Tài liệu Luận văn ngành cơ khí ctm đhbkhn nghiên cứu, tính toán thiết kế, mô phỏng máy dán tem cho pin điện thoại dựa trên máy tham khảo auto attach sticker machine ss0502 của công ty samsung

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên : : NGUYỄN VĂN MINH TRẦN VĂN BÍNH - LỚP KTCK 1 – K55 - LỚP KTCK 5 – K55 Viện: Ngành: CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NHIỆM VỤ THIẾT KẾ - Nghiên cứu, tính toán thiết kế, mô phỏng máy dán tem cho pin điện thoại dựa trên máy tham khảo “AUTO ATTACH STICKER MACHINE – SS0502” của công ty SamSung CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU - Năng suất 27000sp/10h. - Dán loại tem bóng kích thước 25x8 mm được quấn thành cuộn. - Pin dán có kích thước 63.6x56.9x5,5 mm. - Năng suất của máy 90%. NỘI DUNG THUYẾT MINH Chương 1: Tổng quan . Chương 2: Nghiên cứu máy tham khảo. Chương 3: Tính toán, thiết kế máy dán tem cho pin điện thoại. Chương 4: Tính toán, thiết kế hệ thống khí nén. Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển. Chương 6: Thiết kế mạch điều khiển lập trình PLC. Chương 7: Mô phỏng chuyển động 3D của máy trên phần mềm SolidWork. Chương 8: Tổng kết . BẢN VẼ Tên bản vẽ Số lượng Kích thước Bản vẽ lắp máy dán tem 01 A0 Bản vẽ lắp bộ phận cấp tem 01 A0 Bản vẽ lắp bộ phận cấp phôi pin 01 A0 Bản vẽ lắp bộ phận dán tem 01 A0 Bản vẽ lắp bàn chứa thành phẩm 01 A0 Bản vẽ 3D máy dán tem 01 A0 Bản vẽ sơ đồ vị trí cảm biến 01 A0 Bản vẽ lưu đồ thuật toán điều khiển 01 A0 08 Tổng số bản vẽ: TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 20.. NHÓM THIẾT KẾ (Ký và ghi rõ họ tên) Trang 1 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... - TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... - NỘI DUNG ĐỒ ÁN: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... - HÌNH THỨC TRÌNH BÀY: Thuyết minh: ................................................................................................................. ......................................................................................................................................... Bản vẽ : ........................................................................................................................... ......................................................................................................................................... - NHẬN XÉT KHÁC: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... - Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 20... SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 2 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ DUYỆT ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... - NỘI DUNG ĐỒ ÁN: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... - HÌNH THỨC TRÌNH BÀY: Thuyết minh: ................................................................................................................. ......................................................................................................................................... Bản vẽ : ........................................................................................................................... ......................................................................................................................................... - NHẬN XÉT KHÁC: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... - Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 20... SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 3 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................................... 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................................................... 13 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................................................ 13 1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật điều khiển - tự động hóa trong hệ thống ................................................ 13 1.1.2 Tình hình phát triển dây chuyền tự động trên thế giới ...................................................................... 14 1.1.3 Tình hình phát triển, xây dựng dây chuyền tự động ở nước ta .......................................................... 16 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ................................................................................................................................... 19 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................................... 20 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MÁY THAM KHẢO “AUTO ATTACH STICKER MACHINE – SS0502” CỦA SAMSUNG ................................................................................................................................................. 21 2.1 MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ MÁY THAM KHẢO ........................................................................................ 21 2.2 BẢNG THÔNG SỐ MÁY THAM KHẢO ................................................................................................. 26 2.3 TỔNG QUAN VỀ MÁY THAM KHẢO ................................................................................................... 30 2.4 VỊ TRÍ CÁC BỘ PHÂN MÁY TRÊN BÀN LẮP GHÉP ........................................................................... 31 2.4.1 Bàn bố trí các bộ phận cơ khí ........................................................................................................... 31 2.4.2 Vị trí cảm biến, thiết bị đo ................................................................................................................. 33 2.5 SƠ ĐỒ ĐỘNG VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY....................................................................... 35 2.5.1 Sơ đồ động......................................................................................................................................... 35 2.5.2 Nguyên lý làm việc ............................................................................................................................ 35 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ...................................................................... 38 3.1 XỬ LÝ THÔNG SỐ YÊU CẦU CỦA MÁY ............................................................................................. 38 3.1.1 Số liệu đầu vào của máy .................................................................................................................... 38 3.1.2 Tính toán tổng quan về máy .............................................................................................................. 38 3.2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHẬN CẤP TEM ....................................................................................... 40 3.2.1 Thông số ban đầu .............................................................................................................................. 41 3.2.2 Tính toán bộ truyền đai răng ............................................................................................................. 41 3.2.3 Một số chi tiết, cơ cấu khác ............................................................................................................... 45 3.3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHẬN CẤP PIN ......................................................................................... 47 3.3.1 Giới thiệu băng tải ............................................................................................................................. 47 3.3.2 Tính toán, thiết kế hệ thống băng tải cấp pin ..................................................................................... 48 3.4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHẬN TAY MÁY DÁN TEM ................................................................... 58 3.4.1 Tính toán, chọn động cơ Servo .......................................................................................................... 59 3.4.2 Chọn khớp nối, tính toán trục vít me đai ốc ...................................................................................... 61 CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG KHÍ NÉN ........................................................................................ 74 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 4 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHÍ NÉN TRONG MÁY .............................................................................. 74 4.1.1 Tổng quan hệ thống khí nén .............................................................................................................. 74 4.1.2 Đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén............................................................................. 75 4.1.3 Chức năng nhiệm vụ của hệ thống khí nén........................................................................................ 75 4.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG KHÍ NÉN TRONG MÁY ................................................................................ 76 4.2.1 Thông số ban đầu .............................................................................................................................. 76 4.2.2 Sơ đồ hệ thống điêu khiển 5 xy lanh khí nén của máy ...................................................................... 76 4.2.3 Tính toán hệ thống khí nén trong máy dán tem ................................................................................. 77 CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG MÁY DÁN TEM PIN ĐIỆN THOẠI ...... 80 5.1 THIẾT KẾ PHÂN KHU CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN TRONG MÁY ..................................................... 80 5.1.1 Bộ điều khiển trung tâm .................................................................................................................... 81 5.1.2 Động cơ Servo ................................................................................................................................... 81 5.1.3 Van điều khiển khí nén ...................................................................................................................... 83 5.1.4 Hệ thống cảm biến, đồng hồ đo áp, bộ đếm ...................................................................................... 86 5.2 THIẾT KẾ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ................................................................................. 88 5.2.1 Thiết kế lưu đồ thuật toán điểu khiển ................................................................................................ 88 5.2.2 Nguyên lý điều khiển ........................................................................................................................ 90 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN PLC .................................................................................... 92 6.1 TỔNG QUAN VỀ PLC .............................................................................................................................. 92 6.1.1 PLC hay bộ điều khiển lập trình là gì? .............................................................................................. 92 6.1.2 Phạm vi ứng dụng.............................................................................................................................. 92 6.1.3 Vai trò của PLC trong quá trình tự động hóa sản xuất ...................................................................... 93 6.1.4 Khả năng của PLC ............................................................................................................................. 93 6.1.5 Ưu điểm của PLC .............................................................................................................................. 93 6.1.6 Việc lập trình cho PLC ...................................................................................................................... 94 6.2 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 200 ............................................................................................................... 95 6.2.1 Giới chung về PLC S7-200thiệu ....................................................................................................... 95 6.2.2 Cấu trúc phần cứng của S7-200......................................................................................................... 96 6.2.3 Cấu trúc bộ nhớ ................................................................................................................................. 99 6.2.4 Mở rộng cổng vào ra ....................................................................................................................... 102 6.2.5 Thực hiện chương trình ................................................................................................................... 103 6.2.6 Cấu trúc chương trình ...................................................................................................................... 103 6.2.7 Kiểu dữ liệu ..................................................................................................................................... 104 6.2.8 Thiết bị lập trình .............................................................................................................................. 104 6.2.9 Giao diện làm việc: .......................................................................................................................... 104 6.2.10 Các khối sử dụng trong giao diện lập trình.................................................................................... 106 6.3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC CỦA MÁY DÁN TEM PIN ĐIỆN THOẠI...................................... 113 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 5 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 7. MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG 3D MÁY DÁN TEM PIN ĐIỆN THOẠI TRÊN PHẦN MÊM SOLIDWORKS ...................................................................................................................................... 120 7.1 GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................................................................. 120 7.2 MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG LẮP GHÉP VÀ CHUYỂN ĐỘNG LÀM VIỆC CỦA MÁY DÁN TEM TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORDS ............................................................................................................ 121 CHƯƠNG 8. KẾT LUẬN ................................................................................................................................. 126 8.1 KẾT QUẢ THU ĐƯỢC ........................................................................................................................... 126 8.2 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ............................................................................................ 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................. 127 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 6 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC HÌNH HÌNH 1.1 DÂY CHUYềN LắP RÁP DI ĐộNG CủA FORD NĂM 1920 ........................................................... 14 HÌNH 1.2: CÁC DÂY CHUYềN Tự ĐộNG ứNG DụNG TRONG CÔNG NGHIệP ........................................... 15 HÌNH 1.3: MộT Số DÂY CHUYềN Tự ĐộNG ở NƯớC TA ............................................................................... 17 HÌNH 1.4: MộT Số MÁY DÁN NHÃN SảN PHẩM ............................................................................................ 18 HÌNH 2.1 MÁY DÁN TEM PIN ĐIệN THOạI CủA HÃNG SAMSUNG ........................................................... 21 HÌNH 2.2: Bộ PHậN CấP PIN .............................................................................................................................. 22 HÌNH 2.3: Bộ PHậN CấP TEM ............................................................................................................................ 23 HÌNH 2.4: Bộ PHậN DÁN TEM........................................................................................................................... 24 HÌNH 2.5: CƠ CấU KHÁC ................................................................................................................................... 25 HÌNH 2.6: ĐIềU CHỉNH Vị TRÍ DÁN TEM ....................................................................................................... 31 HÌNH 2.7: Vị TRÍ CÁC Bộ PHậN CủA MÁY ..................................................................................................... 32 HÌNH 2.8: CÁC Bộ PHậN CủA MÁY DÁN TEM PIN ĐIệN THOạI ................................................................. 32 HÌNH 2.9: HÌNH ảNH MÁY SAU KHI ĐƯợC Vẽ THIếT Kế VÀ LắP GHÉP HOÀN CHỉNH ......................... 33 HÌNH 2.10: SƠ Đồ Bố TRÍ CÁC THIếT Bị CảM BIếN, THIếT Bị ĐO, Bộ ĐếM ............................................... 34 HÌNH 2.11: SƠ Đồ ĐộNG CủA MÁY DÁN TEM PIN ĐIệN THOạI ................................................................. 35 HÌNH 3.1: HÌNH Vẽ MÁY THIếT Kế.................................................................................................................. 39 HÌNH 3.2: Bộ PHậN CấP TEM ............................................................................................................................ 40 HÌNH 3.3: ĐộNG CƠ SERVO HF-KP13 CủA MISUBISHI ............................................................................... 43 HÌNH 3.4: BảN Vẽ LắP CÁC CHI TIếT Bộ PHậN CấP TEM ............................................................................. 46 HÌNH 3.5: Bộ PHậN CấP PIN .............................................................................................................................. 47 HINH 3.6 : SƠ Đồ TÍNH LựC CĂNG BĂNG ..................................................................................................... 48 HÌNH 3.7: ĐộNG CƠ ĐIệN 3 PHA ...................................................................................................................... 52 HÌNH 3.8: TANG TRUYềN ĐộNG ...................................................................................................................... 53 HÌNH 3.9: TANG Bị ĐộNG ................................................................................................................................. 53 HÌNH 3.10: MÔ HÌNH THIếT Kế BĂNG MÁY DÁN TEM PIN ĐIệN THOạI ................................................. 54 HÌNH 3.11: MÔ HÌNH THIếT Kế Bộ TRUYềN ĐAI .......................................................................................... 56 HÌNH 3.12: PIN CầN DÁN TEM ......................................................................................................................... 56 HÌNH 3.13: KHAY CHứA PIN ............................................................................................................................ 56 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 7 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HÌNH 3.14: THÂN BĂNG TảI ............................................................................................................................. 57 HÌNH 3.15: THANH Đỡ BĂNG TảI .................................................................................................................... 57 HÌNH 3.16: BảN Vẽ LắP Bộ PHậN CấP PIN ....................................................................................................... 57 HÌNH 3.17 : Bộ PHậN DÁN TEM THIếT Kế ...................................................................................................... 58 HÌNH 3.18: ĐộNG CƠ SERVO HF-KP13 ........................................................................................................... 60 HÌNH 3.19: KHớP NốI ĐÀN HồI ......................................................................................................................... 61 HÌNH 3.20 BIểU Đồ LựC DọC TRụC VÀ MÔ MEN .......................................................................................... 64 HÌNH 3.21: SƠ Đồ LựC TÁC DụNG LÊN TRụC VÍT ME ĐAI ốC.................................................................... 65 HÌNH 3.22: TRụC VÍT ĐAI ốC THIếT Kế .......................................................................................................... 66 HÌNH 3.23: ĐAI ốC .............................................................................................................................................. 66 HÌNH 3.24: Ổ LĂN Đỡ CHặN .............................................................................................................................. 67 HÌNH 3.25: Đế LắP TAY MÁY ........................................................................................................................... 68 HÌNH 3.26: HộP ĐộNG CƠ – TRụC VÍT ............................................................................................................ 69 HÌNH 3.27 : TAY MÁY ....................................................................................................................................... 69 HÌNH 3.28: XY LANH KHÍ NÉN ........................................................................................................................ 70 HÌNH 3.29: ĐầU HÚT TEM ................................................................................................................................. 70 HÌNH 3.30: ĐầU HÚT SảN PHẩM ....................................................................................................................... 70 HÌNH 3.31 : ĐầU HÚT,DÁN TEM ...................................................................................................................... 72 HÌNH 3.33: BảN Vẽ LắP Bộ PHậN TAY MÁY DÁN TEM ................................................................................ 73 HÌNH 3.34: BảN Vẽ LắP BÀN CHứA ................................................................................................................. 73 HÌNH 3.35: BảN Vẽ LắP MÁY DÁN TEM ......................................................................................................... 73 HÌNH 4.1: Hệ THốNG THIếT Bị PHÂN PHốI KHÍ NÉN ................................................................................... 74 HÌNH 4.2: SƠ Đồ ĐIềU KHIểN KHÍ NÉN .......................................................................................................... 74 HÌNH 4.3 SƠ Đồ THIếT Kế Hệ THốNG KHÍ NÉN TRONG MÁY .................................................................... 76 HÌNH 4.4 : SƠ Đồ Hệ THốNG KHÍ NÉN KHI LÀM VIệC ................................................................................. 77 HÌNH 5.1: SƠ Đồ PHÂN KHU CHứC NĂNG ĐIềU KHIểN TRONG MÁY DÁN TEM PIN ĐIệN THOạI ..... 80 HÌNH 5.2 : ĐặC TÍNH LÀM VIệC CủA ĐộNG CƠ SERVO .............................................................................. 82 HÌNH 5.3: KÍ HIệU VAN ĐảO CHIềU 5/2 .......................................................................................................... 83 HÌNH 5.4: KÝ HIệU VAN MộT CHIềU .............................................................................................................. 84 HÌNH 5.5: KÍ HIệU VAN TIếT LƯU ................................................................................................................... 85 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 8 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HÌNH 5.6: KÝ HIệU VAN TRÀN, VAN AN TOÀN.......................................................................................... 85 HÌNH 5.7 : SƠ Đồ Bố TRÍ CÁC THIếT Bị CảM BIếN, THIếT Bị ĐO ............................................................... 86 HINH 5.8 : LƯU Đồ THUậT TOÁN ĐIềU KHIểN CủA MÁY DÁN TEM PINĐIệN THOạI............................ 89 HÌNH 6.1: GIớI THIệU Về MODULE Mở RộNG ............................................................................................... 95 HÌNH 6.2: GIớI THIệU CÁC LOạI MODULE Mở RộNG .................................................................................. 96 HINH 6.3 : HÌNH DÁNG CủA PLC S7 – 200...................................................................................................... 98 HÌNH 6.5 : GIAO DIệN LÀM VIệC CủA PLC S7 – 200 ................................................................................... 105 HÌNH 6.6 : GIAO DIệN KHốI PROGRAME BLOCK....................................................................................... 106 HÌNH 6.7 :GIAO DIệN TạO CHƯƠNG TRÌNH CON ...................................................................................... 107 HÌNH 6.8 : GIAO DIệN KHốI DATA BLOCK .................................................................................................. 107 HÌNH 6.9 : GIAO DIệN LậP MộT SYMBOL TABLE ...................................................................................... 109 HÌNH 6.10 : HOạT ĐộNG CủA MộT BảNG Dữ LIệU TRONG CHƯƠNG TRÌNH ........................................ 110 HÌNH 6.11 : VÍ Dụ Về MộT CROSS REFERENCE .......................................................................................... 110 HÌNH 6.12 : GIAO DIệN THÔNG BÁO ĐịA CHỉ CủA PLC ............................................................................ 111 HÌNH 6.13: GIAO DIệN ĐịNH DạNG CổNG TRUYềN THÔNG .................................................................... 111 HÌNH 6.14 : GIAO DIệN DOWNLOAD PLC ................................................................................................... 112 HÌNH 6.15 : GIAO DIệN UPLOAD PLC ........................................................................................................... 113 HÌNH 6.16: Số LƯợNG BIếN VÀO RA CủA PLC ............................................................................................ 114 HÌNH 7.1: CÁC CHI TIếT ĐANG ĐƯợC LắP GHÉP ....................................................................................... 121 HÌNH 7.2: CụM CHI TIếT Bộ CấP TEM ........................................................................................................... 122 HÌNH 7.3: CụM CHI TIếT CấP PIN ................................................................................................................... 123 HÌNH 7.4: CụM CHI TIếT BÀN CHứA SảN PHẩM .......................................................................................... 123 HÌNH 7.5: CụM CHI TIếT TAY MÁY DÁN TEM............................................................................................ 124 HÌNH 7.6: 4 CụM CHI TIếT ĐANG ĐƯợC GHÉP LÊN BÀN LắP GHÉP ....................................................... 124 HÌNH 7.7: MÁY LắP GHÉP HOÀN CHỈNH ..................................................................................................... 125 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 9 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC BẢNG BảNG 1.1: THÔNG Số CủA MÁY THAM KHảO ............................................................................................... 29 BảNG 3.1: THÔNG Số ĐộNG CƠ SERVO CủA MISUBISHI ............................................................................ 43 BảNG 3.2 MộT Số CHI TIếT THIếT Kế CủA MÁY ............................................................................................ 46 BảNG 3.3: THÔNG Số CủA TANG TRUYềN ĐộNG ......................................................................................... 53 BảNG 3.4: BảNG THÔNG Số CủA TANG Bị ĐộNG.......................................................................................... 53 BảNG 3.5: BảNG THÔNG Số ĐộNG HọC Bộ PHậN DÁN ................................................................................ 60 BảNG 3.6: THÔNG Số KÍCH THƯớC CHủ YếU VÒNG ĐÀN HồI................................................................... 61 BảNG 3.7: KÍCH THƯớC CƠ BảN CủA VÒNG ĐÀN HồI ............................................................................... 62 BảNG 3.8: CÁC THÔNG Số CƠ BảN CủA NốI TRụC, VÒNG ĐÀN HồI ......................................................... 62 BảNG 5.1 THIếT Bị CảM BIếN, ĐồNG Hồ ĐO VÀ Bộ ĐếM Sử DụNG TRONG MÁY ................................... 86 BảNG 5.2: CÁC THIếT Bị ĐIềU KHIểN TÁC ĐộNG ......................................................................................... 90 BảNG 6.1 : ĐặC ĐIểM VÀ GIớI HạN VÙNG NHớ CủA PLC S7-22X ............................................................. 102 BảNG 6.2: Số LƯợNG BIếN VÀO, RA ............................................................................................................. 113 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 10 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay điện thoại di động là một thiết bị quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Với việc tích hợp được rất nhiều công nghệ hiện đại đã giúp cho chiếc điện thoại thông minh trở thành thiết bị công nghệ đứng đầu trong danh sách làm thay đổi cuộc sống của chúng ta. Hàng ngày có hàng ngàn chiếc điện thoại được lắp ráp và đưa ra thị trường chính vì vậy các chi tiết được sản xuất, lắp ráp hàng loạt với độ chính xác cao chất lượng tốt. Việc sản xuất, lắp ráp sản phẩm được thực hiện trên dây chuyền hiện đại và có năng suất cao. Pin điện thoại là một chi tiết quan trọng của chiếc điện thoại, nó cung cấp nguồn điện cho một chiếc điện thoại hoạt động. Một chiếc pin điện thoại được đưa vào lắp ráp phải trải qua quá trình kiểm tra chất lượng. Vì vậy mỗi nhà sản xuất đều dán trên chiếc pin đã được kiểm tra của mình một loại tem nhãn biểu thị số hiệu và thông số của nó để chống hàng giả mạo trên thị trường. Để dán ten lên những chiếc pin điện thoại, trước đó công ty cho công nhân làm công việc dán tem này tuy nhiên áp lực công việc làm công nhân mệt mỏi đồng thời năng suất, chất lượng dán tem không cao. Để giải quyết vấn đề năng suất và chất lượng nhiều công ty đã và đang đưa các máy dán tem bán tự động và tự động vào làm công việc dán tem pin điện thoại. Trong quá trình thực tập tốt nghiệp chúng em được tìm hiểu dây chuyền sản xuất, lắp ráp điện thoại của công ty SamSung, một môi trường sản xuất hiện đại. Trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp đó có chiếc máy dán tem pin điện thoại bán tự động làm việc với sự phục vụ của một công nhân làm việc rất hiệu quả cho năng suất, chất lượng dán tem cao. Chính vì vậy, chúng em tập trung nghiên cứu về chiếc máy dán tem pin điện thoại này trên ba hướng tiếp cận: quan sát quá trình hoạt động của máy, đo đạc lấy số liệu của máy, xây dựng nguyên lý hoạt động của máy. Để làm rõ những nghiên cứu về máy dán tem pin điện thoại này chúng em xin được trình bày trong thuyết minh đồ án tốt nghiệp của mình rất mong nhận được những góp ý của các thầy cô và những sinh viên quan tâm tới nội dung của đề tài này. SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 11 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Để hoàn thành được nội dung của đồ án tốt nghiệp quan trọng này chúng em xin được chân thành cảm ơn tập thể, ban lãnh đạo, bộ phận sản xuất của công ty SamSung Bắc Ninh SEV đã tạo điều kiện thực tập, hỗ trợ tài liệu kĩ thuật, vận hành máy “AUTO ATTACH STICKER MACHINE – SS0502” trong suốt quá trình thực tập và làm đồ án. Chúng em xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn – TS. Đặng Thái Việt đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện nội dung của đề tài này đồng thời chỉ ra hướng tiếp cận đề tài và giúp chúng em giải quyết những thắc mắc để hoàn thành tốt nhất đề tài của mình. Chúng em xin chân thành cảm ơn giảng viên xét duyệt – TS. Lê Đức Bảo đã góp ý, chỉnh sửa những thiếu sót trong nội dung chúng em đưa ra để chúng em hiểu vấn đề và hoàn thành đồ án. SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 12 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Từ xa xưa con người đã có ý nghĩ chế tạo ra máy móc phục vụ cho công việc và cuộc sống của mình. Chính vì vậy máy móc ra đời và làm việc theo sự điều khiển trực tiếp của con người. Với mong muốn hệ thống, máy móc làm việc mà không cần tham gia trực tiếp của con người. Chúng ta không ngừng nghiên cứu nguyên lý và phương pháp điều khiển các máy móc, thiết bị làm cho chúng có thể thực hiện công việc một cách tự động. Từ những ý tưởng và nghiên cứu có khoa học đã đem lại rất nhiều kết quả to lớn trong việc nghiên cứu và chế tạo thành công các cơ cấu tự động trong phòng thí nghiệm. Không dừng lại ở việc nghiên cứu đó con người đã nhanh chóng chuyển giao kỹ thuật điều khiển vào thực tế sản xuất ra các máy bán tự động và tự động theo yêu cầu của từng công việc. Các máy tự động không ngừng được cải tiến để phục vụ tốt hơn những yêu cầu trong công việc và cuộc sống của con người như mục đích của con người tạo ra chúng. 1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật điều khiển - tự động hóa trong hệ thống Điều khiển tự động được ghi nhận từ trước công nguyên, bắt đầu từ đồng hồ nước có phao điều chỉnh Ktesibios ở Hy Lạp. Hệ điều chỉnh nhiệt độ đầu tiên do Drebble (1572 – 1633) người Hà Lan. Hệ điều chỉnh mức đầu tiên là của Polzunou người Nga (1765). Hệ điều chỉnh tốc độ được ứng dụng trong công nghiệp đầu tiên là của Jame Watt (1769). Hệ thống điều khiển máy bay tự lái, vị trí của các loại pháo, điều khiển vũ khí, rada … được nghiên cứu và ứng dụng trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939 – 1945). Những năm 1950, ở Mỹ nghiên cứu hệ thống điều khiển tần số với công trình của Bode, Nyquist và Black ở trung tâm thí nghiệm điện tín. Ở Liên Xô (cũ) ngự trị điều khiển hệ thống theo lý thuyết và ứng dụng trong miền thời gian.Trước những năm 60 lý thuyết điều khiển được gọi là lý thuyết điều khiển cổ điển mô tả hệ thống trong miền tần số (phép biến đổi Fourier) và mặt phẳng (phép biến đổi Laplace). SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 13 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Từ năm 1980 đến nay hệ thống điều khiển hiện đại phát triển trên miền thời gian. Với sự ra đời của máy tính số cho phép điều khiển nhiều đối tượng khác nhau một cách chính xác. Các phương pháp của Liapunou, Minorsky cũng như lý thuyết điều khiển tối ưu hiện đại của L.S. Pontryagin (Liên Xô cũ), của R. Belman (Mỹ) có ý nghĩa lớn. Các nguyên tắc điều khiển thích nghi, điều khiển bền vững, điều khiển mờ, các hệ thông minh… ra đời và được áp dụng có hiệu quả vào thực tiễn. 1.1.2 Tình hình phát triển dây chuyền tự động trên thế giới Đầu năm 1914, nhà máy đầu tiên của Ford đã chính thức đưa dây chuyền lắp ráp di động vào mô hình sản xuất đánh dấu một bước phát triển mới trong xây dựng dây chuyền sản xuất tự động trên thế giới (hình 1.1). Nó làm thay đổi cách thức, phương pháp sản xuất của con người. Mặc dù những năm đầu dây chuyền sản xuất còn đơn giản và có nhiều sự tham gia trực tiếp của con người nhưng cũng mang lại nhiều hiệu quả về năng xuất, chất lượng. Chính vì vậy số lượng dây chuyền sản xuất tăng lên nhanh chóng và ngày càng được cải tiến, hoàn thiện cho đến ngày nay. Hình 1.1 Dây chuyền lắp ráp di động của Ford năm 1920 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 14 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN T TỐT NGHIỆP Với sự phát triển củaa lý thuy thuyết điều khiển hiện đại tạo điều kiệnn cho ttự động hóa các dây chuyền mộtt cách ddễ dàng hơn. Điều khiển tự động được nghiên ccứu và ứng dụng từ rất sớm m vào dây chuy chuyền sản xuất và phục vụ sinh hoạt củaa con ngư người. Với việc sử dụng các chất bán dẫnn phát minh ra Transitor, diode, thiristor (1949) đã và đã dần xây dựng bộ vi xử lý (1971) đã đ tạo ra các máy tính điều khiểnn (Role, PLC, 8051, PIC, 8088, PC,...) nên hệ thống ng truy truyền động điện bằng động cơ điện - mạch ch đđiều khiển đã thay thế các hệ thống điềuu khi khiển bằng cơ khí: xích-bánh răng. Trong thời gian gầnn đđây dây chuyền tự động phát triển cực kỳ mạnh mẽ. Dây chuyền tự động có mặt ở khắp kh nơi, mọi lĩnh vực của đời sống từ quân sự, s y tế, hàng không vũ trụ cho đếnn các ngành công nghi nghiệp, văn phòng, òng, và trong sinh ho hoạt của con người. Điển hình như ư dây chuy chuyền sản xuất công nghiệp (hình 1.2a), a), dây chuyền chuy lắp ráp (hình 1.2b), dây chuyền sảnn xuất vật liện xây dựng (hình 1.2c), ), dây chuy chuyền sản xuất thực phẩm ( hình 1.2d)… )… đang ngày càng được đầu tư, phát triển và cảii ti tiến mạnh mẽ. a, Dây chuyền sản xuất ất bằng bằ CNC b, Dây chuyền lắp ắp ráp ô tô ttự động c, Dây chuyền sản xuất ất gạ gạch ngói d, Dây chuyền sản ản xuấ xuất thực phẩm Hình 1.2: Các dây chuy chuyền tự động ứng dụng ng trong công nghiệp nghiệ SVTH: NGUYỄN VĂN N MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 15 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.3 Tình hình phát triển, xây dựng dây chuyền tự động ở nước ta Biến tần ngày nay phát triển khá mạnh mẽ ở nước ta do công dụng biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được. Giúp điều khiển các máy móc sản xuất tăng tốc hoặc giảm tốc bảo vệ motor một cách hiệu quả. Sản phẩm servo dành cho các loại máy sản xuất cần độ chính xác cao như máy phay CNC, máy cắt dao quay, cắt chiều dài, máy đóng gói, dán nhãn, máy in… . PLC – HMI cũng chiếm thị trường không nhỏ, nó giúp điều khiển máy móc với phần mềm lập trình mạnh mẽ với nhiều ngôn ngữ khác nhau. Từ đó chúng ta có thể dễ dàng lập trình tiêu chuẩn cho việc vận hành các chức năng giám sát, bảo vệ… thân thiện với người dùng. UPS bộ lưu trữ điện hiện nay được sử dụng khá rộng rãi trong dân dụng cũng như trong công nghiệp giúp lưu trữ điện khi có sự cố điện xảy ra. Máy móc cũng như những máy tính với nguồn dữ liệu quan trọng sẽ không bị mất. Solar inventer mới xâm nhập vào thị trường Việt Nam cũng được khá nhiều người quan tâm. Sản phẩm này hứa hẹn sẽ mang nhiều triển vọng lớn. Ngoài ra các đầu đo nhiệt độ, áp suất, mức, nồng độ, các cơ cấu chấp hành như động cơ, van, thiết bị đóng cắt, các thiết bị chỉ báo như bảng LED, LCD, các bộ hãm tái sinh, hãm động năng cũng có nhiều sự đa dạng. Tích hợp thêm các bộ vi xử lí làm thông minh hóa các chức năng đánh dấu sự phát triển tự động hóa hệ thống sản xuất. Cùng với sự phát triển chung của thế giới, với sự đầu tư mạnh mẽ từ trong nước và các công ty nước ngoài. Nước ta đang đẩy mạnh quá trình tự động hóa trong nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất công nghiệp. Các dây chuyền sản xuất, lắp ráp tự động, được xây dựng, lắp đặt trong các nhà máy của doanh nghiệp nước ngoài cũng như doanh nghiệp trong nước tạo ra năng suất lao động cao, đảm bảo chất lượng ổn định đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Các dây chuyền tự động được thiết kế từ đơn giản như vận chuyển, phân loại, đóng gói, đo đếm… điển hình như dây chuyền lắp ráp xe máy (hình 1.3a), lắp ráp điện thoại (hình 1.3b), phân loại thực phẩm (hình 1.3c) đến các dây chuyền phức tạp tự SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 16 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP động hoàn toàn như dây chuyền lắp ráp ô tô (hình 1.3d), sản xuất nước giải khát (hình 1.3e), sản xuất sữa (hình 1.3f)… a, Dây chyền lắp ráp xe máy b, Dây chuyền lắp ráp điện thoại c, Dây chuyền phân loại bát đĩa d, Dây chuyền lắp ráp ô tô tự động e, Dây chuyền đóng chai tự động f, Dây chuyền sản xuất sữa tự động Hình 1.3: Một số dây chuyền tự động ở nước ta SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 17 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hiện nay, ngoài những dây chuyền tự động hiện đại quy mô lớn nhiều công ty còn chế tạo các máy tự động, bán tự động nhỏ gọn, và tiện lợi phục vụ cho các công việc tỉ mỉ và chính xác. Các dây chuyền được bố trí trong các máy chuyên dùng như gia công, in ấn, dán nhãn sản phẩm… Trong công việc dán nhãn logo, mã số cho sản phẩm người ta cũng áp dụng dây chuyền tự động một cách linh hoạt. Dựa vào loại sản phẩm và phương pháp dán người ta chế tạo ra nhiều máy khác nhau phù hợp với yêu cầu như máy dán nhãn cho sản phẩm dạng hộp (hình 1.4a), sản phẩm dạng tròn (hình 1.4b), sản phẩm dạng tấm mỏng ( hình 1.4c), sản phẩm dạng tấm dài (hình 1.4d). a, Máy dán sản phẩm dạng hộp b, Máy dán nhãn sản phẩm tròn c, Máy dán sản phẩm dạng tấm d, Máy dán sản phẩm tấm dài Hình 1.4: Một số máy dán nhãn sản phẩm SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 18 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Máy dán tem pin điện thoại của hãng Sam Sung là một máy bán tự động kết hợp cơ cấu tay robot tự động đơn giản và các cơ cấu chấp hành phục vụ cho tay robot. Với nhiệm vụ dán tem với số lượng lớn và liên tục theo chu kỳ đã được lập trình sẵn với hệ thống điều khiển hiện đại. Nó giải quyết rất tốt vấn đề về năng suất và chất lượng công việc phải làm của con người. Ngoài ra máy dán này còn kết hợp một hệ thống băng tải, bộ truyền đai, bộ truyền trục vít-đai ốc và hệ thống khi nén một cách linh hoạt. Là một dây chuyền hoàn chỉnh và đã được thực tế sử dụng hiệu quả, với kết cấu đơn giản máy dán ten pin điện thoại của SamSung thích hợp cho sinh viên cơ khí và sinh viên các ngành nghiên cứu phát triển theo các hướng chuyên môn của mình. Với sự thích thú, say mê, nghiên cứu của sinh viên cơ khí mong muốn tìm hiểu các máy móc thiết bị công nghiệp thực tế hiện nay. Trải qua quá trình học tập tích lũy kiến thức qua các môn học cơ sở, cơ bản và chuyên ngành, qua quá trình tìm hiểu thực tế về máy móc thiết bị hiện nay, chúng em nhận thấy các hệ thống , máy móc cơ khí không chỉ có các cơ cấu cơ khí mà còn tích hợp các hệ thống điều khiển tự động bằng cơ khí, điều khiển bằng mạch điện tử, hệ thống thủy lực, khí nén. Để tiếp cận gần hơn với thực tế và vận dụng được những kiến thức mà mình đã tích lũy được áp dụng vào tính toán máy thực tế. Chúng em quyết định chọn đề tài nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy dán tem pin điện thoại trên cơ sở máy tham khảo “AUTO ATTACH STICKER MACHINE – SS0502” của công ty SamSung. 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Từ yêu cầu thực tế người kỹ sư phải đưa ra quy trình công nghệ để chế tạo một máy làm việc theo yêu cầu công việc đưa ra. Việc nghiên cứu, tính toán lấy thông số chế tạo các máy móc thiết bị từ đầu theo yêu cầu đề ra mất nhiều thời gian và kinh phí không phù hợp với thực tế hiện tại. Vì vậy, từ những máy móc thiết bị tương tự cùng chức năng, nhiệm vụ với máy thiết kế trên thực tế đang hoạt động tốt. Người kỹ sư tiến hành nghiên cứu, áp dụng những thông số của máy tham khảo phù hợp với yêu cầu, tính toán các thông số còn thiếu của máy cần tính là việc làm phù hợp với thực tế hiện nay. Tạo ra sản phẩm phù hợp với yêu cầu có độ tin cậy cao và giảm những lỗi sai trong tính toán thiết kế và chế tạo, rút ngắn thời gian chế tạo máy theo yêu cầu ngày càng cao hiện nay. SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 19 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Từ kết quả quá trình thực tập tốt nghiệp, trong thời gian 3 tháng ở nhà máy SamSung Bắc Ninh (SEV) của tập đoàn SamSung , chúng em dựa trên cơ sở máy tham khảo “Auto attach sticker machine – SS0502” nằm trong hệ thống sản xuất của nhà máy để tính toán thiết kế mô hình máy dán tem tự động. Mục tiêu chính của đồ án tốt nghiệp như sau: Áp dụng các kiến thức đã học vào thực tế nghiên cứu, tính toán thiết kế máy dán tem pin điên thoại, tiếp thu những kiến thức mới về hệ thống điều khiển, mô phỏng … Tính toán, thiết kế hệ thống cơ khí dựa trên phần mềm Solidworks. Xây dựng hệ thống điều khiển sử dụng cho PLC. Xây dựng mô hình, mô phỏng hoạt động hệ thống trên Solidworks. Kết quả và đề xuất hướng phát triển của đồ án. 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Với mục tiêu tính toán, thiết kế, chế tạo một máy dán tem bán tự động làm việc được trên cơ sở các yêu cầu đầu vào thiết kế. Nhưng do điều kiện về thời gian và kinh phí đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi sau: Nghiên cứu máy dán tem pin điện thoại “ Auto sttach stricker machine – SS0502 ” của hãng SamSung. Tính toán, thiết kế hệ thống cơ khí. Tính toán hệ thống khí nén. Xây dựng hệ thống điều khiển PLC. Xây dựng mô hình 3D của máy, mô phỏng chuyển động trên phần mềm Solidworks. Kết quả và đề xuất hướng phát triển của đồ án. SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 20