Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy cân đong và đóng gói thực phẩm dạng hạt tự động

Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: điểm tối đa là 1đ Đề tài đáp ứng được nhu cầu thực tế của việc chiết tách thực phẩm hoặc dược phẩmdạng hạt ra thành từng phần nhỏ, đồng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Người hướng dẫn: Ths Đào Thanh Hùng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Trường

Lê Phúc Nguyên

Võ Đức Phong

Mã sinh viên: 1911504110146 1911504110130 1911504110132

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Người hướng dẫn: Ths Đào Thanh Hùng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Trường

Lê Phúc Nguyên

Võ Đức Phong

Mã sinh viên: 1911504110146 1911504110130 1911504110132

Lớp: 19C1

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên:

Nguyễn Xuân Trường - MSV: 1911504110146 -Lớp: 19C1

Lê Phúc Nguyên - MSV: 1911504110130 -Lớp: 19C1

Võ Đức Phong - MSV: 1911504110132 -Lớp: 19C1

2 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy cân đong và đóng gói thực phẩm

dạng hạt tự động.

3 Người hướng dẫn: Đào Thanh Hùng Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài đáp ứng được nhu cầu thực tế của việc chiết tách thực phẩm hoặc dược phẩmdạng hạt ra thành từng phần nhỏ, đồng thời đóng gói tự động thuận lợi cho các cơ sở

sản xuất trong phân phối và đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Điểm: 1.

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

Sinh viên đã hoàn thành tương đối tốt nhiệm vụ, yêu cầu của đồ án Điểm: 4.

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Tương đối đầy đủ Điểm: 1.5.

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Kết quả đạt được đáp ứng về mặt thiết kế cơ cấu và tính toán hợp lý, khả năng ứng

dụng vào thực tế là tương đối tốt Điểm: 1.

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Cần kiểm nghiệm tính ổn định của hệ thống

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

Chăm chỉ, tích cực tìm hiểu và giải quyết các vấn đề trong quá trình thiết kế đồ án

Điểm: 2.

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 9.5/10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2023.

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Xuân Trường – Lê Phúc Nguyên – Võ Đức Phong

2 Lớp: 19C1 Mã SV: 1911504110146 – 1911504110130 – 1911504110132

3 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy cân đong và đóng gói tự động

4 Người phản biện: ……….………… Học hàm/ học vị: …………

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: ………

………

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: ………

………

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: ………

………

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: ………

………

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

………

………

tối đa

Điểm đánh giá

1a

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có những

1b - Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ,

1d

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề nghiên

cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể

hiện qua các tài liệu tham khảo)

1,0

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0

1 Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

………

………

………

………

2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20…

Người phản biện

Tên đề tài: “Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy cân đong và đóng gói tự động”.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Trường

tự động không những chỉ áp dụng cho ngành thực phẩm mà hầu như được áp dụng chotoàn bộ các dạng sản xuất khác như: Hàng tiêu dùng, dược phẩm, hoá mỹ phẩm, nôngnghiệp,…

Vậy nên nhóm tác giả gồm ba thành viên và được sự hướng dẫn tận tình của cácthầy cô giáo bộ môn dựa theo các kiến thức tích lũy khi học ở trường học, đã đưa ra

việc tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình “máy cân đong và đóng gói tự động”

được thực hiện dựa trên nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm Khi sử dụng mô hìnhnày có thể đóng gói được nhiều sản phẩm dạng hạt khác nhau một cách thuận tiện vàchính xác Sử dụng phần mềm Solidworks để vẽ mô hình tổng thể của máy bằng 3D vàxuất file 2D để đưa ra được bản vẽ thiết kế chi tiết máy Sau đó có thể dựa trên bản vẽ

gia công các chi tiết và lắp ráp các bộ phận lại với nhau để được mô hình “máy cân

đong và đóng gói tự động” hoàn thiện.

