Thiết kế hệ thống điều khiển robot gắp hàng

Trong tương lai gần, cánh tay robot gắphàng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc tự động hóa quy trình đóng gói vàvận chuyển hàng hóa.. Đồ án sẽ bao gồm việc thiết kế, triển khai, v

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGUYỄN TÍNH

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT GẮP HÀNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đà nẵng, tháng 12/2023

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Trong thời đại công nghiệp 4.0 đang phát triển mạnh mẽ, ngành côngnghiệp tự động hóa và robot hóa đang trở thành xu hướng quan trọng để nâng caohiệu suất và hiệu quả trong nhiều lĩnh vực Trong tương lai gần, cánh tay robot gắphàng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc tự động hóa quy trình đóng gói vàvận chuyển hàng hóa.

Đặc biệt, khả năng của cánh tay robot gắp các đối tượng có hình dáng vàkích thước đa dạng của các đối tượng cần xử lý

Mục tiêu của luận án này là khám phá cách để cải thiện hiệu suất và khảnăng linh hoạt của cánh tay robot trong việc xử lí hàng hóa Trong thực tế, việc gắpcác đối tượng có kích thước, hình dáng, và vị trí khác nhau đòi hỏi sự kết hợp củanhiều kỹ thuật và thuật toán phức tạp Đồ án sẽ bao gồm việc thiết kế, triển khai, vàđánh giá hiệu suất của một hệ thống tự động tích hợp, bao gồm một cánh tay robot

và đầu tool Với sự phát triển không ngừng của công nghệ và robot hóa, hy vọngrằng nghiên cứu này sẽ đóng góp một phần nhỏ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất

và vận hành trong nhiều lĩnh vực và đồng thời giảm thiểu công sức lao động, làmcho tương lai tự động hóa trở nên phát triển hơn

Và cuối cùng em mong nhận được sự đánh giá và góp ý của thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Em xin cam đoan với Ban giám hiệu nhà trường đây là đề tài do em nghiên cứu

và thực hiện thành đồ án hoàn toàn.

Tất cả các dữ liệu thử nghiệm và kết quả trong luận án này là trung thực và chưa từng bị biến đổi hay làm sai lệch mục đích nghiên cứu Em đã tuân thủ tất cả các nguyên tắc nghiên cứu và quy trình thí nghiệm để đảm bảo tính khách quan và đáng tin cậy của thông tin được trình bày trong luận án.

Cuối cùng, em cam đoan rằng luận án này đã được hoàn thành với tinh thần nghiêm túc và tận tâm, với mong muốn mang lại đóng góp ý nghĩa cho lĩnh vực robot hóa Đây cũng là nghiên cứu đầu tiên không tránh được những sai sót Vì thế hi vọng rằng nhận đước các đánh giá từ các thầy cô để cải thiện và phát triển

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của đồng nghiệp, gia đình và bạn bè.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô, giảng viên, và đặc biệt là người hướng dẫn em cô Lê Phuợng Quyên đã dành thời gian và kiến thức của mình để giúp em phát triển kiến thức và kỹ năng Sự dẫn dắt và sự khích lệ của cô đã giúp em vượt qua những khó khăn và hoàn thành đồ án như kì vọng

Ngoài ra, biết ơn ngôi trường Đại Học Duy Tân đã cho em rất nhiều kiến thức trong chuyên nghành mà mình đang theo đuổi và những kiến thức cuộc sống bên

lề Tạo ra một môi trường cho em và tất cả các bạn có chung niềm đam mê kĩ thuật được sống với những ước mơ.

Những lời cảm ơn này không đủ lớn để thể hiện lòng biết ơn thật sự của

em đối với tất cả những người đã ảnh hưởng tích cực đến cuộc đời và sự phát triển của em Nhưng một lần nữa em muốn nói là :

Xin chân thành cảm ơn mọi người!

Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2023

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 :Lí do chọn đề tài 2

1.2 :Ý tưởng và mục tiêu 3

1.2.1 :Ý tưởng 3

1.2.2 :Mục tiêu 3

1.3 :Vấn đề cần đặt ra 4

1.4 :Phương pháp nghiên cứu 5

1.4.1 :Khảo sát một số ứng dụng của cánh tay robot trong thực tế 5

1.4.2 :Thiết kế mô hình thử nghiệm 5

1.4.3 :Thiết kế sơ đồ và lắp ráp mô hình 6

1.5 :Xây dựng hệ thống điều khiển 6

1.5.1 :Khắc phục các lỗi mắc phải trong quá trình làm 6

1.5.2 :Kết luận 6

1.6 :Kết quả dự kiến 6

CHƯƠNG 2: Tính toán và lựa chọn thiết bị cho máy nâng cấp giấy 8

2.1 :Cấu trúc cơ bản 8

2.2 :Tính toán lựa chọn thiết bị 8

2.2.1 :Giới thiệu Board PLC FX3U-32MT 8

2.2.2 :Động cơ step 11

2.2.3 :Driver step 13

2.2.4 :Trục vít me 17

2.2.5 :Cảm biến quang 21

2.2.6 :Linh kiện hỗ trợ 22

2.2.7 :Ngôn ngữ lập trình 25

3.1 :Cánh tay robot FR5 26

3.1.1 :Giới thiệu về robot FR5 26

3.1.2 :Giới thiệu về họp điều khiển robot 29

3.2 :Van điện từ 30

3.3 :Cảm biến áp suất 31

CHƯƠNG 4: Thiết kế thuật toán điều khiển 32

4.1 : Thuật toán điều khiển cho bàn nâng 32

4.1.1 :Sơ đồ khối 32

4.1.2 :Lưu đồ thuật toán 32

4.1.3 : Sơ đồ nguyên lý 33

4.2 :Thuật toán điều khiển Robot 34

4.2.1 :Sơ đồ khối 34

4.2.2 :Lưu đồ thuật toán 35

4.2.3 : Sơ đồ nguyên lý 36

CHƯƠNG 5: Thiết kế và thi công mô hình 37

5.1 :Mô hình trên solidword 37

5.2 : Cài đặt và lập trình robot 38

CHƯƠNG 6: Đánh giá kết quả và cải tiến 41

6.1 :Đánh giá kết quả 41

6.2 : Cải tiến 42

6.2.1 : Sơ đồ khối 43

6.2.2 :Lưu đồ thuật toán 2 máy 44

CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT 45

7.1 :Kết quả thử nghiệm 45

Thử nghiệm lần 1: 45

Thử nghiệm lần 2: 45

7.2.1 : Ưu điểm: 47 7.2.2 :Nhược điểm: 47

Hình 1 1: Cánh tay robot 1

Hình 1 2: máy cắt laser 2

Hình 1 3: Hình ảnh robot đang bốc và xếp hàng hóa 4

Hình 1 4: robot đang thực hiện công việc cấp giấy cho máy laser 4

YHình 2 1: board PLC FX3U-32MT 8

Hình 2 2: Hình ảnh cổng kết nối 10

Hình 2 3: Hình ảnh sơ đồ chân board FX3U-32MT 10

Hình 2 4: Hình ảnh động cơ step 57 BYGH 13

Hình 2 5: Hình ảnh driver ZD-2HA860 14

Hình 2 6: Hình ảnh cài chế độ cho driver 16

Hình 2 7: Hình ảnh trục vit me đã được lắp đặt 18

Hình 2 8 :Hình ảnh gối đỡ trục 19

Hình 2 9: Hình ảnh đai ốc được gắn vào trục vít me 20

Hình 2 10: Hình ảnh cảm biến tiệm cận PL05N 20

Hình 2 11: Hình ảnh cảm biến BRQM100-DDTA Autonics 21

Hình 2 12: Hình ảnh cảm biến quang OMRON E3JK-DR12 22

Hình 2 13: Hình ảnh nguồn tổ ong 22

Hình 2 14: Hình ảnh nút nhấn 23

Hình 2 15: Hình ảnh nút dừng khẩn cấp 24

Hình 2 16: Hình ảnh công tắc 24

Hình 2 17: Ứng dụng GXWorks2 25

Hình 2 18: Giao diện ứng dụng GXWorks2 25

Y Hình 3 1: Robot FR5 26

