Nghiên ứu thiết kế hệ thống điều khiển máy gấp áo phông tự động

 I H C BÁCH KHOA HÀ N   I

-

LU

Trc

Duc.txca180115@sis.hust.edu.vn Ngành  n T 

Ging d n: TS Ph m Minh H i 

 y, cô giáo thu c vi   

 , chia s  và truy  t cho tôi nhi u ki n th c b ích trong quá trình tôi h c     

DANH M C CÁC T  VI T T T 

PLC Programmable logic controller B  u ki n Logic l c

CPU Central Processing Unit B x lý trung tâm  

TPU Thermoplastic Polyurethane Nha nhit do

RAM Random Access Memory B nh  kh  bi n

EPROM Erasable Programmable

Read-Only Memory B nh không kh bi n    TTL Transistor-transistor logic Mch logic transitor

CMOS Complementary Metal-Oxide

FBD Function Block Diagram Ngôn ng kh i 

IP Internet Protocol Giao thc liên m ng 

SCL Structured Text Ngôn ng   ki u c u trúc

TCP Transmission Control Protocol Giao thu khi n giao v n  

M C L C

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MÁY GẤP QUẦN ÁO TỰ ĐỘNG 1

1.1 Nhu cu v máy g p qu n áo t ng 1    

1.2 Các h thng g p áo phông t ng trên th gi i 2    

1.3 Các h thng g p áo phông t   c 5

1.4 ng nghiên c u 5

1.4.1 Các cách g p áo phông 5 

1.4.2 Thông s c a áo phông 6  

1.4.3 Yêu c u bài toán 8 

1.4.4   t ng th 9 

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 13

2.1 Tính toán thi t k ng h c 13   

2.1.1 Tính toán thi t k  u g p 13 

2.1.2 Tính toán thi t k i chi  u r ng g p 18 

2.2 Thit k các chi tit máy 20

2.2.1  u g p 20 

2.2.2  i 21

2.3 Tính toán la chn ngung l c 24

2.3.1 Kh o sát các gi i pháp truy   ng 24

2.3.2 Ch 27

2.3.3 Phân ph i t  s truy n 29 

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 31

3.1 L nguyên lý h thu khi n và gi i thut 31

3.1.1  31

3.2 La chn các ph n t c  a h thu khi n 46

3.2.1  46

3.2.2 B   u khi n 52 

3.2.3  ng b ba pha 58 

3.2.4 Bi  n t u khi  60

3.3 Xây d ng giao di i dùng 63

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 65

4.1  u ch p hành 65

4.2   h thu khi n 67

KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHỤ LỤC 71

DANH M C B NG 

B ng 1: T s truy   n nên dùng cho các b truy n trong h 30   

B ng 2: Phân công tín hi u vào 32 

B ng 3: Phân công tín hi u ra 33 

B ng 4: Thông s k thu     60

B ng 5: B ng th ng kê các s n ph    m ca bi n t n IG5A[4] 61

B ng 6: K t qu chy thc nghim h thng g p áo phông t ng 68  

B ng 7: B ng l  a chn thông s k  thu t b truy 87

B ng 8: B ng thông s Pulleys 89  

B ng 9: 5mm Pitch Standard Metric Belts Type 5M 90

B ng 10: H  thng chi u dài Belt 91

B ng 11: T l công su   t vi 5M Belt 91

DANH MC HÌNH NH

Hình 1: Máy gp qu n qáo Laundroid 2 

Hình 2: Máy gp qu n áo Foldimate 3 

Hình 3: Máy FS-21 3

Hình 4: Máy FS-23 4

Hình 5: Máy STP 1000 4

Hình 6: Cách gp 1 5

Hình 7: Cách gp 2 6

c áo 7

Hình 9: Áo phông 8

  t ng th H th ng máy g p áo phông t      ng 9

t áo lên máy 9

Hình 12: Gp d c áo 10 

m g p 1 10 

Hình 14: Gp ngang áo 1 10

m g p 2 11 

t khuôn áo 11

Hình 17: Gp ngang áo 2 12

n b ph  12

u gng 13

u g p c i ti n 14   

u g p 4 khâu b n l 14   

c khâu trung gian BC 15

u g p 4 khâu v i khâu AB cong 16  

u g p ngang 17 

ng hu g p ngang 17 

u ch nh chuy ng c a 2 tr c g   c l p vnh ti n 19

Hình 31: Bn v l u g p ngang và d c 21  

Hình 32: Bn v l u gi chi u r ng g p 21 

Hình 33: Chi i 22

 i 22

Hình 35: T m truy i 23

Hình 36: Kt ci 23

  b truy n s d   25

 i máy g p áo phông 25 

Hình 39: Hiu su t b truy n  27  

Hình 40: Thông s  k thu   28

 truyng 29

 kh i h th  u khi n máy g p áo phông t ng 31    

