Hệ thống giá đỡ hàng hóa trong kho lưu trữ tùy theo yêu cầu và mục đích sử dụng của nó để lựa chọn vật liệu thích hợp làm giá đỡ. Sau khi khảo sát trên thực tế thì nhóm thấy hệ thống giá đỡ phải có khả năng chịu tải trọng lớn, chắc chắn, độ an toàn cao nên cần phải lựa chọn vật liệu tốt làm nơi lưu trữ hàng hóa đáp ứng được những yêu cầu đặt ra.
Gỗ MDF chính là gỗ công nghiệp với các thành phần sợi gỗ kết hợp cùng với phụ gia, keo, chất bảo vệ gỗ được viết tắt của cụm từ Medium Density Fiberboard (ván sợi mức độ trung bình), gỗ MDF chính là tên gọi chung của các sản phẩm ván ép bột sợi có tỷ trọng trung bình được nén chặt lại với công nghệ máy móc hiện đại.
Hình 2.8: Gỗ công nghiệp MDF
Ưu điểm:
Là sản phẩm được sản xuất trên dây chuyền hiện đại chính vì vậy đã được xử lý kỹ càng cả đảm bảo không bị cong vênh mối mọt sau sau quá trình sử dụng nó vượt trội hoàn toàn hơn so với các dòng sản phẩm gỗ tự nhiên. Chính vì vậy mà nó cực kỳ phù hợp với khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa tại Việt Nam
Gỗ MDF có thể dễ dàng kết hợp với nhiều bề mặt khác nhau tạo nên những giá trị thẩm mỹ giúp cho bạn định hình nhiều phong cách cũng như tìm ra cho mình một sản phẩm phù hợp với gu thời trang cá tính của bản thân cũng như phong cách của tổng thể ngôi nhà
Tiết kiệm thời gian và mang lại cho bạn khả năng tiết kiệm về tài chính
Nếu như so sánh giá thành của MDF đối với các dòng sản phẩm gỗ tự nhiên thì mức giá của nó rẻ hơn rất nhiều vì vậy mà nó mang đến cho bạn khả năng tiết kiệm tối đa về tài chính
Nhược điểm:
Không đảm bảo được độ dẻo dài giống như các dòng sản phẩm gỗ tự nhiên khác
Không phù hợp để thiết kế phong cách hoài cổ, các món đổ nội thất chạm khắc chạm độc đáo chỉ thiết kế với phong cách hiện đại
Trong quy trình sản xuất gỗ MDF độ dày của nó có giới hạn vì vậy nếu như muốn thiết kế một sản phẩm nội thất đặc thù thì cần phải ghép các sản phẩm với nhau rất mất thời gian
2.4.2 Hệ thống vận chuyển
Hệ thống vận chuyển trong kho rất đa dạng, tùy theo yêu cầu về công nghệ, về hàng hóa, hình thức xuất nhập… mà có những phương thức vận chuyển tương ứng. Hiện nay hệ thống vận chuyển đã có áp dụng như: băng tải, cơ cấu ba trục cố định, xe tự hành…
Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động ở các công ty vận chuyển, siêu thị… băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vận chuyển hàng từ kho tới nơi tập kết để vận chuyển đi hoặc từ nơi sản xuất về kho. Băng tải có rất nhiều loại, mỗi loại dùng để di chuyển những vật liệu khác nhau.
a) Hệ thống băng tải
Hệ thống băng tải là một thiết bị xử lý vật liệu cơ khí di chuyển hàng hóa, vật tư từ nơi này đến nơi khác trong một đường dẫn xác định trước. Băng tải
đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng liên quan đến việc vận chuyển từ vật liệu nhẹ đến vật liệu nặng hoặc cồng kềnh. Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng và hiệu quả đối với nhiều loại vật liệu.
Hình 2.9: Hệ thống băng tải
Ưu điểm:
Có thể tải các vật liệu nặng: dựa trên mức MPA cao, độ đàn hồi cao, số lượng vải và độ dày cao
Độ bền lâu: độ đàn hồi theo chiều dọc thấp.
Chống mài mòn.
Chịu được độ ẩm cao, tạm thời, hóa chất.
Khó bị tách các lớp vải vì liên kết giữa các lớp vải và cao su rất bền.
Nhược điểm:
Không nên tải với tốc độ quá nhanh.
