3.4.1 Chế tạo
3.4.1.1 Thông số kỹ thuật của lọ thuốc
- Đường kính thân: 60mm. - Chiều cao lọ: 120mm. - Đường kính cổ lọ: 42mm. - Đường kính nắp lọ: 40mm.
58 - Chiều cao của nắp: 7mm.
- Chất liệu: Lọ thủy tinh-nắp nhựa. - Dung tích: 200ml
Hình 3.28 Lọ cấp thuốc
3.4.1.2 Thông số kỹ thuật của viên thuốc
Viên thuốc đông y dạng tròn đường kính 2-3mm.
3.4.1.3 Mô đun băng tải
Do hệ thống chỉ phải di chuyển các lọ nhỏ nên ta chọn một số thông số của băng tải:
- Chiều dài băng tải: 500 mm.
- Chiều rộng băng tải: 80 mm.
Hình 3.29 Mô đun băng tải Cấu tạo:
59
- Puly truyền động loại puly 3M 20 răng.
- Con lăn đường kính 30mm
- Khung băng tải được gia công bằng nhôm định hình.
- Thành chắn gia công bằng nhựa alu.
- Dây đai băng tải là loại đai PVC.
- Gá động cơ bằng nhựa cứng. Chức năng:
- Khung băng tải có chức năng cố định,định hình băng tải.
- Động cơ DC giảm tốc truyền động cho băng tải.
- Puly truyền động quay.
- Dây đai băng tải là bề mặt làm việc chính của băng tải.
- Thành chắn giữ lọ đứng thẳng cố định.
- Con lăn truyền chuyển động cho băng tải.
- Gá động cơ giúp cố định động cơ
3.4.1.4 Mô đun bàn xoay định vị
Sau khi có tín hiệu báo từ cảm biến, bàn xoay sẽ tiến hành xoay 1/4 vòng (90 độ) và dừng cố định tại các vị trí I, II, III, IV, bao gồm:
- Vị trí I: Vị trí tiếp lọ rỗng từ băng tải 1.
- Vị trí II: Vị trí cấp thuốc.
- Vị trí III: Vị trí cấp và đóng nắp.
- Vị trí IV: Vị trí lọ ra băng tải 2.
60 Cấu tạo
- Mặt bàn xoay được gia công bằng nhựa alu.
- Bàn đỡ được gia công bằng nhựa alu.
- Trục cố định được gia công bằng thanh ti ren M10.
- Trục định vị được gia công bằng thanh ti ren M6
- Trục đỡ là loại thanh ti ren M10.
- Puly truyền động là loại puly GT2 20-40 răng.
- Động cơ là DS400.
- Thành chắn được gia công bằng nhựa alu. Chức năng:
- Bàn xoay đưa lọ đến các vị trí định sẵn.
- Bàn đỡ để giữ bề mặt phẳng trong quá trình lọ chuyển động.
- Trục cố định để truyền chuyển động quay.
- Trục định vị để cố định 2 mặt bàn xoay và định vị trí dừng.
- Trục đỡ để cố định 2 mặt bàn xoay.
- Puly truyền chuyển động từ động cơ.
- Thành chắn giúp cố định lọ ở bàn xoay.
- Động cơ truyền chuyển động quay.
3.4.1.5 Cơ cấu sàng, tách và cấp thuốc
a.Mô đun sàng rung, tách
Trước khi thuốc được cấp vào lọ sẽ được đưa qua sàng rung, tách để loại bỏ tạp chất, loại bỏ những viên thuốc dính nhau, những viên thuốc đạt yêu cầu sẽ qua mặt sàng để được cấp vào lọ.
Với ứng dụng trong mô hình đồ án, nhóm chọn kích thước sàng là : - Chiều dài: 500mm
- Chiều rộng: 350mm
- Độ nghiêng so với phương ngang: 5° Cấu tạo
- Khung sàng rung được gia công bằng nhôm định hình.
61
- Hộp sàng gia công bằng inox 201.
- Động cơ sàng rung là RS775 giảm tốc bánh răng.
- Xy lanh đẩy cửa gạt sàng rung là loại MAL16x25.
- Puly truyền động là loại GT2 20-40 răng.
- Thanh kéo hộp sàng gia công bằng thép không gỉ.
- Trục lệch tâm gia công bằng trục thép M4.
- Gá đỡ động cơ gia công bằng kim loại. Chức năng:
- Khung giúp định hình sàng rung và tạo chuyển động trượt với mặt sàng.
- Mặt sàng rung giúp sàng, tách thuốc.
- Hộp chứa thuốc đã được qua sàng lọc, cửa gạt sàng rung chứa giúp thuốc đi xuống hũ chứa.
- Hộp sàng để ngăn thuốc không bắn ra ngoài.
