Đồ án tốt nghiệp cơ điện tử thiết kế và thi công máy lắp ráp tự động head base whiper push pull

Sự thay thế này đã giảm được phần nào những nguy hiểm mà con người có nguy cơ gặp khi thường xuyên phải tiếp xúc trực tiếp với những hóa chất độc hại, tai nạn… Trong quy trình sản xuất s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

KHOA CƠ ĐIỆN 

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY LẮP RÁP HEAD BASE WH-PP

BÙI NGỌC ĐỨC HOÀNG VĂN TỚI

BIÊN HÒA, THÁNG 12/2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

KHOA CƠ ĐIỆN 

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY LẮP RÁP HEAD BASE WH-PP

Sinh viên thực hiện: BÙI NGỌC ĐỨC

HOÀNG VĂN TỚI Giáo viên hướng dẫn: Th.s PHẠM VĂN TOẢN

BIÊN HÒA, THÁNG 12/2012

hương 1 Đặt vấn đề 4

hương 2 Tổng quan về công ty TNHH Plus Việt Nam 5

2.1 Giới thiệu về công ty công nghiệp Plus Việt Nam 6

2.2 Giới thiệu về các sản phẩm chính của công ty 6

2.2.1 Các loại sản phẩm băng dán 6

2.2.2 Các loại sản phẩm bìa đựng hồ sơ, giấy tờ 6

2.2.3 Các loại sản phẩm bấm kim và kim bấm 7

2.2.4 Các loại sản phẩm băng xóa 7

2.2.5 Giới thiệu về sản phẩm WHIPER PUSH-PULL 8

2.2.6 Cấu tạo bên trong của sản phẩm 8

2.3 Lý do chọn đề tài 8

2.3.1 Thành phần cấu tạo của chi tiết Head Base Push-Pull 8

2.3.2 Sơ đồ khối các công đoạn lắp ráp bằng tay của công nhân 9

2.3.3 Lý do chọn đề tài 10

2.3.4 Yêu cầu và hướng giải quyết của đề tài 10

2.3.4.1 Yêu cầu đặt ra của công ty 10

2.3.4.2 Hướng giải quyết của đề tài 11

hương 3 ơ sở lý thuyết 12

3.1 Khái quát về cơ sở lý thuyết 12

3.1.1 Ưu điểm của khí nén 12

3.1.2 Nhược điểm của khí nén 12

3.1.3 Các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng điện - khí nén 13

3.1.4 Van đảo chiều 16

3.2 Giới thiệu tổng quan về biến tần 17

3.3 Giới thiệu tổng quan về PLC 20

hương 4 Thiết kế và thi công 23

4.1 Thiết kế cơ khí 23

Base Push-Pull 23

4.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy 26

4.2 Nguyên lý cấu tạo của máy 27

4.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của phễu rung 27

4.1.2 Cụm lắp ráp Roll Shaft 28

4.1.2 Cụm lắp ráp Head 33

4.1.2 Cụm dập Head Base 39

4.3 Thiết kế phần điều khiển 43

4.3.1 Lựa chọn phương án và thiết bị điều khiển 43

4.3.2 Sơ đồ mạch động lực 44

4.3.3 Sơ đồ kết nối plc FX 1N – 60MR 45

4.3.3.1 Sơ đồ kết nối thiết bị ngõ vào 45

4.3.3.2 Sơ đồ kết nối thiết bị ngõ ra 45

hương 5 ế n và kiến nghị 46

5.1 Hiệu quả của máy 46

5.2 Kiến nghị 47

Danh mục tài liệu tham khảo 49

Hình 2.1: Tổng quan công ty Plus Việt Nam Error! Bookmark not defined

Hình 2.2: Sản phẩm băng dán 6

Hình 2.3: Sản phẩm bìa đựng hồ sơ, giấy tờ 6

Hình 2.4: Sản phẩm bấm kim và kim bấm 7

Hình 2.5: Sản phẩm băng xóa 7

Hình 2.6: Sản phẩm WHIPER PUSH-PULL 8

Hình 2.7: Các thành cấu tạo của sản phẩm WHIPER PUSH-PULL 8

Hình 2.8: Các thành phần cấu tạo của chi tiết Head Base Push-Pull 8

Hình 2.9: Sơ đồ lắp ráp chi tiết Head Base Push-Pull bằng tay 9

Hình 2.10: Công nhân đang tham gia sản xuất 9