Độ dốc thấp.
Sự đơn giản có nghĩa là các tính năng rất hạn chế
Đai có thể khó làm sạch và thường không để lại kết quả thành công.
b) Cơ cấu ba trục cố định
Cơ cấu ba trục cố định hay Robot XYZ, là hệ thống kết hợp nhiều bộ truyền động tuyến tính di chuyển với các hướng vuông góc nhau, tạo nên các chuyển động linh hoạt trong một không gian 3 chiều nhất định. Các bộ truyền động thành phần của dạng robot này có thể được gắn trực tiếp với nhau hoặc thông qua một hệ thống khung hỗ trợ. Nhờ sự phối hợp hoạt động của các bộ
truyền động - dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm, hệ thống 3 trục XYZ trở thành robot linh hoạt đáp ứng nhiều ứng dụng trong sản xuất.
Các hướng chuyển động của loại robot này chỉ bao gồm X- Y - Z những hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều dây truyền sản xuất tự động, lắp ráp tự động, in khắc tự động, đo đạc, dò quét, vv ... Điều này là nhờ vào khả năng di chuyển linh hoạt với tốc độ nhanh và tính chính xác cao của hệ thống Robot XYZ. Ngoài ra, robot này còn cho phép tải lớn với thiết kế đặc biệt.
Cấu tạo:
Cơ cấu ba trục cố định có cấu tạo gồm bốn thành phần chính:
• 3 bộ truyền động tuyến tính (hoặc nhiều hơn) với 3 hướng di chuyển vuông góc với nhau.
• 3 động cơ điều khiển đảm nhận nhiệm vụ điều khiển chuyển động trục của các bộ truyền động.
• 1 bộ controller trung tâm
• Cổng tín hiệu IO (input và output) đón tín hiệu số.
Nguyên lý hoạt động:
Bộ controller trung tâm đóng vai trò là bộ não của Robot XYZ. Với một số Robot XYZ có yêu cầu đơn giản, có thể sử dụng hệ thống PLC để làm controller trung tâm. Nhưng với các yêu cầu hoạt động phức tạp, controller trung tâm buộc phải dùng Robot Controller. Bộ nhớ controller trung tâm này sẽ được lập trình và lưu lại những nhiệm vụ và hành trình của cơ cấu 3 trục. Khi được kích hoạt, bộ controller trung tâm sẽ gửi tín hiệu đến 3 bộ động cơ điều khiển - phụ trách nhiệm vụ điều khiển di chuyển của các bộ truyền động tuyến tính. Khi nhận được tín hiệu, các động cơ điều khiển sẽ điều khiển các bộ truyền động, tạo sự kết hợp hoạt động song song để di chuyển đến vị trí đã được lập trình trước. Sau đó cổng tín hiệu IO (input - ouput) sẽ nhận tín hiệu số từ controller trung tâm để bắt đầu kích hoạt robot thực hiện thao tác nhiệm vụ hoặc dừng thao tác như đã lập trình. Đó là toàn bộ nguyên lý hoạt động cơ
bản của Robot XYZ, áp dụng cho các loại hệ thống Robot XYZ với cấu tạo khác nhau.
Hình 2.10: Cơ cấu ba trục cố định
Ứng dụng
Cơ cấu ba trục cố định là hệ thống robot đơn giản nhưng tính năng hoạt động vô cùng linh hoạt trong không gian 3 chiều với độ chính xác và tốc độ cao cùng tải lớn. Không những vậy, hệ thống robot này còn có tính thích nghi cao. Các thông số như độ dài hành trình, khả năng tải và tốc độ của hệ thống Robot XYZ đều có thể thay đổi thông qua việc thay đổi các thành phần cấu tạo của Robot. Nhờ những tính năng hữu ích của mình, hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trong các ngành tự động hóa. Ví dụ như hệ thống lắp ráp tự động, in khắc tự động, đo đạt, dò quét - kiểm tra chất lượng, thao tác hiệu chỉnh tự động....
2.4.3 Truyền động cơ khí a, Vitme đai ốc a, Vitme đai ốc
Ưu điểm:
Cấu tạo đơn giản, thắng lực lớn, thực hiện được dịch chuyển chậm.
Bộ truyền có khả năng tải cao, làm việc tin cậy, không gây ồn.