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Ths Đào Thanh Hùng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Trường Mã SV: 1911504110146

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Khổ máy: dài 410mm, rộng 360mm, Cao 941mm

Kết cấu: Sắt hộp 30x30

3 Nội dung chính của đồ án:

Lý thuyết: Tổng quan về máy cân đong và đóng gói sản phẩm tự động

Thiết kế cơ cấu cơ khí và lựa chọn hệ thống điều khiểnThiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục

Bản vẽ: Bản vẽ 3D

Bản vẽ chế tạo, bản vẽ chi tiết

4 Các sản phẩm dự kiến

Bản thuyết minh tổng hợp về máy cân đong và đóng gói sản phẩm tự động

Bản vẽ sơ đồ động học máy cân đong và đóng gói sản phẩm tự động (A0)

Bản vẽ lắp (A0), bản vẽ nguyên công (A0)

Bản vẽ chi tiết (A3)

Mô hình máy cân đong và đóng gói sản phẩm tự động

5 Ngày giao đồ án: 23/1/2023

Ngày nay, ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ đòi hỏi quy trình làm việcnhanh và hiệu quả, trong các nhà máy không còn các cơ cấu làm việc thô sơ hay kémhiệu quả nữa, trong việc đóng gói sản phẩm cũng vậy, đòi hỏi phải có những máy đónggói sản phẩm tự động nhằm giảm chi phí thuê nhân công và nâng cao năng suất.

Đề tài “Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy cân đong và đóng gói sản

phẩm tự động” mà nhóm được giao, thật sự là một đề tài hay và thú vị Quy trình công

nghệ đóng gói sản phẩm tự động chúng em thực hiện dưới đây chỉ là một phần rất nhỏtrong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay Có nhiều cách để thiết kế mộtmáy đóng gói sản phẩm khác nhau, ở đây chúng em thiết kế máy cân đong và đóng góisản phẩm tự động điều khiển bằng hệ thống khí nén

Trong quá trình thực hiện đồ án mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức nhưngchắc chắn sẽ không thiếu những sai sót Vì vậy, chúng em rất mong những ý kiến đónggóp của quý thầy cô và các bạn

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Ths Đào Thanh Hùng đã giúp đỡ

chúng em rất nhiều để hoàn thành đồ án này

Xin chân thành cảm ơn!

Em xin được cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy cân

đong và đóng gói sản phẩm dạng hạt tự động” là sản phẩm nghiên cứu của nhóm

em trong thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích trong báo cáo là do chúng em tựtìm hiểu, phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưađược công bố dưới bất kỳ hình thức nào Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sựkhông trung thực trong thông tin sử dụng trong công trình nghiên cứu này

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Xuân Trường Lê Phúc Nguyên Võ Đức Phong

BẢNG 3 1 Thông số kỹ thuật của xilanh MAL 16*75 17

BẢNG 3 2 Thông số kỹ thuật của xilanh TN 10*50 18

BẢNG 3 3 Các chi tiết cơ khí khác 25

HÌNH CHƯƠNG I:Y HÌNH 1 1 Máy đóng gói định lượng mini 5

HÌNH 1 2 Máy đóng gói định lượng nhiều đầu cân 6

HÌNH 1 3 Hệ thống đóng gói trong nhà máy 7

HÌNH CHƯƠNG I HÌNH 2 1 Sơ đồ động học 1 9

HÌNH 2 2 Sơ đồ động học 2 10

HÌNH 2 3 Sơ đồ động học 3 11

HÌNH CHƯƠNG III HÌNH 3 1 Mô phỏng máy đong và đóng gói sản phẩm tự động bằng SolidWorks 2019 12

HÌNH 3 2 Quy trình chế tạo máy đong và đóng gói 13

HÌNH 3 3 Khung máy 13

HÌNH 3 4 Cấu tạo của một số xilanh khí nén 14

HÌNH 3 5 Cấu tạo của xilanh tác dụng đơn bằng lò xo 15

HÌNH 3 6 Cấu tạo của xilanh tác dụng hai chiều, không có bộ phận giảm chấn 15 HÌNH 3 7 Cấu tạo của xilanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn 15

