Thiết kế, chế tạo hệ thống dán nhãn chai 500 ML tự động

Giới hạn đề tài Máy dán nhãn chai 500 ml là một sản phẩm phức tạp đòi hỏi sự kết hợp của nhiều kiến thức như cơ, điện, điều khiển, lắp ráp… Ở góc độ đồ án tốt nghiệp đại học và những hạ

i

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2

1.1.Đặt vấn đề 2

1.2.Mục tiêu nghiên cứu 3

1.3.Đối tượng nghiên cứu 3

1.4.Giới hạn đề tài 3

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 4

2.1.Khái niệm 4

2.2.Đặc trưng của máy dán nhãn chai tự động 4

2.2.1.Tính năng tự động cao 4

2.2.2.Tính linh hoạt cao 4

2.2.3.Tính cơ động, gọn nhẹ, dễ dàng sửa chữa,bảo hành 4

2.2.4.Tính công nghệ 4

2.3.Công dụng của máy dán nhãn chai tự động 5

2.4.Nhu cầu và ứng dụng của máy dán nhãn chai tự động trong sản xuất 5

2.4.1.Nhu cầu trong nghành sản xuất thực phầm 5

2.4.2.Nhu cầu trong nghành sản xuất dược phẩm, y tế 6

2.4.3.Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp 6

2.5.Tìm hiểu một số loại máy dán nhãn chai tự động hiện có trên thị trường 10

2.5.1.Máy dán nhãn chai tròn tự động NTMD 001 10

2.5.2.Máy dán nhãn chai tròn tự động CH-150 11

2.5.3.Máy dán nhãn chai tròn tự động LABEL-795V 12

2.5.4.Một số loại máy dán nhãn chai tự động khác 13

CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG DÁN NHÃN CHAI 500 ML 14

3.1.Cơ sở lý thuyết phần 14

3.2.Các phần mềm được sử dụng cho hệ thống 14

3.2.1.Auto CAD 2007 14

3.2.2.MICRO WIN STEP7 V4.0 SP9 15

CHƯỠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÁN NHÃN CHAI 500 ML 16

4.1.Cấu tạo của hệ thống 16

4.1.1.Phần cơ khí 16

ii

4.1.2.Phần điều khiển 16

4.2.Tính toán thiết kế đề tài 16

4.2.1.Quy trình hoạt động 16

4.2.2.Yêu cầu khi thiết kế 17

4.2.2.1.Chuyển động chính 17

4.2.2.2.Yêu cầu khi thiết kế 17

4.2.3.Phân tích các cơ cấu dán nhãn chai hiện nay 17

4.2.3.1.Cơ cấu dán nhãn chai nằm ngang 17

4.2.3.2.Cơ cấu dán nhãn chai đứng 19

4.2.4.Lựa chọn phương án thiết kế 19

4.2.4.1.Phương án 1: máy dán nhãn dùng con lăn di động 20

4.2.4.2.Phương án 2: máy dán nhãn dùng cơ cấu kẹp thủy lực 21

4.2.4.3.Phương án 3: máy dán nhãn dùng cơ cấu băng ma sát 23

4.2.4.4.Kết luận 25

4.3.Thiết kế động lực học của máy 25

4.3.1.Yêu cầu đối với hệ thống truyền động 25

4.3.2.Tổng quan về chai nhựa tròn 500ml 27

4.3.3.Tìm hiểu và tính toán băng tải 27

4.3.3.1.Khái niệm 27

4.3.3.2.Phạm vi ứng dụng 27

4.3.3.3.Phân loại 28

4.3.3.4.Tính toán băng tải 32

4.3.4.Tính toán bộ truyền ngoài 40

4.3.4.1 Nguyên lí hoạt động bộ truyền đai 40

4.3.4.2.Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng bộ truyền đai 41

4.3.4.3.Tính chọn bộ truyền đai 42

4.3.5.Chọn động cơ bước điều khiển nhãn dán 46

4.3.5.1.Khái niệm động cơ bước 46

4.3.5.2.Vai trò của động cơ bước 47

4.3.5.3.Một số loại động cơ bước 47

4.3.5.4.Hoạt động của động cơ bước 49

4.3.5.5.Tính chọn động cơ bước 50

4.3.6.Chọn băng ma sát cho hệ thống 52

4.3.7.Tính chọn ổ lăn 52

4.4.Tính toán thiết kế điện tử 54

4.4.1.Giới thiệu thiết bị 54

iii

4.4.1.1.PLC S7-200 54

4.4.1.2.Driver điều khiển động cơ bước Microstep TB 6600-40VDC 63

4.4.1.3.Cảm biến quang Optex KR 250N 66

4.4.1.4.Bộ đổi nguồn từ 24V sang 5V 67

4.4.2.Tính toán thiết kế điện tử cho hệ thống 68

4.4.2.1.Sơ đồ khối 68

4.4.2.2.Sơ đồ nối dây 69

4.4.2.3.Nguyên lí hoạt động 69

4.4.2.4.Chức năng của từng khối 69

4.4.2.5.Code chạy chương trình cho PLC S7200 70

CHƯƠNG 5 : QUÁ TRÌNH THI CÔNG, LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MÁY 76

5.1.Tìm hiểu về các phương phám gia công chi tiết 76

5.2.Quy trình gia công các chi tiết của mô hình 76

5.2.1.Yêu cầu khi thi công, lắp ráp 76

5.2.1.1.Hệ thống khung đỡ và hệ thống làm việc 77

5.2.1.2.Hệ thống điện 78

5.2.2.Qúa trình thi công và lắp ráp 79

5.2.2.1.Bản vẽ chi tiết của hệ thống 79

5.2.2.2.Qúa trình thi công và lắp ráp 82

5.3.Bảo dưỡng và vận hành máy 88

5.3.1.Vận hành máy 88

5.3.1.1 Hiểu biết cần thiết trước khi vận hành máy 88

5.3.1.2 Nguyên lí hoạt động của mô hình 89

5.3.1.3 Vận hành toàn hệ thống 89

5.3.1.4 Vận hành từng khâu 89

5.3.2.Bảo dưỡng và thay thế 90

CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ KẾT LUẬN 92

6.1.Kết quả đạt được 92

6.2.Hướng phát triển đề tài 92

6.3.Kết luận 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 : Một sản phẩm bia chai được dán nhãn 5

Hình 2.2 : Một sản phẩm chai thuốc được dán nhãn 6

Hình 2.3: Quá trình dán nhãn chai bia tại nhà máy Budweiser ở cộng hòa SEC 9

Hình 2.4: Quá trình dán nhãn chai trà xanh O° tại nhà máy Tân Hiệp Phát 9

Hình 2.5: Máy dán nhãn chai tròn NTMD001 10

Hình 2.6: Máy dán nhãn chai tròn CH-150 11

Hình 2.7: Máy dán nhãn chai tròn LABEL 795V 12

Hình 2.8: Máy dán nhãn chai tròn LA800 13

Hình 2.9: Máy dán nhãn chai tròn ADP-490S 13

Hình 3.1: Phần mềm Auto CAD 2007 14

Hình 3.2: Phần mềm MICRO WIN STEP 7 V4.0 SP9 15

Hình 4.1 : Cơ cấu máy dán nhãn chai nằm ngang 18

Hình 4.2 : Cơ cấu máy dán nhãn chai đứng 19

Hình 4.3 : Máy dán nhãn dùng con lăn di động 20

Hình 4.4 : Máy dán nhãn dùng cơ cấu thủy lực 21

Hình 4.5 : Máy dán nhãn dùng cơ cấu băng ma sát loại 1 23

Hình 4.6 : Máy dán nhãn dùng cơ cấu băng ma sát loại 2 24

Hình 4.7 : Sơ đồ động lực của hệ thống 25

Hình 4.8 : Sơ đồ động hệ thống truyền động 26

Hình 4.9 : Băng tải xích 28

Hình 4.10 : Băng tải con lăn 29

Hình 4.11 : Băng tải cao su 29

Hình 4.12 : Băng tảu xoắn ốc 30

Hình 4.13 : Băng tải đứng 30

Hình 4.14 : Băng tải linh hoạt 31

Hình 4.15 : Băng tải rung 32

v

Hình 4.16 : Cấu tạo băng tải cao su 33

Hình 4.17 : Sơ đồ tính lực căng băng tải 37

Hình 4.18 : Biểu đồ lực căng trên băng tải 38

Hình 4.19 : Cấu tạo động cơ SPG S6D15-24A 39

Hình 4.20 : Động cơ SPG S6D15-24A 39

Hình 4.21 : Cấu tạo bộ truyền đai 40

Hình 4.22 : Bộ truyền đai 40

Hình 4.23 : Sơ đồ truyền động đai 41

Hình 4.24 : Bộ truyền đai răng 42

Hình 4.25 : Động cơ bước 46

Hình 4.26 : Sơ đồ động cơ bước biến trở từ 47

Hình 4.27 : Sơ đồ động cơ bước đơn cực 48

Hình 4.28 : Sơ đồ động cơ bước hai cực 48

Hình 4.29 : Sơ đồ động cơ bước nhiều pha 48

Hình 4.30 : Các bộ phận cấu thành động cơ bước 49

Hình 4.31 : Cơ chế quấn cuộn nhãn của động cơ bước 51

Hình 4.32 : Động cơ bước thực tế dùng trong mô hình 52

Hình 4.33 : Cấu trúc cơ bản của PLC S7 200 55

Hình 4.34 : Hình dạng bên ngoài của PLC S7-200 CPU 224 56

Hình 4.35 : Cổng truyền thông 58

Hình 4.36 : PLC được mở rộng 60

Hình 4.37 : Cách đặt địa chỉ cho các modul mở rộng CPU 224 61

Hình 4.38 : Ngôn ngữ LAD 62

Hình 4.39 : Ngôn ngữ STL 62

Hình 4.40 : Ngôn ngữ SBD 63

vi

Hình 4.41 : Sơ đồ nối dây Driver TB6600 64

Hình 4.42 : Sơ đồ nguyên lý của Driver TB6600 65

Hình 4.43 : Driver TB6600 65

Hình 4.44 : Bên trong Driver TB6600 66

Hình 4.45 : Cảm biến Optex Kr 250N 67

Hình 4.46 : Bộ đổi nguồn 24v sang 5v 67

Hình 4.47 : Sơ đồ nối dây 69

Hình 5.1 : Mối quan hệ giữa các nhân tố tới việc lắp ráp 77

Hình 5.2 : Hình chiếu đứng của hệ thống dán nhãn chai 500 ml tự động 79

Hình 5.3 : Hình chiếu bằng của hệ thống dán nhãn chai 500 ml tự động 79

Hình 5.4 : Bản vẽ cặp bánh đai 80

Hình 5.5 : Bản vẽ gối đỡ 80

Hình 5.6 : Bản vẽ cơ cấu cấp nhãn 81

Hình 5.7 : Bản vẽ rulo 81

Hình 5.8 : Khung máy đã được lắp ráp xong và lắp đặt một số chi tiết 82

Hình 5.9 : Băng tải được lắp ráp hoàn chỉnh 82

Hình 5.10 : Lắp ráp băng tải lên khung máy 83

Hình 5.11 : Bộ truyền đai răng 83

Hình 5.12 : Bộ truyền đai được lắp ráp lên khung máy 84

vii

Hình 5.13 : PLC được sử dụng trong mô hình 84

Hình 5.14 : Driver Microstep được sử dụng trong mô hình 85

Hình 5.15 : Băng ma sát 85

Hình 5.16 : Cuộn cấp nhãn 86

Hình 5.17 : Các chi tiết được lắp ráp trên khung máy 86

Hình 5.18 : Các chi tiết được lắp ráp trên khung máy 87

Hình 5.19 : Các chi tiết được lắp ráp trên khung máy 87

Hình 5.20 : Hoàn thiện hệ thống 88

Hình 5.21 : Quy trình bảo dưỡng, sữa chữa 91

Hình 6.1 : Mô hình máy đã hoàn thành 92

viii

LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết, ngành cơ khí là một trong những ngành công nghiệp chủ yếu sản xuất ra máy móc và các công cụ, thiết bị quan trọng khác, là một trong số chỉ tiêu đánh giá sự tiến bộ khoa học kỹ thuật của một quốc gia Mức độ phát triển, khối lượng nhịp độ, cơ cấu ngành cơ khí ảnh hưởng đến chỉ tiêu sản xuất của xã hội

Cơ cấu ngành cơ khí rất đa dạng những nhóm ngành như : cơ khí chế tạo máy, cơ khí chính xác, cơ khí xây dựng… được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày của chúng ta hiện nay Trong đó đi đôi cùng sự phát triển của ngành cơ khí là ngành tự động hóa, một trong những ngành kĩ thuật trọng điểm của quốc gia

Sau thời gian học tập ở trường cũng như trong quá trình đi làm thêm, thực tập, được sự chỉ bảo tận tình của thầy, cô khoa Cơ – Điện – Điện Tử , bạn bè, người thân… nhóm cũng đã tích lũy được một vốn kiến thức nhất định Được sự đồng ý của giáo viên

hướng dẫn nhóm quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình máy dán nhãn chai nhựa tròn 500 ml tự động”

Bằng sự nỗ lực, phấn đấu của bản thân nhóm, sự hướng dẫn tận tình của thầy

Nguyễn Văn Nhanh, gia đình và bạn bè, nhóm đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời

hạn Do thời gian thực hiện đồ án có hạn, trình độ còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót Nhóm rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy, cô cũng như

là các bạn sinh viên để đồ án tốt nghiệp này hoàn thiện hơn nữa Xin chân thành cảm ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2017

Nhóm sinh viên thực hiện

(kí và ghi rõ họ tên)

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề

Ngành cơ khí nước ta trong những năm qua tuy đã có những bước phát triển đáng kể nhưng vẫn còn khoảng cách khá xa so với các nước tiên tiến trên nhiều lĩnh vực như cơ khí chính xác, các loại máy phục vụ cho những ngành nghề khác nhau trong lĩnh vực như

y tế, xây dựng, sản xuất sản phẩm… Ngoài việc đầu tư nghiên cứu có trọng điểm, ngành

cơ khí cần phải nỗ lực hơn nữa, nhanh chóng nắm bắt công nghệ tiên tiến để tiết kiệm thời gian, chi phí nghiên cứu, giá thành máy móc và giảm khoảng cách công nghệ với các nước tiên tiến

Các loại máy chuyên dùng cho các ngành nghề khác nhau, trong đó có ngành tự đông hóa là một trong những hướng đi trọng điểm đó Ngành tự động hóa của nước ta phát triển nhanh chóng trong một vài năm trở lại đây, bằng chứng là hàng loạt dây chuyền sản xuất tự động đã được đưa vào hoạt động, nhiều nhà máy sản xuất được vận hành và khai thác Để đạt được những thành tựu như thế đa phần chúng ta phải dựa vào công nghệ, máy móc nhập ở nước ngoài, giá thành cao khiến tỉ lệ ứng dụng ở các vùng còn thấp, chưa đạt đước hiểu quả kinh tế như mong đợi Vì vậy tìm hiểu, nghiên cứu chế tạo máy móc dùng trong tự động hóa mang thương hiệu Việt là vấn đề vô cùng cấp thiết và thu hút được nhiều công trình nghiên cứu

Từ những ý tưởng và niềm đam mê công nghệ chế tạo máy, nhóm sinh viên đã

quyêt định thực hiện đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình máy dán nhãn chai nhựa tròn 500

ml tự động”

Hy vọng rằng đây sẽ là một phần đóng góp của nhóm trong quá trình góp phần thúc đẩy hơn nữa việc tìm hiểu và chế tạo các loại máy chuyên dùng trong ngành tự động hóa nói riêng và trong lĩnh vực cơ khí nói chung

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, thiết kế bản vẻ, điều khiển máy dán nhãn chai 500 ml phục vụ cho việc kinh doanh ở các hộ gia đình, các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ… Bộ điều khiển chạy trực tiếp và giao tiếp với người dùng, không cần thông qua chỉnh sửa trên máy tính PC

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Lý thuyết về cơ cấu chuyển động máy để tìm ra cơ cấu của máy dán nhãn chai 500ml

- Tìm hiểu, tính toán, thiết kế khung, chuyển động của máy…

- Nghiên cứu về cài đặt hệ thống điện, cảm biến, động cơ…

- Nghiên cứu về quá trình thí nghiệm của máy

1.4 Giới hạn đề tài

Máy dán nhãn chai 500 ml là một sản phẩm phức tạp đòi hỏi sự kết hợp của nhiều kiến thức như cơ, điện, điều khiển, lắp ráp… Ở góc độ đồ án tốt nghiệp đại học và những hạn chế về thời gian và kinh phí, nhóm sinh viên đề xuất thực hiện đề tài ở các nội dung

- Tìm hiểu lý thuyết về cơ cấu chuyển động của máy

- Tìm hiểu, tính toán, thiết kế khung, chuyển động của máy…

- Nghiên cứu về cài đặt hệ thống điện, cảm biến, động cơ…

- Nghiên cứu về quá trình thí nghiệm của máy

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DÁN NHÃN CHAI TỰ ĐỘNG

2.1 Khái niệm

Máy dán nhãn tự động là loại máy được dùng để dán nhãn chai cho những chai, lọ, bao bì sản phẩm của nhiều ngành công nghiệp khác nhau Được sản xuất dựa trên dây chuyền công nghệ hiện đại máy dán nhãn tự động đã đem lại hiệu suất cũng công việc cũng như chất lượng sản phẩm tốt nhất với những bao bì được dán nhãn một cách hoàn hảo, không bị gấp, nhăn hay bong tróc trong quá trình dán nhãn, tăng lên giá trị thẩm mỹ cho từng loại sản phẩm

2.2 Đặc trưng của máy dán nhãn chai tự động

2.2.1 Tính năng tự động cao

Máy dán nhãn chai tự động có thiết kế rất dễ sử dụng, không cần quá nhiều thao tác để vận hành máy, tùy vào mục đích của nơi sử dụng, giúp cho chúng ta giảm được chi phí nhân công trực tiếp, từ đó nâng cao được năng suất sản xuất

2.2.2 Tính linh hoạt cao

Chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng, thích ứng tới từng nhu cầu dán nhãn chai khác nhau Do đó rút ngắn được khoảng thời gian phụ và chuẩn bị khởi động máy Bất cứ lúc nào cũng có thể bắt đầu tiến hành vận hành với chương trình sẵn

có hoặc chuyển đổi sang chương trình khác

2.2.3 Tính cơ động, gọn nhẹ, dễ dàng sửa chữa, bảo hành

Máy có thiết kế khá nhỏ gọn, trọng lượng máy khoảng từ 50 – 60 kg, dễ dàng vận chuyển máy từ nơi này sang nơi khác, thích hợp với những nơi có không gian làm việc giới hạn như nhà dân hoặc các xưởng sản xuất nhỏ lẻ Bên cạnh đó máy khá dễ tháo lắp,

tra mỡ, dầu cho các cơ cấu vận hành được trơn tru, hiệu quả trong quá trình hoạt động

2.2.4 Tính công nghệ

Máy dán nhãn tự động sẽ không bao giờ bị lỗi thời so với ngành sản xuất, vì những tính năng nổi trội và phù hợp với công đoạn đóng gói và dán nhãn vào sản phẩm

2.3 Công dụng của máy dán nhãn chai tự động

Có khả năng hút túi và dán nhãn trên túi

In nhiệt tốt

Dán nhãn tự động trên dây xích băng truyền hay trên băng tải

Với ưu điểm góc quay chính xác của động cơ bước do đó sản phẩm sẽ được bắn ra

ở một vị trí cực kỳ chuẩn và không để lại nếp nhăn của nhãn trên bề mặt sản phẩm

Chế độ tách nhãn linh động và khoảng cách giới hạn bề rộng nhãn lớn giúp thao tác thay đổi các cuộn nhãn có nhiều kích thước khác nhau một cách dễ dàng

2.4 Nhu cầu và ứng dụng của máy dán nhãn chai tự động trong sản xuất

2.4.1 Nhu cầu trong nghành sản xuất thực phẩm

Xã hội ngày càng phát triển đời sống người dân ngày càng được nâng cao Do

đó, nhu cầu ăn uống của người dân cũng được nâng cao Chính vì vậy mà những năm gần đây các loại nước ngọt, nước giải khát đóng chai (Cocacola, Pepsi, Trà xanh Oonước ép trái cây đóng chai ) , các loại nước uống có cồn ( chai bia, chai rượu…), các loại thực phẩm đóng chai ( nước mắm, chai tương ) phục vụ cho người dân rất đa dạng và được bán rộng khắp trên cả nước tạo điều kiện thuận lợi cho người tiêu dùng trong việc chọn lựa, đa dạng cả về mẫu mã lẫn chất lượng

Hình 2.1: Một sản phẩm bia chai được dán nhãn

2.4.2 Nhu cầu trong nghành sản xuất dược phẩm, y tế

Nhãn dược phẩm, y tế rất quan trọng với mỗi sản phẩm của các hãng dược phẩm

vì nó có thể bao gồm nhiều ngôn ngữ, liều lượng, hướng dẫn sử dụng, thành phần chế tạo, nhà sản xuất, nơi sản xuất, hạn sử dụng , một số cảnh báo và nhiều hơn nữa mà không cần thêm những thứ khác để hướng dẫn…

Hình 2.2: Một sản phẩm chai thuốc được dán nhãn

2.4.3 Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

Ngoài ra công việc dán nhãn sản phẩm vào chai là một công việc lặp đi lặp lại nên không thể tránh được sự nhàm chán trong công việc Công việc dán nhãn sản phẩm chai tròn là một công việc mất khá nhiều thời gian và dễ gây sự nhầm lẫn Ngày nay việc dán nhãn sản phẩm chai tròn có tầm quan trọng việc quết định đến tính thẩm mỹ , thông qua

đó nói lên chất lượng sán phẩm … giúp việc nâng cao năng suất lao động, nâng cao chất lượng và ổn định chất lượng sản phẩm, người ta đã đưa vào các thiết bị sản xuất trong

công nghiệp với hệ thống điều khiển tự động từng phần hoặc toàn bộ quá trình sản xuất Cùng với việc sử dụng ngày càng nhiều hệ thống sản xuất tự động, con người đã cải thiện đáng kể điều kiện lao động như giảm nhẹ sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, tạo cho họ được tiếp cận với sự tiến bộ của các lĩnh vực khoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn

Trong nền kinh tế thị trường và hội nhập ngày càng sâu rộng vào nền kinh tế thế giới, vấn đề cạnh tranh ngày càng khốc liệt hơn trong nhiều lĩnh vực như chất lượng mẫu

mã và quá giá thành sản phẩm Có thể thấy rằng chỉ áp dụng tự động hóa vào quá trình sản xuất mới có thể có cơ hội nâng cao năng suất, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng

Dán nhãn sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực

tế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi đến tính tỷ mỹ ,sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc

Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất

Vì vậy, hệ thống dán nhãn chai tự động ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này

Hiện nay trong công nghiệp việc dán nhãn sản phẩm chai tròn là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo tính thẩm mỹ, mẫu mã, số lượng cũng như đảm bảo độ đồng đều của sản phẩm Việc dán nhãn sản phẩm chai tròn bằng thủ công sẽ làm cho năng suất, độ chính xác không cao vì các yếu tố chủ quan Trên thực tế có rất nhiều hệ thống dán nhãn sản phẩm chai theo từng yêu cầu cụ thể, khác nhau

Hệ thống này có mặt trong hầu hết các dây chuyền sản xuất tự động

Ngoài ra công việc dán nhãn sản phẩm vào chai là một công việc lặp đi lặp lại nên không thể tránh được sự nhàm chán trong công việc Công việc dán nhãn sản phẩm chai tròn là một công việc mất khá nhiều thời gian và dễ gây sự nhầm lẫn Ngày nay việc dán nhãn sản phẩm chai tròn có tầm quan trọng việc quết định đến tính thẩm mỹ , thông qua đó nói lên chất lượng sán phẩm … giúp việc nâng cao năng suất lao động, nâng cao chất lượng

và ổn định chất lượng sản phẩm, người ta đã đưa vào các thiết bị sản xuất trong công

nghiệp với hệ thống điều khiển tự động từng phần hoặc toàn bộ quá trình sản xuất

Cùng với việc sử dụng ngày càng nhiều hệ thống sản xuất tự động, con người đã cải thiện đáng kể điều kiện lao động như giảm nhẹ sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, tạo cho họ được tiếp cận với sự tiến bộ của các lĩnh vực khoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn

Trong nền kinh tế thị trường và hội nhập ngày càng sâu rộng vào nền kinh tế thế giới, vấn đề cạnh tranh ngày càng khốc liệt hơn trong nhiều lĩnh vực như chất lượng mẫu

mã và quá giá thành sản phẩm Có thể thấy rằng chỉ áp dụng tự động hóa vào quá trình sản xuất mới có thể có cơ hội nâng cao năng suất, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng

Dán nhãn sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực

tế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi đến tính tỷ mỹ ,sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc

Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất

Vì vậy, hệ thống dán nhãn chai tự động ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này

Hiện nay trong công nghiệp việc dán nhãn sản phẩm chai tròn là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo tính thẩm mỹ, mẫu mã, số lượng cũng như đảm bảo độ đồng đều của sản phẩm Việc dán nhãn sản phẩm chai tròn bằng thủ công sẽ làm cho năng suất, độ chính xác không cao vì các yếu tố chủ quan Trên thực tế có rất nhiều hệ thống dán nhãn sản phẩm chai theo từng yêu cầu cụ thể, khác nhau

Hệ thống này có mặt trong hầu hết các dây chuyền sản xuất tự động

Hình 2.3: Quá trình dán nhãn chai bia tại nhà máy Budweiser ở cộng hòa SEC

Hình 2.4: Quá trình dán nhãn chai trà xanh O° tại nhà máy Tân Hiệp Phát

2.5 Tìm hiểu một số loại máy dán nhãn chai tự động hiện có trên thị trường

2.5.1 Máy dán nhãn chai tròn tự động NTMD 001

Hình 2.5: Máy dán nhãn chai tròn NTMD001

Thông số kỹ thuật:

- sản phẩm phù hợp: bình dạng tròn

- kích thước bình (mm): Æ 90-200 cao: 30-80mm (có thể lớn hơn)

- kích thước nhãn (mm): dài 40-530mm cao: 30-110mm (có thể lớn hơn)

- tốc độ dán nhãn(tùy thuộc vào kích thước chai và nhãn) (cái/phút): 0-80

- sai lệch nhãn: ± 1.5mm

- nguồn điện: 380V, 50Hz, 2.1Kw

- trọng lượng: 500Kg

- kích thước máy: 2400*1500*1200mm

2.5.3 Máy dán nhãn chai tròn tự động LABEL -795V

Hình 2.7: Máy dán nhãn chai tròn LABEL-750V

2.5.4 Một số loại máy dán nhãn chai tự động khác

Hình 2.8: Máy dán nhãn chai tròn LA800

Hình 2.9: Máy dán nhãn chai tròn ADP-490S

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG DÁN NHÃN CHAI 500 ML

Đồ án tốt nghiệp “ máy dán nhãn chai 500 ml tự động” là một sản phẩm cơ điện tử nên trong quá trình thực đồ án nhóm đã áp dụng cơ sở lý thuyết của nhiều môn học của phần cơ khí và điện tử

3.1.Cơ sở lý thuyết

Đồ án tốt nghiệp “ máy dán nhãn chai 500 ml tự động” là một sản phẩm cơ điện

tử, nó giúp chúng ta vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế

Đối với phần cơ khí nhóm đã ứng dụng những môn học đã được học như cơ sở thiết kế máy, công nghệ chế tạo máy để tính toán, thi công khung máy và các bộ phận cơ khí khác như bộ truyền đai,… Dung sai kỹ thuật đo, sức bền vật liệu để đo đạt, lắp ráp máy hoàn thiện, đồng thời nhóm sử dụng những phần mềm thiết kế như Auto Cad 2007

để thiết kế bản vẽ từ đó thi công

Đối với phần điện tử, nhóm đã ứng dụng PLC, vi điều khiển cho quá trình vận hành của hệ thống, sử dụng phần mềm OSCAD để thiết kế mạch điện, tạo thuận cho việc thi công

3.2.Các phần mềm được sử dụng cho hệ thống

3.2.1.Auto CAD 2007 : Thiết kế bản vẽ

Hình 3.1 : Giao diện Auto Cad 2007

3.2.2 MICRO WIN STEP 7 V4.0 SP9 : lập trình PLC S7 200

Hình 3.2 : Phần mềm MICRO WIN STEP 7 V4.0 SP9

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÁN NHÃN CHAI 500 ML

4.1 Cấu tạo của hệ thống

4.1.1 Phần cơ khí

- Khung máy : gồm nhiều thanh thép chữ nhật 40 x 60 được hàn lại thành hệ

thốngkhung dùng để đỡ và giữ chặt hệ thống băng tải, băng ma sát và hệ thống nhãn dán…

- Thanh đỡ chai : Gồm các thanh inox hình chữ nhật 10x15 và các vít tân…,

có chức năng đỡ chai , nhằm giúp chai không trượt ra khỏi băng tải

- Bộ phận cấp nhãn : bao gồm: cuộn nhãn, 1 động cơ bước, các rulo làm căng

cuộn nhãn, tấm composite để gắng các rulo lại với nhau…Dùng để cấp nhãn giúp quá trình tách nhãn ra khỏi cuộn nhãn để giúp nhãn bám vào chai

- Hệ thống băng ma sát : bao gồm băng ma sát và băng cao su tạo lực ép

chai

- Cơ cấu truyền động : gồm động cơ , băng tải, bánh đai và bộ phận căng đai

4.1.2 Phần điều khiển

- PLC : điều khiển toàn bộ hoạt động của máy dán nhãn chai 500ml

- Cảm biến quang : dùng để nhận biết chai đã đến vị trí cần dán nhãn hay chưa 4.2 Tính toán thiết kế đề tài :

4.2.1 Quy trình hoạt động

Nhiệm vụ của đồ án này là dán nhãn vào chai có dạng hình trụ tròn tự động Cơ sở ban đầu để nghiên cứu và thiết kế có những đặc điểm sau:

 Sản phẩm là các loại chai có dạng trụ tròn

 Băng tải để di chuyển sản phẩm

 Cảm biến để phát hiện chai

 Bộ phận cấp nhãn

 Bộ phận băng ma sát ( băng cao su tạo lực ép và băng ma sát )

Quá trình hoạt động được biểu diễn theo sơ đồ sau:

4.2.2 Yêu cầu khi thiết kế

4.2.2.1 Chuyển động chính

- Chuyển động của băng chuyền để mang sản phẩm tới các cơ cấu

- Chuyển động của cuộc nhãn nhằm thực hiện việc tách từng nhãn ra để dán

- Chuyển động của băng ma sát để tạo lực ma sát giúp chai lăng không trượt

4.2.2.2 Các yêu cầu khi thiết kế

Nhìn chung, khi xây dựng phương án bố trí cho các hệ thống tự động cần phải đảm bảo các điều kiện như sau:

- Hệ thống đơn giản, dễ điều khiển và đáng tin cậy

- Công nhân làm việc được thoải mái, không phải chịu áp lực lao động

- Ngoài ra phải đảm bảo được tính an toàn và tính kinh tế

4.2.3.Phân tích các cơ cấu dán nhãn hiện nay

4.2.3.1.Cơ cấu dán nhãn chai nằm ngang

Hình 4.1 : Cơ cấu máy dán nhãn chai nằm ngang

- Hoạt động đơn giản, dễ sử dụng

- Dán được vật tròn, kích thước nhỏ và dài

 Nhược điểm :

- Chỉ dán được chai tròn, không dán được chai vuông hay dẹp

- Chỉ phù hợp với băng tải con lăn

4.2.3.2.Cơ cấu dán nhãn chai đứng

Hình 4.2 : Cơ cấu máy dán nhãn chai đứng

 Nguyên lí hoạt động :

Đặt chai theo chiều ngang trên băng tải, băng tải quay đưa chai đến cuộn cấp nhãn, chai quay không trượt sẽ cuốn theo nhãn chai, nhãn chai được dán lên chai nhờ lăn ép trên băng ma sát

 Ưu điểm :

- Có thể dán được chai tròn, vuông và dẹp, dán được mọi kích cỡ khác nhau

- Hoạt động đơn giản, dễ thao tác

- Phù hợp với nhiều loại băng tải khác nhau

 Nhược điểm :

- Chai dễ rung lắc, có thể rớt ra khỏi hệ thống nếu không có hệ thống bảo vệ

 Thông qua ưu nhược điểm của hai cơ cấu trên, ta quyết định chọn cơ cấu dán nhãn chai đứng để tính toán, thiết kế hệ thống

4.2.4 Lựa chọn phương án thiết kế

Trên thực tế hiện nay có nhiều kiểu máy dán nhãn sau: dùng băng ma sát ( nhiều loại), dùng con lăn di động, dung cơ cấu kẹp thủy lực………

4.2.4.1 Phương án 1: Máy dán nhãn dùng con lăn di động

Hình 4.3 : Máy dán nhãn dùng con lăn di động

Cơ cấu này gồm :

sát 9 Dưới tác dụng kéo của băng tải , lực ép của lò xo 7 , các con lăn di động thì nhãn

sẽ được dán lên chai

 Ưu diểm : cơ cấu đơn giản , năng suất cao

 Nhược điểm :

- Khả năng dán chính xác thấp

- Dể bung ra sau khi dán ,

- Yêu cầu nhãn dán phải có keo hai mặt điều này dẫn đến giá thành tăng

- Gây rất nhiều khó khăn cho việc giữ vệ sinh sau khi dán, nhìn chung phương án

này không khả thi

4.2.4.2 Phương án 2: Máy dán nhãn dùng cơ cấu kẹp thủy lực

Hình 4.4 : Máy dán nhãn dùng cơ cấu thủy lực

Cơ cấu này gồm :

 Ưu điểm : độ chính xác cao , năng suất lớn

 Nhược điểm :

- Máy móc phức tạp khó chế tạo

- Yêu cầu băng keo 2 mặt nên giá thành cao

- Giữ vệ sinh khó khăn sau khi dán vào chai do bề mặt ngoài còn keo sẻ bám bụi vào

- Phải thêm công đạn dán lớp nilong vào mặt ngoài làm cho giá thành cao

4.2.4.3 Phương án 3: Máy dán nhãn dùng dùng cơ cấu băng ma sát

 Ưu điểm: Độ chính xác cao, ít phế phẩm

 Nhược điểm: cũng như những máy ở trên cần phải sử dụng nhãn có keo hai mặt nên giá thành cao và vấn đề vệ sinh sau khi đã dán nhãn

Loại 2 :

Hình 4.6: : Máy dán nhãn dùng cơ cấu băng ma sát loại 2

Cơ cấu này gồm :

 Ưu điểm : năng suất cao, cơ cấu đơn giản, đạt độ chính xác cao

 Nhược điểm: Chi phí ban đầu cao do yêu cầu các cơ cấu chính xác

4.2.4.4 Kết luận

Qua những ưu điểm , nhược điểm của các loại máy dãn nhãn chai tròn trên, ta chọn phương án máy dán nhãn chai dùng băng ma sát loại 2 để tính toán thiết kế , chế tạo hoàn thành mô hình

4.3 Thiết kế động lực học của máy :

Hình 4.7 : Sơ đồ động lực của hệ thống

4.3.1 Yêu cầu đối với hệ thống truyền động

Chế độ làm việc của băng tải là chế độ dài hạn với phụ tải (sản phẩm hay bán sản phẩm) hầu như không thay đổi Theo yêu cầu công nghệ, không yêu cầu điều chỉnh tốc

độ Trong các phân xưởng sản xuất theo dây chuyền có nơi yêu cầu dải điều chỉnh tốc độ

D = 2 : 1 để tăng nhịp độ làm việc của toàn bộ dây chuyền khi cần thiết

Hệ truyền động băng tải cần đảm bảo khởi động đầy tải Mômen khởi động của động cơ Mkđ = (1,6  1,8)Mđm Bởi vậy, nên chọn động cơ có hệ số trượt lớn, rãnh stator

sâu để có mômen mở máy lớn Nguồn cung cấp cho động cơ truyền động băng chuyền cần có dung lượng đủ lớn, đặc biệt là đối với công suất động cơ có công suất  30kW, để khi mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện và quá trình khởi động được thực hiện nhẹ nhàng và dễ dàng hơn Khống chế tự động một hệ băng chuyền phải theo yêu cầu công nghệ của đối tượng mà băng chuyền phục vụ:

- Thứ tự khởi động các băng tải,

- Có thể dừng băng tải theo yêu cầu,

- Phải có cảm biến báo có tải trên băng chuyền

Từ những phân tích trên nhóm đồ án chọn băng chuyền làm thiết bị vận chuyển sản phẩm sau khi sản xuất, piston xilanh khí nén làm cơ cấu chấp hành đẩy sản phẩm , động

cơ điện 1 chiều kích từ độc lập làm thiết bị truyền chuyển động cho các băng chuyền Bộ truyền sử dụng ở đây là bộ truyền đai răng vì bộ truyền đai có những ưu điểm như sau :

có thể truyền động giữa hai trục cách xa nhau ,làm việc êm, không gậy ồn ào ,tỉ số truyền

ổn định, ở đây thiết bị vận tải có công suất nhỏ và vận tốc bé nên ta sử dụng bộ truyền đai

1- động cơ 2-hộp giảm tốc 3- bộ truyền đai 4-băng tải

Hình 4.8 : Sơ đồ động hệ thống truyền động

4.3.2.Tổng quan về chai nhựa tròn 500 ml

- Khối lượng chất lỏng trong 1 chai:

m = v.ρ với : v = 500 ml: thể tích chất lỏng trong 1 chai

ρ = 1000 kg/m3 : khối lượng riêng của chất lỏng

 m = 500.10-6.1000 = 0,5 (kg)

- Khối lượng chai và nước lấy tròn m = 0,6 (kg)

4.3.3 Tìm hiểu và tính toán băng tải

4.3.3.1 Khái niệm

Băng tải là một hệ thống ứng dụng trong sản xuất với nhiều tiện ích với chức năng

là vận chuyển đồ từ một điểm này đến một điểm nào đó mà không phải tốn sức

Hệ thống băng tải là thiết bị chuyền tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng cách

4.3.3.2.Phạm vi ứng dụng

Các băng tải thường dùng để di chuyển các vật liệu đơn chiết và vật liệu rời theo phương ngang, phương đứng, phương xoắn.Trong các dây chuyền sản xuất , các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện vận chuyển các linh kiện nhẹ, trong các xưởng kim loại được dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xí lò; trên các trạm thủy điện thì dùng để chuyển nhiên liệu; trên các kho bãi thì dùng vận chuyển các loại hàng bao kiện vật liệu hạt hoặc một số sản phẩm khác; trên các công trường thì dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng;trong ngành lâm nghiệp và khai thác gỗ thì vận chuyển gỗ,

vỏ bào; trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm,hóa chất và một số

ngành công nghiệp khác thì dùng để vận chuyển sản phẩm hoàn thành và chưa hoàn thành ở các giai đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng như loại bỏ các sản phẩm không dùng được

Khác với các thiết bị vận chuyển khác, băng tải có chiều dài vận chuyển lớn, năng suất lớn, kết cấu nhỏ, đơn giản, làm việc tin cậy và sử dụng thuận tiện

Ngày nay người ta sử dụng băng tải có độ bền cao, chiều rộng tới 3m tốc độ vận chuyển có thể đạt tới 4km/giây và hơn nữa năng suất của băng tải có thể đạt vài nghìn tấn trong một giờ Trên thực tế chiều dài băng tải không giới hạn và có thể áp dụng hệ thống gồm nhiều giai đoạn liên kết Những hệ thống này được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ quặng, cũng như ngành xây dựng.Ở đó băng tải có khả năng cạnh tranh lớn với đường chuyển cáp treo, thậm chí cả đối với vận chuyển bằng ô tô, đường sắt

Một ưu điểm của băng tải là dễ dàng phù hợp với các dạng chu tuyến vận chuyển.Giá thành công trình không lớn do kết cấu năng băng theo đường vận chuyển đơn giản và nhẹ nhưng vẫn đảm bảo an toàn,năng lượng tiêu tốn không cao, sống

4.3.3.3.Phân loại

- Băng tải xích: sử dụng trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp ô tô thường sử dụng các hệ thống băng tải xích để truyền tải phụ tùng xe hơi thông qua các nhà máy sơn

Hình 4.9 : Băng tải xích

- Băng tải con lăn: thường dùng trong công nghiệp thực phẩm, vận chuyển các hộp

sản phẩm, giá đỡ thùng hàng Băng tải con lăn chia ra làm 4 loại là Băng tải con lăn nhựa, Băng tải con lăn nhựa PVC, Băng tải con lăn thép mạ kẽm, Băng tải con lăn truyền động bằng motor

Hình 4.10 : Băng tải con lăn

- Băng tải cao su: thường được sử dụng để vận chuyển than, kẽm, quặng …từ vùng

khai thác ra vùng tập kết Loại này có thể lắp trên mọi địa hình và mọi khoảng cách

Hình 4.11 : Băng tải cao su

- Băng tải xoắn ốc: thường dùng trong công nghiệp thực phẩm và nước giải khát, bao bì dược phẩm, bán lẻ…Nó vận chuyển vật liệu theo một dòng liên tục.

Hình 4.12 : Băng tải xoắn ốc

- Băng tải đứng: thường vận chuyển hàng hóa giống như thang máy

Hình 4.13 : Băng tải đứng

- Băng tải linh hoạt: thường sử dụng trong vận chuyển bao bì thực phẩm, đóng gói

hồ sơ, công nghiệp dược phẩm…

Hình 4.14 : Băng tải linh hoạt

- Băng tải rung thường được sử dụng vận chuyển thực phẩm, phù hợp với môi trường khắc nghiệt Băng tải rung là thiết bị chuyên dụng được thiết kế Một băng tải rung

là một máy với một bề mặt rắn vận chuyển được bật lên trên một bên để tạo thành một máng Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng thực phẩm cấp, nơi vệ sinh, washdown, và bảo trì thấp là rất cần thiết Băng tải rung cũng phù hợp với môi trường khắc nghiệt, rất nóng, dơ bẩn, hoặc ăn mòn Băng tải rung gồm băng tải khép kín làm từ vải – cao su với xe dỡ liệu di động, các trục căng, trục dẫn động có đường kính 400 -500

mm hoặc lớn hơn với các cơ cấu căng hay vít Nhánh trên các băng tải nằm trên các trục lăn tự do Các trục lăn được lắp trên một bề mặt ngang (đối băng tải thẳng), hoặc dưới một góc do các con lăn tạo thành (đối với băng tải máng)

Hình 4.15 : Băng tải rung

4.3.3.4.Tính toán băng tải a.Lựa chọn băng tải

Do chai 500ml là vật liệu đơn chiếc, khối lượng nhẹ ( m < 15 kg ) nên ta chọn băng tải đai cao su, chiều dày băng tải δ = 2 mm