MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế MÁY ĐÓNG DẤU TỰ ĐỘNG
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÁY ĐÓNG DẤU TỰ ĐỘNG
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: MSSV:
Họ tên sinh viên: MSSV:
Lớp: Khoá:
Ngành đào tạo: SPKT Công nghệ chế tạo máy Hệ: Chính quy
1. Tên đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế, tính toán máy đóng dấu tự động
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Đóng dấu trên khổ giấy A4, A5
- Năng suất từ 15-20 tờ/phút
- Sử dụng điện, công suất < 500W
3. Nội dung chính của đồ án:
- Nghiên cứu các thiết kế trong và ngoài nước liên quan đến đề tài;
- Phân tích chức năng và lựa chọn phương án thiết kế phù hợp;
- Thiết kế chi tiết và thiết kế các cơ cấu;
- Tính toán truyền động và kiểm bền;
- Chế tạo mô hình thử nghiệm.
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã gặp rất nhiều khó khan vì kiến thức thực tế còn yếu, kinh nghiệm thiết kế chưa có, cũng như việc sử dụng phần mềm thiết kế chưa thuần thục. Tuy nhiên, chúng em luôn có được sự hỗ trợ nhiệt tình của quý thầy cô trong khoa cơ khí máy, sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè, người thân đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án này.
Nay em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới:
- Thầy đã tận tình chỉ bảo cho em trong suốt quá trình làm đồ án cùng với những kinh nghiệm thiết thực của thầy đã giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án này.
- Tất cả quý thầy cồ trong khoa Cơ khí Chế tạo máy đã hỗ trợ kỹ thuật, kinh nghiệm cho chúng em trong quá trình làm đồ án.
- Các anh chị, bạn bè khoa Điện – Điện tử đã giúp đỡ, hỗ trợ kỹ thuật về phần điều khiển điện tử.
- Gia đình cũng như toàn bộ bạn bè, anh em đã hỗ trợ từ vật chất đến tinh thần cho chúng em.
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN
MÁY ĐÓNG DẤU TỰ ĐỘNG
Việc đóng dấu vào văn bản là một trong những yếu tố quan trọng để khẳng định giá trị của văn bản đó. Nhưng nếu số lượng văn bản phải đóng dấu là quá nhiều và thường xuyên sẽ gây cản trở về mặt thời gian đối với một số công việc. Vì vậy, đề tài này sẽ đưa ra những tính toán cơ bản nhằm thiết kế máy đóng dấu tự động có thể làm tốt công việc này.
Trong quá trình thực hiện, chúng em đã tìm ra các nguyên lý cấp giấy và đóng dấu trên văn bản, vận dụng kiến thức liên quan để tính toán và thiết kế các bộ phận của máy. Chúng em đã nghiên cứu chế tạo mô hình thực nghiệm để đánh giá thiết kế. Kết quả là, đề tài đã tính toán được các yêu cầu thiết kế đặt ra, chế tạo thành công mô hình thử nghiệm, nhưng vẫn còn một số hạn chế về thiết kế, những cơ cấu thiết kế chưa tối ưu vì chưa đủ kinh nghiệm và thời gian.
Trong tương lai, chúng em sẽ cải tiến về thiết kế và vật liệu chế tạo, để đảm bảo sự hài hòa giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật. Đồng thời, chúng em sẽ đẩy mạnh việc thăm dò thị trường và nhu cầu của khách hàng nhằm có thể đưa sản phẩm vào áp dụng trong đời sống.
ABSTRACT
RESEARCH, DESIGN, CALCULATE
AUTOMATIC FLASH STAMP MACHINE
Stamping on the documents is one of the most important elements to validate them. However, it will be a time barrier if we have to stamp a mass of documents. Thereby, we offer this project with basic calculations to design an Semi-automatic Flash Stamp Machine which could do excellent stamping task.
During the process, we found out the theories of paper feeding and stamping on document, then used related knowledge to calculate and design the machine’s parts. Moreover, in order to help you find easier to evaluate the project, we made a research to manufacture an experimental model. As a result, this project met the need of expected designing, successfully manufactured the experimental model. However, the designing structure is not optimum enough because of lacking of time and experience.