- Động cơ chuyển động quay kéo sàng trượt.
- Puly truyền chuyển động từ động cơ.
- Trục lệch tâm truyền chuyển động khiến sàng trượt có biên độ khác 0.
- Thanh kéo truyền chuyển động từ trục lệch tâm tới mặt sàng.
- Gá đỡ động cơ giúp cố định động cơ.
b.Mô đun hũ chứa
Thuốc sau khi qua quá trình sàng, tách sẽ được đi xuống hũ chứa để cấp vào lọ.
62 Cấu tạo
- Đế đỡ gia công bằng nhôm định hình
- Hũ chứa gia công bằng nhựa
- Cửa gạt ống hũ chứa gia công băng inox không gỉ
- Xy lanh đẩy cửa gạt ống là loại CDJ2B16x15 Chức năng:
- Đế đỡ giúp đỡ hũ chứa
- Hũ chứa để chứa thuốc từ sàng rung xuống.
- Cửa gạt ống hũ chứa giúp thuốc đi xuống lọ
- Xy lanh giúp đẩy đóng mở cửa gạt hũ chứa.
3.4.1.6 Cơ cấu cấp nắp và đóng nắp
a.Mô đun cấp nắp
Cấp nắp để đóng vào lọ
Hình 3.32 Mô đun cấp nắp Cấu tạo
- Ống chứa nắp gia công bằng nhựa PVC.
- Khay trượt nắp gia công bằng nhựa alu.
- Xy lanh đẩy nắp là loại MAL 16x125.
- Tấm đệm đẩy nắp gia công bằng nhựa alu.
- Khung đỡ gia công bằng thanh ti ren M10. Chức năng:
63
- Khay trượt giúp nắp trượt từ ống chứa đi ra vị trí lọ.
- Xy lanh đẩy nắp trên khay trượt nắp.
b.Mô đun đóng nắp
Đóng nắp chặt vào miệng lọ
Hình 3.33 Mô đun đóng nắp Cấu tạo
- Xy lanh đóng nắp là loại MAL32x75
- Đệm đóng nắp gia công bằng cao su
- Khung đỡ gia công bằng nhôm định hình và nhựa alu Chức năng:
- Xy lanh đóng nắp chặt vào miệng lọ
- Tấm đệm giúp phân bố đều lực tác động vào nắp.
- Khung đỡ giúp đỡ xy lanh và chịu lực tác động.
3.4.1.7 Mô đun kiểm tra nắp lọ
64
Hình 3.34 Mô đun kiểm tra nắp lọ Cấu tạo
- Khung đỡ cảm biến và đỡ lọ gia công bằng nhựa alu.
- Khung đỡ xy lanh gia công bằng nhôm định hình.
- Xy lanh đẩy lọ lỗi là loại MAL 16x125
- Tấm đệm xy lanh đẩy gia công bằng xốp. Chức năng:
- Xy lanh đẩy lọ lỗi ra ngoài băng tải 2.
- Tấm đệm xy lanh giúp phân bổ lực đều lên thân lọ.
- Khung đỡ cảm biến giúp lắp ráp khối cảm biến phân loại.
- Khung đỡ xy lanh giúp gá chặt xy lanh.
65
3.4.1.8 Bảng điện điều khiển hệ thống
Hình 3.35 Bảng điện điều khiển hệ thống
Là nơi lắp ráp vi điều khiển trung tâm cũng như các bộ nguồn cấp cho hệ thống, ngoài ra là nơi cung cấp tín hiệu điện và điều khiển toàn bộ hệ thống.
3.4.1.9 Tổng thể hệ thống
Từ các cụm bộ phận được tính toán, xây dựng ở trên, nhóm đã chế tạo thành công được hệ thống cơ khí:
Hình 3.36 Tổng quan toàn bộ hệ thống cơ khí
Dựa trên phân tích các yếu tố về ưu nhược điểm của các phương án bố trí, nhóm tác giả đã quyết định bố trí hệ thống như sau:
66
- Hai băng tải 1 và 2 được đặt vuông góc với nhau, bàn xoay đặt tại vị trí vuông góc. Băng tải 1 đưa lọ vào vị trí I trên bàn xoay, băng tải 2 đưa lọ ra từ vị trí IV trên bàn xoay.
- Cơ cấu cấp thuốc đặt tại vị trí II trên bàn xoay.
- Cơ cấu cấp và đóng nắp đặt tại vị trí III của bàn xoay.
- Cơ cấu kiểm tra lọ thành phẩm đặt ở giữa băng tải 2.
3.4.2 Thử nghiệm hệ thống
3.4.2.1 Thử nghiệm cụm cấp thuốc
Lọ được đưa đến vị trí cấp thuốc nhờ băng tải 1 và bàn xoay định vị, cảm biến nhận biết lọ ở vị trí cấp thuốc, cửa gạt hũ chứa mở đưa thuốc xuống lọ trong thời gian cài đặt. Theo dõi lượng thuốc xuống lọ đạt yêu cầu đề ra. Cụm cấp thuốc hoạt động ổn định.
