mitsubishi Fx 1N 24MR
- Đồng hồ thời gian thực
- Bộ đếm tốc độ cao đến 60kHz.
- Ngõ ra xung đến 100kHz.
- Có thể mở rộng 14 đến 128 ngõ vào/ra.
Hình 2.20: Sơ đồ đấu dây ngõ vào
Hình 2.21: Sơ đồ đấu dây ngõ ra b) Cảm biến hồng ngoại
Nguyên lí hoạt động của cảm biến hồng ngoại:
Thiết bị này bao gồm một con mắt phát và một con mắt thu hồng ngoại lớn Bên trong có bộ phận xử lý, và ở đuôi có biến trở để điều chỉnh khoảng cách phát hiện, cùng với đèn báo và một sợi dây đen lớn Trong sợi dây này có ba sợi nhỏ màu xanh dương, màu nâu và màu đen Khi con mắt phát hoạt động, nó sẽ phát ra tín hiệu; nếu tín hiệu này gặp vật cản, nó sẽ phản xạ trở lại con mắt thu, từ đó cung cấp thông tin cho người sử dụng.
Sử dụng thuận tiện, đơn giản.
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 nổi bật với chất lượng cao, độ bền và ổn định vượt trội Sử dụng ánh sáng hồng ngoại, cảm biến này có khả năng phát hiện vật cản phía trước một cách hiệu quả Với dải tần số chuyên biệt, cảm biến đảm bảo khả năng chống nhiễu tốt, ngay cả trong điều kiện ánh sáng ngoài trời.
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 cho phép điều chỉnh khoảng cách tối ưu thông qua biến trở, với khả năng đạt tối đa lên đến 30cm, mang lại độ chính xác cao Đầu ra của cảm biến là dạng cực thu hở NPN, do đó cần sử dụng thêm trở kéo lên VCC (khoảng 1~10k Ohm) trước khi kết nối với PLC.
- Dạng đóng ngắt: Thường mở (NO - Normally Open)
- Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN).
- Nguồn điện cung cấp: 5VDC.
- Khoảng cách phát hiện: 10~30cm.
- Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở.
- Dòng kích ngõ ra: 200mA
Ngõ ra của cảm biến NPN hoạt động theo tín hiệu kích âm, với trạng thái không tác động cho ngõ ra ở mức 1 và khi tác động, ngõ ra sẽ ở mức 0 Để đảm bảo tín hiệu ổn định khi giao tiếp với PLC, cần thêm một trở kéo lên VCC có giá trị khoảng 1~10k Ohm.
- Chất liệu sản phẩm: nhựa.
- Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ.
Hình 2.22: Cảm biến tiệm cận hồng ngoại E3F-DS30C4 30cm NPN
Hình 2.23: Một số ứng dụng trong thực tế
Hình 2.24: Một số ứng dụng trong thực tế khác
Ứng dụng để đo mực nước (Nước không trong suốt).
Phát hiện hoặc đếm sản phẩm trong dây truyền.
Ứng dụng trong Robot dò đường.
Thiết bị hỗ trợ người mù.
Thậm chí là thiết bị chống trộm.
Và còn nhiều ứng dụng khác nằm trong bộ não của bạn
Đồ chơi c) Module Chuyển đổi nguồn LP-1100D 24M
Dòng: 0-4.2A Điện áp đầu ra : 24 V
Tần số đầu ra : 47-63Hz
Số mô hình : LP-1100D-24 Điện áp đầu vào : 95-132VAC, 176-264VAC, 248-373VDC d) Rơle trung gian 8 chân cả đế
Relay trung gian là thiết bị rơ le điện từ nhỏ gọn, có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển và khuếch đại Trong sơ đồ điều khiển, relay trung gian thường được lắp đặt ở vị trí trung gian, kết nối giữa các thiết bị điều khiển công suất nhỏ và các thiết bị công suất lớn hơn.
Hình 2.26: Role trung gian 8 chân
Relay Trung Gian Omron 24VDC 10A 8 Chân Kèm Đế Vặn Ốc
- Điện áp cuộn hút: 24VDC
- Số tiếp điểm: 2 tiếp điểm NO (thường mở), 2 tiếp điểm NC (thường đóng).
- Số lần đóng cắt: 200.000 lần.
Thiết kế của sản phẩm bao gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây, trong đó lõi thép động được gắn kết bởi lò xo và được định vị bằng một vít điều chỉnh Cơ chế tiếp điểm được cấu thành từ tiếp điểm nghịch và tiếp điểm thuận.
Khi dòng điện đi qua rơ le, nó kích hoạt cuộn dây bên trong, tạo ra một từ trường hút Từ trường này tác động lên đòn bẩy nội bộ, dẫn đến việc đóng hoặc mở các tiếp điểm điện, từ đó thay đổi trạng thái của rơ le Số lượng tiếp điểm điện thay đổi có thể là một hoặc nhiều, tùy thuộc vào thiết kế của rơ le.
Rơ le hoạt động với hai mạch độc lập: một mạch điều khiển cuộn dây, quyết định trạng thái ON hoặc OFF của rơ le, và một mạch kiểm soát dòng điện đi qua rơ le dựa trên trạng thái này Sản phẩm này có thể được sử dụng trong module relay 1 kênh 5V.
Mô-đun Relay 1 kênh 5V là thiết bị lý tưởng để điều khiển các thiết bị điện hoạt động với điện áp cao, sử dụng dòng điện nhỏ từ Arduino, PLC, hay ESP8266 Sản phẩm này rất phù hợp cho các ứng dụng trong hệ thống điện sinh hoạt và thiết bị thông minh, giúp người dùng dễ dàng kiểm soát thiết bị điện một cách hiệu quả.
