Đồ án tốt nghiệp đề tài tay máy lấy sản phẩm nhựa cho máy ép HCMUT Cơ điện tử Mục tiêu của đồ án nhằm thiết kế, phục hồi tay máy lấy sản phẩm cho máy ép nhựa 160 tấn của công ty cổ phần nhựa Khôi Nguyên. Nội dung của đồ án bao gồm những nội dung chính sau: tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy ép nhựa; tìm hiểu tổng quan và phân tích những loại tay máy sử dụng cho máy ép nhựa; thiết kế, lựa chọn lại những thiết bị cơ khí đã bị hư hỏng. Thiết kế lại toàn bộ hệ thống điện và hệ thống khí nén; giải thuật điều khiển; lập trình điều khiển và thiết kế giao diện HMI cho tay máy
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ - BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ, PHỤC HỒI TAY MÁY LẤY SẢN PHẨM CHO MÁY ÉP NHỰA 160 TẤN SVTH: VĂN TRỌNG HIỂN MSSV: 1913388 GVHD: THS NGUYỄN MINH TUẤN TP.HCM, 2023 ` ` LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện đồ án em nhận hỗ trợ, giúp đỡ động viên từ nhiều phía Trước hết, em xin cảm ơn gia đình ln quan tâm, chăm sóc động viên em suốt thời gian học tập đại học hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh nói chung mơn Cơ Điện Tử nói riêng tạo điều kiện tốt cho em học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp học kỳ Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô dạy truyền đạt cho em học quý giá suốt năm đại học, kiến thức giúp em nhiều trình làm đồ án tốt nghiệp em Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Minh Tuấn tận tình hướng dẫn hỗ trợ chỗ tồn kinh phí để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể nhân viên cơng ty cổ phần nhựa Khôi Nguyên giúp đỡ em nhiều suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Tp.HCM, ngày 20 tháng năm 2023 Sinh viên thực VĂN TRỌNG HIỂN i TÓM TẮT ĐỒ ÁN Mục tiêu đồ án nhằm thiết kế, phục hồi tay máy lấy sản phẩm cho máy ép nhựa 160 công ty cổ phần nhựa Khôi Nguyên Nội dung đồ án bao gồm nội dung sau: tìm hiểu cấu tạo ngun lí hoạt động máy ép nhựa; tìm hiểu tổng quan phân tích loại tay máy sử dụng cho máy ép nhựa; thiết kế, lựa chọn lại thiết bị khí bị hư hỏng Thiết kế lại toàn hệ thống điện hệ thống khí nén; giải thuật điều khiển; lập trình điều khiển thiết kế giao diện HMI cho tay máy ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH viii DANH SÁCH BẢNG BIỂU xviii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan ngành sản xuất nhựa công nghệ ép phun 1.1.1 Ứng dụng tự động hóa vào q trình sản xuất sản phẩm nhựa 1.1.2 Quá trình sản xuất nhựa công ty cổ phần nhựa Khôi Nguyên 1.1.3 Lí chọn đề tài 1.2 Tìm hiểu máy ép nhựa WELLTEC 160 .5 1.2.1 Cấu tạo máy ép nhựa WELLTEC 160 1.2.2 Chu trình vận hành máy ép nhựa WELLTEC 160 1.2.3 Chế độ vận hành máy ép nhựa WELLTEC 160 10 1.2.4 Các thông số máy ép nhựa WELLTEC 160 11 1.2.5 Sản phẩm nhựa máy ép WELLTEC 160 lấy tự động 12 1.3 