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.. 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài1
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài2
1.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài2
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 2
1.5. Phương pháp nghiên cứu. 3
1.6. Kết cấu ĐATN.. 3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI5
2.1. Các định nghĩa liên quan.5
2.2. Giới thiệu về con dấu và sử dụng con dấu. 6
2.3. Đặc tính của máy. 8
2.4. Kết cấu của máy đóng đấu tự động. 9
2.5. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài10
2.5.1. Các nghiên cứu ngoài nước. 10
2.5.2. Các nghiên cứu trong nước. 13
2.6. Các tồn tại của máy. 15
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 16
3.1. Cơ sở tính toán thiết kế truyền động vít – đai ốc. 16
3.2. Tính toán lò xo chịu xoắn. 19
3.3. Mạch vi điều khiển Arduino. 22
3.4. Phần mềm hỗ trợ thiết kế Autodesk Inventor. 27
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP. 29
4.1. Yêu cầu của đề tài29
4.2. Phương hướng và giải pháp thực hiện. 29
4.2.1. Phân tích chức năng. 29
4.2.2. Các phương án thiết kế bộ phận đóng dấu. 32
4.2.3. Các phương án xác định vị trí đóng dấu với mặt giấy. 34
4.2.4. Các phương án thiết kế bộ phận cấp giấy. 37
4.2.5. Các phương án thiết kế bộ phận điều khiển. 40
4.3. Lựa chọn cách kết hợp các phương án thiết kế. 42
4.3.1. Cách thứ nhất43
4.3.2. Cách thứ hai43
4.3.3. Đánh giá và lựa chọn cách kết hợp phương án. 44
4.4. Trình tự tiến hành công việc. 45
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT.. 47
5.1. Thiết kế sơ bộ và sơ đồ động của máy. 47
5.1.1. Nguyên lý làm việc của máy đóng dấu tự động. 47
5.1.2. Thiết kế sơ bộ máy đóng dấu tự động. 48
5.1.3. Sơ đồ động của máy động dấu tự động. 49
5.2. Thực nghiệm và tính toán lực đóng dấu. 50
5.3. Tính toán bộ truyền vitme – đai ốc cho cơ cấu đóng dấu. 51
5.4. Thiết kế bộ truyền cho cơ cấu tách và chuyển giấy. 52
5.4.1. Tính toán các thông số ban đầu. 52
5.4.2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai cho cơ cấu tách giấy. 54
5.4.3. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng cho cơ cấu chuyển giấy. 55
5.5. Tính toán lò xo xoắn. 57
5.6. Áp lực của con lăn tách giấy. 60
5.6.1. Tính toán áp lực của con lăn tách giấy lên giấy. 60
5.6.2. Kiểm tra áp lực của con lăn lên giấy. 61
5.7. Thiết kế mạch điều khiển. 62
5.7.1. Mạch cảm biến phát hiện giấy. 62
5.7.2. Thiết kế mạch điều khiển Arduino. 63
5.7.3. Thuật toán điều khiển hoạt động của máy. 65
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Trang
Hình 2.1: Con dấu đóng cán mộc ........................................................................................... 6
Hình 2.2: Con dấu tiếp mực tự động........................................................................................ 7
Hình 2.3: Mẫu dấu trên giấy báo trúng tuyển........................................................................ 7
Hình 2.4: Cấu trúc cơ bản của hệ thống tự động................................................................... 8
Hình 2.5: Hệ thống cấp giấy tự động của Wen-Jen Ju........................................................ 10
Hình 2.6: Hệ thống cấp giấy tự động của Hao Tu............................................................... 11
Hình 2.7: Máy in date tự động MY-380............................................................................... 12
Hình 2.8: Máy đóng dấu hóa đơn tiền điện bán tự động.................................................... 13
Hình 2.9: Máy đóng dấu sản phẩm STM-VN1.................................................................... 14
Hình 3.1: Lò xo chịu xoắn và biểu đồ lực của lò xo........................................................... 20
Hình 3.2: Các ví dụ sử dụng lò xo chịu xoắn....................................................................... 20
Hình 3.3: Máy in 3D Makerbot điều khiển bằng Arduino Mega2560............................. 23
Hình 3.4: Robot di động tránh vật cản dùng Arduino nano và camera CMUCam......... 24
Hình 3.5: Đoạn mã điều khiển động cơ bước cho Arduino............................................... 27
Hình 4.1: Hộp đen chức năng của máy đóng dấu tự động................................................. 30
Hình 4.2: Phân tích chức năng con của máy........................................................................ 30
Hình 4.3: Sơ đồ sắp xếp các chức năng con......................................................................... 31
Hình 4.4: Phân tích các bộ phận chính của máy................................................................. 32
Hình 4.5: Sử dụng xilanh khí nén tạo lực đóng dấu............................................................ 32
Hình 4.6: Cơ cấu tay quay con trượt..................................................................................... 33
Hình 4.7: Cơ cấu đóng dấu dùng trục vitme – đai ốc......................................................... 34
Hình 4.8: Bàn nâng dùng lực nén của lò xo......................................................................... 35
Hình 4.9: Bàn nâng dùng cam................................................................................................ 35
Hình 4.10: Bàn nâng có thể điều chỉnh chiều cao.............................................................. 36
Hình 4.11: Bố trí công tắc hành trình điều khiển vị trí con dấu....................................... 36
Hình 4.12: Nguyên lý tách giấy dùng phễu hút................................................................... 37
Hình 4.13: Nguyên lý tách giấy dùng momen cản.............................................................. 38
Hình 4.14: Cơ cấu tách giấy sử dụng các vấu cản............................................................... 39
Hình 4.15: Nguyên lý cấp giấy sử dụng con lăn – khe hẹp............................................... 39
Hình 4.16: Một số thiết bị điện dùng để điều khiển........................................................... 40
Hình 4.17: Mạch điều khiển Arduino UNO R3................................................................... 41
Hình 4.18: PLC Siemens S7-200 CPU 226........................................................................... 42
Hình 4.19: Sơ đồ nguyên lý phương án 1............................................................................. 43
Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý phương án 2............................................................................. 44
Hình 5.1: Nguyên lý làm việc của máy đóng dấu tự động................................................. 47
Hình 5.2: Thiết kế sơ bộ máy đóng dấu tự động.................................................................. 48
Hình 5.3: Sơ đồ động của hệ thống....................................................................................... 49
Hình 5.4: Mô hình thử nghiệm lực đóng dấu....................................................................... 50
Hình 5.5: Sơ đồ bố trí các cơ cấu tách – chuyển giấy........................................................ 53
Hình 5.6: Động cơ bước EM – 483........................................................................................ 54
Hình 5.7: Vị trí của khay động khi làm việc........................................................................ 57
Hình 5.8: Vùng đóng dấu trên văn bản................................................................................. 57
Hình 5.9: Các thông số vật lý của khay động tính bằng phần mềm Inventor................. 55
Hình 5.10: Biểu đồ phụ thuộc lực ma sát – áp lực.............................................................. 60
Hình 5.11: Mạch cảm biến phát hiện vật thể....................................................................... 62
Hình 5.12: Các cổng kết nối của Arduino............................................................................ 63
Hình 5.13: Mạch nguyên lý của bộ điều khiển Arduino.................................................... 64
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, hầu hết các văn bản hành chính, các văn bản chỉ đạo, cũng như giấy báo tuyển sinh, nhập học của các trường đại học hay giấy thu tiền điện…..đều phải có con dấu. Như vậy, con dấu là một phần không thể thiếu và đảm bảo tính giá trị pháp lý cho một văn bản nào đó.