Hình 3 2: Phạm vi di chuyển của robot cộng tác mô hình FR5 28

Hình 3 3: Hệ tọa độ tham số Robot DH 28

Hình 3 4: Sơ đồ chân I/O hộp điều khiển 29

Hình 3 6: Van điện từ khí nén 30

Hình 3 7: Cảm biến áp suất SMC 31

YHình 4 1: Hình ảnh lắp đặt 34

YHình 5 1: Sơ đồ bó trí cơ cấu 37

Hình 5 2 :Máy nâng giấy 37

Hình 5 3: Lắp đặt robot với box 38

Hình 5 4: Giao diện đăng nhập 38

Hình 5 5 :Sơ đồ giao diện ban đầu của hệ thống 39

Hình 5 6: Giao diện chương trình lập trình 40

YHình 6 1: Hình máy robot và máy lazer 41

Hình 6 2: Sơ đồ bố trí cho 2 máy lazer (solid work) 42

Hình 6 3: Sơ đồ bố trí Thực tế 43

Y DANH MỤC CÁC B Bảng 2 1 :Thông số FX3U-32MT 11

Bảng 2 2 :Nguồn cho driver và đầu ra cho động cơ 15

Bảng 2 3 :Các chân điều khiển động cơ của driver 15

Bảng 2 4 :Cài đặt dòng điện hoạt động 16

Bảng 2 5 :Cài đặt phân giải vi bước 17

Y Bảng 3 1 :Thông tin cơ bản 26

Bảng 3 2 :Thông số các khớp 27

Bảng 3 3 :Thông số kỹ thuật van điện từ 30

Bảng 7 1 :Thử nghiệm lần 1 45

Bảng 7 2 :Thử nghiệm lần 2 46

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Trong thời đại hiện đại của sự tự động hóa và robot hóa, các ứng dụng củarobot đã lan rộng sang nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong ngành sản xuất vàgia công Ngày càng có sự kết hợp mạnh mẽ giữa máy móc và công nghệ điều khiển

để nâng cao hiệu suất, đảm bảo độ chính xác và giảm tải lao động trong quá trìnhsản xuất Trong lĩnh vực cắt và gia công giấy, nhu cầu này không khác biệt

Hình 1 2: máy cắt laser

1.1 :LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Một số lí do quan trọng như sau :

Tối ưu hóa hiệu suất sản xuất: Trong các ngành công nghiệp như sản xuất

và logitic, việc tự động hóa quy trình gắp và xử lí hàng hóa giúp tăng hiệu suất vàgiảm thiểu sai sót do con người

Giảm công sức lao động: Sử dụng robot để thực hiện công việc gắp hàng

hóa giúp giảm bớt công sức lao động, đặc biệt trong các môi trường làm việc khókhăn và nguy hiểm

Tăng độ chính xác: Xác định vị trí chính xác của hàng hóa, giúp tránh gây

hỏng hàng hoá hoặc tổn thất

Đa dạng ứng dụng: Có nhiều ứng dụng tiềm năng cho việc dùng robot gắp

hàng, từ sản xuất công nghiệp đến dịch vụ giao hàng tự động

1.2 :Ý TƯỞNG VÀ MỤC TIÊU

Ý tưởng của đề tài "Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Robot Gắp Hàng" làphát triển một hệ thống robot có khả năng tự động gắp và di chuyển các đối tượng,đặc biệt là hàng hóa trong môi trường sản xuất hoặc logistics Hệ thống này sẽ sửdụng công nghệ và phần mềm để thực hiện các tác vụ liên quan đến việc gắp và dichuyển hàng hóa một cách tự động, giúp tăng năng suất, giảm tác động của conngười, và cải thiện hiệu suất tổng thể của quá trình sản xuất và vận hành