- Sản phẩm có kích thước nhỏ gọn gàng và để dàng sử dụng với chi phí thấp
- Tuy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà chúng ta sẽ chọn cho mình một bộ sản phẩm phù hợp nhất.
- Màu sắc: Xanh, chất liệu mạch FR4
- Cỏ 4 lỗ để bắt vít cố định có đường kính 3,1mm
-Opto 817C cách li, chống nhiễu tốt.
- Led báo động ngắt trên Relay.
- Đầu ra điền thể đóng ngắt tối đa 30VDC110A 250VAC10A f) Cầu dao an toàn
- Cầu dao an toàn là thiết bị đóng cắt trong hệ thống điện.
2.4.2 Thiết kế mạch điều khiển và xử lý tín hiệu
Hệ thống gồm có : 2 cảm biến hồng ngoại
+ Khi đưa phôi vào vị trí khoan : khi xác định phôi đến vị trí cho xilanh 1 đẩy thì cảm biến hồng ngoại sẽ báo cho xi lanh 1 biết
Khi phôi đạt đến vị trí khoan, cảm biến hồng ngoại thứ hai sẽ truyền thông tin đến xilanh 2, giúp xilanh 2 thực hiện nhiệm vụ giữ phôi.
- Đầu vào: chịu tác động từ bên ngoài
- Kết nối: qua dây dẫn
- Đấu ra: tiếp điểm được đóng lại tác động đến van
+ Code chương trình điều khiển máy khoan cấp phôi tự động
Tổng hợp vật vật tư sử dụng
Bảng 2.1: Tổng hợp các vật tư cần sử dụng
STT Tên vật tư Hình ảnh Thông số Số lượn g
Kết luận
Qua chương này giúp em hiểu rõ hơn về :
- Các bước thiết kế một hệ thống cơ điện tử.
- Được tìm hiểu kĩ hơn và thực hành tính cách tính công suất động cơ từ đó chọn động cơ sao cho phù hợp với hệ thống.
- Hiểu rõ hơn về cách sử dụng các linh kiện trong hệ thống, cách thức nối mạch đi dây cũng như hiểu rõ hơn về hệ thống thiết kế
Việc bố trí linh kiện một cách hợp lý giúp giảm thiểu tác nhân nhiễu, từ đó bảo vệ và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống xử lý trong bộ điều khiển.
THI CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM
Thi công sản phẩm
Do điều kiện hạn chế, chúng em đã thực hiện mô phỏng sản phẩm trên phần mềm 3D SolidWorks Dưới đây là một số hình ảnh minh họa cho sản phẩm của chúng em.
Hình 3.36: Cụm xi lanh đẩy
Hình 3.37 : Giá đỡ và gá xi lanh đẩy
Hình 3.38: Giá đỡ và gá xi lanh giữ phôi
Hình 3.39 : Cụm khoan phôi và tịnh tiến mũi khoan
Đánh giá sản phẩm
- Độ chính xác khi dừng đúng theo yêu cầu.
- Tốc độ di chuyển băng tải và mũi khoan phù hợp
- Gia tốc lớn nhất cho phép
- Trọng lượng không tải: 3 kg
- Kích thước cơ bản: 50x50x40 cm
- Độ chính xác động học, động lực học : quá trình hãm của động cơ chính xác và không xảy ra hiện tượng trượt.
- Tính công nghệ gia công, vật liêu, lắp ghép, tính thẩm mĩ : vật liệu bằng thép, nhôm và mica có tính thẩm mĩ cao.
- Yêu cầu bảo dưỡng : các cơ cấu truyền động phải được bôi trơn và bảo dưỡng thường xuyên
- Khả năng nâng cấp : có thể nâng cấp phẩn cứng và phầm mềm để tạo nên một hệ thống mang tính tự đông ,có độ linh hoạt cao.
- Tính kinh tế : chi phí tương đối phù hợp.
Kết luận
Trong chương này, chúng em đã thực hành nhiều hơn với phần mềm thiết kế 3D và mô phỏng sản phẩm Qua đó, chúng em hiểu rõ hơn về hệ thống và cách áp dụng công nghệ trong quá trình thiết kế.
- Hệ thống máy khoan theo lí thuyết hoạt động ổn định, không xảy ra hiện tượng trượt.
- Có khả năng kéo được tải trọng lớn hơn cho phép ban đầu khi thiết kế.
- Chuẩn kích thước so với bản vẽ.
Sau hơn hai tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài, dưới sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô bộ môn cơ điện tử Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp, đặc biệt là thầy Vũ Đức Vương, cùng với nỗ lực cá nhân, chúng em đã hoàn thành đồ án theo yêu cầu đề ra.
Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em đã nghiên cứu và tham khảo nhiều sách cũng như tài liệu, đồng thời nhận được sự hướng dẫn tận tình từ giáo viên, qua đó tích lũy được những kiến thức thiết thực.
- Hiểu được công nghệ và cách thức vận hành của hệ thống máy khoan cấp phôi tự động.
- Thiết kế, mô phỏng mô hình máy khoan cấp phôi tự động đáp ứng được yêu cầu công nghệ.
Dù đã nỗ lực thực hiện đồ án, chúng em nhận thấy còn một số hạn chế do thời gian và kiến thức còn hạn chế Chúng em cần chú trọng hơn đến tính thẩm mỹ của mô hình và tìm hiểu sâu hơn về các công nghệ hiện đại cũng như ứng dụng máy khoan hiệu quả hơn Trong quá trình thực hiện, không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo trong bộ môn để hoàn thiện đồ án Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn cùng các thầy cô đã tận tình hỗ trợ chúng em trong suốt quá trình thực hiện.
