Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu, nhóm nhận thấy có hai cách để ghép
chặt hai chi tiết Limiter A và Tape Gear lại với nhau: cách 1 sử dụng xilanh để dập; cách 2 sử dụng con lăn để ép hai chi tiết lại với nhau.
So sánh về ưu, nhược điểm của hai cách nhóm nghiên cứu nhận thấy cách
dùng cơ cấu lăn đơn giản hơn nhiều so với cách dùng xilanh. Nếu sử dụng xilanh thì máy trở nên phức tạp hơn và khó điều khiển, cơ cấu lăn hoạt động chủ yếu dựa vào nhịp xoay của băng tải khi đó cơ cấu của máy trở nên đơn giản và dễ dàng điều chỉnh. Đặc biệt, do đặc điểm của chi tiết nhỏ nên dùng cơ cấu lăn phù hợp hơn dùng xilanh, sẽ giảm hư hỏng sản phẩm trong quá trình ép hai chi tiết.
Từ sự so sánh vềưu nhược điểm của hai cách, nhóm nghiên cứu đã chọn cách sử dụng cơ cấu con lăn để ghép hai chi tiết. (Xem chi tiết tại phụ lục 4)
Hình 3.24: Cụm cơ cấu lăn
1. Bánh lăn cao su; 2. Trục bánh lăn; 3. Bát gá trục lăn.
Cấu tạo cơ cấu lăn ban đầu gồm: hai bạc đạn loại SUB 6203Z; một chi tiết thân bánh để đóng cao su bên ngoài, được gắn với trục số 2, bánh lăn này có thể xoay quanh trục cốđịnh nhờ hai bạc đạn trơn được lắp ở bánh; bát số 3 được gắn cố định vào sàn để có thể căn chỉnh bánh lăn lên xuống sao cho sản phẩm ép đạt yêu cầu.
được tháo gỡ, chỉ để bạc đạn. Vì bề mặt tiếp xúc của bánh lăn cao su tương đối lớn, dẫn đến lực tác động lên chi tiết phân bố không đều, hai chi tiết không hoàn toàn khớp với nhau. Việc tháo gỡ bánh lăn cao su đã giải quyết được vấn đề trên và đem lại hiệu quả cao, sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng như (hình 3.24).
3.2.2.5 Cụm cơ cấu cấp Tape Gear [16]
Để cấp liệu cho máy hoạt động có hai phương án: thứ nhất, có thể cấp bằng phương pháp thủ công (cấp bằng tay); thứ hai, dùng phương pháp cấp tựđộng bằng phễu rung. Ứng dụng công nghệ cấp liệu tựđộng sẵn có của công ty, từđó nhóm đã thiết kế cơ cấu cấp Tape Gear như (hình 3.25). Việc thiết kế phải đảm bảo yêu cầu liệu luôn cấp đủ chi tiết cho hệ thống hoạt động (1 phút phải cấp được từ 65 đến 70 chi tiết).
Hình 3.25: Cụm cơ cấu cấp Tape Gear
1. Lồng chứa Gear; 2. Thanh dẫn Gear;
4. Phễu rung cấp Gaer
Về cấu tạo cụm cơ cấu cấp Tape Gear bao gồm: lồng chứa Gear số 1, với thiết kế dạng lồng chứa có thể dự trữ được 20 chi tiết Gear; thanh dẫn Tape Gear số 2 được đặt nghiêng với lồng chứa Gear một góc 300, có rãnh sâu 2 mm với bề mặt tiếp xúc nhẵn đảm bảo chi tiết Tape Gear có thể trượt đều xuống lồng chứa. (Xem chi tiết ở phụ lục số 5)
Nguyên lý của cụm cấp Tape Gear: chi tiết Tape Gear được cấp sẵn vào phễu rung số 4, khi có tín hiệu tác động của cảm biến, phễu rung thực hiện việc rung để
đưa chi tiết Tape Gear từ phễu rung tới vị trí số 1 là lồng chứa Tape Gear. Cảm biến quang có chức năng làm tín hiệu đóng ngắt cho phễu rung hoạt động đảm bảo cho chi tiết luôn được cấp đầy thanh dẫn Gear số 2.