Mục tiêu chính của đề tài này là:

Thiết kế Cơ Cấu Cơ Khí: Phát triển một cơ cấu cơ khí hoạt động hiệu quả có

khả năng gắp và di chuyển các đối tượng một cách chính xác và đáng tin cậy Cơcấu này phải có tính năng đa dạng để thích nghi với các loại đối tượng và kíchthước khác nhau

Phát triển Hệ Thống Điều Khiển: Xây dựng một hệ thống điều khiển dựa

trên phần mềm lập trình để kiểm soát chuyển động của robot và việc gắp hàng hóa

Hệ thống điều khiển này cần đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy trong quá trìnhlàm việc

Kiểm Tra và Đánh Giá:Tiến hành các thử nghiệm và kiểm tra để đảm bảo

rằng hệ thống hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy trong các tình huống thực tế Điềunày bao gồm cả việc đánh giá hiệu suất của hệ thống trong việc gắp và di chuyểnhàng hóa

Đề xuất Hướng Phát Triển Tương Lai:Tổng hợp kết quả nghiên cứu và đề

xuất hướng phát triển trong tương lai, bao gồm các cải tiến về cơ cấu cơ khí, điềukhiển, và công nghệ mới

Mục tiêu chính của đề tài này là phát triển một giải pháp thực tế và ứng dụng

có khả năng giúp tối ưu hóa quá trình gắp và di chuyển hàng hóa trong các môitrường công nghiệp và logistics

Dưới đây là một vài ứng dụng của Robot trong thực tế :

Hình 1 3: Hình ảnh robot đang bốc và xếp hàng hóa

Hình 1 4: robot đang thực hiện công việc cấp giấy cho máy laser

Việc xác định vấn đề cụ thể và đặt ra câu hỏi nghiên cứu quan trọng cho đềtài "Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Robot Gắp Hàng" là một bước quan trọng trongquá trình nghiên cứu Một số vấn đề cần đặt ra là :

Nhận dạng vị trí của giấy: Máy cắt giấy yêu cầu các tấm giấy được cấp đúng

vị trí và thời gian Bài toán yêu cầu phát triển một cách nhận dạng vị trí các tấmgiấy trong nguồn cấp

Điều khiển máy nâng giấy: PLC FX3U-32MT sẽ điều khiển máy nâng giấy

để đảm bảo rằng giấy được đưa đến cánh tay robot FR5 một cách đúng vị trí

Gắp giấy và cấp cho máy cắt laser: Cánh tay robot FR5 phải có khả năng

gắp giấy từ nguồn và cấp chúng cho máy cắt laser một cách chính xác và hiệu quả.Bài toán yêu cầu phát triển chương trình điều khiển cho robot FR5

Tối ưu hóa thời gian và hiệu suất: Bài toán đặt ra mục tiêu tối ưu hóa thời

gian cấp giấy và tăng hiệu suất quy trình sản xuất Cần đảm bảo rằng cấp giấy diễn

ra nhanh chóng và chính xác

Tương tác với máy cắt laser: Cần đảm bảo sự đồng bộ và tương tác hoàn hảo

giữa cánh tay robot và máy cắt laser Máy cắt laser phải cắt giấy một cách chính xáckhi nhận được tấm giấy từ robot

Bảo trì và sửa chữa: Làm thế nào để thiết kế hệ thống robot sao cho việc bảo

trì và sửa chữa dễ dàng và hiệu quả? Làm thế nào để đảm bảo tính ổn định và đángtin cậy ca hệ thống trong thời gian dài?

Tương lai của robot trong ngành công nghiệp: Làm thế nào để nghiên cứu

này có thể đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp robot trong tương lai

và giải quyết các thách thức và cơ hội đối diện với ngành này?

