Thiết kế chế tạo băng chuyền và phân loại sản phẩm theo vật liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO BĂNG CHUYỀN VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO VẬT LIỆU NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS TRẦN ĐÌNH KHẢI Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Thế Long 1811040401 18DCKA3 Đặng Quang Thống 1811041224 18DCKA3 Nguyễn Minh Tuấn 1811040223 18DCKA3 TP.HCM, ngày 28 tháng 08 năm 2022 MỤC LỤC Phiếu đăng ký tên đề tài ĐATN Phiếu giao nhiệm vụ LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH viii LỜI MỞ ĐẦU x CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kết cấu báo cáo đồ án tốt nghiệp: CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu dây chuyền phân loại sản phẩm tự động 2.2 Các loại hệ thống phân loại sản phẩm hành 2.3 Đề xuất mô hình CHƯƠNG 3:PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 11 3.1 Hệ thống truyền động băng tải 11 3.1.1 Phân loại 12 3.1.2 Các phận băng tải 17 3.2 Bộ điều khiển PLC 24 3.2.1 Tổng quan PLC 24 v 3.2.2 Cấu trúc phương thức thực chương trình PLC 25 3.3 PLC Mitsubishi FX3U 27 3.4 Các thiết bị điện hệ thống 31 3.4.1 Nút nhấn 31 3.4.2 Cảm biến hồng ngoại 32 3.4.3 Cảm biến sợi quang 34 3.4.4 Cảm biến kim loại 36 3.4.5 Động 38 3.5 Hệ thống khí nén: 40 3.5.1 Van điện từ: 40 3.5.2 Xylanh 43 3.5.3 Cảm biến từ 46 3.5.4 Cấu trúc hệ thống khí nén 49 3.5.5 Ống khí nén, valve tiết lưu 50 CHƯƠNG 4:QUY TRÌNH THIẾT KẾ 54 4.1 Các bước chế hệ thống phân loại sản phẩm 54 4.2 Lưu đồ thuật toán hệ thống: 55 4.2.1 Lưu đồ thuật toán 55 4.2.2 Sơ đồ khối 56 4.3 Tính lực xylanh khí nén 57 4.4 Tính toán thiết kế hệ thống 59 4.4.1 Tính tốn cơng suất động 59 4.4.2 Tính tốn tốc độ động chiều 61 4.4.3 Tính cơng suất trục 63 4.5 Thiết kế giao diện HMI 64 4.6 Mô Solidworks 65 CHƯƠNG 5:PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO 69 5.1 Chế tạo 69 5.2 Lắp đặt 76 vi 5.3 Mơ hình thực nghiệm 82 CHƯƠNG 6:ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 84 6.1 Kết 84 6.2 Đánh giá 84 6.3 Hướng phát triển đề tài 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 87 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc Hình 2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Hình 2.3 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo vật liệu Hình 3.1 Băng tải nằm ngang 12 Hình 3.2 Băng tải nằm nghiêng 12 Hình 3.3 Băng tải đứng 13 Hình 3.4 Băng tải xoắn 13 Hình 3.5 Băng tải cố định 14 Hình 3.6 Băng tải di động 14 Hình 3.7 Băng tải lăn 15 Hình 3.8 Băng tải xích Inox 16 Hình 3.9 Băng tải đai vải 16 Hình 3.10 Băng tải chịu nhiệt vận hành than vào lò nhiệt 17 Hinh 3.11 Các dòng PLC 24 Hình 3.12 Sơ đồ khối PLC 25 Hình 3.13 FX3U-64MT/ES 28 Hình 3.14 Cổng kết nối PLC 29 Hình 3.15 Nút nhấn nhả 31 Hình 3.16 Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 32 Hình 3.17 Sơ đồ sensor quang 33 Hình 3.18 Ngun lí hoạt động cảm biến hồng ngoại 34 Hình 3.19 Cảm biến sợi quang 35 Hình 3.20 Cảm biến kim loại 36 Hình 3.21 Cấu tạo cảm biến kim loại 37 Hình 3.22 Động DC giảm tốc 12V 39 Hình 3.23 Van điện từ khí nén 5/2 40 Hình 3.24 Thơng số van AIRTAC 4V210-08 41 Hình 3.25 Tính model van 42 Hình 3.26 Ký hiệu sơ đồ khí nén 43 Hình 3.27 Xylanh 44 Hình 3.28 Thơng số kỹ thuật xi lanh 45 Hình 3.29 Mơ tả sản phẩm xi lanh 46 Hình 3.30 Các loại cảm biến từ 47 viii Hình 3.31 Cấu trúc cảm biến từ 48 