HÌNH 3 8 Cấu tạo của xilanh tác dụng hai chiều, dùng công tắc từ 15

HÌNH 3 9 Cấu tạo của xilanh đồng bộ 16

HÌNH 3 10 Cấu tạo của xilanh quay điều khiển bằng van 4/2; 5/2 hay 5/3 16

HÌNH 3 11 Xilanh MAL 16*75 16

HÌNH 3 12 Xilanh TN 10*50 17

HÌNH 3 13 Một số hình ảnh van điện từ khí nén 19

HÌNH 3 14 Sơ đồ van 5/2 20

HÌNH 3 15 Van tiết lưu một chiều 21

HÌNH 3 16 Gối đỡ trục KP004 22

HÌNH 3 17 Bộ điều khiển PLC S7-1200 26

HÌNH 3 18 Động cơ bước hộp giảm tốc size 42 27

HÌNH 3 19 Driver TB6600 28

HÌNH 3 20 Mạch điều khiển động cơ bước 28

HÌNH 3 21 Nguồn tổ ong 29

HÌNH 3 24 Thanh gia nhiệt phi 6 31

HÌNH 3 25 Đồng hồ nhiệt độ REX-C700 32

HÌNH 3 26 Rơ le bán dẫn DC-AC SSR-40DA 40A 33

HÌNH 3 27 Rơ le trung gian 8 chân 24 V 33

HÌNH CHƯƠNG IV HÌNH 4 1 Bản vẽ chi tiết trục 36

HÌNH CHƯƠNG V: HÌNH 5 1 Mô hình “Máy cân đong và đóng gói tự động” 57

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY CÂN ĐONG VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG 2

1.1 Khái niệm: 2

1.2 Ưu điểm của máy đóng gói tự động so với sản xuất thủ công: 2

1.3 Mục đích sử dụng: 3

1.4 Các loại Máy đóng gói được sử dụng nhiều nhất: 3

 Máy đóng gói cân định lượng 4

 Các loại máy đóng gói cân định lượng 4

 Máy đóng gói cân định lượng mini 5

 Máy đóng gói định lượng nhiều đầu cân 5

 Máy đóng gói định lượng thiết kế theo yêu cầu 6

1.5 Các vấn đề đặt ra: 7

1.6 Phương pháp nghiên cứu: 8

1.7 Phạm vi nghiên cứu: 8

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TỐI ƯU NHẤT 9

2.1 Phương án I: 9

2.2 Phương án II: 10

2.3 Phương án III: 11

CHƯƠNG III: CHẾ TẠO MÁY CÂN ĐONG VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM DẠNG HẠT TỰ ĐỘNG 12

3.1 Mô phỏng 3D và trình tự thiết kế chế tạo máy cân đong và đóng gói: 12

3.2.2 Thiết kế, lựa chọn xilanh khí nén: 14

3.2.3 Van 5/2 18

3.2.4 Van tiết lưu: 21

3.2.5 Gối đỡ trục: 22

3.2.6 Lựa chọn các chi tiết cơ khí khác 22

3.3 Thiết kế, lựa chọn phần điện tử: 25

3.3.1 Lựa chọn phương án điều khiển 25

3.3.2 Bộ điều khiển PLC S7-1200 26

3.3.3 Lựa chọn động cơ bước 27

3.3.4 Lựa chọn driver điều khiển động cơ bước 27

3.3.5 Lựa chọn nguồn tổ ong 29

3.3.6 Công tắc hành trình: 30

3.3.7 Thanh gia nhiệt phi 6 31

3.3.8 Bộ điều khiển nhiệt độ 32

3.3.9 Rơ le bán dẫn 33

3.3.10 Rơ le 8 chân 24V: 33

3.3.11 CODE điều khiển: 34

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC 36

4.1 Đặt vấn đề: 36

4.2 Xác định đường lối công nghệ: 36

4.3 Chọn phương pháp gia công chi tiết: 36

Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu, khoan lỗ chống tâm 37

Nguyên công 2: Gia công tiện thô mặt trụ ϕ20, ϕ6 40

Nguyên công 3: Đổi đầu và gia công tiện thô, mặt trụ ϕ30, ϕ20 45

Nguyên công 4: Tiện tinh các mặt trụ ϕ20, ϕ6 49

Nguyên công 5: Khoan 4 lỗ ϕ3 54

Nguyên công 6 : Kiểm tra 55

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56

5.1 Kết quả: 56

5.2 Khả năng ứng dụng: 57

5.3 Hướng phát triển: 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

MỞ ĐẦU

Trong một thời gian khá dài, ngành cơ khí đã tập trung nghiên cứu để giải quyếtvấn đề tự động hóa ở các xí nghiệp có quy mô sản xuất vừa và lớn (hàng loạt và hàngkhối) Nhưng trong thực tế, các xí nghiệp máy có quy mô sản xuất loạt vừa và loạt nhỏlại phổ biến ở Việt Nam Do đó, đòi hỏi các xí nghiệp này phải nâng cao về hiệu quảsản xuất, năng suất lao động, cũng như cải thiện môi trường làm việc, điều này đã dẫntới vấn đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động có tính linh hoạt cao trong các dâychuyền sản xuất

