Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 71 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
71
Dung lượng
2,6 MB
Nội dung
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CẤPPHƠITỰĐỘNGCHOMÁYÉPĐỊNHHÌNHTHÉP TRỊN Họ tên sinh viên : TRƯƠNG BÁ TRUNG Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰĐỘNG Niên khóa: 2006-2010 Tháng năm 2010 CẤPPHÔITỰĐỘNGCHOMÁYÉPĐỊNHHÌNHTHÉP TRỊN Tác giả: TRƯƠNG BÁ TRUNG Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kĩ sư ngành ĐIỀU KHIỂN TỰĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: THS :NGUYỄN VĂN CƠNG CHÍNH KS : LÊ QUANG HIỀN Tháng 07 năm 2010 i LỜI CẢM ƠN Để có ngày hơm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cơ trường Đại Học Nơng Lâm T.p Hồ Chí Minh ,những người tận tâm truyền đạt cho em kinh nghiệm học quý báu suốt thời gian em học trường Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến tất Thầy ,Cơ Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ nói chung thầy cô Bộ môn Điều khiển tự nói riêng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi em hoàn thành tốt luận văn Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê văn Bạn-trưởng môn điều khiển tự động, thầy Nguyễn Văn Công Chính, thầy Lê Quang Hiền trực tiếp giúp đỡ ,hướng dẫn suốt trình em thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn đến tất người bạn lớp DH06TD, người anh em, người gắn bó, học tập giúp đỡ cho em suốt quãng thời gian qua q trình hồn thành luận văn Cuối cùng, em xin gởi lời cảm ơn đến anh chị gia đình, đặc biệt cha mẹ bậc sinh thành nuôi dưỡng dạy dỗ, bên cạnh em chỗ dựa vững để em có ngày hơm Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2010 Sinh viên thực Trương Bá Trung ii TĨM TẮT Đề tài “ CẤPPHƠITỰĐỘNGCHOMÁYÉPĐỊNHHÌNHTHÉP TRỊN” tiến hành từ tháng 04 năm 2010 đến 30 tháng 06 năm 2010: Trình tự thiết kế chế tạo hệ thống cấpphôitựđộngchomáyépđịnhhìnhthéptròn sau: Tiến hành gia công phận chuyển hướng phôi (trống quay) Chế tạo phận cử định hướng phôi Chế tạo máng dẫn phôi Chế tạo phận tháo phôi Chế tạo máng cấpphôi Lắp gắp phận vào khung máy ép, chế tạo gá đỡ chođộng cơ, cảm biến, cơng tắc hành trình… Thiết kế mạh điện tử Viết chương trình điều khiển, chạy thử chương trình Kết quả: Phần khí hoạt động tương đối tốt, chương trình điều khiển vi xử lý thành công Đã hồn thành hệ thống cấpphơitựđộng đưa vào sản suất thực tế iii MỤC LỤC Trang Trang tựa i Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách hình viii CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tầm quan trọng đề tài 1.3 Phạm vi đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN – TRA CỨU TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lí thuyết cấpphơitựđộng .3 2.1.1 Ý nghiã việc cấpphôitựđộng 2.1.2 Phân loại phương pháp cấpphôitựđộng 2.1.3 Các thành phần chủ yếu hệ thống cấpphôitựđộng 2.1.3.1 Phểu chứa phôi 2.1.3.2 Máng chuyển phôi .7 2.1.3.3 Cơ cấu định hướng .8 2.1.3.4 Cơ cấu làm phù hợp tốc độ phôi chuyển hướng 2.1.3.5 Cơ cấu phân chia chuyển hướng phôi 2.1.3.6 Cơ cấu nắm bắt giữ phôi 2.1.3.7 Ví dụ hệ thống cấpphôitựđộng .10 2.2 Tổng quan hệ thống sử dụng khí nén 11 2.2.1 Phần tử đưa tín hiệu 11 2.2.2 Phần tử sử lí tín hiệu 11 iv 2.2.2 2.3 Cơ cấu chấp hành 13 Tra cứu linh kiện điện tử thiết bị phụ vụ công tác điều khiển 13 2.3.1 Tìm hiểu LM7805 13 2.3.2 Tìm hiểu LM7812 14 2.3.3 Tìm hiểu optoPC817 .15 2.3.4 Tìm hiểu cảm biến tiệm cận loại từ cảm .16 2.2.4.1 Nguyên lí hoạt động cảm biến 16 2.2.4.2 Ưu nhược điểm cảu cảm biến tiệm cận loại từ cảm 16 2.2.4.3 Cảm biến tiệm cận loại NPN-PS05N 17 2.3.5 Động DC 12V có hộp số 17 2.3.6 Cơng tắc hành trình 18 2.3.7 Vi điều khiển 18 2.3.7.1 Định nghĩa 18 2.3.7.2 Tìm hiểu vi điều khiển ATMEGA16 19 2.3.8 Giới thiệu phần mềm codevision 23 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 24 3.1 Địa điểm thời gian thực đề tài 24 3.1.1 Địa điểm 24 3.1.2 Thời gian 24 3.2 Phương pháp thực đề tài 24 3.2.1 Phương pháp thiết kế phần khí 24 3.2.2 Phương pháp thiết kế phần điện tử 24 3.2 Phương tiện thực đề tài 25 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 4.1 Thiết kế hệ thống cấpphôitựđộngchomáyépđịnhhìnhthéptròn .26 4.1.1 Kích thước phơi ban đầu 26 4.1.2 Kích thước sản phẩm sau ép 26 4.1.3 Sơ đồ nguyên lí máyépđịnhhìnhthéptròn có sẵn 27 4.1.4 Sơ đồ khối mơ hìnhcấpphơitựđộngchomáyépđịnhhìnhthéptròn .28 v 4.2 Thiết kế, chế tạo phần khí 29 4.2.1 Máng cápphôi .29 4.2.2 Chế tạo phận chuyển hướng phôi chia phôi 31 4.2.2.1 Cấu tạo ống bao .31 4.2.2.2 Cấu tạo tang chuyển hướng 32 4.2.2.3 Cấu tạo moay .33 4.2.2.4 Cấu tạo trục 34 4.2.2.5 Chọn vận tốc quay phận chuyển hướng phôi 35 4.2.3 Chế tạo máng dẫn phôi 36 4.2.4 Chế tạo phận cử chặn phôi .36 4.2.4.1 Cấu tạo phận cử chặn .38 4.2.4.2 Cấu tạo cánh tay đòn .38 4.2.5 Chế tạo phận tháo phôi 39 4.2.5.1 Chế tạo chi tiết tháo phôi 39 4.3 Thiết kế phần điều khiển hệ thống vi xử lí 40 4.3.1 Sơ đồ khối điều khiển hệ thông vi xử lí .40 4.3.2 Sơ đồ mạch nguyên lí điều khiển hệ thống 41 4.3.3 Sơ đồ trạng thái hoạt động hệ thống .43 4.3.4 Chương trình điều khiển mạch 44 4.3.4.1 Lưu đồ giải thuật 45 4.3.4.2 Sơ đồ mạch nạp AVR 910USB 48 4.3.5 Chọn xy lanh khí nén van điều khiển 49 4.3.5.1 Chọn xy lanh khí nén điều khiển phận cử chặn phôi 49 4.3.5.2 Chọn xy lanh khí nén điều khiển phận tháo phôi 49 4.3.5.3 Chọn van solenoide 50 4.4 Kết khảo nghiệm 50 vi 4.4.1 Kết đạt Error! Bookmark not defined 4.4.2 Kết khảo nghiệm .52 4.4.2.1 Khảo nghiệm trống quay cảm biến tiệm cận 52 4.4.2.2 Khảo nghiệm phận tháo phôi .53 4.4.2.3 Khảo nghiệm chung 53 4.5 Thảo luận 52 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 55 5.1 Kết luận 55 5.2 Kiến nghị .55 TÀI LI U THAM KH O PH L C vii DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Robot cấpphơitựđộng điều khiển điện-khí nén Hình 2.2 Robot sếp sản phẩm vào thùng điện-khí nén Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát hệ thống cấpphôitựđộngHình 2.4 Một số hình dáng phểu cấpphơiHình 2.5 Một số loại máng chuyển phôi .7 Hinh 2.6 Sơ đồ định hướng phôiHình 2.7 Cơ cấu làm phù hợp tốc độ phôi .8 Hình 2.8 Một số cấu phân chia chuyển hướng phôiHình 2.9 Sơ đồ cấu nắm bắt giữ phôi 10 Hình 2.10 