Kinh tế ngày càng phát triển, hàng hóa và dịch vụ là những giao dịch thường xuyên mỗi ngày của con người. Một phần lớn các giao dịch đó có sự tham gia giám sát của Nhà nước, do đó, trên các loại giấy tờ giao dịch, khai báo thuế… đều phải có sự xác nhận của Nhà nước thì các giao dịch đó mới được đảm bảo trước Pháp luật. Chính vì vậy, trong các cơ quan Nhà nước, khối lượng văn bản chờ đóng dấu cũng rất lớn mà công việc cũng tương đối nhiều, do đó, dẫn đến tình trạng ứ đọng giấy tờ, gây nhiều tổn thất về thời gian và tiền bạc của nhân dân.
Mặt khác, hệ thống giáo dục nước ta đang được mở rộng với quy mô lớn hơn, nhằm đào tạo nguồn nhân lực, đáp ứng nhu cầu lao động trí thức cho xã hội. Và hiện nay, nước ta đang có 409 trường đại học, cao đẳng. Vào năm 2012, số lượng hồ sơ tuyển sinh hơn 1,8 triệu hồ sơ, đồng nghĩa với điều đó là số lượng văn bản cần đóng dấu tại các trường đại học, cao đẳng rất lớn. Đó là các giấy báo tuyển sinh, giấy báo điểm, giấy báo trúng tuyển….Như thế, để đảm bảo đúng tiến trình đã vạch ra thì cần phải có sự trợ giúp của máy móc, cũng như sự tự động hóa sẽ giúp chúng ta tiết kiệm được thời gian và công sức.
Chúng ta đã bước sang thế kỷ XXI thế kỷ của khoa học kỹ thuật hiện đại. Các thành tựu của khoa học kỹ thuật được áp dụng vào mọi mặt của cuộc sống. Điều này cũng được phản ánh một cách rõ ràng trong lĩnh vực lao động sản xuất. Ngày trước khi khoa học kỹ thuật vẫn còn lạc hậu thì lao động chân tay của con người chiếm một vị trí chủ đạo. Qua thời gian khi xã hội ngày càng phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao không chỉ về số lượng mà còn cả chất lượng thì điều đó không còn thiết thực nữa. Lao động chân tay dần dần được thay thế bằng máy móc. Con người thiết kế chế tạo ra máy móc, máy móc phục vụ lại con người để mang đến sự tiện ích nhất định, làm thỏa mãn nhu cầu của con người.
Việc tự động hóa một khâu nào đó trong hoạt động cũng cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các qui luật kinh tế. Có thể nói chi phí và hiệu quả sản xuất là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa. Chính vì vậy, đưa tự động hóa vào các công việc trong xã hội là một vấn đề đáng được quan tâm. Đó là một trong những động lực để thúc đẩy con người không ngừng vận động, sáng tạo và tạo ra những sản phẩm thay thế hoạt động lao động chân tay của con người.
Căn cứ vào nhu cầu của các trường đại học, cao đẳng vào mùa tuyển sinh, cũng như của các văn bản tại các cơ quan khác chúng em quyết định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, tính toán máy đóng dấu văn bản tự động”. Với đề tài này, chúng em hi vọng sẽ góp phần vào việc giảm tải sức lao động, để chúng ta có thể tập trung vào công việc khác tốt hơn và mang tính hiệu quả cao hơn.
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.2.1. Ý nghĩa khoa học
- Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu phát triển các kỹ năng, vận dụng kiến thức đã học được vào đời sống.
- Tạo ra sản phẩm mới, góp phần vào sự phát triển của nền công nghiệp nước nhà.
- Đây cũng sẽ là tiền đề để cải tiến, phát triển sản phẩm và ứng dụng vào trong các lĩnh vực khác có liên quan.
1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Giúp cho việc đóng dấu được thực hiện một cách liên tục trong thời gian dài, giảm tải sức lao động.
- Nâng cao năng suất lao động, giải quyết được những tồn động trong các quy trình, người lao động có thể đảm nhận việc giải quyết những khâu khác của quy trình.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài
- Tìm hiểu chức năng cơ bản, nguyên lý và cơ cấu điều khiển của máy đóng dấu văn bản.
- Thiết kế mô hình 3D bằng phần mềm Autodesk Inventor 2012.
- Tính bền và hoàn chỉnh thiết kế cho các chi tiết.
- Chế tạo, lắp ráp mô hình thử nghiệm.
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
- Con dấu trong các văn bản hành chính
- Nguyên lý cấp phôi giấy mỏng
- Máy đóng dấu văn bản tự động.
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
- Thiết kế máy đóng đấu tự động;
- Nghiên cứu sử dụng vi điều khiển Arduino vào thiết kế cơ khí
- Chế tạo mô hình thử nghiệm cơ cấu đóng dấu.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
1.5.1. Cơ sở phương pháp luận
Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt đến chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Theo định nghĩa này cần phải có những nguyên tắc cụ thể và dựa theo đó các vấn đề được giải quyết.
