Theo sự phân cong của thầy giáo hướng dẫn, báo cáo thực tập này được chia làm 2 chương: - Chương 1: Tìm hiểu cơ sở sản xuất - Chương 2: Tìm hiểu hệ thống máy cắt kính CNC Em xin chân thà
Tìm hiểu cơ sở sản xuất
Giới thiệu chung về nhà máy
Nhà máy kính an toàn của công ty cổ phần xây dựng số 7 (Vinaconex 7) được thành lập vào ngày 5 tháng 3 năm 2003, tọa lạc tại khu công nghiệp Quang Minh, huyện Mê Linh, tỉnh Hà Nội Trụ sở chính của công ty nằm ở tầng 18, tòa nhà Vinaconex9, HH2-2, khu đô thị Mễ Trì Hạ, đường Phạm Hùng, Từ Liêm, Hà Nội.
Trong bối cảnh thị trường xây dựng ngày càng khắt khe về kỹ thuật và thẩm mỹ, việc áp dụng công nghệ và vật liệu mới trở nên cần thiết, đặc biệt là cho các công trình trọng điểm quốc gia và quốc tế Nhà máy kính an toàn Mê Linh đã phát triển sản phẩm kính an toàn với tính năng kỹ thuật tiên tiến, phù hợp với khí hậu Việt Nam Sản phẩm của nhà máy đã được sử dụng trong nhiều dự án lớn trên toàn quốc và xuất khẩu sang các thị trường như Pháp, Thái Lan và Nhật Bản, đáp ứng yêu cầu về mỹ thuật, kỹ thuật và chất lượng cao.
Chương 1: Tìm hiểu cơ sở sản xuất
Tìm hiểu về sản phẩm
Kính an toàn VSG được sản xuất trên dây chuyền công nghệ châu Âu, sử dụng kính đạt tiêu chuẩn JIS Nhật Bản và màng phim PVB nhập khẩu từ Đức Sản phẩm kính an toàn Vinaconex không chỉ đạt tiêu chuẩn quốc tế mà còn mang lại nhiều ưu điểm nổi bật như an toàn, an ninh, giảm thiểu tiếng ồn, hạn chế tia cực tím, kiểm soát sự hấp thụ nhiệt, độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt.
Nhà máy kính VSG áp dụng dây chuyền sản xuất hiện đại để đa dạng hóa sản phẩm, bao gồm kính an toàn, kính phản quang, kính màu và kính dày nhiều lớp, nhằm tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường Sản phẩm kính hộp được nạp khí Argon giúp tối ưu hóa khả năng cách âm và cách nhiệt Việc sử dụng các loại kính như kính hấp thụ nhiệt và kính phản quang không chỉ nâng cao hiệu suất tiết kiệm năng lượng mà còn kéo dài tuổi thọ cho thiết bị làm mát và sưởi ấm Kính hộp kết hợp với kính dán an toàn tạo ra giải pháp hoàn hảo về cách âm, cách nhiệt, đồng thời đảm bảo tính an toàn và tiết kiệm năng lượng.
Quy trình sản xuất
Quy trình sản xuất kính an toàn
Cắt kính Làm sạch kính và làm khô Ép phim
Nung thứ cấp Lò nung
Hình 2: Quy trình sản xuất kính an toàn
Sản phẩm đầu ra gồm kính hộp an toàn cách âm các nhiệt và kính an toàn trong xây dựng.
1.3.1 Quy trình cắt kính Đầu tiên kính nguyên liêu khổ lớn được đưa lên bàn cắt của máy cắt kính, máy sẽ cắt tấm kính ban đầu thành những tấm kính với kích thước nhỏ hơn phù hợp với yêu cầu của khách hàng Thông số cắt kính sẽ được nhập bằng phần mềm máy tính Sau khi máy cắt xong sẽ thực hiên tách kính bằng cách bẩy kính theo những đường cắt.
Công nghệ cắt kính hiện đại sử dụng ba động cơ Servo để điều khiển lưỡi dao cắt theo ba trục x, y, z Hệ thống này được điều khiển bởi ba biến tần Panasonic với công suất 1,5KW cho hai trục và 0,2KW cho trục còn lại.
Quy trình cắt sử dụng thiết bị điều khiển, đo lường, cơ cấu chấp hành:
Sử dụng PLC ENT40 với 16 input/16 output số để điều khiển thiết bị chấp hành: quạt thổi, thủy lực, xilanh khí,…
Cảm biến sợi quang để phát hiện vị trí kính so với bàn cắt.
Chương 1: Tìm hiểu cơ sở sản xuất
Công tắc hành trình, cảm biến tiệm cận để biết được vị trí kính trên bàn.