Thí dụ hệ thống cấpphôitựđộng 10 Hình 2.11 Các phần hệ thống điều khiển khí nén 11 Hình 2.12 Cấu tạo kí hiệu van 3/2 12 Hình 2.13 Cấu tạo kí hiệu van 5/2 .12 Hình 2.14 Xy lanh tác động tác động chiều kí hiệu .13 Hình 2.15 Động khí nén trạng thái làm việc 13 Hình 2.16 Sơ đồ chân LM7805 14 Hình 2.17 Sơ đồ chân LM7812 14 Hình 2.18 Tìm hiểu opto PC817 15 Hình 2.19 Sơ đồ cảm biến tiệm cận loại từ cảm 16 Hình 2.20 Sơ đồ chi tiết bên cảm biến tiệm cận 16 Hình 2.21 Cảm biến tiệm cận loại NPN-PS05N 17 Hình 2.22 Động DC12V 17 Hình 2.23 Cơng tắc hành trình .18 Hình 2.24 Sơ đồ cấu trúc chân vi điều khiển ATMEGA16 19 Hình 2.25 Sơ đồ khối ATMEGA16 .21 viii Hình 2.26 Giao diện phần mềm codevision 23 Hình 4.1 Kích thước phôi ban đầu .26 Hình 4.2 Hình dạng sản phẩm sau ép 26 Hình 4.3 Sơ đồ ngun lí máyépđịnhhìnhthéptròn có sẵn 27 Hình 4.4 Mơ hình thiết kế cấpphơitựđộngchomáyépđịnhhìnhthéptròn 28 Hình 4.5 Cấu tạo máng cấpphơi 30 Hình 4.6 Cấu tạo thành máng cấpphôi .30 Hình 4.7 Cấu tạo phận chuyển hướng phôi chia phôi 31 Hình 4.8 Cấu tạo ống bao trống 32 Hình 4.9 Cấu tạo tang chuyển hướng thứ 32 Hình 4.10 Cấu tạo tang chuyển hướng thư .33 Hình 4.11 Cấu tạo moay 33 Hình 4.12 Cấu tạo trục 34 Hình 4.13 Bảng thơng số số loại động giảm tốc DC .34 Hình 4.14 Động giảm tốc DC 12V 35 Hình 4.15 Cấu tạo máng dẫn phôi .36 Hình 4.16 Bộ phận cử định hướng phôi 37 Hình 4.17 Cấu tạo phận cử chặn phôi 38 Hình 4.18 Cấu tạo cánh tay đòn phận cử chặn phơi .38 Hình 4.19 Cấu tạo phận tháo phôi 39 Hình 4.20 Cấu tạo chi tiết tháo phôi .40 Hình 4.21 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 40 Hình 4.22 Sơ đồ ngun lí mạch điều khiển chung .42 Hình 4.23 Sơ đồ trạng thái hoạt động hệ thống .43 Hình 4.24 Sơ đồ mạch nạp cho AVR 48 Hình 4.25 Mạch nạp AVR910USB 48 Hình 4.26 Bảng chọn xy lanh khí nén 49 Hình 4.27 Van 4/2 40 Hình 4.28 Hệ thống cấpphơitựđộng sau hồn thành 51 ix B STOP Delay_ms(2500) Reset xy lanh tháo phôi (PORTB.4=0); STOP Delay_ms(2500) Reset xy lanh đh phôi (PORTB.4=0); STOP END 47 4.3.4.2 Sơ đồ mạch nạp AVR910USB : Hình 4.24: Sơ đồ mạch nạp cho AVR Hình 4.25: Mạch nạp AVR910USB Mạch nạp AVR910USB mạch nạp hoàn chỉnh kết nối với cổng USB máy tính (cổng COM ảo), có kích thước nhỏ gọn, tốc độ cao Mạch tương thích hầu hết với 48 trình dịch phổ biến CodevisionAVR, AVR Prog Hổ trợ tấc dòng AVR có mặt Việt Nam 4.3.4 Chọn xy lanh khí nén van điều khiển: 4.3.4.1 Chọn xy lanh khí nén điều khiển phận cử định hướng phơi : Căn theo điều kiện thực tế nhu cầu sử dụng ta chọn xy lanh điều khiển phận cử định hướng xy lanh đơn tác động chiều: Căn vào tra cứu xy lanh ta chọn sau: Đường kính xy lanh 25(mm) Đường kính cần pít tơng 12(mm) Vận tốc 7(m/s) Chiều dài hành trình:114(mm) Bảng chọn xy lanh: Hình 4.26 Bảng chọn xy lanh 4.3.4.2 :Chọn xy lanh khí nén điều khiển phận tháo phôi : Xy lanh đơn tác động chiều có: Đường kính xy lanh 25(mm) Đường kính cần pittong 12(mm) Chiều dài hành trình:128(mm) 49 4.3.4.3 Chọn van điều khiển: Do hệ thống dùng xy lanh riêng biệt nên ta sử dụng van điều khiển riêng Hệ thống điều khiển điện nên ta sử dụng