Thiết kế và chế tạo máy quấn màng nilon tự động

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA LẦN THỨ XX NĂM 2018 TÊN CƠNG TRÌNH: Thiết Kế Chế Tạo Máy Quấn Màng Nilon Tự Động LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: Kỹ thuật công nghệ CHUYÊN NGÀNH: Kỹ thuật cơng nghệ Mã số cơng trình: …………………………… i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH ii TÓM TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài 2 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn, quy mô phạm vi áp dụng PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU PHẦN 2: MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP Mục tiêu Phương pháp PHẦN 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .6 Kết thiết kế nguyên lý hoạt động hệ thống Kết thiết kế máy quấn màng Kết thi công sản phẩm máy thực tế: gia cơng, lắp ráp, lập trình PHẦN 4: KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ 21 Kết luận .21 Đề xuất kiến nghị 21 ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Kết cấu máy quấn màng nhựa (PE) Hình Sơ đồ khối hệ thống điều khiển .7 Hình Bàn xoay .7 Hình Giá treo cuộn PE Hình Bản vẽ tổng thể máy .8 Hình Hình ảnh thực tế máy quấn màng hoàn chỉnh Hình Khung sườn máy Hình Sơ đồ kết nối board arduino tín hiệu vào/ra 10 Hình Giao diện điều khiển máy 10 Hình 10 Cấu trúc vi điều khiển Arduino Mega 2560 .11 Hình 11 Chạy thử máy quấn màng – quấn màng thùng nước 20 TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu chế tạo máy quấn màng tự động ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động Máy quấn màng tự động thay cho người hệ thống sản xuất, giúp nâng cao độ tin cậy, suất dây chuyền, giảm thiểu tai nạn lao động Máy giải pháp để quấn màng PE cho kiện pallet, thùng carton thay cho người Tốc độ đóng gói pallet nhanh đặc biệt có lợi cho cơng ty có khối lượng hàng lớn để bọc hàng ngày Hoạt động tự động máy điều khiển chip vi điều khiển ATMega Máy sau tính tốn, thiết kế, chế tạo lắp ráp hoạt động tốt 2 ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Ngành khí nước ta năm qua có bước phát triển đáng kể khoảng cách xa so với nước tiên tiến nhiều lĩnh vực khí xác, loại máy phục vụ cho ngành nghề khác lĩnh vực y tế, xây dựng, sản xuất sản phẩm… Các loại máy chuyên dùng cho ngành nghề khác nhau, ngành sản xuất, đóng gói vận chuyển hướng trọng điểm Ngành sản xuất, đóng gói, vận chuyển nước ta phát triển nhanh chóng vài năm trở lại đây, chứng hàng hoạt cơng ty vận chuyển, đóng gói đời Việc tự động hóa q trình thay cho người đa phần phải dựa vào cơng nghệ, máy móc nhập nước ngoài, giá thành cao khiến tỉ lệ ứng dụng vùng thấp, chưa đạt đước hiểu kinh tế mong đợi Máy quấn màng sản xuất nhiều giới giá thành cao, đề tài thực việc thiết kế chế tạo máy quấn màng với giá thành thấp nhiều chủ động phát triển công nghệ nước Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu Tính tốn, thiết kế, chế tạo máy quấn màng mini tự động ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động Việt Nam Đối tượng nghiên cứu Máy quấn màng mini tự động Phạm vi nghiên cứu Tính tốn, thiết kế, chế tạo máy quấn màng mini tự động ứng dụng Việt Nam Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn, quy mô phạm vi áp dụng Ý nghĩa khoa học: thiết kế, chế tạo máy quấn màng tự động ứng dụng dây chuyền tự động nhằm nâng cao suất dây chuyền, giảm thiểu tai nạn lao động Ý nghĩa thực tiễn: giải vấn đề thiếu nguồn nhân lực phục vụ lĩnh vực sản xuất 3 PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Máy tự động quấn màng PE mục đích để bảo vệ hàng hóa q trình vận chuyển, đảm bảo giữ vị trí định chặt chẽ Cơng việc quấn màng PE tay tốn nhiều thời gian, lượng sức khoẻ người lao động Đó