Tài liệu THIẾT KẾ TỦ LƯU TRỮ TÀI LIỆU THÔNG MINH

THIẾT KẾ TỦ LƢU TRỮ TÀI LIỆU THÔNG MINH DESIGN A SMART CABINET ThS. Nguyễn Văn Sơn, Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM TÓM TẮT Hiện nay nhu cầu lưu trữ và quản lý truy cập các tài liệu giấy tại trường học, công ty, văn phòng… là một vấn đề rất cấp thiết. Quá trình lưu trữ và tìm kiếm thông tin phải bảo đảm nhanh chóng, chính xác. Đối với các công ty, các trường đại học quy mô lớn, lượng tài liệu cần lưu trữ ngày càng nhiều, thì việc tối ưu hóa không gian và quản lý truy cập vào tài liệu là vô cùng quan trọng. Các tủ lưu trữ hiện tại đều phải thao tác nhập, xuất tài liệu thủ công, với các tủ lưu trữ có chiều cao thì phải sử dụng thang để hỗ trợ. Với các tủ có chiều cao thấp vừa tầm với, phần không gian trên cao có thể không sử dụng hết. Do đó, cần thiết kế chế tạo tủ truy suất dữ liệu tự động, giúp tiết kiện không gian trên cao, đồng thời dễ dàng trong việc quản lý quá trình nhập và xuất dữ liệu. ABSTRACT Currently, the demands of storage, managing and acces to paper documents in schools, companies and offices … are urgent. The storage and finding process have to be fast and accuracy. With large companies and universities, the optimizaton of space and acces management is significant. Current storage cabinets are manually operated. High cabinets cannot use without ladder. As a result, there is the need of design and manufacturing an automatic cabinet to save space, easily access and manage. I. GIỚI THIỆU Các tủ lưu trữ hiện tại bị hạn chế bởi chiều cao của người sử dụng, so với các phòng làm việc hiện nay có chiều cao khoảng 4m thì một khoảng không gian trống ở phía trên sẽ không được sử dụng. Để tận dụng được toàn bộ không gian phía trên, đề tài sẽ đưa ra một giải pháp tủ tài liệu thông minh, cho phép tận dụng toàn bộ chiều cao của văn phòng để lưu trữ, nhận và trả tài liệu hoàn toàn tự động. Người sử dụng không cần phải có dụng cụ hỗ trợ như thang mới lấy được tài liệu, thay vào đó tủ sẽ vận hành tìm tài liệu và đưa tới vị trí phù hợp cho người sử dụng. Ngoài ra, bộ điều khiển thông minh của tủ cũng có thêm chức năng quản lý theo người sử dụng, để bảo đảm an toàn về dữ liệu cá nhân được lưu trữ trong ngăn. Mục tiêu chính của đề tài là bản vẽ thiết kế tủ và phần mềm điều khiển tủ, tủ hoạt động hoàn toàn tự động. Sản phẩm tủ có thiết kế mang tính thẩm mỹ và có thể áp dụng được ngay vào thực tiễn. Bước đầu tiến hành thực hiện đề tài, nhóm thực hiện khảo sát sản phẩm tủ lưu trữ, sản phẩm tủ lưu trữ thông minh, những khả năng làm việc và thiết kế trong thực tiễn của các phương pháp lưu trữ. Từ đó, phân chia các cụm thành phần, chức năng nhiệm vụ và các yêu 1 cầu chung để đề xuất nghiên cứu các công nghệ ứng dụng gia công từng chi tiết trong hệ thống tủ. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU II. Đối tượng nghiên cứu chính trong đề tài bao gồm: Vật liệu gỗ, kim loại, công nghệ hàn và đóng tủ, không gian lưu trữ và khả năng chế tạo tủ, khả năng lưu trữ và giao tiếp tủ với người sử dụng. Phạm vi nghiên cứu trong đề tài được giới hạn bởi: Tủ lưu trữ tài liệu giấy, kích thước ngăn xếp tài liệu cao nhất chứa giấy khổ A4 theo chiều đứng, tủ không dùng để chứa đồ dùng cá nhân khác. III. THIẾT KẾ CHI TIẾT 1. 2. Yếu cầu cơ cấu tủ Tủ có 12 ngăn. Tải trọng tối đa mỗi ngăn: 7kg. Vận tốc chuyển động của các ngăn: 0,15m/s Sơ đồ bộ truyền 2 1 M 5 4 6 3 Hình 1: Sơ đồ bộ truyền Bộ truyền tủ: 1- Động cơ điện; 2 - Hộp giảm tốc trục vít; 3 - Bộ truyền xích dưới: 4 - Bộ truyền xích tải; 5 - Nối trục đàn hồi; 6 - ổ lăn. 3. Thiết kế hộp đựng đồ Kích thước ngăn đựng tài liệu: nội dung đề tài là thiết kế tủ dữ liệu dùng trong văn phòng vì thế kích thước của khổ giấy A4 được lấy làm chuẩn để thiết kế. Hình 2 Kích thước ngăn đựng tài liệu Chiều dày của tôn để chế tạo hộp là 1mm Với kích thước 700 x 220 x 200mm, sắp xếp tài liệu thành 2 dãy đặt chồng theo chiều ngang. Hình dạng: Mặt trước của hộp được thiết kế thấp hơn so với các mặt khác giúp dễ dàng trong việc đưa vào và lấy tài liệu ra, mặt bên thiết kế 4 lỗ để gắn thanh đỡ thùng. 