đồ án thiết kế chế tạo bộ phận chuyển thùng carton và đóng gói trong mô hình đóng gói sản phẩm sử dụng plc mitsubishi

Các công đoạn từ sản xuất cho tới việc đóng gói sản phẩm đều được thực hiện tự động bằng Hệ thống đóng gói và dán thùng tự động vô cùng hiện đại.. Với công nghệ 4.0 bùng nổ ngày càng mạn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

PHẠM HỒNG KHÁNH

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ PHẬN CHUYỂN THÙNG CARTON VÀ ĐÓNG GÓITRONG MÔ HÌNH ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM SỬ

DỤNG PLC MITSUBISHI

Ngành : Cơ Điện Tử Mã số:

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: 1 TS Nguyễn Huy Thế 2 Th.s Nguyễn Tuấn Anh

HÀ NỘI, NĂM 2022

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan rằng Đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế, chế tạo hệ thống đóng gói, dán thùng tự động bằng PLC Mitsubishi” là nghiên cứu độc lập của em với sự hỗ trợ từ giảng viên hướng dẫn Th.S Nguyễn Tuấn Anh

Em xin cam đoan toàn bộ số liệu là kết quả nghiên cứu, tính toán hoàn toàn trung thực, không sao chép từ bất kì một công trình nghiên cứu khác nào Những tài liệu trích dẫn đều đã được ghi rõ nguồn gốc

Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có bất kỳ sự sao chép, gian dối kết quả nào trong bản báo cáo đồ án này

Tác giả ĐATN/KLTN

Chữ ký

Phạm Hồng Khánh

1.4 Một số Hệ thống đóng gói và dán thùng tự động trên thị trường hiện nay 17

1.4.1 Máy đóng gói thùng carton gồm Đếm + Xếp và Đóng thùng tự động của Tập đoàn Quang Minh Group 17

1.4.2 Dây chuyền đóng gói và dán thùng tự động của Công ty cổ phần máy đóng gói MIKIO 18

1.4.3 Máy đóng thùng carton kết hợp cánh tay Robot gắp của Công ty TNHH Thương mại & Kỹ thuật PMS Việt Nam 21

1.4.4 Dây chuyền đóng gói thùng carotn của Công ty ASC Việt Nam 22

1.5 Một số Hệ thống đóng gói và dán thùng tự động được ứng dụng tại các doanh nghiệp, nhà máy 24

1.5.1 Hệ thống xếp chai đóng thùng và dán thùng của Công ty Nước khoáng La Vie Việt Nam 24

1.5.2 Hệ thống dây chuyền đóng gói và dán thùng của Công ty Bánh kẹo Orion Việt Nam 25

1.5.3 Hệ thống dây chuyền ép vỉ, đóng gói vào hộp tự động cho dược phẩm dạng viên nén, viêm nang, ống thuốc tiêm của Công ty JORNEN Việt Nam 26

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG HƯỚNG VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 27

2.1 Các bộ phận của hệ thống Error! Th đánh du không đưc xác đnh.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế Error! Th đánh du không đưc xác đnh.2.2.1 Dây đai băng tải 30

2.2.2 Động cơ 35

2.2.3 Bộ phận gấp thùng Error! Th đánh du không đưc xác đnh.2.2.4 Bộ phận dán thùng Error! Th đánh du không đưc xác đnh.CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CHẾ TẠO CƠ KHÍ CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI Error! Th đánh du không đưc xác đnh.3.1 Yêu cầu kích thước thùng carton: 53

3.2 Tính chọn, thiết kế chế tạo băng tải Error! Th đánh du không đưc xác đnh.

3.2.1 Yêu cầu kỹ thuật 54

3.3 Tính chọn động cơ băng tải Error! Th đánh du không đưc xác đnh.CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CƠ CẤU GẤP THÙNG CARTON Error! Th đánh du không đưc xác đnh.4.1 Yêu cầu kĩ thuật 57

5.1.1 Cơ cấu Trục chuyển động 1 64

5.1.2 Cơ cấu Trục chuyển động 2 72

5.1.3 Cơ cấu chuyển động lò xo 76

5.1.4 Cơ cấu cụm băng dính 77

5.2 Thiết kế chế tạo bộ phận cắt băng dính 83

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN V H Ề Ệ THỐNG ĐÓNG GÓI,

DÁN THÙNG T Ự ĐỘNG

1.1 Quá trình hình thành và phát triển

Trong những thập niên trở về trước, công đoạn đóng gói và dán thùng luôn được hỗ trợ bằng sức lao động của con người Các công đoạn như đưa sản phẩm vào thùng, gấp và dán thùng hoàn toàn bằng thủ công, chính từ đôi bàn tay của những người thợ lành nghề Tuy nhiên cuộc sống ngày càng phát triển, mức sống ngày càng được nâng cao thì số lượng hàng hóa mà con người tiêu thụ và sử dụng rất lớn Việc giữ nguyên các công đoạn như trước sẽ hạn chế đến năng suất làm việc, không kịp gia tăng sản xuất với số lượng sản phẩm lớn Đứng trước việc chạy đua phát triển kinh tế, song song với ứng dụng Khoa học công nghệ trong sản xuất, chính vì vậy chúng ta cần phải thay đổi đưa ra nhiều phương án để phù hợp với các bài toán đề ra

Do vậy với sự đổi mới trong sản xuất, bước tiến mới trong hoạt động thì trong thời đại ngày nay, với sự bùng nổ mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, thiết bị máy móc đã dần thay thế cho lao động chân tay trong cuộc sống, nhất là trong các hoạt động sản xuất Các công đoạn từ sản xuất cho tới việc đóng gói sản phẩm đều được thực hiện tự động bằng Hệ thống đóng gói và dán thùng tự động vô cùng hiện đại Việc chuyển giao công nghệ đã góp phần thay đổi cái nhìn trong việc phát triển kinh tế nói chung và sản xuất hàng hóa nói riêng Hệ thống đã giúp các doanh nghiệp, nhà sản xuất, nhà máy lớn,… đẩy mạnh việc đóng gói và dán thùng một cách nhanh chóng, tiện lợi, tiết kiệm nhiều thời gian với chi phí giá rẻ Ngoài ra giúp nhà sản xuất hạn chế các sai sót không đáng có trong quá vận hành và sản xuất, đưa lại nhiều kết quả cao Với công nghệ 4.0 bùng nổ ngày càng mạnh mẽ thì trong thời gian tới Hệ thống đóng gói sản phẩm và dán thùng tự động sẽ được cải tiến, phát triển nhiều hơn nữa góp phần thúc đẩy nhiều chuyển biến trong sản xuất Đưa hệ thống trở thành sản phẩm tiêu thụ hàng đầu thế giới, được nhiều doanh nghiệp quảng bá và sử dụng rộng rãi trong thời gian tới

Với công nghệ phát triển hiện nay có rất nhiều Hệ thống đóng gói và dán thùng tự động ra đời, thêm nhiều tính năng so với phương pháp làm thủ công như xưa Các đặc điểm có thể kể đến như:

Thực hiện tích hợp đóng gói sản phẩm như chai lọ, túi gói,… vào thùng trong thời gian ngắn cùng với số lượng lớn, đây chính là ưu điểm rất lớn so với việc sử dụng bằng tay

Sau quá trình đưa sản phẩm vào thùng, thì có thể gấp và dán thùng tự động một cách bài bản, chuyên nghiệp

Sản phẩm sau khi hoàn thiện có tính thẩm mỹ cao, bền đẹp như tinh Các bước nhanh chóng, tiết kiệm thời gian lại vô cùng tiện lợi Quy trình hoạt động của hệ thống:

Đưa sản phẩm lên băng tải

Tay gắp đưa sản phẩm vào thùng

Gấp các nắp thùng carton

Dán thùng

Cắt băng dính

Hoàn thiện sản phẩm

1.2 Khái quát chung v H ề ệ thống đóng gói và dán thùng tự động

Hiện tại hệ thống tại các nhà máy hay các khu công nghiệp,… đều là hệ thống tương đối giống nhau về cách thức vận hành hoạt động Tuy nhiên, khác về cơ cấu tùy theo hệ thống ứng với quá trình sản xuất, ứng dụng theo từng sản phẩm của mỗi doanh nghiệp mà họ yêu cầu đề ra Xét về tổng quan hệ thống có kết cấu gồm 3 phần chính: phần mềm, phần cơ khí, phần điện

Hệ thống đóng gói và dán thùng tự

động

Phần mềm

Phần cơ khí

Phần điện

Phần mềm lập trình PLC Mitsubishi

Bộ phận tay gắp sản phẩm

Bộ phận dán thùng Bộ phận gấp

thùng

Bộ phận điều khiển

Bộ phận chấp hành Băng tải

Nguồn tổ ong

Động cơ DC PLC Mitsubishi

Xylanh

PLC là thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic Bộ lập trình PLC nhận tác động các sự kiện bên ngoài thông qua ngõ vào(input) và thực hiện hoạt động thông qua ngõ ra(output) PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu vào và đầu ra Khi có sự thay đổi bất kỳ từ ngõ vào, dựa theologicchương trình ngõ ra tương ứng sẽ thay đổi Phần mềm lập trình PLC Mitsubishi giúp điều khiển các thiết bị đầu vào như các nút nhấn ON/OFF, SWICH các chế độ bằng tay hoặc tự động thiết bị đầu ra như xylanh, cảm ; biến,… Với giao diện tích hợp nhiều chức năng, giúp lập trình dễ dàng, thao tác nhanh gọn trong quá làm việc

một môi trường sản xuất hiện đại, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả cao kinh tế cho công ty Đối với ứng dụng băng chuyền trong Hệ thống đóng gói sản phẩm, thì nó giúp vận chuyện các chai lọ tiến tới các bộ phận nhanh hơn, dễ dàng hơn trong quá trình sản xuất

- Bộ phận tay gắp sản phẩm có kết cấu vô cùng hiện đại, gọn gàng có thể gắp tối đa 6 chai trong một lần hoạt động Với việc thiết kế như vậy sẽ tạo ra năng suất làm việc lớn, hiệu quả cao hơn đẩy mạnh quá trình sản xuất trên dây chuyền - Bộ phận gấp thùng được tối giản qua 3 thanh định hình chính, cộng thêm phần

gấp bằng cơ cấu xylanh Giúp quá trình gấp thùng được tối giản, lại vô cùng hiệu quả Với 3 yếu tố Nhanh-Gọn-Xử lí tốt thì bộ phận gấp thùng trong thời gian ngắn sẽ gấp xong phần nắp thùng trong thời điểm sớm nhất, tiết kiệm chi phí và nguồn nhân công so với quá trình làm việc truyền thống

- Bộ phận dán thùng được thiết kế dựa trên các phương án đã được ứng dụng trên thị trường Tại đây thùng sau khi gấp nắp xong, sẽ được cố định và dán dính lại một cách chặt chắn, lại vô cùng tỉ mĩ Tăng thêm yếu tố tính thẩm mĩ sau khi sản phẩm hoàn thiện Với tiêu chí “Bền về chất lượng-Đẹp về phong cách” thì bộ phận dán thùng được xem là quá trình chủ chốt để kết thúc quá trình tự động hóa sản xuất

Phần điện được chia ra thành Bộ phận điều khiển và Bộ phận chấp hành trong đó:

- Bộ phận điều khiển sử dụng PLC của hãng Mitsubishi là một trong các dòng PLC đang được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới và tại Việt Nam, được sản xuất bởi tập đoàn Mitsubishi Electric (Nhật Bản) Mitsubishi Electric là một nhà sản xuất tự động hóa công nghiệp (FA) toàn diện trên tất cả các lĩnh vực sản xuất từ bộ phận điều khiển đến thiết bị điều khiển truyền động , thiết bị điều khiển phân phối điện và cơ điện tử công nghiệp Cùng với việc phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu của khách hàng, Mitsubishi Electric sử dụng kỹ thuật tiên tiến để cung cấp các giải pháp FA đáng tin cậy với một tầm nhìn hướng đến những thế hệ mới trong sản xuất PLC Mitsubishi có ưu điểm lớn về giá thành, chất lượng sản phẩm và khả năng đáp ứng các cấu hình yêu cầu các tính năng như: Giao tiếp truyền

thông, ngõ vào ra tương tự, bộ đếm ngõ vào tốc độ cao, ngõ ra phát xung đột tốc độ cao, các module độc nhiệt độ, loadcell,….vv

Đối với Hệ thống đóng gói sản phẩm và dán thùng tự động sử dụng dòng PLC FX3U bởi đây là thế hệ thứ ba trong gia đình họ FX PLC, là một PLC dạng nhỏ -gọn và thành công của hãng Mitsubishi Electric Sản phẩm được thiết kế đáp ứng cho thị trường quốc tế, tính năng đặc mới biệt là hệ thống “adapter bus” được bổ hữu ích cho việc mở rộng thêm những tính năng đặc biệt và khối truyền thông mạng Khả năng mở rộng tối đa có thể lên đến 10 khối trên hệ thống mới này Với tốc độ xử lí cực mạng mẽ, thời gian chỉ 0.065µs trên một lệnh đơn logic, cùng với 209 tập lệnh được tích hợp sẵn và cải tiến liên tục đặc biệt cho việc điều khiển bị trí Dòng PLC mới này còn cho phép mở rộng truyền thông qua cổng USB, hỗ trợ cổng Enthernet và cổng lập trình RS 422 mini DIN Với tính năng mạng mở rộng -làm cho PLC này nâng cao được khả năng kết nối tối đa lên đến 384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng

- Bộ phận chấp hành bao gồm các tín hiệu từ các thiết bị như nguồn tổ ong,động cơ DC, bộ xylanh và các cảm biến hồng ngoài Mỗi thiết bị đều có mỗi chức năng riêng biệt để giúp quá trình vận hành dễ dàng, đóng góp cho việc hoàn thiện tự động một cách chuyên nghiệp

( Thiết bị PLC Mitsubishi FX3U

Với nguồn tổ ong hay còn biết tới với tên gọi là nguồn xung Giống như tên gọi, loại nguồn này có hình dạng các lỗ thông hơi có chức năng thoát nhiệt hình lục giác giống như hình dáng của những chiếc tổ ong Vì thế người ta còn gọi với cái tên nguồn tổ ong để dễ dàng phân biệt và nhận biết Loại nguồn này không dùng quạt để tản nhiệt giúp kết cấu của bộ nguồn nhỏ gọn hơn để phù hợp với những nơi nhỏ hẹp Nguồn tổ ong được sử dụng với mục đích biến đổi nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện một chiều Việc này được thực hiện thông qua chế độ dao động xung được tạo ra bằng một mạch điện tử với một biến áp xung

Với động cơ DC hay còn gọi là động cơ điện một chiều chính là động cơ được điều khiển bằng dòng có hướng xác định Cũng có thể nói dễ hiểu hơn thì đây là một loại động cơ chạy bằng nguồn điện áp DC điện áp 1 chiều (Khác với những -điện áp AC xoay chiều) Đầu dây ra của loại động cơ nàythường gồm hai dây (dây nguồn-VCC và dây tiếp đất –GND) DC motor là một loại động cơ một chiều với động cơ quay liên tục Khi cung cấp năng lượng thì động cơ DC sẽ bắt đầu quay, chuyển từ điện năng thành cơ năng Hầu hết những động cơ DC cũng sẽ quay với cường độ RPM vô cùng cao (tức số vòng quay/phút) Tốc độ không tải của động cơ DC nếu như không giảm tốc thì có thể đạt từ 1000RPM đến 40.000 RPM

( Nguồn tổ ong )

( 1.3.4 Dây chuyền đóng gói, bao bì )

( 1.3.5 Dây chuyền dán thùng tự động )

1.4 Một số Hệ thống đóng gói và dán thùng tự động trên th trường hi n nay ệĐa số các Hệ thống đóng gói được thiết kế không dựa trên khuôn mẫu, có sẵn Các Hệ thống đều thiết kế riêng biệt tùy thuộc vào từng mục đích của từng doanh nghiệp, tuy nhiên cơ bản các quy trình hoạt động giống nhau Chúng ta có thể tham khảo một số mẫu Hệ thống trên thị trường hiện nay:

1.4.1 Máy đóng gói thùng carton gồm Đếm + Xếp và Đóng thùng tự động của Tập đoàn Quang Minh Group

Hệ thống chính của máy đóng gói sản phẩm:

Hệ thống băng tải: sản phẩm sẽ được phân chia và kiểm tra trên băng tải này Hệ thống cung cấp bìa cứng tự động: Thiết bị này được lắp đặt bên trong máy

chính, nơi chứa các tông carton, đĩa hút chân không sẽ đưa các bìa cứng vào rãnh dẫn, sau đó dây đai sẽ vận chuyển các tông vào máy chính

Hệ thống đẩy chai tự động: Hệ thống này tự động tách chai, xếp chai sau đó đẩy chúng vào trong thùng carton

Cơ chế gấp carton: trình điều khiển servo của cơ chế này sẽ dẫn động xích để gấp các thùng theo từng bước

Cơ chế ép bên của thùng carton: các bên của thùng carton được ép bằng cơ chế ép để tạo thành hình dạng

Cơ chế ép bìa carton: Xylanh ép bìa carton lên sau khi đã dán keo Nó có thể điều chỉnh, để nó có thể phù hợp với các kích thước khác nhau của thùng carton Hệ thống điều khiển tự động: Máy bọc thùng sử dụng PLC Siemens để điều khiển toàn bộ hệ thống của máy Giao diện máy đóng gói thùng carton là màn hình cảm ứng Schneider hiển thị tốt trạng thái và quản lý sản xuất

Thông số của máy:

Ứng dụng lĩnh vực Thực phẩm, Đồ uống, Hàng hóa, Hóa chất Chất liệu bao bì sản phẩm chai lọ Nhựa, Giấy, Kim loại, Thủy tinh

Kích thước (L*W*H) 6000 * 2500 * 1800mm

Bảo hành 12 tháng 24 tháng –

Hình thức mua hàng Đặt hàng nhà sản xuất theo kích thước sản phẩm

1.4.2 Dây chuyền đóng gói và dán thùng tự động của Công ty cổ phần máy đóng gói MIKIO

Dây chuyền đóng gói cần thiết trong mọi hoạt động đóng gói của các ngành sản xuất công nghiệp Một dây chuyền tự động sẽ giúp việc đóng gói hàng hóa trở nên nhanh chóng và gọn gàng hơn Sản phẩm đóng gói có tính thẩm mỹ cao, đẹp mắt, đồng đều, đảm bảo an toàn cho sản phẩm Mỗi doanh nghiệp nên trang bị một dây chuyền đóng gói để hoàn thiện hệ thống sản xuất tự động nhằm thúc đẩy sản xuất và tăng năng suất lao động

Thông số lỹ thuật của Hệ thống:

1.4.3 Máy đóng thùng carton kết hợp cánh tay Robot g p c a Công ty TNHH ắ ủThương mại & Kỹ thuật PMS Việt Nam

Máy đóng thùng carton kết hợp cánh tay robot gắp có thể sắp xếp các sản phẩm theo yêu cầu của gói hàng Nó có ưu điểm là ứng dụng rộng rãi, đặc biệt có thể kết hợp với dây chuyền lắp ráp đóng gói, di chuyển dễ dàng, vi tính hóa, vận hành dễ dàng và ổn định Tính năng chính của máy đóng thùng carton kết hợp cánh tay robot gắp:

Máy sẽ sắp xếp các sản phẩm theo yêu cầu làm đầy thùng carton Máy chạy bằng động cơ servo được thiết kế riêng, vận hành tự động Nó nhỏ, đẹp, ổn định, tiết kiệm và tiện lợi

Phần tải được truyền với xylanh không cực ổn định, chính xác và điều chỉnh cao Máy mài nhỏ giọt với động cơ duy trì hoạt động chính xác, ổn định và an toàn Nó phù hợp với loại chai, loại hộp và loại xô

Thông số kỹ thuật của Hệ thống

1.4.4 Dây chuyền đóng gói thùng carotn của Công ty ASC Việt Nam

Dây chuyền đóng gói thùng carton mở ra, đóng gói và niêm phong thùng carton đầy chai thủy tinh và nhựa thông thường hoặc phẳng Máy đóng gói thùng carton này được sử dụng để đóng gói thực phẩm, đồ uống, thuốc, mỹ phẩm, phân bón hoặc hóa chất

Máy mở đóng gói và niêm phong kết hợp nhỏ gọn

Truyền động servo đôi và cấu trúc di chuyển chéo thực hiện việc lựa chọn và đóng gói chai tự động

Cấu trúc lấy chai bơm hơi có thể điều chỉnh cho các loại chai khác nhau Dễ dàng điều chỉnh chiều cao và các cài đặt khác nhau

Cấu trúc mở và vận chuyển thùng carton hiệu quả Niêm phong hiệu quả và đáng tin cậy

Có sẵn tông đơ tự động DB 02 tùy chọn Một số hình ảnh cụ thể:

-1.5 Một số Hệ thống đóng gói và dán thùng tự động đưc ứng dụng tại các doanh nghiệp, nhà máy

1.5.1 H ệ thống xếp chai đóng thùng và dán thùng của Công ty Nước khoáng La Vie Việt Nam

1.5.2 H ệ thống dây chuyền đóng gói và dán thùng của Công ty Bánh k o Orion Viẹ ệt Nam

1.5.3 H ệ thống dây chuy n ép về ỉ, đóng gói vào ộ ự động cho dượ h p t c phẩm dạng viên nén, viêm nang, ống thuốc tiêm c a Công ty JORNEN Vi t Nam ủ ệ

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG HƯỚNG VÀ L A CHỰ ỌN GI I PHÁP THI T K Ả Ế Ế

2.1 Phương hướng và lựa chọn khung thân hệ thống

2.1.1 Phân tích

Khung cho toàn bộ hệ thống bao gồm: băng tải, bộ phận gấp thùng, bộ phận dán và cắt thùng sẽ được lựa chọn vật liệu thích hợp làm giá đỡ cho từng bộ phận Sau khi khảo sát trên thực tế thì nhóm thấy phần khung phải có khả năng chịu tải trọng lớn, chắc chắn, độ án toàn cao nên cần phải lựa chọn vật liệu tốt làm khung đỡ cho các cụm bộ phận, đáp ứng những yêu cầu đặt ra

Nhược điểm - Tính thẩm mỹ không cao - Khi lắp đặt dễ bị cong vẹo - Nhanh chóng bị gỉ theo thời gian

Nhôm định hình

Ưu điểm

- Dễ mua, tìm kiếm với nhiều kích thước lựa chọn - Có điểm bắt bulong đai ốc giúp dễ lắp ghép thành khung - Có rãnh giúp việc lắp đặt dễ dàng và chính xác - Tính thẩm mỹ cao

- Kích thước phong phú dễ lựa chọn

- Độ bền cao, khả năng chịu áp lực lớn cũng như chống bào mòn và gỉ sét trong môi trường thời tiết khắc nghiệt

- Tính thẩm mĩ cao, dễ lắp đặt, thay thế và rất phù hợp trong môi trường công nghiệp

Nhược điểm - Giá thành tương đối cao

- Gây ra tiếng ồn trong quá trình làm việc - Khó lắp ghép

KẾT LUẬN: Với những ưu, nhược điểm nêu trên và với yêu cầu của mô hình đồ án, nhớm quyết định lựa chọn phần khung được làm bằng nhôm định hình Các thanh nhôm định hình sẽ liên kết với nhau bằng ke góc và bulong đai ốc, tạo thành một mô hình vững chắc và an toàn

2.2 Phương hướng và lựa chọn băng tải

2.2.1 Phân tích

Băng tải là một thiết bị xử lý vật liệu cơ khí di chuyển hàng hóa, vật từ nơi này đến nơi khác trong một đường dẫn xác định trước Băng tải đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng liên quan đến việc vận chuyển vật liệu nặng hoặc cồng kềnh Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng và hiệu quả đối với nhiều loại vật liệu Bên cạnh đó là sản xuất, băng chuyền giảm nguy cơ chân thương lưng, đầu gối, vai và chấn thương chỉnh hình khác Cấu tạo băng tải bao gồm:

Dây đai băng tải

Dây đai băng tải trên thị trường hiện nay rất đa dạng về chủng loại và mẫu mã, ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất mang lại những lợi ích vượt trội Đối với mỗi lĩnh vực ngành nghề khác nhau sẽ lựa chọn những loại băng tải có tính năng khác nhau phù hợp với môi trường và hàng hóa cần vận chuyển Chính vì vậy hiện nay có đa dạng các loại dây đai băng tải phục vụ cho những thiết kế ưu việt nhất

Động cơ

Động cơ là bộ phận không thể thiếu trong quá trình hoạt động sản xuất Không có động năng, máy móc không thể di chuyển, hoạt động vận hành nhà máy cũng không được diễn ra

Trong đề tài “Thiết kế, chế tạo bộ phận chuyển thùng Carton và đóng gói trong mô hình đóng gói sản phẩm”, để băng tải hoạt động bình thường thì việc tìm một loại động cơ phù hợp luôn là tiêu chí quan trọng Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại động cơ cho băng tải, cho nên sẽ có những giải pháp lựa chọn khác nhau tùy theo yêu cầu mục đích sử dụng

2.2.2 Giải pháp a) Dây đai băng tải

Dây đai băng tải cao su:

Đặc tính kỹ thuật:

Dây băng tải cao su trơn bố NN Dây băng tải cao su trơn bố CC

Ưu điểm

- Có độ đàn hồi, co giãn tốt - Khả năng chống mài mòn ổn định

- Kết cấu chắc chắn có thể chịu được nhiệt độ cao hoặc làm việc trong môi trường khắc nghiệt

Nhược điểm

- Băng tải cao su không thể hoạt động với tốc độ cao hoặc độ dốc lớn - Băng tải cao su rất dễ hư hỏng con lăn gây nên tốn kém, chi phí cao - Chi phí thay thế tương đối cao so với các loại băng tải thông thường

Ứng dụng

- Dây băng tải cao su trơn là một phụ kiện không thể thiếu để hoàn thành thiết bị công nghiệp băng tải cao su trơn Một loại băng tải phổ thông, được sử dụng nhiều trong tải than, đất, đá, sỏi,…

- Sản phẩm được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp, những nhà máy sản xuất xi măng, gạch,… các dây chuyền khai thác sỏi, cát,… Và giờ đây, dây băng tải cao su trơn đã trở thành một phần không thể thiếu trong hệ thống dây chuyền băng tải cao su

Dây đai băng tải xích

Dây băng tải xích thường có 2 loại sử dụng phổ biến hiện nay là dây băng tải xích nhựa và dây băng tải xích Inox:

- Dây băng tải xích nhựa:

- Dây băng tải xích Inox:

Cả 2 loại băng tải trên đều có khả năng chống mài mòn, chống thấm nước, dễ dàng vệ sinh và bảo trì bảo dưỡng Dây đai băng xích có độ bền cao, chịu tải tốt

Ưu điểm:

- Ưu điểm của băng tải xích nhựa chính là sự gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt và vệ sinh Bên cạnh đó, vì được làm bằng chất liệu nhựa nên khả năng chống thấm, chống mài mòn của loại băng tải này cũng được đánh giá rất cao Ngoài ra, băng tải xích nhựa vận hành êm ái, không gây tiếng ồn trong quá trình hoạt động

- Ưu điểm của băng tải xích Inox chính là nhờ tính năng vượt trội, kết cấu vững chắc nhờ làm từ chất liệu Inox cứng cáp, khả năng chịu lực và chống ăn mòn tốt, nhiều mẫu mã, giá thành tương đối rẻ

Dây đai băng tải PVC

Đặc tính của dây đai băng tải PVC:

- Dây băng tải PVC có tính kết dính giữa các lớp tốt, khả năng chịu ma sát tốt, chịu nhiệt và chống dính cao, ít bị co giãn, làm việc tốt trong môi trường khắc nghiệt - Dây băng tải PVC có màu xanh và trắng là chủ đạo, ngoài ra dây băng tải còn có

màu đen và nhám

- Độ dày dây đai PVC: từ 0,8-5mm

- Dây đai PVC có các hình thức trơn, nhám hoặc được dán gân

- Dây đai băng tải PVC với chất liệu tốt, đa dạng mẫu mã, linh hoạt cho sự lựa chọn của khách hàng

Ứng dụng:

- Việc sử dụng dây tải PVC trong việc làm băng tải sẽ giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất nên được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất, nhà kho, khu vực chuyển hàng, sân bay, siêu thị

- Băng tải PVC sử dụng phổ biến nhất trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm, đồ uống, dược phẩm, linh kiện điện tử… giúp di chuyển sản phẩm linh hoạt, nhanh chóng và an toàn

- Dây đai băng tải PVC thích hợp cho việc di chuyển các mặt hàng có kích thước và trọng lượng vừa và nhỏ Linh hoạt trong việc vận chuyển hàng có nhiều hình dạng khác nhau

KẾT LUẬN

Qua quá trình tìm hiểu về các loại dây đai băng tải đang sử dụng rộng rãi trên thị trường hiện nay, em quyết định lựa chọn loại dây đai băng tải PVC phù hợp với Hệ thống gấp và dán thùng tự động mà em đang quá trình thực hiện, vì những tiêu chí như sau:

Dễ dàng gia công, lắp đặt và có nhiều trên thị trường hiện nay Khi đặt hàng có thể đặt theo kích thước theo yêu cầu Phù hợp với sản phẩm mà em đang trong quá trình thực hiện Chi phí tương đối rẻ so với các loại dây đai băng tải khác

Trong quá trình hoạt động nếu gặp vấn đề có thể thay thế nhanh chóng, dễ dàng tháo lắp lại theo yêu cầu

Hoạt động tương đối ổn định, không mất quá nhiều thời gian để căn chỉnh và phù hợp trong quá trình chế tạo

b) Động cơ

Phương án 1: Động cơ bước ( Step Motor)

Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay

Cấu tạo:

- Bao gồm các bộ phận là stato, roto là nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính Động cơ bước được điều khiển bởi bộ điều khiển ngoài