cơng việc mệt mỏi mà địi hỏi bạn liên tục xung quanh kiện hàng để bạn có tốt bọc Các kiện hàng khó bọc tay gây số rủi ro an tồn khơng cần thiết quấn thủ công Máy quấn màng PE làm công việc cách dễ dàng, tiết kiệm thời gian, hiệu vả giảm rủi ro Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu cho đời nhiều công nghệ đại Các sản phẩm sản xuất theo dây chuyền khép kín hồn tồn tự động hoá Máy quấn màng Pallet BL2000P Châu Âu [1] Máy quấn màng Pallet tự động Nhật Máy quấn màng Pallet T1650FL – Mikyo (Nhật) [2] Máy quấn màng Pallet T1650CS – Mikyo ( Nhật ) PHẦN 2: MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP Mục tiêu - Thiết kế kết cấu khí máy quấn màng đáp ứng yêu cầu hoạt động dây chuyền sản xuất tự động Từ xây dựng vẽ thiết kế máy - Chế tạo kết cấu khí máy dựa vẽ thiết kế Thiết kế thi công điều khiển hoạt động máy Lắp ráp hoàn thiện máy - Chạy thử kiểm tra xác, hiệu quả, độ an tồn máy người thiết bị xung quanh môi trường sản xuất tự động Phương pháp - Phương pháp tính tốn lý thuyết áp dụng việc tính kết cấu máy - Phương pháp thiết kế khí sử dụng phần mềm Autocad - Phương pháp chế tạo chi tiết máy lắp ráp máy - Nghiên cứu lập trình hệ thống điện điều khiển máy chuyển động - Phương pháp kiểm tra đánh giá độ tin cậy máy 6 PHẦN 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN Kết thiết kế nguyên lý hoạt động hệ thống Máy quấn màng nhựa (PE) máy công cụ chuyên dùng cho ngành liên quan đến hàng hóa vận chuyển, đóng gói, sản xuất, lưu trữ sản phẩm… Chức máy dùng màng co màng chít quấn pallet giúp việc bảo quản hàng hóa khơng bị ẩm ướt tránh đổ vỡ trình lưu trữ vận chuyển, từ tiết kiệm cho doanh nghiệp nhiều thời gian tiền bạc Máy giải pháp để quấn màng PE cho kiện hàng, thùng carton thay cho người Tốc độ đóng gói hàng hóa nhanh đặc biệt có lợi cho cơng ty có khối lượng hàng hóa lớn để bọc hàng ngày Nguyên lý hoạt động máy: đặt hàng lên bàn xoay, kéo cuộn PE quấn vào kiện hàng Điều khiển động dẫn động bàn xoay Điều khiển tốc độ lên xuống cuộn PE gắn hệ thống vít me bi Sau quấn đủ số vòng, tắt động bàn xoay, tiến hành cắt PE rỡ kiện hàng xuống Hình Kết cấu máy quấn màng nhựa (PE) Kết thiết kế máy quấn màng Sơ đồ bố trí hệ dẫn động máy quấn màng PE thể hình Hình Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Kết cấu máy thiết kế 3D sử dụng phần mềm Solidwork Hình mơ tả mơ hình 3D máy Chiều cao máy: 880 mm, chiều dài máy: 1000 mm, chiều rộng máy: 300 mm Các chi tiết máy thể hình 3, Hình thể vẽ tổng thể máy quấn màng tự động Hình Bàn xoay Hình Giá treo cuộn PE Hình Bản vẽ tổng thể máy Kết thi công sản phẩm máy thực tế: gia cơng, lắp ráp, lập trình Kết gia cơng chế tạo sản phẩm thực tế thể hình Vật liệu chế tạo khung máy thép hình Các chi tiết khác ổ đỡ, trụ trơn, ổ trượt chi tiết tiêu chuẩn 9 Hình Hình ảnh thực tế máy quấn màng hồn chỉnh Hình Khung sườn máy 10 Mạch điện điều khiển hoạt động máy có trung tâm chip vi điều khiển gắn board arduino (hình 10) Sơ đồ kết nối vào nút nhấn, động board arduino thể hình Giao diện tương tác người máy thể hình Hình Sơ đồ kết nối board arduino tín hiệu vào/ra Hình Giao diện điều khiển máy 11 Hình 10 Cấu trúc vi điều khiển Arduino Mega 2560 [3] Chương trình điều khiển hoạt động tay máy viết dựa ngơn ngữ lập trình C máy tính Sau nạp vào chip vi điều khiển Chương trình chip vi điều khiển vận hành hoạt động tay máy Chương trình điều khiển hoạt động gấp sản phẩm cánh tay robot thể chi tiết sau: #include #include // thư viện LCD #include "pitch.h"// Thư viện melody nhạc LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);// I2C int i = 0; int xung = 0; const int speakerPin = 10;//Chân nối với loa // danh sách nốt nhạc int