Hình 2.11: Sơ đồ lắp rắp của máy Head base push-pull 11

Hình 3.1: Xilanh tác dụng kép 14

Hình 3.2: Xilanh giảm chấn 15

Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều 16

Hình 3.4: Kí hiệu van và cách gọi tên 16

Hình 3.5: Nguyên lý hoạt động biến tần 17

Hình 3.6: Màn hình điều khiển chính của biến tần 19

Hình 3.7: Kết nối biến tần IE5 của LS 19

Hình 3.8: Một số hình ảnh của PLC 21

Hình 4.1: Tổng quan máy lắp ráp Head Base Push-Pull 23

Hình 4.2: Cụm lắp ráp roller shaft 24

Hình 4.3: Cụm lắp ráp head left head right 24

Hình 4.4: Cụm lắp ráp head base 25

Hình 4.5: Phễu rung tự động 27

Hình 4.6: Hình ảnh phễu rung trong thực tế 28

Hình 4.7: Cơ cấu trục xoay 29

Hình 4.8: Cơ cấu cần gạt 29

Hình 4.9: Cụm cơ cấu lắp rắp roller shaft 29

Hình 4.11: Ray dẫn roller 30

Hình 4.12: Ray dẫn shaft 30

Hình 4.13: Đồ gá trung gian 31

Hình 4.14: Đồ gá ray roller và shaft 31

Hình 4.15: Cụm gá thanh ray roller và shaft 31

Hình 4.16: Chi tiết chứa roller shaft 32

Hình 4.17: Cụm chứa và đẩy roller shaft 32

Hình 4.18: Cụm lắp ráp roller shaft thực tế 33

Hình 4.19: Một số cơ cấu ép 34

Hình 4.20: Cơ cấu lắp Head 34

Hình 4.21: Cụm cấp head right và head left 35

Hình 4.22: Cụm ép head right, head left 35

Hình 4.23: Xylanh dập head left 37

Hình 4.24: Xylanh dập head left 37

Hình 4.25: Khuôn chứa head right, head left 38

Hình 4.26: Cụm lắp ráp head thực tế 38

Hình 4.27: Cụm dập head base 39

Hình 4.28: Cụm cấp head 40

Hình 4.29: Thanh dẫn head 40

Hình 4.30: Cụm cấp base 41

Hình 4.31: Cơ cấu đẩy base 41

Hình 4.32: Cơ cấu lấy sản phẩm 42

Hình 4.33: Sơ đồ kết nối với các thiết bị ngoại vi 44

Hình 4.34: Sơ đồ mạch động lực máy lắp ráp “Head Base Push-Pull” 44

Hình 4.35: Sơ đồ kết nối các thiết bị ngõ vào 45

Hình 4.36: Sơ đồ kết nói các thiết bị ngõ ra 45

Bảng 2.1: Thông số biến tần IE5 20 Bảng 5.1: Bảng tính hiệu quả của máy lắp ráp “Head WH-PP” 46

PHẦN MỞ ĐẦU

Sự phát triển của nhiều ngành khoa học, công nghệ đã góp phần thúc đẩy việc nghiên cứu tự động hóa và đã tạo được những bước phát triển vượt bậc, theo hướng nâng cao khả năng ứng dụng thực tế cũng như tìm ra những phương pháp nghiên cứu mới Việc cho ra đời những hệ thống tự động hóa ứng dụng trong công nghiệp mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống xã hội, kinh tế, kỹ thuật

Hiện nay, vấn đề sử dụng các thiết bị máy móc tự động thay thế sức lao động của con người rất phổ biến, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp Sự thay thế này đã giảm được phần nào những nguy hiểm mà con người có nguy cơ gặp khi thường xuyên phải tiếp xúc trực tiếp với những hóa chất độc hại, tai nạn…

Trong quy trình sản xuất sản phẩm WHIPER PUSH-PULL của công ty TNHH Plus Việt Nam, cụ thể là công đoạn lắp ráp chi tiết Head Base Push-Pull đang tồn tại một

số nhược điểm làm giảm chất lượng sản phẩm và chi phí sản xuất cao Đây là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu của phòng kỹ thuật (TD – Technology Development section), cũng như của công ty TNHH Plus Việt Nam nói chung Nắm bắt

