- Bƣớc 1: Vào nhóm Drive của biến tần
Vào hàm drv : Chọn “1” _Chạy thuận/nghịch bằng công tắc ngoài trên biến tần. Vào hàm Frq : Chọn “3”_Thay đổi lệnh bàn phím tới lệnh điện áp Analog. Vào hàm ACC : Cài giá trị “0~6000”(Sec)_ Thời gian tăng tốc chọn 5s. Vào hàm dEC : Cài giá trị “0~6000”(Sec)_ Thời gian giảm tốc chọn 5s.
57
- Bƣớc 2: Vào nhóm Function 1 của biến tần
Vào hàm F21 : Cài “40~400”(Hz)_Cài tần số Max cho biến tần LS hoạt động (thƣờng cài bằng tần số lƣới điện), chọn 50Hz.
Vào hàm F22 : Cài “30~400”_Cài đặt tần số cơ bản cho biến tần LS (thƣờng cài bằng tần số F21), chọn 50Hz.
- Bƣớc 3: Vào nhóm I/O của biến tần
Vào hàm I6 : “0~9999” _Cài thời gian lọc tín hiệu điện áp của biến trở, chọn “10”.
Vào hàm I7 : “0~10”(V)_Cài mức thấp của điện áp ngõ vào biến trở, chọn “0”. Vào hàm I8 : “0~400”(Hz)_ Tần số tƣơng ứng với hàm I7, chọn “0.0”.
Vào hàm I9 : “0~10”(V)_Điệp áp vào V1 max, chọn 10.
Vào hàm I10 : “0~400”(Hz)_ Tần số tƣơng ứng với hàm I9, chọn “50”.
Sơ đồ 3.3Biểu diễn mối quan hệ V/F của biến tần
Sơ đồ 3.4Nối dây biến trở với biến tần
VR V1 CM 1kΩ
58
CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Chạy thực nghiệm cơ cấu
4.1.1 Kết quả thực nghiệm
Sau khi chế tạo cơ khí và rắp láp các bộ phận cơ cấu lại với nhau kết hợp với phần điều khiển thì cơ cấu hoạt động với chức năng các nút điều khiển nhƣ phần phụ lục 1 vàthu đƣợc cơ cấu thực tế nhƣ sau:
Hình 4.1Hình ảnh thực nghiệm phía trƣớc và sau của cơ cấu. -Quy trình vận hành:
59
Hình 4.2 Bộ phận chứa bìa giấy
+ Khi bộ phận cấp bìa đi lên đồng thời làm cảm biến quang phát hiện đƣợc thanh kim loại đƣợc đẩy lên cùng bộ phận cấp bìa thì bộ phận này sẽ dừng lại.
60
Hình 4.4Cảm biến quang phát hiện thanh kim loại lên đủ độ cao để dừng mâm chứa bìa + Sau khi bộ phận chứa bìa dừng lại thì xy lanh phía trên nó sẽ đẩy một bìa đến băng tải chuyển bìa phía trƣớc của cơ cấu.
61
Hình 4.6Xylanh đẩy bìa về phía băng tải chuyển bìa
+ Sau khi đƣợc xylanh đẩy tới thì bìa đƣợc băng tải chuyển bìa đƣa đến băng tải có giấy chứa keo trắng.
Hình 4.7Bìa đƣợc băng tải chuyển bìa đến băng tải có giấy chứa keo trắng
+ Sau khi bìa đƣợc đƣa đến băng tải có giấy chứa keo thì sẽ đợ đỡ bằng một xylanh đẩy và hai thanh đỡ hai bên để chờ cho giấy chứa keo đến phía dƣới nó.
62
Hình 4.8Bìa đang chờ giấy chứa keo đến phía dƣới
+ Khi giấy chứa keo đã tới thì hai thanh đỡ sẽ thả bìa xuống và xy lanh dập đi xuống để dán bìa với giấy chứa keo với nhau.