Nghiên cứu hệ số ma sát giữa hai tờ giấy, cũng như nguyên lý hoạt động của cơ cấu đóng dấu để từ đó có sự nhìn nhận đúng hướng trong việc thiết kế và chế tạo máy đóng dấu văng bản tự động.
1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
Để thực hiện đề tài này, chúng em sử dụng một số phương pháp sau:
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các nguồn tài liệu văn bản: sách, giáo trình, tài liệu tham khảo, các bài viết từ những nguồn tin cậy trên Internet, các công trình nghiên cứu… nhằmxác định được phương án điều khiển, gia công tối ưu cho máy.
- Phương pháp thực nghiệm: tiến hành thực nghiệm lực con dấu đóng lên giấy. Lấy đó làm cơ sở chính về lực trong việc tính toán, thiết kế chế tạo các chi tiết của máy.
- Phương pháp phân tích: sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu và có được số liệu về lực đóng dấu thì việc phân tích các số liệu cũng như các tài liệu có liên quan là điều cần thiết. Với mục đích là lựa chọn được cơ cấu điều khiển tối ưu trong môi trường làm việc (chủ yếu là trong văn phòng).
- Phương pháp mô hình hóa: là mục tiêu chính của đề tài, tạo cho chúng em có cơ hội để ôn lại kiến thức đã học và học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong thực tiễn. Việc chế tạo mô hình giúp kiểm nghiệm được lý thiết, và sữa chữa những chỗ sai mà phương pháp lý thuyết không thể thấy được.
1.6. Kết cấu ĐATN
- Chương 1: Giới thiệu về đề tài và một số phương pháp, cách thức thực hiện đề tài.
- Chương 2: Trình bày tổng quan nghiên cứu của đề tài, bao gồm giới thiệu về máy kết cấu của máy, các nghiên cứu liên quan.
- Chương 3: Trình bày về cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài
- Chương 4: Đưa ra phương hướng và các giải pháp để giải quyết vấn đề, bao gồm các nguyên lý đóng dấu và quy trình chế tạo máy đóng dấu.
- Chương 5: Tính toán chi tiết công suất động cơ, các bộ phận của máy, điều kiện bền…
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
2.1. Các định nghĩa liên quan.
Con dấu:là thành phần thể thức thể hiện giá trị pháp lý của văn bản và vị trí của cơ quan trong hệ thống bộ máy nhà nước
Tầm quan trọng của con dấu:
Như đã trình bày ở trên, con dấu là thành phần khẳng định giá trị pháp lý của văn bản, văn bản không có con dấu là những văn bản không có giá trị pháp lý và hiệu lực thi hành.
Con dấu là thành phần biểu thị vị trí của cơ quan trong hệ thống bộ máy nhà nước, là một trong những yếu tố quan trọng giúp cơ quan tự nhân danh mình thực hiện các hoạt động gia dịch, trao đổi với các cơ quan, tổ chức, cá nhân khác.
Con dấu còn là thành phần quan trọng giúp các cơ quan, tổ chức tránh được tình trạng giả mạo giấy tờ
Nguyên tắc đóng dấu:
- Con dấu được đóng trùm từ 1/4 đến 1/3 bên trái của chữ ký.
- Không được đóng dấu vào các văn bản chưa có chữ ký của người có thẩm quyền, không đóng vào giấy trắng, giấy nháp.
- Dấu phải được đóng khi văn bản đã có chữ ký của người có thẩm quyền, không được đóng trước khi ký.
- Dấu đóng phải ngay ngắn, rõ ràng, không được đóng chồng lên nhau, không nhòe mực. Trong trường hợp đóng dấu sai thì phải hủy bỏ văn bản và làm lại văn bản mới.
Máy tự động: là máy tự động hoàn toàn từ khâu cấp phôi, thao tác trên sản phẩm đến lấy sản phẩm ra. Chính vì thế con người không phải tốn công sức trong quá trình hoàn thiện sản phẩm.
Vai trò và ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất:
- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các quy luật kinh tế. Có thể nói chi phí và hiệu quả sản xuất là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa.
- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống thường không đảm bảo tính ổn định về giờ giấc, chất lượng gia công và năng xuất lao động, gây khó khăn trong việc điều hành và quản lý giờ giấc. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên.
- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ sản xuất hiện đại.
- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất. Chỉ một số ít các sản phẩm phức tạp là được chế tạo từ một nhà sản xuất.
- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất.
2.2. Giới thiệu về con dấu và sử dụng con dấu
Theo nghị định số 58/2001/NĐ-CP, “con dấu được sử dụng trong các cơ quan nhà nước, tổ chức chính trị, tổ chức chính trị - xã hội, tổ chức xã hội - nghề nghiệp, hội quần chúng, tổ chức kinh tế, đơn vị vũ trang, cơ quan, tổ chức nước ngoài hoạt động tại Việt và một số chức danh nhà nước. Con dấu thể hiện vị trí pháp lý và khẳng định giá trị pháp lý đối với các văn bản, giấy tờ của các cơ quan, tổ chức và các chức danh nhà nước”.
Ngoài ra, hiện nay còn có nhiều loại dấu phục vụ cho mục đích đơn giản một số công việc như các loại dấu hình vuông, dấu hình oval, dấu tên… dùng trong các cơ sở sản xuất, giáo dục; dùng cho cá nhân.
Về cấu tạo và sử dụng con dấu, ta có thể phân ra hai loại chính: dấu mộc và dấu tự động.