1.3.2 Quy trình làm sạch kính và làm khô
Sau khi tách kính thành những tấm nhỏ, kính sẽ được làm sạch và làm khô Quá trình làm sạch sử dụng chổi quét nhỏ và phun nước ở cả hai mặt để loại bỏ bụi bẩn hoàn toàn Tiếp theo, kính được làm khô trước khi tiến hành ép phim.
Hình 4: Máy làm sạch và làm khô
Các thiết bị trong quy trình làm sạch và làm khô:
Sử dụng 2 động cơ để quay chổi quét liên tục làm sạch cả hai bề mặt của tấm kính
Sử dụng 4 máy bơm để bơm nước từ chân máy phun làm sạch kính.
Quạt thổi công suất lớn để lưu thông nhiệt quanh buồng làm khô
Công tắc hành trình để phát hiện kính ra sau quá trình.
Kính sau khi được làm sạch và làm khô sẽ tiến hành ép phim Trong quá trình này, công nhân sẽ đặt tấm phim giữa hai tấm kính cùng kích thước và cắt bỏ các phần thừa Đối với kính lớn, máy móc sẽ được sử dụng để di chuyển tấm kính đến vị trí ép phim.
Yêu cầu phòng ép phin phải đảm bảo sạch, không có bụi, nhiệt độ ổn định 22 độ
C Nhờ có tấm phin này khi kính bị rơi không vỡ vụn ra thành nhiều mảnh vụn.
Hình 5: Máy vận chuyển tấm kính to trong phòng ép phin
Chương 1: Tìm hiểu cơ sở sản xuất
Quy trình ép phim sử dụng thiết bị điều khiển, đo lường, cơ cấu chấp hành:
Sử dụng PLC dòng C200HE-CPU42-E SYSMAC của OMRON để nhận tín hiệu và điều khiển.
Động cơ dây chuyền di chuyển kính trong các khâu được điều khiển bằng biến tần để đảm bảo quá trình đồng tốc khi đưa kính sang khâu khác.
Trong quá trình sản xuất, bốn cảm biến sợi quang được lắp đặt dọc theo dây chuyền nhằm đảm bảo chuyển động đồng tốc, giúp đưa kính đến quy trình tiếp theo một cách hiệu quả.
1.3.4 Quy trình nung thứ cấp
Kính sau khi ép phin sẽ được đưa đến vị trí đo độ dày, nhằm kiểm tra kích thước của tấm kính trước khi vào lò nung thứ cấp Quá trình này đảm bảo con lăn có thể ép chặt hai tấm kính trong lò nung thứ cấp một cách chính xác.
Hình 6: Đo độ dày của tấm kính
Công nghệ đo độ dày kính sử dụng van khí nén và chiết áp, chuyển đổi độ dày của tấm kính thành điện áp để gửi về bộ điều khiển.
Kính tiếp tục được đưa vào lò nung thứ cấp được con lăn ép chặt và nung hai tấm kính sẽ được ép chặt với nhau.
Hình 7: Lò nung thứ cấp
Sau khi kính được nung xong, nó sẽ tự động di chuyển trên dây chuyền cho đến khi dừng lại ở điểm cuối Tại đây, công nhân sẽ tiến hành bốc kính lên kệ để thực hiện các công đoạn tiếp theo.
Chương 1: Tìm hiểu cơ sở sản xuất
- Đối với những tấm kính to phải sử dụng cơ cấu bàn nâng tự động.
- Quy trình nung thứ cấp sử dụng thiết bị điều khiển, đo lường, cơ cấu chấp hành:
Sử dụng PLC Mitsubishi nhận tín hiệu từ cảm biến và điều khiển đóng thanh đốt tạo nhiệt, 8 quạt thổi để lưu thông nhiệt đều toàn bộ lò.
2 động cơ không đồng bộ công suất 0.75 KW để điều khiển 2 con năn ép
Sử dụng 16 động cơ quạt gió công suất 1.1 KW để lưu thông nhiệt quanh lò.
Cảm biến sợi quang được để dọc trên dây truyền để chuyền động đồng tốc đưa kính đến quy trình tiếp theo.
1.3.5 Quy trình nung thứ cấp
Kính sau khi được đặt lên kệ sẽ được đưa vào lò nung để thực hiện công đoạn nung cuối vào ban đêm, với nhiệt độ ổn định từ 135 ℃ đến 140 ℃ trong thời gian dài Lò nung sử dụng thanh đốt điện trở và quạt đối lưu để duy trì nhiệt độ ổn định, đây là bước quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm.