3.4.2.2 Thử nghiệm cụm đóng nắp
Lọ được đưa đến vị trí đóng nắp nhờ bàn xoay định vị, cảm biến nhận biết lọ ở vị trí đóng nắp. Nắp sẽ được đẩy ra từ ống chứa nắp nhờ xy lanh đẩy nắp và đóng nắp chặt vào lọ nhờ xy lanh đóng nắp. Thời gian đạt yêu cầu đề ra, theo dõi quá trình đóng nắp có xảy ra sai xót thì xử lý tránh trường hợp quy trình bị delay. Cụm đóng nắp hoạt động ổn định, tuy nhiên có một số trường hợp nắp bị đóng hỏng do lệch vị trí so với miệng lọ và do nắp sử dụng là loại nắp nhựa khá mỏng nên đôi khi khó đóng chặt vào miệng lọ.
3.4.2.3 Thử nghiệm cụm kiểm tra nắp lọ
Lọ trải qua 2 quá trình chính là cấp thuốc và đóng nắp sẽ được đưa ra ngoài nhờ băng tải 2. Tại đây, cụm kiểm tra nắp lọ sẽ kiểm tra xem nắp đã được đóng hay chưa nhờ 2 cảm biến. Theo dõi quá trình vận hành của cụm kiểm tra nắp lọ và khắc phục sự cố về tín hiệu của cảm biến so với thực tế xảy ra để điều chỉnh vị trí cảm biến phù hợp. Cụm kiểm tra nắp hoạt động ổn định đúng nguyên lý đặt ra.
67
KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết quả đạt được
Sau thời gian thực hiện nghiên cứu, chế tạo, lắp ráp mô hình đồ án tốt nghiệp dưới sự cố gắng, nhiệt huyết của tất cả thành viên trong nhóm và sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Văn Trường, nhóm đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng tiến độ và đáp ứng yêu cầu đã đề ra và thu được kết quả:
- Thiết kế hoàn thiện hệ thống cơ khí.
- Thi công, lắp ráp được mô hình thực tế của hệ thống.
- Lập trình cho hệ thống thực tế hoạt động theo đúng yêu cầu đã đề ra. - Các mô đun hoạt động đúng chức năng và yêu cầu đề ra.
- Hệ thống vận hành đảm bảo độ an toàn cao.
- Sản phẩm hoàn thành được cấp thuốc và đóng nắp hoàn thiện.
- Ngoài ra, việc thực hiện thành công mô hình đồ án còn giúp nâng cao tinh thần làm việc nhóm, nâng cao tinh thần học hỏi tìm tòi, là bước đà cho sự phát triển của bản thân sau này.
4.2 Hạn chế và phương hướng giải quyết Hạn chế Hạn chế
- Do ít tham gia vào quá trình thiết kế chế tạo, thi công mô hình thực, chưa có kinh nghiệm nên phần tính toán hệ thống cơ khí còn khá sơ sài và chưa được đảm bảo. - Phần mềm điểu khiển tuy đã có khả năng dự trù được một vài lỗi nhưng vẫn chưa
đầy đủ và hầu hết vẫn phải khắc phục thủ công.
- Tiếng ồn và rung động từ hệ thống chỉ dừng lại ở mức chấp nhận được, vẫn chưa tối ưu hoàn toàn.
- Các chi tiết thiết kế chưa tối ưu nên hoạt động chưa hoàn toàn chính xác. - Tính thẩm mĩ của hệ thống chưa hoàn hảo.
- Năng suất của hệ thống không được cao.
- Chưa có phương án giải quyết triệt để việc sàng lọc thuốc đầu vào do mới chỉ tách được thuốc dính nhau và tạp chất lớn, để lọt thuốc vỡ.
68
- Chưa thiết kế được mô hình thực của cơ cấu sàng rung tách do chi phí và độ phức tạp cao.
Phương hướng giải quyết
- Thay đổi động cơ DC giảm tốc thành động cơ bước hoặc thiết kế cơ cấu man cho bàn xoay định vị.
- Sử dụng phễu cân, cân điện tử trong phương pháp cấp thuốc.
- Nghiên cứu thêm về sàng rung nhiều tầng hoạt động nhiều chế độ giúp tách được nhiều thành phần hơn.
- Thiết kế chính xác các chi tiết cơ khí để mô hình đảm bảo vận hành chính xác hơn.
- Nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp vận hành và giám sát qua phần mềm hiện hành.
