Áp tô mát (CB):
12
Hình 2.8 Áp tơ mát LS 220V
Màn hình HMI
- Sử dụng màn hình HMI Omron NB7W – TW00B để điều khiển toàn bộ hoạt
động của mơ hình.
Hình 2.9 Màn hình HMI NB7W – TW00B
13
- Nút dừng khẩn (E-Stop).
Hình 2.10 Nút dừng khẩn cấp
Đèn báo tín hiệu:
- Đèn tín hiệu có 3 màu xanh, vàng, đỏ và đèn báo có cịi tất cả đều sử dụng
điện áp 220 V.
Hình 2.11 Đèn báo và còi
Cảm biến tiệm cận NPN Autonics:
14
Hình 2.12 Cảm biến tiệm cận NPN
Bộ lọc nguồn 1 pha:
- Bộ lọc nguồn dùng để lọc các xung điện áp trong hệ thống điện. Bảo vệ cho
các cảm biến, PLC.
`
Hình 2.13 Bộ lọc nguồn 1pha
Mạch khống chế nhiệt:
- Để đảm bảo được độ ổn định trong khu vực sấy, kiểm soát mức nhiệt từ 60 –
15
Hình 2.14 Bộ khống chế nhiệt
Quạt gió:
- Quạt gió 220 V, đường kính 290 mm được sử dụng để sấy khơ sau khi tẩy rửa.
Hình 2.15 Quạt 220V 120W
Đèn sấy:
16
Hình 2.16 Đèn sấy cơng nghiệp 2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hệ thống hoạt động tại 3 khu vực chính và 1 khu vực chờ:
- Trạm 1 là khu vực tẩy rửa bằng hoá chất chuyên dụng.
- Trạm 2 là khu vực rửa loại bỏ hoá chất bằng nước.
- Trạm 3 là khu vực sấy nhiệt cho sản phẩm. Sau đây là cơ chế hoạt động khái quát của từng vùng:
- Đầu tiên, các khay chứa trang sức được xếp thủ cơng đặt lên khay chờ, sau đó cảm biến nhận tín hiệu, cánh tay gạt sẽ đẩy khay chứa vào trạm 1.
- Tại trạm 1, sau khi tay gạt đưa khay chứa vào vị trí, tay nâng sẽ hạ xuống để ngâm hồn tồn khay chứa vào trong hố chất, cùng lúc đó cánh tay gạt sẽ đưa về vị trí ban đầu. Sau 20s, tay nâng sẽ nâng khay lên và khay được đẩy đến trạm rửa bằng nước.
- Tại trạm 2, cũng tương tự như trạm 1, tay nâng sẽ hạ xuống ngâm khay chứa
trong nước để loại bỏ hố chất trong vịng 20s, sau đó khay chứa tiếp tục được đẩy tới khu vực sấy khô.
- Tại trạm 3, khay chứa được đưa vào vùng sấy bởi băng tải, đến khu vực có
quạt gió và đèn sấy, quạt gió bắt đầu q trình thổi khơ trong thời gian là 15s.
- Hoàn thành quá trình tẩy rửa khay chứa được lấy ra bằng thủ công, đây là một dây truyền nên các trạm hoạt động 1 cách liên tục.
17
2.4 Vùng chức năng và các nhiệm vụ 2.4.1 Vùng chức năng 2.4.1 Vùng chức năng
Hình 2.17 Chia vùng chức năng mơ hình tẩy rửa trang sức
Vùng chức năng Thiết bị
Khu vực 1 Cảm biến 1
Khu vực 2 Cảm biến 2
Cảm biến 3 Cảm biến 4
Xi lanh gạt ( Pusher Arm )
Khu vực 3 Cảm biến 5
Cảm biến 6 Cảm biến 7
18
Xi lanh nâng ( Lifter Arm )
Khu vực 4 Cảm biến 8
Động cơ DC Quạt sấy Đèn sấy
Bảng 2.1 Thiết bị của khu vực 2.4.2 Vùng nhiệm vụ
- Khu vực 1:
• Cảm biến 1: khi khay chứa sản phẩm được đưa vào khu vực 1, cảm biến 1
nhận tín hiệu thơng báo có sản phẩm đầu vào.
- Khu vực 2:
• Cảm biến 2: cảm biến báo tay gạt ở vị trí khay chứa vào khu vực 2.
• Cảm biến 3: cảm biến báo tay gạt ở vị trí an tồn tránh va trạm,tay nâng đưa khay chứa vào bồn rửa.
• Cảm biến 4: cảm biến báo tay gạt ở vị trí đầu vào để gạt khay chứa. • Xi lanh gạt: di chuyển để đưa khay chứa từ khu vực đầu vào đến trạm rửa,
từ trạm rửa đến trạm sấy.
- Khu vực 3:
• Cảm biến 5: cảm biến báo tay nâng ở vị trí cao nhất, vị trí tay gạt đưa khay chứa vào bồn rửa.
• Cảm biến 6: cảm biến báo tay nâng ở vị trí an tồn, tay gạt đưa di chuyển vệ vị trí cảm biến 4.
• Cảm biến 7: cảm biến báo tay nâng ở vị trí thấp nhất. Khay chứa sản phẩm sẽ được rửa ở vị trí từ cảm biến 6 đến cảm biến 7.
• Xi lanh nâng: di chuyển để đưa khay chứa vào bồn rửa, di chuyển lên xuống nhịp nhàng để sản phẩm tác dụng với hoá chất tẩy rửa.
- Khu vực 4:
19
• Động cơ DC: khi mơ hình vào chế độ tự động, động cơ sẽ tự động quay để
đưa sản phẩm vào khu vực sấy.
• Quạt sấy: thổi văng nước bám trên bề mặt sản phẩm.
• Đèn sấy: tăng nhiệt độ làm sản phẩm khô nhanh hơn
2.5 Công suất, hiệu suất của hệ thống 2.5.1 Công suất 2.5.1 Công suất
- Mơ hình máy tẩy rửa trang sức rất dễ sử dụng, không cần quá nhiều thao tác để vận hành máy, mọi chức năng của máy được thể hiện đầy đủ trên màn hình HMI.
- Vì sử dụng thiết bị cơng nghiệp, nên máy có thể hoạt động 24/24.
2.5.2 Hiệu suất
- Hiệu suất làm việc cao, không cần phải dùng đến sức người và tiết kiệm được thời gian làm việc.
- Máy được thiết kế 1 cách gọn gàng, không quá nặng, dễ dàng vận chuyển từ
nơi này sang nơi khác. Thích hợp làm việc trong doanh nghiệp sản xuất trang sức vừa và nhỏ. Ngoài ra với các cơ cấu chấp hành đơn giản, máy có thể được bảo trì một cách dễ dàng mà khơng mất q nhiều thời gian.
2.6 Ứng dụng của hệ thống
- Máy là giải pháp tẩy rựa các trang sức đã qua chế tác cho các cơ sở làm về kim loại vàng, bạc. Tốc độ tẩy rửa cao là một ưu điểm của hệ thống, đặc biệt hơn với việc tẩy rửa liên tục sẽ mang lại hiệu quả sản xuất cao.
- Máy tẩy rửa trang sức mục đích là để các trang sức được tẩy rửa một cách sạch sẽ nhất loại bỏ tất cả tạp chất gây hại và đặc biệt là để tăng năng suất sản xuất.
- So với việc tẩy rửa trang sức bằng phương pháp thủ công hoặc các loại máy
cỡ nhỏ mất nhiều thời gian và cần một lượng lớn nhân công làm việc nếu như rửa số lượng lớn. Việc tẩy rửa thủ công, ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ người lao động, vì quá trình tiếp xúc trực với hoá chất tẩy rửa và kim loại nặng sẽ gây ra các bệnh ngộ độc hoặc ngoài da.
20
- Máy tẩy rửa trang sức sẽ giúp bạn làm việc này một cách dễ dàng mà không
mất quá nhiều thời gian và giảm những rủi ro ảnh hưởng đến doanh nghiệp.
- Với những lí do nêu trên, việc nghiên cứu, chế tạo và áp dụng vào thực tế là hoàn toàn phù hợp.
2.7 Kết luận
Chương 1 đã giới thiệu tổng quan về cơ chế, ứng dụng và hiệu suất làm việc của máy tẩy rửa trang sức, các cấu trúc cơ bản và thiết bị sử dụng trên máy.
21
Chương 3
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
3.1 Tính tốn thiết kế cơ cấu cơ khí
Tại phần này, tính tốn thiết kế cơ khí của khung máy, từng bộ phận của máy. Tính tốn chọn động cơ, khả năng tải và nguyên lý hoạt động của máy.
3.2 Các thành phần chính của máy
Hình 3.1 Kết cấu cơ khí của máy 3.2.1 Phần điều khiển 3.2.1 Phần điều khiển
Phần điều khiển của máy tẩy rửa trang sức gồm chương trình điều khiển và thiết bị điều khiển.
Chương trình điều khiển là: phần mềm trên máy tính có nhiệm vụ đọc chương trình, thực hiện nhiệm vụ truyền tín hiệu điều khiển xuống phần mạch điểu khiển, từ đó mạch điều khiển sẽ đưa tín hiệu tới các cơ cấu chấp hành. Nó bao gồm cơ cấu giải mã, cơ cấu chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh.
