Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống băng chuyền chiết rót và đóng nắp chai tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG BĂNG CHUYỀN CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG Ngành: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S LÊ HOÀI Sinh viên thực MSSV Lớp Lê Minh Tấn 1811030081 18DCTA1 Nguyễn Thanh Nhàn 1811030217 18DCTA1 Trần Quốc Việt 1811030154 18DCTA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC HÌNH vii DANH SÁCH CÁC BẢNG ix LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Giới Hạn Đề Tài Chương 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Các phương pháp định lượng 2.2 Phương pháp chiết sản phẩm 2.3 Chọn phương pháp 13 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 14 3.1 Thực trạng công ty 14 3.2 Phương pháp giải thực tế 16 Chương 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 19 4.1 Sơ đồ hệ thống chiết rót đóng nắp tự động 19 4.2 Thiết kế máng trượt cấp nắp 20 4.3 Thiết kế cấu vặn nắp 22 4.4 Thiết kế mâm xoay 25 4.5 Thiết kế băng tải 26 4.6 Thiết kế hệ thống điều khiển 32 v 4.7 Thiết kế khối 34 Chương 5:THI CÔNG 48 5.1 Gia cơng khí 48 5.2 Lắp rắp 54 5.3 Hồn thiện mơ hình chiết rót đóng nắp chai, chạy thử điều chỉnh 57 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 61 6.1 Kết đề tài 61 6.2 Hướng phát triển 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 1: TÍNH TỐN THIẾT KẾ 64 Tính tốn thiết kế băng tải 64 Tính tốn thiết kế cụm đóng vặn nắp 65 Tính tốn thiết kế mâm xoay 66 PHỤ LỤC 2: THÔNG SỐ CHI TIẾT 67 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 67 Cảm biến màu sắc TCS3200 68 Máy bơm DP - 512 70 PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH PLC 71 PHỤ LỤC : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 73 Tên chi tiết: Khớp nối 73 Khớp nối 73 PHỤ LỤC 5: BẢN VẼ THIẾT KẾ 81 vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Ngun lý chiết rót phương pháp rót áp suất thường Hình 2 Phương pháp chiết rót chân khơng .10 Hình Phương pháp chiết rót đẳng áp .11 Hình Cơ cấu rót kiểu van 12 Hình Ngun lý chiết rót đóng chai 17 Hình Sơ đồ hệ thống chiết rót đóng nắp chai .19 Hình Máng trượt nắp .21 Hình Minh họa phương pháp vặn nắp chai 22 Hình 4 Động giảm tốc JGB37-520 23 Hình Xilanh tác dụng chiều 24 Hình Xilanh tác dụng hai chiều .24 Hình Cơ cấu mâm xoay 25 Hình Động bước ST4118L1804 26 Hình Cấu tạo chung bang tải 27 Hình 10 Băng tải pvc 29 Hình 11 Động JGY37-520 30 Hình 12 Mơ hình băng tải hệ thống cấp phôi 31 Hình 13 Sơ đồ khối hệ thống .32 Hình 14 Lưu đồ giải thuật 34 Hình 15 Một giải pháp tự động hóa cho gia cơng, lắp ráp, chuyển giao, kiểm tra, đóng gói phơi gia cơng 35 Hình 16 PLC board FX3U 24MT 6AD 2DA RS485 36 Hình 17 PLC máy vi tính dành riêng cho mục đích cơng nghiệp 37 Hình 18 Sự phát triển dòng PLC 38 Hình 19 Sơ đồ chân Boar PLC FX3U- 24MT 40 Hình 20 Cảm biến E3F-DS30C4 41 Hình 21 Cảm biến quang Omron E3Z - D81 42 Hình 22 Mạch nối dây cho động bước 43 vii Hình 23 Sơ đồ nối dây cụm khí nén 45 Hình 24 Relay 24V van điện từ 5/2 1coil 45 Hình 25 Nguồn tổ ong 46 Hình 26 Sơ đồ nối dây theo kiểu Sink Source 47 Hình Tiện núm vặn nắp chai .48 Hình Tiện khớp nối 49 Hình Thành phẩm sau tiện 49 Hình Hàn linh kiện lại với 50 Hình 5 Máng trượt thực tế sau gia công 50 Hình Cắt mặt mâm xoay 51 Hình Đế bàn xoay sau gia công .51 Hình Mâm xoay sau gia công 52 Hình Hàn kẹp chai 52 Hình 10 Thanh kẹp trước sau 53 Hình 11 Đồ gá động sau gia công 53 Hình 12 Bao bàn xoay sau gia công 54 Hình 