An toàn : Đảm bảo rằng quy trình cấp giấy tự động là an toàn cho người vận

hành và các thành phần khác trong quy trình sản xuất

Các vấn đề trên là những khía cạnh quan trọng cần xem xét khi xác định mụctiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài

1.4.1 :Khảo sát một số ứng dụng của cánh tay robot trong thực

tế

Qua nhiều lần khảo sát tham khảo các ứng dụng của robot trong thực tế thấyđược rằng Trong lĩnh vực logistics và dịch vụ giao hàng, robot gắp hàng được sử

dụng rất nhiều để tự động hóa quá trình xếp dỡ và lấy hàng Chúng có thể dichuyển pallet hàng hóa, thùng carton

1.4.2 :Thiết kế mô hình thử nghiệm

Phương pháp nghiên cứu của đề tài này bắt đầu bằng việc thiết kế một môhình thử nghiệm, cụ thể là một mô hình robot gắp hàng Dựa trên các yếu tố cơ bảnnhư :thiết kế phần đầu tool gắp hàng của robot , nghiên cứu về điều khiển tay robot

và phần mềm lập trình

1.4.3 :Thiết kế sơ đồ và lắp ráp mô hình

Lựa chọn các linh kiện cần thiết và phù hợp đồng thời chỉnh sửa phần cơ khíđầu gắp của robot sao cho khớp với vật được gắp và di chuyển

Cách robot hoạt động, nhận dữ liệu từ các cảm biến, xử lý thông tin, và điềukhiển các động cơ và hành động của robot

1.5.1 :Khắc phục các lỗi mắc phải trong quá trình làm

Kiểm tra lại tất cả các lỗi có thể mắc phải như : lỗi chương trình lập trình ,lỗi các cảm biến , lỗi nguồn cấp cho hệ thống và lỗi về phần cơ khí

Dự án về thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển robot gắp hàng đã đặt ramục tiêu tạo ra một hệ thống tự động có khả năng gắp và di chuyển các đối tượngtrong môi trường cụ thể

Trong quá trình thực hiện dự án, em được học hỏi từ các lỗi và khó khăn xuấthiện Điều này đã giúp em nắm vững kiến thức và kỹ năng trong việc thiết kế vàxây dựng robot tự động hóa

Tóm tắt các điểm quan trọng trong dự án, bao gồm những gì đã đạt được vànhững điểm cần cải thiện Đây cũng là cơ hội để em học hỏi những kinh nghiệm vànhững bài học từ dự án và đưa ra triển vọng cho tương lai

1.6 :KẾT QUẢ DỰ KIẾN

Kết quả dự kiến của dự án về thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển robotgắp hàng có thể đạt được như sau :

- Đưa ra phương án phù hợp với đề tài nhất

- Tạo ra một mô hình robot gắp và di chuyển hàng theo ý muốn

- Đề xuất cải thiện và những hướng phát triển thêm trong tương lai

- Hoạt động của cánh tay robot: Robot có khả năng gắp và di chuyển

- Độ chính xác: Đạt được độ chính xác cần thiết cho việc gắp và di

chuyển

- Thời gian: sai lệch trong phạm vi cho phép

Cấp giấy cho máy: Khi máy nâng nhận biết có giấy sẽ nâng giấy lên cao vừa

tầm robot đê lấy giấy cấp cho máy lazer, cảm biến chiều cao sẽ thông báo khi giấy

đã vào đúng vị trí và cho phép robot làm việc cấp giấy, sau khi đã đưa giấy vàotrong máy lazer nhận được giấy tiến hành cắt giấy theo yêu cầu của người xử dụng

đã cho trước và tạo thành sản phẩm phục vụ cho yêu cầu của nhà máy

Lấy hàng và cấp hàng mới: với đầu tool được thiết kết đặt biệt sau khi máy

lazer làm việc xong robot tiến vào lấy thành phẩm đồng thời cấp giấy mới cho máyhoàng thành chu trình chạy của robot và máy laze

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO MÁY NÂNG

2.2 :TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ

Hình 2 1: board PLC FX3U-32MT

- Với các ưu điểm như:

Khả năng điều khiển đa nhiệm: PLC FX3U-32MT là một bộ điều khiển

logic lập trình có khả năng xử lý nhiều nhiệm vụ đồng thời Trong ứng dụng

nâng giấy, có nhiều hoạt động cần được điều khiển cùng một lúc, chẳng hạnnhư điều khiển bàn nâng giấy, động cơ robot, và các cảm biến PLC này có thể

xử lý các nhiệm vụ này một cách hiệu quả

Tiết kiệm thời gian lập trình: FX3U-32MT hỗ trợ lập trình bằng ngôn

ngữ ladder logic, giúp người lập trình dễ dàng thiết kế và triển khai các chươngtrình điều khiển Điều này có thể tiết kiệm thời gian và nguồn lực trong việcphát triển ứng dụng

Độ tin cậy cao: Mitsubishi là một thương hiệu nổi tiếng với sản phẩm có

độ tin cậy cao PLC FX3U-32MT cũng không ngoại lệ Điều này quan trọngtrong các ứng dụng quan trọng như máy nâng giấy, nơi mất điều khiển có thểgây hậu quả nghiêm trọng

Mở rộng dễ dàng: Bạn có thể mở rộng hệ thống theo thời gian bằng cách

kết hợp PLC với các mô-đun mở rộng Điều này cho phép bạn tùy chỉnh và mởrộng chức năng của hệ thống theo nhu cầu cụ thể của ứng dụng

Tích hợp giao diện người dùng: PLC FX3U-32MT có khả năng tương

tác với các giao diện người dùng, như màn hình cảm ứng hoặc các thiết bị điềukhiển bằng nút bấm Điều này giúp người sử dụng tương tác dễ dàng với hệthống nâng giấy

Hỗ trợ kỹ thuật: Mitsubishi cung cấp hỗ trợ kỹ thuật và tài liệu hướng

dẫn phong phú, giúp bạn dễ dàng cài đặt, sử dụng và bảo trì hệ thống

2.2.1.1: Cổng kết nối

Cổng RS232 thường sử dụng cáp nối dựa trên tiêu chuẩn DB9 hoặc DB25,

có thể kết nối giữa các thiết bị điện tử như máy tính, máy in, modem, thiết bị điềukhiển, và nhiều thiết bị khác,giao diện RS232 sử dụng tín hiệu logic ±12V để biểuthị bit dữ liệu, bit stop, và các tín hiệu kiểm soát Các tín hiệu phổ biến bao gồmTXD (Transmit Data), RXD (Receive Data), RTS (Request to Send), CTS (Clear toSend), DTR (Data Terminal Ready), DSR (Data Set Ready), và nhiều tín hiệukhác.Cổng RS232 hỗ trợ nhiều tốc độ truyền dữ liệu khác nhau, từ thấp đến cao,thường được đo bằng bps (bits per second)

Hình 2 2: Hình ảnh cổng kết nối

Hình 2 3: Hình ảnh sơ đồ chân board FX3U-32MT

ta có thể đạt được hiệu suất tốt mà không cần đầu tư quá nhiều về chi phí trong việcmua và tích hợp động cơ động cơ servo

Ta lựa chọn động cơ bước để th hiện dự án với các ưu điểm như:

Độ chính xác cao: Động cơ bước cung cấp độ chính xác cao trong việc kiểm

soát vị trí và vận tốc Điều này quan trọng trong ứng dụng nâng giấy, nơi cần kiểmsoát chính xác vị trí của giấy để tránh sai sót trong quá trình cắt hoặc gia công

Không cần encoder: Động cơ bước không yêu cầu encoder ngoại vi để xác

định vị trí Điều này có nghĩa rằng bạn có thể tiết kiệm chi phí và phức tạp trongviệc lắp đặt và duy trì

Dễ điều khiển: Động cơ bước dễ điều khiển bằng cách gửi xung điều khiển.

Điều này giúp đơn giản hóa việc lập trình và tích hợp vào hệ thống điều khiển

Điều khiển mức độ tích hợp cao: Động cơ bước có thể được tích hợp với

driver hoặc bộ điều khiển tích hợp (integrated controller) để tạo thành một hệ thốnghoàn chỉnh Điều này giúp giảm thiểu sự phức tạp trong việc tích hợp và lắp đặt

Tải trọng tương đối nhẹ: Động cơ bước thích hợp cho ứng dụng với tải trọng

tương đối nhẹ như việc nâng giấy trọng Chúng có thể cung cấp sức mạnh đủ lớn đểnâng tải trọng này mà không cần một hệ thống quá phức tạp

Độ ổn định và tải mặc định (holding torque): Động cơ bước có khả năng giữ

vị trí mà không cần tiêu thụ nhiều năng lượng Điều này quan trọng khi bạn cần giữ

vị trí của giấy trong thời gian dài sau khi nâng lên

Ta chọn các tham số ban đầu như sau :

 Góc bước θ=1,8 °

 Tốc độ bàn trượt :V L=0,2[mm/s ]

 Hệ số ma sát mặt trượt : μ=0,04

 Hiệu suất của khớp nối : η=0.9

 Hệ số ma sát trong của đai ốc : μ0=3

Momen hoạt động :

2.2.3 :Driver step

Ta chọn driver có sẳn là ZD-2HA860 với các ưu điểm

Tương thích và dễ tích hợp: Driver ZD-2HA860 được thiết kế để hoạt động tốt

với động cơ bước, đặc biệt là cho các ứng dụng cần kiểm soát vị trí và tốc độ chínhxác Sự tương thích này giúp dễ dàng tích hợp driver vào hệ thống điều khiển củabạn mà không cần thay đổi quá nhiều

Chất lượng và đáng tin cậy: driver ZD-2HA860 thường có chất lượng tốt và

đáng tin cậy, đảm bảo hiệu suất ổn định cho động cơ bước Điều này quan trọngtrong các ứng dụng yêu cầu tính ổn định và độ chính xác cao

Bảo dưỡng dễ dàng: driver ZD-2HA860 thường không đòi hỏi bảo dưỡng đặc

biệt và có thể hoạt động lâu dài mà không cần thay thế thường xuyên Điều này giúpgiảm chi phí và thời gian bảo dưỡng

Tích hợp bộ chopper: Một số phiên bản của driver ZD-2HA860 có tích hợp bộ

chopper, giúp điều chỉnh dòng định mức của động cơ bước một cách hiệu quả Điềunày cải thiện hiệu suất và giảm nhiệt độ hoạt động của động cơ

Bảo mật và bảo vệ: Driver ZD-2HA860 thường được trang bị các tính năng

bảo mật và bảo vệ như ngắt cầu, bảo vệ quá nhiệt, và bảo vệ quá dòng Điều nàyđảm bảo an toàn cho hệ thống và người sử dụng

Hình 2 5: Hình ảnh driver ZD-2HA860

NA-Cài đặt độ phân giải Microstep và dòng

Hình 2 6: Hình ảnh cài chế độ cho driver

Bảng 2 4: Cài đặt dòng điện hoạt động

Công tắc SW4: được sử dụng để điều chỉnh dòng đứng yên của động cơ Khi ở

vị trí OFF, dòng đứng yên sẽ được đặt là một nửa của dòng động cơ động (dynamiccurrent) mà bạn đã chọn Khi ở vị trí ON, dòng đứng yên sẽ được đặt bằng với dòngđộng cơ động (dynamic current) mà bạn đã chọn

Bảng 2 5: Cài đặt phân giải vi bước

Vi

bước

bước trênmỗi vòng

SW5

SW6

SW7

SW8

N

ON

ON

ON

FF

ON

ON

ON

N

OFF

ON

ON

FF

OFF

ON

ON

N

ON

OFF

ON

FF

ON

OFF

ON12

8

N

OFF

OFF

ON25

6

FF

OFF

OFF

ON

N

ON

ON

ON

FF

ON

ON

OFF

N

OFF

ON

OFF

FF

OFF

ON

OFF

N

ON

OFF

OFF

FF

ON

OFF

OFF

OFF20

0

FF

0FF

OFF

OFF

2.2.4.1 :Bước vít

Đây là thông số quan trọng nhất để tính toán và kiểm soát khoảng hành trình

di chuyển của đai ốc Bước là khoảng hành trình di chuyển được của đai ốc khiquay 1 vòng khép kín, độ chính xác càng lớn thì bước vít càng chính xác Một sốbước vít trong thực tế: 4mm, 5mm, 10mm, 12mm, 20mm Bước vít càng lớn, tốc độ

di chuyển càng nhanh nhưng khả năng chịu tải sẽ giảm Ngược lại, nếu bước vítnhỏ, thì tốc độ chậm nhưng chịu được tải lớn hơn

Hình 2 7: Hình ảnh trục vit me đã được lắp đặt

Với ứng dụng hiện tại cho mấy nâng cấp giấy chọn loại 5mm là phù hợp với

dự án

2.2.4.2 :Độ rơ (độ lỏng)

Đây là thông số được quyết định bởi nhà sản xuất, chất lượng gia công, độchính xác Nó là khoảng hở giữa trục ren và đai ốc trong trạng thái đứng yên (khôngxoay)

2.2.4.3 :Kích thước

Đường kính trục: Đây là đường kính ngoài của trục vít (đỉnh ren) Đường

kính càng lớn thì khả năng chịu tải sẽ lớn

Chiều dài: Chiều dài của vít me có mối liên hệ với đường kính Nếu đường

kính nhỏ mà chiều dài lớn thì vít me sẽ bị rung lắc trong quá trình hoạt động

Ta có khối lượng chi tiết là :

Khối lượng trục vít me và đai ốc : 560 (g)

Khối lượng của giấy và bàn giấy : 1800 (g)

m = 560 + 1800 = 2360 (g)

Lấy khối lượng trục vít và các chi tiết khác : 2500 (g)

Ta có lực dọc trục Fa tác dụng lên bộ truyền trục vit là tổng khối lượng giấy

ψ H=H /d2với H là chiều cao đai ốc , chọn ψ H=2

ψ h=h/ p với h là chiều cao của ren , p là bước ren , chọn ψ h=0,5

[q] áp suất cho phép phụ thuộc vào vật liệu chọn [q] = 10 (Mpa)

d2≥√π 2 0,5.1017,64 =23.70(mm)

Từ đó dựa vào thiết bị có sẵn trên thị trường ta chọn đường kính trục vít là :

25 (mm) ,bước vít là : 5 (mm) và chiều dài 500 (mm)

2.2.4.4 Một số loại linh kiện khác thường sử dụng kèm với trục vít me

Gối đỡ trục (ổ bi đỡ trục): Đây là gối đỡ 2 đầu trục của vít me, bên trong là

bạc đạn Gối đỡ chịu lực dọc trục và lực hướng tâm

Dưới đây là ổ bi đỡ trục vit me phi 25mm

Hình 2 8: Hình ảnh gối đỡ trục

Đai ốc : Được gắn vào trục vít me di chuyên cơ cấu tịnh tiến lên xuống

Dưới đây là đai ốc vit me phi 25mm

Hình 2 9: Hình ảnh đai ốc được gắn vào trục vít me

Động cơ: Tuỳ vào mục đích sử dụng mà sẽ có loại động cơ phù hợp Ở đây

được chọn là động cơ step

2.2.4.5 Những hạn chế của vít me

Xét trên cùng một chức năng, ngoài vít me ra còn có các chi tiết máy – linhkiện có thể đáp ứng được như: Bộ truyền đai răng, bộ truyền bánh răng thanh răng.Một số trường hợp ko thể sử dụng vít me được vì một số điểm hạn chế sau: