Luận văn cơ điện tử Thiết kế và chế tạo hệ thống máy lắp ráp

Trong khi đó, những nước phát triển đã sản xuất ra số lượng sản phẩm đúng với số lượng ta đã làm được chỉ với những thiết bị máy móc và chỉ sử dụng một nhân công duy nhất để trông coi tr

m n ên cứu x n bày tỏ lòn kín trọn và b ết ơn sâu sắc đến:

Chương 1. 1

Mở đầu. 1

1 1 ặt vấn đ 1

1.2 Tổng quan 2

1.2.1 Gi i thi u công ty Cổ phần nhự ôn ơn 2

1.2.2 Mụcc tiêu và ng phát triển c a công ty 3

2.1.1 Quy trình ho t đ ng s n xuất s n phẩm t i công ty 4

2.1.1.1 Quy trình ho t đ ng s n xuất s n p ẩm t côn ty 4

2.1.1.2 Gi i thích quy trình 4

2.1.2 Gi i thi u từng b ph n s n xuất c a công ty 5

2.1.2.1 B ph n ép nhựa 5

2.1.2.2 B ph n lắp ráp 5

2.1.3 Gi i thi u s n phẩm chuyên s n xuất c a công ty 5

2.1.3.1 Các lo i s n phẩm móc nhựa 5

2.1.3.2 Tình hình thực tế 6

1.3.Tính cấp thiết c a công ty 7

1.4 Mục tiêu 9

1.5 P ơn p p n n cứu c a gi i pháp 9

1 6 t ng nghiên cứu 10

Chương 2 12

2.1 Khái quát v cơ sơ lí t uyết 12

2.1.1 Khái ni m 12

2.1.2 Các hình thức tự đ ng hóa 13

2.1.3 Quá trình lắp ráp s n phẩm 13

2.1.4 Sự cần thiết ph i có tự đ ng hóa 14

2.2 Cấp phôi tự đ ng 16

2.2.1 Khái ni m 16

2.2.2 Phân lo i 17

2 2 3 Ý n c a cấp phôi tự đ ng 18

2.3 Khí nén 25

2.3.1 Ưu đ ểm c a khí nén 25

2.3.2 N c đ ểm c a khí nén 25

2.3.1.3 Các phần tử trong h t ôn đ u khiển bằn đ n –khí nén 26

2.3 1 4 n đ o chi u 29

2.3.1.5 Gi i thi u tổng quan v c m biến tần 30

2 3 1 6 t u tổn qu n v 34

Chương 3 37

Thiết kế và thi công 37

3.1 Tính toán và thiết kế 37

3.1.1 Nguyên lý ho t đ ng c a máy 37

3 2 ín to n và t ết kế cơ k í 37

3.2.1 Nguyên lý cấu t o và nguyên lý làm vi c 37

3.2.1.1 Nguyên lý cấu t o c a máy 37

3 2 1 2 um cơ cấu b n t i 40

3.2.1.3 Cụm cơ cấu đẩy b n t i 43

3.2.1.4 Cụm cơ cấu ghép chi tiết nhựa 45

3.2.1.5 Cụm cơ cấu ghép chi tiết sắt 46

3.2.1.6 Cụm cơ cấu cấp chi tiết nhựa 47

3.2.1.7 Cụm cơ cấu cấp chi tiết kẹp sắt 48

3.3 Thiết kế phần đ u khiển 50

3.3.1 Lựa chọn p ơn n 50

3 3 2 Sơ đ thiết kế phần cứng 51

3.3.3 Thành l p địa chỉ các ngõ vào ra c a PLC 52

3 3 4 ơn trìn đ u khiển PLC 53

Chương 4 ế n iến ngh 55

4.1 Kết lu n 55

4.2 Kiến nghị 55

B n vẽ c t ết m y ……… 57

p trìn tr n p ần m m X Developer……… 65

D nh h nh Hình 1.1: Công ty Cổ phần nhự Đông Phương 3

Hình 1.2: Quy trình s n xuất chung 4

Hình 1.3: Móc nhựa 6

Hình 1.4: Hình nh thực tế côn n ân đ n làm v c 6

Hình 1.5: Các chi tiết móc nhựa 7

Hình 1.6: Cách lắp hai m nh chi tiết vào kẹp sắt th công 7

Hình 1.7: Hình nh thực tế côn n ân đ n làm v c 8

Hình 1.8: Sơ đ kh i lắp ráp tự đ ng móc nhựa 10

Hình 1.9: S n phẩm móc nhựa 10

Hình 1.10: Mô phỏng cấu thành côn đo n lắp ráp 10

Hình 2.1: Sơ đ mô phỏng phôi trên mặt phẳng nằm ngang 19

Hình 2.2 : Sơ đ di chuyển phôi trên mặt phẳn n m n n 21

Hình 2.3: Phễu cấp phôi kiểu run đ ng 22

Hình 2.4 : Sơ đ kết cấu phôi kiểu run đ ng 24

Hình 2.5: M t s kiểu kết cấu phôi trên cánh xoắn 25

Hình 2.5: M t s kiểu kết cấu phôi trên cánh xoắn 25

Hình 2.6: Xilanh gi m chấn 29

Hình 2.7: Nguyên lý ho t đ ng c v n đ o chi u 29

Hình 2.8: Kí hi u v n và c c ọ t n 30

Hình 2.9: Nguyên lý ho t đ ng biến tần 31

Hình 2.10: àn ìn đ u k ển c ín c b ến tần 32

Hình 2.11: ết n b ến tần 5 c S 33

Hình 2.12: t s ìn n c 34

Hình 3.1: ổn t ể m y lắp r p m c nhựa d ng 3D 38

Hình 3.2: ụm cơ cấu b n t 39

Hình 3.3: xíc lo SP40B12-N-14 40

Hình 3.4: Kíc t c khuôn chứa chi tiết 40

Hình 3.5: Cụm cơ cấu b n t i và khuôn 41

Hình 3.6: ô t bà to n c uyển đ ng học 41

Hình 3.7: Cơ cấu đẩy b n t i 43

Hình 3.8: Cơ cấu bánh cóc 44

Hình 3.9a: Xilanh MA-32x150-S-CA 45

Hình 3.9b: Xilanh MI-16x20-S-CA 45

Hình 3.10: Cụm cơ cấu ghép chi tiết nhựa 46

Hình 3.11: Cụm cơ cấu ghép chi tiết sắt 47

Hình 3.12: Cụm cơ cấu cấp chi tiết nhựa 47

Hình 3.13: Cụm cơ cấu cấp chi tiết sắt 48

Hình 3.14: B n thiết kế hoàn chỉnh h th ng lắp ráp móc nhựa 49

Hình 3.15: Hình nh thực tế h th ng lắp ráp tự đ ng móc nhựa 50

Hình 3.16: Sơ đ kh i biểu diễn m i quan h các thiết bị trong h th ng 51

Hình 3.17: Sơ đ m ch khí nén trên máy lắp ráp móc nhựa 52

Hình 3.18 : Sơ đ kết n i ngõ vào 52

Hình 3.19: Sơ đ kết n i ngõ ra 53

Hình 3.20: Sơ đ kết n i biến tần 53

Hình 3.21: Gi i thu t đ u khiển h th ng tổng thể 54

Danh muc bả ng Bảng 3.1: Bảng x p đ hỉ ngõ o r ủ PLC… ……….……….54

Bảng 3.2: Bảng x p đ hỉ ngõ r ủ PLC……… 55

T i iệ h hảo iếng Việ

[1] u ức Bìn (2002) Giáo trình công nghệ chế tạo máy, k o ơ í r n

B c o à ẵn

[2] à xuất b n Solidworks Essentials 2013

[3] uyễn ấn c (2005) Tự động hóa với PLC và inverter của Omron Nxb Trẻ

127 trang

[4] uyễn ọc ơn (1999) Hệ thống điều khiển bằng khí nén, Nxb o dục [5] uyễn ọc ơn (2000) Điều khiển tự động Giáo trình ọc S m

í n 208 trang

[6] Trần H u Quế (ch biên) (2007), Vẽ kỹ thuật cơ khí (tập 1), Nxb Giáo dục

[7] Trần H u Quế (ch biên) (2007), Vẽ kỹ thuật cơ khí (tập 2), Nxb Giáo dục

T i iệ h hảo iếng Anh

[8] AUTONICS (2010), SENSORS & CONTROLLERS – SELECTION GUIDE Ver.10.0 [9] MISUMI (2008), STANDARD COMPONENTS FOR PRESS DIES 2007.9 – 2008.8 [10] OMRON (2009), PROGRAMMABLE RELAY ZEN V2 UNITS.OMRON

đ c p ần nào n n n uy ểm mà con n c n uy cơ ặp k t n xuy n p

m n c un ắm bắt đ c n u cầu t ực t ễn đ n m n n cứu đ quyết địn lự

c ọn đ tà : “THIẾT Ế VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG MÁY LẮP RÁP MÓC NHỰA

TỰ Đ NG” để n n cứu c ế t o đ vào quy trìn s n xuất tà n n cứu đ c

t ực n v sự p đ c b n l n đ o côn ty cổ p ần n ự ôn ơn t m

và b n l n đ o k o ơ đ n r n ọc c n

Chương 1

Mở Đầu 1.1 Đặt vấn đề

Trong xã hội ngày nay, khi mà sự nghiệp hiện đại hóa là mục tiêu hàng đầu của mỗi quốc gia, sự vượt trội về công nghệ là điều mỗi nước đều theo đuổi nhằm đạt được sự ưu việt nhất trong quá trình sản xuất, không chỉ có ý nghĩa về mặt lợi nhuận

mà còn có ý nghĩa khẳng định sự thành công trong thương trường khi áp dụng được những công nghệ tốt nhất Việc nghiên cứu và tìm ra những thiết bị tốt nhất nhằm phục vụ sản xuất và đời sống chính là mục tiêu cố gắng không ngừng của mỗi quốc gia Tại Việt Nam khi mà việc áp dụng khoa học công nghệ còn chưa cao và chưa được thực hiện trên quy mô lớn thì việc hiện đại hóa các quy trình sản xuất càng bức thiết hơn bao giờ hết Thực tế hiện nay tại các doanh nghiệp chúng ta đang sử dụng hàng trăm lao động cho một khâu sản xuất, việc quản lý lao động trở nên phức tạp và sản phẩm làm ra còn tùy thuộc vào lao động như tình trạng sức khỏe, kinh nghiệm, tay nghề Trong khi đó, những nước phát triển đã sản xuất ra số lượng sản phẩm đúng với số lượng ta đã làm được chỉ với những thiết bị máy móc và chỉ sử dụng một nhân công duy nhất để trông coi trong trường hợp máy móc bị sự cố kỹ thuật Việc tự động hóa trong sản xuất sẽ đưa ra những sản phẩm với chất lượng đúng như mong muốn và tiết kiệm chi phí sản xuất Chính sự khác biệt trong công nghệ đã mang những nước phát triển đến với một tầm cao vượt xa chúng ta Điều đó không có nghĩa là chúng ta

sẽ không đuổi kịp các nước tiên tiến mà đó là động lực thúc đẩy, là mục tiêu cho sự phấn đấu tìm hiểu và phát triển khoa học kỹ thuật để sánh vai cùng các nước tiên tiến trên thế giới

Hiện nay, Việt Nam của chúng ta đang thực hiện nhiều chính sách nhằm thu hút đầu tư từ các doanh nghiệp nước ngoài và đã đạt được những kết quả khả quan Các công ty có quy mô lớn được hình thành nhưng vẫn gặp phải những hạn chế do khoa học kỹ thuật chưa cao, máy móc thiết bị vẫn còn thô sơ nên không thể đáp ứng

được những yêu cầu sản xuất, năng xuất lao động chỉ ở mức trung bình trong khi lợi nhuận lại giảm sút do việc phải thuê một lượng lớn nhân công, và tập đoàn công ty cũng không tránh khỏi thực trạng đó

Tại công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương, tuy đã nhập về một số lượng lớn

máy móc thiết bị nhằm phục vụ cho quá trình sản xuất, với mong muốn nâng cao năng suất lao động và tối ưu hóa chất lượng sản phẩm, nhưng công ty vẫn còn nhiều quy trình chưa thể tự động hóa vì chưa có phương án áp dụng do sự yêu cầu từ chất lượng sản phẩm Điều này đã gây ra những ảnh hưởng không tốt đến năng suất cũng như lợi nhuận của công ty khi mà chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc quá nhiều vào lao động, quy trình sản xuất mang tính thủ công không đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao về chất lượng cũng như số lượng sản phẩm Từ những thực trạng bất lợi đó, ban lãnh đạo công ty đã cố gắng không ngừng nhằm nâng những quy trình từ sản xuất thủ công trở thành sản xuất tự động hoặc bán tự động, mong muốn tạo được những điều kiện tốt nhất để phục vụ cho sự phát triển của công ty

Từ nhu cầu thiết yếu đó, ban lãnh đạo công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương

đã đặt vấn đề với nhóm nghiên cứu Nghiên cứu “ Thiết kế và chế tạo hệ thống máy lắp ráp móc nhựa tự động ” cho công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương 1.2 Tổng quan [13]

1.2.1 Giới thiệu công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương

Công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương là một công ty chuyên sản xuất các mặt

hàng móc công nghiệp, hầu hết các loại sản phẩm về móc công nghiệp Tiền thân công ty cổ phần nhựa Đông Phương được thành lập từ năm 1982 với các tên gọi: Xí nghiệp nhựa Tân Tiến 1, Xí nghiệp nhựa 6 trực thuộc Sở Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Từ năm 2000 công ty chuyển đổi thành "công ty cổ phần Nhựa Đông Phương" Khi mới thành lập công ty chỉ sản xuất các mặt hàng nhựa gia dụng phục

vụ cho thị trường trong nước Sau hơn 10 năm hoạt động, công ty đã mạnh dạn chuyển hướng sang sản xuất các móc quần áo chuyên phục vụ cho ngành may mặc xuất khẩu và gia dụng Đến nay nhựa Đông Phương đã trở thành nhà cung cấp móc quần áo hàng đầu tại Việt Nam

Bắt đầu với thị trường xuất khẩu

Năm 1993 nhựa Đông Phương bắt đầu xuất khẩu sản phẩm móc quần áo sang thị trường Nhật Bản, đây là thị trường nước ngoài đầu tiên của công ty, và cũng là một thị trường được đánh giá rất khó tính Trước đây Nhật Bản chỉ dùng những móc quần áo được gia công từ các nước như Thái Lan, Malayxia, Phillippin Nhưng kết quả thật bất ngờ, mặt hàng móc quần áo của Đông Phương đã được thị trường Nhật Bản chấp nhận Số lượng sản phẩm xuất đi Nhật ngày càng tăng, có lúc chiếm tới 90% sản lượng xuất khẩu của công ty Ngoài thị trường Nhật Bản, công ty còn xuất khẩu sang một số nước khác ở Châu Á và Châu Âu

Hình1.1 Công ty Cổ phần nhựa Đông Phương

1.2.2 Mục tiêu và hướng phát triển của công ty

Với từng bước đi vững chắc, hiện nay nhựa Đông Phương đã trở thành nhà cung cấp móc quần áo công nghiệp hàng đầu tại Việt Nam

Theo kế hoạch sản xuất từ năm 2012-2017 Nhựa Đông Phương sẽ tiếp tục mở rộng mặt bằng và đầu tư thêm máy móc thiết bị để tăng gấp đôi sản lượng hàng xuất khẩu hiện nay Mặt khác do nhu cầu móc quần áo phục vụ cho ngành may xuất khẩu ở Việt Nam không ngừng tăng nhanh, nhựa Đông Phương cũng sẽ đẩy mạnh

đầu tư thêm nhiều khuôn móc quần áo mới phù hợp với yêu cầu khách hàng nhằm

đáp ứng thị trường nội địa đầy tiềm năng

2.1.1 Quy trình hoạt động sản xuất sản phẩm tại công ty

ra và vật tư nhựa nhập kho có cân đối hay không, nếu cân đối thì làm thủ tục nhập kho bình thường, còn nếu có sự chênh lệch thì sẽ phải kiểm tra lại Còn nếu vật tư nhựa sau khi ép ra bị đánh giá không đạt tiêu chuẩn sẽ được trả về khâu đầu tiên để

xay và ép lại

Bộ phận lắp ráp sẽ lập phiếu yêu cầu vật tư dựa trên kế hoạch sản xuất chuyển đến bộ phận kho, sau khi bộ phận này duyệt, sẽ bàn giao hàng cho bộ phận lắp ráp

và hầu hết vật tư đều được sử dụng hết trong ngày

Thành phẩm sau khi được lắp ráp sẽ được kiểm tra nếu đạt tiêu chuẩn sẽ nhập kho.Nếu bị đánh giá không đạt sẽ được sửa chữa, sau khi sửa chữa nếu đạt sẽ được nhập kho Trường hợp không thể sửa chữa sẽ được tháo rời, vật tư hỏng sẽ trả về kho, vật tư có thể tái sử dụng sẽ được sử dụng tiếp

2.1.2 Giới thiệu từng bộ phận sản xuất của công ty

2.1.3 Giới thiệu sản phẩm chuyên sản xuất của công ty

2.1.3.1Các loại sản phẩm móc công nghiệp

Hình 1.3 Móc nhựa

Sản phẩm móc nhựa có tên trong ngành sản xuất plastic hanger, hiện là mặt hàng mới đưa vào sản xuất tại công ty từ đầu năm 2010 với số lượng đơn đặt hàng cao Đây là một trong những sản phẩm thuộc mặt hàng công nghiệp phục vụ nghành may mặc Hiện tại sản phẩm đã có mặt rộng rãi trên thị trường trong nước và ngoài

nước

 Các công đoạn cơ bản hình thành sản phẩm móc nhựa

Để hình thành sản phẩm móc nhựa phải trải qua 3 công đoạn cơ bản sản xuất như sau: Ráp chi tiết nhựa và kẹp sắt Kiểm tra sản phẩm

Hình 1.4: Hình ảnh thực tế công nhân đang làm việc

1.1.3.1Tình hình thực tế

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hệ thống lắp ráp tự động, tuy nhiên đối với những mặt hàng thay đổi mẫu liên tục và mang tính đặc thù của từng công ty thì không phải lúc nào cũng có trên thị trường hoặc nếu có thì giá thành rất cao và đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ kỹ thuật nhất định mới có thể vận hành được

Đối với việc lắp ráp chi tiết và kẹp sắt của sản phẩm móc nhựa tại công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương cũng vậy Hiện tại công đoạn này đang được công nhân

lắp ráp thủ công hoàn toàn

Do đó hệ thống lắp ráp móc công nghiêp dùng để lắp ráp cho các sản phẩm của công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương là một hệ thống hoàn toàn mới, phục

vụ cho việc lắp ráp chi tiết và kẹp sắt để hình thành sản phẩm móc nhựa của công ty

1.3 Tính cấp thiết

 Công đoạn lắp ráp chi tiết và kẹp sắt vào móc

Chi tiết nhựa và kẹp sắt là hai chi tiết quan trọng để cấu thành nên sản phẩm móc nhựa

 Chi tiết nhựa: chiều dài 300.6 mm; chiều rộng 150 mm; chiều cao là 13mm

 Chi tiết tấm kẹp sắt : có chiều rộng là 8.5 mm,chiều dài là 29 mm

Hình 1.5a: Chi tiết nhựa Hình 1.5b: Kẹp sắt Hình 1.5c: Thành phẩm

Công đoạn lắp ráp này hiện tại đang được lắp ráp thủ công, đòi hỏi công nhân phải dùng tay giữ 2 chi tiết, phân biệt chiều úp – ngửa của chi tiết, dùng lực hai đầu ngón tay để ép mảnh chi tiết vào khớp của móc sau đó dùng tay đẩy kẹp sắt vào chính giữa hai chi tiết để hai chi tiết được kẹp vào nhau

 Lưu đồ biểu diễn công nhân lắp ráp chi tiết và kẹp sắt

Chi tiết kẹp

Kẹp sắt giữ chi tiết

Tác động lực Thành phẩm

Hình 1.6: Cách lắp hai mảnh chi tiết vào kẹp sắt thủ công

 Lý do chọn giải pháp

Để cấu thành nên sản phẩm móc công nghiệp cần trải qua nhiều công đoạn, trong đó lắp ráp chi tiết và kẹp sắt là công đoạn giữ vai trò cơ bản và rất quan trọng, đặc biệt chiếm một số lượng lớn nhân công tham gia sản xuất

Hình 1.7: Hình ảnh thực tế công nhân đang làm việc

Công đoạn lắp ráp móc công nghiệp bằng phương pháp thủ công đang tồn tại một

số nhược điểm cần phải giải quyết:

-Thứ nhất: việc lắp ráp bằng tay có thể xảy ra nhiều sai sót làm giảm chất lượng sản phẩm do trong quá trình lắp ráp người công nhân không hoàn toàn tập trung, vấn đề sức khỏe không tốt nên làm mất lòng tin của người tiêu dùng vào thương hiệu

-Thứ hai: với số lượng đơn đặt hàng ngày càng tăng cao của sản phẩm thì việc sản xuất thủ công không thể đáp ứng được yêu cầu về thời gian

-Thứ ba: với số lượng đơn đặt hàng đang tăng cao đồng nghĩa với việc phải cần đến một lượng lớn nhân công làm tăng chi phí sản xuất

-Thứ tư: do lực bóp trên đầu ngón tay phải đủ lớn hai chi tiết mới ăn khớp với nhau, bên cạnh đó năng xuất của một công nhân cần phải đạt khoảng 1000 sản phẩm/1 ca Chính vì vậy nhiều công nhân sau một thời gian làm việc đầu ngón tay bưng mủ và rất ngại làm việc tại công đoạn này

Chính những khuyết điểm được phân tích trên đã khiến việc tự động hoá các quy trình đang là vấn đề cấp thiết hàng đầu mà công ty nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và cải thiện môi trường làm việc của người công nhân

1.4 Mục tiêu của đề tài

 Đưa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế lao động thủ công bằng máy móc hiện đại, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất của sản phẩm

 Sau khi cải tiến kĩ thuật, thành phẩm cần đạt những yêu cầu sau:

- Tỉ lệ thành phẩm làm ra bị lỗi cho phép là: 1/1000

- Thời gian lắp ráp chi tiết theo yêu cầu là 3 giây/thành phẩm

- Một lần cấp 500 chi tiết nhựa và 500 kẹp sắt

1.5 Phương pháp nghiên cứu của giải pháp

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu xuống thực tế tại phân xưởng sản xuất quan sát quá trình lắp ráp của người công nhân bằng phương pháp thủ công Từ đó nắm bắt được quy trình lắp ráp, nhóm đã phân tính và lện phương án để lắp ráp hợp lý nhất

và xây dựng một mô hình thử nghiệm dựa trên nguyên tắc đảm bảo các thông số kĩ thuật như: số đo về lực, độ chính xác của sản phẩm, khả năng làm việc so với thủ công…)

Hình 1.8: Sơ đồ khối lắp ráp tự đồng móc công nghiệp

1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là sản phẩm móc nhựa

Hình 1.9: Sản phẩm móc nhựa

Để hình thành được sản phẩm móc công nghiệp cẩn trải qua ba công đoạn tuy nhiên nhóm nghiên cứu chỉ đi sâu vào nghiên cứu công đoạn lắp ráp chi tiết nhựa và kẹp sắt

Cấp móc tự động

Cấp chi tiết nhựa

Lắp ráp chi tiết nhựa

Cấp chi tiết sắt

Lắp ráp và hoàn thành

Hình 1.10: Mô phỏng cấu thành công đoạn lắp ráp

- Những công cụ máy móc tự động

- Máy móc lắp ráp tự động

- Người Máy công nghiệp

- Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động

- Điều khiển có hồi tiếp và điều khiển quá trình bằng máy tính

- Hệ thống máy tính cho việc thảo kế hoạch, thu nhập dữ liệu và ra quyết định

hệ thống trở nên phức tạp Những đặc trưng chính của tự động hoá cứng là:

 Đầu tư ban đầu cao cho những thiết bị thiết kế theo đơn đặt hàng

 Năng suất máy cao

 Tương đối không linh hoạt trong việc thích nghi với các thay đổi sản phẩm

thống có thể đọc và diễn dịch chúng.Những chương trình mới có thể được chuẩn

bị và nhập vào thiết bị để tạo ra sản phẩm mới Một vài đặc trưng của tự động hoá lập trình là:

+ Đầu tư cao cho những thiết bị có mục đích tổng quát

+ Năng suất tương đối thấp so với tự động hoá cứng

+ Sự linh hoạt khi có sự thay đổi trong cấu hình sản phẩm

+ Thích hợp nhất là cho sản xuất hàng loạt

Tự động hoá linh hoạt là sự mở rộng của tự động hoá lập trình được Khái niệm của tự động hoá linh hoạt đã được phát triển trong khoảng 25 đến 30 năm vừa qua

Và những nguyên lý vẫn còn đang phát triển

 Tự động hoá linh hoạt:

Là hệ thống tự động hoá có khả năng sản xuất rất nhiều sản phẩm hay bộ phận) khác nhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác Không mất thời gian cho sản xuất cho việc lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý công cụ đồ gá, máy móc) Hậu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất nhiều loại sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt Đặc trưng của tự động hoá linh hoạt có thể tóm tắt như sau:

+ Đầu tư cao cho thiết bị

+ Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau

Cái khó nhất là ghép hai phần tử lai với nhau, mà đôi khi các phần tử trên mỗi phần

tử chưa chắc đã trùng nhau Khi lắp bằng tay người lắp có thể trông thấy được và canh lại vị trí cho khớp, còn khi lắp bằng máy thì việc này không thể làm được.Chính vì những khó khă trên khâu lắp ráp các mối lắp là khó tự động hoá nhất Khâu này thường phải dùng đến con người để lắp sơ bộ trước sau đó máy sẽ thực hiện việc kẹp chặt Giá cao của lao động chân tay dẫn đến phải việc tìm kiếm các công nghệ thích hợp và thiết kế các thiết bị tự động lắp ráp hoàn hảo

2.1.4 Sự cần thiết phải có tự động hoá

Các công ty hỗ trợ các dự án về vấn đề tự động hoá và CIM vì nhiều lý do khác nhau Một số lý do quan trọng gồm:

 Năng cao nâng suất:

Tự động hoá các quá trình hoạt động sản xuất hứa hẹn việc tăng năng suất lao động Điều này có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn đầu ra trên giờ) so với hoạt động bằng tay tương ứng

 Chi phí nhân công cao:

Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công nhân không ngừng tăng lên Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bị tự động hoá đã trở nên kinh tế hơn để có thể thay đổi chân tay Chi phí cao của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con người bằng máy móc Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn

 Sự thiếu lao động:

Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớnlực lượng lao động Chẳng hạn như Tây Đức đã bị ép buộc phải nhập khẩu lao động để làm tăng nguồn cung cấp lao động của mình.Việc thiếu hụt lao động cũng kích thích sự phát triển của tự động hoá

 Xu hướng dịch chuyển của lao động về thành phần dịch vụ:

Xu hướng này đặc biệt thịnh hành ở Mỹ vào lúc 1986, tỷ lệ lao động được thuê trong sản xuất 20% Năm 1947, nó vào khoảng 30% Trước năm 2000, ước lượng

là đạt con số khoảng 2% Chắc chắn là tự động hoá sản xuất đã tạo ra sự dịch chuyển này Tuy nhiên còn có nhiều sức ép xã hội, đoàn thể chịu trách nhiệm cho

xu hướng này Sự phát triển của lực lượng lao động văn phòng được thuê được chính phủ liên bang, tiểu bang và địa phương đã tiêu thụ một phần lao động mà đáng lẽ đã phải tiêu thụ ở khu vực sản xuất Ngoài ra, còn có xu hướng xem công việc là tẻ nhạt, không có ý nghĩa là bẩn thỉu Quan điểm này đã khiến cho mọi người tìm kiếm việc làm trong thành phần dịch vụ của nền kinh tế Chính phủ, bảo hiểm, dịch vụ cá nhân, pháp luật bán hàng …)

 Sự an toàn:

Bằng việc tự động hoá các hoạt động và chuyển người vận hành máy từ vị trí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn hơn Sự an toàn và thoải mái của công nhân đã trở thành mục tiêu quốc gia với sự ban hành đạo luật sức khoẻ và an toàn nghề nghiệp 1970) Nó cũng là sự tự động hoá

 Giá nguyên vật liệu cao:

Giá cao của nguyên vật liệu tạo ra nhu cầu sử dụng các nguyên vật một cách hiệu quả hơn Việc giảm phế liệu là một trong những lợi ích của tự động hoá

 Nâng cao chất lượng sản phẩm:

Các hoạt động tự động hoá không chỉ sản xuất với tốc độ nhanh hơn so với làm bằng tay mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao hơn và sự chính xác đối với các tiêu chuẩn chất lượng

 Rút ngắn thời gian sản xuất:

Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian giữa việc đặt hàng của khách hàng và thời gian giao sản phẩm Điều này tạo cho người có ưu thế cạnh tranh trong việc tăng cường dịch vụ khách hàng tốt hơn

 Giảm bớt phôi liệu đang sản xuất:

Lượng hàng tồn kho khi đang sản xuất tạo ra một chi phí đáng kể cho nhà sản xuất

vì nó giữ chặt vốn lại Hàng tồn kho khi đang sản xuất không có giá trị Nó không đóng vai trò như nguyên vật liệu hay sản phẩm Tương tự như nhà sản xuất sẽ có lợi khi giảm tối thiểu lượng phôi tồn đọng trong sản xuất Tự động hoá có xu

hướng thực hiện mục đích này bởi việc rút ngắn thời gian gia công toàn bộ sản phẩm phân xưởng

 Nếu không tự động hoá sẽ phải trả giá đắt:

Tự động hoá nhà máy sản xuất sẽ có một ưu thế cạnh tranh quan trọng Thuận lợi này không thể phơi bày được dưới hình thức uỷ thác của công ty u điểm của tự động hoá thường được thấy một cách bất ngờ và không lường trứơc, thí dụ như hàng chất lượng cao, bán hàng nhiều hơn quan hệ lao động tốt hơn Công ty mà không tự động dễ thấy mình bị bất lợi với khách hàng, nhân viên của họ và xã hội công cộng Tất cả những nhân tố trên hợp thành một bản đồng ca biến việc tự động hoá sản xuất thành một công cụ hấp dẫn thay cho phương pháp sản xuất bằng tay

Nhận xét: ta thấy để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đồng thời tăng năng suất ta chọn hệ thống lắp ráp tự động đó là một quy luật tất yếu phải xảy ra

2.2 Cấp phôi tự động [1]

2.2.1 Khái niệm

Hiện nay, các quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công bằng áp lực như cán, uốn , dập, đột ), các quá trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí hay kiểm tra, các hệ thống sản xuất trong các ngành công nghiệp nói chung như sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng, thực phẩm đều phát triển theo xu hướng tự động hoá ngày càng cao Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp cấp đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt động của máy một cách tin cậy

Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết cần phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả nhất và nâng cao chất lượng sản phẩm

Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt để trong tổng thể toàn bộ hệ thống cấp phôi và phải được đặt trong từng điều

kiện làm việc cụ thể của từng máy móc, thiết bị và công đoạn sản xuất Trong quá trình nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động thì mục tiêu chính cần phải đạt được đó

là hệ thống cấp phôi cần phải hoạt động một cách ổn định và tin cậy, có nghĩa là phải cung cấp phôi một cách kịp thời, chính xác về vị trí trong không gian, đủ số lượng theo năng suất yêu cầu có tính đến lượng dự trữ và thu nhận sản phẩm sau khi sản xuất xong một cách an toàn và chính xác

Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, người ta đang sử dụng khá rộng rãi các cơ cấu cấp phôi bằng cơ khí, hoặc phối hợp cơ khí - điện, cơ khí- khí nén Với sự phát triển mạnh của lĩnh vực điều khiển tự động và Robot đã cho phép đưa vào các tay máy, người máy làm việc theo chương trình và dễ dàng thay đổi được chương trình một cách linh hoạt thích ứng với các kiểu phôi liệu khác nhau khi cần thay đổi các sản phẩm Đây là một trong những tính chất rất quan trọng mà nhờ nó có thể áp dụng công nghệ tiên tiến vào trong quá trình sản xuất dạng loạt nhỏ và loạt vừa mà vẫn có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao

2.2.2 Phân loại

Như đã nói ở trên, sản phẩm gia công cơ khí rất đa dạng về kích c , hình dạng, đặc tính vật liệu và một số tính chất khác Các phôi liệu về cơ bản cũng có hình dạng và kích thước gần giống với chi tiết, vì vậy nó cũng rất đa dạng Trong lĩnh vực gia công cơ khí thì các phôi liệu thường được chế tạo bàng cách đúc, r n, dập, cán, hàn, cắt bằng khí đốt Do vậy trước hết phải căn cứ vào dạng phôi để phân loại các kiểu hệ thống cấp phôi tự động Theo đó, có thể phân thành 3 kiểu cấp phôi cơ bản sau đây:

- Cấp phôi dạng cuộn

- Cấp phôi dạng thanh hoặc tấm

- Cấp phôi dạng rời từng chiếc

Mỗi kiểu cấp phôi trên mang tính đặc thù riêng và bản thân trong mỗi kiễu cũng đã bao hàm rất nhiều dạng khác nhau Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà người

ta có thể bố trí các hệ thống cấp phôi liên tục, cấp phôi gián đoạn theo chu kỳ hoặc cấp phôi theo lệnh

2.2.3 ngh a của cấp phôi tự động

Hệ thống cấp phôi tự động trước hết phải nằm trong các hệ thống sản xuất mang tính tự động từng phần hay toàn phần và không thể có hệ thống sản xuất tự động mà không có quá trình cấp phôi tự động Quá trình cấp phôi tự động có những

ưu điểm sau:

Nâng cao năng suất do giảm thời gian phụ là thời gian gá đặt phôi và tháo sản phẩm sau khi gia công)

Đảm bảo được năng suất gia công theo tính toán vì nó đảm bảo được chu kỳ cấp phôi chính xác, không bị ảnh hưởng đến các yếu tố về khách quan như tình trạng tâm sinh lý và trạng thái sức khoẻ của con người

Đảm bảo độ chính xác gá đặt cao vì trước khi phôi đến vị trí để cấp cho máy công tác thì nó đã được định hướng chính xác trong không gian và đúng toạ độ theo yêu cầu, đồng thời tốc độ di chuyển của phôi đã được điều chỉnh để phù hợp với cơ cấu gá đặt

Cải thiện được điều kiện làm việc cho công nhân: Giải phóng cho con người trong các công việc lao động phổ thông nhàm chán như lặp đi lặp lại một động tác

có tính đơn giản); Trong các công việc nặng nhọc như di chuyển và gá đặt các phôi

có kích thước lớn, khối lượng lớn); Các công việc có thể gây ra nguy hại cho sức khoẻ của người công nhân như các phôi liệu có thể có các cạnh sắc, ví dụ các bavia, rìa mép của các phôi dập, r n, đúc ; Các công việc gây sự m i mệt cho công nhân như phải tập trung chú ý để tìm, chọn, phân loại và định hướng nhất là các chi tiết

có hình dạng gần giống nhau hoặc khó phân biệt về hướng)

Đảm bảo an toàn cho người sử dụng và các máy móc thiết bị như: Có thể loại khỏi dây chuyền sản xuất các phôi có nhiều sai số và khuyết tật để đảm bảo sự làm việc ổn định cho thiết bị; Tránh tình trạng máy bị quá tải do lượng dư quá lớn hoặc không đều; Tránh được sự rung động và các tải trọng động có biên độ lớn trong quá trình gia công do các khuyết tật trên phôi

2.2.4 Phễu cấp phôi kiểu rung động [1]

Nguyên tắc làm việc của phễu cấp phôi kiểu rung động là dưới tác dụng của lực quán tính của phôi do cơ cấu rung truyền sang sẽ làm cho phôi thực hiện các

dịch chuyển cư ng bức trên cơ cấu rung và thực hiện việc cấp phôi

Cơ cấu cấp phôi kiễu phễu rung động có rất nhiều loại như loại máng phẳng nằm ngang, nằm nghiêng, hoặc loại đường xoắn ốc v.v Kiểu phễu này có nhiều ưu điểm như kết cấu đơn giản, ít xẫy ra hiện tượng tắc hoặc kẹt phôi khi di chuyển Tốc

độ dịch chuyển phôi đều đặn, năng suất cao Đặc biệt là đối với các phôi có hình dạng phức tạp và khó định hướng, các phôi thô sau khi đúc, r n, dập hoặc cắt, hàn còn có các ba via và rìa mép Có thể cấp được các loại phôi có hình dáng và kích thước rất khác nhau và dễ dàng điều chỉnh được năng suất của phôi nhờ việc điều chỉnh biên độ rung động thông qua việc điều chỉnh dòng điện hay khe hở của

l i từ Tuy nhiên với các phôi có khối lượng lớn thì phễu cấp phôi kiểu rung động trong quá trình làm việc sẽ gây ra tiếng ồn lớn

Để nghiên cứu cơ cấu cấp phôi kiểu rung động, người ta xét một hệ cơ cấu bốn khâu bản lề chuyển động lắc trong mặt phẳng nằm ngang hoặc nằm nghiêng được mô tả trên hình 2.1 và hình 2.2

Xét một vật có trọng lượng G đặt trên thanh BC trong mặt phẳng nằm ngang hình 2.1) Khi thanh O1B quay sang phải 1 góc  -1 với tốc độ góc là  thì vật cùng với thanh BC chuyển động song phẳng xuống phía dưới

Hình 2.1 - Sơ đồ mô phỏng phôi trên mặt phẳng nằm ngang

Gọi gia tốc chuyển động lớn hất trong hành trình này là a, ta có:

Fms = m(g-atđ).f

Fqt = - m.an

Trong đó atđ là gia tốc theo phương thẳng đứng; an là gia tốc theo phương nằm ngang Khi tay quay O1B quay sang trái 1 góc -1 với tốc độ góc  thì vật cùng với thanh B chuyển động lên phía trên Khi đó ta có:

F'ms = m (g + a'tđ).f

F'qt = - m.a'n

Trong đó a tđ và a n là gia tốc theo hướng thẳng đứng và nằm ngang khi vật chuyển động lên phía trên Nếu ta coi  =  thì về giá trị atđ = a'tđ và an = a'n Khi

đó có thể xẩy ra hiện tượng như sau:

Khi vật chuyển động cùng thanh xuống thấp sang phía phải thì nếu Fms < Fqt thì vật sẽ trượt trên thanh BC, hay nói cách khác vị trí của vật so với thanh

BC bây giờ sẽ ở lại ở phía sau, có nghĩa là vật có chuyển động tương đối so với thanh BC về phía trái

Khi thanh chuyển động lên phía trên và sang trái, lúc này do Fms tăng lên nên trong trường hợp khi mà Fms > Fqt thì vật được bám chắc vào thanh BC, hay nói cách khác không có sự chuyển động tương đối giữa vật và thanh BC

Tổng hợp một chu trình chuyển động của thanh O1B ta có nhận xét sau đây:

Vị trí của vật so với thanh BC đã bị dịch chuyển sang trái một lượng s Nếu chu trình trên lại tiếp tục thì sau mỗi một chu trình như vậy thì vật lại cứ dịch chuyển sang trái so với thanh BC một lượng S Quá trình hoạt động của cơ cấu trên là liên tục thì sau một thời gian, vật sẽ di chuyển tương đối với thanh BC và sẽ có xu hướng đi ra khỏi thanh BC

Trong trường hợp khi g < atđ thì Fms < 0, lúc này vật sẽ không còn tiếp xúc với thanh BC nữa mà nó có bước nhãy tương đối so với thanh BC về phía trái

Xét trường hợp thanh BC đặt trong mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng ngang 1 góc  hình 2.2) Cũng phân tích tương tự như trên với chú ý trọng lượng G của vật được phân thành Gn và Gđ tương ứng với phương nằm ngang và phương thẳng đưng, ta có:

Hình 2.2 - Sơ đồ di chuyển phôi trên mặt phẳng năm nghiêng

cơ cấu hoạt động liên tục thì sau một thời gian, vật sẽ dịch chuyển sang phía trái

và sẽ có xu hướng rời khỏi thanh BC

Từ những kết quả tính toán như trên, người ta chế tạo các kiểu phễu rung động dựa theo nguyên lý đó hình 2.2), nhưng lúc này thanh BC được thay bằng một cánh xoắn có góc nghiêng là  để tăng chiều dài cho nó và đồng thời có thể cho

vật di chuyển trên khoảng chiều dài lớn hơn để có thời gian định hướng và điều chỉnh vị trí trước khi di chuyển đến máng chuyển phôi

Kết cấu 4 khâu bản lề trong sơ đồ nguyên lý được thay thế bằng cơ cấu rung động tựa trên thanh đàn hồi với lực tạo rung sử dụng kiểu nam châm điện từ u điểm của bộ tạo rung kiểu này là có thể dễ dàng thay đổi tần số rung và biên độ của

nó, tức là dễ dàng điều chỉnh để thay đổi tốc độ và gia tốc cho phễu cấp phôi

Trên hình 2.3 là sơ đồ kết cấu của phễu cấp phôi kiểu rung động có bộ tạo rung đặt thẳng đứng

Hình 2.3 - Phễu cấp phôi kiểu rung động

Phễu được đặt trên 3 lò xo lá được xếp nghiêng so với phương thẳng đứng một góc 200 theo cùng 1 hướng Mục đích của nó là khi nam châm điện từ hút đáy phễu xuống phía dưới theo phương thẳng đứng thì các thanh lò xo lá bị uốn và đồng thời xoay đi một góc và mang phễu quay xung quanh tâm nó một góc Như vậy chuyển động tuyệt đối của phễu và các cánh xoắn trong phễu là chuyển động đi xuống và xoay quanh tâm phễu Khi lực nam châm điện từ mất đi, lò xo lại trả phễu

về lại trạng thái ban đầu tức là phễu sẽ có chuyển động lên phía trên và xoay ngựơc lại xung quanh tâm nó 1 góc bằng với góc quay khi chuyển động đi xuống Quá trình này hoàn toàn tương tự như chuyển động của cơ cấu 4 khâu bản lề ta đã xét trên đây Như vậy, nếu có một vật nằm ở trên cánh xoắn, thì với các thông số

thích hợp như đã tính toán ở trên, vật sẽ có chuyển động tương đối so với cánh xoắn đi dần lên phía trên

Để có thể tạo khả năng dễ dàng cho vật tiếp vào cánh xoắn và thực hiện các

di chuyển, thường người ta chế tạo phễu có đáy hình côn ở giữa cao và xung quanh thấp để phôi dễ dàng trượt trên mặt côn đó để tiếp vào cánh xoắn khi phễu rung động Quá trình rung động của phễu sẽ làm cho phôi dịch chuyển đi lên theo hướng cánh xoắn Trên cánh xoắn, người ta còn bố trí một số cơ cấu để định hướng cho phôi hoặc sửa lại các phôi định hướng chưa đúng hoặc gạt các phôi có định hướng sai ra khỏi rãnh xoắn

Kết cấu của phễu phải đựơc cách ly với hệ thống công tác thông qua các đế cao su hay cơ cấu giảm chấn, do vậy phễu chỉ thực hiện chuyển động rung động với biên độ và tần số đã định một cách ổn định mà không bị ảnh hưởng do nhiễu từ các máy công tác tác động

Trên hình 2.4 giới thiệu một kiểu phễu cấp phôi rung động có phễu chứa phôi riêng để dự trữ và cấp phôi cho phễu rung, các phôi được cấp ở phễu chứa sẽ lần lượt rơi xuống phễu rung đặt ở phía dưới Khi rơi xuống sẽ gặp cánh hướng được bố trí theo một góc nghiêng và tiêp tuyến với cánh xoắn, do vậy các phôi có thể dễ dàng trượt vào cánh xoắn và thực hiện các chuyển động lên phía trên khi phễu hoạt động Phễu chứa phôi được gắn cố định với tấm đáy thông qua các trụ ghép bu long và không rung động cùng với phễu rung Tấm đáy và bộ phận phễu rung cũng được cách ly bằng các lò xo giảm chấn Trên bệ của phễu rung, người ta lắp 3 lò xo tiếp tuyến với vòng tròn bán kính r Giữa phễu rung và bệ của nó có một liên kết trụ trượt với mục đích có thể cho phép phễu rung được chuyển động lên xuống theo phương thẳng đứng và vừa quay xung quanh tâm của nó 3 nam châm điện từ được bố trí theo hướng tiếp tuyến với vòng tròn bán kính r Nhờ vậy mà khi

có lực hút của nam châm phễu sẽ chuyển động trượt trên bạc xuống phía dưới và đồng thời chuyển động quay quanh tâm của nó để tạo nên sự dịch chuyển các phôi trên cánh xoắn phía cuối của đường xoắn, người ta bố trí bộ phận thu gom phôi

để chuyển nó cho máng dẫn phôi

Hình 2.4 Sơ đồ kết cấu phôi kiểu rung động

Đối với phễu cấp phôi kiểu rung động, tần số dao động thường có thể thay đổi trong khoảng 6 100Hz bằng cách thay đổi tần số dòng điện cung cấp cho nam châm điện từ Với các phôi có kích thước nhỏ thì tần số thường dùng là 100Hz và đường kính phễu trong khoảng 250mm Đối với các phễu có đường kính đến 500mm thì tần số thường dùng là 50Hz và với chi tiết có kích thước lớn hơn thì đường kính của phễu cũng lớn hơn và tần số thường dùng là 16Hz Góc nâng  của cánh xoắn thường từ 10 30 Nó phụ thuộc vào bước xoắn t phụ thuộc vào kích thước của phôi) và t thường được chọn theo công thức:

với thành phễu một góc bằng 30 ÷ 40 Năng suất cấp phôi của phễu rung động được xác định:

Trong đó, vp là vận tốc dịch chuyển của phôi trên cánh xoắn [mm/s ; lp là kích thước của phôi đo theo phương di chuyển trên cánh xoắn; k là hệ số lấp đầy, thường

k =0,4 0,9, nó phụ thuộc vào độ chính xác và độ bóng của phôi

Để thay đổi năng suất Q của phễu cấp phôi thì người ta thay đổi vp bằng việc thay đổi khe hở  giữa nam châm và l i thép gắn với phễu hoặc thay đổi dòng

điện trong mạch Hiện nay, các loại phễu cấp phôi kiểu rung động đã được tiêu chuẩn hoá Đốivới quá trình định hướng phôi trên cánh xoắn, người ta có thể dùng một số kiểu kết cấu như trên hình

Hình 2.5 - Một số kiểu kết cấu phôi trên cánh xoắn

Trên sơ đồ hình 2.5a, các phôi hình trụ đang di chuyển trên rãnh xoắn và nó

có thể được gạt khỏi rãnh xoắn hoặc xoay lại cho đúng với sự định hướng theo yêu cầu bằng các tay gạt hoặc các rãnh l m được bố trí trên thành phễu hay trên bề mặt cánh xoắn

2.3 Khái quát về khí nén

2.3.1.Ưu điểm của khí nén

- Không yêu cầu cao đặc tính kĩ thuật của nguồn năng lượng : 3-8 bar

- Khả năng quá tải lớn của động cơ khí

- Độ tin cậy cao ít trục trặc kĩ thuật

- Tuổi thọ cao

Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ và đảm bảo môi trường sạch vệ sinh

Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học khí nén nhỏ

và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít

Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điểu khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt vận tốc cao

2.3.2 Nhược điểm của khí nén

Thời gian đáp ứng chậm hơn so với điện tử

Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử, chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn Khả năng điểu khiển phức tạp kém

Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh

Lực truyền trọng tải thấp

Dòng khí nén thoát ra đường dẫn gây tiếng ồn

2.3.1.3 Các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng điện - khí nén

quay chuyển động giữa píttông với xilanh là chuyển động quay Góc quay thường nhỏ hơn 360o

Công thức tính lực đẩy của píttông [3]

F = A.P g – F f – Fs

F[N] Lực tác dụng lên píttông D[cm] Đường kính píttông

Ff [N] Lực ma sát, phụ thuộc vảo chất lượng bề mặt giữa

píttông và xilanh, vận tốc chuyển động píttông lên loại vòng đệm

Phân loại

Xilanh tác động kép không có giảm chấn ở cuối hành trình

Xilanh tác động kép có giảm chấn ở cuối hành trình

Xilanh có vòng đệm nam châm từ

Xilanh tác động kép không có giảm chấn ở cuối hành trình

Xilanh tác dụng kép được sử dụng trong trường hợp cần thực hiện hai chiều có điều khiển, trái với loại tác động đơn loại xilanh này ta muốn di chuyển theo chiều nào đó, ta phải cung cấp khí nén có áp suất tương đối vào trong buồng của xilanh,

và khí trong buồng còn phải được nối với cửa xả

Loại xilanh tác dụng kép không có giảm chấn ở cuối hành trình, khi píttông chuyển động đến cuối hành trình thường bị va đập rất mạnh giữa píttông với các nắp che kín của hai đầu xilanh nhất là các xilanh có tốc độ cao sẽ gây ra hư hỏng píttông và va trạm lớn Chỉ sử dụng loại xilanh này khi hành trình làm việc ngắn hơn chiều dài làm việc của xilanh và phải bố trí giới hạn hành trình cho thích hợp Nếu không tính đến lực ma sát, lực chuyển động lên cần píttông được tính theo công thức

F = P.A

P – Áp suất chất lỏng; – Diện tích làm việc của píttông

Diện tích làm việc của píttông phía khoang píttông được tính theo công thức:

F H

A

V  

H – Là khoãng chạy của píttông

Vận tốc chuyển động của píttông phụ thuộc vào lưu lựơng Q và diện tích làm

việc F của píttông Nếu không kể đến rò rỉ:

A

Q

v

Xi lanh tác động kép có giảm chấn ở cuối hành trình

Để tránh sự va đập và dẫn tới các hư hỏng các trang thiết bị trong xilanh người

ta thiết kế chế tạo một hệ thống giảm chấn điều chỉnh được ở cuối hành trình ở các xilanh có giảm chấn ở cuối hành trình được bố trí 1 hay 2 phía đầu trên của xilanh Với xilanh loại này người ta chế tạo trên mỗi nắp của xilanh một cửa thoát khí nhỏ còn gọi là cửa phụ có lắp van tiết lưu một chiều và van tiết lưu này có thể điểu chỉnh được Trên cần píttông ở mỗi bên píttông chính có thêm một píttông phụ Khi

có khí nén vào một cửa của xilanh, píttông di chuyển, khí sẽ thoát ra hai bên cửa chính và phụ của xilanh

Khi píttông di chuyển về gần cuối hành trình,lúc đó cửa lớn thoát khí chính trên nắp xilanh bị đóng lại, khí còn lại ở đoạn cuối hành trình bị nén lại do quán tính của píttông phải thoát ra cửa phụ qua van tiết lưu và hiệu ứng giảm chấn được hình thành

Xilanh có vòng đệm từ trường

Các vòng đệm mang từ tính bọc xung quanh píttông tiếp xúc với xilanh không mang từ tính Cấu tạo này của xilanh có thể giúp ta đặt các sensor từ ở cuối hành trình bên ngoài thân xilanh để nhận tín hiệu điều khiển xilanh hoàn thành một hành trình

2.3.1.4 Van đảo chiều

Khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa 12) thì cửa 1) bị chặn và cửa 2) nối với cửa xả 3), khi có tín hiệu tác động vào cửa 12), ví dụ tác động bằng khí nén nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa 2) và 3) bị chặn lại Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa 12) mất đi, dưới tác động của lò xo thì nòng van trở về vị trí ban đầu

Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều

Kí hiệu và tên gọi một số van đảo chiều [3]

Hình 2.6: Xilanh giảm chấn

Ký hiệu

Hình 2.8: hiệu van và cách g i tên

2.3.1.5Giới thiệu tổng quan về biến tần[3]

Biến tần có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhưng biến tần đạt được hiệu quả cao nhất trong ứng dụng điều khiển vô cấp tốc độ động cơ để đáp ứng các yêu cầu về công nghệ Tùy vào việc ứng dụng biến tần trong những lĩnh vực điều khiển khác nhau mà hiệu quả của nó mang lại cho người ứng dụng thể hiện ở các mặt khác nhau Như trong giải pháp thì nó dùng điều khiển vô cấp phễu rung

Nguyên lý làm việc của bộ biến tần khá đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều một pha hay ba pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cos φ) của hệ biến tần có giá trị không phụ thuộc vào tải và bằng ít nhất là 0.96 Điện áp một chiều này được biến đổi nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT transistor

lư ng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chỉnh độ rộng xung PWM)

Nhờ tiến bộ công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn công suất hiện nay, tần số

chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động

cơ và giảm tổn thất trên l i sắt động cơ

Hình 2.9: Nguyên lý hoạt động biến tần

Cấu trúc của bộ biến tần bán dẫn: Bộ biến tần là thiết bị biến đổi nguồn điện

từ tần số cố định thường 50Hz) sang nguồn điện có tần số thay đổi cung cấp cho

động cơ xoay chiều

Điện áp xoay chiều tần số cố định 50Hz) được chỉnh lưu thành nguồn một

chiều nhờ bộ chỉnh lưu CL), có thể là không điều khiển hoặc bộ chỉnh lưu điều

khiển), sau đó qua bộ lọc và bộ nghịch lưu NL) sẽ biến đổi thành nguồn điện áp

xoay chiều ba pha có tần số biến đổi cung cấp cho động cơ

Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ cài đặt mong muốn

Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hở không đổi

trong vùng điều chỉnh momen không đổi

Có khả năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số

Ưu điểm của biến tần

Cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống

điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều

Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm

việc được trong nhiều môi trường khác nhau

Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng

Có khả năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau

Các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc dệt, băng tải ) Các thiết bị đơn lẻ yêu cầu tốc độ làm việc cao máy li tâm, máy mài )

Các đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn:

Dãy tần số từ 0.1 đến 400Hz

Xử lý tín hiệu -10 ~ 10VDC, 0 ~10VDC , 4 ~ 110mA

Cổng giao tiếp RS - 485

Thời gian tăng – giảm tốc: 0.1 giây đến 3600 giây

Phanh hãm DC: Tần số hoạt động 0 ~ 400Hz, thời gian khởi động từ 0- 25 giây, thời gian dừng, từ 0 - 25 giây

Ng ra nalog: Chọn tần số ng ra hoặc giám sát dòng

Các chức năng bảo vệ: Quá tải, quá dòng, thấp áp, quá tải motor, dòng rò, quá tải, quá nhiệt, ngắn mạch

Phím hiển thị: 8 ký tự, 5 số, 7 đoạn LED, 8 trạng thái LED, tần số chủ, tần số ngõ ra, dòng ng ra, giá trị tham số để cài, đặt, xem lại và báo lỗi, Run, Stop, Reset, Fwd/Rev, Job

Hình 2.10: Màn hình điều khiển ch nh của biến tần

Sơ đồ kết nối: Nhóm sử dụng biến tần một pha hoặc kết nối biến tần 3 pha vào 220V và nối ng ra vào phễu rung