Cơ cấu điều khiển: mạch cơng suất và mạch điều khiển nhận tín hiệu từ máy tính, thực hiện các biến đổi cần thiết để điều khiển được cơ cấu chấp hành và kiểm tra sự hoạt động của các cơ cấu chấp hành thông qua cảm biến tiệm cận (NPN). Cơ
22
cấu điều khiển bao gồm: cơ cấu giải mã, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu khuếch đại, cơ cấu chuyển đổi, cơ cấu hành trình, cơ cấu đo vận tốc các thiết bị xuất nhập tín hiệu.
3.2.2 Cơ cấu chấp hành
Cơ cấu chấp hành bao gồm: khung mơ hình, tay gạt, tay nâng, các xi lanh điện và động cơ băng tải, quạt sấy, đèn sấy.
Khung mơ hình: Hình thành để ghép nối các cơ cấu quan trọng của mơ hình với nhau, liên kết chặt chẽ cho hệ thống.
Tay gạt: đẩy các khay chứa vào trạm rửa.
Tay gạt: nâng lên và hạ xuống các khay chứa trong bồn rửa khi thực hiên quá trình tẩy rửa.
Xi lanh điện: trong hệ thống tẩy rửa trang sức, xi lanh điện đóng vai trị quan trọng bậc nhất, đây là cơ cấu hoạt động chính cho phần tay gạt và tay nâng.
Động cơ băng tải: đóng vai trị cực kì quan trọng trong khâu di chuyển khay đến trạm sấy khơ sau q trình tẩy rửa.
3.2.3 Nguyên lý hoạt động
B1: Tay gạt di chuyển khay chứa vào trạm rửa, tay nâng tự động hạ xuống tẩy rửa.
B2: Sau khi sấy khô 15s, tay gạt và tay nâng về vị trí ban đầu, q trình diễn ra liên tục cho đến khi hết hàng.
3.3 Tính tốn xi lanh cho cơ cấu tay nâng và tay gạt 3.3.1 Khái niệm 3.3.1 Khái niệm
Xi lanh điện là loại xi lanh sử dụng cơ cấu chuyển động hai tuyến tính (loại cơ – điện) đơn giản là chỉ cần dây dẫn và nguồn điện.
Về cấu tạo xi lanh điện được sử dụng để chuyển đổi năng lượng điện thành mô men xoắn. Một động cơ điện được kết nối với máy móc sẽ làm quay vít dẫn. Khi vít dẫn xoay, đai ốc di chuyển dọc theo trục vít dẫn, hướng đi của đai ốc phụ tuỳ thuộc vào chiều quay của vít dẫn.
3.3.2 Chọn xi lanh
23 Yêu cầu:
- Kích thước của bồn rửa có chiều sâu là: 250 (mm).
- Trọng lượng tay nâng kèm khay chưa sản phẩm m = 8 (Kg) = 80 (N).
- Tốc độ di chuyển: ≥ 100 (mm/s).
- Có thể đứng yên ở mọi vị trí.
Hình 3.2 Kích thước bồn rửa
Cần chọn xi lanh cho tay nâng có hành trình: 150 (mm). Thơng số xi lanh: - Điện áp định mức: 12V - Dòng điện định mức: 2A - Hành trình: 150 (mm) - Lực nâng: 100 N - Tốc độ: 100 (mm/s) - Trọng lượng: 947 (g) - Cơng tắc hành trình tích hợp: Có
24
Hình 3.3 Xi lanh điện 12V - 150 mm – 100 mm/s
Hình 3.4 Kích thước xi lanh điện 12V – 150 mm
❖ Xi lanh 2 ( xi lanh gạt khay chứa sản phẩm ). Yêu cầu:
- Kích thước của một bồn rửa đơn có chiều ngang là: 350 (mm).
- Kích thước của khay chứa: 200 x 200 (mm).
25
- Trọng lượng tay gạt kèm khay chứa sản phẩm m = 5 (kg) = 50 (N).
- Tốc độ di chuyển: ≥ 100 (mm/s).
- Có thể đứng yên ở mọi vị trí.
- Khoảng cách xi lanh tay gạt cần di chuyển: ≥ 450 (mm)
Hình 3.5 Khoảng cách xi lanh gạt cần đáp ứng
Cần chọn xi lanh cho tay gạt có hành trình: 500 (mm). Thông số xi lanh: - Điện áp định mức: 12 V. - Dòng điện định mức: 2 A. - Lực đẩy: 100 (N) - Hành trình : 500( mm). - Tốc độ: 100 (mm/s). - Trọng lượng: 1500 (g). - Công tắc hành trình tích hợp: Có
26
Hình 3.6 Xi lanh điện 12V – 500 mm – 100 mm/s
Hình 3.7 Kích thước xi lanh điện 12V – 500 mm 3.3.3 Tính tốn khoảng cách làm việc cho xi lanh 3.3.3 Tính tốn khoảng cách làm việc cho xi lanh
Tính tốn khoảng cách cho xi lanh làm việc phù hợp với mơ hình để lựa chọn và lắp đặt vị trí cảm biến cho chính xác
Xi lanh tay nâng:
27
Hình 3.8 Vị trí ban đầu của xi lanh tay nâng - Cảm biến thấp nhất của xi lanh tay nâng là cảm biến 7. - Cảm biến thấp nhất của xi lanh tay nâng là cảm biến 7.
- Cảm biến 7 cách vị trí ban đầu khoảng cách là: 10 mm.
Hình 3.9 Khoảng cách xi lanh tay nâng đến cảm biến 7 - Cảm biến an toàn của xi lanh tay nâng là cảm biến 6. - Cảm biến an toàn của xi lanh tay nâng là cảm biến 6.
- Cảm biến 6 cách cảm biến 7 khoảng cách là: 70 mm.
28
- Cảm biến cao nhất của xi lanh tay nâng là cảm biến 5.
- Cảm biến 5 cách cảm biến 6 khoảng cách là: 50 mm.
Hình 3.11 Khoảng cách xi lanh tay nâng đến cảm biến 5
Nguyên lý hoạt động.
- B1: Xi lanh tay nâng ở vị trí cảm biến 5, xi lanh gạt đưa khay chứa sản phẩm đến bồn rửa 1. Xi lanh tay gạt đến vị trí cảm biến 3, xi lanh nâng bắt đầu di chuyển xuống vị trí cảm biến 7 và bắt đầu q trình rửa sản phẩm trong khay chứa.
- B2: Trong quá trình rửa, xi lanh nâng sẽ di chuyển lên xuống nhịp nhàng trong khoảng từ vị trí cảm biến 5 đến vị trí cảm biến 6, thời gian rửa sẽ được tuỳ chỉnh phụ thuộc vào các loại sản phẩm được đưa vào.
- B3: Sau khi thời gian rửa kết thúc, xi lanh nâng sẽ di chuyển lên vị trí cảm biến 5, xi lanh gạt sẽ, đưa khay chứa đến bồn rửa 2.
Quy trình sẽ thực hiện lặp lại các bước như bồn rửa 1 Xi lanh tay gạt:
- Khoảng cách ban đầu của xi lanh.
Hình 3.12 Khoảng cách ban đầu của xi lanh tay gạt - Cảm biến thấp nhất của xi lanh gạt là cảm biến 2. - Cảm biến thấp nhất của xi lanh gạt là cảm biến 2.
29
- Cảm biến 2 cách vị trí ban đầu của xi lanh khoảng cách: 30 mm.
Hình 3.13 Khoảng cách xi lanh tay gạt đến cảm biến 2 - Cảm biến an toàn của xi lanh gạt là cảm biến 3. - Cảm biến an toàn của xi lanh gạt là cảm biến 3.
- Cảm biến 3 cách cảm biến 2 khoảng cách: 70 mm.
Hình 3.14 Khoảng cách xi lanh tay gạt đến cảm biến 3 - Cảm biến cao nhất của xi lanh gạt là cảm biến 4. - Cảm biến cao nhất của xi lanh gạt là cảm biến 4.
- Cảm biến 4 cách cảm biến 3 khoảng cách: 320 mm.
Hình 3.15 Khoảng cách xi lanh tay gạt đến cảm biến 4
Nguyên lý hoạt động.
- B1: Xi lanh sẽ gạt khay chứa từ khu vực đưa sản phẩm đầu vào di chuyển đến khu vực bồn rửa 1.
- B2: Sau khi khu vực bồn rửa 1 rửa sản phẩm xong, tay gạt sẽ chuyển
30
vào tay gạt sẽ chuyển khay chứa đến bồn rửa 1 để tiếp tục rửa không bị gián đoạn.
- B3: Sau khi khu vực bồn 2 rửa sản phẩm xong, tay gạt sẽ chuyển khay
chứa từ bồn rửa 2 đến băng tải để sấy khơ.
3.4 Tính tốn động cơ cho băng tải
Sơ đồ truyền động:
Hình 3.16 Chiều dài băng tải
Thông số mong muốn:
- Chiều dài băng tải : 1,255 (m)