NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY DÁN KEO TỰ ĐỘNG

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY DÁN KEO TỰ ĐỘNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện – điện tử NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS: PHẠM VĂN TOẢN Đồng Nai, 2019 ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY DÁN KEO TỰ ĐỘNG Nhóm sinh viên thực hiện: TRẦN THANH VANG NGUYỄN QUANG TRUNG HỒ QUỐC ANH TRẦN VĂN DŨNG HUỲNH CHUNG ANH TRẦN GIA BẢO Đồng Nai, 2019 LỜI CẢM ƠN Chúng xin chân thành cảm ơn ba mẹ sinh nuôi dưỡng chúng con, để chúng trưởng thành nên người, cho chúng đến trường học tập, tiếp thu điều tốt, điều mẻ mà giúp ích cho chúng nhiều đường thành công nghiệp sau Chúng em xin hết lòng cảm ơn quý Thầy người Giáo viên hướng dẫn tận tình chúng em Ts.Phạm Văn Toản Nguyễn Cường Phi Trong suốt trình thực đề tài, quý Thầy người cho chúng em kiến thức quý báu, lời khuyên hữu ích động viên, khích lệ tinh thần chúng em gặp vấn đề thực đề tài để chúng em hồn thiện hơm Và cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè chúng tôi, người bên cạnh, ủng hộ chia sẻ Cùng sinh viên nên bạn hiểu khó khăn, vất vả mà chúng tơi gặp phải Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Đồng nai, ngày 22 tháng 11 năm 2019 Sinh viên thực LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, số liệu, kết nêu đồ án tốt nghiệp trung thực xác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực đồ án tốt nghiệp xin phép, tất thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn góc Sinh viên thực MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan 1.2.1 Tổng quan sản phẩm CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu .6 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Nghiên cứu tổng quan 2.2.2 Nghiên cứu lý thuyết CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 3.1 Cơ sở thiết kế 3.1.1 Cơ sở thiết kế 3.1.2 Quy trình thực 3.2 Xác định nguyên lý hoạt động nguyên lý chế tạo 3.3 Thiết kế khí 3.3.1 Cụm định hướng nhôm 3.3.1.2 Bộ dẫn hướng 11 3.3.2 Cơ cấu di chuyển nhôm 12 3.3.3 Cụm cấu dán cắt băng keo 13 3.3.3 Cụm thoát sản phẩm 17 3.4 Thiết kế phần điều khiển .17 3.4.1 Lựa chọn phương án .18 3.4.2 Sơ đồ thiết kế phần cứng 19 CHƯƠNG 21 KẾT QUẢ 21 4.1 Kết đạt 21 4.2 Khó khăn thuận lợi 21 4.3 Hướng phát triển đề tài 21 CHƯƠNG 22 KẾT LUẬN .22 5.1 Tính sáng tạo 22 5.2 Hiệu kinh tế 22 5.3 Hiệu kỹ thuật 22 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Cơng ty TNHH sản xuất toàn cầu LIXIL Việt Nam Hình Một số loại sản phẩm công ty LIXIL Việt Nam Hình Sản phẩm dán băng keo .3 Hình Quy trình thực Hình Thứ tự làm việc cho công đoạn Hình 3 Các cụm cấu máy dán keo Hình Đầu vào nhôm Hình Cơng ty LIXIL đặt yêu cầu kích thước máy .10 Hình Bàn dẫn hướng 10 Hình Roler 11 Hình Định hướng .11 Hình Mặt trước sau cấu chuyển 12 Hình 10 Động giảm tốc Brake Motor 90W (90mm) .12 Hình 11 Cơ cấu dán băng keo 13 Hình 12 Cơ cấu xả băng keo 14 Hình 13 Cơ cấu định hướng keo 14 Hình 14 Giác hút phụ 15 Hình 15 Giác hút đầu tạo chân không .15 Hình 16 Cụm cấu cắt băng keo 16 Hình 17 Cụm cấu cắt .17 Hình 18 Phần băng tải đưa sản phẩm .17 Hình 19 Module Mitsubishi PLC FX3U-M48 .18 Hình 20 Sơ đồ khối biểu diễn mối quan hệ thiết bị hệ thống .19 Hình 21 Sơ đồ kết nối xylanh .20 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trong xã hội ngày nay, mà nghiệp đại hóa, cơng nghiệp hóa mục tiêu hàng đầu quốc gia, vượt trội công nghệ điều nước theo đuổi nhằm đạt ưu việt q trình sản xuất, khơng có ý nghĩa mặt lợi nhuận mà cịn có ý nghĩa khẳng định thành công thương trường áp dụng công nghệ tiên tiến Việc tự động hóa sản xuất đưa sản phẩm với chất lượng mong muốn tiết kiệm chi phí sản xuất Chính khác biệt công nghệ mang nước phát triển đến với tầm cao vượt xa Điều khơng có nghĩa khơng đuổi kịp nước tiên tiến mà động lực thúc đẩy, mục tiêu cho phấn đấu tìm hiểu phát triển khoa học kỹ thuật để sánh vai nước tiên tiến giới Tại công ty TNHH sản xuất toàn cầu LIXIL Việt Nam, nhập số lượng lớn máy móc thiết bị nhằm phục vụ cho trình sản xuất, với mong muốn nâng cao suất lao động tối ưu hóa chất lượng sản phẩm, cơng ty cịn nhiều quy trình chưa thể tự động hóa chưa có phương án áp dụng yêu cầu từ chất lượng sản phẩm Điều gây ảnh hưởng không nhỏ đến suất lợi nhuận công ty mà chất lượng sản phẩm cịn phụ thuộc q nhiều vào lao động, quy trình sản xuất mang tính thủ cơng khơng đáp ứng yêu cầu ngày cao chất lượng số lượng sản phẩm Từ nhu cầu thiết yếu đó, ban lãnh đạo cơng ty TNHH sản xuất tồn cầu LIXIL Việt Nam liên hệ với nhóm nghiên cứu đặt vấn đề việc “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy dán keo tự động” cho công ty Ø Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy nhằm giảm thiểu thời gian sản xuất, dán nhiều độ dài nhôm khác Nhưng giữ độ xác cần thiết dán keo Ø Ý nghĩa khoa học đề tài - Tính tốn, thiết kế chế tạo máy “Dán keo tự động” phù hợp dây truyền sản xuất, mang tới hiệu cho chất lượng hiệu kinh tế Ø Ý nghĩa thực tiễn đề tài - Kết nghiên cứu triển khai ứng dụng trực tiếp vào sản xuất cơng ty LIXIL góp phần phát triển ngành khí tự động hóa Việt Nam 1.2 Tổng quan 1.2.1 Tổng quan sản phẩm Ø Giới thiệu cơng ty TNHH sản xuất tồn cầu LIXIL Việt Nam Hình 1 Cơng ty TNHH sản xuất toàn cầu LIXIL Việt Nam LIXIL Global Manufacturing Vietnam Co, Ltd (Viết tắt：LIXIL VINA Co, Ltd.) nằm khu công nghiệp Long Đức, thuộc tỉnh Đồng Nai, cách TP.HCM-trung tâm kinh tế Việt Nam 40km từ phía Đơng LIXIL VINA nhà máy chuyên sản xuất khung cửa sổ, cửa vào, sản phẩm ngoại thất kiến trúc nhà Hiện công ty chủ yếu sản xuất loại sản phẩm dành cho thị trường Nhật Bản, tương lai, công ty mong muốn mở rộng đến thị trường Việt Nam nước khu vực Đông Nam Á Ø Các loại sản phẩm LIXIL Việt Nam Hình Một số loại sản phẩm công ty LIXIL Việt Nam Ø Đối tượng nghiên cứu Hình Sản phẩm dán băng keo 3.2 Xác định nguyên lý hoạt động nguyên lý chế tạo - Nguyên lý hoạt động máy: Khi công nhân đặt nhơm vào vị trí cấp liệu nhấn nút khởi động Thanh nhôm đưa vào cụm cấu dán cắt băng keo cấu roler truyền động từ động Sau nhôm đưa vào cụm cấu dán Hai xylanh dán băng keo đẩy ra, động chạy thực công đoạn dán băng keo Khi thực xong công đoạn dán tiếp đến công đoạn cắt băng keo Khi đó, xylanh bàn kéo đưa để thực việc cắt băng keo Sau cắt xong xylanh bàn kéo đẩy vào động chạy để đẩy nhơm hồn thành xong bên ngồi - Sau xác định nguyên lý hoạt động máy nhóm xác định ý tưởng cho công đoạn khác theo thứ tự Hình Thứ tự làm việc cho công đoạn Sau xác định cơng việc cơng đoạn từ nhóm nghiên cứu thiết kế cho cụm cấu cho hợp lý theo yêu cầu công ty LiXil đặt ban đầu máy Hình 3 Các cụm cấu máy dán keo (1) Cụm cấu cấp xuất vật liệu, (2) Cụm cấu dán (3) cụm cấu cắt (4) cụm cấu thoát sản phẩm Ø Nhiệm vụ ch nh t ng cụm cấu · Cụm cấu định hướng: sử dụng lăn có để định hướng nhơm vào vị trí · Cụm di chuyển: di chuyển nhơm vào vị trí dán đưa bán sản phẩm ngồi · Cụm cấu dán cắt băng keo: dùng để ép dán băng keo lên bề mặt nhôm cắt băng keo sau hoàn thành việc dán băng keo · Cụm cấu thoát sản phẩm: sau dán xong bán sản phẩm đưa vị trí 3.3 Thiết kế kh 3.3.1 Cụm định hướng nhơm + Dựa vào hình dạng kích thước, chiều dài, chiều cao nhôm + Dựa theo u cầu cơng ty cho kích thước tối thiểu máy + Dựa vào thao tác trước nhân viên nên nhóm thiết kế bàn dẫn hướng nhôm tạo cho nhân viên làm việc thuận tiện dễ dàng Hình Đầu vào nhơm Hình Cơng ty LIXIL đặt yêu cầu kích thước máy Ø Dựa vào yêu cầu nhóm nghiên cứu thiết kế cụm cấu định hướng máy 3.3.1.1 Bàn dẫn hướng Hình Bàn dẫn hướng Ø Cấu tạo lăn: thiết kế để đỡ nhơm, nhơm di chuyển roler khơng làm trầy xước nhơm 10 Hình Roler Roler sử dụng để giữ nhôm không bị ngã khỏi bàn dẫn hướng đồng thời dẫn hướng nhơm phía bên ngồi Để tăng giảm chiều cao roler dễ dàng thuận tiên nhóm sử dụng tạy văn để dễ dàng thao tác 3.3.1.2 Bộ dẫn hướng Được thiết kế dùng để cố định nhôm không bị ngã bị xê dịch di chuyển, dễ dàng đưa nhôm vào mà khơng làm trầy xước nhơm Hình Định hướng 11 3.3.2 Cơ cấu di chuyển nhôm Được thiết kế để di chuyển nhơm đến vị trí dán keo đồng thời cấu miết cho băng keo dính bề mặt nhơm sát Hình Mặt trước sau cấu chuyển Ø Sử dụng động kéo cuộn roler quay: § Một cuộn roler đầu quay để đẩy nhôm vào cụm cấu dán cắt keo § Một cuộn roler cuối quay để đẩy bán thành phẩm bên ngồi Động cơ: Hình 10 Động giảm tốc Brake Motor 90W (90mm) Ø Thông số kỹ thuật: · Sử dụng điện áp 220V (90W) tần số 50-60hz · Mức độ bảo vệ Dây dẫn loại: IP 20; Loại hộp đầu cuối: IP 54 12 · Tốc độ thực tế thấp ~ 20% so với giá trị hiển thị, tùy thuộc vào kích thước tải · Độ bền điện môi Đủ để chịu 1.5 kV 50 / 60Hz áp dụng cuộn dây khung phút · Tốc độ quay tính cách chia tốc độ đồng động (50Hz: 1.500r / phút, 60Hz: 1.800r / phút) theo tỷ số truyền động 3.3.3 Cụm cấu dán cắt băng keo Sau cấp liệu than nhôm vào máy tiếp đến công đoạn dán cắt băng keo Với yêu cầu công ty LIXIL vị trí dán keo lên nhơm nằm hai mặt phẳng bên hơng nhơm Từ nhóm thiết kế khí đưa nhiều biện pháp khác để thực công đoạn Ø Cơ cấu dán băng keo Hình 11 Cơ cấu dán băng keo Giải pháp sử dụng xylanh để dán băng keo phù hợp cấu tạo hoạt động đơn giản, linh hoạt dễ tiếp cận thị trường Việc xếp đặt vị trí hai xylanh phụ thuộc vào việc đặt nhôm cấp liệu đứng hay nằm Do nhôm đặt đứng nên mặt phẳng cần dán băng keo nằm hai phía hai xylanh đặt song song với hai mặt phẳng cần dán Việc đặt nhôm đứng nhằm dễ dàng cho việc lắp ráp, tháo lắp sửa chữa thuận tiện 13 Nhóm thiết kế cịn thiết kế thêm hai phần nhựa nằm sát hai bên mặt phẳng nhôm sau dán keo xong để giúp keo dính chặt đẹp Ø Cơ cấu băng keo Hình 12 Cơ cấu xả băng keo - Được thiết kế đơn giản, để băng keo xã cách dễ dàng kéo - Được thiết kế theo cuộn keo mà cơng cty đưa nhóm tham khảo Ø Cơ cấu định hướng keo Hình 13 Cơ cấu định hướng keo 14 - Bề mặt định hướng thiết kế vừa bề mặt nhôm xi lanh ép xuống keo định hướng bề mặt nhơm - Sử dụng cấu giác hút để giữ băng keo trước dán sau cắt - Được làm băng nhựa bên có lỗ thông dể hút băng kéo dễ dàng Ø Cơ cấu giác hút phụ Hình 14 Giác hút phụ Dùng để dẫn hướng băng keo sau cắt khơng bị lệt khỏi nhơm · Vì cấu định hướng băng keo giác hút phụ làm nhựa cứng nên có nguy làm trầy nhơm hoạt động nên nhóm xử dụng lớp cao xu để mặt tiếp xúc với nhôm · Ngoài để giữ băng keo chưa dán nhóm phải sử dụng tao chân khơng để giữ băng keo Hình 15 Giác hút đầu tạo chân không 15 Ø Cơ cấu cắt băng keo Hình 16 Cụm cấu cắt băng keo Khi dán keo xong, tiếp đến cơng đoạn cắt băng keo Ở cơng đoạn nhóm sử dụng dụng cụ gần gũi đời sống thường ngày để giải trường hợp Ưu điểm kéo cắt đẹp có độ xác cao, dễ lắp ráp sửa chữa, … Để máy hoạt động linh hoạt tối ưu nhóm kết hợp kéo với cấu xylanh Sự sáng tạo thiết kế để có kết suất hiệu Ngoài để tránh trường hợp kéo vào làm trầy nhơm, nhóm thiết kế khoảng cách hai muỗi kéo chiều cao nhơm 16 Hình 17 Cụm cấu cắt 3.3.3 Cụm thoát sản phẩm Ø Phần thoát sản phẩm Hình 18 Phần băng tải đưa sản phẩm - Sau sản phẩm hoàn thành đẩy đến cuối phần băng tải người công nhân nhận mang đóng gói sản phẩm 3.4 Thiết kế phần điều khiển 17 3.4.1 Lựa chọn phương án Qua q trình phân tích ngun lý hoạt động hệ thống nhóm đưa nhiều phương án để điều khiển, ví dụ như: Điều khiển vi xử lý, điều khiển PLC, điều khiển rơ le - khí nén Điều khiển vi xử lý: Phương án có ưu điểm kết nối với máy tính, dễ dàng sửa đổi chương trình điều khiển, giá thành rẻ quan sát hệ thống hình máy tính, có nhược điểm tuổi thọ khơng cao, khó thay sửa chữa thiết bị điện tử không phổ biến Điều khiển PLC: Khác với phương án điều khiển bẳng vi xử lý việc điều khiển PLC kết nối với hình máy tính, dễ dàng thay sửa chữa chương trình điều khiển, sử dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp, tính thẩm mỹ tuổi thọ cao, nhược điểm giá thành tương đối cao Đứng trước dự án