4.3 Định hướng phát triển
Thực tế sản suất của hầu hết các dây chuyền tự động, hệ thống cấp và đóng nắp lọ thuốc là một dây chuyền khép kín hoàn toàn tự động nên hướng phát triển tiếp theo của đề tài là xây dựng một dây chuyền tự động bao gồm tất cả các khâu và hoàn toàn khép kín chứ không chỉ dừng lại ở một số khâu cơ bản nhất như trong mô hình đồ án. Thiết kế chi tiết hơn hệ thống giám sát quá trình sản xuất, phát triển hướng điều khiển, giám sát từ xa, kiểm tra sản phẩm đầu ra về cả chất lượng và số lượng một cách chi tiết và chính xác nhất. Thiết kế thêm các vị trí mang các chức năng tương tự trên dây chuyền giúp giảm thời gian dừng giữa các khâu để tăng năng suất của hệ thống.
69
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PGS.TS. Hoàng Văn Quý-GS.TS. Nguyễn Cảnh Cầm, Bài tập thủy lực, Hà Nội: NXB Xây Dựng, 2005.
[2] TS. Nguyễn Tuấn Linh, Giáo trình Chi tiết máy, Đại học Công nghiệp Hà Nội: NXB Giáo dục Việt Nam, 2015.
[3] ThS. Bùi Thanh Lâm (Ch.b)-ThS. Lưu Vũ Hải-ThS. Lê Ngọc Duy, Giáo trình hệ thống tự động thủy khí, Đại học Công nghiệp Hà Nội: NXB Khoa học tự nhiên &công nghệ, 2019.
[4] PGS.TS. Ngô Văn Thuyên-KS.Phạm Quang Huy, Lập Trình Với PLC S7 1200 & S7 1500, Nhà xuất bản Thanh Niên, 2019.
[5] PGS.TS. Trịnh Chất-TS. Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2007.
[6] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, Hồ Chí Minh: NXB.Đại học Quốc gia, 2013.
[7] Hà Văn Phương, Giáo Trình đo lường và cảm biến, Đại học Công nghiệp Hà Nội: NXB Khoa học &kỹ thuật, 2013.
[8] PGS.TS. Vũ Liêm Chính (Ch.b)-ThS. Nguyễn Kiếm Anh-ThS. Nguyễn Thị Thanh Mai-KS. Đoàn Tài Ngọ-PGS.TS. Trần Văn Tuấn-TS. Nguyễn Thiệu Xuân, Máy và thiết bị sản xuất vật liệu và cấu kiện xây dựng, Hà Nội: NXB Xây Dựng, 2013.
[9] Youtuber Ngọc Automation, “Ngọc Automation,” 17 09 2021. [Trực tuyến]. Available: https://www.youtube.com/watch?v=bbaIAjEA-8c&t=2356s. [Đã truy cập 12 04 2021].
70
PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bản vẽ hệ thống
Bản vẽ lắp của hệ thống cơ khí Bản vẽ phân giã của hệ thống cơ khí
Bản vẽ các chi tiết các cụm thành phần hệ thống cơ khí
Phụ lục 2: Lưu đồ thuật toán Phụ lục 3: Mạch điện điều khiển
Phụ lục 4: Chương trình điều khiển hệ thống
Chương trình xuất dữ liệu báo cáo WinCC Sub Create_Report()
'Tip:
' 1. Use the <CTRL+SPACE> or <CTRL+I> shortcut to open a list of all objects and functions
' 2. Write the code using the HMI Runtime object. ' Example: HmiRuntime.Screens("Screen_1").
' 3. Use the <CTRL+J> shortcut to create an object reference. 'Write the code as of this position:
'Tested OK VBScript for reporting in MS-Excel as per client submitted EXCEL sheet
Dim wsh, XLSrunning, TargetBookrunning, objExcelApp, objWorkbook, TheTargetBook
Dim TheCount, theSheet, theCell, theLastCell, theLastRow, PreviousDate Dim objFSO Dim Date1 Dim EXCEL_R Const OverwriteExisting = 1 Set wsh = CreateObject("WScript.Shell") TheTargetBook = "C:\Users\DELL\Desktop\DATN\REPORT\report.xlsx" TheCount = GetObject("winmgmts:root\CIMV2").ExecQuery("SELECT * FROM Win32_Process WHERE Name='EXCEL.EXE'").Count
'While TheCount is bigger than 0, it means the Excel Application is running..., but doesn't mean the workbook is open for sure!
If TheCount > 0 Then
Set objExcelApp = GetObject(,"Excel.Application")
' Using GetObject(,"Excel.Application") to point to the running Excel Application.
For Each XLSrunning In objExcelApp.Workbooks
If XLSrunning.name = TheTargetBook Then'Name Then TargetBookrunning = 1
End If Next
If TargetBookrunning = 1 Then
Set objWorkbook = GetObject(TheTargetBook)