Các loại robot sử dụng cho việc lấy sản phẩm từ máy ép nhựa .14 1.3.1 Articulatic Robot 14 1.3.2 Cartestian Robot 16 1.3.3 Delta Robot 18 1.3.4 Scara Robot 20 1.3.5 Spure Picker Robot .22 1.4 Đầu đồ án 24 1.5 Tổ chức đồ án 25 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 26 iii 2.1 Lựa chọn dạng kết cấu tổng thể cho robot: 26 2.1.1 Phương án 1: Cartestian Robot 26 2.1.2 Phương án 2: Ariculatic Robot 31 2.1.3 Phương án 3: Scara Robot 33 2.1.4 Phương án 4: Spure Picker Robot 34 2.1.5 Kết luận .36 2.2 Lựa chọn cấu lật cho bàn xoay 36 2.2.1 Cơ cấu lật sử dụng xilanh khí nén 36 2.2.2 Cơ cấu lật sử dụng xilanh điện 37 2.2.3 Kết luận .38 2.3 Lựa chọn cấu tác động cuối cho sản phẩm chân giường mầm non 38 2.3.1 Xilanh kẹp sử dụng khí nén 38 2.3.2 Tay kẹp sử dụng động điện 40 2.3.3 Kết luận .41 2.4 Lựa chọn cấu tác động cuối cho sản phẩm khay lồng chim nhựa 41 2.5 Lựa chọn thiết bị tạo lực hút chân không .41 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 47 3.1 Phân tích kết cấu khí tay máy nhiệm vụ thiết kế 47 3.2 Chân đế 51 3.3 Cụm trục X .52 3.3.1 Dầm trục X 52 3.3.2 Lựa chọn trượt - trượt cho cụm trục X .55 3.3.3 Lựa chọn - bánh cho cụm trục X .63 3.3.4 Thiết kế đồ gá cho động 67 3.3.5 Thiết kế cụm gá cảm biến trục X 67 iv 3.3.6 Tấm giới hạn hành trình trục X 69 3.4 Cụm trục Z .70 3.4.1 Bàn mang cấu trục Z 70 3.4.2 Lựa chọn trượt – trượt cho cụm trục Z .71 3.4.3 Thiết kế giới hạn hành trình trục Z 79 3.4.4 Tấm mang cụm trục Y .79 3.4.5 Bàn xoay 80 3.5 Cụm trục Y .80 3.5.1 Tấm giới hạn hành trình trục Y 80 3.5.2 Cụm dẫn hướng xilanh trục Y .81 3.6 Thiết kế đồ gá cho chụm hút chân không 82 3.7 Kết cấu khí tổng thể sau thiết kế phục hồi .83 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 85 4.1 Tổng quan hệ thống điện robot 85 4.2 Lựa chọn động 85 4.3 Lựa chọn cảm biến 87 4.3.1 Lựa chọn cảm biến tiệm cận kim loại 88 4.3.2 Lựa chọn cảm biến từ xilanh cho xilanh lớn trục Z 89 4.3.3 Lựa chọn cảm biến từ xilanh cho xilanh kẹp 90 4.3.4 Lựa chọn cảm biến chân không 91 4.3.5 Bố trí cảm biến trục 92 4.4 Lựa chọn còi báo (Buzzer) .94 4.5 Lựa chọn Contactor 95 4.6 Lựa chọn điều khiển trung tâm - PLC 96 4.7 Lựa chọn Encoder 100 v 4.8 Lựa chọn điều khiển tốc độ - Biến tần 102 4.9 Lựa chọn điện trở xả cho biến tần 104 4.10 Lựa chọn HMI 105 4.11 Lựa chọn Relay trung gian 107 4.12 Lựa chọn MCB cho nguồn điều khiển .109 4.13 Lựa chọn chuyển nguồn AC - DC .109 4.14 Lựa chọn công tắc điều khiển .110 4.15 Lựa chọn nút nhấn 111 4.16 Lựa chọn công tắc hành trình .112 4.17 Phân bố thiết bị điện tủ điện: 112 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN 114 5.1 Sơ đồ tổng hệ thống khí nén cho cánh tay robot 114 5.2 Lựa chọn xilanh kẹp cho sản phẩm chân giường 114 5.3 Thiết kế cụm hút chân không cho sản phẩm khay lồng chim 119 5.3.1 Lựa chọn