được nhu cầu thực tiễn đó, nhóm nghiên cứu đã quyết định lựa chọn đề tài: TH T

V TH N M Y P R P T Đ N H S PUSH-PULL” để nghiên

cứu chế tạo đưa vào quy trình sản xuất Đề tài nghiên cứu được thực hiện với sự giúp đỡ của ban lãnh đạo công ty TNHH Plus Việt Nam và ban lãnh đạo khoa Cơ điện trường Đại học Lạc Hồng

hương 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong xã hội ngày nay, khi mà sự nghiệp hiện đại hóa là mục tiêu hàng đầu của mỗi quốc gia, sự vượt trội về công nghệ là điều mỗi nước đều theo đuổi nhằm đạt được sự

ưu việt nhất trong quá trình sản xuất, nó không chỉ có ý nghĩa về mặt lợi nhuận mà còn có

ý nghĩa khẳng định sự thành công trong thương trường khi áp dụng được những công nghệ tốt nhất Việc tìm tòi nghiên cứu và tìm ra những thiết bị tốt nhất nhằm phục vụ sản xuất và đời sống chính là mục tiêu cố gắng không ngừng nghỉ của mỗi quốc gia và Việt Nam cũng không nằm ngoài dòng chảy chung đó của thế giới Tại Việt Nam khi mà việc

áp dụng khoa học công nghệ còn chưa cao và chưa được thực hiện trên quy mô lớn thì việc hiện đại hóa các quy trình sản xuất càng bức thiết hơn bao giờ hết Thực tế hiện nay tại các doanh nghiệp chúng ta đang sử dụng hàng trăm lao động cho một khâu sản xuất, việc quản lý lao động trở nên phức tạp và sản phẩm làm ra còn tùy thuộc vào lao động như tình trạng sức khỏe, kinh nghiệm, tay nghề, thì những nước phát triển đã sản xuất ra

số lượng sản phẩm đúng với số lượng ta đã làm được chỉ với những thiết bị máy móc và chỉ sử dụng một nhân công duy nhất để trông coi trong trường hợp máy móc bị lỗi Việc

tự động hóa trong sản xuất sẽ đưa ra những sản phẩm với chất lượng đúng như mong muốn và khoản chi phí rất nhỏ khi đem ra để so sánh với khoản chi phí mà chúng ta đang dùng để thuê một lượng lớn nhân công trong dài hạn Chính sự khác biệt trong công nghệ

đã mang những nước phát triển đến với một tầm cao vượt xa chúng ta Điều đó không có nghĩa là chúng ta sẽ không đuổi kịp các nước tiên tiến mà sẽ là động lực thúc đẩy, là mục tiêu cho sự phấn đấu tìm tòi và phát triển khoa học kỹ thuật để sánh vai cùng các nước tiên tiến trên thế giới

Hiện nay, Việt Nam của chúng ta đang thực hiện rất nhiều chính sách nhằm thu hút đầu tư từ các doanh nghiệp nước ngoài và đã đạt được những kết quả khả quan Các công

ty có quy mô lớn được hình thành nhưng vẫn mắc phải những hạn chế do khoa học kỹ thuật chưa cao, máy móc thiết bị vẫn còn thô sơ nên không thể đáp ứng được những yêu cầu sản xuất, năng xuất lao động chỉ ở mức trung bình trong khi lợi nhuận lại giảm sút do

việc phải thuê mướn một lượng lớn nhân công, và công ty TNHH PLUS Việt Nam cũng không tránh khỏi thực trang đó

Tại công ty PLUS Việt Nam, tuy đã nhập về một số lượng lớn máy móc thiết bị nhằm phục vụ cho quá trình sản xuất, với mong muốn nâng cao năng suất lao động và tối

ưu hóa chất lượng sản phẩm, nhưng công ty vẫn còn nhiều quy trình cần số lượng lớn nhân công Điều này đã gây ra những ảnh hưởng không tốt đến năng suất cũng như lợi nhuận của công ty khi mà chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc quá nhiều vào lao động, quy trình sản xuất mang tính thủ công không đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao

về chất lượng cũng như số lượng sản phẩm Nắm bắt được những thực trạng bất lợi đó, ban lãnh đạo công ty đã cố gắng không ngừng nhằm nâng những quy trình từ sản xuất thủ công trở thành sản xuất tự động hoặc bán tự động, mong muốn tạo được những điều kiện tốt nhất để phục vụ cho sự phát triển của công ty