hay kế hoạch, doanh nghiệp quan tâm tới vấn đề giá thành, lợi nhuận chất lượng sản phẩm Điều đặt cho nhóm nghiên cứu phải lựa chọn phương án có tính khả thi nhất, mang lại hiệu cao cho công ty Và từ ưu, nhược điểm đồng thời để đáp ứng yêu cầu hệ thống nhóm nghiên cứu định lựa chọn phương án điều khiển PLC Để đảm bảo độ tin cậy hệ thống hoạt động ổn định môi trường sản xuất công nghiệp, hệ điều khiển tích hợp từ module chuẩn hố PLC (Mitsubishi: FX3U-48M), khí nén (Airtac), cảm biến cơng nghiệp Để lập trình điều khiển hệ thống Hình 19 Module Mitsubishi PLC FX3U-M48 18 Bên cạnh nhóm lựa chọn động giảm tốc cho phần điều khiển cấu di chuyển Việc sử dụng van 5/2 khí nén để điều khiển nhằm đáp ứng địi hỏi hệ thống hoạt động dừng khẩn cấp, vật liệu kẹp không bị rớt tự trình vận hành Trong trình hoạt động tay kẹp hoạt động bị điện, đến nghỉ người vận hành dừng máy không ảnh hưởng đến chu trình hoạt động Quy trình điều khiển kiểm sốt tín hiệu cảm biến Cảm biến từ xylanh kẹp/nhả thơng báo vị trí piston Các cảm biến quang xác nhận vị trí vật liệu , máy điều khiển Các tác động xylanh thực khí nén Việc sử dụng khí nén nhằm đảm bảo lực tác động nhanh Áp lực khí nén chọn đủ để xylanh vận hành dứt khốt khơng làm hư vật liệu Các van solenoid sử dụng loại 24VDC 3.4.2 Sơ đồ thiết kế phần cứng · Sơ đồ kết nối phần cứng hệ thống Hình 20 Sơ đồ khối biểu diễn mối quan hệ thiết bị hệ thống 19 · Sơ đồ kết nối khí nén điều khiển xylan Hình 21 Sơ đồ kết nối xylanh 20 CHƯƠNG KẾT QUẢ 4.1 Kết đạt • Nhóm thực thành cơng máy dán keo tự động, tiến độ chạy với yêu cầu mà đề tài yêu cầu 4.2 Khó khăn thuận lợi • Khó khăn: Tính thẩm mĩ của máy cịn hạn chế, q trình thiết kế cấu chưa tối giản • Thuận lợi: Được thầy mơn bảo tận tình tham khảo máy dán kheo khác có sẵn thị trường 4.3 Hướng phát triển đề tài 21 CHƯƠNG KẾT LUẬN 5.1 Tính sáng tạo - Máy dán keo nghiên cứu, thiết kế theo yêu cầu công ty TNHH sản xuất tồn cầu LIXIL Việt Nam có tính ổn định cao, làm việc khơng biết mệt mỏi, sản phẩm có độ tin cậy cao có kế hoạch dự phịng cao có đơn đặt hàng có số lượng lớn 5.2 Hiệu kinh tế - Tạo sản phẩm có chất lượng cao hơn, nhanh so với làm thủ công 5.3 Hiệu kỹ thuật - Cải thiện điều kiện làm việc, giảm cường độ lao động chân tay - Khẳng định tính sáng tạo,tính độc lập tự chủ người Việt Nam trình hội nhập Hướng giải pháp theo hướng đạo: “Hiện đại hố cơng nghệ sản xuất với chi phí thấp” 22 ... nhóm nghiên cứu đặt vấn đề việc ? ?Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy dán keo tự động? ?? cho công ty Ø Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy nhằm giảm thiểu thời gian sản xuất, dán. .. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 3.1 Cơ sở thiết kế 3.1.1 Cơ sở thiết kế 3.1.2 Quy trình thực 3.2 Xác định nguyên lý hoạt động nguyên lý chế tạo 3.3 Thiết kế. ..ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY DÁN KEO TỰ ĐỘNG Nhóm sinh viên thực hiện: TRẦN THANH VANG NGUYỄN QUANG