- Dấu mộc là dấu được khắc trên một thỏi đồng, được đóng cán (thường bằng gỗ); khi sử dụng thì đóng vào hộp mực để lấy mực rồi đóng vào văn bản.
|
Hình 2.1. Con dấu đóng cán mộc |
- Dấu tự động là loại dấu được khắc như trên, tuy nhiên, lại được đặt trong một hộp có khả năng tiếp mực liên tiếp sau mỗi lần đóng dấu.
|
Hình 2.2. Con dấu tự động tiếp mực |
Do tính tiện dụng và thay thế dễ dàng nên ngày nay, dấu tự động tiếp mực thường được các cá nhân, các cơ quan tổ chức sử dụng nhiều (đối với các loại dấu không do cơ quan Công an cấp).
Trong một văn bản hiện nay, có thể đóng nhiều loại dấu khác nhau, như dấu mộc tròn của cơ quan, dấu tên của người chịu trách nhiệm, dấu ngày tháng… và trong một số loại giấy tờ như: giấy chứng nhận tốt nghiệp, giấy báo dự thi, giấy báo nhập học…thì số lượng mỗi lần phải đóng dấu là rất lớn.
|
Hình 2.3. Mẫu dấu trên giấy báo trúng tuyển |
Do thời gian nghiên cứu có hạn nên máy đóng dấu tự động trong đề tài này sẽ sử dụng loại dấu thứ hai, loại dấu tự động tiếp mực.
2.3. Đặc tính của máy
Về cơ bản, một máy đóng dấu tự động có cấu trúc cơ bản của một hệ thống tự động, được trình bày như trong sơ đồ ở hình 2.4.
|
Hình 2.4. Cấu trúc cơ bản của hệ thống tự động |
Hệ thống tự động thường gồm hai phần chính: phần điều khiển và phần thao tác. Trong phần điều khiển có các bộ phận chính:
- Bộ phận giao tiếp giữa người và máy như bàn phím, nút nhấn, chuột, màn hình…
- Bộ phận xử lý dữ liệu (xử lý thông tin).
- Bộ phận cảm biến.
- Bộ phận tác động (chấp hành).
- Bộ phận liên lạc.
Phần thao tác gồm phần truyền động và phần gia công.
Bộ phận xử lý dữ liệu (gọi tắt là bộ xử lý) có nhiệm vụ thu thập, xử lý thông tin từ chương trình và từ các cảm biến để điều khiển cơ cấu chấp hành thực hiện các tác động theo yêu cầu.
Cảm biến tiếp nhận thông tin và diễn biến môi trường và diễn biến của các đại lượng vật lý bên trong hệ thống rồi truyền về bộ xử lý.
Bộ phận tác động (bộ phận chấp hành trong hệ thống điều khiển) trực tiếp tác động lên phần thao tác, ví dụ, động cơ điều khiển, các bộ phận khí nén, các ly hợp.
Tham khảo một số nơi có nhu cầu sử dụng máy đóng dấu tự động, nếu loại máy này đưa vào thị trường, nhóm nghiên cứu tổng kết một số yêu cầu của khách hàng như sau:
- Máy tự động đóng dấu vào một vị trí đã định ra trên văn bản;
- Sử dụng chủ yếu trong văn phòng;
- Năng lượng sử dụng là điện;
- Không gây tiếng ồn;
- Năng suất cao: 20 tờ/phút;
- Dễ sử dụng.
Với những yêu cầu trên, nhóm thiết kế đã xác định một số đặc tính của máy như sau:
- Máy sử dụng để đóng dấu tự động vào một ví trí đã được xác định trên văn bản, với số lượng vừa hoặc lớn.
- Hướng sử dụng:
o Phục vụ đóng dấu vào giấy báo tuyển sinh, giấy báo nhập học hay giấy chứng nhận học sinh sinh viên… của một trường Đại học, Cao đẳng.
o Đóng dấu các giấy chứng nhận tốt nghiệp, phiếu đăng kí dự thi, thẻ học sinh… của các trường THPT.
o Đóng dấu các loại giấy tờ, phiếu cử tri, thông báo… của các cơ quan nhà nước, cơ quan hành chính sự nghiệp…
- Tính năng:
o Cấp phôi giấy tự động;
o Tự nạp mực cho con dấu;
o Tự động dừng khi hết giấy;
o Dễ sử dụng, thay đổi con dấu dễ dàng;
- Năng lượng: Sử dụng năng lượng điện (220V – 50Hz), công suất < 500W.
- Kích thước sơ bộ (b x l x h): 500x350x450 (mm).
- Năng suất: 15-20 tờ/phút.
2.4. Kết cấu của máy đóng đấu tự động
Thiết kế sơ bộ của máy đóng dấu gồm 3 phần chính:
- Phần khung máy: Chịu các tải trọng và là bộ phận để liên kết các bộ phận khác trên máy.
- Cơ cấu cấp giấy: Để tách giấy ra sau khi đóng dấu xong, khay giấy được thiết kế chứa tối đa 200 tờ (định lượng 80gsm).
- Cơ cấu đóng dấu: Sử dụng trục vít me – đai ốc để đưa con dấu đóng xuống tài liệu và trở về vị trí ban đầu.
Ngoài ra, còn có bộ phận điều khiển gồm mạch nguồn và mạch điều khiển điện tử.
