Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động

Như vậy có thể thấy đối với nhu cầu dùng cơm trưa mang đi lớn đến như vậy yêu cầu 1 số lượng bao bì tương ứng.Hình 1.2 Thói quen sử dụng thức ăn nhanh của giới văn phòng Không chỉ dừng l

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Yêu cầu xã hội

Nhu cầu cơm quán, thức ăn nhanh hiện nay

Với nhịp sống hiện đại tấp nập và vội vã Nhu cầu có được 1 bữa cơm trưa

là điều hết sức cần thiết đối với mỗi người Tuy nhiên không phải ai cũng có điều kiện để mang theo mình 1 bữa cơm trưa đã chuẩn bị sẵn, tất yếu họ phải tìm đến những hàng quán

Hình 1.1 Hình ảnh cơm hộp phổ biến tại các tiệm cơm

Một trong những hình thức được nhiều người lựa chọn là mang cơm về Bởi lẽ với số lượng khách hàng lớn như vậy việc thiếu chỗ ngồi là điều không thể tránh khỏi Bên cạnh đó việc mong muốn được mang thức ăn về nhà hoặc

văn phòng để thưởng thức trong không khí yên tĩnh là điều đương nhiên TheoBamboo - bộ phận nghiên cứu của Havas Riverochid có đến 80% số người trả lời khảo sát đã từng sử dụng dịch vụ giao thức ăn tận nơi Trong đó nhóm kháchàng là giới văn phòng với nhu cầu đặt cơm trưa chiếm tỷ lệ khá lớn Thông qua mạng xã hội, ứng dụng giao hàng họ có thể chủ động lựa chọn bữa trưa ngon miệng, an toàn cho sức khỏe Như vậy có thể thấy đối với nhu cầu dùng cơm trưa mang đi lớn đến như vậy yêu cầu 1 số lượng bao bì tương ứng.

Hình 1.2 Thói quen sử dụng thức ăn nhanh của giới văn phòng

Không chỉ dừng lại ở hộp cơm trưa Đối với văn hóa “ăn hàng” của giới trẻ hiện nay nhu cầu hộp đựng đồ ăn cũng không nhỏ Theo báo mới, cuộc khảo sát đã cho thấy có người ăn vặt 10 triệu đồng/ tháng nếu đem ra so sánh với giá thành của các món ăn đường phố phổ biến ta có thể thấy được nhu cầu của hộp đựng thức ăn là lớn đến thế nào Chưa tính đến việc những quán ăn đường phố thế này thường không có chỗ ngồi dẫn đến người ăn phải mua

mang về hoặc tìm 1 nơi nào khác để ăn Kết quả là hộp đựng sau khi được sử dụng thường thấy nhét đầy tại các thùng rác công cộng do quá tải, hoặc tệ hơn thải trực tiếp xuống lòng đường hè phố.

Hình 1.3 Văn hóa ăn hàng của giới trẻ Việt Nam và nhu cầu của thức ăn nhanh

Gánh nặng môi trường đối với sản phẩm không phân hủy được

Với nhu cầu sử dụng lớn như đã đề cập ở trên, các hộp cơm xốp thườngchỉ được xử dụng 1 lần Kết quả của quá trình trên là số lượng hộp xốp sau sửdụng liên tục tăng lên tuy nhiên lại thiếu giải pháp để xử lý chúng 1 cách triệtđể

Xốp là vật liệu khó phân hủy dưới điều kiện tự nhiên của môi trường Khi được thải ra ngoài tự nhiên các hộp xốp gây ô nhiễm môi trường đất và nước, gây cản trở sự sinh trưởng và phát triển của các loài thực vật do ngăn cản thực vật tiếp cận với nguồn nước Sự hạn chế phát triển này dẫn đến việc gây xói mòn đất, ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái trong vùng

Hình 1.4 Rác thải khó phân hủy gây ảnh hưởng đến môi trường

Ngoài ra 1 trong những giải pháp để xử lý rác thải khó phân hủy dạng này là thiêu đốt Quá trình thiêu đốt xốp sản sinh ra nhiều chất độc hại gây ảnh hưởng không chỉ tới người trực tiếp xử lý mà còn người dân xung quanh khu vực

Với lượng rác thải không ngừng tăng lên như vậy kèm theo việc thiếu ýthức của người dân khi sử dụng sản phẩm hộp xốp khiến cho chúng thường bịvức bừa bãi sau khi sử dụng gây mất mỹ quang đô thị, tắc ngẽn cống rãnh và

là nơi ẩn chứa của nhiều loại vi khuẩn gây bệnh

Hình 1.5 Rác thải làm tắc nghẽn kênh rạch gây ô nhiễm môi trường nước

Hộp xốp được thải trực tiếp vào kênh rạch sông ngoài còn khiến cho các loài sinh vật sống trong môi trường nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng Cácloài cá, sinh vật dưới nước ăn phải làm ảnh hưởng tới sức khỏe cũng như sự sống của các loài này Xốp nổi trên mặt nước cũng khiến cho các loài thực vậtdưới nước bị ngăn cách khỏi ánh sáng mặt trời, đồng thời làm tắc ngẽn dòng nước khiến kênh rạch trở nên tù đọng làm ngăn khả năng tự phục hồi của nước trước sự ô nhiễm và trở thành nơi trú ngụ của nhiều loại dịch bệnh.

Hình 1.6 Rác thải khó phân hủy ảnh hưởng xấu đến các loài sinh vật

Là rác thải khó phân hủy không tá chế được nên hiện tại để xử lý hộp xốp đã xử dụng chỉ có 2 phương pháp đó là: Chôn lấp hợp vệ sinh và thiêu đốt Trong đó:

+ Chôn lấp hợp vệ sinh:

Rác thải được rải thành từng lớp, đầm nén để giảm thể tích và phủ đất lên (phun hóa chất để tăng hủy quả xử lý và hạn chế côn trùng) với sơ đồ quy trình như sau:

Hình 1.7 Quy trình xử lý rác thải bằng phương phá chôn lấp

Bãi chôn lấp hợp vệ sinh có lắp đặt hệ thống thu khí, hệ thống thu gom

và xử lý nước rỉ rác Đây là công nghệ đơn giản và chi phí thấp, phù hợp với các nước đang phát triển, tuy nhiên tốn diện tích đất lớn

Hình 1.8 Hình ảnh sử lý rác thải bằng phương pháp chôn lấp

+ Thiêu đốt:

Quá trình dùng nhiệt độ cao (1000 - 11000C) để phân hủy rác Ưu điểm của phương pháp là giảm đáng kể thế tích chất thải phải chôn lấp (xỉ, tro) Tuynhiên chi phí đầu tư, vận hành nhà máy đốt rác khá cao, phù hợp với các nước tiên tiến, phát triển

Hình 1.9 Hình ảnh sử lý rác thải bằng phương pháp thiêu đốt

Nguy cơ đối với sức khỏe người sử dụng

Với tính năng nhẹ, bền, dễ sử dụng,… đồ nhựa dùng một lần đã trở nên quen thuộc với người tiêu dùng Những sản phẩm này rất được ưu chuộng tại nhữngcửa hàng đồ uống, đồ ăn nhanh hay trong những bữa tiệc, pinic dã ngoại Hộp xốp được chế tạo nguyên liệu chính từ một loại nhựa nhiệt dẻo Khi đựng thức

ăn nóng hàm lượng chất độc từ loại nhựa này sẽ giải phóng, ngấm vào thức ăn gây tổn hại, phá hủy gan và sinh nhiều bệnh khác

Bên cạnh đó cục an toàn thực phẩm cũng từng khuyến cáo không nên sử dụng hộp xốp đựng thức ăn, đồ uống nóng, nhiều dầu mỡ, đồ chiên rán, salad Vì nhiệt độ cao kết hợp với hàm lượng acid làm tăng nguy cơ thôi nhiễm Styrene (hóa chất sử dụng để sản xuất hộp xốp)

Chất Styrene có khả năng gây ung thư, phá hủy DNA gây dị tật thai nhi, rối loạn hệ thần kinh, ảnh hưởng dến nồng độ máu Đặc biệt chất Styrene dễ xâm nhập vào cơ thể người chỉ cần nồng độ nhỏ cũng có thể gây tổn hại tới sức khỏe người sử dụng.

1.2 Phân tích sản phẩm

Quy trình sản xuất hộp cơm xốp

Có bốn thiết bị chính: máy đùn tấm xốp, máy tạo hình hộp cơm thủy lực chân không, máy cắt thủy lực, máy nghiền và tạo hạt phế liệu

- Hạt PS sau khi trộn được đun chảy và tiêm vào chất tạo bọt, đùn ép thành tấp PS

- Tấm xốp PS được làm nóng cho mềm, dùng áp suất ép hút vào khuôn, sau

đó cắt thành các bán thành được kết nối với nhau

- Hộp cơm với kết nối với nhau được dập xuống và cắt các lỗ cần thiết trongcác hộp cơm cùng một lúc

Hình 1.10 Sơ đồ quy trình sản xuất hộp cơm giấy

Hình 1.11 Quy trình sản xuất hộp cơm giấy và các thiết bị trong quy trình

Quy trình sản xuất hộp cơm giấy

Với mục tiêu nhằm thay thế được phần nào việc sử dụng hộp xốp trong đời sống thường ngày Quy trình xuất sản xuất hộp giấy phải mang tính nhỏ gọn, đơn giản giá thành rẻ

Quá trình sản xuất hộp giấy bao gồm:

- Tấm giấy được in ấn theo yêu cầu

- Mẫu giấy tạo tấm giấy có hình dạng cần thiết

- Tấm giấy được vận chuyển đến bộ phận phù hợp để thực hiện dán và tạo hình hoàn chỉnh sản phẩm

Hình 1.12 Quy trình sản xuất hộp giấy và các thiết bị liên quan

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

2.1 Phát biểu bài toán thiết kế

- Mô tả tóm lược: Thiết kế máy dập dán hộp cơm giấy tự động

- Mục đích thương mại chính của sản phẩm:

+ Giá thành thấp

+ Dễ sửa chữa, thay thế

+ Chế tạo dễ dàng

+ Phù hợp với các bộ phận khác của máy để dễ dàng thay thế

- Thị trường mục tiêu: Tất cả các doanh nghiệp, người nông dân buôn bán và

sử dụng - Giả thuyết và những ràng buộc:

+ Giá thành thấp

+ Sản phẩm hoạt động ổn định

+ Kết cấu máy đơn giản, nhỏ gọn

+ Dễ lắp đặt, sửa chữa, thay thế, bảo trì

+ Đảm bảo an toàn lao động

2.2 Xác định yêu cầu khách hàng

Bước 1: Xác định các thông tin

cần thiết

- Đối tượng sẽ phải tiến hành thu thập thông tin:

+ Người dân, người gia công thuê, người phân phối máy,

+ Xác định các thông tin về những sản phẩm cùng loại hiện có trên thị

trường như: các thông số kỹ thuật, giá thành, mức độ đáp ứng nhu cầu của

khách hàng về dòng sản phẩm này

- Các thông tin về hệ thống: mục đích sử dụng, tính năng,…

Bước 2: Xác định các phương pháp thu thập thông tin

- Sử dụng phương pháp thăm dò khảo sát đối tượng:

+ Tham khảo qua mạng các sản phẩm của nước ngoài: Tham khảo 10 sản phẩm.

+ Nhà phân phối máy công nghiệp: hỏi 10 người

+ Đối tượng sử dụng: 20 ,người dân (10 người), người gia công thuê

(5 người) và người phân phối (5 người)

Bước 3: Xác định nội dung các câu hỏi

Bảng câu hỏi sẽ tập trung vào khoảng 10 câu hỏi tập trung vào nội dung chính :

- Thị trường

- Mục đích sử dụng

- Tính năng, yêu cầu kỹ thuật cần thiết

Bước 4: Thiết kế các câu hỏi

Cụ thể : phải thiết câu hỏi sao cho ngôn ngữ phù hợp với đối tượng

được điều tra, ngôn từ trong sáng, rõ ràng, dễ hiểu

- Các câu hỏi sau khi thiết kế : đánh dấu check vào phương án được lựa

chọn cho từng câu hỏi, có thể lựa chọn nhiều hơn 1 phương án

Bảng 2.1 Câu hỏi khảo sát khách hàng

ST

1 Máy mà bạn đã dùng qua do nước nào

sản xuất ?

A Nhật

B Hàn Quốc

C Việt Nam

D Khác

2 Máy mà bạn đã dùng có kích thước

như thế nào

Quá lớn

B Vừa phải

C Nhỏ gọn

3 Theo bạn giá thành máy nhập khẩu

như thế nào ?

A Quá cao

B Vừa phải

C Rẻ

4 Máy nhập khẩu có hiệu quả làm việc

như thế nào ?

A Rất tốt

B Tốt

C Tạm được

D Không được tốt lắm

5 Những máy nhập khẩu thường gặp

E

Hư hỏng khác

6 Tuổi thọ của máy mà bạn mong muốn

bao nhiêu năm ?

B Cần thiết

Dễ tìm phụ tùng thay thế

10 Yêu cầu đầu tiên của một máy sản

xuất bao bì thức ăn nhanh là gì?

A Làm việc năng suất cao

B Phù hợp với mọi địa hình

C Giá thành phù hợp

C

Tự động hay không đều được

D Không cần phải tự động hóa

Bước 5: Sắp xếp các câu hỏi

- Về độ an toàn sử dụng : câu 7

- Về đặc tính, cấu trúc sản phẩm : câu 6, câu 8, câu 9, câu 10

- Về giá thành : câu 2, câu 9

- Về phạm vi sử dụng : câu 9

- Về thị trường : câu 1, câu 2, câu 3, câu 4, câu 5

Bước 6: Thu thập thông tin

Tổng hợp lại những câu trả lời được khách hàng chọn nhiều nhất:

Câu 1:

A Trung Quốc

Câu 2:

A Quá lớn

Câu 3:

A Quá cao

Câu 4:

A Rất tốt

Bước 7: Rút gọn thông tin

Qua kết quả thăm dò và khảo sát, nhóm rút ra được các yêu cầu của khách hàng như sau:

Bảng 2.2 Bảng tổng kết yêu cầu khách hàng

STT Nhu cầu khách hàng thu thập được

1 Các máy mà bạn đã dùng qua do nước nào sản

xuất ?

Nước ngoài

2 Máy mà bạn đã dùng có kích thước như thế nào Quá lớn

3 Theo bạn giá thành máy nhập khẩu như thế nào ? Giá cao

4 Máy nhập khẩu có hiệu quả làm việc như thế nào ? Sử dụng tốt

5 Những máy nhập khẩu thường gặp phải những hư hỏng gì? Hệ thống bắn tăm

6 Tuổi thọ của máy mà bạn mong muốn bao nhiêu

7 Điều kiện vận hành của máy mà bạn mong muốn ? Êm nhẹ, dễ bảo trì,sửa chữa, an toàn

8 Mức độ an toàn trong vận hành mà bạn mong

9 Điều kiện sử dụng máy mà bạn mong muốn là gì ? Dễ sử dụng, gọn

nhẹ

10 Yêu cầu đầu tiên của một máy dập dán hộp cơm giấy là gì ? Năng suất cao, antoàn, tự động.

11 Bạn cần một hệ thống dập trong máy dập dán hộp cơm giấy hoạt động như thế nào ? Tự động hoàn toàn

QUA KẾT QUẢ THĂM DÒ VÀ KHẢO SÁT, NHÓM RÚT RA

ĐƯỢC CÁC YÊU CẦU CỦA KHÁCH HÀNG ĐỐI VỚI SẢN

+ Người gia công thuê

+ Người phân phối sản phẩm

Bước 2: Xác định yêu cầu khách hàng

Qua kết quả thăm dò và khảo sát, nhóm rút ra được các yêu cầu của khách

Bước 3: Xác định mức độ quan trọng của các mối liên quan

+ Tính an toàn: hệ thống vận hành phải an toàn,không gây nguy hiễm cho

người sử dụng,liên quan đến hệ số an toàn

+ Giá thành: liên quan đến vật liệu, kiểu dáng, kích thước, khối lượng

+ Năng suất cao: liên quan đến kết cấu, động cơ

+ Dễ chế tạo, lắp ráp: liên quan đến kết cấu hệ thống, vật liệu chế tạo các chitiết, dễ gia công chi tiết

+ Dễ sửa chữa, bảo trì: liên quan đến kết cấu, các khớp nối, các chi tiết, phụ

tùng thay thế

+ Điều khiển dễ dàng: liên quan đến bộ phận điều khiển, lực cần vận hành

+ Tuổi thọ cao: liên quan đến độ bền, độ mài mòn của vật liệu

Gửi cho khách hàng một danh sách các yêu cầu trên và đề nghị họ sắp xếp lại

và đánh số theo thứ tự, cái nào họ cảm thấy quan trọng nhất thì đánh số 1, họ

có thể bỏ qua những yêu cầu mà họ cho là không quan trọng Từ danh sáchphản hồi của khách hàng, ta đưa ra một số hệ số phụ thuộc tầm quan trọng chomỗi nhu cầu như sau:

Bảng 2.3 Bảng hệ số quan trọng yêu cầu khách hàng

trọng

Hệ số tầm quan trọng cho ta khái niệm cần đầu tư bao nhiêu thời gian, nhân

lực và tiền bạc cho công việc để đáp ứng cho mỗi nhu cầu của khách hàng

B

ư ớ c 4 : Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh

Mỗi sản phẩm cạnh tranh được so sánh với những nhu cầu của khách hàng

theo 5 mức sau:

- Mức 1: thiết kế hoàn toàn không đáp ứng nhu cầu

- Mức 2: thiết kế đáp ứng chút ít nhu cầu

- Mức 3: thiết kế đáp ứng nhu cầu về một số mặt

- Mức 4: thiết kế hầu như đáp ứng nhu cầu

- Mức 5: thiết kế hoàn toàn đáp ứng nhu cầu

Bảng 2.4 Bảng xác định mức độ cạnh tranh và chỉ tiêu thiết kế

Yêu cầu của khách hàng Mức độ

yêu cầu

Các sản phẩm trên thị trường

Chỉ tiêu thiết kế

Năng suất cao 4 5 5

ư ớ c 5 : Đưa ra các thông số kỹ thuật

Biên dịch các yêu cầu của khách hàng thành các thông số kỹ thuật của thiết bị (bảng bên dưới)

B

ư ớ c 6 : Mối quan hệ giữa yêu cầu của khách hàng và các thông số kỹ thuật

Được đánh giá theo các mức sau:

9 = có quan hệ chặt chẽ

3 = có quan hệ vừa phải

1 = có quan hệ kém

Ô trống = hoàn toàn không có quan hệ nào cả

Bảng 1.6 Bảng mối quan hệ giữa yêu cầu khác hàng và yêu cầu kỹ thuật

Năng suất cao Công suất bộ truyền 9

Bước 7: Xác định mối quan hệ giữa các thông số kỹ thuật

Được đánh giá theo các mức sau:

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 3.1 Tham khảo các sản phẩm hiện có

Tham khảo một số loại máy dập hộp giấy hiện có trên thị trường, ta thấy một số nguyên lý thường dùng cho loại máy này như sau

Hình 3.1 Automatic PLC Carton Erecting Machine

Qua sơ đồ trên ta có thể thấy mẫu giấy được đặt trong khay chứa, sau đó đưa cấp tới conlăn để tra keo vào những vị trí cần thiết, cuối cùng đi theo thanh dẫn hướng tới vị trí dập

bằng nguyên lý bánh răng thanh răng rồi đẩy ra khay chứa thành phẩm

Hình 3.2 WS-1101MA Hing Speed Paper Lunch Box Forming Machine

Đối với máy WS-1101MA mẫu giấy để trong khay chứa được mang đến vị trí dập bằng 1 xy lanh khí nén với giác hút chân không và hệ thống băng truyền

Hình 3.3 phương pháp cấp mẫu giấy của máy WS-1101MA

Máy WS-1101MA tận dụng lớp polyme chống dính trên bề mặt của hộp giấy để tạo kết dính giữa các mặt Máy sử dụng 1 xy lanh khí nén dập có thời gian giữ để tạo kết dính, sau đó được lấy ra thông qua 1 con trượt chuyển động bằng đai răng rồi đẩy ra khay chứasản phẩm bằng 1 xy lanh thứ 3

Hình 3.4 phương pháp tạo hình và đưa sản phẩm ra ngoài của máy WS-1101MA

3.2 Phân tích làm rõ vấn đề

Qua tham khảo một số loại máy thường gặp trên, ta có thể phân chia các yếu tố tácđộng và các bộ phận cần thiết để thực hiện các chức năng chung được thể hiện như

Bảng 3.1 Bảng phân tích các bộ phận cần thiết

Động cơ

Bộ phận cấpgiấy

Bộ phận bắnkeo

Bộ phận dậpthành hình

Động cơ

Bộ truyền

động

Bộ truyềnđộng

Từ những chức năng chung đã đưa ra đi phân tích thành những chức năng nhỏ hơngóp phần thực hiện những chức năng đã định

3.3 Phân tích thành chức năng con

Bảng 3.2 Bảng phân tích các chức năng con

Máy dập hộp cơm giấy

Để thực hiện cần có các bộ phận

Nguồn động lực Bộ phận dẫn động Hệ thống tạo hộp cơm

giấyNguồn

Hệđiềukhiểnmáy

Bộtruyềnngoài

Hộpsố

Cấpgiấy

Bắnkeo

DậptạohìnhSản phẩm

3.4 Đưa ra ý tưởng thiết kế

Lựa chọn thiết kế mẫu giấy:

Yêu cầu là sản phẩm hộp đựng thức ăn nhanh nên:

- Có dung tích tương đương với dung tích hộp cơm xốp hiện có ngoài thịtrường

- Có khả năng hạn chế được sự rò rỉ dầu mỡ tại các vị trí ghép

Quy trình tạo hình hộp thức ăn nhanh từ mẫu giấy:

Mẫu giấy được cung cấp có hình dáng như sau:

Hình 3.1 mẫu giấy và các vị trí gấp

Mẫu giấy sau khi đi qua cụm dán keo có keo tại các vị trí như sau:

Hình 3.2 mẫu giấy và các vị trí bắn keo

Với là vị trí bắn keo phía trên mặt giấy và là vị trí bắn keo phía dưới mặt giấy

Mẫu giấy tại cụm dập tạo hình:

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý cấp giấy sử dụng giác hút chân không

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý inline ejector tạo chân không hút

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý dùng con lăn ma sát

Lựa chọn loại keo sử dụng:

Với yêu cầu đạt năng xuất cao ta chọn keo nhiệt 3M 3750 Tan có khả năng tạo

kết dính nhanh, thời gian giữ ngắn cho năng xuất cao

Hệ thống bắn keo cần đảm bảo bắn keo chính xác vị trí cần thiết Qua đó đềxuất một số ý tưởng sau:

Sử dụng đầu phun keo kèm theo bộ nấu keo có bán ngoài thị trường đikèm theo

Hình 3.7 NDC New Wind Series Economy Melter

Hình 3.8 NDC hot melt glue gun

Sử dụng con lăn để lăn keo theo chu kỳ

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý dùng con lăn dán keo

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý đầu bắn keo tự động bằng khí nén

Hệ thống dập thành hình cần đảm bảo dập gấp các mặt đúng thứ tự Qua đó đềxuất một số ý tưởng sau:

Sử dụng hệ thống thủy lực gồm 3 xy lanh thực hiện các chức năng: 1 dậpchính, 2 dập bên

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý dùng 3 xy lanh khí nén

2 xy lanh bên có nhiệm vụ dập mặt bên đã dán keo lại với nhau

Sử dụng hệ thống thủy lực gồm 1 xy lanh và khuôn cái có khả năng thayđổi hình dạng tùy theo vị trí của khuôn dập