Nắm bắt được nhu cầu thiết yếu đó, ban lãnh đạo trường Đại Học Lạc Hồng đã liên kết cùng công ty Plus Việt Nam và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học Tiếp thu được nền tảng giáo dục của nhà trường và với thiện chí muốn cống hiến cho sự thành công của thương hiệu Plus Việt Nam trong tương lai, nhóm chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu và chế tạo máy lắp ráp HEAD BASE WHIPER PUSH-PULL theo tiêu chí chế tạo được máy đơn giản nhất với chi phí thấp nhất nhưng mang lại hiệu quả cao nhất Đề tài “Thiết kế và thi công máy lắp ráp HEAD BASE WHIPER PUSH-PULL” hi vọng sẽ góp phần mang đến bước tiến mới cho công ty PLUS Việt Nam

Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Phương pháp quan sát thực tế: nhóm chúng tôi đã có thời gian tiếp cận với quy trình sản xuất trong công ty Plus Việt Nam từ đó tìm ra những công đoạn cần cải tiến về máy móc để nâng cao năng suất lao động

Kế thừa và phát huy những thành tựu về khoa học công nghệ tiên tiến và hiện đại, nhóm nghiên cứu đã đưa ra nhiều ý tưởng cũng như công nghệ phù hợp với giải pháp của

đề tài Từ đó lựa chọn giải pháp tốt nhất mang lại lợi nhuận cao nhất cho công ty để thực hiện việc thiết kế và thi công

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Mang đến những bước tiến vượt trội trong việc áp dụng khoa học công nghệ hiện đại vào trong quy trình sản xuất, là nền tảng cơ sở để xây dựng những quy trình tự động hóa với những thiết bị máy móc tốt nhất trong tương lai Bên cạnh đó nó còn thể hiện bản lĩnh cũng như tầm hiểu biết ngày càng được nâng cao của sinh viên khi có thể nắm bắt những kiến thức về khoa học kỹ thuật và vận dụng một cách sáng tạo, có hiệu quả vào thực tiễn cuộc sống

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tự động hóa trong sản xuất hàng hóa và nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, mang lại lợi nhuận trực tiếp cho công ty Plus Việt Nam

hương 2

TỔN QU N VỀ N TY TNHH P US V ỆT N M

2.1 iới thiệu về công ty công nghiệp Plus Việt Nam

Công ty TNHH Plus Việt Nam là một công ty chuyên sản xuất các mặt hàng văn

phòng phẩm, hầu hết các loại sản phẩm về văn phòng phẩm của Plus được sản xuất tại nhà máy ở Việt Nam, sử dụng máy móc thiết bị, vật tư và công nghệ Nhật Bản để tạo ra những sản phẩm chất lượng cao Những sản phẩm được sản xuất tại công ty TNHH Plus Việt Nam bao gồm: Bấm, Băng xóa, Băng dán, File và nhiều sản phẩm khác Với nguồn nhân lực trên 2.000 người được đào tạo kĩ lưỡng cùng với việc áp dụng hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9001 : 2000, Plus Việt Nam có năng lực làm ra những sản phẩm có chất lượng cao, đáp ứng được yêu cầu của thị trường Nhật Bản cũng như trên toàn thế giới

Hình 2.1: Tổng quan công ty Plus Việt Nam

Tổng diện tích: 29,100 m2

Diện tích xây dựng: 16,500 m2

Tổng vốn đầu tư: US $ 6,680,000

Lĩnh vực sản xuất kinh doanh: sản xuất văn phòng phẩm, file…

2.2 iới thiệu về các sản phẩm chính của công ty

2.2.1 ác loại sản phẩm băng dán

Hình 2.2: Sản phẩm băng dán

ông dụng: dùng để dán các hồ sơ, giấy tờ, bìa thư, tem …

2.2.2 ác loại sản phẩm bìa đựng hồ sơ, giấy tờ

Hình 2.3: Sản phẩm bìa đựng hồ sơ, giấy tờ

ông dụng: dùng để đựng các công văn giấy tờ trong các công ty xí nghiệp, nhà trường,

bệnh viện… và còn có công dụng sắp xếp cũng như tìm kiếm văn bản đơn giản, gọn gàng

2.2.3 ác loại sản phẩm bấm kim và kim bấm

Hình 2.4: Sản phẩm bấm kim và kim bấm

ông dụng: dùng để bấm các giấy tờ, văn bản tách rời lại với nhau

2.2.4 ác loại sản phẩm băng xóa

Hình 2.5: Sản phẩm băng xóa

ông dụng: dùng để tẩy xóa các lỗi sai trong văn bản, giấy tờ, công văn

2.2.5 iới thiệu về sản phẩm WHIPER PUSH-PULL

Hình 2.6: Sản phẩm WHIPER PUSH-PULL

Sản phẩm này trong ngành sản xuất có tên gọi là “WHIPER PUSH-PULL”, ngoài

ra trên thị trường sản phẩm có tên gọi phổ biến là “băng xóa” Đây là một trong những sản phẩm thuộc mặt hàng văn phòng phẩm Nó được sử dụng rộng rãi trong công sở, trường học… mà đối tượng hướng tới chủ yếu là học sinh, sinh viên Đúng như tên gọi của nó, “băng xóa” dùng để che lấp những lỗi về chính tả và số liệu trong những văn bản thông thường mà nó được phép sử dụng Sản phẩm này có ưu điểm hơn so với sản phẩm bút xóa nước là che lấp những phần văn bản không cần thiết hoặc có lỗi một cách tinh tế, không làm ảnh hưởng tới chất liệu giấy, không làm mất nhiều thời gian của người sử dụng

2.3.6 ấu tạo cơ bản bên trong của sản phẩm

Hình 2.7: Các thành cấu tạo của sản phẩm WHIPER PUSH-PULL

2.3 ý do chọn đề tài

2.3.1 ác thành phần cấu tạo của chi tiết Head Base Push-Pull

Hình 2.8: Các thành phần cấu tạo của chi tiết Head Base Push-Pull

2.3.2 Sơ đồ khối các công đoạn lắp ráp bằng tay của công nhân

Để cấu thành nên sản phẩm Whiper Push-Pull cần trải qua nhiều công đoạn, trong

đó lắp ráp Head Base Push-Pull là công đoạn giữ vai trò cơ bản và rất quan trọng, đặc biệt chiếm một số lượng lớn nhân công tham gia sản xuất

Hình 2.10: Công nhân đang tham gia sản xuất Hình 2.9: Sơ đồ lắp ráp chi tiết Head Base Push-Pull bằng tay

Công đoạn lắp ráp Head Base Push-Pull bằng phương pháp thủ công đang tồn tại một số nhược điểm cần phải giải quyết: thứ nhất, việc lắp ráp bằng tay có thể xảy ra nhiều sai sót làm giảm chất lượng sản phẩm do trong quá trình lắp ráp người công nhân không hoàn toàn tập trung, vấn đề sức khỏe không tốt nên làm mất lòng tin của người tiêu dùng vào thương hiệu; thứ hai, với số lượng đơn đặt hàng ngày càng tăng cao của sản phẩm Whiper Push-Pull thì việc sản xuất thủ công không thể đáp ứng được yêu cầu về thời gian; thứ ba, như nhóm nghiên cứu đã trình bày ở trên, với số lượng đơn đặt hàng đang tăng cao đồng nghĩa với việc phải cần đến một lượng lớn nhân công làm tăng chi phí sản xuất Chính những khuyết điểm được phân tích trên đã khiến việc tự động hoá các qui trình đang là vấn đề mà công ty quan tâm hàng đầu nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm

2.3.3 ý do chọn đề tài

Chi tiết Head Base Push-Pull là một chi tiết tương đối khó trong phần lắp ráp bởi

có nhiều chi tiết nhỏ ráp lại với nhau, cần sự chính xác cao, công nhân phải tốn nhiều thời gian trong giai đoạn này Mặt hàng WHIPER PUSH-PULL cũng là một trong những mặt hàng thế mạnh của công ty, với nhiều đơn hang từ khắp nơi trên thế giới mà nhiều nhất được suất sang Mỹ Nhận ra được những yêu cầu đó, nhóm chúng tôi đã quyết định

nghiên cứu và chế tạo “máy lắp ráp Head Base Push-Pull” để cải thiện những vấn đề đã

nói ở trên về chi tiết Head Base Push-Pull

Mục đích của đề tài: Nghiên cứu và chế tạo “máy lắp ráp Head Base Push-Pull”

để thay thế lao động thủ công bằng máy móc hiện đại và phục vụ tốt nhất cho quy trình sản xuất, tăng năng suất lao động cũng như chất lượng sản phẩm

2.3.4 Yêu cầu và hướng giải quyết của đề tài

2.3.4.1 Yêu cầu đặt ra của công ty

Sản phẩm sau khi cải tiến kĩ thuật phải đảm bảo:

 Tỉ lệ sản phẩm làm ra bị lỗi cho phép là: 1/1000

 Thời gian lắp ráp chi tiết giảm tối đa từ 16.5s xuống còn 6-7s/1 sản phẩm so với lắp ráp thủ công

 Giảm tối thiểu số lượng nhân công làm việc tại khâu lắp ráp chi tiết

 Chất lượng sản phẩm được đảm bảo

Nắm bắt đựơc yêu cầu của công ty, nhóm đã đề xuất nhiều phương án thiết kế và

thi công máy lắp ráp Head Base Push-Pull và chọn ra được giải pháp tốt nhất, nhằm

nâng cao năng suất, tăng tính ổn định của sản phẩm, giảm chi phí nhân công… ban lãnh đạo công ty đã đồng ý và đánh giá cao phương án thiết kế của nhóm

3.2.4.2 Hướng giải quyết của đề tài

Quan sát và tìm hiểu thực tế việc lắp ráp Head Base Push-Pull bằng phương pháp

thủ công, từ đó lên ý tưởng thiết kế một mô hình lắp ráp mang tính chất tự động có thể thay thế được số lượng nhân công hiện tại, đặc biệt có thể đáp ứng một cách tối đa yêu cầu về số lượng và chất lượng sản phẩm Sau đó, nhóm đã thiết kế và mô phỏng nguyên

lý làm việc của máy dựa trên phần mềm SolidWorks và cũng đã tạo một số mô hình để kiểm nghiệm tính sát thực của máy (dựa trên việc đảm bảo các thông số kĩ thuật như: số

đo về lực, độ chính xác của sản phẩm…) Bản mô phỏng trên máy đã được ban lãnh đạo công ty kiểm nghiệm và cho phép nhóm thiết kế bản vẽ chính thức

 Sơ đồ lắp rắp của máy Head base push-pull

Hình 2.11: Sơ đồ lắp rắp của máy Head base push-pull

hương 3

ơ Sơ ý Thuyết

3.1 hái quát về cơ sở lý thuyết

3.1.1 Ưu điểm của khí nén

Không yêu cầu cao đặc tính kĩ thuật của nguồn năng lượng : 3-8 bar

Khả năng quá tải lớn của động cơ khí

Độ tin cậy cao ít trục trặc kĩ thuật

Tuổi thọ cao

Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ và đảm bảo môi trường sạch vệ sinh

Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít

Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điểu khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt vận tốc cao

3.1.2 Như c điểm của khí nén

Thời gian đáp ứng chậm hơn so với điện tử

Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử, chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn Khả năng điểu khiển phức tạp kém

Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh

Lực truyền trọng tải thấp

Dòng khí nén thoát ra đường dẫn gây tiếng ồn

Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 ngưỡng

3.1.3 ác phần tử trong hệ thống điều khiển bằng điện - khí nén

 ơ cấu chấp hành

Xilanh có nhiệm vụ biến đổi năng lượng thế năng hay động năng của lưu chất thành năng lượng cơ học - chuyển động thẳng hoặc chuyển động quay (góc quay <360o) Thông thường xilanh được lắp cố định, píttông chuyển động Một số trường hợp píttông có thể cố định, xilanh chuyển động Píttông bắt đầu chuyển động khi lực tác động một trong hai phía của nó (lực áp suất, lò xo hoặc cơ khí ) lớn hơn tổng các lực cản có hướng ngược lại chiều chuyển động (lực ma sát, phụ tải, lò xo, thủy động, lực ì…) Xilanh được chia làm 2 loại: xilanh lực và xilanh quay Trong xilanh lực, chuyển động tương đối giữa píttông và xilanh

là chuyển động tịnh tiến Trong xilanh quay chuyển động giữa píttông với xilanh là chuyển động quay Góc quay thường nhỏ hơn 360o

ông thức tính lực đẩy của píttông [3]

Ff [N] Lực ma sát, phụ thuộc vảo chất lượng bề mặt giữa

píttông và xilanh, vận tốc chuyển động píttông lên loại vòng đệm

Phân loại

Xilanh tác động kép không có giảm chấn ở cuối hành trình

Xilanh tác động kép có giảm chấn ở cuối hành trình

Xilanh có vòng đệm nam châm từ

Xilanh tác động kép không có giảm chấn ở cuối hành trình

Xilanh tác dụng kép được sử dụng trong trường hợp cần thực hiện hai chiều có điều khiển, trái với loại tác động đơn loại xilanh này ta muốn di chuyển theo chiều nào đó, ta

phải cung cấp khí nén cĩ áp suất tương đối vào trong buồng của xilanh, và khí trong buồng cịn phải được nối với cửa xả