melody[] = {NOTE_C4, NOTE_C4,NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_C4,NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_C4}; int melody1[] = {NOTE_B0, NOTE_B0,NOTE_B0, NOTE_B0, NOTE_B0,NOTE_B0, NOTE_B0, NOTE_B0}; int melody2[] = {NOTE_B0}; int melody3[] = {NOTE_B0}; int melody4[] = {NOTE_B0}; // thời gian nốt nhạc: = 1/4 nốt nhạc, = 1/8nốt nhạc, : int noteDurations[] = {4, 4, 4, 4,4,4,4,4 }; const int clk = 11; // clock driver const int cw = 12; // điều hướng driver const int en = 13; // chân enable driver const int toi = 8; // nút lên const int lui = 9; // nút xuống const int start_ = 2; // nút auto const int stop3_ = 7; // nút tắt mạch 12 const int stop1_ = 8; // cảm biến hành trình const int stop2_ = 9; // cảm biến hành trình const int cham = 3; // mode chậm const int nhanh = 4; // mode nhanh void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(clk,OUTPUT); pinMode(cw,OUTPUT); pinMode(en,OUTPUT); pinMode(toi, INPUT_PULLUP); pinMode(lui, INPUT_PULLUP); pinMode(start_, INPUT_PULLUP); pinMode(stop3_, INPUT_PULLUP); pinMode(stop1_, INPUT_PULLUP); pinMode(stop2_, INPUT_PULLUP); pinMode(cham, INPUT_PULLUP); pinMode(nhanh, INPUT_PULLUP); pinMode(speakerPin, OUTPUT); digitalWrite(clk, LOW); digitalWrite(cw, HIGH); digitalWrite(en, LOW); for (int thisNote = 0; thisNote < 6; thisNote++){ int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote]; tone(speakerPin, melody1[thisNote],noteDuration); int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.; delay(pauseBetweenNotes); noTone(speakerPin);} manhinh(); } void Delay(float delayTime, void (func)())// Hàm delay { unsigned long endTime = millis() + delayTime; while(millis() < endTime) { func(); while(millis() < endTime){}; //Xóa dịng muốn lặp hàm func, giữ muốn chạy hàm func lần } } void loa() { digitalWrite(10,1); } void manhinh(void) { 13 lcd.init(); // khoi tao LCD lcd.clear(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(2,2); lcd.print("DO AN TOT NGHIEP"); lcd.setCursor(1,3); lcd.print("MAY QUAN MANG NHUA"); lcd.setCursor(2,0); lcd.print("DAI HOC CONG NGHE"); lcd.setCursor(3,1); lcd.print("TP HO CHI MINH"); Delay(200,loa); delay(3000); gioithieu(); lcd.clear(); lcd.setCursor(2, 1); lcd.print("XIN DOI MOT CHUT"); lcd.setCursor(1, 2); lcd.print("MAY DANG KHOI DONG"); delay(2000); for (int thisNote = 0; thisNote < 3; thisNote++){ int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote]; tone(speakerPin, melody2[thisNote],noteDuration); int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.; delay(pauseBetweenNotes); noTone(speakerPin);} lcd.clear(); lcd.setCursor(1, 2); lcd.print("MOI BAN NHAP CHE DO"); lcd.setCursor(3, 1); lcd.print("MAY DA SAN SANG"); } void gioithieu(void) { lcd.clear(); lcd.setCursor(2, 0); lcd.print("G.VIEN HUONG DAN"); lcd.setCursor(1,1); lcd.print("TS.NGUYEN HOAI NHAN"); lcd.setCursor(1,2); lcd.print("VIEN K.THUAT HUTECH"); lcd.setCursor(3,3); lcd.print("KY THUAT CO KHI"); delay(3000); lcd.clear(); lcd.setCursor(1, 0); lcd.print("SINH VIEN THUC HIEN"); 14 lcd.setCursor(3, 1); lcd.print("NGUYEN VAN THAI"); lcd.setCursor(5, 2); lcd.print("HA DANG TU"); lcd.setCursor(3, 3); lcd.print("LE NGUYEN KHANG"); delay(3000); } void loop() { while(1){ if(digitalRead(cham)==0) { for (int thisNote = 0; thisNote < 1; thisNote++){ int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote]; tone(speakerPin, melody2[thisNote],noteDuration); int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.; delay(pauseBetweenNotes); noTone(speakerPin);} xung = 1000; lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("- BAN DA CHON :"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("=>CHE DO CHAM."); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("- NEU DA CHAC CHAN :"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("=>BAN CHON KIEU DK :"); delay(1200); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("DIEU KHIEN TU DONG?"); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("DIEU KHIEN BANG TAY?"); } else if(digitalRead(nhanh)==0) { for (int thisNote = 0; thisNote < 1; thisNote++){ int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote]; tone(speakerPin, melody3[thisNote],noteDuration); int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.; delay(pauseBetweenNotes); noTone(speakerPin);} xung = 800; lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("- BAN DA CHON :"); 15 lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("=>CHE DO NHANH."); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("- NEU DA CHAC CHAN :"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("=>BAN CHON KIEU DK :"); delay(1200); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("DIEU KHIEN TU DONG?"); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("DIEU KHIEN BANG TAY?"); } else if(digitalRead(start_) == 0) { lcd.clear(); for (int thisNote = 0; thisNote < 1; thisNote++){ int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote]; tone(speakerPin, melody2[thisNote],noteDuration); int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.; delay(pauseBetweenNotes); noTone(speakerPin);} for( int i=0; i= 0; i ) { digitalWrite(clk, HIGH); delayMicroseconds(xung); digitalWrite(clk, LOW); delayMicroseconds(xung); if(digitalRead(stop2_) == 0) { for (int thisNote = 0; thisNote < 1; thisNote++){ int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote]; tone(speakerPin, melody2[thisNote],noteDuration); int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.; delay(pauseBetweenNotes); noTone(speakerPin);} lcd.clear(); lcd.setCursor(2, 1); lcd.print("DUNG HANH TRINH 2");delay(900); break; } if(digitalRead(stop3_) == 1) { digitalWrite(clk, LOW); xung = 0; lcd.clear(); Serial.println("Stop"); lcd.setCursor(6, 1); lcd.print("P.E DUNG"); for (int thisNote = 0; thisNote < 1; thisNote++){ int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote]; tone(speakerPin, melody2[thisNote],noteDuration); int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.; delay(pauseBetweenNotes); noTone(speakerPin);} break; } } lcd.clear(); lcd.setCursor(6, 1); lcd.print("P.E DUNG"); lcd.setCursor(3, 2); lcd.print("CHON LAI CHE DO"); } } } Máy sau lắp ráp chạy thử nghiệm để kiểm tra khả hoạt động thiết kế hiệu máy (hình 11) 20 Hình 11 Chạy thử máy quấn màng – quấn màng thùng nước 21 PHẦN 4: KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ Kết luận Đề tài thực việc tính tốn, thiết kế chế tạo máy quấn màng PE Máy quấn màng tự động thay cho người hệ thống sản xuất, giúp nâng cao độ tin cậy, suất dây chuyền, giảm thiểu tai nạn lao động Máy giải pháp để quấn màng PE cho kiện pallet, thùng carton thay cho người Tốc độ đóng gói pallet nhanh đặc biệt có lợi cho cơng ty có khối lượng hàng lớn để bọc hàng ngày Hoạt động tự động máy điều khiển chip vi điều khiển ATMega Máy sau tính tốn, thiết kế, chế tạo lắp ráp hoạt động tốt Đề xuất kiến nghị Truyền động cho chuyển động tay máy sử dụng động servo, điều khiển PID trục visme Động servo điều khiển PID giúp chuyển động đáp ứng nhanh, không vọt lố giảm tốc, dừng vị trí mong muốn 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Máy đóng màng pallet: http://mikyo.vn/pallet-stretch-wrapping-machine/mkbl2000p-409/ Máy đóng màng pallet: http://ptvietnam.vn/may-dong-goi/may-quan-mangpallet/t1650fl-may-quan-pallet-mikyo/ Mạch vi điều khiển Arduino Mega: https://www.arduino.cc/