Hình 3.32 Cảm biến tiệm cận DC dây NPN 48 Hình 3.33 Cấu trúc khí nén 49 Hinh 3.34 Sơ đồ khí nén 50 Hình 3.35 Cấu tạo chung valve tiết lưu 51 Hình 3.36 Valve tiết lưu 90 độ 52 Hình 3.37 Valve tiết lưu M5 dùng ống phi 52 Hình 3.38 Ống khí nén 6mm 53 Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán 55 Hình 4.2 Sơ đồ khối 56 Hình 4.3 Motor DC giảm tốc 775 62 Hình 4.4 Giao diện vận hành 64 Hình 4.5 Giao diện điều khiển tay 65 Hình 4.6 Động DC 12V 67 Hình 4.7 Cảm biến kim loại 68 Hình 4.8 Cảm biến hồng ngoại 68 Hình 4.9 Mơ hình tồn hệ thống solidworks 68 Hình 5.1 Pass gắn sensor sợi quang 69 Hình 5.2 Tấm giữ motor 70 Hình 5.3 Rulo băng tải 70 Hình 5.4 Thi công khay chứa phôi 71 Hình 5.5 Thi cơng giữ định vị phôi 72 Hình 5.6 Thi cơng chân đỡ khay chứa 73 Hình 5.7Thi cơng nhơm dài 74 Hình 5.8 Thi cơng Chân trụ 74 Hình 5.9 Thi cơng tâm đỡ khung băng tải 75 Hình 5.10 Lắp đỡ chân trụ 76 Hình 5.11 Khung băng tải 76 Hình 5.12 Lắp đặt khay 77 Hình 5.13 Lắp đặt khí nén 78 Hình 5.14 Lắp hệ thống thiết bị 79 Hình 5.15 Các loại sản phẩm phân loại 81 Hình 5.16 Kết nối PLC 81 Hình 5.17 Mơ hình sau chế tạo 82 ix LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại với cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước nhiều ngành cơng nghiệp phục vụ q trình cơng nghiệp phát triển đất nước Như khai thác khoáng sản vận chuyển nguyên vật liệu bến cảng, nhà máy Băng tải dùng để vận chuyển vật liệu rời nhờ ưu điểm có khả vận chuyển hàng hóa xa, làm việc êm suất cao tiêu hao lượng thấp Chính nhờ ưu điểm mà băng tải ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khai thác hầm mỏ, bến cảng… Mặt khác yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…) Chính cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loại thiết bị điều khiển khả trình PLC Nhờ đặc tính trội mà PLC ứng dụng vào nhiều nghành công đoạn sản xuất khác Một số cơng đoạn phân loại sản phẩm – cơng đoạn hồn tồn làm thủ cơng với trợ giúp PLC suất hiệu tăng lên gấp bội Và mà bọn em đưa ý tưởng thực Đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế chế tạo băng chuyền phân loại sản phẩm theo vật liệu” Thông qua đồ án này, chúng em có hội tiếp cận sử dụng PLC; đồng thời em có trải nghiệm thực tế vơ hữu ích q trình làm đồ án Nó giúp chúng em củng cố vững học nhà trường phát triển kỹ làm việc thực tế x CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật mà điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực kỹ thuật, quản lý, công nghiệp hóa tự động hóa, cung cấp thơng tin… Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học giới nói chung phát triển điều khiển tự động nói riêng Một khâu tự động dây chuyền sản xuất số lượng sản phẩm sản xuất băng tải vận chuyển sử dụng hệ thống nâng gắp sản phẩm Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu phân loại, đếm sản phẩm đóng gói bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng Chính nhiều cho suất thấp, chưa đạt hiệu Từ điều nhìn thấy thực tế sống kiến thức mà em học trường muốn tạo hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao kích thước Nên chúng em định thiết kế thi công mơ hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm gần gũi với thực tế, thực tế có nhiều sản phẩm sản xuất địi hỏi phải có kích thước tương đối xác thật có ý nghĩa 1.2 Mục tiêu đề tài Các hệ thống phân loại tự động có quy mơ lớn, nhỏ khác Tuy nhiên