63
Hình 4.9Bìa đƣợc dán với giấy chứa keo
+ Nhƣ vậy khi bìa đã đƣợc dán xong thì sẽ đƣợc băng tải đƣa đi đến khâu khác và đồng thời cũng có một bìa đến để chỉ bị dán.
Hình 4.10Bìa mới đến để chuẩn bị dán với giấy chứa keo
Khi cơ cấu tiến hành chạy thực nghiệm thì thu đƣợc kết quả nhƣ đã dự kiến đó là:
- Cơ cầu làm việc ổn định một cách liên tục, không xảy ra lỗi từ phần cơ khí cũng nhƣ là phần điều khiển.
-Nâng đƣợc khối lƣợng bìa trên 60Kg nhƣ yêu cầu đặt ra ban đầu, mâm chứa bìa khi nâng không có hiện tƣợng bị dịch qua lại, không bị lắc.
- Độ dính giữa bìa và giấy chứa keo đạt yêu cầu dính chặt, không bị hở keo. - Đạt đƣợc yêu cầu tốc độ cấp bìa trung bình đó là 5s/bìa, từ đó tính đƣợc:
+ 1 giờ năng suất đạt: 3600/5 = 720 bìa/giờ.
+ Vậy năng suất trung bình trong 1 ca (8 giờ) là: 720x8 = 5760 > 5000 bìa/ca nhƣ yêu cầu đặt ra. Với năng suất đạt đƣợc nhƣ hiện tại và trừ đi thời gian nhƣ hạ mâm để cung cấp bìa thì cơ cấu hoàn toàn đạt đƣợc yêu cầu năng suất mà nhà máy đã đặt ra.
- Đảm bảo an toàn khi xảy ra bất kì sự cố vì cơ cấu có sử dụng nút dừng khẩn cấp để dừng cơ cấu bất kì lúc nào và những thiết bị bảo vệ quá tải cho động cơ, hạn chế gây ra hiện tƣợng cháy nổ trong khi làm việc.
64
4.1.2 Hạn chế
Mặc dù cơ cấu làm việc ổn định vầ đạt yêu cầu đặt ra nhƣng cũng nhƣ bất kì cơ cấu nào khác thì nó cũng có vài hạn chế nhỏ:
- Có hiện tƣợng kẹt giấy, rung khi làm việc trong thời gian dài.
- Lệch giữa bìa và giấy chứa keo nhƣng vẫn nằm trong sai số nhà máy cho phép. - Tốc độ trung bình đạt yêu cầu nhƣng vẫn chƣa phải cao, có thể cải hiện đƣợc.
4.2 Cải tiến cơ cấu 4.2.1 Mục tiêu cải tiến 4.2.1 Mục tiêu cải tiến
- Từ những hạn chế còn lại khi chạy thực nghiệm ở máy đầu tiên, thì tiến hành thực hiện cải tiến với mục tiêu:
+ Đảm bảo đƣợc ƣu điểm khi làm việc nhƣ ban đầu. + Loại bỏ hiện tƣợng kẹt giấy.
+ Tăng độ chính xác giữa bìa và giấy chứa keo.
+ Năng suất trung bình trên 1 ca phải đạt 7000 bìa/ca/8 giờ, tốc độ trung bình là 4s/bìa.
4.2.2 Cải tiến phần cơ khí của cơ cấu
Phần cơ cấu truyền động để nâng bìa cải tiến bằng cách sử dụng động cơ có hộp số và bộ truyền trục vít-bánh vít và bộ xích.
65
Hình 4.11Thiết kế cải tiến cơ cấu cấp bìa tự động
Sự thay đổi này giúp phần truyền động nâng bìa gọn hơn, giảm bớt chi phí chế tạo. Động cơ sử dụng trong cơ cấu nâng bìa là đông cơ có công suất P=0.75 Kw, n=90 vòng/phút và có hộp số với tỉ số 1:20.
Phần chuyển bìa: Cải tiến thay toàn bộ hệ thống băng chuyền bằng xylanh không trục và giác hút.
Sử dụng các thanh nhôm định hình ghép nối với nhau tạo thành phần giá đỡ để lắp đặt các giác hút chân không. Sử dụng một Xylanh để nâng hạ các giác hút chân không. Với việc thay thế này, phần chế tạo đơn giản hơn rất nhiều.
66
Hình 4.12Kích thƣớc phần chuyển bìa
67
Sử dụng Xylanh không trục của hãng CKD làm phần di chuyển bộ giác hút chân không.
Hình 4.14Xylanh không trục CKD
68
Sau khi cải tiến phần cơ cấu truyền động và cơ cấu chuyển bìa của phiên bản 1, nhóm đã tiến hành thiết kế, lắp ráp thành bản thiết kế hoàn chỉnh nhƣ hình
Hình 4.16Thiết kế cải tiến của cơ cấu cấp bìa tự động
4.2.3 Cải tiến phần điều khiển
- Trong cải tiến ở phần cơ khí đã bỏ đi băng tải chuyển bìa tới băng tải có giấy chứa keo thay vào đó thì bộ phần chuyển bìa gắn trên xylanh không trục sẽ làm nhiệm vụ này. Do đó phần điều khiển sẽ bỏ đi biến tần điều khiển một động cơ cho băng tải đó.
- Đối với cảm biến kim loại phát hiện để dừng bộ phận nâng bìa đi lên thì thay thế bằng cảm biến quang do phần cơ khí bộ phận chuyển bìa đã đƣợc cải tiến.
- Cơ cấu bây giờ có phần điều khiển tổng quát vẫn giữ nguyên bộ điều khiển dùng PLC với đầu vào từ những công tác gạt, công tắc giới hạn hành trình, cảm biến và ngõ ra là các van điện từ điều khiển các xylanh và một động cơ dùng điều khiển bộ phận nâng, hạ bìa.
69
Hình 4.17Sơ đồ điều khiển tổng quát sau khi cải tiến - Với sơ đồ tổng quát nhƣ vậy thì mạch điện điều khiển cũng thay đổi.
- Từ sơ đồ dây điều khiển tiến hành thi công tủ điện điều khiển cho cơ cấu. Và đủ điện sau hi thực hiện nhƣ sau:
70
Hình 4.19Mặt trên của tủ điều khiển - Với cơ cấu cải tiến này thì giải thuật bây giờ sẽ thay đổi nhƣ sau:
71
Điều khiển ở chế độ bằng tay:
Hình 4.21Điều khiển cơ cấu bởi chế độ bằng tay
+ Chế độ này khi cho mâm chứa bìa đi xuống cũng giống nhƣ cơ cấu trƣớc cải tiến. + Khi mâm lên đủ độ cao yêu cầu định trƣớc thì cảm biến quang nhận biết đƣợc sẽ cho mâm dừng ngay lập tức. Hoặc khi gặp công tắc giới hạn hành trình trên thì mâm này vẫn dừng, công tắc này có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho cơ cấu, bắt buộc mâm chứa bìa dừng khi mà cảm biến kim loại xảy ra sự cố không cho tín hiệu về PLC, nhờ công tắc này mà khi có sự có thì cơ cấu sẽ không bị phá hỏng.
+ Khi mâm đã lên đúng độ cao định trƣớc và PLC cũng đã nhận đƣợc tín hiệu từ xylanh không trục tại đầu ở trên mâm chứa bìa, thì một xylanh sẽ đi xuống.
+ Đến khi “cảm biến xuống” đƣợc tác động thì PLC sẽ kích ngõ ra cho các giác hút chân không hút bìa lên. Đồng thời xyalnh này cũng đi lên vị trí cũ.