Hình 8: Kính được đưa vào lò nung 1.3.6 Quy trình mài kính
Sau khi kính được nung ở lò, quá trình làm nguội sẽ diễn ra trước khi tiến hành mài kính theo yêu cầu của khách hàng Kính sẽ được đưa vào máy mài để xử lý từng cạnh, đảm bảo rằng bốn cạnh của sản phẩm không còn sắc, mang lại an toàn khi tiếp xúc.
Tìm hiểu máy cắt kính CNC
Cấu tạo bàn cắt và nguyên lý hoạt động
Máy cắt đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất kính an toàn, thực hiện nhiệm vụ cắt những tấm kính lớn thành các tấm kính nhỏ với kích thước đã được lập trình sẵn trên máy tính.
Hình 10: Cấu tạo bàn cắt kính
- 2 quạt thổi 2,2KW để hỗ trợ việc nhấc kính khỏi bề mặt bàn.
- 1 bơm thủy lực 4KW để nâng nghiêng bàn cắt.
- Các cảm biến tiệm cận được phân bố trên nhiều vị trí bàn để phát hiện vị trí kính.
- Các xilanh khí để tách kính và làm gờ đỡ kính khi nghiêng bàn.
- Máy cắt kính có lưỡi cắt kính được làm bằng hợp kim nhôm.
Nguyên lý hoạt động máy cắt:
Nguyên liệu đầu vào cho tấm kính có nhiều độ dày khác nhau như 3 ly, 3.5 ly, 4 ly, 5 ly và các kích cỡ khác nhau Khi cắt, nguyên liệu sẽ được đặt lên bàn cắt với kích thước nhỏ hơn Đối với những tấm kính lớn, việc đưa lên bàn cắt sẽ được thực hiện bằng bộ đẩy dưới đế bàn, sử dụng 2 xilanh thủy lực để nghiêng bàn và các nấc giữ kính an toàn, tất cả được điều khiển từ tủ điều khiển máy cắt.
Khi đặt kính lên bàn cắt, công nhân sẽ nhập thông số cắt vào máy tính Sau khi nhập xong, máy sẽ bắt đầu quá trình cắt kính Sau khi cắt xong, kính được tách ra và chuyển đến khâu làm sạch.
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
Hình 13: Bảng điều khiển vận hành máy cắt và nhập thông số bằng bàn phím
Xe cắt kính sẽ di chuyển theo hình tam giác vuông nhỏ để xác định góc vuông của kính Sau đó, lưỡi cắt sẽ được quay với trục vuông góc so với bàn cắt, giúp đảm bảo việc cắt kính với diện tích chính xác nhất.
Sau khi điều chỉnh góc cho lưỡi cắt của máy, quá trình tiếp theo là đo độ dài của kính theo hai trục x và y, sau đó tiến hành cắt bỏ lớp vỏ kính thừa bên ngoài.
Quá trình xác định vị trí kính và đo độ dài sử dụng cảm biến để xác định vị trí kính so với bàn cắt, kết hợp với số vòng quay của động cơ servo nhằm đảm bảo độ dài chính xác của kính.
Hình 14:Chu trình cắt kính
Quá trình cắt kính diễn ra theo các bước cắt đường C1 và C2 để loại bỏ kính thừa, sau đó tiếp tục cắt theo thứ tự C3, C4 và C5 Trong suốt quá trình này, một hệ thống bơm dầu sẽ được sử dụng để làm mát lưỡi cắt kính.
Sau khi máy cắt kính hoàn tất việc cắt, quạt thổi sẽ hoạt động để cung cấp khí qua các lỗ trên bàn cắt, giúp kính không tiếp xúc với bề mặt bàn Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân trong việc tách kính thành những tấm đã được cắt Đặc biệt, trong quá trình tách những tấm kính lớn và khó, máy cắt sẽ sử dụng hai thanh gỗ được đẩy lên nhờ xilanh, điều này được điều khiển bằng bàn đạp dưới bàn cắt, giúp quá trình tách kính diễn ra dễ dàng hơn.
- Sau khi tiến hành tách kính xong thì kính sẽ được chuyển đến khâu làm sạch kính và làm khô.
Đối với các sản phẩm yêu cầu sử dụng tấm kính lớn mà không cần cắt, cần trục và mặt hút sẽ được sử dụng để nâng kính, đảm bảo quá trình làm sạch kính diễn ra an toàn.
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
Hệ điều khiển CNC của máy cắt
Hệ thống máy cắt kính CNC gồm có: máy tính PC, bảng mạch điện tử, 3 bộ điều khiển logic PLC ENT40 Truyền thông sử dụng loại đồng bộ.
