DA máy cắt và xếp giấy A4

ĐẠI HỌC QG TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
----------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
CẮT VÀ XẾP GIẤY A4
GVHD: Lưu Thanh Tùng

Nguyễn Quang Dương

21300712

Nguyễn Huỳnh Ân

21300185

Tp HCM, ngày 2 tháng 12 năm 2016


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Mục lục
Chương 1 Tổng quan................................................................................. 2
Chương 2 Thiết kế sơ bộ.......................................................................... 13
Chương 3 Thiết kế dây chuyền...............................................................18
1. Sơ đồ nguyên lý............................................................................18
2. Nguyên lý cơ cấu cấp phôi...........................................................25

3. Nguyên lý cơ cấu dẫn động..........................................................26
4. Nguyên lý vận hành của toàn hệ thống:......................................30
5. Nguyên lý các cảm biến................................................................30
6. Nguyên lý hệ thống điều khiển....................................................35
Chương4 Năng suất máy........................................................................37
1. Năng suất máy dự kiến.....................................................................37
2. Bảo dưỡng máy................................................................................. 37

Tài liệu tham khảo…………………………………………… 39

2


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Chương 1 Tổng quan
Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, mọi việc trở nên đơn
giản hơn với con người. Đã có nhiều phát minh lớn đem lại lợi ích cho
cuộc sống của con người trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất. Chẳng
hạn như iphone, laptop,… cho tới những thứ bình thường hơn như chai
nhựa,… Giúp con người chúng ta trở nên văn minh hơn, năng suất trở nên
cao hơn, với những vật dụng đơn giản nhất cũng được tự động hóa hoàn
toàn, làm năng suất lao động trở nên cao hơn bao giờ hết. Và trong số đó,
qua bài viết này, nhóm muốn gửi đến người đọc một dây chuyền tự động
hóa một sản phẩm tưởng như đơn giản nhưng để làm ra với chất lượng tốt
nhất và năng suất cao thì cũng không dễ dàng gì. Đó là dây chuyền cắt và
đóng gói giấy a4.
Trên thị trường hiện nay đã có dây chuyền sản xuất này từ nhiều nhà

cung cấp và các hang sản xuất khác nhau. Sau đây là một số dây chuyền đã
có trên thị trường.
Đầu tiên là dây chuyền cắt giấy A4 Copy Paper Auger-Type. Với các thông số cơ bản sau:

Hình 1.1
Model NO.: JRX-A4
Giấy copy A4: dây chuyền sản xuất
Phân loại: Auger-Type Cutting Machine
Vật liệu nền: Stainless Steel
Thương hiệu: JRX
Xuật xứ: Trung Quốc
Loại: dây chuyền công nghiệp
3


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Chiều rộng làm việc: chiều rộng tổng: 846mm; chiều rộng net: 840mm
Loại điều khiển: điện
Computerized: số hóa
Đặc điểm kỹ thuật: EXPORT GRADE

Mô tả đặc điểm sản phẩm
A4 Bản sao Giấy Auger-Kiểu dòng máy cắt sản xuất
cấu trúc đặc trưng

Hình 1.1 máy cắt giấy auger
Nó đặt tự động hóa điện và hệ thống điều khiển PLC và tự động hóa

cơ khí toàn bộ, có cuộn giấy ra và cắt giấy, công nghệ, truyền tải, làm cho

4


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

lỗ thông hơi giấy và máy đóng gói A4 bộ sản xuất liên tục của thiết bị xử lý
sản xuất.
Các nội dung của cấu hình tiêu chuẩn
1. Năm không có trục nâng đất ươm đứng, và đường kính tối đa của trục là
φ1200mm.
2. Năm hệ thống căng thẳng điều khiển tự động tiên tiến.
3. Năm cấu trúc điều khiển tắt theo dõi
4. Năm cấu trúc bọc giấy
5. Năm bộ dao trên và dưới
6. Một trong pha xuyên suốt trên và bộ dao thấp
7. Hệ thống vận chuyển giấy tốc độ cao
8. Hệ thống vận chuyển giấy tốc độ thấp thiết bị xả giấy
9. Xử lý chất thải thiết bị thu gom giấy rung 102D
11. Tự động thiết bị đếm giấy
12. thiết bị đầu ra giấy theo chiều dọc và ngang
13. Một toàn bộ các cảnh báo lỗi hệ thống dừng máy PLC
14. Các thiết bị kiểm soát
Độ rộng làm việc

chiều rộng tổng: 846mm; chiều rộng net:
840mm

Đường kính cuộn trục

Max.1200mm; Min.600mm

Chất lượng giấy

giấy chất lượng cao, chẳng hạn như giấy
copy, giấy viết và giấy cao cấp gỗ cao cấp,
vv