Có thể thực hiện được di chuyển chính xác cao với khả năng tự hãm lớn.
Hình 2.11: Vitme đai ốc
Nhược điểm:
Hiệu suất thấp do ma sát trên ren.
Ren chóng mòn khi phải làm việc với tốc độ cao.
b, Bộ truyền đai răng:
Ưu điểm:
Bộ truyền lực có tính đàn hồi, có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp.
Bộ truyền đại có khả năng truyền chuyển động giữa hai trục khá xa nhau, mà kích thước của bộ truyền không lớn lắm
Bộ truyền làm việc êm, không gây tiếng ồn, chịu sốc, không cần bôi trơn, phí tổn bảo dưỡng ít.
Đảm bảo an toàn cho động cơ khi có quá tải.
Hình 2.12: Bộ truyền đai răng
Nhược điểm:
số vòng quay không ổn định, khả năng tài không cao.
Kích thước của bộ truyền lớn hơn các bộ truyền khác, khi làm việc với tải trọng lực kéo như nhau.
Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biệt khi làm việc với vận tốc cao.
Lực tác dụng lên trục và ổ lớn, có thể gấp 2-3 lần so với các bộ truyện khác.
Thêm tải trọng lên ổ trục do lực căng cần thiết của dây đai. Nhiệt độ ứng dụng bị giới hạn.
2.4.4 Động cơ bước
Động cơ bước hay còn gọi là Step Motor là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của roto có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết.
Cấu tạo: Động cơ bước có cấu tạo bao gồm roto là một dãy các lá nam châm vĩnh cửu xếp chồng lên nhau, trên các lá này lại chia thành các cặp cực đối xứng nhau. Stato được cấu tạo từ sắt từ, trên đó có chia các rãnh để đặt cuộn dây, ví dụ như động cơ bước 2 pha có 4 cuộn dây. Khi cấp 1 xung điện vào cuộn dây trên stato thì roto sẽ quay 1 góc bằng góc bước cơ bản
Nguyên lý hoạt động:
- Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, Step motor quay theo từng bước một nên nó có độ chính xác cao về mặt điều khiển học. - Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử. Các mạch điện tử sẽ
đưa các tín hiệu của lệnh điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định.
- Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
Ưu điểm:
Khả năng cung cấp moment xoắn cực lớn ở dải vận tốc thấp và trung bình.
Thay thế dễ dàng, giá thành tương đối thấp.
Chi phí bảo dưỡng thấp.
Định vị chính xác.
Nhược điểm
Hay xảy ra có hiện tượng bị trượt bước.
Gây ra tiếng ồn và có hiện tượng nóng dần.
Phương pháp điều khiển động cơ bước: Hiện nay có 4 phương pháp điều khiển động cơ bước.
Hình 2.13: Phương pháp điều khiển động cơ bước
Điều khiển dạng sóng (Wave): là phương pháp điều khiển cấp xung điều khiển lần lượt theo thứ tự chọn từng cuộn dây pha.
Điều khiển bước đủ (Full step): là phương pháp điều khiển cấp xung đồng thời cho 2 cuộn dây pha kế tiếp nhau.
Điều khiển nửa bước (Half step): là phương pháp điều khiển kết hợp cả 2 phương pháp đều khiển dạng sóng và điều khiển bước đủ. Khi điều khiển theo phương pháp này thì giá trị góc bước nhỏ hơn hai lần và số bước của động cơ bước tăng lên 2 lần so với phương pháp điều khiển bước đủ tuy nhiên phương pháp này có bộ phát xung điều khiển phức tạp.
Điều khiển vi bước (Microstep): là phương pháp mới được áp dụng trong việc điều khiển động cơ bước cho phép động cơ bước dừng và định vị tại vị trí nửa bước giữa 2 bước đủ. Ưu điểm của phương pháp này là động cơ có thể hoạt động với góc bước nhỏ, độ chính xác cao. Do xung cấp có dạng sóng nên động cơ hoạt động êm hơn, hạn chế được vấn đề cộng hưởng khi động cơ hoạt động.