2.5. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
2.5.1. Các nghiên cứu ngoài nước
Hệ thống cấp giấy tự động (Wen-Jen Lu, Đài Loan)
|
Hình 2.5. Hệ thống cấp giấy tự động của Wen-Jen Ju |
Hệ thống cấp giấy tự động này bao gồm: một cơ cấu nâng được bố trí ở phía cấp giấy và do đó có thể cấy giấy với số lượng nhiều vì khoảng cách từ mặt giấy đến cơ cấu tách giấy có thể tự thay đổi; một cơ cấu tách lấy giấy dựa vào ma sát của bánh lăn với tờ giấy đầu tiên trong xấp giấy; một cơ cấu chia giấy, cho phép chỉ một tờ giấy được lấy ra trong mỗi lần cấp phôi; các cặp bánh lăn chuyển giấy vào khu vực làm việc. Ngoài ra, bên trong cơ cấu này còn có một cảm biến giúp báo hiệu cho bộ phận điều khiển rằng giấy đã đi vào hoặc ra khỏi bộ phận con lăn chuyển giấy.
Hệ thống cấp giấy tự động dạng này được sử dụng rất phổ biến trong nhiều thiết bị như máy in, máy fax…vì kết cấu đơn giản, hoạt động ổn định và dễ dàng tích hợp vào thiết bị.
Đối với việc ứng dụng vào thiết kế máy đóng dấu tự động, nếu việc bố trí khu vực đóng dấu tách rời với khu vực cấp giấy thì hệ thống cấp giấy này sẽ là một phương án hiệu quả.
Hệ thống cấp giấy tự động (Hao Tu, Đài Loan)
|
Hình 2.6. Hệ thống cấp giấy tự động của Hao Tu |
Hệ thống cấp giấy tự động này bao gồm khay giấy làm nhiệm vụ chứa giấy và dẫn hướng giấy, một đường dẫn đảo giấy và một đường vòng liên kết giữa đường dẫn hướng giấy và đường đảo giấy, một con lăn làm nhiệm vụ cấp từng tờ giấy theo đường dẫn, những con lăn chuyển giấy tiếp theo đưa giấy vào đường vòng và đường đảo giấy. Cơ cấu đảo giấy giúp sau khi cấp giấy xong vẫn đảm bảo thứ tự của cả xấp giấy.
Ngoài ra, trên thế giới còn có nhiều nghiên cứu về hệ thống cấp giấy tự động này, tuy nhiên, các hệ thống này có nguyên lý làm việc tương đối giống nhau, chỉ khác nhau về bố trí các cơ cấu bên trong, một số cơ cấu có những cách tách từng tờ giấy khác biệt nhưng không đáng kể. Những cơ cấu cấp giấy này thường được sử dụng nhiều trong các máy in, máy photocopy hoặc máy fax.
Tuy kết cấu phức tạp, nhưng hệ thống này có cơ cấu đảo chiều giấy, vì vậy, trong trường hợp thiết kế phải đảm bảo thứ tự các sản phẩm sau khi đóng dấu xong thì việc ứng dụng cơ cấu đảo chiều giấy này là cần thiết.
Máy in date tự động MY-380
Máy in date tự động MY-380 chuyên in trên dạng tem, nhãn với tốc độ cao. Các thông số kỹ thuật của máy như sau:
- Kích thước máy: 550 x 320 x 298 mm
- Tốc độ in: 200 – 300 sản phẩm/phút
- Số hàng chữ in: Từ 3 – 4 hàng, mỗi hàng 8 – 12 kí tự
- Điện áp: 220V
- Công suất: 500W
- Trọng lượng: 32 kg
- Xuất xứ: Trung Quốc
Hình 2.7. Máy in date tự động MY-380
Do kết cấu của cơ cấu cấp phôi giấy, máy in date tự động MY-380 lấy giấy theo thứ tự từ dưới lên trên, do đó, việc cấp phôi giấy có thể tiến hành liên tục, ngay cả khi máy đang làm việc.
2.5.2. Các nghiên cứu trong nước
Máy đóng dấu hóa đơn tiền điện
|
Hình 2.8. Máy đóng dấu hóa đơn điện bán tự động |
Máy gồm 3 bộ phận chính: Nguồn điện, mạch điều khiển và cơ cấu đóng. Máy sử dụng nguồn điện 220V, cấp điện cho động cơ, thông qua bộ phận giảm tốc, một tay quay sẽ tác động lên thanh nâng, nâng vật nặng gắn với con dấu đưa lên cao. Sau đó, vật nặng sẽ rơi tự do xuống mang con dấu đóng vào các hóa đơn. Người điều khiển làm nhiệm vụ lật các tờ giấy để máy tiếp tục hành trình.
Ưu điểm: Tác động nhanh, vì máy sử dụng trọng lực để đóng dấu; Kết cấu máy nhỏ gọn.
Nhược điểm: Lực đóng không đều, không điều chỉnh được; điều khiển bán tự động…
Máy đóng dấu sản phẩm STM-VN1
Máy do công ty cổ phần ứng dụng công nghệ và CNC Việt Nam chế tạo, chuyên sử dụng để đóng dấu tên sản phẩm, ngày tháng sản xuất, hạn sử dụng và một số thông tin khác trên các sản phẩm.
Máy có thiết kế nhỏ gọn, sử dụng hệ thống điều khiển bằng PLC với các thông số kỹ thuật như sau:
- Kích thước: 380 x 300 x 361 mm
- Hành trình phương X: 300 mm
- Hành trình phương Y: 200 mm
- Sai lệch vị trí: 0,5 mm
- Điều khiển bằng: PLC
- Điện áp: 220V
- Công suất: 0,2kW
Hình 2.9. Máy đóng dấu sản phẩm STM-VN1
Nhược điểm của máy là không tích hợp hệ thống cấp phôi sản phẩm tự động, do đó, đòi hỏi phải có người điều khiển máy, đồng thời giữ vai trò cấp phôi cho máy.