2 Hình 3: Quỹ đạo chuyển động của hộp, quỹ đạo chuyển động của một ngăn khi vào đoạn xích cong Cơ cấu chống lắc Một vấn đề đặt ra là khi cơ cấu chuyển động thì các hộp sẽ bị lắc, đặc biệt là khi hộp chuyển động trên những đoạn cong. Như vậy để đảm bảo tính an toàn cho tài liệu lưu trữ thì phải có cơ cấu chống lắc khi hộp chuyển động. Phương pháp chống lắc 1 Tính toán quỹ đạo của thùng một cách chính xác. Thiết kế đường ray phía mặt bên của thùng. 4. Hình dạng con lăn Biên dạng đường ray Hình 4 Con lăn và biên dạng ray Phương pháp này có một nhược điểm đó là việc gia công đường ray một cách chính xác sẽ rất khó khăn. Phương pháp 2 Khi hộp đứng yên: xét 1 vecto thẳng đứng được tạo bởi 2 điểm bất kỳ trên mặt phẳng bên của thùng. Khi hộp chuyển động: hộp bị lắc nên vecto này sẽ bị đổi hướng. Hộp thẳng đứng Hộp khi lắc Hình 5: Trạng thái hộp Như vậy để hộp không bị lắc tức là giữ cho vec tơ này luôn thẳng đứng, khi đó vecto này chuyển động song phẳng. Sử dụng thêm một bộ xích chống có cùng thông số với xích 3 tải và một trục khuỷu. Đầu trên của trục khuỷu gắn với ngăn và thanh truyền của xích tải (điểm trên của vecto), đầu dưới của trục khuỷu gắn với thanh truyền của bộ xích chống lắc này (điểm dưới của vector). Bộ xích phụ phải quay cùng vận tốc với xích tải để đảm bảo chuyển động song phẳng vì thế có thêm một bộ xích nhỏ ở phía dưới. Đường tâm của trục xích tải và đường tâm của trục xích phụ phải nằm trên một đường thẳng để đảm bảo trục khuỷu luôn thẳng đứng. Hình 7 Cơ cấu chống lắc cho ngăn 5. Thiết kế khung Hình 8 Kích thước khung 6. Thiết kế phần điện 4 Khối cảm biến hồng ngoại và công tắc hành trình Khối điều khiển trung tâm PIC 16f887 A MAX 232 chuyển đổi mức điện áp Động cơ Đảo chiều PWM Khối điều khiển công suất Cổng USB kết nối máy tính Hình 9 Sơ đồ khối phần cứng Hình 10 Ngăn đựng tài liệu được lắp lên khung IV. KẾT LUẬN Đề tài đã hoàn thành được các yêu cầu: Ứng dụng lý thuyết cơ khí để thiết kế bộ truyền xích cho tủ. Ứng dụng module AFX để thiết kế khung hoàn chỉnh. Thiết kế thành công cơ cấu chống lắc. Lắp ráp hoàn chỉnh cơ cấu tủ và chạy tương đối tốt. Tuy đã thiết kế hoàn chỉnh tủ lưu trữ tài liệu nhưng vẫn tồn tại một số vấn đề cần khắc phục. Để có thể tiếp phát triển và hoàn thiện thiết kế những đề tài sau cần: Tăng chiều cao tủ để tận dụng không gian trên cao. Tìm hiểu kỹ về tỷ lệ giữa các kích thước của tủ để tăng 5 tính thẩm mỹ. Lập trình điều khiển chuyển động linh hoạt giúp tiết kiệm thời gian và tiết kiệm năng lượng. Hòa thiện kích thước ngăn xếp phía trong và không gian phía bên trong. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Hồng Nhân, Nguyễn Danh Sơn. Kỹ Thuật Nâng Chuyển, tập II. Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh 2004. 2. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển. Tính Toán, Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí, tập I và II. Nhà Xuất Bản Giáo Dục 2006. 3. PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 2004. 4. Datasheet Siemens Logo Manual Edition 6/2003. 5. ThS. Nguyễn Trọng Thắng. Tính toán và sữa chữa máy điện, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 1995. 6. Lê Thanh Phong. Sức bền vật liệu, Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật. Thông tin tác giả: Họ tên: NGUYỄN VĂN SƠN Đơn vị: TT Công nghệ cao, Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường ĐH. SPKT TP. HCM Điện thoại: 0907 399 943 Email: [email protected] Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí. 6