giác hút chân không 119 5.3.2 Thiết kế đồ gá cho cụm giác hút chân không 124 5.3.3 Lựa chọn van hút chân không 125 5.4 Tính tốn, lựa chọn xilanh khí nén cho bàn xoay 127 5.5 Tính tốn, lựa chọn xilanh khí nén cho trục Y .129 5.6 Tính tốn, lựa chọn xilanh khí nén cho trục Z .131 5.6.1 Lựa chọn xilanh nhỏ trục Z .131 5.6.2 Lựa chọn xilanh lớn trục Z 132 5.7 Tính tốn lựa chọn giảm chấn khí nén 135 5.7.1 Lựa chọn giảm chấn cho trục Y 135 5.7.2 Lựa chọn giảm chấn cho xilanh lớn trục Z .136 vi 5.7.3 Lựa chọn giảm chấn cho xilanh nhỏ trục Z .137 5.8 Lựa chọn van phân phối cho hệ thống khí nén 138 5.9 Lựa chọn lọc cho hệ thống khí nén 140 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 142 6.1 Xây dựng hệ thống điều khiển cho hệ thống 142 6.1.1 Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống 142 6.1.2 Tính tốn xung Encoder cài đặt từ giá trị khoảng cách mong muốn 150 6.2 Cấu hình truyền thơng Modbus-RTU RS485 RS232 151 6.2.1 Cấu hình truyền thơng RS485 PLC biến tần 151 6.2.2 Cấu hình truyền thơng RS232 PLC HMI .156 6.3 Thiết kế giao diện HMI điều khiển giám sát hệ thống 157 CHƯƠNG 7: THỰC NGHIỆM 161 7.1 Thực nghiệm phần 161 7.2 Thực nghiệm phần điện 162 7.3 Thực nghiệm phần khí nén 164 7.4 Thực nghiệm lắp ráp đầu công tác .166 7.4.1 Lắp ráp cụm hút chân không .166 7.4.2 Lắp ráp tay kẹp 166 7.5 Thực nghiệm phần điều khiển 167 7.6 Đưa tay máy lên máy ép chạy thực nghiệm 168 7.7 Kết thực nghiệm 170 CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN 176 8.1 Những kết đạt .176 8.2 Những mặt hạn chế hướng giải .176 TÀI LIỆU THAM KHẢO 178 vii DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1 Nhà máy sản xuất nhựa sử dụng máy ép phun [1] Hình 1.2 Cơng ty nhựa Hà Nội sử dụng robot vào qui trình sản xuất [2] .2 Hình 1.3 Tình hình sản xuất nhựa công ty cổ phần nhựa Khôi Nguyên Hình 1.4 Máy ép nhựa có tích hợp tay máy lấy sản phẩm Hình 1.5 Công nhân lấy sản phẩm từ máy ép tay Hình 1.6 Máy ép nhựa WELLTEC 160 chưa có tay máy gắp sản phẩm Hình 1.7 Máy ép có tay máy bị hư chưa phục hồi Hình 1.8 Tay máy bị hư hỏng nặng chưa phục hồi Hình 1.9 Máy ép nhựa WELLTEC 160 [3] .5 Hình 1.10 Cấu tạo máy ép nhựa WELLTEC 160 [4] Hình 1.11 Qui trình vận hành máy ép nhựa Hình 1.12 Một chu kỳ máy ép nhựa phun .8 Hình 1.13 Chu kỳ khn ép chưa có tay máy lấy sản phẩm Hình 1.14 Chu kỳ khn ép có tay máy lấy sản phẩm 10 Hình 1.15 Chu kỳ máy ép nhựa cho sản phẩm chân giường mầm non 11 Hình 1.16 Chu kỳ máy ép nhựa cho sản phẩm khay lồng chim 12 Hình 1.17 Thơng số kích thước sản phẩm khay lồng chim nhựa 12 Hình 1.18 Thơng số kích thước sản phẩm chân giường mầm non .13 Hình 1.19 Robot bậc tự linh hoạt giống cánh tay người [5] 14 Hình 1.20 Tay máy bậc tự xoay [6] 14 Hình 1.21 Khơng gian làm việc robot 15 Hình 1.22 Máy ép sử dụng Robot trục để lấy sản phẩm nhựa 15 viii