2.6. Các tồn tại của máy
Hệ thống cấp giấy tự động đã được các nhóm nghiên cứu trên thế giới cải tiến rất nhiều lần, nên khả năng cấp giấy rất nhanh và hiệu quả. Tuy nhiên, khi sử dụng những hệ thống cấp giấy này vào máy đóng dấu tự động thì bộc lộ nhiều điểm hạn chế. Một số nhược điểm đó có thể kể ra như sau:
Một là, khay giấy thường được bố trí trên mặt phẳng nghiêng nhằm lợi dụng trọng lực, hướng đầu giấy về một phía giúp thuận lợi hơi cho việc câp giấy. Tuy nhiên, khi đóng dấu, giấy phải được đặt trên mặt phẳng ngang nhằm tiện cho việc thao tác và kiểm tra của người dùng, cũng như việc bố trí các cơ cấu khác liên quan dễ dàng và thẩm mỹ.
Hai là, khay giấy thường có khả năng tự nâng sao cho sát với con lăn lấy giấy (picker roller). Do đó, khay giấy thường không cứng vững. Việc này ảnh hưởng rất lớn đến việc đóng dấu vì cơ cấu đóng dấu cần một mặt phẳng vững để làm việc hiệu quả hơn và dấu ra có màu mực đẹp, không bị lem.
Ba là, cơ cấu tách giấy thường có xu hướng nằm sau con lăn lấy giấy, vì vậy, có thể nhiều tờ giấy sẽ được đưa vào đến cơ cấu tách giấy. Nếu ứng dụng vào máy đóng dấu tự động, việc này có thể khiến máy làm việc sai, dấu sẽ đóng không đúng vị trí do giấy bị kéo xê dịch khỏi vị trí đóng dấu.
Vì vậy, yêu cầu cần đặt ra trong thiết kế máy đóng dấu tự động là phải khắc phục được những nhược điểm đã nêu trên. Các yêu cầu thiết kế này được giải quyết theo những phương hướng sau:
- Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế khay giấy sao cho đảm bảo độ cứng vững, chuyển vị rất nhỏ dưới áp lực của con dấu khi máy hoạt động.
- Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu đóng dấu sao cho cơ cấu hoạt động êm, việc xác định vị trí tiếp xúc giữa dấu và mặt phẳng của tờ giấy cần đóng dấu được thực hiện một cách tự động.
- Thiết kế mạch điều khiển sao cho đơn giản, hoạt động hiệu quả và giảm thiểu chi phí.
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1. Cơ sở tính toán thiết kế truyền động vít – đai ốc
Các phương án phối hợp chuyển động và cấu tạo của vít và đai ốc
Các phương án chuyển động
- Vít quay, đai ốc tịnh tiến (vít chạy dao trong máy tiện);
- Vít vừa quay vừa tịnh tiến còn đai ốc đứng yên (cố định với giá), như vít kích; vít của các máy ép;
- Đai ốc quay, vít tịnh tiến ;
Thông số bộ truyền vít – đai ốc
Khác với ren lắp ghép dung trong bulong, vít và vít cấy yêu cầu về độ bền chắc, trong bộ truyền vít- đai ốc yêu cầu ma sát nhỏ. Vì vậy, ta dùng ren có góc profin nhỏ. Thường dùng ren hình thang cân với góc α=300.
- Đường kính trung bình của ren
(3.1)
Trong đó:
Fa – lực dọc trục, N
– hệ số chiều cao đai ốc; H: chiều cao đai ốc
=1,2…..2,5 đối với đai ốc nguyên
= 2,5….3,5 đối với đai ốc ghép
- hệ số chiều cao ren ; h: chiều cao làm việc của ren
=0,5 đối với ren hình thang, ren vuông
= 0,75 với ren hình răng cưa
- áp suất cho phép, MPa, phụ thuộc vào vật liệu đai ốc và vít me;
Bảng 3.1
|
Vật liệu |
Áp suất cho phép, [q],MPa |
|
Thép không tôi – gang |
4÷6 |
|
Thép không tôi- đồng thanh |
8÷10 |
|
Thép tôi - đồng thanh |
11÷13 |
Trị số d2 tính được lấy theo giá trị tiêu theo bảng P2.4 [1], từ đó suy ra các thông số khác như d, d1, p,…..
- Bước vít
Theo công dụng của bộ truyền và yêu cầu tự hãm mà ta chọn số mối ren zh. Để đảm bảo tính tự hãm, chọn số mối ren zh = 1, nếu yêu cầu vít thực hiện hành trình lớn hơn sau một vòng quay thì chọn ren nhiều đầu mối (zh>1). Bước vít được tính theo công thức:
(3.2)
- Góc vít
(3.3)
Hoặc (3.4)
- Kiểm tra điều kiện tự hãm
Để đảm bảo điều kiện tự hãm thì phải thỏa mãn điều kiện . Với :góc ma sát thay thế
(3.5)
f: hệ số ma sát, phụ thuộc vào cặp vật liệu của vít mà đai ốc và điều kiện bôi trơn (bảng 3.2).
Bảng 3.2
|
Vật liệu |
Điều kiện làm việc |
Hệ số f |
|
Thép với thép |
Có dầu |
0,04 – 0,05 |
|
Thép với thép hoặc gang, gang với gang |
Khô, không bôi trơn |
0,15 - 0,18 |
|
Têchtôlit hoặc phíp với gang hoặc thép |
Khô |
0,2 - 0,25 |
|
Thép với đồng |
Bôi trơn định kì |
0,08 - 0,1 |
- Xác định chiều cao đai ốc
H= .d2 (3.6)
- Số vòng ren trên đai ốc
Z = H/p (3.7)
Tải trọng tác dụng trong bộ truyền vít – đai ốc
Để tạo ra một lực dọc trục Fa thì cần phải có một moment xoắn T. Dưới tác dụng của lực vòng Ft tiếp tuyến với vòng tròn đường kính d2 (do T sinh ra), thì đai ốc chịu lực dọc trục Fa.
