GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, các ngành công nghiệp như sản xuất năng lượng, dệt may và thực phẩm đang chuyển mình theo xu hướng tự động hóa cao Để đảm bảo sự ổn định trong quá trình sản xuất, việc cung cấp phôi một cách chính xác về thời gian, không gian và liên tục là rất cần thiết Quá trình cấp phôi đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống sản xuất tự động, giúp nâng cao năng suất lao động, hiệu quả sử dụng máy móc và cải thiện chất lượng sản phẩm.
Cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF được thiết kế để cung cấp và chuyển đổi phôi gỗ một cách chính xác và nhanh chóng, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất và tiết kiệm thời gian Việc giảm thiểu lỗi trong quá trình sản xuất không chỉ tăng cường chất lượng sản phẩm mà còn giúp giảm chi phí đáng kể Điều này đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liên tục, đạt được năng suất cao và đáng tin cậy.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài "Thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF" có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng, cung cấp nền tảng vững chắc về công nghệ gỗ tấm MDF và góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp gỗ.
Đề tài nghiên cứu về quy trình sản xuất gỗ tấm MDF giúp nâng cao hiểu biết về các yếu tố quyết định chất lượng sản phẩm và các phương pháp cải tiến công nghệ Việc áp dụng kiến thức kỹ thuật vào thiết kế cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF không chỉ mang lại kỹ năng thực hành cho chuyên gia mà còn cải thiện hiệu suất sản xuất Bằng cách tối ưu hóa quy trình, đề tài giảm thiểu thời gian và lãng phí, tăng cường khả năng cạnh tranh cho doanh nghiệp trong ngành gỗ Hơn nữa, thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi chính xác giúp nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng, đảm bảo độ tin cậy và tạo giá trị gia tăng cho gỗ tấm MDF.
Đề tài này không chỉ góp phần tiết kiệm nguyên liệu và tài nguyên trong sản xuất mà còn nâng cao tính bền vững cho ngành công nghiệp gỗ Việc sử dụng cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF hiệu quả giúp giảm thiểu lượng gỗ sử dụng, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Tổng quan, đề tài "Thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF" có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao sản phẩm.
Kết cấu ĐATN
Kết cấu ĐATN gồm 7 chương trong đó:
- Chương 1 giới thiệu về đề tài
- Chương 2 trình bày về tổng quan nghiên cứu đề tài
- Chương 3 trình bày về cơ sở lý thuyết đề tài
- Chương 4 trình bày về việc lựa chọn phương án thiết kế
- Chương 5 trình bày về phần tính toán thiết kế các bộ phận cấp phôi
- Chương 6 trình bày về thiết kế mạch điện, điều khiển
- Chương 7 trình bày về phần chế tạo, thực nghiệm, kết quả đạt được và đánh giá.
Giới hạn đề tài
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, do hạn chế về thời gian và vật chất, đề tài chỉ thực hiện thử nghiệm hoạt động riêng lẻ của cơ cấu Cụ thể, việc thực nghiệm được tiến hành với gỗ MDF có kích thước tối đa 2400x1200x15 mm, đạt năng suất từ 4 đến 6 tấm mỗi phút.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu quy trình gia công sản phẩm từ gỗ MDF tập trung vào các yêu cầu kỹ thuật cần thiết để đảm bảo thiết kế và chế tạo phù hợp với nhu cầu sử dụng.
- Tính toán và thiết kế cho cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF
- Mục tiêu đạt năng suất cấp 4-6 tấm/phút
- Chế tạo cơ cấu cấp phôi tự động
- Kết hợp sử dụng được theo quy trình sản xuất
Đối tượng nghiên cứu
Quy trình sản xuất gỗ tấm MDF bao gồm nhiều giai đoạn quan trọng, từ việc chuẩn bị nguyên liệu, xử lý gỗ thô, đến quá trình ép và hoàn thiện sản phẩm Nghiên cứu này sẽ tập trung vào từng công đoạn cụ thể, giúp hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất gỗ MDF và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Nghiên cứu này tập trung vào thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF, nhằm đảm bảo độ chính xác và sự ổn định trong quá trình chuyển đổi phôi gỗ.
Nghiên cứu này sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gỗ tấm MDF, bao gồm độ dày, độ ẩm, độ cứng, độ bền, độ phẳng và màu sắc, nhằm cung cấp cái nhìn toàn diện về các tiêu chí đánh giá chất lượng của loại vật liệu này.
Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc áp dụng và khám phá các nguyên lý cơ học, kỹ thuật và công nghệ liên quan đến thiết kế cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF.
Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc đo lường và đánh giá hiệu suất cũng như chất lượng sản xuất gỗ tấm MDF, dựa trên thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ.
Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Cơ sở pháp luân Áp dụng các nguyên lý và lý thuyết cơ bản trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF Nghiên cứu sẽ tìm hiểu và áp dụng các nguyên lý cơ học, kỹ thuật và công nghệ liên quan để hiểu rõ các khía cạnh kỹ thuật và thiết kế của cơ cấu cấp phôi Điều này giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của sản phẩm và xây dựng cơ sở lý thuyết cho quá trình nghiên cứu
2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
Để xây dựng nền tảng lý thuyết cho đề tài, việc đầu tiên là tìm hiểu và phân tích các tài liệu, sách, bài báo và nghiên cứu trước đây liên quan đến công nghệ sản xuất gỗ tấm MDF và thiết kế cơ cấu cấp phôi gỗ Qua quá trình này, những kiến thức và thông tin quan trọng sẽ được thu thập và sử dụng hiệu quả.
Phương pháp thực nghiệm và thí nghiệm sẽ được sử dụng để kiểm tra và xác minh các giả định, lý thuyết và mô hình đã phát triển Qua việc thực hiện các thí nghiệm trên cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF, dữ liệu sẽ được thu thập nhằm đánh giá hiệu suất, chất lượng và khả năng áp dụng của cơ cấu này.
Mô hình hóa và mô phỏng là quá trình sử dụng các công cụ chuyên dụng để xây dựng mô hình và mô phỏng thiết kế cũng như chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF Việc này cho phép phân tích và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng, đồng thời đưa ra dự đoán chính xác về hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
Khảo sát và đánh giá thực tế sẽ được tiến hành để thu thập dữ liệu từ các nhà máy sản xuất gỗ tấm MDF hiện có Quá trình này bao gồm phân tích các thông số, quy trình và kỹ thuật đã áp dụng, nhằm xác định những điểm mạnh, điểm yếu và các lĩnh vực cần cải thiện trong thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF.
Các loại cơ cấu, máy cấp phôi có trên thị trường
Với sự gia tăng nhu cầu sản xuất và gia công vật liệu gỗ tấm MDF, thị trường hiện nay đã xuất hiện nhiều công ty và nhà máy cung cấp các loại máy móc và cơ cấu cấp phôi gỗ tấm đa dạng, chủ yếu đến từ Trung Quốc và Đài Loan.
2.4.1 Máy cấp phôi gỗ Trans-U
Hình 2.1 Máy cấp phôi TRANS-U
- Kích thước: 3000mm/4000mm/4500mm/5000mm
- Công suất động cơ: 4kW/ 5.5kW/7.5kW/8KW
- Trọng lượng mang tối đa: 40kg/60kg/80kg
- Tốc độ hoạt động tối đa: 5-6 phôi / phút
- Đối với kích thước nâng: H00mm, L(00mm
- Kích cỡ phôi cho phép: tùy chỉnh
2.4.2 Máy cấp phôi gỗ Fuma
Hình 2.2 Máy cấp phôi Fuma
- Công suất động cơ: 7.5kW
- Tốc độ hoạt động tối đa: 6 phôi / phút
- Trọng lượng mang tối đa: 40kg
- Kiểu: Dây chuyền sản xuất tự động
- Kích cỡ phôi cho phép: tùy chỉnh
2.4.3 Máy cấp phôi gỗ Pama
Hình 2.3 Máy cấp phôi Pama
- Công suất động cơ: 7.5kW
- Tốc độ hoạt động tối đa: 4 phôi / phút
- Trọng lượng mang tối đa: 40kg
- Kích cỡ phôi cho phép: tùy chỉnh
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về gỗ MDF
Gỗ MDF, viết tắt của Medium-density fibreboard, là một loại gỗ kỹ thuật được sản xuất bằng cách phá vỡ gỗ cứng hoặc gỗ mềm thành sợi gỗ Quá trình này diễn ra trong các máy tách sợi, kết hợp sợi gỗ với sáp và chất kết dính nhựa, sau đó tạo thành tấm bằng cách áp dụng nhiệt độ và áp suất cao.
MDF có độ dày và mật độ cao hơn ván ép, được sản xuất từ các sợi riêng biệt Loại vật liệu này có thể được sử dụng trong xây dựng tương tự như ván ép, đồng thời mang lại độ cứng và độ dày vượt trội so với ván dăm.
- Là gỗ ép nên không bị cong vênh hay mối mọt như gỗ tự nhiên
- Có độ bền cơ lí cao và kích thước lớn
- Bề mặt phẳng và khá nhẵn
- Dễ dàng sơn lên các bề mặt và các thể dán các chất liệu khác lên như: veneer, laminlate, melamine, …
- Rất bền có tuổi thọ khoảng từ 10 năm đến 15 năm sử dụng
- Rất tiện dụng và thân thiện với môi trường: đây là lí do mà MDF ngày càng phổ biến trong trang trí nội thất
- Giá thành hợp lí rẻ hơn gỗ tự nhiên rất nhiều
- Thời gian sản xuất nhanh
- Độ cứng của MDF tốt, tuy nhiên độ dẻo dai gần như là không có ĐỘ DÀY - KHỐI LƯỢNG MDF THEO DIỆN TÍCH
STT Độ dày Khối lượng
Bảng 3.1 Độ dày, khối lượng MDF theo diện tích
STT Dài(mm) x Rộng(mm)
Bảng 3.2 Một số kích thước tiêu chuẩn phổ biến
- Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7753:2007, ván MDF ký hiệu các qui ước sau:
• MDF.D – Ván MDF thông dụng sử dụng trong điều kiện khô
• MDF.H – Ván MDF thông dụng sử dụng trong điều kiện ẩm
• MDF.LA – Ván MDF chịu tải sử dụng trong điều kiện khô
• MDF.HLS – Ván MDF chịu tải sử dụng trong điều kiện ẩm
Nhiều công ty nội thất sử dụng ván MDF được đo đặc biệt cho sản phẩm của họ Nếu bạn đã từng mua một món đồ nội thất giá rẻ như giá sách hoặc trung tâm giải trí, có khả năng cao rằng chúng được làm từ MDF.
Nhiều đồ nội thất giá rẻ được làm từ ván sợi mật độ thấp đến trung bình, nhờ vào quy trình sản xuất dễ dàng và tiết kiệm chi phí Sản phẩm này giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất và chế tạo, mang lại sự tiện lợi cho người tiêu dùng.
Sử dụng ván sợi mật độ thấp giúp giảm chi phí sản xuất đồ nội thất, đồng thời là vật liệu phổ biến trong việc chế tạo đồ nội thất đúc sẵn.
Ván sợi mật độ trung bình (MDF) thường được sử dụng trong tủ nội thất gia đình, đặc biệt là tủ bếp và giá đỡ, với bề mặt hoàn thiện bằng gỗ laminate nguyên khối Ngoài ra, MDF còn được sử dụng cho các thành phần khác như cửa, đường gờ, và đôi khi là sàn với hiệu ứng gỗ laminate Sự đa dạng trong ứng dụng của ván sợi mật độ trung bình mang lại nhiều lựa chọn cho thiết kế nội thất gia đình.
MDF chống cháy là một công dụng thú vị mà nhiều người chưa biết đến, được sử dụng trong xây dựng các tòa nhà và cấu trúc yêu cầu tiêu chuẩn an toàn cao Loại ván sợi này thường được áp dụng cho các công trình thương mại như cửa hàng, văn phòng, và các tòa nhà khác nhằm đáp ứng các quy định xây dựng Nhiều chủ nhà cũng lựa chọn MDF chống cháy để tăng cường bảo vệ cho ngôi nhà của họ trước nguy cơ cháy nổ.
Ván sợi mật độ trung bình là một giải pháp hiệu quả cho việc tạo rào cản hơi và cách nhiệt trong các gia đình và tòa nhà thương mại Với độ bền cao và khả năng kết hợp tốt với các sản phẩm chống hơi nước, loại gỗ này không chỉ chịu ẩm tốt mà còn khô lâu dài mà không bị hư hại Nó giúp ngăn ngừa thất thoát nhiệt, từ đó giảm chi phí sưởi ấm và hóa đơn điện cho người sử dụng.
Ván sợi, một sản phẩm gỗ ít được biết đến, có khả năng cách âm và giảm truyền âm thanh hiệu quả Nhiều nhà sản xuất loa lựa chọn ván sợi hoặc ván dăm mật độ trung bình vì tính năng hấp thụ âm thanh và chống rung tốt Ngoài ra, ván sợi còn được sử dụng trong các phòng media, tường chung cư, văn phòng và lót sàn để giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn Các nhà thầu và công ty xây dựng thường sử dụng MDF trong quá trình xây dựng nhằm giảm tiếng ồn và âm thanh di chuyển.
Ván sợi là một vật liệu linh hoạt, được sử dụng rộng rãi trong và ngoài nhà Nó thích hợp cho nhiều nhu cầu xây dựng, bao gồm cả vật liệu lợp mái cho mái dốc thấp.
MDF là vật liệu lý tưởng cho lớp nền ván lợp mái nhà và cũng có thể được sử dụng làm lớp phủ cho các bức tường trong nhà.
• Công dụng của MDF cực kỳ bền cũng như linh hoạt, mang lại cho nó nhiều ứng dụng.
Tổng quan về hệ thống cấp phôi
Hệ thống cấp phôi là một giải pháp tự động hoặc bán tự động nhằm cung cấp vật liệu đầu vào cho quy trình sản xuất trong công nghiệp Hệ thống này đảm bảo cung cấp đúng lượng và thời điểm của phôi, từ đó nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong sản xuất Một hệ thống cấp phôi tự động thường bao gồm nhiều thành phần thiết yếu.
Băng tải hoặc hệ thống chuyển đổi đóng vai trò quan trọng trong việc di chuyển phôi từ khu vực lưu trữ đến các vị trí cấp phôi trong quy trình sản xuất.
• Cảm biến và cơ cấu định vị: Để xác định vị trí chính xác của phôi trước khi cấp phôi vào quy trình sản xuất
• Cơ cấu cấp phôi: Cơ cấu hoạt động tự động để lấy và cấp phôi vào các máy chế tạo hoặc dây chuyền sản xuất
• Hệ thống điều khiển: Điều khiển các hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động bằng các công nghệ như PLC (Programmable Logic Controller) hoặc vi điều khiển
Hệ thống điều chỉnh và báo lỗi đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ cấp phôi và phát hiện lỗi trong quá trình hoạt động, nhằm đảm bảo sự ổn định và an toàn cho toàn bộ hệ thống.
Hệ thống cấp phôi tự động có khả năng tùy chỉnh và tích hợp linh hoạt vào các dây chuyền sản xuất, đáp ứng yêu cầu cụ thể của từng ngành công nghiệp Nhờ vào tính tự động hóa và hiệu quả, hệ thống này không chỉ nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm mà còn giúp tiết kiệm chi phí lao động trong quá trình sản xuất.
Quá trình cấp phôi gỗ cũng có những giai đoạn như một hệ thống cấp phôi thông thường
- Giai đoạn chuẩn bị phôi:
• Khối (Block) gỗ tấm MDF được cấp vào nơi chứa phôi (bàn nâng thủy lực)
• Bàn nâng đẩy gỗ lên phương thẳng đứng đến vị trí mà mặt dưới của tấm gỗ trên cùng độ cao với băng tải
- Giai đoạn cấp phôi cho quy trình sản xuất tiếp theo:
• Bộ phận công tác gồm xylanh và giác hút chân không nâng và giữ phôi gỗ
• Bộ phận công tác di chuyển đưa phôi đến vị trí tiếp nhận
• Sau khi bộ phận công tác đến vị trí tiếp nhận thì nhả phôi vào công đoạn sản xuất tiếp theo
• Kết thúc nhả phôi, bộ phân công tác di chuyển về lại vị trí chứa phôi và chờ nhận phôi mới.
Tổng quan về bộ điều khiển PLC
Ngày nay, tự động hóa ngày càng trở nên quan trọng trong đời sống và ngành công nghiệp nhờ vào những tiến bộ trong lý thuyết điều khiển tự động, điện – điện tử và công nghệ thông tin Sự phát triển mạnh mẽ của các hệ thống điều khiển tự động đã dẫn đến sự ra đời của Bộ điều khiển lập trình PLC, một công cụ có khả năng ứng dụng rộng rãi Bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu sơ lược về PLC.
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic phổ biến trong tự động hóa công nghiệp, giúp giám sát và điều khiển quy trình sản xuất Được lập trình bằng các ngôn ngữ như ladder logic, instruction list, function block diagram và structured text, PLC có khả năng kết nối với thiết bị đầu vào và đầu ra để quản lý tín hiệu và trạng thái của cảm biến, van, động cơ và nhiều thiết bị khác Với tính linh hoạt và khả năng lập trình, PLC đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của các quá trình tự động hóa trong ngành công nghiệp.
3.3.2 Nguyên lý hoạt động chương trình
PLC hoạt động theo một chu trình lặp đi lặp lại Trong mỗi chu kỳ, PLC tiếp nhận tín hiệu đầu vào và lưu trữ chúng vào bộ nhớ đầu vào, sau đó thực hiện các lệnh trong chương trình và quyết định tín hiệu xuất ra, chuyển đến bộ nhớ đầu ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi.
Chương trình logic của PLC bao gồm chuỗi lệnh và điều kiện logic được lập trình một cách có hệ thống Những lệnh và điều kiện này được tổ chức theo trình tự logic cụ thể nhằm điều khiển các thiết bị trong hệ thống hiệu quả.
Chương trình chạy vòng lặp liên tục của PLC cho phép thiết bị này hoạt động bằng cách đọc tín hiệu đầu vào từ cảm biến và thiết bị trong mỗi chu kỳ Sau khi xử lý chương trình logic, PLC quyết định các tín hiệu đầu ra để điều khiển các thiết bị đầu ra một cách hiệu quả.
Khi lựa chọn ngôn ngữ lập trình cho PLC, hai ngôn ngữ phổ biến nhất là Ladder Logic và Function Block Diagram (FBD) Ladder Logic được ưa chuộng vì tính dễ hiểu và dễ sử dụng, tương tự như sơ đồ điện tử truyền thống Trong khi đó, FBD sử dụng các khối hàm để thể hiện các hoạt động logic, giúp lập trình viên tổ chức và quản lý chương trình một cách hiệu quả hơn.
Các lệnh logic trong PLC là những hành động được thực hiện dựa trên trạng thái đầu vào và các điều kiện đã được xác định trong chương trình Những điều kiện này đóng vai trò quyết định trong việc xác định khi nào các lệnh logic sẽ được thực hiện.
PLC cung cấp khối hàm và chương trình con, cho phép tổ chức chương trình logic thành các phần nhỏ có thể tái sử dụng ở nhiều vị trí khác nhau Việc này không chỉ giảm thiểu lỗi mà còn tiết kiệm thời gian lập trình.
Tổng quan về màn hình HMI
HMI, viết tắt của "Human-Machine Interface" (Giao diện Người - Máy), là thành phần quan trọng trong các thiết bị, cho phép xử lý tương tác giữa con người và máy móc Khi con người giao tiếp với máy thông qua một màn hình có giao diện đồ họa, đó chính là HMI.
Mỗi thiết bị HMI từ các nhà sản xuất khác nhau đều đi kèm với phần mềm riêng để lập trình và thiết kế giao diện chức năng Người thiết kế HMI cần đồng bộ hóa lập trình và thiết kế giữa các chức năng trên HMI với các địa chỉ đầu vào và đầu ra của PLC.
Giao thức truyền thông RS232
RS232 là một chuẩn truyền thông được phát triển bởi “Electronic Industry Association” và
The Telecommunications Industry Association (EIA/TIA) established the RS232 standard, once the most widely used communication protocol, commonly referred to as RS232 or RS-232 This standard specifically addresses serial data transmission between a host (Data Terminal Equipment - DTE) and a peripheral device (Data Circuit-Terminating Equipment - DCE) Key characteristics of RS232 include its simplicity and reliability in facilitating communication between devices.
• Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao
• Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện
• Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp
• Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là +-12V Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000 ôm – 7000 ôm
• Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ +-3V đến 12V
• Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps (ngày nay có thể lớn hơn)
• Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF
• Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000 ôm
• Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 không vượt qua 15m
Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng: 9600, 19200, 28800, 38400… 56600,
Tốc độ truyền dữ liệu đạt 115200 bps, với tốc độ thay đổi tối đa (slew rate) là 30 V/μs nhằm giảm thiểu nguy cơ nhiễu giữa các tín hiệu lân cận Hiện tại, tốc độ tối đa đã được nâng lên nhiều lần, với giới hạn trước đây là 20 kbps (kilobit mỗi giây).
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Yêu cầu kỹ thuật
Chiều dài tối đa(mm) 2400
Chiều rộng tối đa(mm) 1200 Độ dày tối đa(mm) 15
Khối lượng gỗ tối đa 36.3 (kg) Độ cao Block gỗ tối đa 915 mm
Chiều rộng băng tải tối đa 2000 mm
Năng suất máy (đề xuất) 5 tấm/phút
Thời gian làm việc của máy trong 1 năm
Nghỉ T7+CN: 2000 (giờ) Nghỉ CN: 2416 (giờ)
Cơ cấu hoạt động Tự động hoàn toàn hoặc bán tự động Điều kiện làm việc Điều kiện khí hậu Việt Nam
Yêu cầu thẩm mỹ Đồng bộ với dây chuyền sản xuất
Yêu cầu vật liệu, linh kiện - Vật liệu không ảnh hưởng môi trường
- Linh kiện dễ tìm kiếm, dễ thay thế
- Bảo trì, bảo dưỡng dễ dàng Yêu cầu về bộ điều khiển (đề xuất) - Sử dụng PLC
Bảng 4.1 Bảng yêu cầu kỹ thuật
Phân tích phương án thiết kế bộ phận công tác
Với phương án đầu tiên thành phần chính là những thanh cứng được thiết kế dạng
Nguyên lý hoạt động với phương án 1:
Bộ phận công tác sẽ di chuyển về phía đầu cuối của tấm gỗ, trong khi những thanh cứng theo hướng trọng lực sẽ luôn hướng xuống và cấn vào đầu cuối tấm gỗ.
Sau khi các thanh cứng trong bộ phận công tác chạm vào tấm gỗ, động cơ sẽ di chuyển bộ phận công tác đến vị trí cần cấp phôi và đẩy tấm gỗ theo.
- Sau khi tấm gỗ được đẩy đến vị trí của giai đoạn sản xuất tiếp theo thì bộ phận công tác quay về vị trí chờ tiếp nhận phôi
Hình 4.1 Biểu diễn phương án 1 Ưu điểm:
- Dễ thao tác và bảo trì
- Ma sát khi tấm gỗ được di chuyển lớn gây ra biến dạng bề mặt gỗ
- Quảng đường di chuyển dài
Với phương án thứ hai thành phần chính là những giác hút chân không kết hợp với xylanh nâng hạ bộ giác hút chân không
Nguyên lý hoạt động với phương án 2:
- Bộ phận công tác sẽ di chuyển đến vị trí tiếp nhận phôi phù hợp (khoảng 1/3 tấm gỗ)
Hình 4.2 Biểu diễn phương án 2
Xylanh sẽ đẩy hạ bộ giác hút chân không xuống để hút và giữ tấm phôi gỗ Sau khi giác hút giữ chắc phôi, xylanh sẽ kéo và nâng bộ giác hút cùng phôi gỗ lên, sau đó di chuyển đến vị trí cần cấp phôi.
Khi đến vị trí cần cấp phôi, xylanh sẽ đẩy hạ bộ giác hút chân không để nhả phôi gỗ vào vị trí cấp phôi Sau đó, xylanh nâng bộ giác hút lên và di chuyển trở lại vị trí chờ tiếp nhận phôi Ưu điểm của quy trình này là tăng cường hiệu quả trong việc xử lý phôi gỗ.
- Hạn chế gây biến dạng bề mặt phôi gỗ
- Quảng đường di chuyển ngắn
- Tốc độ cấp phôi nhanh
- Có thể can thiệp để điều khiển, tính linh hoạt cao
- Bộ phận, chi tiết nhiều hơn phương án 1.
Lựa chọn phương án
Dựa trên yêu cầu kỹ thuật và nguyên lý hoạt động, phương án thứ 2 được lựa chọn cho thiết kế và chế tạo, vì nó đảm bảo chất lượng bề mặt của phôi gỗ tốt hơn so với phương án đầu tiên.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CƠ CẤU
Năng suất của máy
- Năng suất mong muốn: 5 tấm/phút => Chu kỳ đẩy gỗ 6s đẩy và 6s quay trở về
- Quảng đường di chuyển nửa chu kỳ: 1.2 m
- Biểu đồ di chuyển theo thời gian của tay đẩy:
- Quảng đường di chuyển của tay đẩy:
Hình 5.1 Mô hình thiết kế 3D của cơ cấu
Hình 5.2 Biểu đồ vận tốc theo thời gian trong nữa chu kỳ của cơ cấu
= + - Gia tốc của tay đẩy:
- Quãng đường di chuyển của tay đẩy trong nửa chu kỳ đầu qua từng thời điểm:
Tính toán lựa chọn Xylanh, giác hút chân không
5.2.1 Tính toán giác hút chân không
Khối lượng của tấm gỗ MDF với độ dày tối đa 15mm và kích thước 2,4x1,2m là 840kg/m².
Lực của giác hút chân không cần thiết để giữ tấm gỗ MDF nặng 36,3 kg và dày 15 mm khi được kéo ngang là rất quan trọng Để tính toán lực này, ta sử dụng công thức m = V * D, trong đó m là khối lượng, V là thể tích và D là mật độ Việc xác định lực hút chân không chính xác sẽ giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình xử lý tấm gỗ.
- Diện tích cần thiết của giác hút chân không để đạt được lực hút trên:
- Đường kính của giác hút chân không:
= - Lựa chọn giác hút chân không PFG80 có đường kính hút D k R,3mm42, 4mm
- Khi hút và nhấc tấm gỗ lên thì tấm gỗ sẽ nghiêng một góc 10 độ so với phương ngang:
Để nhấc tấm gỗ lên như sơ đồ biểu diễn thì momen tác động lực nhấc của xi lanh phải lớn hơn momen của trọng lượng của tấm gỗ
- Momen lần lượt của 2 lực trên lần lượt là:
M =P d = Hình 5.3 Bảng thông số kỹ thuật giác hút PFG80
Hình 5.4 Sơ đồ biểu diễn lực tác động lên tấm gỗ tại thời điểm nhấc lên
- Từ hai dữ kiện đã phân tích và tính toán trên thu được:
- Nguồn đầu vào của hệ thống có áp suất 0.8Mpa Tiết diện piston xi lanh của hệ phải thỏa mãn điều kiện:
S - Sau khi kiểm tra và tham khảo thông số, nhóm lựa chọn xi lanh AIRTAC TN16 – 150s
- Lực kéo của xi lanh AIRTAC TN16-150s trong trường hợp này là:
Tính toán, kiểm nghiệm bền thanh ngang và thanh C-beam
- Trọng lượng của tấm gỗ MDF (xét với tấm gỗ có chiều dày lớn nhất theo giới
- Lực đẩy của hệ tại vị trí đầu của tấm gỗ để tấm gỗ di chuyển với gia tốc theo yêu cầu:
Hình 5.5 Bảng thông số tiết điện piston của dòng xi lanh khí nén AIRTAC TN16
Hình 5.6 Thanh 75x75x1.8mm cụm cần đẩy
- Phương trình cân bẳng lực theo phương Oy:
( F y là phản lực liên kết theo phương Oy tại ngàm)
- Phương trình cân bẳng lực theo phương Ox:
( F x là phản lực liên kết theo phương Ox tại ngàm)
- Phương trình cân bằng momen tại ngàm (trong mặt phẳng yOz):
- Phương trình cân bằng momen tại ngàm (trong mặt phẳng xOz):
- Phương trình cân bằng momen xoắn tại ngàm:
Hình 5.7 Biểu đồ momen của thanh cần đẩy
Hình 5.8 Mặt cắt ngang thanh 75x75x1.8mm cụm cần đẩy
- Momen quán tính của mặt cắt ngang thanh 75x75x1,8 cụm cần đẩy:
- Ứng suất tối đa của thanh 75x75x1,8 cụm cần đẩy (theo thuyết bền 4):
- Ứng suất thép CT3: 245Mpa
- Từ 245.10 6 36.10 (N/m ) 6 2 thanh cần đẩy thỏa mãn yêu cầu bền khi chịu tải.
Hình 5.9 Biểu đồ nội lực thanh C beam
- Phương trình cân bằng momen xoắn tại ngàm:
- Momen quán tính của mặt cắt ngang thanh 75x75x1,8 cụm cần đẩy:
I = m (thông số nhà sản xuất)
- Ứng suất tối đa của thanh Cbeam cụm cần đẩy (theo thuyết bền 4):
- Ứng suất thép CT3: 245Mpa
- Từ 150.10 6 21, 4.10 (N/m ) 6 2 thanh Cbeam của cụm cần đẩy thỏa mãn yêu cầu bền khi chịu tải.
Tính toán trục bánh răng
Hình 5.10 Biểu đồ momen CT trục bánh răng
Hình 5.11 Mặt cắt ngang trục bánh răng
- Momen quán tính của mặt cắt ngang trục bánh răng:
- Ứng suất lớn nhất của mặt cắt ngang trục bánh răng:
= = = − (với M z do lực đẩy của thanh làm tấm gỗ di chuyển)
- Ứng suất thép CT3: 245Mpa
- Từ 245.10 6 1, 76.10 (N/m ) 6 2 thanh cần đẩy thỏa mãn yêu cầu bền khi chịu tải.
Tính toán khung chính
- Momen M go-ms trong mặt phẳng (yOz):
261,36 (Nm) x ms go go ms go ms go ms
- Momen M go-k trong mặt phẳng (xOz):
71, 69 (Nm) z k go go k go k go k
Hình 5.12 Biểu đồ momen của khung
Hình 5.13 Mặt cắt ngang thang nằm ngang
- Momen quán tính của mặt cắt ngang của thanh:
- Ứng suất tối đa thanh ngang của khung:
- Ứng suất thép CT3: 245Mpa
- Từ 245.10 6 1, 2.10 (N/m ) 6 2 thanh cần đẩy thỏa mãn yêu cầu bền khi chịu tải.
Hình 5.14 Mặt cắt thanh đứng
- Momen quán tính của mặt cắt ngang của thanh đứng:
- Ứng suất tối đa thanh đứng của khung:
- Ứng suất thép CT3: 245Mpa
- Từ 245.10 6 1, 7.10 (N/m ) 6 2 thanh cần đẩy thỏa mãn yêu cầu bền khi chịu tải.
Tính toán lựa chọn ray dẫn hướng
Hình 5.15 Thanh trượt tròn có đế và con trượt
Hình 5.16 Bản vẽ kích Thanh trượt tròn có đế và con trượt
Lựa chọn ray trượt: Bộ ray trượt (SBR30 và SBRUU30)
Hình 5.17 Datasheet của ray trượt dẫn hướng và con trượt vuông mã SBR30
Thông số đầu vào của ray trượt:
- Tổng khối lượng tải tác động lên: F k = 241, 28 N
- Khoảng cách giữa 2 con trượt khác ray: l 2 = 0,14( ) m
- Khoảng cách giữa tải với ray: l 4 = 0,15( ) m
- Hệ số tải trọng động định mức: C60(kN)
- Hệ số tải trọng tĩnh định mức: C o = 2740( kN )
Hình 5.18 Sơ đồ lực tác động thanh trượt và con trượt
Tính toán hệ số tĩnh: s
=> Đủ điều kiện an toàn
Tính toán tuổi thọ danh nghĩa:
Chế độ Vận tốc fw
Bảng 5.1 Tính toán tuổi thọ danh nghĩa
Vận tốc tối đa của con trượt là 0,54m/s = 32,4 m/phút
=> Chọn hệ số tải trọng là: fw = 1,5
Số km cần bảo dưỡng (thay thế) bộ trượt:
Tính chọn động cơ
- Vận tốc tối đa của hệ thống: v=0,3( / )m s
- Số vòng quay cần thiết: 𝑛 > 190(𝑟𝑝𝑚) Cần lựa chọn hộp số có tỉ số truyền lớn hơn 1/8
- Gia tốc tối đa của hệ thống: a = 0, 3( m s / 2 )
- Công suất cần thiết để hệ hoạt động đúng năng suất:
- Nhân thêm hệ số an toàn là 1.5 thì công suất động cơ ở mức an toàn cần có là:
P = P dc = W Động cơ có sẵn với công suất 1.5kW hộp số 1/5 hoàn toàn thõa mãn với điều kiện chịu tải của hệ thống
Hình 5.19: Động cơ điện 3 pha G32-15 2HP, 1/5
Hình 5.20: Bản vẽ chi tiết động cơ điện 1,5kW
Kiểu KW HP Điện áp Hz Tốc độ
Kích thước lắp đặt Tr.lượng
Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật động cơ
Tính toán bộ truyền xích
Hình 5.21 Sơ đồ truyền động của máy
Tính toán bộ truyền xích
• Bánh răng 50B loại 23 răng Đường kính vòng đỉnh Do: 128mm Đường kính vòng chia Dp: 116.58mm Đường kính lỗ trục: Փ30mm, then 10x8x25mm
- Độ Dài Chốt (LC): 21,082 mm
- Dài Chốt Khóa (LR): 22,606 mm
- Lực bền kéo đứt trung bình: 29,9kN
- Tải trọng cho phép: 6,37kN
• Động cơ giảm tốc: P = 1,5kW, n = 298 rpm
- Khớp nối trục SL090: Gia công 2 mặt, mặt 1 (đường kính lỗ Փ30mm, then 10x8), mặt 2 (đường kính lỗ Փ32mm, then 10x8)
Chọn gối đỡ ổ bi
Lựa chọn gối đỡ UCF 206 và UCFL 206 có đường kính lỗ 30mm theo trục:
Hình 5.25 Gối đỡ UCF206 với đường kính trục là 30mm
Hình 5.26 Gối đỡ UCFL206 với đường kính trục 30mm
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN
Yêu cầu về thiết kế
Để đảm bảo an toàn và thuận tiện khi tích hợp cơ cấu vào quy trình sản xuất, việc thiết kế và lắp đặt tủ điện điều khiển cho cơ cấu cần tuân thủ các yêu cầu cụ thể.