+ Lúc đi lên sẽ tác động “cảm biến lên” thì bộ phận chuyển bìa sẽ đi ra phía băng tải có giấy chứa keo dọc theo xylanh không trục.
72
+ Khi tới vị trí băng tải thì “cảm biến ra” cũng đƣợc tác động, lúc này một xylanh đi xuống tác động vào “cảm biến xuống” và sau 0.2s thì bìa sẽ đƣợc thả do các giác hút sẽ bị ngừng cấp khí.
+ Sau khi thả bìa thì xylanh sẽ đi lên, đến khi “cảm biến lên” bị tác động thì bộ phận chuyển bìa sẽ quay về vị trí ban đầu của mình dọc theo xylanh không trục. Đó cũng là kết thúc một chu trình làm việc của cơ cấu đƣợc cải tiến này.
- Điều khiển bởi PLC bằng chế độ tự động thì cơ cấu hoạt động cũng tƣơng tự nhƣ chế độ điều khiển bằng tay, chỉ khác nhau một vài chỗ nhƣ sau:
+ Khi công tắc gạt chọn chế độ tự động thì mâm chứa bìa sẽ từ động đi lên cho đến khi cảm biến kim loại bị tác động chứ không còn phải gạt công tắc chọn chế độ đi lên nhƣ chế độ điều khiển bằng tay.
+ Do đó, khi mâm chứa bìa muốn đi xuống để cung cấp bìa thì phải chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay và gạt công tắc chọn đi xuống.
+ Và ở chế độ này thì khi chu trình đến bƣớc bộ phận chuyển bìa quay về vị trí ban đầu thì chu trình sẽ quay lại bƣớc nhận tín hiệu “cảm biến về”. Và cứ thế chu trình cứ lập đi lập lại liên tục đến khi mâm chứa bìa hết giấy hoặc khi dừng cơ cấu.
- Chƣơng trình điều khiển cho cơ cấu cải tiến sẽ thay đổi một vài chỗ nhƣ ở phần phụ lục 2.
73
Hình 4.22Phía trƣớc và trên của cơ cấu đƣợc cải tiến - Quy trình vận hành máy đã cải tiến:
+ Bìa đƣợc cấp trên bộ phận nâng và chọn chế độ hoạt động bằng tay hoặc tự động.
74
+ Khi bộ phận cấp bìa nâng lên đến độ cao yêu cầu thì sẽ đƣợc một cảm biến quang phát hiện và ngay lập tức bộ phận chứa bìa dừng lại.
Hình 4.24Bộ phận cấp bìa dừng lại khi cảm biến quang phát hiện đƣợc bìa.
+ Khi bộ phận cấp bìa dừng lại thì một xyalnh đi xuống hút bìa giấy lên để chuẩn bị
chuyển qua băng tải có bìa dán keo dọc theo xylanh không trục.
75
+ Sau khi bìa đƣợc giác hút chân không hút thì xylanh sẽ đi lên vị trí cũ để chuẩn bị đƣa bìa đến băng tải có giấy chứa keo.
Hình 4.26Bìa đƣợc hút lên trên chuẩn bị đƣa tới băng tải có giấy chứa keo trắng + Tiếp theo đó thì bìa đƣợc đƣa tới băng tải có giấy chứa keo trắng dọc theo xylanh không trục để chuẩn bị dán.
76
Hình 4.27Bìa chuẩn bị dán với giấy chứa keo trắng
+ Khi giấy chứa keo đến phía dƣới bìa thì xylanh sẽ đi xuống để dán chúng lại với nhau.
Hình 4.28Bìa và giấy chứa keo trắng đƣợc dán với nhau
+ Sau khi dán xong thì xylanh đi lên rồi bộ phận chuyển bìa quay lại vị trí ban đầu, nắm trên bộ phận cung cấp bìa và bìa đã dán xong chuyển qua công đoạn tiếp theo.