Lực vòng sẽ được tính theo công thức sau:
....................................................................................
Mạch đảo chiều động cơ này được kết nối vào Arduino bởi 3 cổng, một cổng điều khiển tốc độ động cơ (chân số 1) và 2 cổng điều khiển đảo chiều (chân số 2, 7). Động cơ được cấp nguồn riêng 24V.
Nguyên lý làm việc của mạch đảo chiều này là dùng mạch cầu H: Đối với động cơ DC, khi thay đổi chiều của dòng điện ở hai cực của động cơ, động cơ sẽ quay với 2 chiều khác nhau. Như vậy, đảo chiều động cơ chính là đảo chiều của dòng điện trong mạch.
Bước 1. L1 và R2 đóng, L2 và R1 ngắt, dòng điện đi từ A đến B, động cơ quay theo chiều thuận.
Bước 2. L2 và R1 đóng, L1 và R2 ngắt, dòng điện đi từ B đến A, động cơ quay theo chiều nghịch.
Bằng cách sử dụng IC L293D, ta có thể thực hiện nguyên lí trên chỉ đơn giản bằng cách thay đổi giá trị logic cấp vào IC này như bảng 5.1.
Bảng 5.1. Bảng giá trị logic của IC L293D
|
Tín hiệu |
Trạng thái động cơ |
|
|
Chân 2 |
Chân 7 |
|
|
0 |
0 |
Ngừng quay |
|
1 |
0 |
Quay thuận |
|
0 |
1 |
Quay nghịch |
|
1 |
1 |
Ngừng quay |
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
- Kết luận
Qua quá trình làm đồ án, chúng em đã đạt được những kết quả sau:
- Hoàn thành thuyết minh về tính toán và thiết kế máy đóng dấu tự động.
- Chế tạo được mô hình kiểm nghiệm một bộ phận của máy.
- Sử dụng thành thạo phần mềm hỗ trợ Inventor vào thiết kế cơ khí.
- Vì đây là loại máy chưa có trên thị trường Việt Nam nên có thể đây là tiền đề cho chúng em phát triển sản phẩm sau này.
- Kiến nghị:
Để cải tiến và đưa vào sử dụng máy đóng dấu tự động, nhóm nghiên cứu kiến nghị:
- Tiếp tục cải tiến tốc độ của máy nhằm tăng năng suất sản xuất,
- Thực nghiệm áp lực khi kéo giấy để xác định chính xác độ lớn áp lực giấy.
- Nghiên cứu, chế tạo con dấu có khả năng đóng liên tục.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Hồ Viết Bình, Trần Thế San, Tự động hóa quá trình sản xuất, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2009
[2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Tập 1, 2), NXB Giáo dục, Hà Nội 2006.
[3] Nguyễn Thanh Nam, Giáo trình Phương pháp thiết kế kỹ thuật, ĐHQG TP.HCM, TP. Hồ Chí Minh 2007.
[4] Hà Văn Vui, Nguyễn Chỉ Sáng, Sổ tay thiết kế cơ khí tập 3, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2006.
Tiếng Anh
[5] Anna Johansson el at, Paper friction – influent of measurement conditions,Tappi Journal, Vol. 81, 1997.
[6] Neil Sclater, Nicholas P. Chironis, Mechanisms and mechanical devices sourcebook, McGraw-Hill, 2011.
Nguồn khác
[7] Masahiro Suzuki el at, High Performance Rubber Rollers and Pads for Auto Sheet Feeders, www.cable.com/about/publish/review/__icsFiles/afieldfile/2005/11/28/review12.pdf, 12/2012.
[8] Pulp and Paper Resource & Information Site, Properties of Paper, http://www.paperonweb.com/paperpro.htm, 12/2012.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A.IA.XOKOLOV,Cơ sở thiết kế máy thực phẩm,NXBKhoa học và Kỹ thuật , 2000.
[2] Hồ Lê Viên ,Các máy gia công vật liệu rắn và dẻo ,NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2003 .
[3] Hồ Lê Viên, Cơ Sở tính toán các máy hóa chất và thực phẩm, NXB Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1997.
[4] Nguyễn Hữu Lộc ,Cơ sở thiết kế máy,NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2012.
[5] Trịnh Chất ,Lê Văn Uyển ,Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, NXB Giáo Dục , 2006.
[6] Trần Thiện Phúc, Thiết kế máy công dụng chung ,NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh ,2011.
[7] Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Doanh Sơn,Kỹ thuật nâng chuyển tập 2, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh ,2004.
[8] Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Doanh Sơn, Máy vận chuyển liên tục, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh ,2004.
[9] Đỗ Kiến Quốc,Nguyễn Thị Hiền Lương,Bùi Công Thành,Lê Hoàng Tuấn,Trần Tấn Quốc,Sức bền vật liệu ,NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh ,2011.
[9] Sandvik,http://www.processsystems.sandvik.com ,Sandvik conveyor components.
[10] Công ty Vững Phát, http://motorgiamtoc.com.vn ,Motor giảm tốc Wansin.
*TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2004.
2. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy tập 1, 2 NXB Giáo dục, 1998.
3. Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2003.
4. Nguyễn Hữu Lộc, Độ tin cậy trong thiết kế kỹ thuật , NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2002.