có đặc điểm chung chi phí cho hệ thống lớn, đặc biệt điều kiện Việt Nam Vì đa số hệ thống phân loại tự động đa phần áp dụng hệ thống có u cầu phân loại phức tạp, cịn lượng lớn doanh nghiệp Việt Nam sử dụng trực tiếp sức lực người để làm việc Bên cạnh băng chuyền để vận chuyển sản phẩm yêu cầu cao đặt phải có hệ thống phân loại sản phẩm Bởi trước ngành công nghiệp chưa phát triển, công việc người đảm nhận mắt thường, kinh nghiệm ghi nhớ, trực tiếp phân loại sản phẩm đạt yêu cầu loại bỏ phế phẩm tay Tuy cơng việc địi hỏi tập trung cao có tính lặp lại, nên cơng nhân khó đảm bảo xác cơng việc Điều ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm uy tín nhà sản xuất Vì chúng em muốn tăng hiệu suất lao động, đồng thời đảm bảo độ xác cao nên chúng em định thiết kế thi cơng mơ hình sử dụng băng tải để vận chuyển phân loại sản phẩm, kết hợp với cảm biến để phân loại sản phẩm theo vật liệu cách xác Mơ cho trình hoạt động hệ thống cách thực tế có ý nghĩa, làm tăng suất lao động, giảm sức lao động người, giảm chi phí sản xuất góp phần chung vào phát triển xã hội 1.3 Đối tượng nghiên cứu Thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm theo vật liệu Mơ hình thiết kế bao gồm: - Hệ thống băng tải - Cơ cấu đẩy phân loại xy lanh khí nén - Hệ thống cảm biến phát vật 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nhóm chúng em sử dụng phương pháp nghiên cứu: • Phương pháp phân tích tổng hợp - Tham khảo tài liệu hệ thống băng tải phân loại vật liệu, tài liệu thiết kế mô phỏng, tài liệu lập trình PLC, tài liệu cảm biến xy lanh… - Tham khảo, nghiên cứu kết cấu số hệ thống phân lại sản phẩm thị trường - Tham khảo tài liệu tính tốn thiết kế băng tải • Phương pháp thực nghiệm - Lắp ráp thí nghiệm hệ thống băng tải, động cơ, xy lanh khí nén, cảm biến, điều khiển PLC, cổng truyền thơng tin song song với máy tính, kết nối điều khiển, gia cơng lắp ráp hồn chỉnh mơ hình  Phương pháp kế thừa - Nhóm chúng em kế thừa lại mơ hình năm trước sử khung băng tải, dây đai nhóm em có cải tiến số thứ cho phù hợp cho hệ thống phân loại sản phẩm theo vật liệu 1.5 Kết cấu báo cáo đồ án tốt nghiệp: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 3 Nút nhấn ON, OFF Cảm biến hồng ngoại Cảm biến từ xylanh 90 Cảm biến sợi quang omron E3X-HD11 2M Cảm biến tiệm cận Van 5/2 91 Xi lanh 10 Động giảm tốc chiều 12V 11 _ Dây cáp cho PLC 92 12 _ Ống khí nén 13 Nguồn tổ ong 24V 14 _ Dây điện dân dụng 93 PHỤ LỤC BẢN VẼ 94 298 145 SECTION B-B SCALE : 28 KHỚP NỐI NỐI MOTOR VỚI CON LĂN TRƯỢT BĂNG TẢI TRƯỢT BĂNG TẢI 27 CON LĂN CHỦ ĐỘNG NHỰA 26 CON LĂN BỊ ĐỘNG NHỰA 25 CHÂN ĐỠ THÉP 24 VAN ĐIỀU KHIỂN KHÍ NẾN 23 ĐẾ ĐỠ TRÊN NHÔM 22 ĐẾ ĐỠ DƯỚI NHÔM 21 CHÂN TRỤ NHÔM 20 19 CẢM BIẾN TỪ VAN TIẾT LƯU 5/2 NJK-5002C NPN 18 KHUNG NHÔM 17 BULONG INOX 34 M4x2; M5x2ly5; M5x2; M5x3; M6x2ly5 NHỰA CỐ ĐỊNH XYLANH 2, VÀ CẢM BIẾN NHỰA CỐ ĐỊNH XYLANH TÁC ĐỘNG KÉP 16 PÁT 15 502 PÁT 14 XYLANH KHÍ NÉN 13 BĂNG TẢI 12 TRUYỀN ĐỘNG ĐÂY PHÔI E3JK-DR11-C 2M INOX 36 M4x2; M4x2ly5;M5x2;M5x3;M6x2 THÉP CỐ ĐỊNH RẢNH VỚI CHÂN ĐỠ NHÔM CHỨA VẬT LIỆU LJ12A3 THÉP CẢM BIẾN QUANG 10 ỐC VÍT ĐẦU DÙ PÁT RẢNH CHỨA CẢM BIẾN KIM LOẠI PÁT MOTOR 775 GÁ MOTOR NHỰA PVC CÀNG 11 THÉP ITEAM NAME CỐ ĐỊNH CẢM BIẾN DC 12V NHỰA CỐ ĐỊNH MOTOR VỚI KHUNG THÉP CỐ ĐỊNH CẢM BIẾN VÀ RẢNH E18-D80NK CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI RẢNH TIẾP VẬT LIỆU 1 PÁT CỐ ĐỊNH BĂNG TẢI NHÔM MATERIAL QTY Người vẽ Nguyễn Thế Long 24/07 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/07 DESCRIPTION BẢN VẼ LẮP RÁP Trường ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM 1:1 Lớp: 18DCKA3 01 60 +0.2 R16 - 0.2 963 995 Yêu cầu kỹ thuật Người vẽ Nguyễn Thế Long 24/7 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Cơng Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 BĂNG TẢI NHỰA 1:8 01-6 60 Rz 11 25 +0.2 - 0.2 235 2x 24 20 85 60 +0.2 4.0 - 0.2 39 2x 15 89 32 Yêu cầu kỹ thuật 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 Người vẽ Nguyễn Thế Long 24/7 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Cơng Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 CHÂN ĐỠ RẢNH THÉP 1:3 01-27 Rz 11 +0.02 30 - 0.02 A A 100 15 MẶT CẮT A TỶ LỆ 1:1 +0.02 - 0.02 +0.02 - 0.02 15 Yêu cầu kỹ thuật Người vẽ Nguyễn Thế Long 24/7 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Cơng Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 CHÂN TRỤ NHƠM 1:1 01-24 Rz 11 2x +0.02 14 - 0.02 60 20 10 Yêu cầu kỹ thuật 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 2x Người vẽ Đặng Quang Thống 24/7 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Công Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 +0.05 28 - 0.05 CON LĂN CHÍNH Nhơm 1:1 01-15 Rz 11 60 13 10 +0 0 28 - 2X Yêu cầu kỹ thuật 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 +0.02 14 - 0.50 Người vẽ Đặng Quang Thống 24/7 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Công Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 CON LĂN BỊ ĐỘNG Nhôm 1:1 01-20 Rz 11 60 60 2X +0.02 15 - 0.02 10 100 60 130 30 130 10 140 964 1002 23 Yêu cầu kỹ thuật Người vẽ 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 Kiểm tra Nguyễn Minh Tuấn 24/7 Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Cơng Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 KHUNG BĂNG TẢI NHƠM 1:7 01-19 Rz 11 45 2x +0.02 - 0.02 70 80 23 +0 R20 - 50 02 10 100 Yêu cầu kỹ thuật Người vẽ 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 Kiểm tra Đặng Quang Thống 24/7 Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Cơng Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 RẢNH TIẾP PHÔI NHÔM 1:2 01-9 Rz 11 40 +0.2 - 0.2 65 12.5 4x +0.2 - 0.2 68 78 Yêu cầu kỹ thuật 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 Người vẽ Nguyễn Thế Long 24/7 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Cơng Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 TẤM ĐỠ DƯỚI NHÔM 1:1 01-25 Rz 11 41 32.5 55 65 +0.2 - 0.2 72 4x +0.2 - 0.2 10 82 Yêu cầu kỹ thuật Người vẽ Nguyễn Thế Long 24/7 1.Sai lệch giới hạn chi tiết 0.01 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/7 Trường ĐH Công Nghệ TPHCM Lớp: 18DCKA3 TẤM ĐỠ TRÊN NHÔM 1:1 01-26 ... loại phân loại sản phẩm theo màu sắc, theo hình dạng theo chiều cao  Phân loại sản phẩm theo màu sắc Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1) Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản. .. trình phân loại sản phẩm băng chuyền: tùy thuộc vào chất liệu sản phẩm để phân loại Nếu sản phẩm vật liệu nhôm cảm biến kim loại nhận diện xi-lanh đẩy sản phẩm vào khay nhôm sản phẩm nhựa qua cảm... QUY TRÌNH THIẾT KẾ CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu dây chuyền phân loại sản phẩm tự động Dây chuyền phân loại sản phẩm (sorting