Trong thời đại hiện nay nhu cầu về giáo dục và đào tạo đang được tập trung phát triển và luôn là ưu tiên hàng đầu tại mọi quốc gia trên thế giới Một dụng cụ học tập và làm làm việc không bao giờ thiếu và được sử dụng rất rộng rãi ở mọi lúc mọi nơi và thích hợp với mọi lứa tuổi là cuốn sổ tay tập vở Nó giúp chúng ta ghi chép nhanh lại những kiến thức thông tin cần thiết một thiết bị lưu trữ dữ liệu tuyệt vời Vậy nên việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo một sản phẩm công nghệ tiện lợi đảm bảo được chất lượng sản phẩm an toàn và dễ sử dụng đối với người lao động sẽ đặt ra một vấn đề đáng để ta đặc biệt quan tâm Xuất phát từ mục tiêu trên nhóm chúng em đã nghiên cứu và chế tạo thành công Máy đóng tập không chỉ đảm bảo sản phẩm làm ra đạt chất lượng sử dụng mà còn đáp ứng được nhu cầu thẩm mĩ của người dùng máy có thể dùng được với nhiều loại giấy khác nhau Máy được thiết kế phù hợp với nhu cầu sản xuất vừa và nhỏ Máy sử dụng hoạt động của các động cơ và các cơ cấu truyền động đơn giản nhỏ gọn và dẽ dàng tìm kiếm thay thế nếu xảy ra hư hỏng được vận hành bởi bộ vi điều khiển trung tâm Arduino điều khiển toàn bộ hoạt động của các cơ cấu làm việc Với việc áp dụng các kiến thức điện tử các chương trình điều khiển vào trong thiết kế đã tạo nên kết quả khá khả quan đảm bảo kết cấu nhỏ gọn nhưng vẫn hoạt động hiệu quả và đảm bảo chất lượng của sản phẩm
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MÁY ĐĨNG TẬP Người hướng dẫn: TS LÊ HOÀI NAM Sinh viên thực hiện: LÊ NGỌC TƯỜNG QUANG NGUYỄN VĂN LONG Số thẻ sinh viên : 101120309 101120352 Đà Nẵng, 2017 TÓM TẮT Tên đề tài: MÁY ĐÓNG TẬP Sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp: Lê Ngọc Tường Quang 101120309 12CDT1 Nguyễn Văn Long 101120352 12CDT2 Nội dung: Trong thời đại nay, nhu cầu giáo dục đào tạo tập trung phát triển ưu tiên hàng đầu quốc gia giới Một dụng cụ học tập làm làm việc không thiếu sử dụng rộng rãi lúc, nơi thích hợp với lứa tuổi sổ tay, tập Nó giúp ghi chép nhanh lại kiến thức, thông tin cần thiết, "thiết bị lưu trữ liệu" tuyệt vời Vậy nên việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo sản phẩm công nghệ tiện lợi, đảm bảo chất lượng sản phẩm, an toàn dễ sử dụng người lao động đặt vấn đề đáng để ta đặc biệt quan tâm Xuất phát từ mục tiêu trên, nhóm chúng em nghiên cứu chế tạo thành cơng “Máy đóng tập” khơng đảm bảo sản phẩm làm đạt chất lượng sử dụng mà đáp ứng nhu cầu thẩm mĩ người dùng (máy dùng với nhiều loại giấy khác nhau) Máy thiết kế phù hợp với nhu cầu sản xuất vừa nhỏ Máy sử dụng hoạt động động cấu truyền động đơn giản, nhỏ gọn dẽ dàng tìm kiếm thay xảy hư hỏng, vận hành vi điều khiển trung tâm Arduino điều khiển toàn hoạt động cấu làm việc Với việc áp dụng kiến thức điện tử, chương trình điều khiển vào thiết kế tạo nên kết khả quan, đảm bảo kết