2.2.1 Máy tính và phần mềm CNC
Nhà máy sử dụng một máy tính riêng với hệ điều hành Windows 98 để kết nối với máy cắt kính CNC, đảm bảo tính linh hoạt và hiệu suất Phần mềm CNC được cài sẵn từ nhà sản xuất, cho phép máy tính tự động khởi động vào phần mềm mà không cần sự can thiệp của công nhân.
Hình : Giao diện phần mềm cắt kính
Khi cắt kính, công nhân nhập các giá trị X, Y, Z đã được tính toán thủ công dựa trên kích thước tấm kính cần cắt Ví dụ, với tấm kính nguyên liệu kích thước 1220x2440 mm, để cắt 6 tấm kính kích thước 360x450 mm, công nhân sẽ lần lượt nhập các giá trị X là 900 và Y là 1080.
Y 720, Y 360, X 450 Sau đó, máy sẽ tiến hành cắt các đường theo thứ tự như sau:
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
Phần mềm hỗ trợ nhập file AutoCAD, cho phép cắt các hình dạng đặc biệt và đường cong phức tạp Tuy nhiên, hiện tại máy CNC gặp sự cố trong việc cắt đường cong, dẫn đến việc nhà máy chủ yếu cắt các khung kính hình chữ nhật vuông góc.
Thao tác với nút điều khiển
Chức năng các nút trong bàn điều khiển:
- 3: Nếu máy chưa về điểm không thì nhấn nút.
- 6: Cảnh báo máy cắt chưa về điểm không
- 7: Máy sẵn sàng chạy (công nhân đứng cách xa máy)
Công nhân sẽ kết hợp nhấn nút trên bảng điều khiển và nhập số liệu qua bàn phím máy tính để vận hành máy cắt kính CNC.
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
2.2.2 Tủ điện máy cắt kính
2.2.2 Bộ điều khiển chuyển động (Axis Control)
Bộ điều khiển chuyển động do nhà sản xuất chế tạo dựa theo nền tảng
DSP(Digital Signal Processor) Mạch có chức năng điều khiển quỹ đạo lưỡi dao cắt kính của máy CNC di chuyển theo quỹ đạo đặt trước.
Hình !: Bộ điều khiển chuyển động
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
Bộ điều khiển chuyển động nhận tín hiệu từ máy tính, bao gồm giá trị đặt từ người điều khiển, và kết hợp với tín hiệu phản hồi tốc độ từ ba động cơ trục x, y, z thông qua tín hiệu encoder sau khi được xử lý bởi biến tần Dựa vào đó, thuật toán sẽ tính toán giá trị điều khiển cho động cơ CNC, được biểu diễn dưới dạng ba tín hiệu điện áp analog (x, y, z) và được truyền tới đầu vào của ba biến tần để điều khiển các động cơ trục x, y, z.
2.2.3 Bộ điều khiển logic (PLC)
Bộ điều khiển logic ETN-40 của hãng Technint HTE được sử dụng để điều khiển các thành phần trong hệ thống máy cắt kính, bao gồm quạt gió thổi kính, máy bơm thủy lực và đèn báo.
- Đầu vào của PLC ENT40 35AP40:
Chân đầu COM được nối với 0V theo kiểu Sink.
Chân I1, I2, I3, I4, I5 được nối nút ấn thường mở với chức năng lần lượt cắt kính, dừng cắt, trả lưỡi cắt về vị trí đầu, nâng bàn lên, hạ bàn xuống.
Chân I9 được nối với các tiếp điểm thường hở của rơle 27KA2, 28KA2,29KA2 của đầu ra chân chức năng của 3 biến tần.
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
- Đầu ra: Chân chung được đấu với +24VDC
Đầu ra 1, 12, 13, 14 được kết nối với các rơle 40KA1, 40KT1, 40KT2, 40KT3, thực hiện các chức năng như đếm thời gian hoạt động của máy và điều khiển biến tần cho ba trục x, y và z.
Đầu ra 1, 3, 7 được đầu nối với các đèn hiển thị chức năng khác nhau.
Các đầu ra số 4, 9, 10 được đầu nối với công tắc tơ 40KM1, 40KM2, 40KM3 để điều khiển đóng mở quạt thổi và bơm.
Bản vẽ đầy đủ vào ra 3 khối điều khiển logic được đính kèm phụ lục.
Rơle là thiết bị quan trọng trong việc tự động hoặc thủ công đóng cắt mạch điện, giúp quản lý hoạt động của các thiết bị như xilanh và đầu tín hiệu cho các hệ thống điều khiển.
Rơle nhiệt là thiết bị điện tự động có chức năng đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn của các thanh kim loại khi nhiệt độ tăng, nhằm bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải Trong ngành công nghiệp, rơle nhiệt thường được lắp đặt cùng với công tắc tơ để tăng cường hiệu quả bảo vệ.
- Công tắc tơ: là khí cụ điện để đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực từ xa.
Hình : Công tắc tơ và rơle nhiệt
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
Atomat là thiết bị tự động hoặc thủ công dùng để đóng cắt mạch điện, đảm bảo an toàn trong trường hợp sự cố Nó có chức năng bảo vệ khỏi tình trạng ngắn mạch, quá tải và điện áp yếu, giúp duy trì sự ổn định cho hệ thống điện.
- Cầu chì: là một thiết bị bảo vệ, nó tự động cắt mạch điện khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch.
Bản vẽ trên mô tả hoạt động đóng cắt của bơm và quạt thông qua công tắc tơ 40KM1, 40KM2, 40KM3 Các thiết bị này được bảo vệ bởi cầu chì 8FU1, 8FU2, 8FU3 và rơle nhiệt 8FR1, 8FR2, 8FR3, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
Hệ truyền động servo các trục của máy cắt
2.3.1 Giới thiệu hệ servo Panasonic
Động cơ AC servo kết hợp với bộ Driver Panasonic là giải pháp điều khiển định vị ưu việt, thay thế cho hệ thống động cơ step truyền thống Hệ thống này nổi bật với momen lớn, thời gian đáp ứng nhanh và độ tin cậy cao, cho phép điều khiển vị trí với độ chính xác tối ưu Hơn nữa, khả năng kết nối linh hoạt với PLC và màn hình giao diện giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.
- Servo Panasonic thông dụng hiện nay Minas S, Minas A, Minas A2, Minas A3, Minas A4, Minas A5, dòng mới nhất hiện nay Minas A6.
- Đặc tính dòng biến tần Panasonic:
Biến tần phổ biến điều khiển động cơ servo.
Dễ dàng cài đặt, lập trình và sử dụng.
Đầu ra rơle dùng để đóng cắt các thiết bị bảo vệ.
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
Trục X và trục Y sử dụng biến tần MHDA153M1A công suất 1.5 KW dòng Minas A.
Trục Z sử dụng biến tần MSDA023M1A công suất 0.2 KW dòng Minas A.
Hình: Biến tần Panasonic seri A 2.3.2 Nguyên lý điều khiển biến tần servo của hệ
- Động cơ ở máy cắt sử dụng đều là động cơ servo 3 pha dùng biến tần để điều khiển.
Sơ đồ kết nối động cơ servo cho trục X sử dụng biến tần MHDA153M1A công suất 1,5KW cho phép di chuyển lưỡi dao cắt theo trục X một cách hiệu quả.
- Điện áp 3 pha điện áp 220V được đấu nối chân L1 L2 L3 của biến tần, chân r và t được đấu vào điện áp 1 pha 220V.
- Điện trở R được mắc chân B1 B2 để khi dừng động cơ sẽ dùng để tiêu tốn năng tượng còn lại trong quá trình hãm tái sinh.
- Tín hiệu Encoder 16bit của động cơ được trả về cổng CN SIG của biến tần.
- Cổng CN I/F của biến tần gồm 50 chân tín hiệu với nhiều chức năng khác nhau
Chương 2: Tìm hiểu máy cắt kính CNC
Chân 14 (SPR/TRQR) và 15 (GND) là chân input analog (16 bit) nhận đầu vào giá trị điện áp từ bảng mạch điện tử gửi xuống để thiết lập tốc độ.
Chân 21(OA+) 22(OA-) 48(OB+) 49(OB-) 23(OZ+) 24(OZ-) là 3 kênh tín hiệu encoder được nối trả về bảng mạch điện tử
Chân 37(ALM+) 36(ALM-) là chân ouput được nối với rơle 27KA1 để khi biến tần xảy ra lỗi sẽ dừng cấp điện cho rơle.
Chân 35(SRDY+) 34(SRDY-) là chân ouput được nối với rơle 27KA2 khi nguồn được cấp và không có đèn báo động nào thì rơle sẽ được cấp điện.
Chân 29(SRV-ON) để cho phép biến tần hoạt động và giải phóng phanh.
Phần mềm phân tích giá trị kính cần cắt sẽ gửi dữ liệu xuống bảng mạch điện tử Bảng mạch này sau đó truyền tín hiệu điện áp để điều chỉnh tốc độ động cơ thông qua biến tần.