Hình 3.26: Kích thước lồng chứa Gear
Ưu điểm
- Tape Gear được phễu rung cấp tựđộng cho hệ thống, công nhân chỉ cấp Tape Gear khi trong phễu rung không còn chi tiết.
- Với thiết kế dạng lồng có chiều cao 25mm có thể chứa trong lồng từ 15 đến 20 chi tiết, đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục.
Nhược điểm
- Yêu cầu gia công kỹ thuật cao, dẫn đến chi phí gia công cao.
- Cấp Tape Gear vào khuôn phụ thuộc vào nhịp xoay của băng tải nên đôi khi xảy ra trường hợp bị kẹt dẫn đến dừng máy.
3.2.2.6 Cụm cơ cấu cấp Limiter A [16]
Cũng giống như cụm cơ cấu cấp Tape Gear, cụm cơ cấu cấp Limiter A cũng giữ một vai trò quan trọng. Do đặc điểm cấu tạo của Limiter A nhỏ và hình dạng phức tạp, nếu chỉ dùng phương pháp phễu rung tròn thì không thểđáp ứng được yêu
cầu của máy. Chính vì vậy mà nhóm nghiên cứu đã cùng các kĩ sư trong công ty
cùng nhau thảo luận và đưa ra phương án: thiết kế thêm một cơ cấu rung tịnh tiến kết hợp với rung tròn để tăng khả năng cấp liệu cho hệ thống.Từ ý tưởng đó nhóm đã xậy dựng mô hình test thử nguyên lý và thấy việc kết hợp như vậy đã cho kết quả tốt.
Hình 3.28: Cụm rung tịnh tiến cấp Limiter A
1. Chân; 2.Đế rung; 3. Nam châm điện; 4. Thanh dẫn Limiter A; 5. Nhíp lò xo
Cụm cơ cấu cấp Limiter A có sự kết hợp giữa phễu rung tròn và cụm rung tịnh tiến, đảm bảo tốc độ cấp Limiter A cho hệ thống hoạt động. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.29:Cụm cơ cấu cấp Limiter A
1. Cụm rung tịnh tiến; 2. Cảm biến quang loại FD-420-05; 3. Phễu rung cấp Limiter A.
Chi tiết Limiter A được công nhân cấp vào phễu rung số 3, khi có tín hiệu tác động đồng thời phễu rung tròn và cụm rung tịnh tiến thực hiện việc rung để đưa chi tiết Limiter A từ phễu rung tới vị trí dập dẫn hướng, cảm biến số 2 làm nhiệm vụ đóng ngắt cho phễu rung và cụm rung tịnh tiến hoạt động, đảm bảo cho chi tiết Limiter A luôn được cấp đầy thanh dẫn. (Xem chi tiết tại phụ lục 6)
Hình 3.30: Cụm cơ cấu cấp Limiter A thực tế
Qua 6 cụm cơ cấu chính của máy nhóm nghiên cứu đã trình bày một cách khái quát về từng cơ cấu của máy.Tổng hợp các cơ cấu ở trên, (hình 3.31) thể hiện cơ cấu máy thực tế nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công.
3.3 Thiết kế phần điều khiển [5] 3.3.1 Lựa chọn phương án
Qua quá trình phân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống nhóm đưa ra nhiều phương án đểđiều khiển, ví dụ như: điều khiền bằng vi xử lý; điều khiển bằng PLC; điều khiển bằng rơ le - khí nén.
Điều khiển bằng vi xử lý: phương án này có các ưu điểm như kết nối được với máy tính; dễ dàng sửa đổi chương trình điều khiển, giá thành rẻ; quan sát được hệ thống bằng màn hình máy tính, nhưng có nhược điểm tuổi thọ không cao; khó thay thế và sửa chữa thiết bị điện tử do không phổ biến.
Điều khiển bằng PLC: phương án này có các ưu điểm như có kết nối với màn hình máy tính; dễ dàng thay thế và sửa chữa chương trình điều khiển; được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp; tính thẩm mỹ và tuổi tuổi thọ cao, nhưng nhược điểm giá thành tương đối cao.
Điều khiển bằng điện rơ le - khí nén: phương án này có ưu điểm giá thành thấp; không đòi hỏi cao về tư duy, nhưng có nhược điểm kết nối dây điện cồng kềnh; khó khăn trong việc sửa chữa phần cứng.
Đứng trước một dự án hay một kế hoạch, đầu tiên các doanh nghiệp quan tâm tới vấn đề giá thành, lợi nhuận cũng như chất lượng sản phẩm. Điều đó đặt ra cho nhóm nghiên cứu phải lựa chọn phương án nào có tính khả thi nhất, mang lại hiệu quả cao nhất cho công ty.Và từ những ưu, nhược điểm trên đồng thời để đáp ứng được yêu cầu của hệ thống nhóm nghiên cứu quyết định lựa chọn phương án điều khiển bằng PLC.
Các thiết bịđiều khiển hệ thống gồm có. (Xem chi tiết ở phụ lục 7)
- Bộđiều khiển PLC LS: MASTER-K120S K7M-ORR20UE (LS)
- Cảm biến quang với bộ khuếch đại: BF5R-S1-N, BF3RX (Autonic)
- Sợi quang loại thu phát đồng bộ: FT-420-10 (Autonic)
- Bộ nguồn 24VDC-3.5A (OMRON)
- Biến tần 0.4KW-IE5 (LS)
3.3.2 Sơđồ thiết kế phần cứng Sơđồ kết nối phần cứng của hệ thống được trình bày ở phần phụ lục 8. ` COM 24V 24G P0.0 P41 P42 P46 FG COM0 COM2 P43 RS232 AC 100-240V P44 COM1 COM3 P45 P47 MASTER-K120S K7M-ORR20UE P0.2 P0.4 P0.6 P0A P0.1 P0.3 P0.5 P0.7 P0.9 P0.8 P0B OUTPUT INPUT PLC LS R
Hình3.32:Sơđồ khối biểu diễn mối quan hệ các thiết bị trong hệ thống
3.3.3 Thành lập địa chỉ các ngõ vào ra của PLC Bảng 3.1: Bảng xác lập địa chỉ ngõ vào ra của PLC Kí hiệu Địa chỉ Mô tả FB1 P00 Cảm biến quang FB2 P01 Cảm biến quang FB3 P02 Cảm biến quang S2 P03 Kích hoạt xilanh 1 S1 P04 Kích hoạt xilanh 1 S4 P05 Kích hoạt xilanh 2 S3 P06 Kích hoạt xilanh 2 S6 P07 Kích hoạt xilanh 3 S5 P08 Kích hoạt xilanh 3
STAR P09 Nút nhấn máy hoạt động
STOP P0A Nút nhấn máy dừng hoạt động
FB4 P0B Cảm biến quang
SOLENOID 1 P40 Điều khiển xilanh 1
SOLENOID 2 P41 Điều khiển xilanh 2
SOLENOID 3 P42 Điều khiển xilanh 3
ĐÈN STAR P43 Đèn báo máy đang hoạt động
ĐÈN STOP P44 Đèn báo máy dừng hoạt động
P1(INVERTER 1) P45 Điều khiển cụm rung cấp Gear
P1(INVERTER 2) P46 Điều khiển cụm rung cấp Limiter A (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
P1(INVERTER 3) P47 Điều khiển cụm rung cấp Limiter A
tịnh tiến
3.3.4 Sơđồ giải thuật điều khiển chương trình PLC
Bảng 3.2: Bảng tín hiệu ngõ ra
3.3.5 Chương trình điều khiển PLC
Chương trình điều khiển và các chương trình con kèm theo, viết trên phần
mềm PLC LSIS dưới dạng (Lader), được trình bày ở phần phụ lục 9.
tt K1 K2 K3 BT1 BT2 BT3 1.1 0 1 0 1 1.2 1 1 0 1 1.3 0 0 0 1 1.4 0 0 1 1 1.5 0 0 1 1 1.6 0 0 0 1 1.7 0 0 0 1 2.1 1 2.2 1 2.3 0 2.4 0 3.1 1 3.2 1 3.3 0 3.4 0
Chương 4
Kết luận và kiến nghị 4.1 Kết luận
- Đã thiết kế và chế tạo thành công máy lắp ráp tự động Limiter A Tape Gear
Whiper Rush cho công ty plus Việt Nam, đề tài có sự kết hợp giữa sinh viên trường Đại Học Lạc Hồng và bộ phận TD của công ty TNHH Plus Việt Nam. Hiện tại máy đã hoàn thành và đi vào sản xuất tại phân xưởng.
- Thời gian: giảm từ 6s xuống 1,5s/sản phẩm, gấp 4 lần so với sản xuất thủ công.
- Giảm 4 nhân công đang lắp ráp bằng tay/1ca xuống còn 1 máy và một nhân công
trông coi máy.
- Tỷ lệ sản phẩm ba via (lỗi) giảm từ 40% xuống còn 12%. - Thu hồi vốn trong vòng 4,3 tháng kể từ ngày đi vào sản xuất.
- Sau khi thu hồi vốn công ty tiết kiệm khoảng 252.000.000 VNĐ/1 năm
Bảng 4.1: So sánh hiệu quả Lắp thủ công Lắp bằng máy Thời gian lắp 1 sản phẩm 6s/sản phẩm 1.5s/sản phẩm Sản lượng 1 người /1 ca (8h) 4.000 sp 16.000sp
Số nhân công/ngày/2ca 8 (nhân công) 2 (nhân công)
Chi phí phải trả 3.500.000 người = 28.000.000 đ/người x 8 đ/tháng 3.500.000 đ/người x 2 người = 7.000.000 đ/tháng Chi phí chế tạo máy 0đ 90.000.000đ Chi phí tiết kiệm được khi dùng máy/tháng 28.000.000đ – 7.000.000đ = 21.000.000đ/tháng Thời gian hoàn vốn 90.000.000đ / 21.000.000đ/tháng = 4,3 tháng Chi phí tiếp kiệm được khi dùng máy/năm
4.2. Kiến nghị
- Kiến nghị thi công thêm máy lắp ráp tựđộng Limitet A Tape Gear Whiper Rush
số 2 đểđưa vào phục vụ sản xuất.
Danh mục tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo tiếng Việt
[1] Lưu Đức Bình (2002), Giáo trình công nghệ chế tạo máy, khoa Cơ Khí, Trường
ĐH Bách Khoa Đà Nẵng.
[2] Nhà xuất bản Thời Đại. Solidworks Essentials 2010.
[3] Nguyễn Tấn Phước (2005). Tự động hóa với PLC và inverter của Omron. Nxb
Trẻ, 127 trang.
[4] Nguyễn Ngọc Phương (1999), Hệ thống điều khiển bằng khí nén, Nxb Giáo dục. [5] Nguyễn Ngọc Phương (2000). Điều khiển tựđộng. Giáo trình Đại học Sư Phạm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
TP Hồ Chí Minh, 208 trang.
[6] Trần Hữu Quế (chủ biên) (2007), Vẽ kỹ thuật cơ khí (tập 1), Nxb Giáo dục. [7] Trần Hữu Quế (chủ biên) (2007), Vẽ kỹ thuật cơ khí (tập 2), Nxb Giáo dục. Tài liệu tham khảotiếng Anh
[8] AUTONICS (2010), SENSORS & CONTROLLERS – SELECTION GUIDE
Ver.10.0.
[9] MISUMI (2008), STANDARD COMPONENTS FOR PRESS DIES 2007.9 –
2008.8.
[10] OMRON (2009), PROGRAMMABLE RELAY ZEN V2 UNITS.OMRON.
Tham khảo trang Web
[11] http://www.khinenthuyluc.com [12] http://www.omron.com.vn [13] http://www.plusvietnam.com.vn [14] http://www.trangthietbidien.vn [15] http://www.ufo.com.vn Tham khảo mô hình thực tế
[16] TD (Technology Development Section) của công ty Plus Việt Nam.