- Động cơ bước và bộ điều khiển được thiết kế sao cho động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như quay đến một vị trí bất kỳ nào Động cơ bước có thể sử dụng trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản, hoặc vòng kín, tuy nhiên khi sử dụng động cơ bước trong hệ điều khiển vòng hở khi quá tải, tất cả các giá trị của động cơ đều bị mất và hệ thống cần nhận diện lại

Một số đặc điểm của động cơ bước:

- Động cơ bước hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau Khi có dòng điện hay điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ bước làm cho roto của động cơ quay một góc nhất định gọi là bước của động cơ

- Góc bước là góc quay của trục động cơ tương ứng với một xung điều khiển Góc bước được xác định dựa vào cấu trúc của động cơ bước và phương pháp điều khiển động cơ bước Các góc bước của động cơ có thể đạt cực đại là 90 độ và cực tiểu là 0,72 độ Tuy nhiên, các góc bước của động cơ thường được sử dụng phổ biến nhất là góc bước 1,8 độ, góc 2,5 độ, góc 7,5 độ và góc 15 độ

- Tính năng mở máy của động cơ được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể mở máy mà không làm cho roto mất đồng bộ Chiều quay động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp xung cho các cuộn dây

Nguyên lí hoạt động động cơ bước:

- Là không quay theo các cơ chế thông thường, bởi vì step motor quay theo từng bước một, cho nên nó có một độ chính xác cao, đặc biệt là về mặt điều khiển học Động cơ bước motor bước làm việc nhờ vào hoạt động của các bộ chuyển mạch điện từ Các mạch điện từ này sẽ đưa ra các tín hiệu của lệnh điều khiển chạy vào stato theo số thứ tự lần lượt và một tần số nhất định Tổng số góc quay của từng con rotor tương ứng với số lần mà độngcơ được chuyển mạch Đồng thời, chiều quay và tốc độ quay của con rotor còn phụ thuộc vào số thứ tự chuyển đổi cũng như tần số chuyển đổi của nó Hiện nay, có 4 phương pháp để điều khiển động cơ bước được sử dụng phổ biến nhất, đó là:

- Điều khiển động cơ bước dạng sóng (Wave): Đây là phương pháp điều khiển cấp xung cho bộ điều khiển, hoạt động lần lượt theo đúng thứ tự nhất định cho từng cuộn dây pha

- Điều khiển động cơ bước đủ (Full step): Đây là phương pháp điều khiển cấp xung cùng lúc, đồng thời cho cả 2 cuộn dây pha được sắp xếp kế tiếp nhau

- Điều khiển động cơ nửa bước (Half step): Chính là phương pháp điều khiển kết hợp cả 2 phương pháp điều khiển động cơ dạng sóng và điều khiển động cơ bước đủ Khi điều khiển động cơ theo phương pháp này thì giá trj của góc bước nhỏ hơn 2 lần và số bước của động cơ bước cũng sẽ tăng lên 2 lần so với phương pháp điều khiển bằng động cơ bước đủ Tuy nhiên, phương pháp điều khiển này có bộ phát xung điều khiển vô cùng phức tạp

- Điều khiển động cơ vi bước (Microstep): Đây là phương pháp mới, chỉ được áp dụng trong quá trình điều khiển động cơ bước Từ đó, cho phép động cơ bước dừng lại và định vị trong khoảng vị trí nửa bước chính giữa 2 bước đủ

Ưu điểm của động cơ bước:

- Ở vị trí đứng yên, động cơ có momen xoắn tốt - Phản ứng nhạy khi khởi động, dừng và đảo ngược vị trí - Góc quay của động cơ tỷ lệ thuận với tín hiệu đầu vào - Điều khiển vòng hở ít tốn

- Tốc độ động cơ tỷ lệ thuận với tần số xung đầu vào; có thể đạt được một phạm vi tốc độ quay rộng

- Khi tải được ghép với trục, vẫn có thể nhận ra vòng quay đồng bộ với tốc độ thấp - Định vị chính xác và độ lặp lại của chuyển động là tốt

- Lỗi không được tích lũy từ bước này sang bước khác

- Động cơ bước là an toàn hơn và chi phí thấp ( so với động cơ servo), có momen xoắn cao ở tốc độ thấp; độ tin cậy cao với cấu trúc đơn giản hoạt động ở mọi môi trường

Nhược điểm của động cơ bước: - Động cơ bước có hiệu suất thấp

- Nó có độ chính xác thấp chưa bằng với động cơ servo - Momen xoắn của nó giảm rất nhanh với tốc độ