77
Hình 4.29Xylanh sau khi dán bìa với giấy chứa keo xong thì đi lên
Hình 4.30Bìa dán xong chuyển qua công đoạn kiểm tra -Tiến hành cho cơ cấu chạy thực nghiệm nhƣ sau:
Trong 1 ca/8 giờ Chạy thực nghiệm Đạt Chƣa đạt Số lần bìa đƣợc dán 7200 7110 90
Bảng 4.1Kết quả chạy thực nghiệm của cơ cấu cấp bìa + Hiệu suất của cơ cấu = 7110/7200 = 98.7%.
- Với hiệu suất là 98.7% thì cơ cấu đáp ứng đƣợc hiệu suất cao và hoàn toàn đạt yêu cầu nhà máy đƣa ra.
- Sau khi tiến hành cải tiến cơ cấu và chạy thực nghiệm thì kết quả sau thu đƣợc là: + Cơ cấu làm việc ổn định và độ tin cậy cao.
+ Nâng đƣợc khối lƣợng bìa trên 60Kg nhƣ yêu cầu đặt ra ban đầu.
+ Độ dính giữa bìa và giấy chứa keo đạt yêu cầu dính chặt, không bị hở keo. + Đạt đƣợc yêu cầu tốc độ cấp bìa trung bình đó là 4s/bìa, từ đó tính đƣợc:
1 giờ năng suất đạt: 3600/5 = 900 bìa/giờ.
Vậy năng suất trung bình trong 1 ca (8 giờ) là: 720x8 = 7200 > 7000 bìa/ca nhƣ yêu cầu đặt ra. Với năng suất đạt đƣợc nhƣ hiện tại và trừ đi
78
thời gian nhƣ hạ mâm để cung cấp bìa thì cơ cấu hoàn toàn đạt đƣợc yêu cầu năng suất mà nhà máy đã đặt ra.
+ Đảm bảo an toàn khi xảy ra bất kì sự cố vì cơ cấu có sử dụng nút dừng khẩn cấp để dừng cơ cấu bất kì lúc nào và những thiết bị bảo vệ quá tải cho động cơ, hạn chế gây ra hiện tƣợng cháy nổ trong khi làm việc.
+ Không còn hiện tƣợng kẹt giấy nhƣ máy cũ. + Độ chính xác giữa bìa và giấy chứa keo tăng.
- Mặc dù cải tiến cơ cấu nhƣng với một cơ cấu thông thƣờng đều có vài điểm hạn chế: + Vẫn còn một số lần chƣa đạt yêu cầu.
+ Xylanh không trục có gắn giảm chấn nhƣng bộ phận chuyển bìa đến cuối hành trình của xylanh vẫn bị rung nhẹ do quán tính.
79
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết quả đạt đƣợc
Với tình hình phát triển của các xƣởng và nhà máy sản xuất bìa giấy ở Việt Nam, việc tìm hiểu và phát triển các loại cơ cấu cấp bìa tự động nhằm tăng năng suất và chất lƣợng sản phẩm là rất cần thiết.
Dựa trên nhu cầu thực tế đó đề tài đã đƣợc nghiên cứu, thiết kế, thực hiện và đáp ứng đƣợc yêu cầu về năng suất và chất lƣợng của bìa theo yêu cầu. Với cơ cấu đơn giản nhƣng hoạt động hiệu quả, cơ cấu cấp bìa có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các xƣởng sản xuất và nhà máy ở Việt Nam.
5.2 Hƣớng phát triển
Sau một thời gian nghiên cứu và thi công, nhóm đã hoàn thành đƣợc những mục tiêu đề ra nhƣng vẫn còn nhiều thiếu sót. Nên nhóm đề xuất một số vấn đề để khắc phục các điểm yếu đó và làm cho cơ cấu trở nên hoàn thiện hơn.
Trong quá trình hoạt động, cơ cấu cấp bìa tự động sử dụng xylanh không trục để đƣa