Để tổng kết lại kiến thức đã học trong thời gian 4 năm đại học, cũng như để làmquen với công việc thiết kế chế tạo máy của một người cán bộ kỹ thuật trong ngành cơkhí sau này Đồng thời, xuất phát từ nhu cầu thực tế khách quan trong công nghệ đónggói sản phẩm ngày nay thì cả nhóm nói chung và cá nhân nói riêng đã nảy sinh ý tưởng:

“Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy cân đong và đóng gói tự động”, với mục

đích là nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành, cải thiện môi trường làm việc chongười lao động,… Như vậy, ý tưởng của nhóm đã được khoa, trường duyệt là đảm bảo

được một đề tài tốt nghiệp của sinh viên đại học Nội dung của đồ án gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về máy cân đong và đóng gói sản phẩm tự động

Chương 2: Thiết kế sơ đồ động học tối ưu nhất

Chương 3: Chế tạo máy cân đong và đóng gói sản phẩm dạng hạt tự động

Chương 4: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY CÂN ĐONG VÀ ĐÓNG

GÓI SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG1.1 Khái niệm:

Đóng gói sản phẩm là công đoạn vô cùng quan trọng trong sản xuất công nghiệp.Dưới sự phát triển của thị trường, các công ty sản xuất tại Việt Nam đang có lợi thếchuyển mình, nâng tầm sản xuất Tuy nhiên, đối với nhiều doanh nghiệp nhỏ như Hộkinh doanh – Doanh nghiệp vừa và nhỏ thì còn hạn chế trong thiết bị, công nghệ đónggói đóng gói Một trong những lý do thường thấy là họ còn chịu ảnh hưởng bởi tâm lý

lo sợ trong đầu tư Nếu coi cơ sở máy móc là chi phí thì sẽ ảnh hưởng rất nhiều trongsản xuất Nhưng nếu nghĩ rộng hơn, nếu công nghệ máy sản xuất nâng cao thì sẽ đảobảo tiêu chuẩn sản phẩm đầu ra cũng tăng theo Như vậy, sản phẩm sẽ dễ dàng tiếp cậncác thị trường lớn và tiềm năng trên toàn thế giới

Máy đóng gói là thiết bị đảm nhận chức năng đưa sản phẩm vào bao bì rồi niêm phong chắc chắn Đó có thể là sản phẩm ở thể rắn, lỏng, bột hay các loại hạt,… Máy đóng gói tự động chính là thiết bị đóng gói hoàn toàn tự động mà không có sự tham gia trực tiếp của con người Thiết bị tự động thực hiện các thao tác đóng gói nhằm mục đích đảm bảo định lượng, gia tăng thẩm mỹ cho sản phẩm đóng gói

Để máy vận hành trơn tru thì các bộ phận cấu tạo phải được chắt lọc kỹ càng Trong

đó bao gồm 3 phần chính Bao gồm phần điện, phần cơ khí, phần mềm Nguyên lý hoạtđộng của sản phẩm là sự kết hợp giữa điều khiển cảm biến và cơ cấu cơ khí

1.2 Ưu điểm của máy đóng gói tự động so với sản xuất thủ công:

Có thể khẳng định rằng sự có mặt của máy đóng gói tự động đã mang đến nhiều giải pháp hữu hiệu so với sản xuất thủ công Bởi lẽ sản phẩm có thể giải quyết những “bài toán khó” khi đóng gói bằng cách truyền thống Trong đó điển hình là:

 Máy hỗ trợ đóng gói đa dạng các loại hình sản phẩm khác nhau, thậm chí

là các sản phẩm khó thực hiện

 Quá trình vận hành máy ấn tượng có thể đóng gói trong vòng thời gian ngắn Một khi sử dụng tiết kiệm tối đa công sức so với việc đóng gói bằng tay không

 Khả năng vận hành của máy liên tục, nhịp nhàng và chính xác trong một thời gian dài Tỷ lệ sinh lỗi hàng, sai số ít khi xảy ra

 Sử dụng máy đóng gói còn có thể nâng cao năng suất làm việc với số

Ngoài ra, ở hầu hết các loại máy đóng gói đều được trang bị thêm chế độ định lượngvật liệu bằng cân điện tử Vì thế giảm thiểu được độ hao hụt sản phẩm một cách tối đa.Đặc biệt là sản phẩm còn có thể đóng gói nhiều túi một lúc, người sử dụng còn dễ dàng

có thể điều chỉnh được kích thước bao bì theo ý muốn Máy có thể đóng được tất cả cácloại hạt khác nhau như: hạt bắp, hạt đỗ đen, hướng dương, hạt điều, …