cấu nhỏ gọn hoạt động hiệu đảm bảo chất lượng sản phẩm Máy gồm phận: • Bộ phận lấy giấy, bỏ bìa • Bộ phận hiệu chỉnh vận chuyển giấy • Bộ phận đóng ghim • Bộ phận gập đôi tập ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành Lê Ngọc Tường Quang 101120309 12CDT1 Cơ điện tử Nguyễn Văn Long 101120352 12CDT2 Cơ điện tử Tên đề tài đồ án: Máy đóng tập Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nội dung Lê Ngọc Tường Quang Tính tốn thiết kế chọn lựa chi tiết cấu Nguyễn Văn Long khí, thiết bị linh kiện điện tử, mạch điện tử điều khiển hệ thống b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nội dung Lê Ngọc Tường Quang Viết chương trình điều khiển phận bấm ghim phận gập đôi tập Nguyễn Văn Long Viết chường trình điều khiển phận lấy giấy, bỏ bìa phận hiệu chỉnh, vận chuyển giấy Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Lê Ngọc Tường Quang Nguyễn Văn Long Nội dung Bản vẽ lưu đồ thuật tốn, vẽ sơ đồ động tồn máy b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nội dung Lê Ngọc Tường Quang Bản vẽ tổng thể Nguyễn Văn Long Bản vẽ mạch nguyên lý, vẽ sơ đồ khối hệ thống điều khiển Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: TS Lê Hoài Nam Kiểm tra ý tưởng thiết kế đề tài đồ án, sửa chửa bổ sung nội dung hàm lượng công việc cần thực thông qua đồ án Kiểm tra tiến độ hồn thành đồ án góp ý, sửa chữa có sai sót Kiểm tra, sửa chữa thuyết minh vẽ Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/2/2017 Ngày hoàn thành đồ án: 28/5/2017 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày 28 tháng năm 2017 Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nhân loại trải qua phát triển khơng ngừng mặt.Trong đó, lĩnh vực điều khiển tự động hố đóng vai trị khơng nhỏ Điện tử góp phần lớn vào q trình tự động hố, thực giúp người có tiến vượt bậc Đặc biệt nhà máy, khu công nghiệp, việc ứng dụng tự động hóa vào sản xuất với xu hướng tối ưu hóa, đại hóa nhằm đem lại suất hiệu cao cho người Tuy Việt Nam việc nghiên cứu ứng dụng thành tựu “vi điều khiển”còn mẻ thời điểm Trong xu hướng chung đó, việc vận dụng kiến thức mà chúng em học trình học tập trường tìm hiểu thêm qua tài liệu, chúng em thực xong đồ án tốt nghiệp với đề tài “Máy đóng tập” Đồ án vận hành chủ yếu dựa vào điều khiển vi điều khiển Arduino tảng khí xác, hệ thống hoạt động cách tự động theo chu trình thiết lập sẵn Tuy nhiên phạm vi trình độ chúng em hạn chế nên việc nghiên cứu, tìm hiểu chế tạo cịn nhiều thiếu sót, vướng mắc Do đề tài mới, lần áp dụng vào thực tế để chế tạo thành hệ thống nên việc thực gặp nhiều khó khăn, khó tránh khỏi thiếu sót Trong trình làm đề tài, em xin cảm ơn thầy TS Lê Hồi Nam tận tình bảo, định hướng cho em hoàn thành tốt đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 18 tháng năm 2017 Sinh viên thực hiện: Lê Ngọc Tường Quang i Nguyễn Văn Long CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan chấp hành nghiêm qui định liêm học thuật trình thực đồ án tốt nghiệp này, tuyệt đối khơng có chép, trộm cắp ý tưởng, vi phạm luật sở hữu trí tuệ với sản phẩm Số liệu kết nghiên cứu đồ án trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ cho việc thực đồ án cảm ơn thơng tin trích dẫn đồ án rõ nguồn gốc rõ ràng phép công bố Nếu vi phạm, chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Sinh viên thực hiện: Lê Ngọc Tường Quang ii Nguyễn Văn Long MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÓNG TẬP 1.1.Giới thiệu tập vở, sổ tay 1.1.1 Tổng quan lịch sử .2 1.1.2 Thành phần tập vở, sổ tay 1.2 Giới thiệu tổng quan hệ thống tự động hóa 1.3 Sự cần thiết tầm quan trọng máy đóng tập CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ 2.1 Tính tốn thiết kế q trình lấy giấy, bỏ bìa 2.1.1 Quá trình lấy giấy 2.1.2 Thiết kế hệ thống bỏ bìa 12 2.2 Tính tốn thiết kế q trình hiệu chỉnh vận chuyển giấy 19 2.2.1 Tính tốn thiết kế trình hiệu chỉnh giấy 19 2.2.2 Thiết kế băng tải vận chuyển giấy 22 2.3 Thiết kế phận đóng ghim .27 2.3.1 Tính tốn, chọn lựa phận cần thiết cấu 28 2.3.2 Kiểm nghiệm truyền vitme đai ốc độ bền : 30 2.3.3 Kiểm nghiệm truyền vitme đai ốc theo điều kiện ổn định : 31 2.4 Tính tốn thiết kế phận gập đôi tập 32 2.4.1 Cơ cấu nâng giấy 32 2.4.2 Cơ cấu chèn ép gập đôi tập 35 iii 2.5 Mơ hình tổng thể toàn máy .38 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 39 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 39 3.2 Giới thiệu vi điều khiển Arduino 40 3.2.1 Arduino Uno R3 40 3.2.2 Arduino Nano 43 3.3 Mạch điều khiển động L298N 44 3.3.1 Thông số kỹ thuật 44 3.3.2 Các chân tín hiệu 45 3.4 Module điều khiển động bước A4988 46 3.4.1 Thông số kỹ thuật 46 3.4.2 Tính 46 3.4.3 Sơ đồ kết nối nguyên lý 46 3.5 Động servo SG90 9G .47 3.5.1 Giới thiệu 47 3.5.2 Thông số kỹ thuật 47 3.5.3 Điều khiển 47 3.6 Module rơ-le 48 3.6.1 Giới thiệu 48 3.6.2 Thông số kỹ thuật 48 3.7 Rơ-le công suất MY2 48 3.7.1 Giới thiệu 48 3.7.2 Thông số kỹ thuật 49 3.8 Công tắc hành trình .49 3.8.1 Giới thiệu 49 3.8.2 Thông số kỹ thuật 50 3.9 Led thu, phát hồng ngoại 50 3.9.1 Giới thiệu 50 3.9.2 Thông số kỹ thuật 50 3.10 Bộ nguồn máy tính .51 iv 3.10.1 Giới thiệu 51 3.10.2 Quy ước chung mức điện áp 51 3.10.3 Nguyên lý hoạt động 52 CHƯƠNG 4: NGUYÊN LÝ VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 53 4.1 Nguyên lý điều khiển hệ thống 53 4.1.1 Bộ phận lấy giấy, bỏ bìa 53 4.1.2 Bộ phận hiệu chỉnh giấy vân chuyển giấy 53 4.1.3 Bộ phận đóng ghim 53 4.1.4 Bộ phận gập đôi tập 53 4.2 Sơ đồ mạch nguyên lý 54 4.3 Chương trình điều khiển 55 4.3.1 Arduino Uno R3 55 4.3.2 Arduino Nano 61 CHƯƠNG 5: LẮP RÁP VÀ HIỆU CHỈNH MÁY .66 5.1 Quá trình gia công lắp ráp 66 5.2 Hiệu chỉnh máy .67 5.3 An toàn lao động 68 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 v DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 2.1 Bảng thơng số kích thước bi trượt 15 Bảng 2.2 Bảng thơng số kích thước gối đỡ 17 Bảng 2.3 Bảng tiêu chuẩn ASTM A500 cho thép 38 Bảng 3.3 Các chế độ điều khiển động bước 46 Hình 1.1 Tập Hình 1.2 Bộ sổ tay truyện dân gian Hình 1.3 Các loại sổ tay thông dụng Hình 1.4 Một vài chất liệu màu sắc giấy thường dùng Hình 1.5 Giấy ford Hình 1.6 Giấy bristol Hình 1.7 Giấy couche Hình 1.8 Giấy duplex Hình 1.9 Giấy crystal Hình 1.10 Loại sổ tay tập sử dụng ghim để cố định Hình 1.11 Một số hệ thống sản xuất tự động Hình 1.12 Máy đóng ghim thủ cơng Hình 1.13 Máy làm học sinh bán tự động Hình 2.1 Khung đựng giấy Hình 2.2 Bộ phận đưa giấy lên băng tải giấy 11 Hình 2.3 Động giảm tốc 12 VDC 1632T 11 Hình 2.4 Hệ thống bỏ bìa .12 Hình 2.5 Hộp đựng bìa 13 Hình 2.6 Động encoder có giảm tốc GA25 V1 13 Hình 2.7 Cơ cấu kẹp bìa .14 Hình 2.8 Động servo SG90-9G 14 vi Tên đề tài: Máy đóng tập pinMode(5,OUTPUT); // Step pin pinMode(6,OUTPUT); // Dir - pin digitalWrite(4,LOW); pinMode(10,OUTPUT); pinMode(11,OUTPUT); // Step pin pinMode(12,OUTPUT); // Dir - pin digitalWrite(10,LOW); } void loop() { if(digitalRead(A0)==LOW) { laplai=1; } if(laplai == 1) { bandau(); digitalWrite(laygiay, LOW); delay(500); for(x = 0; x < 10; x++) { phanlaygiay(); chinhgiay(); } digitalWrite(laygiay, HIGH); phanlaybia(); kepbia(); dichuyenbiatoi(); nhabia(); khongcan(); kep(); can(); kep(); dichuyenbialui(); khongcan(); SVTH: Lê Ngọc Tường Quang 12CDT1 Nguyễn Văn Long 12CDT2 Hướng dẫn: TS Lê Hồi Nam Trang 56 Tên đề tài: Máy đóng tập laplai=2; } if(laplai == 2) { digitalWrite(10,LOW); bangtailan1(); delay(1500); bangtailan2(); delay(500); kep(); delay(500); laplai=1; } } void phanlaygiay() { digitalWrite(2,HIGH); digitalWrite(3,LOW); delay(1200); digitalWrite(2,LOW); digitalWrite(3,LOW); delay(500); digitalWrite(2,LOW); digitalWrite(3,HIGH); delay(200); digitalWrite(2,LOW); digitalWrite(3,LOW); delay(1100); } void chinhgiay() { gServo1.write(90); delay(200); gServo1.write(0); delay(200); SVTH: Lê Ngọc Tường Quang 12CDT1 Nguyễn Văn Long 12CDT2 Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam Trang 57 Tên đề tài: Máy đóng tập } void kepbia() { gServo2.write(120); delay(200); } void nhabia() { gServo2.write(0); delay(200); } void can() { gServo1.write(80); gServo3.write(90); delay(200); } void khongcan() { gServo1.write(0); gServo3.write(0); delay(200); } void bandau() { gServo1.write(0); gServo3.write(90); delay(200); } void kep() { digitalWrite(7,LOW); // Enable LOW digitalWrite(9,LOW); // Dir HIGH for(y = 0; y =1200) { digitalWrite(9, LOW); e=2; } } if( e == ) { delay(1000); digitalWrite(8, HIGH); if( pulse =1500) { digitalWrite(9, LOW); delay(500); e=5; } } if( e == 5) { digitalWrite(8, HIGH); if( pulse