 khu ch p hành h th ng g p áo phông t ng 31      

  gi i thu t phase 1 33 

  gi i thu t phase 2 34 

  gi i thu t phase 3 35 

  gi i thu t phase 4 36 

 37

 37

 38

 38

- 40

 41

 41

- phase 3 43

 43

 44

 45

Hình 59: Xy lanh CDM2E20-150Z 47

 47

 48

 49

-5LZD- 50C6

-M9B 51

  c u trúc c a PLC 55 

Hình 66: PLC S7 1200 58

 ng c 59

ng b 3 pha HEM 60 

  u dây ca bi n t n IG5A[4] 62

Hình 70: Bi n t n SV040IG5A-4 63 

Hình 71: Giao dii dùng HMI 64

u g p d c 65  

u g p ngang 66 

Hình 74: Cm chuyu k 67

Hình 75: H  th ng mu khi n PLC 67 

Hình 76: Xích t 71

Hình 77: Xích ti rng 71

 72

i trên máy g p qu n áo 72  

  c ng shore 73

Hình 81: mu P10 74

Hình 82: Mu E-15ENME 75

Hình 83: Mu Matt Black 76

 i tính l  77 

Hình 85: Các lo 80

Hình 86: Kíc 81

Hình 87: Thông s  k thu  82 

Hình 88: H  th  83

Hình 89: L 84

Hình 90: Tr  ng 84

 T NG QUAN MÁY G P QU N ÁO T    

 NG

1.1 Nhu c u v máy g p qu n áo t    ng

Th  k 21 là th k c a công nghi p 4.0 v i vô s i m i và thành t u Trong s          

p d t may có vai trò quan tr c chú trphát tri n Kinh t i s ng xã h i ngày càng phát t n thì nhu c     ri c không

c và chi m 60,5% tr giá xu t kh u hàng d t may c     a  c  c M t s doanh nghi p v a và nh    c kinh doanh, ti p c n khách  

 t b , máy móc hii

V  c xu t kh u: Hàng d t may Vi t Nam có ch    ng và uy tín, có th    l n, sng linh ho t Xu t kh u hàng   

d t may c a Vi t Nam hi n nay ch y u may gia công theo hình th      

gic ngoài Mun ngành d t may v n hành hi u qu nh t, các     thi t b công ngh vô cùng quan tr ng ph i     song cùng vt và

  c ng

Ngày nay, hàng may m nên ph bi n, v i s quen thu c     

c a s n ph m này trong cu c s ng,      n cho m

t n t i c a quy chu     àng may mc luôn tuân theo m t tiêu chu n g  p s n ph n

phùng s n ph   v n chuy n, xu t kh u s n ph m     

Vn gng chn và d 

dàng, n chúng v n có m t s tiêu chu n v      

m c mà b n ph i tuân theo   

Do v y các công ty s n xu t hàng may m c có nhu c u r t l n trong vi       c

t        n ph m may m c nói chung,     t hàng áo phông nói riêng, nh m ti t ki m th i gian, nhân công mà v    ng

c các yêu c u quy chu 

1.2 Các h thng gp áo phông t ng trên th gi i    

Laundroid là máy g p qu u tiên ra i vào   (Hình 1) 

là m t thi t b gia d   c s d    t ng gi t, s y khô, phân lo  i

và g p qu n áo vào t qu n áo chuyên d ng Nó l     c gi i thi u và  trình di n t i tri  n t tiêu dùng CEATEC 2015 Tokyo   Thi t b này

c h p tác phát tri n b i Daiwa House, Panasonic và Seven Dreamers H    thng nh n d ng hình nh và cánh tay robot c a nó hi n m t t        chn và g p t , ho t kh  gi

i thi u Foldimate, máy gi t g p các m   t hàng quc kp vào mth  Hình p ( 2)

Hình 2: Máy g p qu n áo Foldimate  

Hình 3: Máy FS-21

Hình 4: Máy FS-23

Hình 5: Máy STP 1000

Các máy trên th  ng -21, FS-23, h u h u ch có ch 

/máy Ho c  c s n xu t t Trung Qu c ch t l ng      trung bình, ng trê

1.3 Các h thng gp áo phông t  c

o sát trên th  ng các h th ng g    c ch y u  

c nh p v t    : Trung Qu c, Châu Âu, M   c kh o sát  

ng l tôi th c hi  tài Nghiên 

c u thi t k h     thu khi n cho máy g p áo phông t    ngdo k t Nam trc tip thc hin

c g p cánh tay   c c ph n th a c a cánh   tay n u g p d c áo luôn   

i gian g p th công trung bình là 15s/áo

 tính toán thi t k máy ta c  n m t vài thông s c  ng 

Tham kh o s u t   li  trang www.omo.com 

mi và áo phông là 200gr/cái

Hình 9: Áo phông 1.4.3 Yêu c  u bài toán

T  i tng ta th y có 3 v :

 Thit k h th ng tích h p g    u ch c n g p áo thì m u    FS-21 (Hình 3) i quyc yêu c u Nên ta c n tìm ra gi i pháp k   t

hc 2 vic g

 Thit k c u g p: Chuy   i t g p th công sang máy Ch u

Hình 11  t áo lên máy

  u là chi u dài L, chi u r ng B   

c 4: G p ngang áo l n 1 Chi u dài áo còn l i là L-     L1

u g p v   n là m t tay g p quay quanh tr c c     y

u ch g m 1 xy lanh và tay g p thì góc quay c a tay    

g p s b h n ch r t nhi u b i kho ng cách d và hành trình xy lanh N u mu n           góc quay kho ng  100o thì xilanh ph i dài ra g   c hành tr chiu dài thân xy lanh, không có, ho c n u kho ng cách d quá bé góc quay còn   

chc 90o vVì  i b ng cách n i thêm 2 thanh n a  

 Hình 20

Hình 22  c khâu trung gian BC

C nh thông s c   hiu dài AD=100,AB=CD =200 ,góc ,

 dài BC

Khi hong góc bé có th gây va ch m gi a các khâu nên ta có th làm khâu    

Hình 24  u g p ngang 

Tay g p có d ng ch L v   n DE là ph n g p áo   c còn l i tính 

  g p d c 

Hình 25    ng hu g p ngang

C nh thông s chi u dài AD=100,AB=CD =200 ,góc     ,

 dài BC

2.1.2 Tính toán thi  i chiu r t k ng g p 

a) Chu

Theo yêu c u bài toán, máy có th g  c nhi u c áo khác nhau nên c n   thi  t k i cho h p lý  i v i chi u dài áo thì ta có th    i chiu dài g p tùy theo v trí d ng c   i chi u r ng áo ta c n   

i chi u r ng gi a hai tr c g p d      2 tr c g p d c có th di chuy n     

t vào 2 kh t t nh ti n   u m i tr c g p Ti   hai c cùng chuytr c t ra có th u ch nh chuy ng

ca hai c gtr  c l p v i nhau nh hai   nh ti n (Hình ), cách này  26

 t chi phí s n xu t  

Hình 26  u ch nh chuy     ng c a 2 tr c g   c l nh p v

tin

  gi m b t chi phí, ch s d ng m    nh ti n thì 2 tr c g p d c ph i     liên k t v  truy n chuyng (Hình 27  )

Hình 27  u ch nh chuy     ng c a 2 tr c g p v    i 1 

Trc g p d c liên k t v i tr c g p d c 2 l     t qua 3 khâu trung gian

y khi tr c g ng di chuy n ra vào s kéo theo s   quay c a khâu 1 Khâu 1 quay quanh tr u n i v i tr   n t nh

ti  t t nh tiy tr (Hình 28)

Hình 28: Mô t   ho    n i chi  u r ng gp 

y 2 tr c g p d c di chuy   i cùng nhau

2.2 Thit k các chi ti t máy 

2.2.1  u g p

Hình 35: T m  truy    i

Theo chi t c chia thnh 2 ph n: 

Phn 1: b r ng b h n ch b     u g p d c nên ta ch có th b trí 3 t m      Phn 2: Ngay sau ph n g p d  m n     r ng c n thi t  

 Không b t ho

 T s truy n l n:     u 12 u 20

 Hiu su t cao, không c n l  n    

 Lc tác dng lên nh  

Hình 37   b truy n s d   

a) Tính công su t 

Hình 38   i máy g p áo phông 

Khng trung bình áo phông   u l y tchi c áo trên máy thì kh ng là

 tính trng phi ch y trên b m t máy ta ch    khng riêng vt liu làm t  1.5( /kg m2 ) L  t ng chi u r 

ti là 200 (mm),

chiu dài L=3(m) suy ra di n tích ph y trên m t máy là 

2 8/9 0.2 3 0.2 0.6( )

Hình 40: Thông s k   thu   

2.3.3 Phân phi t  truy s n

Hình 41 :  truy  ng

Ta có

2 ( / )60

T 2.16 và 2.17 suy ra 

4.3 Suy ra công th c tính t s truy   n:

4.4

B  ng 1: T s truy n nên dùng cho các b truy n trong h       [3]

Ta th  y t s truyp v i s li u sách khuyên dùng   