1.4 Các loại Máy đóng gói được sử dụng nhiều nhất:

Các loại máy đóng gói được sử dụng nhiều nhất được chia theo danh mục sản phẩm dưới đây:

 Máy dán nhãn

 Máy chiết rót

 Máy siết nắp

 Máy đóng gói và hút chân không

 Máy đóng gói cân định lượng

 Máy dán màng seal

 Máy viền mí lon

Máy đóng gói cân định lượng

Máy đóng gói cân định lượng là thiết bị máy móc thường gặp nhất Máy đảm bảo yếu

tố chính xác cao trong giai đoạn định lượng nguyên liệu Sự chính xác gần như tuyệtđối, cho ra những sản phẩm đạt tiêu chuẩn và độ sai số thấp Máy móc đóng gói cânđịnh lượng phù hợp với các sản phẩm như: đường, snack, hạt cafe…

Các sản phẩm đóng gói thường gặp trong sản xuất thực phẩm và hoá mỹ phẩm Đối vớisản phẩm đóng gói cân định lượng hiện nay trên thị trường Các thiết bị thường đi kèmcùng các loại máy khác như: Máy hút chân không, Máy hàn miệng túi, Máy dán nhãn,Máy siết nắp …

Các loại máy đóng gói cân định lượng

Có nhiều cách phân loại các loại máy đóng gói cân định lượng, thường các loại máyđóng gói được phân loại theo hình thái vật lý của sản phẩm, thành phẩm đóng gói Máyđóng gói cân định lượng thường được phân loại công suất, số lượng các đầu cân địnhlượng điện tử Ngoài ra còn có phân loại theo khối lượng đóng gói như Máy đóng góicân định lượng 100 gram, Máy đóng gói cân định lượng 250 gram …

Máy đóng gói cân định lượng mini

Máy đóng gói định lượng mini là loại máy thiết kế nhỏ gọn, dùng trong các phòng thínghiệm, các cơ sở sản xuất nhỏ Ưu điểm của dạng máy này có đầy đủ công năng củamáy đóng gói hiện đại mà giá thành thấp, thiết kế nhỏ gọn, không chiếm diện tích, hệthống cũng tự động, dễ lắp đặt và sử dụng Nhược điểm là có kết cấu cơ khí yếu, tốc độđóng gói không cao và độ sai số của cân định lượng có thể lớn hơn các hệ thống caocấp hơn

HÌNH 1 1 Máy đóng gói định lượng mini

 Máy đóng gói định lượng nhiều đầu cân

Đặc điểm của loại máy này là có nhiều đầu cân định lượng, thường thấy là loại 4 đầucân hoặc hệ thống lớn 10 đầu cân Ngoài ra, số lượng đầu cân có thể được thiết kế theoyêu cầu của khách hàng để phù hợp với công năng và công suất của nhà máy Loại máynày có khả năng sử dụng trong các hệ thống nhà máy sản xuất lớn vì có tốc độ đóng góinhanh cùng với 10 đầu cân định lượng điện tử cho hiệu suất cân và độ chính xác tuyệtđối Ngoài ra hệ thống máy đóng gói nhiều đầu cân còn có thể thiết kế để phù hợp vớinhiều dạng sản phẩm khác nhau từ dạng bột, dạng nước hoặc dạng viên hay dạng hạt

HÌNH 1 2 Máy đóng gói định lượng nhiều đầu cân

Máy đóng gói định lượng nhiều đầu còn có thể được bổ sung các tính năng riêng theoyêu cầu tại dây chuyền sản xuất có khả năng tự động loại bỏ các sản phẩm lỗi với hệthống cảm biến nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm

Máy đóng gói định lượng thiết kế theo yêu cầu

Hầu hết các nhà máy công nghiệp hiện nay sử dụng hệ thống đóng gói được thiết kếtheo yêu cầu để đảm bảo tối ưu về lợi tức đầu tư Tùy theo yêu cầu của hoạt động sảnxuất kinh doanh từ hình thái sản phẩm, các công đoạn sản xuất, hệ thống sản xuất sẵn

có, tiêu chuẩn bao bì, đóng gói, yêu cầu kỹ thuật Việc sử dụng máy đóng gói thiết kếtheo yêu cầu đảm bảo được các tiêu chuẩn bắt buộc, độ bền của hệ thống và đặc biệt làchi phí đầu tư thực hiện sẽ được tối ưu