2.4.5 Driver điều khiển động cơ bước
Driver điều khiển động cơ bước thường được ứng dụng trong các máy tự động như máy khắc CNC, máy cắt CNC, máy cắt khắc laser, máy in 3D… Driver điều khiển động cơ bước có nhiều ưu điểm như: vi bước đến 1/125, 1/128; độ ồn, mức tỏa nhiệt thấp; độ bền, độ ổn định cao; bảo vệ ngắn mạnh, quá áp, quá dòng; chống nhiễu và hoạt động chính xác, tích hợp công nghệ tự động căn chỉnh phù hợp với động cơ. Mạch điều khiển động cơ bước này có thể kết nối đa dạng với các bộ điều khiển thông dụng như bộ phát xung, PLC, Mach3, Planet cnc, Ncstudio, A11, A18…. Nếu Vcc =24V (PLC) thì cần mắc thêm trở hạn dòng 2KΩ.
2.5 Các khối nguồn
Bộ cấp nguồn một chiều
Bộ cấp nguồn một chiều (DC) hay còn gọi là máy cấp nguồn một chiều là dòng thiết bị chuyên dụng để điều chỉnh cấp đầu ra là dòng điện một chiều từ nguồn điện 220V AC thông thường hay có thể xem là biến đổi dòng từ AC sang DC.
Hầu hết các thiết bị điện thông thường sử dụng điện áp 220V đều có các bộ biến đổi điện xoay chiều thành điện một chiều với mức điện áp thấp để cung cấp cho các linh kiện điện tử, bán dẫn bên trong máy. Các linh kiện điện tử này thường sử dụng điện áp một chiều rất thấp (từ 1,8V – 12V). Như vậy công dụng chính của bộ nguồn DC này là cấp điện áp cho các linh kiện và thường sử dụng cho các công việc kiểm tra, sửa chữa, bảo trì điện hoặc các công việc nghiên cứu điện trong phòng thí nghiệm
Nguồn tổ ong còn gọi là nguồn xung với ngõ ra cố định thường một bộ nguồn tổ ong với ngõ ra cố định như vậy chỉ phù hợp với một số ứng dụng nhất định là dòng sản phẩm thông thường, phổ biến, giá thành thấp thường sử dụng rộng rãi nhưng giá trị điện áp cung cấp thường không cao và dễ bị hỏng
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO HÀNG TỰ ĐỘNG
3.1 Tính toán hệ thống cơ khí
3.1.1 Cơ cấu cánh tay ba trục cố định *Thông số thiết kế *Thông số thiết kế
+ Tải trọng dọc trục: Fa = 80N.
*Tính toán trục chuyển động vitme đai ốc
Đường kính trung bình của ren:
a 2 H h F d . . .[q] Trong đó: a F : Lực dọc trục H
: Hệ số chiều cao đai ốc
H
= 1,2 ... 2,5 đối với đai ốc nguyên
h
: Hệ số chiều cao ren
h
= 0,5 với ren thang [q]: Áp suất cho phép
Vật liệu vít và đai ốc là thép – đồng thanh nên chọn [q] = 8 (MPa), H= 1,2. Thay vào công thức (3.1) ta có:
d2 ≥ √π.1,2.0,5.880 = 2,3 (Lấy d2 = 7 mm)
Lấy d2=7mm ( giá trị gần nhất trong tiêu chuẩn bảng P2.4 phụ lục_trang 251 quyển tính toán thiết bị hệ dẫn động cơ khí_tập 1)
Từ đó có:
Đường kính ngoài d = 8mm; Đường kính trong d1 = 6mm; Bước ren p=2.
Kiểm nghiệm độ bền theo thuyết bền 4 ta có: σtđ = √σ2+ 3τ2 = √(4Fa π. d12) 2 + 3 ( T 0,2. d13) 2 ≤ [σ] Trong đó:
T: Momen xoắn trên tiết diện nguy hiểm của vật
a
F : Lực dọc trục
[ ] : Ứng suất cho phép (kéo hoặc nén) [ ] với ch
3
với ch là giới hạn chảy của vật liệu vít d : Đường kính trong của vitme (6 mm) 1
Tiết diện nguy hiểm là tiết diện nhận toàn bộ lực dọc trục Fa và momen ren Tr
Ta có momen ren: Tr = Fa. tan(γ + φ) .d2 2 Trong đó: γ : Góc vít φ = arctgf : Góc ma sát
d2: Đường kính trung bình của vitme Các thông số của ren:
Bước vít: Ph = zh. p = 4.2 = 8 Trong đó: Ph : Bước vít zh : Số mối ren p: Bước ren