- Thiết kế đảm bảo an toàn về điện
- Dễ dàng thi công và lắp đặt
- Tính toán xác định công suất phù hợp để đảm bảo tủ không có sự cố quá tải
- Chọn lựa các thiết bị chất lượng, đảm bảo độ tin cậy và hoạt động ổn định trong thời gian dài, liên tục
- Thiết kế, bố trí các thành phần phù hợp để dễ sử dụng cho người vận hành
- Tủ được thiết kế để có khả năng mở rộng và nâng cấp để đáp ứng nhu cầu hệ thống
- Dễ dàng bảo trì, thay thể thiết bị khi cần thiết.
Sơ đồ khối cơ cấu
• Khối nguồn gồm nguồn xoay chiều 220V và 24V để cung cấp cho các thành phần của hệ thống
• Khối cảm biến các cảm biến để xác nhận vị trí của bộ phân công tác và xác nhận phôi
Khối điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến và bảng điều khiển của giao diện người dùng, sau đó truyền tín hiệu điều khiển đến các khối cơ cấu chấp hành để thực hiện các tác vụ cần thiết.
• Khối cơ cấu chấp hành gồm động cơ, van điện tử cho xylanh và chân không
• Giao diện người dùng gồm các nút nhấn điều khiển, màn hình HMI hiển thị các thông tin và điều khiển
Hình 6.1 Sơ đồ khối cơ cấu
Lựa chọn thiết bị cho hệ thống điều khiển
6.3.1 Bộ điều khiển trung tâm Để đáp ứng với các yêu cầu kỹ thuật đã đưa ra, về điều kiện sử dụng, môi trường hoạt động thì việc lựa chọn sử dụng bộ điều khiển là PLC cho cơ cấu là phù hợp bởi những ưu điểm sau:
PLC được thiết kế để hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, nơi có rung động, bụi bẩn và nhiệt độ thay đổi Với độ tin cậy cao, PLC giúp giảm thiểu thời gian chết và sự cố hỏng hóc, đảm bảo hiệu suất hoạt động lâu dài.
- Dễ dàng lập trình và cấu hình hệ thống giúp tiếp cận dễ dàng hơn với người dùng
- Khả năng mở rộng và nâng cấp để đáp ứng nhu cầu của hệ thống
- Khả năng điều khiển nhiều thiết bị, quá trình phức tạp giúp tối ưu hiệu suất, giảm chi phí
- Tích hợp nhiều loại giao tiếp khác nhau
- Bảo trì, sửa chữa dễ dàng
Sau khi nghiên cứu và tham khảo các loại PLC có trên thị trường, nhóm đã đánh giá độ phù hợp của chúng với hệ thống hiện tại và quyết định lựa chọn Board PLC Mitsubishi FX3U-24MT-6AD-2DA dựa trên các tiêu chí cụ thể.
- Có độ ổn định cho hệ thống
- Có đầy đủ các chức năng cần thiết
- Số lượng ngõ vào và ngõ ra đáp ứng đủ cho cơ cấu
- Ngôn ngữ, phần mềm lập trình thông dụng
- Nhỏ gọn, lắp đặt đơn giản phù hợp với tủ điện của cơ cấu
Thông số kỹ thuật Board PLC Mitsubishi FX3U-24MT-6AD-2DA:
Ngõ vào/ra 14 vào / 10 ra
Ngõ ra Transistor: 24VDC/5A (Khuyến cáo sử dụng 1A)
Ngõ vào analog 6 ngõ vào analog, độ chính xác 12bit, A0-AD2:
0-10V, A3-AD5: 0-20mA; Đọc cấu trúc lệnh RD3A
Ngõ ra analog 2 ngõ ra analog, độ chính xác 12bit, ngõ ra Vôn: 0-10V, ngõ ra analog với cấu trúc lệnh WR3A Phát xung 100KHz (khuyến cáo 40KHz)
(Dài*Rộng*Cao) 137mmx120mmx43mm nặng 300g
Bộ đếm tốc độ cao Bộ đếm 6 kênh mặc định 8k (Đếm 1 chiều hoặc 2 chiều)
Giao tiếp HMI Có thế kết nối hầu hết các loại HMI RS232 (1 Cổng)
Hoặc RS485 (1 Cổng) Phần mềm lập trình GX Developer – GX-Work 2
Cổng lập trình DP9/RS232 tốc độ 38.4kbs
Số lượng bước lập trình 8000 bước
Khả năng bảo vệ Chống ăn mòn – chống ẩm – chống tĩnh điện
Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật Board PLC Mitsubishi FX3U-24MT-6AD-2DA
Hình 6.3 Sơ đồ chân trên Board PLC Board PLC Mitsubishi
6.3.2 Lựa chọn thiết bị điều khiển động cơ
Với yêu cầu điều khiển, sự đồng bộ của cơ cấu lựa chọn sử dụng biến tần đề điểu khiển động cơ đã chọn là phù hợp
Biến tần (VFD) là thiết bị điện tử quan trọng, giúp điều chỉnh tốc độ quay của động cơ điện thông qua việc điều chỉnh tần số và điện áp đầu ra Việc sử dụng biến tần mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm tiết kiệm năng lượng, tăng hiệu suất hoạt động và kéo dài tuổi thọ của động cơ.
- Điều khiển da dạng các loại động cơ
- Khả năng điều khiển và tự động hóa cao
- Bảo trì dễ dàng khi biến tần có tính năng chẩn đoán lỗi
Nhóm đã khảo sát và lựa chọn biến tần INVT GD20-2R2G-S2 cho hệ thống, dựa trên các thông số động cơ như nguồn điện, công suất và các vấn đề đồng bộ điều khiển.