HÌNH 1 3 Hệ thống đóng gói trong nhà máy

1.5 Các vấn đề đặt ra:

Các máy đóng gói định lượng tự động được bán trên thị trường đã đạt độ hoànthiện trong kết cấu cũng như trong tính năng Nhưng đó là những chiếc máy được pháttriển bởi những công ty đã có kinh nghiệm trong việc chế tạo những sản phẩm dạngnày Với một đồ án môn học, việc thiết kế và thi công mô hình chiếc máy, nhóm gặpnhiều vấn đề cần giải quyết

Trong việc thiết kế và chế tạo được hệ thống cơ khí:

- Phải chính xác, đảm bảo cho máy chạy êm, không bị kẹt trong quá trình hoạtđộng

- Tối ưu hóa kích thước cho máy, cơ cấu chấp hành là hệ thống các xilanh phảiđược bố trí một cách hợp lý cân đối, vững chắc để hoạt động chính xác

Đối với hệ thống điều khiển:

- Việc xây dựng được thuật toán điều khiển và phương pháp điều khiển cho máycũng gặp nhiều vấn đề khó khăn, vừa phải đảm bảo điều khiển cho máy hoạt động được

chính xác, dự phòng được các lỗi xảy ra khi máy hoạt động, vừa phải làm sao cho việclập trình đơn giản nhất có thể.

1.6 Phương pháp nghiên cứu:

Máy cân định lượng đóng gói tự động là một sản phẩm đã được phát triển trênthị trường, và là một sản phẩm cơ điện tử nên trong quá trình làm đồ án, nhóm đã ápdụng phương pháp nghiên cứu sau:

- Quá trình làm việc được thực hiện theo một trình tự logic, theo trình tự thờigian xác định Do đó, để thiết kế ta sử dụng phương pháp nghiên cứu cơ điện tử, môhình hóa hệ thống, thiết kế tuần tự

- Tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về tự độnghóa, mạng internet

- Quan sát một số máy đã có trên thị trường

- Từ lý thuyết nghiên cứu được tiến hành viết chương trình điều khiển và môphỏng trên máy tính, sau đó thử nghiệm các modul điều khiển các chương trình trên cơcấu cơ khí thật

1.7 Phạm vi nghiên cứu:

Vì điều kiện thời gian và chi phí hạn chế, mặt khác do nghiên cứu về máy đónggói định lượng tự động là một đề tài lớn Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp nhóm đề tàichúng em chuyên nghiên cứu về một mảng điều khiển của máy đóng gói định lượngvới các đặc tính sau:

- Máy có công suất nhỏ

- Sử dụng để đóng gói đong định lượng các loại hạt, định lượng mỗi gói theothể tích hộp chứa

- Máy có thể hoạt động liên tục 8h/ngày, tổng thời gian làm việc có thể đạtđược 12000 giờ

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TỐI ƯU NHẤT

CHƯƠNG III: CHẾ TẠO MÁY CÂN ĐONG VÀ ĐÓNG GÓI

SẢN PHẨM DẠNG HẠT TỰ ĐỘNG

3.1 Mô phỏng 3D và trình tự thiết kế chế tạo máy cân đong và đóng gói:

Quá trình thiết kế, mô phỏng máy cân đong và đóng gói sản phẩm dạng hạt tự độngđược nhóm chúng em vẽ và mô phỏng 3D trên phần mềm SolidWorks 2019

HÌNH 3 1 Mô phỏng máy đong và đóng gói sản phẩm tự động bằng SolidWorks

2019

Quy trình thực hiện thiết kế, chế tạo máy cân đong và đóng gói sản phẩm tự động.

HÌNH 3 2 Quy trình chế tạo máy đong và đóng gói

3.2 Thiết kế, lựa chọn phần cơ khí.

3.2.1 Thiết kế, lựa chọn khung cơ khí

Quá trình tính toán các kích thước để lựa chọn mua sắt (sắt hộp 30x30) sửdụng cho chế tạo khung máy được dựa trên mục tiêu và yêu cầu của đề tài Cáckích thước tính toán bao gồm chiều cao, chiều rộng, chiều dài của máy

HÌNH 3 3 Khung máy

3.2.2 Thiết kế, lựa chọn xilanh khí nén:

Xi lanh khí nén là thiết bị cơ được vận hành bằng khí nén, là bộ phận không thểthiếu trong hệ thống máy khí nén Xi lanh khí nén hoạt động theo nguyên tắcchuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng để làm piston của xi lanhchuyển động theo hướng như mong muốn

 Cấu tạo, phân loại

Dưới đây là cấu tạo của một số xilanh khí nén

HÌNH 3 4 Cấu tạo của một số xilanh khí nén

Một vài loại xilanh thông dụng như:

- Xilanh tác dụng đơn bằng lò xo:

HÌNH 3 5 Cấu tạo của xilanh tác dụng đơn bằng lò xo.

- Xilanh tác dụng hai chiều, không có bộ phận giảm chấn:

HÌNH 3 6 Cấu tạo của xilanh tác dụng hai chiều, không có bộ phận giảm chấn.

- Xilanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn ở cuối khoang chạy:

HÌNH 3 7 Cấu tạo của xilanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn

- Xilanh tác dụng hai chiều, dùng công tắc từ:

HÌNH 3 8 Cấu tạo của xilanh tác dụng hai chiều, dùng công tắc từ

- Xilanh kép có cần piston hai phía (gọi là xilanh đồng bộ), vì diện tích hai mặt pistonbằng nhau nên lực tác dụng sinh ra cũng bằng nhau

HÌNH 3 9 Cấu tạo của xilanh đồng bộ.

- Xilanh quay điều khiển bằng van 4/2; 5/2 hay 5/3

HÌNH 3 10 Cấu tạo của xilanh quay điều khiển bằng van 4/2; 5/2 hay 5/3.

Lựa chọn xilanh cho đề tài

- Lựa chọn xilanh I và II

Với xilanh I là xilanh hàn mép bên của túi ta lựa chọn xilanh MAL 16*75 Tương

tự xilanh I, xilanh II có nhiệm vụ hàn hai mép còn lại và đồng thời cắt túi thànhphẩm, ta lựa chọn xilanh MAL 16*75

Hình ảnh và thông số của xilanh như sau:

BẢNG 3 1 Thông số kỹ thuật của xilanh MAL 16*75

- Lựa chọn xilanh III:

Xi lanh III có nhiệm vụ đẩy xuống để kéo bao bì đồng thời quay về vị trí cũ vì thế ta cần chọn một xilanh phù hợp

Ta chọn: xilanh TN 10*50 Các thông số cụ thể và hình ảnh của xilanh như sau:

HÌNH 3 12 Xilanh TN 10*50

Chất liệu Hợp kim & Kim Loại

BẢNG 3 2 Thông số kỹ thuật của xilanh TN 10*50

3.2.3 Van 5/2

Van điện từ khí nén hay còn gọi là van đảo chiều là một cơ cấu điều chỉnh

hướng điều chỉnh dòng khí nén qua van Van điện từ khí nén có tác dụng đóng hoặc ngắt dòng khí và điều chỉnh hướng của dòng khí

Hiện nay trong hệ thống khí nén sẽ bao gồm rất nhiều những thiết bị, phần tử cấu tạo nên hệ thống khí nén Việc nắm bắt rõ nguyên lý hoạt động của các phần tử khí nén nói chung và của van điện từ khí nén nói riêng sẽ giúp cho việc thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống khí nén một cách dễ dàng, giảm chi phí phát sinh không đáng có và đặc biệt là giúp hệ thống hoạt động ổn định và trôi chảy

HÌNH 3 13 Một số hình ảnh van điện từ khí nén

 Van 5/2

Van 5/2 là một loại van điện từ có 5 cổng và 2 vị trí, bao gồm 1 cổng cấp khí tổng, 2 cổng phân chia khí và 2 cổng xả, thường được sử dụng để điều khiển dòng khí nén cấp cho các cơ cấu chấp hành như bộ truyền động bằng khí nén, xilanh khí nén Van 5/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một phía hoặc

cả hai phía Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai phía có đặc điểm như các van đã giới thiệu- là một phần tử nhớ hai trạng thái

Van khí nén 5/2 điện từ là Các van đảo chiều 5/2 điện từ điều khiển gián tiếp qua van phụ trợ được sử dụng rộng rãi cho điều khiển đảo chiều xilanh kép, động cơ

 Cấu tạo van 5/2

Sở dĩ van được lấy tên 5/2 vì có 5 cổng làm việc (vào (1), ra (2,4) và hai cửa

xả riêng cho mỗi trạng thái (3,5), có hai trạng thái

HÌNH 3 14 Sơ đồ van 5/2

 Cửa số 1 là cửa có vai trò cấp khí (vào)

 Cửa số 2 và 4 đóng vai trò làm việc bình thường (ra)

 Cửa số 3 và 5 là cửa đóng vai trò xả khí

Các sản phẩm van 5/2 có thể được diều khiển bằng cơ khí, khí nén hay điện từ

một phía Có sản phẩm cũng có thể được điều khiển từ cả 2 phía Ngoài ra, điểm chungcủa loại van này chính là 1 phần tử nhớ 2 trạng thái Đó là lý do mà sản phẩm này đượclựa chọn để ứng dụng làm van đảo chiều điều khiển xy lanh tác dụng kép một cách rất hiệu quả

 Nguyên lý hoạt động của van 5/2

Van 5/2 được thiết kế và hoạt động bằng cách cấp nguồn điện 220V hoặc 24V

Khi có nguồn điện sẽ sinh ra lực từ trường Lực này sẽ hút trục van chuyển động dọc trục và khiến cho các cửa van được mở ra để cho khí nén thông cửa Hoạt động này giúp cho van có thể thực điện nhiệm vụ cấp hoặc đóng dòng khí nén cho thiết bị cần hoạt động

Khi van nằm ở trạng thái bình thường hay còn gọi là ở trạng thái van đóng thì cửa số 1 sẽ được thiết kế thông với cửa số 2 Trong khi đó thì cửa số 4 sẽ được thông với cửa số 5 Nhưng khi van được cấp khí nén khiến cho van nằm trong tình trạng được

mơ hoàn toàn thì sẽ có sự thay đổi bắt đầu từ cửa số 1 và số 4 Ở đây sẽ xảy ra hiện tượng đảo chiều và khiến cho cửa số 1 thông với cửa số 4 Trong khi đó thì cửa số 2 thông với cửa số 3 Riêng cửa số 5 sẽ bị chặn lại

 Ứng dụng của van 5/2

Hiện nay, với cấu tạo và tính năng hiện đại thì các sản phẩm van 5/2 đã và đang

được lựa chọn ngày càng nhiều để ứng dụng trong lĩnh vực khí nén Đặc biệt, sản phẩmnày được lựa chọn nhiều và ứng dụng trong việc đóng, mở, phân chia, trộn lẫn khí nén

từ máy nén khí hoặc từ dầu thủy lực từ bơm thủy ở các hệ thống trên nhà máy công nghiệp Bên cạnh đó thì các sản phẩm này còn được thiết kế để đi kèm theo thiết bị máy móc như máy phun xốp, máy dệt

3.2.4 Van tiết lưu:

Van tiết lưu là thiết bị có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng của dòng chất Đó có thể làdầu, nhớt, nước hay khí hơi Sự kết hợp với các van điều khiển, van tiết lưu sẽ giúpngười vận hành có thể đẩy nhanh hoặc làm chậm lại tốc độ làm việc của xi lanh,motor.

Nguyên lý van tiết lưu hoạt động rất đơn giản: Dòng chất được ống dẫn đến đi quavan (vị trí lắp van trên đường ống), lúc này sẽ xuất hiện những dòng xoáy được sinh

ra kèm theo áp suất giảm do có ma sát Áp suất của dòng chất sẽ phụ thuộc vào trạngthái của chất, tốc độ dòng chảy và đặc biệt là độ co hẹp của van

HÌNH 3 15 Van tiết lưu một chiều.

3.2.5 Gối đỡ trục:

3.2.6 Lựa chọn các chi tiết cơ khí khác

- Ngoài các phần trên ta còn lựa chọn các chi tiết cơ khí khác phù hợp để hoàn

thiện máy như: trục, khớp nối mềm, giá đỡ động cơ, …

- Trục có nhiệm vụ nâng đỡ và chuyển động bàn quay, gối đỡ trục và giá đỡ động

cơ dùng để định vị và kẹp chặt trục và động cơ không di chuyển xung quanh,khớp nối mềm dùng để nối hai chi tiết là trục với động cơ bước với nhau

lượng

8 Giá đỡ hộp Mica 1

nhômsilicon

1

BẢNG 3 3 Các chi tiết cơ khí khác

3.3 Thiết kế, lựa chọn phần điện tử: