Tài liệu đồ án

Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. 2 MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...................................................................................................... 5 1.1. GIỚI THIỆU VỀ BÁNH QUY............................................................................................ 5 1.2. GIỚI THIỆU VỀ QUY TRÌNH ĐƯA BÁNH VÀO HỘP VÀ ĐÓNG GÓI ...................... 6 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG.............................................................. 8 2.1. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH ĐƯA BÁNH VÀO HỘP VÀ ĐÓNG GÓI ...................................... 8 2.2. NĂNG SUẤT MONG MUỐN ............................................................................................ 8 2.3. CÁC BỘ PHẬN CỦA DÂY CHUYỀN .............................................................................. 9 2.3.1. HỆ THỐNG BĂNG TẢI XẾP BÁNH ............................................................................ 9 2.3.2. CƠ CẤU CẤP PHÂN PHỐI BÁNH .............................................................................. 11 2.3.3. HỆ THỐNG CẤP PHÔI ................................................................................................. 13 2.3.4. HỆ THỐNG BĂNG TẢI VẬN CHUYỂN HỘP............................................................ 13 2.3.5. BỘ PHẬN BAO BÌ HỘP BÁNH ................................................................................... 14 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ DÂY CHUYỀN VÀ ĐIỀU KHIỂN........................ 23 3.1. SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY ................................................................................... 23 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ........................................................... 24 3.3 TÍNH TOÁN CƠ CẤU DẪN ĐỘNG ................................................................................ 25 3.4 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TOÀN HỆ THỐNG ............................................................. 30 3.5 CÁC NGUYÊN LÝ CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG ....... 35 3.6 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CỦA MÁY .................................................. 38 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM INVENTOR .............................................. 42 CHƯƠNG 5: NĂNG SUẤT VÀ BẢO DƯỠNG DÂY CHUYỀN.......................................... 45 5.1. NĂNG SUẤT DÂY CHUYỀN DỰ KIẾN ....................................................................... 45 5.2. QUY TRÌNH VẬN HÀNH ............................................................................................... 45 5.3. HƯỚNG DẨN SỬ DỤNG ................................................................................................ 46 5.4. BẢO TRÌ ........................................................................................................................... 46 5.5. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA DÂY CHUYỀN................................................................ 47 KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 49 1 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng LỜI CẢM ƠN Đầu tiên nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô khoa Cơ khí đã tận tâm truyền đạt những kiến thức, kinh nghiêm ̣ quý báu trong suốt quá trình học tập vừa qua. Nhóm cũng xin chân thành cám ơn PGS.TS Lưu Thanh Tùng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và dìu dắt trong suốt thời gian chúng em thực hiêṇ và hoàn thành đề tài. Khi mới bắt tay vào thực hiêṇ đề tài này, còn nhiều bỡ ngỡ, nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy, nhóm đã có thêm kiến thức, số liêụ để hoàn thiêṇ đề tài. Vì thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế chắc chắn không thể tránh những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và bạn bè. TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiêṇ 2 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng MỞ ĐẦU Tự động hóa quá trình sản xuất là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật thiết lập các hê ̣ thống điều khiển và kiểm tra tự động các quá trình nhằm giảm bớt và loại bỏ sự tham gia trực tiếp của con người. Điều này có nghĩa là máy móc thực hiê ̣n một nhiê ̣m vụ đặc biê ̣t với sự giúp đỡ của mạch điê ̣n truyền động điê ̣n, do đó giúp tiết kiê ̣m sức lao động và tiết kiê ̣m rất nhiều thời gian, kết quả thu lại là làm tăng năng suất sản phẩm tạo thành, thu lại nhiều lợi ích cho cơ sở sản xuất. Tự động hóa quá trình sản xuất là xu thế chung của thế giới. “Nửa cuối thế kỷ 20 nhân loại chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học kỹ thuật. Thừa hưởng Những thành tựu to lớn của công nghê ̣ điê ̣n tử, công nghê ̣ máy tính và công nghê ̣ thông tin, công nghê ̣ tự động hóa đã có những bước phát triển nhảy vọt.” [1]. Tại Viê ̣t Nam quá trình công nghiê ̣p hóa, hiê ̣n đại hóa diễn ra mạnh mẽ với sự hình thành, phát triển của các ngành nghề sản xuất, sự gia tăng nhu cầu tiêu dùng của người dân, làm động lực thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. Theo đà hội nhập thế giới, tự động hóa quá trình sản xuất, tạo ra hê ̣ thống sản xuất tiên tiến là vấn đề tất yếu cần có để nâng cao năng suất cũng như chất lượng sản phẩm để có thể tồn tại trên thị trường cạnh tranh đầy khốc liê ̣t. Vì vậy, viê ̣c thiết kế các dây chuyền sản xuất tự động để nâng cao năng suất, hiê ̣u quả cao, vừa giảm bớt sức lao động của con người là hết sức cần thiết. Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu vật chất, tinh thần của con người ngày càng tăng cao. Ngành sản xuất bánh kẹo cũng phải phát triển để thỏa mãn nhu cầu đó. Chỉ có tự động hóa quá trình sản xuất, ngành sản xuất bánh kẹo nói chung, sản xuất bánh quy nói riêng mới có thể phát triển để tăng số lượng, chất lượng sản phẩm để đáp ứng thị trường cũng như mang lại nguồn lợi nhuận tối ưu cho chính nó. Để hiểu rõ hơn quá trình tự động hóa quá trình sản xuất trong ngành này, sinh viên đã tiến hành thực hiê ̣n đề tài: “Nghiên cứu và thiết kế hê ̣ thống đưa bánh quy vào hộp”. 3 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng  PHẠM VI NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống tự động đưa bánh quy vào hộp.  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNG CỨU ĐỀ TÀI: - Xây dựng ý tưởng: sử dụng môi trường internet và sách báo, catalogue, patent… - Tính toán, mô phỏng: sử dụng kiến thức các môn học: Tự động hóa sản xuất, Chi tiết máy, Dung sai và Kỹ thuật đo, Kỹ thuật điều khiển tự động, Hệ thống PLC,… Nhóm đồng thời sử dụng phần mềm Inventor thực hiện vẽ và mô phỏng hệ thống.  MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: - Mục đích: thiết kế hệ thống tự động đưa bánh vào hộp. Đưa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế lao động chân tay bằng máy móc hiện đại, tăng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phí mà doanh nghiệp phải chi trả cho công nhân. - Yêu cầu: hệ thống hoạt động hoàn toàn tự động và đạt năng suất khoảng 1800 hộp bánh/giờ. - Giới hạn của đề tài: đưa bánh quy vào hộp và đóng gói hộp. 4 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ BÁNH QUY Thực phẩm đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống con người, trong đó bánh quy có ý nghĩa rất lớn. Bánh quy là một loại thực phẩm rất thuận tiê ̣n trong tiêu dùng, nó cung cấp năng lượng lớn vì chứa nhiều chất dinh dưỡng như: đường, sữa, bơ, trứng,… đảm bảo là nguồn thức ăn lâu dài cho con người trong quân đội, du lịch, đặc biê ̣t vào các dịp lễ tết, liên hoan hay dùng làm quà tặng biếu cho người thân. Bánh bích quy là loại sản phẩm bánh được làm từ bột mì, đường, chất béo, trứng, thuốc nở hóa học và tinh dầu, muối và các phụ gia khác. Bánh quy chiếm một lượng lớn trong các sản phẩm bánh nướng được làm từ bột mỳ, là loại bánh ngọt không lên men, bánh giòn và khô vì chúng có hàm lượng nước thấp, là loại thực phẩm lý tưởng để dự trữ, có hình dạng nhỏ, dày và bề mặt láng mướt. Bánh quy có nhiều hình dạng, hương vị và kích thước khác nhau. Có hai loại bánh bích quy chính: xốp và dai. Bánh quy xốp khác bánh quy dai ở chỗ nó xốp dòn, còn bánh bích quy dai thì ít xốp hơn. Sự khác biê ̣t giữa 2 loại bánh này là về tỷ lê ̣ hỗn hợp, thời gian, độ ẩm, nhiê ̣t độ nhào bột. Đối với bánh quy xốp: Bột nhào có tỷ lê ̣ nước trung bình, hàm lượng đường và béo cao, thời gian nhào bột ngắn, cường độ nhào trung bình. Thời gian nhào: từ 3-5 phút Độ ẩm bột nhào: từ 17-19% Nhiê ̣t độ bột nhào: từ 19-250OC Đối với bánh quy dai: Bột nhào có tỷ lê ̣ nước tương đối lớn, hàm lượng đường và béo thấp, thời gian nhào bột kéo dài, cường độ nhào tương đối cao để tăng cường khả năng hydrat hóa của protein, tạo mạng lưới glutein có độ đàn hồi cao. Những năm gần đây cùng với sự phát triển cuả nền kinh tế và sự gia tăng trong quy mô dân số với cơ cấu trẻ, sản xuất bánh quy là một trong những ngành có tốc độ tăng trưởng cao và ổn định tại Viê ̣t Nam. Các công ty bánh kẹo lớn trong nước ngày càng khẳng định được vị thế quan trọng của mình trên thị trường với sự đa dạng trong sản phẩm chất lượng khá tốt phù hợp với khẩu vị của người Viê ̣t Nam, cạnh tranh rất tốt với hàng nhập khẩu. Tuy nhiên các sản phẩm trong nước vẫn chưa thỏa mãn nhu cầu người tiêu dùng, trên thị trường vẫn còn tồn tại rất nhiều 5 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng sản phẩm bánh kẹo ngoại nhập. Đồng thời số lượng các nhà máy bánh kẹo trong nước còn ít, năng suất còn thấp chưa đáp ứng nhu cầu ngày một tăng cao. Phần lớn các nhà máy lớn đều nằm ở miền Bắc và miền Nam cụ thể là Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận. Vì vậy, viê ̣c xây dựng nhà máy sản xuất bánh quy là nhiê ̣m vụ cần thiết. Đặc biê ̣t là trong giai đoạn hiê ̣n nay, khi mà nước ta đã gia nhập WTO, đó là cơ hội để sản phẩm bánh quy của nước ta gia nhập thị trường quốc tế đồng thời cũng là thách thức để tìm kiếm và giữ được chỗ đứng cạnh tranh của bánh quy Viê ̣t Nam so với các nước bạn. 1.2 GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH ĐƯA BÁNH VÀO HỘP VÀ ĐÓNG GÓI Kể từ khi có sự tiến bộ về đồ hộp và đổi mới bao bì bảo quản vê ̣ sinh, chất lượng sản phẩm từ ở thế kỷ 19, thị trường ngày càng có sự gia tăng nhu cầu đối với bao bì để đảm bảo quá trình bảo quản và dễ sử dụng thực phẩm cho người tiêu dùng với lối sống bận rộn. Đặc biê ̣t, trong những năm 1980, con người đóng bao bì có thể bảo quản các loại thực phẩm có thể hâm nóng dễ dàng bằng lò vi sóng như món tráng miê ̣ng, các món súp và nước sốt… Mục đích của quá trình đóng gói bánh quy là giữ chất lượng bánh trong thời gian bảo quản đồng thời tăng giá trị thẩm mỹ cho sản phẩm, tạo điều kiê ̣n thuận lợi cho quá trình vận chuyển. Quá trình tiến hành đóng gói bánh như sau: bánh được đưa vào hộp và được đóng gói trong các túi sạch và vận chuyển trong các bao bì hợp vê ̣ sinh. Trong quá trình đóng gói túi bánh được bơm hương và khí Nitơ vào để tạo hương, độ căng và kéo dài thời gian bảo quản. Sau khi đóng gói phải kiểm tra độ kín của màng bảo đảm không bị xì khí bằng cách thử trong nước. Hạn sử dụng được in tự đông trên máy đóng gói. Trên thị trường hiê ̣n nay có nhiều loại dây chuyền đóng gói bánh quy. Một số dây chuyền đóng gói bánh quy có sẵn trên thị trường được biểu diễn ở các hình 1.1, 1.2 và 1.3 Hình 1.1 Dây chuyền đưa bánh vào hộp và đóng gói của hãng SPS 6 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng Hình 1.2 Dây chuyền đưa bánh vào hộp và đóng gói sử dụng cánh tay robot của hãng CAMA Hình 1.3 Dây chuyền đưa bánh vào hộp và đóng gói của hang Houdijk Holland 7 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG 2.1. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH ĐƯA BÁNH VÀO HỘP VÀ ĐÓNG GÓI Để bảo quản bánh quy đảm bảo chất lượng và đẹp mắt nhằm thu hút người tiêu dùng thì đưa bánh vào hộp và bao bì đóng gói đóng một vai trò quan trọng, ta có sơ đồ quy trình như sau: Hình 2.1 Sơ đồ quy trình đưa bánh vào hộp và đóng gói. 2.2. NĂNG SUẤT MONG MUỐN Các dây chuyền khác nhau cho ra năng suất đóng gói bánh quy khác nhau. Đề tài này mong muốn có thể đáp ứng được dây chuyền đóng gói với năng suất trung bình là 1800 hộp/h. Hình thức đưa bánh vào hộp và bao bì hộp bánh: mỗi hộp bánh gồm 1 chồng, mỗi chồng có 17 bánh. Các thông số hình học của bánh: - Chiều dài: 100 mm. Chiều rộng: 50mm Chiều dày: 8mm. Khối lượng trung bình: 150 gr. 8 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng Dựa theo quy trình đưa bánh vào hộp và đóng gói bánh quy thực tế và năng suất dây chuyền mà đề tài mong muốn có thể đóng gói ở trên, đề tài chú trọng đến các cơ cấu: cơ cấu dẫn bánh, cơ cấu đưa bánh vào hộp, cơ cấu đóng gói. 2.3 CÁC BỘ PHẬN CỦA DÂY CHUYỀN Lúc đầu sau khi được sản xuất ra từ lò, bánh được vận chuyển trên các băng tải qua lò và các thiết bị liên quan, với số lượng dây chuyền băng tải lên đến 30. Trước khi vào hệ thống cấp bánh thì bánh đã được nấu chín và làm nguội. Hệ thống cấp bánh bao gồm hệ thống các băng tải xếp bánh, hệ thống cổng phân phối bánh, hệ thống cấp phôi và hệ thống băng tải vận chuyển hộp. 2.3.1 Hệ thống băng tải xếp bánh Hệ thống băng tải xếp bánh bao gồm 3 băng tải, với băng tải thứ nhất nhận bánh từ băng tải đầu vào của dây chuyền phía trước và chuyển bánh cho băng tải thứ hai, thứ ba. Cả bốn băng tải trên đều là các băng tải mặt phẳng và chúng được định vị thẳng hàng với nhau để tạo thành một dòng bánh di chuyển liên tục đến hệ thống cổng phân phối bánh. Hình 2.2 Hệ thống băng tải xếp bánh Mỗi ba băng tải được điều khiển bằng động cơ điện có thể thay đổi tốc độ. Bộ ba cảm biến được đặt ở bên trên cao hơn bề mặt băng tải ở cuối các băng tải, cảm biến thứ nhất để phát hiện sự có mặt của những chiếc bánh trên dây chuyền trước khi vào hệ thống này để chắc chắn rằng dòng bánh được di chuyển một cách liên tục đến hệ thống cấp bánh. Hai cảm biến còn lại được 9 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng đặt tương tự như vậy trên hệ thống băng tải xếp bánh. Một cặp cảm biến đếm được đặt gần đường nhận bánh ở cuối băng tải thứ ba, về hai phía đối diện. Chúng được dùng để đếm số lượng bánh vượt qua cổng bằng phương pháp kiểm tra chéo nhờ đó có thể đếm số lượng bánh một cách chính xác nhất.Trong trường hợp một chiếc bánh có chiều dày không đủ hoặc bị vỡ một bên thì một cảm biến sẽ không nhận được tín hiệu có bánh ở đó nhưng cảm biến còn lại thì vẫn đếm được chiếc bánh đó, nhờ vậy mà đảm bảo độ chính xác như mong muốn. Tất cả các cảm biến ở đây đều trả tín hiệu về bộ máy tính tổng nhằm điều khiển sự vận hành hệ thống cấp bánh một cách tự động. Lúc đầu bánh di chuyển trên băng tải đầu vào trước khi vào hệ thống này thì băng tải đó được đặt cao hơn băng tải thứ nhất (khoảng 3,81 cm). Băng tải thứ nhất được thiết lập ở một tốc độ thấp hơn băng tải đầu vào (ví dụ: bánh được vận chuyển 350 - 450 bánh/phút trên băng tải đầu vào thì tốc độ băng tải từ 12 đến 15 m/phút). Khi đó băng tải đầu tiên có tốc độ khoảng 4,5 đến 6 m/phút. Lúc này bánh di chuyển từ băng tải đầu vào rơi xuống băng tải thứ nhất sẽ xếp chồng lên nhau trong quá trình di chuyển đến cổng hệ thống phân phối bánh. Tốc độ động cơ của băng tải thứ nhất được thường xuyên điều chỉnh cho phù hợp nhờ thông tin phản hồi về từ bộ ba cảm biến đã đề cập ở trên, nhờ vậy mà có thể tăng tốc hoặc giảm tốc tuỳ thuộc vào tốc độ di chuyển của bánh trên băng tải đầu vào và luôn đảm bảo rằng có một dãy bánh được định hình sẵn ở băng tải thứ nhất. Nếu như bộ ba cảm biến phát hiện ra một khoảng không có bánh thì bộ điều khiển trụng tâm sẽ cho tạm dừng hệ thống cấp bánh này, do đó sự di chuyển của những chiếc bánh cũng dừng lại thông qua cổng và giữ nguyên được trạng thái của dãy bánh ở đầu vào của băng tải thứ nhất. Khi có lại sự di chuyển của bánh trên băng tải đầu vào, được phát hiện bởi cảm biến, thì hệ thống cấp bánh trở lại trạng thái làm việc. Nhờ sự sắp xếp này mà trạng thái của bánh không thay đổi khi sự cấp bánh của băng tải đầu vào không được ổn định, lúc có lúc không. Băng tải thứ hai và thứ ba được sắp đặt tương tự như băng tải thứ nhất và được vận hành ở vận tốc thấp dần. Tốc độ của 2 băng tải này được điều chỉnh tuỳ vào tốc độ của băng tải phía trước, chiều cao thực tế của dãy bánh được đo bởi 2 cảm biến (trong bộ 3 cảm biến) và phần trăm khối lượng của dãy bánh cài đặt trước bởi chương trình. Khi bánh di chuyển tử băng tải thứ nhất sang băng tải thứ hai, do sự di chuyển chậm của băng tải thứ hai đã làm cho những chiếc bánh đang di chuyển tới từ băng tải thứ nhất tới bị thúc lên phía trước, tạo xu hướng làm cho bánh dựng đứng lên. Sự định hướng này cũng xảy ra tương tự đối với các bánh sau khi từ băng tải thứ hai sang băng tải thứ ba, vì vậy sau khi bánh di chuyển qua ba băng tải thì chúng đã được định hướng lại theo kiểu xếp đứng và các mặt bên 10 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng thẳng hàng với nhau. Ngoài ra bên dưới băng tải thứ hai còn gắn bộ rung động để làm rung nhẹ băng tải và những chiếc bánh trên đó, làm cho những chiếc bánh bị dính vào nhau sẽ được tách ra do đó các bề mặt trên của bánh căn bản sẽ trở nên bằng nhau. 2.3.2 Hệ thống cấp phân phối bánh Hình 2.3 Hệ thống cấp phân phối bánh Cổng phân phối bánh gồm hai mảnh kim loại như hai lưỡi dao có thể di chuyển theo phương thẳng đứng vào trong hoặc ra ngoài dòng bánh. Mỗi lưỡi được gắn trên tấm kim loại hỗ trợ hình chữ nhật. Trước khi đến cổng phân phối bánh còn đi qua một đĩa gom bánh được đặt thẳng hàng ngày sau băng tải thứ ba, trên đĩa này có một cái gờ tròn nhô lên ở phía gần cuối, cái gờ này được đặt ngay bên dưới hai lưỡi cắt. Nó có tác dụng là khi bánh được đẩy lên cái gờ này thì chiếc bánh đó sẽ cao hơn tất cả những cái bánh còn lại và nó sẽ được cặp cảm biến hai bên đếm như đã đề cập ở trên. 11 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng Hình 2.4 Hệ thống cấp phân phối bánh Lưỡi dao bên trong và tấm kim loại hỗ trợ của nó được gắn vào con trượt hình hộp chữ nhật. Con trượt này có hai ổ lăn định hướng thẳng đứng và chúng được gắn ở 2 bên con trượt. Cả 3 chi tiết này di chuyển nhờ hai trục dẫn hướng thẳng đứng giới hạn bởi 2 khung trên và khung dưới. Xi lanh khí nén được đặt trên khung trên và trục của xylanh được kết nối với con trượt để cho con trượt có thể di chuyển lên xuống. Lưỡi dao bên ngoài và tấm kim loại hỗ trợ của nó được gắn với một cặp trục cam song song và cặp trục này có thể di chuyển theo phương ngang qua con trượt, lòi ra ở phần ngoài của con trượt, dẫn đến lưỡi dao bên ngoài có thể tách rời xa ra khỏi lưỡi dao bên trong. Phần còn lai của cặp trục cam này có một con lăn cam, con lăn này được đặt trong hộp cam. Hộp cam có rảnh dẫn hướng với khoảng cách giữa 2 bề mặt rãnh lớn hơn đường kính con lăn cam, rãnh gồm một đường thẳng và dốc nghiêng từ trái sang phải. Cơ cấu này hoạt động như sau khi xylanh đẩy con trượt xuống thì con lăn cam di chuyển theo rãnh thẳng đứng cho tới khi con lăn chạm bề mặt dưới của rãnh nghiêng và bắt đầu theo rãnh nghiêng đi xuống. Khi xylanh đẩy con trượt lên thì con lăn đi lên một chút đến khi chạm bề mặt trên của rãnh nghiêng, di chuyển trượt lên và cuối cùng là di chuyển thẳng đứng. Trong hệ thống cấp phân phối còn có 2 cảm biến tiệm cận đặt trong của hộp chứa các cơ cấu trên, cụ thể nó được đặt ở thành trong của hộp, 2 cảm biến được đặt thẳng hàng nhau theo 12 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng chiều thẳng đứng với khoảng cách giữa chúng cũng là khoảng giới hạn trên và dưới của cổng. Hai cảm biến này phát hiện được là do trên con trượt có gắn một cái cờ để khi con trượt di chuyển lên xuống thì cảm biến có thể phát hiện được thông qua cái cờ này. 2.3.3 Hệ thống cấp phôi: Hệ thống cấp phôi gồm 2 tay đỡ bánh được gắn trên 2 trục dài xuyên qua hai tầng, tầng thứ nhất có cơ cấu bánh răng, được dẫn động nhờ bánh răng chủ động gắn với động cơ (1), làm nhiệm vụ xoay tay đỡ bánh; tầng thứ hai làm nhiệm vụ thực hiện chuyển động tịnh tiến của tay đỡ bánh nhờ cơ cấu vít me và thanh dẫn hướng điều khiển bởi động cơ (2) thông qua bộ truyền đai. Trong hệ thống này có gắn 2 cảm biến để nhận biết giới hạn chuyển động của tay đỡ bánh. Hình 2.5 Hệ thống cấp phôi 2.3.4 Hệ thống băng tải vận chuyển hộp: Hệ thống băng tải vận chuyển hộp gồm có các băng tải vận chuyển hộp đến bên dưới tay đỡ bánh, có 2 cặp cảm biến để nhận biết sự hiện diện của hộp bánh, 1 cặp đặt gần tay đỡ bánh, 1 cặp đặt phía trước, và cặp xylanh có gắn 2 miếng kim loại nhằm giữ cố định hộp. Khi hai lưỡi dao chuyển động tịnh tiến đảo chiều như mô tả ở trên, hai lưỡi dao sẽ chuyển động đi xuống trước vơi trạng thái ở liền kề nhau, do đó các chúng sẽ đi vào khoảng không gian giữa bánh chưa qua gờ tròn và bánh đã qua gờ tròn khi có tín hiệu đã đủ số lượng bánh của cặp cảm biến đếm hai bên. Sau đó lưỡi dao bên trong sẽ chuyển động xuống dưới chặn đứng dòng bánh và lưỡi dao bên ngoài sẽ chuyển động ra xa lưỡi dao bên trong để tách dãy bánh nằm trên hai tay đỡ bánh. Lúc này muốn xoay tay đỡ bánh để bánh rớt xuống hộp bánh thì phải hội tụ 13 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng các thông tin từ các cảm biến trả về như sau: thứ nhất là phải có tín hiệu từ cám biến tiệm cận (2) để chắc chắn rằng cổng đã được đóng và bánh đã được ép chặt (cũng có nghĩa là con lăn cam đã đi hết hành trình của nó), thứ hai là phải có tín hiệu từ cảm biến đặt bên trong cơ cấu điều khiển tay đỡ bánh để chắc chắn rằng ba bánh răng đã đúng vị trí ăn khớp và thứ ba là tín hiệu từ cảm biến đặt ở băng tải dẫn hộp bánh để chắc chắn rằng có hộp bánh đợi sẵn phía dưới (2 miếng kim loại nhờ xylanh đẩy vào để giữ hộp cố định). Lúc này khi dã có 3 tín hiệu trên thì hai tay đỡ bánh mới được xoay ra cho bánh rơi xuống hộp. Khi bánh nằm trong hộp rồi thì tay đỡ bánh lại chạy ra, cổng chặn được nhấc lên để lấy đợt bánh tiếp theo. Lúc này băng tải sẽ vận chuyển hộp bánh tới dây chuyền đóng gói. Trước đó hộp bánh phải qua cơ cấu chuyển bánh bao gồm xylanh đẩy hộp bánh bên trái có gắn miếng kim loại nhằm không cho hộp bánh phía sau lấn tới khi xylanh đang đẩy một hộp bánh khác qua dây chuyền đóng gói, một cảm biến tiệm cận để nhận biết que giữ hộp bánh trên băng tải của dây chuyền đóng gói và một cảm biến để nhận biết sự hiện diện của hộp bánh ở trạm dừng. Cơ cấu này hoạt động như sau: khi có tiến hiệu cảm biến cho biết đã có hộp bánh ở trạm dừng rồi và có tín hiệu từ cảm biến nhận biết que giữ hộp của băng tải bên kia đang tới thì hệ thống sẽ kích hoạt để xylanh đẩy hộp bánh qua bên băng tải bên kia một cách chính xác để que giữ hộp kéo hộp bánh đi vào hệ thống đóng gói. 2.3.5 Bộ phận bao bì hộp bánh: Khi bánh đã được đưa vào hộp, lúc này hộp bánh sẽ được đưa đến cơ cấu bao bì hộp bánh. Sau khi tìm hiểu, đề tài chọn ra cơ cấu bao bì cho hộp bánh thường dùng trong các dây chuyền đưa bánh vào hộp là cơ cấu bao bì nằm ngang: Hình 2.6 Cơ cấu bao bì nằm ngang 14 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng Ở cơ cấu bao bì hộp bánh nằm ngang bao gồm: bộ cuộn giấy phim (plastic film), đầu dán – cắt bao bằng nhiê ̣t (cutting head) và hai bộ truyền xích có gắn các thanh gạt và một số bộ phận khác. Nguyên lý hoạt động của cuộn giấy phim: trên bao phim có những vị trí in vết đen để xác định kích thước của bao, đồng thời xác định vị trí cắt, ta bố trí cảm biến quang để xác định vị trí vết đen, từ đó ta có thể xác định được vận tốc cấp phim. Vận tốc này phải bằng với vận tốc băng chuyền cấp hộp bánh. Dưới đây biểu diễn cơ cấu bao bì hộp bánh nằm ngang, ngoài đầu cắt thì còn có vị trí tạo hình dáng của bao (former) kết hợp với cơ cấu dán mép (bottom seal) để làm kín bao.  Các bộ phận chính của cơ cấu bao bì: a) Unwind guides và rewind guide (Bộ cuộn và xả film): Hình 2.7 Bộ phận cuộn và xả film (bao bì) 15 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng Hình 2.8 Vị trí các vết đen trên bao film Coast Controls Unwind and Rewind Guiding systems bao gồm cảm biến lực căng tension và điều khiển moment xoắn tạo thành một hệ thống đóng gói vô cùng hoàn thiện Hệ thống cung cấp chính xác cho cuộn xả ở giai đoạn đầu của quá trình, đảm bảo cung cấp liên tục cho quá trình bao bì vật liệu. Cảm biến kiểm soát sức căng và điều khiển moment đảm bảo sức căng thích hợp cho mỗi cuộn suốt thời gian hoạt động. Thông số: Max.web width…………………..20 in (508) Max load………………………….200 lbs (90.7) Piston thrust (at 6 psi)……………..200 lbs (90.7) Stroke length (s)……………………4 in (102) to 6 in (152) Auto center option………………….Yes Sensor bracket style…………………104 Air Consumption (at 6 psi)………….1.8 CFM (51 l/m) Tension controls……………………..open & closed loop b) Displacement Guide (Bộ điều chỉnh hướng của bao bì) Hình 2.9 Bộ điều chỉnh hướng của bao bì đi song song (không bị lệch) khi qua khúc cua chữ U hay Z. 16 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng Quá trình cân chỉnh và kiểm tra được thể hiện ở các hình 2.10a, 2.10b, 2.10c: - Cài đặt áp suất: áp suất tối thiểu được cài đặt là 5 psi. Lưu ý trước khi cài đặt phải tháo dỡ Web trước. Hình 2.10a Cài đặt áp suất - Điều chỉnh cổng thông khí: được điều chỉnh thông qua một con vít từ đó điều chỉnh lượng khí ra vào. Hình 2.10b Điều chỉnh cổng thông khí - Kiểm tra mức đáp ứng của sensor đồng thời điều chỉnh cổng thông khí: Đặt vật có dạng thanh vào cảm biến, càng vào sâu hay xa vùng cảm biến thì ứng với mức xoay khác nhau của trục. Hình 2.10c Đặt vật có dạng thanh vào cảm biến 17 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng c) Steering guide (Bộ điều chỉnh thẳng hàng film) Mục đích điều chỉnh web thẳng hàng trước khi vào băng tải tạo hình bao bì. Hình 2.11 Bộ điều chỉnh thẳng hàng film Các thông số: Max.web width…………………..30 in (762) Roll face…………………..............21 in (533.4) to 35 in (889) Roll dial…………………...............2.5 in (63.5) to 4 in (101.6) Roller types: Standard (one or two rollers)……..Aluminum Optional ………………………….Grooved, Stainless, Plasma, Cork tape or Rubber Coated Piston thrust (at 6 psi)……………..1178 lbs (543Kgs) Auto center option………………….Yes Sensor bracket style…………………104 Maximum Tension ………………….20 PLI Temperature ………………………...32 – 350o F (0 – 66o C) Air Consumption (at 6 psi)………….1.8 CFM (51 l/m) Lưu ý: Cơ cấu yêu cầu phải vận hành chung với một bộ cảm biến khí nén được sử dụng ở bộ phận displacement guide. Hình 2.12 Đặt vật có dạng thanh vào cảm biến 18 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng d) Bộ phận dán mép và cắt hộp bánh: Hình 2.13 Đầu cắt tích hợp dán mép bao bì Đầu cắt – dán (cutting head) ở hình 2.11 là dụng cụ được cấu tạo bằng kim loại, trong quá trình hoạt động của nó, các vị trí dán và cắt bao phim của nó sẽ được gia nhiê ̣t để khi tiếp xúc với bao phim sẽ làm biến dạng dẻo bao tạo nên mép dán. Để đảm bảo cho đầu cắt không trúng bánh trong quá trình cắt, ta cũng phải điều khiển đầu cắt sao cho vận tốc quay của đầu cắt phù hợp với vận tốc cấp bao phim (vận tốc băng chuyền cấp hộp bánh), phụ thuộc vào loại đầu cắt và kích thước của gói bánh. e) Tension Control (Bộ chỉnh áp lực căng lên các trục căng) Hình 2.14 Bộ phận chỉnh áp lực căng lên các trục căng 19 Đồ án tự động hóa sản xuất – GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng Bằng cách điều chỉnh phần trăm độ sai lệch trên TS Load Cell, ta điều chỉnh được áp lực tác dụng lên roller. Hình 2.15 Các thông số hiển thị sau khi cài đặt  Bộ truyền xích: Sau khi được hộp bánh được bao bì sẽ được hai bộ truyền xích đưa sang băng tải thứ hai có tốc độ lớn hơn của cơ cấu bao bì hộp bánh và sau đó được đưa vào thùng lớn. Trên bộ truyền xích được gắn các thanh gạt để có thể đẩy hộp bánh đi một cách dễ dàng. Hình 2.16 Bộ truyền xích có gắn thanh gạt 20