13 Lắp cụm bàn xoay vào mặt bàn .54 Hình 14 Lắp cụm cấp nắp vào bàn 55 Hình 15 Lắp băng tải trước vào mặt bàn .55 Hình 16 Lắp băng tải trước vào mặt bàn .56 Hình 17 Lắp kẹp vào mặt bàn 56 Hình 18 Lắp cụm nhấn vặn nắp vào mặt bàn 57 Hình 19 Đi dây điện lắp tủ điện lên mặt bàn 57 Hình 20 Mơ hình sau hồn thành 60 Hình Phụ Lục Sơ đồ dây cảm biến E3F-DS30C4 68 Hình Phụ Lục 2 Sơ đồ chân cảm biến quang 68 Hình Phụ Lục Kích thước cảm biến quang .69 Hình Phụ Lục Giản đồ điều khiển cảm biến quang .69 Hình Phụ Lục Máy bơm nước DP - 512 70 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Thành phần hóa học củaInox 304 20 Bảng Đặc điểm tính Inox 304 21 Bảng So sánh chức dòng PLC 38 Bảng 4 Thông số kỹ thuật Boar PLC FX3U- 24MT 39 Bảng Cài đặt cường độ dòng điện 44 Bảng Cài đặt vi bước cho driver 44 Bảng Địa kết nối thiết bị với PLC 46 ix LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển ngành công nghiệp điện tử khí, điều khiển tự động hóa đóng vai trò quan trọng lĩnh vực Bên cạnh đó, Việt Nam đẩy mạnh q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, mà cần phải học hỏi, tiếp thu vận dụng điều khiển tự động trình sản suất cách thật hiệu quả, góp phần phát triển khoa học kỹ thuật nước nhà Dựa theo trình quan sát tìm hiểu thực tế, nhóm nhận thấy dây chuyền sản suất doanh nghiệp khâu cấp phơi khâu quan trọng q trình gia cơng sản suất Chính mà nhóm định tìm hiểu nghiên cứu sâu “ Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống băng chuyền chiết rót đóng nắp chai tự động” Nhóm hy vọng đề tài sở cho nhóm sau tham khảo, tiếp tục nghiên cứu phát triển mở rộng cho nhiều mục đích ứng dụng đời sống, sản xuất Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất nhu cầu khơng thể thiếu Nó định việc tăng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu kinh tế, chất lượng sản phẩm Đối với đất nước thời kì phát triển nghiệp cơng nghiệp hóa – đại hóa nước ta nay, việc bước giới hóa hoạt động lao động sản xuất quan trọng việc làm cần thiết Sự phát triển công nghệ đặc biệt công nghệ tự động tạo hang loạt dây chuyền sản xuất, máy móc đại với đặc điểm vượt trội nhờ xác cao, tốc độ nhanh, khả thích ứng, chun mơn hóa… ứng dụng rộng rãi công nghiệp đại Công nghệ tự động hóa trở thành ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, đáp ứng địi hỏi không ngừng ngành khác công nghiệp, xây dựng, y tế… kể nông lâm ngày ứng dụng đời sống thực tế hàng ngày Nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loại điều khiển thiết bị khả trình PLC Để thực công việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Các cơng ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Trong công nghiệp, nhà máy sản xuất nước uống đóng chai dây chuyền chiết rót đóng nắp khâu thiếu quan trọng Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó, nhóm chúng em chọn đề tài: “ Thiết kế chế tạo máy rót nước”, nhằm phục vụ việc chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu Và đề tài tốt nghiệp nhóm chúng em 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cuộc sống người ngày phát triển kéo theo nhu cầu để đáp ứng với sống tăng cao, vấn đề nước vấn đề cấp thiết, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, sống người điều đặc biệt nước uống ngày Để sử dụng nước uống ngày hầu hết hộ gia đình, quan, xí nghiệp,… chọn nước uống đóng sẵn chai thùng… với việc lựa chọn tiện lợi, nhanh chóng tốn nhiều thời gian đun nước sôi hay lọc nước…, đồng thời đặt câu hỏi vơ lớn là: “liệu nước đóng sẵn chai, thùng…đã đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm hay chưa? giá nào?” Với yêu cầu nhóm chúng em áp dụng cấu khí đơn giản, gọn nhẹ, khơng phải áp dụng nhiều hệ thống phức tạp dây chuyền chiết rót Tuy hệ thống không phức tạp so với sản phẩm nước hiệu khơng thua điều đặc biệt hồn toàn hợp vệ sinh thực phẩm từ khâu xúc rửa đến khâu chiết rót Với mức dân số ngày đông, nhu cầu sử dụng nước ngày lớn, sống ngày phát triển bên cạnh với nhu cầu sử dụng nước an tồn khơng ngừng gia tăng Để đáp ứng điều đó, có nhiều nhà máy, sở sản xuất nước lọc, với dây chuyền quy mô lớn đa phần sử dụng tự động hóa q trình sản xuất, nhiên vệ sinh an tồn đảm bảo nước cịn vấn đề sở sản xuất làm Sản phẩm sản xuất bảo quản chai lọ, ngồi bảo quản hóa chất (nếu có) rõ ràng phải đóng nắp cẩn thận để nhằm bảo quản cách tốt cho sản phẩm, sản phẩm đóng chai sản xuất ngày nhiều phục vụ nhu cầu ngày cao xã hội, phần sản phẩm đóng chai nói chung bảo quản tốt để lâu so với bảo quản hộp, túi nilong…và tất nhiên phần mặt thẩm mỹ sản phẩm (ở chưa nói nhãn mác sản phẩm) nên sản phẩm đóng chai, lọ ngày sản xuất nhiều Và tất nhiên song song với cơng nghệ đóng nắp chai điều khiển hệ thống PLC, khâu thiếu dây chuyền sản xuất sản phẩm đóng chai 1.3 Mục tiêu đối tượng nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu Khi thiết kế đề tài chúng em đưa mục tiêu sau: - Thiết kế chi tiết cần gia công: chi tiết băng tải, chi tiết cụm bàn xoay, chi tiết cụm cấp nắp chai, cụm nhấn vặn nắp chai - Gia công chế tạo chi tiết: chi tiết cụm bàn xoay, chi tiết cụm cấp nắp chai, cụm nhấn vặn nắp chai - Tính tốn thiết kế cấu: cấu dẫn động băng tải, cấu dẫn động bàn xoay, cấu vặn nắp chai - Thiết kế hệ thống điều khiển - Xây dựng lưu đồ giải thuật - Tìm hiểu điều khiển - Tìm hiểu cảm biến - Tìm hiểu loại van khí nén, rơ-le - Lập trình điều khiển hệ thống - Lắp ghép chi tiết thành mơ hình hồn chỉnh - Thực nghiệm chạy mơ hình, loại bỏ sản phẩm lỗi Khi mơ hình hoạt động chạy với cơng suất 1000 chai/giờ, chịu tải trọng 10kg, hệ thống cấp nắp tự động, phân biệt sản phẩm lỗi 1.3.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: 34.0 ±0.1 8.0 ±0.1 Th.S Lê Hoài Kiểm tra 18.07 Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn Người vẽ 60.0 ±0.1 Rz40 Vật liệu: Nhựa PVC ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:1 BÁNH LĂN BỊ ĐỘNG ( 6.8 ±0.1 M6 16.0 Th.S Lê Hoài Kiểm tra 18.07 Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn Người vẽ 6.8 15.0 Vật liệu: Nhôm A6061 ) Số tờ: Tỉ lệ: 5:1 CON TRƯỢT M6 ( Rz40 6.0 4.0 181.0 ±0.1 4.0 20.0 206.0 ±0.1 440.0 ±0.1 Th.S Lê Hoài Kiểm tra 18.07 Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn Người vẽ Rz40 Vật liệu: Inox 304 ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:5 ĐƯỜNG BIÊN RA ( ±0 R58 80.0 ±0.1 6.2 ±0.1 Lê Minh Tấn 18.07 Kiểm tra Th.S Lê Hoài Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Người vẽ 6.0 ±0.1 x2 10.0 ±0.1 15.0 ±0.1 R ±0 52.0 522.0 ±0.1 Vật liệu: Đồng ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:5 VÒI CHIẾT NƯỚC ( Rz40 28.0 ±0.1 34.0 ±0.1 34.0 ±0.1 6.0 ±0.1 Th.S Lê Hoài Kiểm tra 18.07 Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn Người vẽ 0.1 4.0 ± 3.0 ±0.1 40.0 ±0.1 Vật liệu: Nhôm A6061 NÚM VẶN Rz40 ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:1 ( 6.0 ± 0.1 500.0 ±0.1 18.07 Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Th.S Lê Hoài Kiểm tra ±0.1 Lê Minh Tấn 20.0 118.0 ±0.1 Người vẽ 116.0 ±0.1 179.8 ±0.1 Rz40 Vật liệu: Inox 304 ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:5 ĐƯỜNG BIÊN RA ( 21.9 ±0.1 R1 ±0 3.0 ± 0.1 x2 0.1 11.0 ±0.1 0± 19 3.0 ±0.1 Th.S Lê Hồi Trường Đại học Cơng nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Kiểm tra Người vẽ N.Thanh Nhàn 18.07 11.0 ±0.1 R3 3.0 ±0.1 30.0 ±0.1 Vật liệu: Nhựa PVC ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:1 PART CẢM BIẾN TIỆM CẬN ( Rz40 55.0 ±0.1 8.8 ±0.1 R1 8.8 ±0.1 6.0 ±0.1 6.0 ±0.1 45.0 ±0.1 Th.S Lê Hoài Kiểm tra 18.07 Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn Người vẽ 80.0 ±0.1 5.0 ±0.1 Rz40 Vật liệu: Nhựa PVC ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:1 PART CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG ( 30.0 ±0.1 1.0 ±0.1 15.0 ±0.1 0.1 6.0 ± Th.S Lê Hoài Kiểm tra 18.07 Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn Người vẽ 0.1 6.0 ± 75.0 ±0.1 90.0 ±0.1 Rz40 Vật liệu: Inox 304 ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:1 PART CHÂN BĂNG TẢI ( 39,0 ±0,1 Kiểm tra Th.S Lê Hoài Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn 18.07 15,0 ±0,1 Người vẽ ,1 x6 3,0 ± 5,0 ±0,1 37,0 ±0,1 39,0 ±0,1 13,0 ±0,1 Vật liệu: Nhựa PVC Rz40 ) Số tờ: Tỉ lệ: 1:1 PART ĐỘNG CƠ ( x6 R2 ±0 10.0 ±0.1 39.0 ±0.1 30.0 ±0.1 R1 R2.0 13.0 ±0.1 3.0 5± Lê Minh Tấn 18.07 Kiểm tra Th.S Lê Hồi Trường Đại học Cơng nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Người vẽ 3.0 ±0.1 77.0 ±0.1 Rz40 ) Vật liệu: Nhôm A6061 Số tờ: Tỉ lệ: 1:1 PART ĐỘNG CƠ ĐÓNG NẮP ( 300.0 10.0 400.0 Th.S Lê Hoài Kiểm tra 18.07 Trường Đại học Công nghệ TP HCM Viện kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn Người vẽ 200.0 Vật liệu: Sắt sơn phủ cách điện Số tờ: Tỉ lệ: 1:5 TỦ ĐIỀU KHIỂN 22 400 100 Th.S Lê Hoài Kiểm tra Trường Đại Học Công Nghệ TP HCM Viện Kỹ thuật Hutech Lê Minh Tấn Người vẽ 100 100 300 150 150 06.2022 BẢN VẼ THIẾT KẾ LAYOUT TỦ ĐIỆN Số tờ: Tỉ lệ: 1:2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP EMG ON OFF N ON H+ H- N J+ J- BƠM K+ ~ L N K- T+ Q+ T- M+ COM V24+ M- Y0 V24- Đ.C NẮP XI LANH Q- V- V+ COM X0 C Y1 X1 X3 B X4 A V- V+ D Y2 F Y4 Trường Đại Học Công Nghệ TP HCM Viện Kỹ thuật Hutech Th.S Lê Hoài Kiểm tra G Y5 X6 Lê Minh Tấn E Y3 X5 DRIVER TB 6600 06.2022 Y6 A- BẢN VẼ THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN B+ B- N L Số tờ: 1/2 Tỉ lệ: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - + V24+ V24-PUL+ PUL- DIR+ DIR- A+ Người vẽ COM PLC FX3U - 24MT X2 ~ L N V24+ L V24- SWITCH NGUỒN B.T VÀO B.T RA L OFF DC 24V C.B QUANG MCB L C.B ĐIỆN DUNG POWER LIGHT C.B TIỆM CẬN N A+ DC 12V A- N B+ L RED LIGHT B- A B H- RL1 12 H+ RL4 F GREEN LIGHT T- T+ RL2 13 D 14 J+ 13 14 C 13 14 - RL4 12 12 RL5 Trường Đại Học Công Nghệ TP HCM Viện Kỹ thuật Hutech 06.2022 M- M+ Th.S Lê Hoài RL2 Kiểm tra RL5 Lê Minh Tấn G Người vẽ J- 13 14 RL1 RL5 12 RL3 13 RL3 Q- Số tờ: 2/2 Tỉ lệ: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K- Q+ K+ BẢN VẼ THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN E 14 + RL3 12 RL2 RL4 RL1 ... QUY TRÌNH THIẾT KẾ 4.1 Sơ đồ hệ thống chiết rót đóng nắp tự động Hình Sơ đồ hệ thống chiết rót đóng nắp chai 19 Hệ thống điều khiển thể , bao gồm: Thiết bị đầu vào: nút nhấn, cảm biến Thiết bị... TRÌNH THIẾT KẾ 19 4.1 Sơ đồ hệ thống chiết rót đóng nắp tự động 19 4.2 Thiết kế máng trượt cấp nắp 20 4.3 Thiết kế cấu vặn nắp 22 4.4 Thiết kế mâm xoay 25 4.5 Thiết. .. pháp chiết rót chân khơng .10 Hình Phương pháp chiết rót đẳng áp .11 Hình Cơ cấu rót kiểu van 12 Hình Ngun lý chiết rót đóng chai 17 Hình Sơ đồ hệ thống chiết rót đóng