5


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Chiều dài giấy

máy cắt giấy này được thiết kế để xử lý giấy
A4, và chiều dài của giấy A4 là 297 mm

Tốc độ sản xuất

Max 0-200m/min
(có thể thay đổi tùy loại giấy)

Năng suất giấy ra

30/min

Độ chính xác

±0.2mm

truyền tải

AC chuyển đổi tần số điều chỉnh tốc độ

Điện áp

220V AC/24V DC

Áp suất cho phép

300NL/min

Độ dày cắt

10mm x 2

Phân đoạn

4-A4 cạnh ngắn là 210mm

Đường kính cuộn trục lõi

3 "(76.2mm), 6" (152.4mm) hoặc thiết lập
phù hợp với các yêu cầu của khách hàng

Phạm vi trọng lượng giấy

60-100g/m2

1 tập giấy

500 tờ

Thời gian cắt

500 lần/phút

Tải cắt giấy

600 g/m2

Điều kiện cắt

Năng lượng cung cấp

Max:400g/m2 (4x100g/m2)
1. Tốc độ đồng đều; 2. Trục quay liên tục
3. Tất cả các webs giấy sẽ được cắt giảm
trong một thời gian;
3x380V 50HZ
6


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Công suất cấp

55Kw

Áp suất

0.8Mpa

An toàn

Được thiết kế phù hợp với các quốc gia hiện
có các tiêu chuẩn an ninh

Hình 1.2: Phân tích cấu trúc A4

7


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Hình 1.3: Bộ phận cắt giấy dọc

Hình 1.4: Cuộn cấp giấy

8

ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Dây chuyền tiếp theo là A4 Paper Sheeting Machine, A4 paper cutting machine (20~25pack/min)

Hình 1.5
A4 Giấy tấm Machine (20 ~ 25pack / phút)
Miêu tả sản phẩm
A4 Bản sao giấy cắt và máy đóng gói rút ngắn cắt và thời gian đóng
gói, tăng năng suất đáng kể và cắt chính xác cao. tự động hóa cao, cường
độ lao động thấp.
Nó là một tích hợp tự động hóa điện, hệ thống kiểm soát PLC và tự
động hóa cơ khí.
Toàn bộ quá trình bao gồm các khâu cuộn giấy, rạch, bộ trải giấy,
đếm, vận chuyển, hàng tệp ejecting, đóng gói.
Tính năng
1. kệ giấy trục tăng của hệ thống kiểm soát mặt đất ------ Bốn bộ
9


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

2. Hệ thống kiểm soát ------ Bốn bộ.
3.Cơ chế chống cong vênh ------ Bốn bộ.
4. Các nhóm con dao cắt theo chiều dọc ------ Năm bộ.

5. nhóm dao cắt ngang ----- Một bộ.
6. Hệ thống nạp giấy tốc độ cao ----- Một bộ
7. Đo tốc độ nạp giấy ----- Một bộ
8. Giấy thải tự động xả hệ thống ----- Một bộ.
9. Làm giấy tờ theo thứ tự dao động 2D, srew thiết bị thanh nâng giấy ram
hệ thống thu thập ------ Một bộ.
10. PLC hàng tệp giấy thiết bị đếm ------ Một bộ.
11.PLC báo lỗi hệ thống máy haulting và PLC thiết bị kiểm soát ------ Một
bộ.
12.Bộ truyền đai ------ Một bộ.
13.Phân cách bởi cam tăng ------ Một bộ.
đặc điểm kỹ thuật chính
Chiều rộng tổng

846mm

Chiều rộng nét

840mm

Số lượng cắt

4 tờ-A4 210mm ( theo chiều rộng)

Đường kính cuộn giấy

400-1200mm

Đường kính lõi cuộn giấy

3”(76.2mm)-6”(152.4mm)

Cấp giấy

Giấy copy, giấy cao cấp, giấy viết, giấy
hai mặt, giấy bù đắp, vv

Khối lượng 1 tập giấy

60-100g/square meter
10


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Chiều dài giấy

A4(297mm)

Số tờ

0-500pages

Độ cao tập giấy

65mm(Max)

Tốc độ cắt giấy

220m/min

Thời gian cắt

738/min

Thời gian cắt hết 1 ram giấy cuộn 6/min
Tốc độ cắt giấy dọc

180-220m/min

Thời gian cắt

437/min

Tải cắt giấy

(max)400g/ m2 (4×100g/ m2)

Độ chính xác cắt

±0.2mm
không đổi tốc độ

Điều kiện cắt

lăn giấy không trượt
cuộn giấy đủ điều kiện

Di chuyển

AC tần số chuyển đổi, tốc độ vô cấp điều
chỉnh

nguồn điện chính

3phase/4line/380v/50Hz

Điều chỉnh điện áp

220V AC/22V DC

Công suất

22KW

Tiêu thụ không khí

300NL/min

Áp suất

(Min)0.6mpa---(Max) 0.8mpa

11


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Kích thước tổng

16500×2750×2100mm

Khối lượng tổng

15T

Cắt giấy dọc

Cấp giấy

12


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Gấp giấy

13


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Chương 2 Thiết kế sơ bộ
Dựa vào những tài liệu đã, nhóm chia dây chuyền thành 4 cụm cơ bản:
a. Cụm 1: cấp giấy, dẫn hướng và định hình giấy
Gồm có các cụm cơ cấu:
- Hai má kẹp: được truyền động bằng xy lanh thủy lực và động cơ, có
nhiệm vụ nâng giữ và cấp giấy và dây chuyền. Ngoài ra còn có hệ
thống phanh khí nén để điều chỉnh tốc độ quay của trục giấy và dừng
hệ thống trong trường hợp khẩn cấp.
- Hệ thống trục lăn, ròng rọc: được truyền động bằng xích tải, con lăn
và bánh lăn; có nhiệm vụ dẫn hướng, uốn giấy và tạo lực căng cho
giấy trước khi vào cụm cắt giấy.

Hình 2.1 cấp giấy
b. Cụm 2: Cắt giấy

14


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Gồm các cụm cơ cấu:
- Cụm dao cắt dọc: gồm các dao cắt được lắp đặt với khoảng cách các
lưỡi dao đúng bằng chiều ngang khổ giấy A4 và lưỡi dao được đặt
song song với chiều chuyển động. Các cụm dao được truyền động
trực tiếp từ các động cơ bên trong dao.

Hình 2.2 dao cắt dọc
- Cụm dao cắt ngang: gồm các lưỡi dao được lắp đặt trên một trục dao,

được truyền động từ động cơ thông qua hệ thống xích tải và được
điều khiển bởi hệ thống PLC.

Hình 2.3 dao cắt ngang
- Cụm con lăn kéo: gồm 2 con lăn xoay ngược chiều nhau, lắp đặt giữa
cụm dao cắt ngang và dao cắt dọc. Có nhiệm vụ tạo lực căng, kéo
giấy vào cụm dao cắt dọc và đẩy giấy vào cụm dao cắt ngang.

15


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Hình 2.4 cụm dao cắt
c. Cụm 3: Đếm giấy:
Gồm các cụm cơ cấu:
- Cụm băng tải chuyển giấy: gồm các băng tải và các con lăn nặng.
Cụm có nhiệm vụ chuyển giấy đã cắt thành phẩm đến cơ cấu đếm.
Các con lăn trong cụm có nhiệm vụ giữa cho giấy không bị bay trong
quá trình di chuyển.
- Cụm các cơ cấu đếm giấy: gồm có các tay kẹp và cảm biến quang
đếm giấy. Cụm có nhiệm vụ sắp xếp giấy thành từng chồng với số
lượng đã được thiết lập.

16


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Hình 2.5 cụm đếm giấy
d. Cụm 4: Đóng gói
- Cụm bao bì: gồm băng chuyền, các cơ cấu tay quay con trượt, xy
lanh khí nén, đường dẫn, hệ thống cấp bao bì, hệ thống cảm biến …
có nhiệm vụ bao bọc phần các chồng giấy được chuyển đến từ cụm
đếm giấy.

Hình 2.6 cụm đóng gói

17


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

- Cụm đóng thùng: gồm các băng tải, thùng chứa giấy, tay đẩy thủy
lực, cơ cấu tạo đường dẫn, hệ thống sensor .. có nhiệm vụ đóng gói
giấy đã được bao bọc vào từng thùng.

Hình 2.7 đóng thùng

18


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Chương 3 Thiết kế dây chuyền

Hình 3.1 sơ đồ nguyên lý cụm 1, 2, 3

1. Sơ đồ nguyên lý
a. Cụm 1: cấp giấy, dẫn hướng và định hình giấy
Phôi giấy ban đầu dưới dạng cuộn được đưa vào 2 má kẹp để chuẩn bị cho
việc cắt. Nhờ sự chuyển động xoay của hai má kẹp, trục cán, trục lăn, giấy
sẽ được xả ra khỏi cuộn để chuẩn bị cho quá trình cắt tiếp theo. Trong quá
trình xả, lực ma sát giữa giấy và các con lăn sẽ tạo cho giấy 1 lực căng ban
đầu, lực căng này sẽ làm cho giấy ổn định hơn, giúp cho quá trình cắt giấy
được diễn ra dễ dàng và chính xác. Ngoài ra, việc dẫn hướng giấy qua các
con lăn còn có tác dụng duỗi thẳng giấy, giúp cho các công đoạn sau được
thực hiện dễ dàng
Tiếp theo, giấy được đưa đến cụm cắt giấy để thực hiện quá trình cắt đầu
tiên.

19


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Hình 3.2 cụm 1

b. Cụm 2: Cắt giấy
- Cắt dọc (lưỡi cắt theo phương song song với phương chuyển động

của giấy)
Tại cụm này, giấy sẽ được cắt dọc bằng 6 lưỡi dao được đặt trên đường
chuyển động. Kích thước cắt sẽ được thiết lập dựa trên khoảng cách các
lưỡi dao (210 mm)

Hình 3.3 dao cắt

20


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

- Cắt ngang ( lưỡi cắt theo phương vuông góc với phương chuyển động
của giấy)
Giấy sau khi được cắt dọc sẽ được chuyển sang các lưỡi dọc. Tại đây,
các lưỡi cắt được gắn trên 1 đầu trục vào xoay tròn, bên dưới là một trục
đệm. Khi lưỡi cắt quay, lưỡi cắt sẽ tiếp xúc với mặt trục đệm bên dưới,
tạo ra một áp lực đủ lớn khiến các phần tử giấy bị tách ra. Từ đó giấy bị
cắt.
Khoảng cách giấy được cắt sẽ phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của giấy
(dựa trên tốc độ quay của cặp con lăn kéo) và tốc độ quay của trục dao.
Do đó, tại đây sẽ có một encoder được gắn để đo tốc độ của con lăn kéo
và một encoder được gắn để đo tốc độ của trục dao.

21


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Hình 3.4 dao cắt ngang
c. Cụm 3: Sắp xếp và đếm giấy
Giấy sau khi ra khỏi cụm 2 sẽ đạt được kích thước hoàn chỉnh sẽ được
đưa đến cụm 3. Tại đây, giấy sẽ được đưa đến các tay kẹp để sắp xếp,
đồng thời tại mỗi tay kẹp đều được gắn một cảm biến quang có nhiệm
vụ đếm giấy. Khi đã đạt được đủ số lượng giấy (được cài đặt sẵn từ
22


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

trước), tay kẹp sẽ chuyển các chồng giấy vào băng chuyền đưa đến cụm
tiếp theo (cụm 4).

Hình 3.5 cụm đếm giấy
d. Cụm 4: Đóng gói
- Đóng gói chồng giấy:

Hình 3.6 sơ đồ nguyên lý cụm cấp giấy bao bìa

23


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Các chồng giấy sau khi được sắp xếp và đếm đủ số lượng sẽ được
chuyển đến cụm 4.
Một cuộn giấy bao bì in sẵn sẽ cấp cho cụm này, kích thước các giấy
bao sẽ được cắt dựa trên các vạch đen in sẵn trên bao. 1 sensor được gắn
để nhận biết và điều khiển dao cắt.

Hình 3.7 cụm gấp giấy bao bìa
Chồng giấy từ vị trí A sẽ được băng tải đưa đến đầu xy lanh B. Khi giấy
được đưa đến xy lanh B, kiện giấy sẽ được xy lanh B nâng lên, đồng
thời một tấm giấy gói sẽ được đặt lên mặt trên của kiện giấy. Nhờ
chuyển động lên của xy lanh B và khe hẹp C, giấy gói sẽ được bọc vòng
quanh cuộn giấy. Tiếp đó cần đẩy 1 sẽ được kích hoạt đẩy hai tấm kim
loại bên dưới kiện giấy đóng lại, nhờ vậy, kiện giấy sẽ được bao bọc lại
hoàn toàn. Sau đó cần đẩy 2 đẩy giấy vào băng chuyền phía trên, nhờ
chuyển động của băng chuyền và các dẫn hướng hai bên, hai đầu của
kiện giấy sẽ được gấp mép lại và đưa đến D

24


ĐAMH TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT

GVHD: Lưu Thanh Tùng

Sơ đồ đóng gói kiện giấy:

- Đóng gói các xấp giấy vào thùng:
Sau khi giấy được bọc lại thành từng kiện sẽ băng chuyền chuyển ra

ngoài. Tại cuối băng chuyền sẽ có một hộp chờ giữ các kiện giấy tại đó.
Nếu băng chuyền bên dưới hộp chờ có thùng đóng gói (được phát hiện
bởi 1 cảm biến quang) hộp chờ sẽ mở ra thả kiện giấy vào thùng, sau đó
hộp đó lại chờ cho kiện giấy tiếp theo (một cảm biến tiệm cận sẽ được
gắn trong hộp chờ để phát hiện các kiện giấy và đếm các kiện giấy được
thả vào thùng)
Cứ như thế, khi đủ 4 kiện giấy vào thùng đóng gói, băng chuyển bên
dưới sẽ chuyển thùng vào cụm đóng nắp. Các đường dẫn hướng tại cụm
đóng nắp sẽ dẫn hướng đóng hai nắp bên cạnh và 1 tay thủy lực sẽ đóng
2 nắp còn lại.

25