Loại xilanh tác dụng kép khơng cĩ giảm chấn ở cuối hành trình, khi píttơng chuyển động đến cuối hành trình thường bị va đập rất mạnh giữa píttơng với các nắp che kín của hai đầu xilanh nhất là các xilanh cĩ tốc độ cao sẽ gây ra hư hỏng píttơng và va trạm lớn.Chỉ sử dụng loại xilanh này khi hành trình làm việc ngắn hơn chiều dài làm việc của xilanh và phải bố trí giới hạn hành trình cho thích hợp

Hình 3.1: Xilanh tác dụng kép

Nếu khơng tính đến lực ma sát, lực chuyển động lên cần píttơng được tính theo cơng thức

F = P.A

P – Áp suất chất lỏng; A – Diện tích làm việc của píttơng

Diện tích làm việc của píttơng phía khoang píttơng được tính theo cơng thức:

3 Trục piston

4 Dẫn hướng trục

5.Đệm kín trục

6 Vòng chắn bụi

7 Nắp xilanh

8, 13 Cửa lưu chất

9 Thân xilanh

10 Buồng trục

11 Buồng piston

12 Đế xilanh

H p

F H

A

V  

H – Là khoảng chạy của píttông

Vận tốc chuyển động của píttông phụ thuộc vào lưu lựơng Q và diện tích làm việc F của píttông Nếu không kể đến rò rỉ:

A

Q

v 

Xi lanh tác động kép có giảm chấn ở cuối hành trình

Để tránh sự va đập và dẫn tới các hư hỏng các trang thiết bị trong xilanh người ta thiết kế chế tạo một hệ thống giảm chấn điều chỉnh được ở cuối hành trình ở các xilanh có giảm chấn ở cuối hành trình được bố trí 1 hay 2 phía đầu trên của xilanh Với xilanh loại này người ta chế tạo trên mỗi nắp của xilanh một cửa thoát khí nhỏ còn gọi là cửa phụ có lắp van tiết lưu một chiều và van tiết lưu này có thể điểu chỉnh được Trên cần píttông ở mỗi bên píttông chính có thêm một píttông phụ Khi có khí nén vào một cửa của xilanh, píttông di chuyển, khí sẽ thoát ra hai bên cửa chính và phụ của xilanh

Khi píttông di chuyển về gần cuối hành trình,lúc đó cửa lớn thoát khí chính trên nắp xilanh bị đóng lại, khí còn lại ở đoạn cuối hành trình bị nén lại do quán tính của píttông phải thoát ra cửa phụ qua van tiết lưu và hiệu ứng giảm chấn được hình thành

Xilanh có vòng đệm từ trường

Các vòng đệm mang từ tính bọc xung quanh píttông tiếp xúc với xilanh không mang

từ tính Cấu tạo này của xilanh có thể giúp ta đặt các sensor từ ở cuối hành trình bên ngoài thân xilanh để nhận tín hiệu điều khiển xilanh hoàn thành một hành trình

Hình 3.2: Xilanh giảm chấn

Ký hiệu

3.1.4 Van đảo chiều [3]

Khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12) thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa

xả (3), khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), ví dụ tác động bằng khí nén nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (2) và (3) bị chặn lại Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, dưới tác động của lò xo thì nòng van trở về vị trí ban đầu

Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều

í hiệu và tên gọi một số van đảo chiều [3]

Hình 3.4: Kí hiệu van và cách g i tên

3.2 iới thiệu tổng quan về biến tần [10]

Biến tần có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhưng biến tần đạt được hiệu quả cao nhất trong ứng dụng điều khiển vô cấp tốc độ động cơ để đáp ứng các yêu cầu về công nghệ Tùy vào việc ứng dụng biến tần trong những lĩnh vực điều khiển khác nhau mà hiệu quả của nó mang lại cho người ứng dụng thể hiện ở các mặt khác nhau Như trong đề tài thì nó dùng điều khiển vô cấp phễu rung

Nguyên lý làm việc của bộ biến tần khá đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều một pha hay ba pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cos(φ) của hệ biến tần có giá trị không phụ thuộc vào tải và bằng ít nhất là 0.96 Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chỉnh độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến bộ công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn công suất hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu

âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ

Hình 3.5: Nguyên lý hoạt động biến tần

Cấu trúc của bộ biến tần bán dẫn: Bộ biến tần là thiết bị biến đổi nguồn điện từ tần

số cố định (thường 50Hz) sang nguồn điện có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ xoay chiều

Điện áp xoay chiều tần số cố định (50Hz) được chỉnh lưu thành nguồn một chiều nhờ bộ chỉnh lưu (CL), (có thể là không điều khiển hoặc bộ chỉnh lưu điều khiển), sau đó qua bộ lọc và bộ nghịch lưu (NL) sẽ biến đổi thành nguồn điện áp xoay chiều ba pha có tần số biến đổi cung cấp cho động cơ

Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ cài đặt mong muốn

Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hở không đổi trong vùng điều chỉnh momen không đổi

Có khả năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số

Ưu điểm của biến tần

Cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều

Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm việc được trong nhiều môi trường khác nhau

Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng

Có khả năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau

Các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc (dệt, băng tải )

Các thiết bị đơn lẻ yêu cầu tốc độ làm việc cao (máy li tâm, máy mài )

Các đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn:

Dãy tần số từ 0.1 đến 400Hz

Xử lý tín hiệu -10 ~ 10VDC, 0 ~10VDC , 4 ~ 110mA

Cổng giao tiếp RS - 485

Thời gian tăng – giảm tốc: 0.1 giây đến 3600 giây

Phanh hãm DC: Tần số hoạt động 0 ~ 400Hz, thời gian khởi động từ 0- 25 giây, thời gian dừng, từ 0 - 25 giây

Ngõ ra Analog: Chọn tần số ngõ ra hoặc giám sát dòng

Các chức năng bảo vệ: Qúa tải, quá dòng, thấp áp, quá tải motor, dòng rò, quá tải, quá nhiệt, ngắn mạch

Phím hiển thị: 8 ký tự, 5 số, 7 đoạn LED, 8 trạng thái LED, tần số chủ, tần số ngõ

ra, dòng ngõ ra, custom units, giá trị tham số để cài, đặt, xem lại và báo lỗi, Run, Stop, Reset, Fwd/Rev, Job

Hình 3.6: Màn hình điều khiển chính của biến tần

Sơ đồ kết nối: Nhóm sử dụng biến tần một pha hoặc kết nối biến tần 3 pha vào 220V và nối ngõ ra vào phễu rung

Hình 3.7: Kết nối biến tần IE5 của LS

Dòng biến tần LS - IE5 với kích thước nhỏ hơn 5% so với các sản phẩm trước

đó Với IE5, vận hành trở lên dễ dàng bới 6 phím chức năng và 1 triết áp trên mặt, đồng thời vẫn đảm bảo giới hạn các thông số bảo vệ với 100 thông số truy cập

ảng 2.1 Thông số biến tần 5

50/60Hz

0 - 10V, 4 - 20 mA

Thông số cài đặt biến tần

f = 44.80 (mức ổn định)

Acc = 0 ( thời gian chạy)

Dec = 0 ( thời gian dừng)

Drv = 1 (điều khiển bằng tín hiệu)

Frq = 3 (điều khiển bằng biến trở ngoài)

P16 = 160 (cài đặt thông số tần số lớn nhất)

P17 = 110 (cài đặt thông số tần số cơ bản)

3.3 iới thiệu tổng quan về P [4][8]

PLC hay còn được gọi là: thiết bị điều khiển logic khả trình, viết tắt của cụm từ Programmable Logic Control Hình thành từ nhóm các kỹ sư hãng General Motors năm

1968 với ý tưởng ban đầu là thiết kế một bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu sau:

Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ dễ hiểu

Dễ dàng sửa chữa và thay thế

n dịnh trong môi trường công nghiệp

PLC là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc thể hiện thuật toán đó bằng mạch số

Một số hình ảnh PLC thông dụng

Hình 3.8: Một số hình ảnh của PLC

Như vậy PLC là một bộ điều khiển số nhỏ gọn:

Dễ dàng thay đổi thuật toán

Dễ dàng trao đổi thông tin với máy tính và các PLC khác

Chương trình điều khiển:

Toàn bộ được lưu trong bộ nhớ dưới dạng các khối

Chương trình được thực hiện lặp lại liên tục theo chu kỳ quét

ấu tạo của P

Hinh 3.9: Cấu tr c điều khiền của PLC

Các thành phần của PLC: Vì là bộ điều khiển nên PLC cũng có tính năng như một máy tính với: