Đề tài thiết kế và thi công máy lắp ráp tự động limiter a tape gear whiper rush

LỜI CẢM ƠN Nhóm nghiên cứu xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến: Th.s Phạm Văn Toản, phó khoa Cơ Điện Trường Đại Học Lạc Hồng, Kĩ sư Nguyễn Hoàng Duy, Kĩ sư Văn Ngọc Diệp, Kĩ sư Nguyễn Vĩnh Sử đã tận tình hướng dẫn và động viên chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Ban lãnh đạo công ty Plus Việt Nam, phòng TD (Technology Development Section), ban chủ nhiệm khoa Cơ Điện Tr ường Đại Học Lạc Hồng đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi thực hiện đề tài. Tập thể giảng viên khoa Cơ Điện trường Lạc Hồng đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng tôi trong suốt quá trình chúng tôi học Đại Học. Tập thể nhân viên phòng TD của công ty Plus Việt Nam đã giúp đỡ chúng tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. MỤC LỤC Chương 1. Đặt vấn đề .2 Chương 2. Tổng quan .5 2.1 Khái quát về công ty công nghiệp Plus Việt Nam 5 2.1.1 Giới thiệu công ty công nghiệp Plus Việt Nam .5 2.1.1.1 Thông tin về công ty Plus Việt Nam 5 2.1.1.2 Mục tiêu của công ty 6 2.1.2 Quy trình hoạt động sản xuất sản phẩm tại công ty 7 2.1.2.1 Quy trình hoạt động sản xuất chung của công ty Plus Việt Nam . 7 2.1.2.2 Giải thích quy trình 7 2.1.3 Giới thiệu từng bộ phận sản xuất của công ty 8 2.1.3.1 Bộ phận Ép nhựa 8 2.1.3.2 Bộ phận lắp ráp .8 2.1.3.4 Bộ phận Tape Slitter 8 2.1.3.5 Bộ phận Extruder 9 2.1.3.6 Bộ phận Clear File 9 2.1.3.7 Bộ phận Flat File 9 2.1.3.8 Bộ phận In .9 2.1.4 Giới thiệu sản phẩm chuyên sản xuất của công ty 10 2.1.4.1 Các loại sản phẩm băng dán 10 2.1.4.2 Các loại sản phẩm bìa đựng hồ sơ, giấy tờ 10 2.1.4.3 Các loại sản phẩm bấm kim và kim bấm .11 2.1.4.4 Các loại sản phẩm băng xóa. .11 2.2 Khái quát về cơ sở lý thuyết 11 2.2.1 Ưu điểm của khí nén .12 2.2.2 Nhược điểm của khí nén .12 2.2.3 Các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng điện - khí nén .12 2.2.4 Van đảo chiều .15 2.2.5 Giới thiệu tổng quan về biến tần 16 2.2.6 Giới thiệu tổng quan về PLC 20 Chương 3. Thiết kế và thi công 22 3.1 Tổng quan về đề tài .22 3.1.1 Giới thiệu về sản phẩm Whiper-Rush .22 3.1.2 Lý do chọn đề tài .24 3.1.3 Yêu cầu và hướng giải quyết của đề tài 25 3.1.3.1 Yêu cầu của đề tài 25 3.1.3.2 Hướng giải quyết của đề tài 25 3.2 Tính toán và thiết kế 25 3.2.1 Xác định nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy lắp ráp Limiter A Tape Gear .25 3.2.1.1 Nguyên lý cấu tạo của máy .25 3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy 27 3.2.2 Tính toán và thiết kế cơ khí 28 3.2.2.1 Cụm cơ cấu băng tải .28 3.2.2.2 Cụm cơ cấu xoay băng tải .31 3.2.2.3 Cụm cơ cấu dập dẫn hướng Limiter A .35 3.2.2.4 Cụm cơ cấu ép chi tiết Limiter A và Tape Gear .37 3.2.2.5 Cụm cơ cấu cấp Tape Gear .38 3.2.2.6 Cụm cơ cấu cấp Limiter A 40 3.3 Thiết kế phần điều khiển .42 3.3.1 Lựa chọn phương án 42 3.3.2 Sơ đồ thiết kế phần cứng 43 3.3.3 Thành lập địa chỉ các ngõ vào ra của PLC .43 3.3.4 Sơ đồ giải thuật điều khiển chương trình PLC .44 3.3.5 Chương trình điều khiển PLC 45 Chương 4. Kết luận và kiến nghị .46 4.1 Kết luận .46 4.2 Kiến nghị .46 Danh mục tài liệu tham khảo Danh mục các hình Hình 2.1: Công ty TNHH Công Nghiệp Plus Việt Nam .5   Hình 2.2: Quy trình sản xuất chung 7   Hình 2.3: Sản phẩm băng dán .10   Hình 2.4: Sản phẩm bìa đựng hồ sơ, giấy tờ .10   Hình 2.5: Sản phẩm bấm kim và kim bấm 11 Hình 2.6: Sản phẩm băng xóa .11   Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều 15   Hình 2.8: Kí hiệu van và cách gọi tên .15   Hình 2.9: Nguyên lý hoạt động biến tần 16   Hình 2.10: Màn hình điều khiển chính của biến tần .18   Hình 2.11: Kết nối biến tần IE5 của LS .18   Hình 2.12: Một số hình ảnh của PLC .18   Hình 3.1: Sản phẩm Whiper Rush .22   Hình 3.2: Cấu tạo cơ bản của sản phẩm 23   Hình 3.3: Chi tiết Limiter A 23   Hình 3.4: Chi tiết Tape Gear .23   Hình 3.5: Lắp ráp chi tiết Limiter A Tape Gear 23   Hình 3.6: Công nhân tham ra sản xuất 24   Hình 3.7: Tổng thể máy lắp ráp Limiter A Tape Gear dạng 3D .26   Hình 3.8: Sáu cụm cơ cấu chính của máy .27   Hình 3.9: Mâm xoay .28   Hình 3.10: Băng tải xích 28   Hình 3.11: Cụm cơ cấu băng tải .29   Hình 3.12: Đĩa xích loại SP40B12-N-14 .29   Hình 3.13: Kích thước khuôn chứa Tape Gear .30   Hình 3.14: Cụm cơ cấu băng tải thực tế 30   Hình 3.15: Mô tả bài toán chuyển động học 31   Hình 3.16: Cơ cấu xoay băng tải .33   Hình 3.17: Cơ cấu bánh cóc 33   Hình 3.18: Kích thước mâm xoay định vị 34   Hình 3.19: Xilanh MA-32x50-S-CA .35   Hình 3.20: Xilanh MI-16x15-S-CA .35   Hình 3.21: Cụm xoay băng tải thực tế .35   Hình 3.22: Cụm cơ cấu dập dẫn hướng Limiter A .36   Hình 3.23: Xilanh và chi tiết chính của cơ cấu dập 36   Hình 3.24: Cụm cơ cấu lăn 37   Hình 3.25: Cụm cơ cấu cấp Tape Gear 38   Hình 3.26: Kích thước lồng chứa Gear 39   Hình 3.27: Cụm cơ cấu cấp Tape Gear thực tế .39   Hình 3.28: Cụm rung tịnh tiến 40   Hình 3.29: Cụm cơ cấu cấp Limiter A .40   Hình 3.30: Hình ảnh thực tế cụm cơ cấu cấp Limiter A 41   Hình 3.31: Tổng quan máy lắp ráp Limiter A Tape Gear Whiper-Rush 41   Hình 3.32: Sơ đồ khối biểu diễn mối quan hệ các thiết bị trong hệ thống 43   Hình 3.33: Sơ đồ giải thuật điều khiển .44   Danh mục các bảng Bảng 2.1: Thông số của biến tần IE5 LS .19   Hình 3.1: Bảng xác lập địa chỉ ngõ vào ra của PLC .43 Hình 3.2: Bảng tín hiệu ngõ ra 45   Hình 4.1: Bảng so sánh hiệu quả 46   1 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 hầ u 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 tiế p với những hóa chất độc hại, tai nạn… Trong quy trình sản xuất sản phẩm Whiper Rush của công ty TNHH Plus Việt Nam, cụ thể là công đoạn lắp ráp chi tiết Limiter A Tape Gear 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. Nắ m bắt được nhu cầu thực tiễn đó, nhóm nghiên cứu đã quyết định lựa chọn đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY LẮP RÁP TỰ ĐỘNG LIMITER A TAPE GEAR WHIPER RUSH” 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. 2 Chương 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, 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 nhấ t. Việc 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 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 h ơn 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. Trong khi đó, những nước phát triển đã sản xuất ra số lượng sản phẩm đúng với số lượng ta đã làm đượ c 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 tiết kiệm khoản chi phí không 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 đó là động lực thúc đẩy, là mục tiêu cho sự phấn đấu tìm hiểu 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 nhiều chính sách nhằm thu hút đầu tư từ các doanh nghi ệp nước ngoài và đã đạt được những kết quả khả quan. Các công ty có quy mô lớn được hình thành nhưng vẫn gặp phải những hạn chế do khoa học kỹ thuật chưa cao, máy móc thiết bị vẫn còn thô sơ nên không thể đáp ứng 3 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 một lượng lớn nhân công, và công ty TNHH Plus Việt Nam cũng không tránh khỏi thực trạng đó. Tại công ty TNHH 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 l ượng sản phẩm. Từ 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 thiế t yếu đó, ban lãnh đạo trường Đại Học Lạc Hồng đã liên kết cùng công ty TNHH 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 tự động Limiter A Tape Gear, 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 tự động Limiter A Tape Gear Whiper Rush” hi vọng sẽ góp phần mang đến bước tiến mới cho công ty TNHH Plus Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu của đề tài Phương pháp quan sát thực tế: nhóm nghiên cứu đã có thời gian tiếp cận với quy trình sản xuất trong công ty TNHH Plus Việt Nam từ đó tìm ra nhữ ng công đoạn cần cải tiến về máy móc nhằm nâng cao năng suất lao động. Kế thừa và phát huy những thành tựu về khoa học công nghệ tiên tiến, nhóm nghiên cứu đã đưa ra nhiều ý tưởng cũng như công nghệ phù hợp với giải pháp của 4 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 b ị 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 TNHH Plus Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu thiết kế và thi công “máy lắp ráp tự động Limiter A Tape Gear Whiper Rush”. Mục đích của đề tài Đưa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế lao động thủ công bằng máy móc hiện đại, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, gi ảm chi phí mà công ty phải chi trả cho công nhân. 5 Chương 2 Tổng quan 2.1 Khái quát về công ty công nghiệp Plus Việt Nam [13] 2.1.1 Giới thiệu công ty công nghiệp Plus Việt Nam 2.1.1.1 Thông tin về công ty 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. Nh ững 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 Nh ật Bản cũng như trên toàn thế giới. Hình 2.1: Công ty TNHH Công Nghiệp Plus Việt Nam Trụ sở chính: Số 03, đường 1A, khu công nghiệp Biên Hòa II, tỉnh Đồng Nai. Điện thoại: 0613836593 – Fax: 0613836462. . kế và thi công máy lắp ráp tự động Limiter A Tape Gear Whiper Rush . Mục đích c a đề tài Đ a công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế lao động. nhất nhưng mang lại hiệu quả cao nhất. Đề tài Thi t kế và thi công máy lắp ráp tự động Limiter A Tape Gear Whiper Rush hi vọng sẽ góp phần mang đến bước