van solenoid 4/2, diện áp 24VDC nhận tác độngtừ vi xử lý Kí hiệu: Hình 4.27 Van 4/2 4.4 Kết khảo nghiệm: 4.4.1 Kết đạt được: Phần khí hoạt động tương đối tốt, chương trình điều khiển vi xử lý thành cơng Đã hồn thành hệ thống cấpphơitựđộng đưa vào sản suất thực tế Trình tự thiết kế chế tạo hệ thống sau: Tiến hành gia công phận chuyển hướng phôi (trống quay) 50 Chế tạo phận cử định hướng phôi Chế tạo máng dẫn phôi Chế tạo phận tháo phôi Chế tạo máng cấpphôi Lắp gắp phận vào khung máy ép, chế tạo gá đỡ chođộng cơ, cảm biến, cơng tắc hành trình… Lắp ghép xy lanh phận khác vào hệ thống ta hệ thống cấpphơitựđộng hồn chỉnh chomáyép sau: 51 Hình 4.28 Hệ thống cấpphơitựđộng sau hồn thành 4.4.2 Kết khảo nghiệm: Thời gian khảo nghiệm : Ngày tháng năm 2010 Địa điểm khảo nghiệm : Tại xưởng nhà thầy Lê Văn Bạn Người khảo nghiệm : Trương Bá Trung 4.4.2.1 Khảo nghiệm trống quay cảm biến tiệm cận: - Phần khí: Hoạt động tốt, trống quay không xảy tượng lắc, rung - Phần điều khiển: Động hoạt động ổn định, qn tính động thấp khơng ảnh hưởng đến q trình hoạt động hệ thống Cảm biến tiệm cận hoạt động tốt, nhận biết xác vị vít định vị rãnh tang trống Thời gian từ trống dừng (khi gặp cảm biến tiệm cận) đến trống tiếp tục quay (nếu máy không thực trình ép ) 0,5 s Thời gian trống quay vị trí rãnh liên tiếp 1s 52 4.4.2.1 Khảo nghiệm phận tháo phơi : Phần khí : Hoạt động tốt, tháo sản phẩm sau ép xong, xy lanh tháo phơi hoạt động tốt Thời gian hồn thành tháo sản phẩm s 4.4.2.2 Khảo nghiệm chung toàn hệ thống : Kết quả: - Phần khí: hoạt động tương đối tốt, cấptựđộngphơithép vào máyép - Chương trình điều khiển vi xử lý hoạt động ổn định Trung bình 1h hoạt động có hệ thống cấpphơitự động, máyépép 300 sản phẩm, trung bình phút sản phẩm: Đã khắc phục tình trạng đầu sản phẩm sau ép không Bảng khảo sát kết hệ thơng cấp phơi: Kích thước phơi Thời gian khảo sát (mm) Số lượng phơicấp Số lượng phơi xác ép khơng cấp thành phẩm xác 560 ph 561 ph 562 ph 559 ph 4.5 Thảo luận: Trong trình hoạt động hệ thống cấpphơichomáyépđịnhhìnhthéptròn ta rút số vấn đề sau: - Phôicấp trước đưa vào máng phải có kích thước tương đối xác 560±1mm - Phơi phải duỗi thẳng trước cho vào máng cấpphôi 53 - Máng cấpphôi chứa phơi với số lượng khoảng từ 10 phôi phải xếp trước hệ thống bắt đầu hoạt động, đưa phơi vào máng cấp với số lượng nhiều dễ xảy tượng kẹt phơi - Có thể tăng suất máyép cách : Tăng tốc độ quay tang trống (tối đa khoảng 10 vòng/phút) cao phơicấp khơng xác Giảm bớt thời gian khâu trung gian như: thời gian xy lanh điều khiển phận cử chặn phôi, thời gian xy lanh điều khiển phận tháo phôi - Hệ thống cấpphôi theo kiểu trống quay có nhiều ưu điểm như: thiết kế chế tạo dễ dàng, dễ điều khiển, cấpphơi xác vào máyép Tuy nhiên mơ hìnhcấpphơi theo hình thức có hạn chế như: Đòi hỏi phơicấp phải mức độ xác cao chiều dài biên dạng Phôi giám sát suốt hành trình cấpphơi dễ dàng cấp khơng xác 54 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN: Trong trình thực đề tài :”CẤP PHƠITỰĐỘNGCHOMÁYÉPĐỊNHHÌNHTHÉP TRỊN”.Tơi có kết luận sau: - Hệ thống cấpphôi điều khiển dễ dàng - Hệ thống hoạt động tương đối ổn định - Các xy lanh khí nén van hoạt động ổn định - Đường ống khí nén khơng bị rò rĩ - Tuy suất khơng tăng so với chưa có hệ thống cấpphơitựđộngtựđộng hóa hoạt độngmáy ép, giảm nhân công lao động - Sản phẩm tạo đáp ứng nhu cầu sử dụng 5.2 KIẾN NGHỊ: - Do thời gian thực kiến thức hạn chế nên hệ thống cấpphôitựđộngchomáyépđinhhìnhthéptròn chưa hồn chỉnh lắm, thường hay xảy tượng như: kẹt phôi q trình cấp, phơi văng ngồi, suất chưa tăng, cấpphơi có kích thước xác, phải tương đối thẳng, đề nghị hoàn thiện để hệ thống hoạt động hiệu - Cần nghiên cứu cải tiến máng cấpphôicho lúc chứa nhiều phơi mà khơng xảy tượng kẹt phơi, kích thước hình dạng phơicấp khơng cần phải xác phù hợp với điều kiện thực tế phôi cắt tay nên không tránh khỏi sai sót - Cần tìm hiểu, nghiên cứu thêm mơ hìnhcấpphơi hiệu chomáyépđịnhhìnhthéptròn 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu mạnh lực, Phạm văn Song Trang bị công nghệ cấpphôitựđộng Đại học Đà nẵng Dương Minh Trí Cảm biến ứng dụng Nhà xuất KH&KT 2001 Hồ Viết Bình, Trần Thế San Tựđộng hóa q trình sản suất Đại Học SPKT thành phố HCM, 192 Trang, Nhà xuất khoa học kĩ thuât Lê Công Dưỡng Vật liệu học Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2000 Lưu Đức Hòa 2003 Giáo trình khí đại cương Đại học bách khoa Đà nẵng, 63 trang Ngô Diên Tập Kỹ thuật vi điều khiển AVR Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2003 Nguyễn Hữu Phước Đo lường điều khiển Nhà xuất Hồng Đức Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy tập Nhà xuất Giáo Dục 1999 Nguyễn Hồng Phong Giáo trình sức bền vật liệu Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM 10 Nguyễn Ngọc Phương 1999 Hệ thống điều khiển khí nén Nhà xuất giáo dục,120 trang 11 Phạm Minh Hà Kỹ thuật mạch điện tử Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 12 Trần Quang Vinh, Chử Văn An Nguyên lý kỹ thuật điện tử Nhà xuất Giáo Dục 2005 13 Văn Thế Minh Kỹ thuật vi xử lý Nhà xuất Giáo Dục 1997 14 Web: www.alldatasheet.com 15 Web:www.atmel.com; www.dientuvietnam.net; www.dieukhientudong.com , www.vagan.dieukhien.net; www.chodansinh.net 16 Tìm hiểu mơ khí nén trang: www.fluidsim.com; www.festo- didactic.com 17 Web: www.consumer.philips.com, www.allproducts.com 56 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Chương trình điều khiển hệ thống phần mềm codevision: #include #include void main(); unsigned char mode,kt,a,b; // External Interrupt service routine interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) { PORTB=0x00; PORTC=0xff; PORTD=0xff; a=0; delay_ms(100); main(); } void main(void) { // External Interrupt(s) initialization // INT0: On // INT0 Mode: Low level // INT1: Off // INT2: Off GICR|=0x40; MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00; GIFR=0x40; // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00; // Global enable interrupts #asm("sei") PORTB=0x00; DDRB=0xFF; PORTC=0xFF; DDRC=0b00001000; PORTD=0XFF; DDRD=0b00000000; while (1) { if(PINC.2==0) a=1;//nhan nut start if (a==1) { PORTB.0=1;// dong co chay for (b=0;b