Hình 6.4 Biến tần INVT GD20-2R2G-S2
Thông số kỹ thuật biến tần INVT GD20-2R2G-S2:
(Dài*Rộng*Cao) 185mmx80mmx137.3mm Điện áp vào: 1 pha 220V Điện áp ra: 3 pha 220V
Ngõ ra tần số: 0.1-400Hz
Momen khởi động: 150%, 0.5Hz, (SVC)
- Bộ điều khiển thắng (Breaking Unit)
- Bộ lọc EMC Ứng dụng:
- Dùng cho động cơ không đồng bộ (AM)
- Vận hành đơn giản, thích hợp cho nhiều ứng dụng tải trung bình và tải nhẹ
- Điều khiển nhiều cấp tốc độ Tiêu chuẩn: CE: Hợp chuẩn thị trường Châu Âu
Bảng 6.2 Bảng thông số kỹ thuật của biến tần INVT GD20-2R2G-S2
Tên: MCB đôi Thông số kỹ thuật:
MCB được phân loại với điện áp định mức 240/415V và dòng điện định mức 63A, có khả năng cắt ngắn mạch lên đến 6KA Thiết bị này được sử dụng để đóng ngắt toàn bộ hệ thống và bảo vệ biến tần hiệu quả.
Hình 6.5 Sơ đồ dây mạch điều khiển biến tần INVT GD20
Tên: MCB đơn Thông số kỹ thuật:
Phân loại: MCB Điện áp định mức: 240/415V Dòng điện định mức: 63A số pha: 1 pha Dòng cắt ngắn mạch: 6KA Mục đích: Sử dụng đóng ngắt PLC và nguồn 24V
Tên: Cầu chì Thông số kỹ thuật:
Dòng định mức: 32A Điện áp định mức: 690V AC Đèn báo khi ngắt mạch: Có Mục đích: Sử dụng bảo vệ đèn báo pha
Tên: Cầu đấu hai tầng Mục đích: Sử dụng thuận tiện cho việc đối nối ngõ I/O của PLC từ tủ ra ngoài máy
Tên: Cầu đấu Mục đích: Sử dụng thuận tiện cho việc đối nối L/N
Tên: Nút nhấn Mục đích: Sử dụng để Start, Reset, Stop quy trình làm việc của máy và EMG dùng để dừng khẩn cấp
Tên: Nguồn tủ ong 24V – 10A Mục đích: Sử dụng để cấp nguồn cho PLC và các cảm biến
Tên: HMI WEINVIEW TK6070iP Mục đích: Sử dụng để điều khiển chương trình dễ dàng hơn thông qua việc điều khiển trên màn hình
- Kích thước hiển thị: 7 inch TFT
- Giao tiếp COM1 (RS-232), COM2 (RS-485 2W/4W)
Bảng 6.3 Bảng tổng hợp thiết bị điện khác
Tủ điện
Dựa vào yêu cấu thiết kế của máy Nên nhóm đã quyết định đưa ra thiết kế tủ như sau
Sơ đồ đấu nối layout tủ điện
Dưới đây là bản vẽ về sơ đồ đấu nối layout tủ điện
Hình 6.8 Sơ đồ đi dây vào MCB tổng
Hình 6.7 Sơ đồ đi dây vào MCB thiết bị Hình 6.6 Layout bố trí thiết bị bên trong và mặt trước tủ
Hình 6.9: Sơ đồ đi dây Input và Output Hình 6.10 Sơ đồ cấp nguồn cho PLC
1 Y00 Điều khiển biến tần chạy thuận
2 Y01 Điều khiển biến tần chạy nghịch
3 Y02 Xylanh nâng hạ bộ giác hút
Bảng 6.5 Bảng chức năng chân Output PLC
1 X00 Cảm biến vị trí home
5 X04 Cảm biến xác nhận phôi
6 X05 Cảm biến cuối hành trình
11 X12 Nút dừng khẩn cấp EMG
Bảng 6.4 Bảng chức năng chân Input PLC
Sơ đồ điều khiển giác hút chân không
Hình 6.11 Sơ đồ điều khiển Xylanh
Hình 6.12 Sơ đồ điều khiển hút chân không
Lưu đồ giải thuật
Hình 6.13 Lưu đồ giải thuật
Giao diện điều khiển trên HMI
Hình 6.14 Giao diện trang chủ bằng tiếng Việt
Tại trang chủ có hai nút nhấn:
- Trang Vận hành: Cho phép người điều khiển vào trang này để vận hành máy tự động
- Trang Chạy Tay: Cho phép người vận hành máy điều khiển máy dưới chế độ chạy tay hoặc test từng thiết bị cúa máy
- Ô truy xuất thông tin: Bao gồm những thông tin của người sáng tạo và lập trình máy
Hình 6.15 Giao diện vận hành máy bằng tiếng Việt
Tại Vận hành có 6 nút nhấn:
- Trang Chủ: Cho phép người vận hành trở lại trang chủ
- Trang Chạy tay: Cho phép người vận hành máy điều khiển máy dưới chế độ chạy tay hoặc test từng thiết bị cúa máy
- Chạy Tay/ Tự động: Cho phép người vận hành máy có thể tùy chọn chế độ hoạt động của máy tự động hoặc bán tự động
Khi người vận hành nhấn nút "Vào Vị Trí", máy sẽ di chuyển xi lanh và giác hút chân không đến vị trí cần lấy phôi Lưu ý rằng nút này chỉ được phép nhấn sau khi máy đã trở về vị trí HOME.
Khi máy đã vào vị trí lấy phôi, người vận hành có thể nhấn nút Chạy để bắt đầu cấp phôi cho băng tải, hoặc nhấn nút Dừng để ngừng quá trình cấp phôi.
Khi máy hoàn thành một chu trình cấp phôi, số phôi đã được cấp cho băng tăng sẽ tăng lên một đơn vị Nếu ô này bị xóa hoặc reset, người vận hành có thể nhấn vào ô để theo dõi tiến trình.
- Bảng thông báo lỗi: Thông báo sẽ hiện lên khi có một lỗi bất kì nào hiện lên
Hình 6.16 Giao diện chế độ thủ công bằng tiếng Việt
Tại Chạy Tay có 7 nút nhấn:
- Trang Chủ: Cho phép người vận hành trở lại trang chủ
- Trang Vận hành: Cho phép người điều khiển vào trang này để vận hành máy tự động
- Chạy Tay/ Tự động: Cho phép người vận hành máy có thể tùy chọn chế độ hoạt động của máy tự động hoặc bán tự động
- JOG+: Cho phép người dùng có thể test tay động cơ chạy thuận
- JOG-: Cho phép người dùng có thể test tay động cơ chạy nghịch
- Xi lanh: Cho phép người dùng có thể test tay xi lanh
- Xi lanh: Cho phép người dùng có thể test tay giác hút chân không
Hình 6.17 Giao diện trang thông tin
Ngoài ra người dung cũng có thể chuyển ngôn ngữ bằng cách nhấn vào lá cờ để thay đổi ngôn ngữ phù hợp với người vận hành
Hình 6.18 Giao diện trang chủ bằng tiếng Anh
Hình 6.19 Giao diện trang vận hành bằng tiếng Anh
Chương trình
(Xem tại phần phụ lục từ phụ lục 1 – phụ lục 8)
CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ
Quá trình chế tạo và lắp đặt
Quá trình chế tạo cần tuân thủ thiết kế để đảm bảo các bộ phận lắp ráp chính xác và hoạt động hiệu quả Nhóm đã áp dụng các phương pháp gia công và chế tạo đã học tại trường, cùng với kinh nghiệm từ thực tập để hoàn thành nhiệm vụ.
Dưới đây là một số hình ảnh trong quá trình chế tạo:
Hình 7.2 Quá trình lập trình PLC Hình 7.1 Quá trình gia công cơ khí
Kết quả chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF
Hình 7.4 Bộ phận công tác Hình 7.3 Cơ cấu sau khi chế tạo
Thông số kĩ thuật
STT Mô tả Thông số
04 Kích thước gỗ tấm tối đa (mm) 2400x1200x15
06 Điện áp hoạt động 220V/50hz
Thực nghiệm với cơ cấu cấp phôi đã chế tạo
- Kiểm tra độ cứng vững của khung cơ cấu
- Kiểm tra hoạt động của cơ cấu
- Kiểm tra độ ổn định khi vận hành với hệ thống điều khiển
- Kiểm tra hệ thống khí
Quy trình thực nghiệm máy gồm có:
- Bước 2: Cấp nguồn khí cho hệ thống
Hình 7.5 Tủ điện điều khiển
- Bước 4: Tiến hành vận hành máy
- Bước 5: Động cơ đưa tay công tác vào vị trí tiếp nhận phôi
- Bước 6: Cảm biến phát hiện phôi gỗ, xylanh hạ bộ hút chân không xuống, hút và nâng phôi lên
- Bước 7: Động cơ đưa tay công tác kèm theo phôi đến vị trí nhả phôi và nhả phôi xuống
- Bước 8: Sau khi nhả phôi bộ phận công tác về lại vị trí tiếp nhận phôi
7.4.3 Nhận xét quá trình chế tạo, thực nghiệm
Trong quá trình chế tạo và lắp ráp, một số bộ phận và chi tiết có giá thành cao và hiếm trên thị trường đã được nhóm linh hoạt thay thế bằng các chi tiết có công năng tương tự để đảm bảo hiệu quả sản xuất.
Về điều khiển: quá trình thực nghiệm đã kiểm tra được cơ cấu hoạt động đúng với thuật toán điều khiển đã đưa ra
Về kết cấu của khung: khung chính của cơ cấu đáp ứng được tải trọng trong quá trình hoạt động, không gây ra các biến dạng
Về bộ phận công tác: qua quá trình thực nghiệm cho thấy khi nhả phôi nhanh sẽ dẫn đến việc tay công tác bị rung theo hướng lên xuống
Hình 7.6 Thử nghiệm với vật có khối lượng tương đương gỗ
7.4.4 Vấn đề an toàn Để cơ cấu được vận hành an toàn cùng với quy trình sản xuất cần chú ý những lưu ý:
- Có các biện pháp bảo vệ an toàn như có rào chắn bảo vệ, có đèn cảnh bảo khi đang hoạt động
- Thực hiện các kiểm tra về hệ thống điện, khí trước khi cho vận hành
- Không cho cơ cấu hoạt động quá định mức thiết kế
- Thực hiện kiểm tra, bảo trì định kì Thực hiện việc dừng hoạt động ngay khi phát hiện bất thường của máy trong quá trình vận hành
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Trong quá trình thực hiện, nhóm đã thiết lập một quy trình chặt chẽ để thiết kế và chế tạo sản phẩm Bắt đầu bằng việc tìm hiểu và nghiên cứu yêu cầu của sản phẩm, nhóm tiến hành phân tích và đánh giá để lên kế hoạch xây dựng khung công việc đầy đủ Việc phân chia các giai đoạn rõ ràng giúp đảm bảo tiến độ và chất lượng công việc đạt yêu cầu.
“Học đi đôi với hành” – Nhóm đã áp dụng kiến thức từ thầy cô để tính toán và thiết kế chính xác, giảm thiểu sai sót trong chế tạo Thực hiện đồ án giúp nhóm trải nghiệm thực tế từ thiết kế, lập bản vẽ đến gia công chi tiết, cũng như khảo sát thị trường và mua sắm thiết bị cần thiết cho việc chế tạo máy.
Thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp là quãng thời gian đầy thử thách nhưng cũng tràn ngập niềm vui nhờ sự hỗ trợ nhiệt tình từ thầy cô và bạn bè Những khó khăn được giảm bớt khi có sự chỉ dẫn và động viên từ những người xung quanh, mang lại niềm hạnh phúc cho bản thân khi nỗ lực hoàn thành đồ án đến cùng.
Tổng kết đồ án tốt nghiệp với đề tài "Thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi cho gỗ MDF", nhóm đã đạt được những kết quả đáng ghi nhận, bao gồm việc hoàn thiện thiết kế cơ cấu cấp phôi hiệu quả, cải tiến quy trình sản xuất và tối ưu hóa chất lượng sản phẩm gỗ MDF.
- Đưa ra được cơ cấu cấp phôi gỗ tấm MDF
- Tính toán thiết kế được các chi tiết, cơ cấu như tính toán trục, ổ lăn, hệ dẫn động bằng xích, công suất động cơ,…
- Chế tạo, hoàn thành và chạy thử cơ cấu máy theo thiết kế
- Nâng cao kĩ năng sử dụng các phần mềm thiết kế như Solidworks, Autocad
- Thành thạo trong lập trình điều khiển hệ thống trên PLC, HMI cũng như xử lý các lỗi phát sinh trong quá trình thực nghiệm
Bên cạnh đó vẫn còn những hạn chế sau:
Hạn chế trong việc tìm kiếm tài liệu tiêu chuẩn thực tế gây khó khăn trong việc thiết kế các chi tiết chính xác trong phần mềm.
- Do nguồn kinh phí còn hạn chế nên nhóm chưa thể tối ưu máy một cách hoàn hảo nhất.
Kiến nghị
Trong quá trình nghiên cứu và thiết kế chế tạo, nhóm gặp phải một số hạn chế và thiếu kinh nghiệm trong việc nghiên cứu cũng như tính toán Do đó, nhóm đề xuất một số kiến nghị nhằm cải thiện hiệu quả công việc.
- Điều chỉnh lại bộ phận công tác để giảm rung lắc khi nhả phôi
- Bổ sung thêm bộ phận chứa phôi bằng bàn nâng thủy lực để tối ưu quy trình điều khiển.