Nghiên cứu tự động hóa cấp phôi cho máy in lụa dạng phẳng

2 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Phan Đình Huấn Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2005 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP.HCM, ngày tháng năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐẶNG PHÚC HƯNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 07/08/1976 Nơi sinh: Mang Thít - Vónh Long Chuyên ngành: Cơ khí chế tạo máy MSHV: 00403079 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỰ ĐỘNG HÓA CẤP PHÔI CHO MÁY IN LỤA DẠNG PHẲNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu lý thuyết để thiết kế hệ thống cấp phôi nhận sản phẩm -Tiến hành mô nguyên lý hoạt động máy tính chế tạo hệ thống thực để đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật máy III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 17/01/2005 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/09/2005 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Phan Đình Huấn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Chân thành bày tỏ lòng biết ơn PGS.TS Phan Đình Huấn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ hoàn thành luận văn thạc só Chân thành bày tỏ lòng biết ơn KS Trương Công Tiễn, KS.Hoàng Thiên Sơn tận tình giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Chân thành cám ơn q thầy cô tận tình giảng dạy, hướng dẫn giúp đỡ học tập nghiên cứu khoa học Xin cám ơn Phòng đào tạo sau đại học, Trung tâm bảo dưỡng công nghiệp (Đại học Bách Khoa TP.HCM), tạo điều kiện tốt cho trang thiết bị, tài liệu suốt trình thực luận văn Xin cám ơn Lãnh đạo Sở Khoa học Công nghệ Vónh Long, Trung tâm Ứng dụng Tiến Khoa học & Công nghệ Vónh Long, đồng nghiệp, bạn học viên cao học CTM14 gia đình ủng hộ, giúp đỡ học tập thực luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn! TÓM TẮT LUẬN ÁN CAO HỌC Luận án thực gồm có chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu cần thiết đề tài, mục tiêu đề tài, nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu qui trình thực CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ Phân tích lựa chọn phương án thiết kế tối ưu Nêu nguyên lý hoạt động hệ thống Mô nguyên lý hoạt động hệ thống CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG Tính toán chọn công suất động cơ, kiểm tra bền số chi tiết chịu lực, tính toán hiệu đầu tư hệ thống CHƯƠNG 4: THIẾT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Đưa sơ đồ mạch điều khiển toàn hệ thống CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Nhận xét hướng phát triển đề tài MỤC LỤC Trang Chương 1: TỔNG QUAN I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ I.2 CƠ SƠ QUY TRÌNH IN LỤA 10 I.2.1 Nguyên lý in lụa 10 I.2.2 Các bước quy trình in lụa 10 I.3 MÁY IN LỤA – NHỮNG GIẢI PHÁP ĐÃ CÓ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 26 I.3.1 Các giải pháp có giới 26 I.3.2 Các dạng máy in lụa I.3.3 Tình hình máy in lụa Việt Nam 26 I.4 NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT TRONG LUẬN VĂN 29 Chương 2: NGUYÊN LÝ VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ 31 II.1 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP PHÔI 31 II.1.1 Yêu cầu hệ thống cấp phôi 31 II.1.2 Kết cấu tổng thể hệ thống 31 II.1.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống 32 II.1.4 Nguyên lý hoạt động cụm cấp 33 II.1.5 Nguyên lý hoạt động cụm băng tải 34 II.1.6 Nguyên lý hoạt động cụm thu 35 II.2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 37 II.2.1 Thiết môi trường đồ hoạ 3D 37 II.2.2 Cụm cấp – Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 37 II.2.3 Cụm băng tải – Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 39 II.2.4 Cụm thu – Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 42 II.2.5 Bộ cấp phôi tự động 45 Chương 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG 49 III.1 TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG 50 III.1.1.Máy in 50 III.1.2 Băng tải 50 III.1.3 Cụm máy in băng tải 50 III.1.4 Cụm cấp 50 III.1.5 Cụm thu 51 III.2 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG 51 III.2.1 So sánh hiệu kinh tế máy in có hệ thống cấp phôi hệ thống cấp phôi 51 III.2.2 Tính thời gian thu hồi vốn 53 III.3 TÍNH TOÁN CÁC THỐNG SỐ CƠ BẢN 53 III.3.1 Tính toán thông số hệ thống cấp phối 53 III.3.2 Tính toán chọn động hệ thống nhận sản phẩm 58 Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 62 IV.1 Yêu cầu hệ thống điều khiển 62 IV.2 Sơ đồ hoạt động toàn máy 62 IV.3 Mô tả chu trình hoạt động hệ thống điều khiển 65 IV.4 Sơ đồ mạch điều khiển toàn hệ thống 68 IV.5 Sơ đồ mạch điều khiển cụm cấp 69 IV.6 Sơ đồ mạch điều khiển cụm máy in băng tải 70 IV.7 Sơ đồ mạch điều khiển cụm thu 71 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI V.1 CÁC VẤN ĐỀ ĐẠT ĐƯC 72 VI.2 CÁC VẤN ĐỀ CẦN PHÁT TRIỂN THÊM 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHẦN PHỤ LỤC 74 Phụ lục I (Các vẽ cụm cấp) Phụ lục II (Các vẽ băng tải) Phụ lục III (Các vẽ cụm thu) Chương 1: TỔNG QUAN I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với phát triển kinh tế nước ta nói chung đồng sông Cửu Long nói riêng, nhu cầu in ấn bao bì, thùng cactông, lịch, danh thiếp v v sở sản xuất kinh doanh đồng sông Cửu Long lớn Trước nhu cầu nhiều sở in lụa đời, quy trình in lụa chủ yếu thủ công nên suất không cao, in không đẹp, cần nhiều chi phí cho thuê mướn lao động Sau điểm qua số cở sở in lụa địa bàn tỉnh Vónh Long nhận thấy hầu hết sở thực thủ công, số sở có dùng máy chưa có hệ thống cấp phôi tự động nên sử dụng nhân công đông giá thành in cao Vì việc thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi nhận sản phẩm in lụa cách tự động vấn đề cần thiết mang nhiều ý nghóa kinh tế – kỹ thuật Hệ thống có cấu tạo không phức tạp, dễ dàng vận hành chăm sóc bảo dưỡng, đáp ứng công suất máy, giá thành thấp Trên sở kế thừa kết nghiên cứu có hệ thống loại máy in lụa nguyên lý làm việc loại máy in lụa khác nhau, luận văn thực nghiên cứu thiết kế chế tạo phận cấp phôi nhận sản phẩm in cho máy in lụa dạng phẳng có sẵn Bộ phận thực cách tự động, nhanh chóng xác nhằm giảm chi phí thuê mướn lao động nâng cao chất lượng sản phẩm cho cở sở in lụa 10 I.2 CƠ SỞ CỦA QUY TRÌNH IN LỤA I.2.1 NGUYÊN LÝ IN LỤA In lụa kiểu kỹ thuật in Nó sử dụng lưới đơn giản vào việc in ấn Bản lưới loại vật chất dạng lưới vải sợi, vải lụa lưới… Lưới đước trải khung gỗ kim loại Sau đó, mắt lưới bịt kín hóa chất chuyên dùng, chừa chỗ có vân hoa (có chi tiết in) mực thấm qua in vật liệu in Phương tiện công nghệ in lụa khuôn in Ngoài có : bàn in, dao gạt, dụng cụ chế mực xử lý sản phẩm sau in Hình 1.1 Nguyên lý in lụa : Dao gạt : Mực in : Lưới in : Vật cần in I.2.2 CÁC BƯỚC TRONG QUY TRÌNH IN LỤA 1/ Bước : Chuẩn bị vật liệu Để tránh lỗi trình in, ta nên chuẩn bị số thiết bị in sau: 11 a/ Khung khuôn in Khung làm nhôm gỗ Khung in phải đáp ứng tiêu chuẩn là: chắc, bền, nhẹ nhàng, không bị cong vênh sấy, bị trương nở rửa không bị biến dạng trình sử dụng Quy trình chung để làm khung khuôn in bao gồm bước sau : + Xác định kích thước khung khuôn in : Khung khuôn in thường có cấu tạo hình chữ nhật Kích thước khung xác định tùy theo kích thước hình cần in Thông thường người ta lấy kích thước bên khung để làm chuẩn xác định sau : · Chiều dài khuôn in : Cần có khoảng trống (không có hình in), tính từ biên hình in đến sát mép khung 10 – 15cm Khoảng trống để chứa mực in dao gạt dịch chuyển dễ dàng thao tác · Chiều ngang khuôn in : Bề ngang lòng khuôn in phải lớn bề ngang hình in, để tạo thành khoảng trống dọc theo hai bên thành khung, giúp cho lưới in tiếp xúc dễ dàng với sản phẩm cần in Thường khoảng trống – 6cm (tính từ mép khung đến biên hình in) Nếu hình in gần với mép khung in phần biên hình in bị nhòe (do dư mực in) bị nhạt màu phần khác (do thiếu mực in) + Chọn tiết diện thành khung : Chiều rộng thành khung lấy lớn chiều cao chúng Việc lựa chọn phụ thuộc vào kích thước khuôn in Nếu chiều rộng thành khung nhỏ so với kích thước khung, căng lưới thành khung bị cong vào Nếu thành khung cao ảnh hưởng đến thao tác gạt mực in, thành khung thấp in mực in bị văng 63 Khởi động máy B2 Động M3 xuống Start B3 Động M6 lên Khởi động động Stop Dừng động M1 , M2 Run C-G Khởi động động B1 Động M3 lên B4 , CTHT5 Động M6 xuống Run MI Kích LHĐT1 CTHT4 CTHT1 CTHT2 CTHT9 Dừng M3 Dừng M6 Nhả LHĐT1 NCĐ-ĐV Auto Kích LHĐT2 CTHT5 Nhả LHĐT2 NCD Kích T1 CTHT10 CTHT6 CTHT8 Kích T3 Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 64 Tính hiệu cấp giấy Thiếu giấy Nâng bàn chứa phôi Nâng bàn xoay Cuốn giấy Đủ cao độ Kết thúc chu trình Dừng bàn chứa phôi Hình 4.2 Sơ đồ khối hoạt động cụm cấp Máy in Kích hoạt băng tải Mở chốt chặn đưa phôi nhận phôi Đóng chốt chặn định vị phôi Kích hoạt máy in Ngừng băng tải Hình 4.3 Sơ đồ khối hệ điều khiển máy in băng tải 65 Tín hiệu giấy vào Kích hoạt hạ khoang Vào vị trí nhận Kích hoạt dừng khoang Hình 4.4 Sơ đồ khối hệ điều khiển cụm thu sản phẩm STT Ký hiệu Tên gọi Chức Start Nút ấn thường mở Kích hoạt động M1, M2 Stop Nút ấn thường đóng Ngừng động M1, M2 B1 Nút ấn thường mở Điều khiển nâng cấp giấy B2 Nút ấn thường mở Điều khiển hạ cấp giấy B3 Nút ấn thường mở Điều khiển nâng nhận giấy B4 Nút ấn thường mở Điều khiển hạ nhận giấy Run C-G Nút ấn thường mở Điều khiển cấp giấy Run M-I Nút ấn thường mở Điều khiển chạy máy in CTHT1 Công tắc hành trình Báo vào vị trí rút giấy 10 CTHT2 Công tắc hành trình Báo hết hành trình hạ cấp 11 CTHT3 Công tắc hành trình Báo hết chu trình cấp giấy 12 CTHT4 Công tắc hành trình Báo hết chu trình in 13 CTHT5 Công tắc hành trình Báo vị trí giấy băng tải cuối 66 14 CTHT6 Công tắc hành trình Báo hết hành trình lên nhận 15 CTHT8 Công tắc hành trình Báo hết hành trình xuống nhận 16 CTHT9 Công tắc hành trình Báo hết hành trình hạ cấp 17 CTHT10 Công tắc hành trình Báo hết chu trình nhận giấy 18 LHĐT1 Ly hợp điện từ Truyền động cho máy in 19 LHĐT2 Ly hợp điện từ Truyền động cho băng tải 20 NCĐ-ĐV Nam châm điện Định vị phôi vị trí in 21 NCĐ Nam châm điện Chặn phôi băng tải thứ 22 T1 Bộ định thời Định thời chu trình in 23 T3 Bộ định thời Định thời chu trình nhận 24 M1 Động điện 1/2HP Truyền động cho máy in 25 M2 Động điện 1/2HP Truyền động cho cụm băng tải 26 M3 Động điện 40W Truyền động nâng-hạ cấp 27 M4 Động điện 40W Truyền động cho bàn xoay - cấp 28 M5 Động điện 20W Truyền động cho trục giấy 29 M6 Động điện 40W Truyền động cho nhận giấy IV.3 Mô tả chu trình hoạt động hệ thống điều khiển sau : - n nút Start để khởi động động M1 , M2 - n nút B2 động M3 xuống , hết hành trình hạ cấp động M3 dừng lại công tắc hành trình , lúc công nhân chuẩn bị cho phôi vào cấp chuẩn bị làm việc - n nút B3 để động M6 lên , nhận lên hết hành trình động M6 dừng lại công tắc hành trình - n nút B1 để động M3 lên, vào vị trí rút phôi động M3 dừng lại công tắc hành trình 67 - n nút Run MI để kích LHĐT NCĐ-ĐV làm cho máy in hoạt động, kết thúc chu trình in LHĐT NCĐ-ĐV nhả công tắc hành trình 4, công tắc hành trình đóng nút Run C-G khởi động động M4 , M5 đưa phôi lên băng tải chuẩn bị cho chu trình in mới, đồng thời kích LHĐT NCĐ cho băng tải hoạt động đẩy phôi khỏi vị trí in đến băng tải cuối, phôi chuyển động băng tải cuối đá vào công tắc hành trình nhả LHĐT NCĐ làm cho băng tải ngưng hoạt động, đồng thời kích T1 đóng nút Run MI chu trình lặp lại , kích T3 để động M6 xuống vị trí nhận phôi - Ngoài đóng nút Auto qui trình hoạt động giống nhả LHĐT NCĐ-ĐV nút Run C-G không nối Chế độ dùng để in thử đến chất lượng in ổn định chuyển sang chế độ Auto 68 IV.4 Sơ đồ mạch điều khiển toàn hệ thống 69 IV.5 Sơ đồ mạch điều khiển cụm cấp                                                                         70 IV.6 Sơ đồ mạch điều khiển cụm máy in băng tải                                                       LHÑT Ñ    Ñ-ĐV LHÑT                                                                                71 IV.7 Sơ đồ mạch điều khiển cụm thu                                                                       72 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI V.1 Các vấn đề đạt + Về mặt khoa học - Đề tài nghiên cứu từ thực tiễn sản xuất, có khả đưa vào ứng dụng thực tế cao nhờ tính khả thi - Hệ thống thiết kế , mô hoàn toàn máy tính Giúp người thiết kế thấy bất hợp lý, từ sửa chữa trước đưa chế tạo nhằm tránh lãng phí + Về mặt kỹ thuật - Luận văn cho thấy quy trình công nghệ hoàn toàn phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật nước ta đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm Tất thiết bị hệ thống có khả chế tạo nước, mà giá thành thấp nhiều so với máy ngoại nhập, mang lại hiệu kinh tế cao - Hệ thống dễ dàng vận hành, chăm sóc bảo dưỡng, có tính tự động hoá cao, không phụ thuộc vào tay nghề tâm trạng công nhân làm việc Vai trò công nhân kiểm soát thiết bị, hệ thống hoạt động liên tục nhiều ngày - Chất lượng sản phẩm ổn định + Về mặt kinh tế - Luận văn phân tích hiệu đầu tư hệ thống so với máy in bán tự động Và tính thời gian thu hồi vốn nhanh 73 - Hệ thống giúp doanh nghiệp giảm chi phí thuê nhân công, nâng cao chất lượng sản phẩm, từ giá thành sản phẩm giảm có khả cạnh tranh thương trường Bên cạnh đó, giá thành thấp nhiều chi tiết phức tạp Máy hoạt động tốt theo yêu cầu đề V.2 Các vấn đề cần phát triển thêm - Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phôi tự động cho dạng máy in lụa khác như: máy in sản phẩm tròn xoay, máy in lụa dạng phẳng có kích thước bàn in lớn,… - Mở rộng việc cấp phôi cho máy sản xuất lónh vực khác như: máy đóng chai tự động, máy đóng thùng tự động,… 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Joseph E Shigley Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill Book Company, Inc, 1963 [2] [2] Lê Văn Đạt Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư “Thiết kế chế tạo máy in lụa”, 1999 Hướng dẫn: Phan Đình Huấn [3] [3] Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy (tập 1), NXB Giáo dục, 1993 [4] [4] Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy (tập 2), NXB Giáo dục, 1993 [5] [5] Nguyễn Hữu Lộc Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học quốc gia, 2004 [6] [6] Nguyễn Hữu Lộc Bài tập chi tiết máy, NXB Đại học quốc gia, 2005 [7] [7] Phan Đình Huấn AutoCAD nâng cao, NXB Đại học Quốc gia, 2002 [8] [8] Tạ Khánh Lâm, Đinh Gia Tường Nguyên lý máy, NXB Khoa học kỹ thuật, 1999 [9] [9] Nguyễn Sơn Lâm Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư “Thiết kế máy in lụa”, 1999 Hướng dẫn: Phan Đình Huấn [10] [10] Lương Văn Lăng Cơ sở tự động, NXB Giáo dục, 1996 [11] [11] Phan Đình Huấn Đề tài khoa học cấp trường “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo cấp giấy carton cho máy in lụa” [12] [12] Nguyễn Văn Chung, Hồ Thanh Phong Quản lý sản xuất, NXB đại học quốc gia TP.HCM.2003 [13] [13] Quang Bạch, Kỹ thuật in lụa, NXB Thanh Niên, 2001 75 PHỤ LỤC CÁC BẢN VẼ CỤM CẤP 76 PHỤ LỤC CÁC BẢN VẼ BĂNG TẢI 77 PHỤ LỤC CÁC BẢN VẼ CỤM THU ... thừa kết nghiên cứu có hệ thống loại máy in lụa nguyên lý làm việc loại máy in lụa khác nhau, luận văn thực nghiên cứu thiết kế chế tạo phận cấp phôi nhận sản phẩm in cho máy in lụa dạng phẳng... thước máy : 820 x 700 x 1450mm · Động : 15W , 220V b/ Máy in lụa tự động hoàn toàn cho phôi dạng cuộn điều khiển PLC Hình 1.14 Máy in lụa tự động hoàn toàn cho phôi dạng cuộn Thông số kỹ thuật :... độ in : 25 - 30 Vòng/ phút · Khối lượng : 1741kg · Kích thước máy : 8550 x 720 x 1730mm 28 · Động : động 1000W , 220V c/ Máy in lụa bán tự động cho phôi dạng phẳng Hình 1.15 Máy in lụa bán tự động