Thiết kế hệ thống khoan gỗ tự động cho DNTN Kim Long 1

Thiết kế hệ thống khoan gỗ tự động cho DNTN Kim Long

  1

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG

Nguyễn Thành Chung

Lưu Đăng Khoa

Tóm tắt

Đề tài “Thiết kế và chế tạo hệ thống máy khoan gỗ tự động” là một thiết

kế tổng hợp về cơ khí – truyền động, điện – khí nén,… nhằm thay thế người công nhân trong việc khoan lỗ cho các thanh gỗ dùng làm nguyên liệu đầu vào cho việc sản suất các mặt hàng Kệ, Vali trong ngành sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, đồng thời nhằm mục đích giảm sai lệch trong khi khoan gỗ và cải tiến sản xuất, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm hàng thủ công mỹ nghệ cho các doanh nghiệp

I SƠ LƯỢC VỀ MẶT HÀNG THỦ

CÔNG MỸ NGHỆ:

Mặt hàng thủ công mỹ nghệ hiện

nay đang rất phát triển tại Biên Hòa và

nhiều nơi khác có giá trị xuất khẩu rất

cao, được thị trường các nước: Mỹ,

Pháp, Đức, Ý, Hàn Quốc, … ưa chuộng

II CÁC VẤN ĐỀ ĐẶT RA TRONG THỰC TẾ SẢN XUẤT:

Thực tế tại các doanh nghiệp sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, đặc biệt là khi sản xuất các mặt hàng: kệ , vali, … phải thông qua công đoạn làm khung Trong công đoạn này phải tiến hành các bước như cắt cây, khoan lỗ, làm cửa, ghép khung… Khi khoan cửa kệ người công nhân thường dùng phương pháp truyền thống là dùng máy khoan bàn và tốn rất nhiều thời gian cho việc khoan, làm cử

  2

1 Các mục tiêu được đề ra:

Trước khi thực hiện đề tài này chúng

tôi xác định hai mục tiêu chính:

¾ Mục tiêu kinh tế : Thiết kế hệ thống máy khoan gỗ với giá cả

hợp lý nhất

¾ Mục tiêu kỹ thuật: Phải đạt được các giải pháp thiết kế tổng hợp

về cơ khí – truyền động, điện – khí nén, … để hệ thống có thể hoạt động ổn định, thay thế tốt

công việc của người công nhân

2 Mô tả đặc tính kỹ thuật và thiết kế của hệ thống:

Như đã nêu phần thiết kế máy sẽ

chia ra làm các giai đoạn như sau:

¾ Thiết kế cơ khí – truyền động

¾ Thiết kế phần điện điều khiển

IV THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRUYỀN ĐỘNG:

Việc thiết kế phải bảo đảm tuân theo các nguyên tắc sau:

9 Hệ thống hoạt động nhịp nhàng,

ổn định

9 Không gây ra sai lệch các lỗ khoan

Và hầu hết các doanh nghiệp

đang sản xuất dưới hình thức thủ công

Vì vậy năng suất thấp đồng thời gây ra

sai số lớn đặc biệt là công đoạn khoan

cửa kệ hoặc vali

Từ thực tế và những khó khăn tại

doanh nghiệp sản xuất hàng thủ công

mỹ nghệ, nên chúng tôi đã đi vào

nghiên cứu và thiết kế hệ thống máy

khoan gỗ tự động từ khâu cấp liệu đến

khoan hai lỗ cho thanh gỗ cung cấp cho

các công đoạn tiếp theo, hệ thống còn

có thể thay đổi khoảng cách giữa hai lỗ

khoan một cách nhanh chóng Do đó

việc tăng năng suất sản xuất, nâng cao

độ chính xác, giảm tối thiểu các sai lệch

trong quá trình khoan gỗ là yêu cầu cần

thiết đối với các doanh nghiệp sản xuất

thủ công mỹ nghệ

III GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:

Được sự chấp thuận của Hội

đồng khoa học và đào tạo khoa Cơ Điện

trường Đại học Lạc Hồng, đề tài được

mang tên: “Thiết kế hệ thống máy

khoan gỗ tự động” đã được triển khai

thiết kế và chế tạo nhằm khắc phục các

hạn chế nói trên cho quá trình sản xuất

của ngành thủ công mỹ nghệ

  3

9 Bảo đảm an toàn cho công nhân

khi làm việc với máy

1 Chọn thiết bị:

Để chọn thiết bị truyền động cho

phần cơ khí chúng tôi đã tham khảo tài

liệu thiết kế [1], và thiết bị của các nhà

sản xuất [2]

Cylinder khí nén tác động kép 2 chiều

và valve đảo chiều khí nén được chọn

để truyền động cho hệ thống cơ khí của

máy

Hình 3 Valve và Cylinder

Hai loại thiết bị này sẽ được sử

dụng trong hầu hết các chi tiết cơ khí và

truyền động của hệ thống máy khoan gỗ

tự động

Để thiết kế hệ thống cơ khí của

máy được phù hợp chúng tôi đã tham

khảo tài liệu thiết kế cơ khí dạng 3D

Qua đó phần cơ khí sẽ chia làm 4 cơ

cấu: Cơ cấu cấp gỗ Cơ cấu kẹp gỗ Cơ

2.Cơ cấu cấp gỗ:

Cơ cấu cấp gỗ có nhiệm vụ cung cấp các thanh gỗ có kích thước 20 x 20

x 300 mm cho hệ thống hoạt động, được thực hiện bởi xilanh đẩy gỗ có hành trình 350 mm Khi các thanh gỗ được cho vào phễu, nó sẽ rơi xuống cơ cấu dẫn hướng nhờ có cơ cấu băng tải đảo đều các thanh gỗ bị ép vào nhau do lực ma sát lớn và được xilanh đẩy gỗ đẩy tới vị trí kẹp

Hình

4 Cơ cấu cấp gỗ

3 Cơ cấu kẹp gỗ:

Cơ cấu này có nhiệm vụ kẹp chặt thanh

gỗ do cơ cấu cấp gỗ đưa tới Nó sẽ kẹp chặt thanh gỗ khi xilanh đẩy dàn khoan xuống tiến hành công việc khoan lỗ thì thanh gỗ sẽ không bị trượt ra ngoài, giúp cho việc khoan lỗ đạt được hiệu quả cao nhất

  4

Hình 5 Cơ cấu kẹp gỗ

4 Cơ cấu khoan gỗ:

Các thanh gỗ sau khi được cơ cấu kẹp

gỗ kẹp chặt, xilanh đẩy dàn khoan

xuống, đồng thời hai động cơ khoan

được khởi động để thực hiện công việc

khoan lỗ, khi xilanh đi hết hành trình,

lúc này xilanh đẩy dàn khoan sẽ lùi về

và sau đó xilanh kẹp gỗ lùi về

Ở cơ cấu này còn bố trí rãnh dẫn hướng

tránh rung động cho động cơ khoan giúp

cho các lỗ sau khi khoan không bị sai

lệch kích thước Ngoài ra ở cơ cấu này

còn có bộ phận tăng đưa được gá trên

hai động cơ khoan giúp điều chỉnh

khoảng cách lỗ khoan

Hình 6: cơ cấu khoan gỗ

5.Cơ cấu gạt gỗ:

Đây là công đoạn sau cùng của

hệ thống Các thanh gỗ sau khi khoan được xilanh gạt gỗ gạt vào thùng chứa Xilanh gạt thanh gỗ được bố trí phía

dưới ở trọng tâm thanh gỗ

Hình 7 Cơ cấu gạt gỗ

6 Hệ thống hoàn chỉnh:

Hình 8 Hệ thống máy khoan gỗ hoàn

chỉnh

V PHẦN THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN:

Mạch điều khiển được chọn để thiết kế sẽ là Rơle kết hợp với khí nén

vì nó đáp ứng được yêu cầu điều khiển của hệ thống và có giá thành rất rẻ

  5

Sơ đồ mạch khí nén:

Hình 9 Sơ đồ mạch khí nén

Sơ đồ mạch điều khiển:

Hình 10 Sơ đồ mạch điều khiển

Sơ đồ mạch động lực:

Hình 11 Sơ đồ mạch động lực

VI KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỀ

TÀI:

Thời gian hoàn thành một chu kỳ

khoan lỗ thành phẩm khi đưa vào thử

nghiệm:

Chu kỳ khoan lỗ = 4 giây/ thanh gỗ Với nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp khoan gỗ bằng máy khoan bàn truyền thống, hệ thống máy khoan

gỗ tự động hoạt động rất hiệu quả và ổn định giúp các doanh nghiệp sản suất hàng thủ công mỹ nghệ:

- Tăng năng suất

- Nâng cao chất lượng sản phẩm. 

- Rút ngắn thời gian cho việc khoan gỗ

- Độ chính xác của hai lỗ khoan trên thanh gỗ được cải thiện

VII HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI:

Tiếp tục nghiên cứu cải tiến cơ cấu cấp gỗ khi hệ thống cần khoan những thanh gỗ có kích thước khác nhau, khi hệ thống cần nâng cấp hay đòi hỏi những yêu cầu cao hơn thì nên sử dụng các cảm biến để phát hiện mũi khoan bị gãy khi khoan, các bộ đếm Counter và màn hình hiển thị để đếm các sản phẩm mà hệ thống đã khoan được, và có thể dùng Vi Xử Lý hay PLC để điều khiển

  6

Hoàn thiện hệ thống và ứng dụng

vào sản xuất để nâng cao chất lượng sản

xuất sản phẩm hàng thủ công mỹ nghệ

Tài liệu tham khảo:

[1] NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG – Hệ

thống điều khiển bằng khí nén thủy lực

[2] Fundamentals of Pneumatics (Festo

Didatic GmbH & Co –

Festo Pneumatics Catalog – Festo AG

& Co