Thiết kế và chế tạo máy khắc hoa văn lên đồ trang sức dạng cầu

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay với xu hướng toàn cầu hoá đời sống kinh tế đã tạo ra những cơ hội và
thách thức đối với mỗi doanh nghiệp, buộc các doanh nghiệp phải đương đầu với sự
cạnh tranh không chỉ trong nước mà còn phải cạnh tranh gay gắt với thị trường quốc
tế. Với xu hướng chuyển từcạnh tranh chất lượng sang cạnh tranh giá thànhsản phẩm.
Vì vậy các doanh nghiệp muốn tồn tại và đứng vững trên thị trường thì phải giành
thắng lợi trong cạnh tranh mà điều này chỉ có được khi chất lượng và giá cả sản phẩm
của doanh nghiệp phải hợp lý. Việc đầu tư tự động hóa trong quá trình sản xuất để cắt
giảm nhân lực lao động tay chân là ưu tiên hàng đầu của mỗi doanh nghiệp để giảm
chi phí sản xuất và giảm giá thành của sản phẩm.
Cơ điện tử là một ngành học mới ở nước ta, nhưng nó ngày càng khẳng định
được vai trò trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay và sự phát triển
của đất nước trong tương lai. Đây là ngành có sự hội tụ và đúc kết của ba chuyên
ngành là cơ khí, tin học và điện tử mà sản phẩm cuối cùng của nó là một hệ thống tự
động hóa góp phần giải phóng sức lao động của con người.
Với ngành cơ điện tử này không chỉ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất
công nghiệp, tự động hóa và còn nhiều lĩnh vực khác nữa.
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, với sự dạy bảo tận tình của thầy giáo
cùng sự trợ giúp của các bạn và các tài liệu có liên quan. Chúng tôi đã hoàn thành
xong đề tài[Thiết Kế Và Chế Tạo Máy Khắc Hoa Văn Lên Đồ Trang Sức Dạng
Cầu] để ứng dụng vào một dây chuyền sản xuất thực tế và là một sản phẩm ứng dụng
của ngành cơ điện tử.

1


LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện đề tài, chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự chỉ dẫn, giúp đỡ và động
viên quý báu của nhiều người, thiếu một trong các sự giúp đỡ đó cũng có thể làm cho
đề tài không đạt kết quả như hiện nay.
Chúng tôi vô cùng cảm ơn tất cả các thầy cô trong Khoa Cơ Khí của trường Đại

Học Công Nghệ Sài Gòn, các thầy cô đã tham gia quá trình đào tạo và hướng dẫn
chúng tôi trong suốt quá trình học đại học, nhờ các thầy cô mà chúng tôi có đủ kiến
thức và lòng tự tin để thực hiện đề tài nghiên cứu này cũng như các đề tài trong tương
lai.
Và tiếp theo chúng tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đối với thầy Nguyễn Đàm
Tấn, người thầy hướng dẫn đã tận tình chỉ bảo cho chúng tôi phương pháp nghiên cứu
khoa học, các phương pháp làm luận văn và thầy đã cung cấp cho chúng tôi rất nhiều
kiến thức chuyên sâu để thực hiện đề tài.
Dành cho gia đình, chúng tôi xin cảm ơn Ba Mẹ, những người thân trong gia
đình đã luôn quan tâm, ủng hộ và động viên chúng tôi trong suốt thời gian học đại học.
Gia đình sẽ mãi là chỗ dựa vững chắc nhất của chúng tôi.
Chúng tôi cũng chân thành cảm ơn các bạn trong lớp L16-CDT01 đã chia sẻ rất
nhiều kiến thức bổ ích liên quan đến đề tài.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 1 năm 2018

2


MỤC LỤC
Lời nói đầu………………………………………………………………..i
Lời cảm ơn…………………………………………………………….…ii

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.................................................................................1
1.1. Giới thiệu về trang sức dạng hạt châu........................................................1
1.2. Tình hình chế tác hiện tại...........................................................................3
1.2.1. Tình hình chế tác hạt châu trong nước.................................................3
1.2.2. Tình hình chế tác ngoài nước..............................................................4
1.3. Đề xuất nghiên cứu chế tạo máy tự động của đề tài...................................5
1.4. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài.................................................................6
1.4.1. Mục tiêu tổng quát...............................................................................6

1.4.2. Mục tiêu kỹ thuật.................................................................................6
1.4.3. Nhiệm vụ của đề tài.............................................................................7
1.5. Nội dung chính của đề tài...........................................................................8
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.............9
2.1. Phân tích và lựa chọn nguyên lý.................................................................9
2.1.1. Bố trí các cụm chức năng song song..................................................11
2.1.2. Bố trí các cụm chức năng nối tiếp.....................................................11
2.1.3. Kết luận.............................................................................................12
2.2. Cụm cung cấp phôi...................................................................................12
2.2.1. Phân tích và lựa chọn kết cấu cơ khí.................................................12
2.2.2. Phân tích là lựa chọn cơ cấu định vị hai đầu của phôi.......................14
2.2.3. Xây dựng sơ đồ động học cụm cung cấp phôi...................................15
2.3. Cụm gá phôi.............................................................................................16
2.3.1. Phân tích và lựa chọn nguyên lý........................................................16

3


2.3.2. Chọn nguồn động lực xoay cánh tay máy..........................................16
2.3.3. Chọn nguồn động lực để nâng hạ phôi vào đúng vị trí......................18
2.3.4. Xây dựng sơ đồ động học cụm gá phôi.............................................19
2.4. Cụm kẹp chặt phôi....................................................................................20
2.4.1. Phân tích và lựa chọn nguyên lý........................................................20
2.4.2. Chọn nguồn động lực........................................................................20
2.4.3. Xây dựng sơ đồ động học cụm kẹp phôi...........................................21
2.5. Cụm gia công hoa văn..............................................................................21
2.5.1. Phân tích và lựa chọn nguyên lý........................................................21
2.5.2. Chọn nguồn động lực........................................................................26
2.5.3. Xây dựng sơ đồ động học cụm gia công hoa văn..............................28
2.6. Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển.........................................................29

2.6.1. Máy tính............................................................................................29
2.6.2. Vi điều khiển.....................................................................................29
2.6.3. PLC...................................................................................................29
2.7. Kết luận....................................................................................................30
CHƯƠNG 3. TÍNH CHỌN KẾT CẤU CƠ KHÍ................................................31
3.1. Yêu cầu kỹ thuật.......................................................................................31
3.2. Cụm cấp cung cấp phôi............................................................................33
3.3. Tính toàn cụm kẹp phôi............................................................................46
3.3.1. Chọn sơ bộ công suất động cơ...........................................................46
3.3.2. Tính toán lựa chọn trục vit me...........................................................47
3.3.4. Chọn ray dẫn hướng cho cụn kẹp phôi..............................................50
3.3.5. Chọn khớp nối...................................................................................52
3.4. Cụm gia công sản phẩm...........................................................................54

4


3.4.1. Trục Z................................................................................................54
3.4.2. Chọn sơ bộ công suất động cơ...........................................................54
3.4.3. Tính toán lựa chọn trục vit me...........................................................54
3.4.4. Tính toán và chọn ray trượt dẫn hướng cho trục Z............................58
3.4.5. Chọn khớp nối...................................................................................62
3.5. Tính toán trục A........................................................................................63
3.5.4. Chọn sơ bộ công suất động cơ...........................................................63
3.5.5. Tính kích thước trục..........................................................................63
3.5.6. Tính toán lựa chọn ổ lăn cho con lăn.................................................66
CHƯƠNG 4. TÍNH CHỌN HỆ THỐNG ĐIỆN, KHÍ NÉN VÀ ĐIỂU KHIỂN. 69
4.1. Hệ thống dẫn động điện............................................................................70
4.1.1. Mạch động lực Spindle......................................................................71
4.1.2. Mạch động lực động cơ kẹp phôi......................................................77

4.1.3. Hệ thống nguồn điều khiển................................................................82
4.2. Hệ thống khí nén......................................................................................84
4.2.1. Tính chọn các xi lanh khí nén............................................................85
4.2.2. Tính chọn van khí nén điều khiển xi lanh..........................................89
4.3. Hệ thống điều khiển.................................................................................90
4.3.1. Tín hiệu vào ra của PLC....................................................................90
4.3.2. Lựa chọn vi điều khiển......................................................................92
4.3.3. Lựa chọn màn hình điều khiển..........................................................95
4.3.4. Lựa chọn các thiết bị cảm biến..........................................................97
4.3.5. Sơ đồ mạch điều khiển....................................................................103
4.4. Tổng kết.................................................................................................106
CHƯƠNG 5. QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH................107

5


5.1. Một số bản vẽ chi tiết và lắp đặt.............................................................107
5.1.1. Một số bản vẽ chi tiết......................................................................108
5.2. Quá trình gia công chế tạo, lắp ráp.........................................................114
5.2.1. Quá trình gia công chế tao...............................................................114
5.2.2. Quá trình lắp ráp máy......................................................................116
5.3. Lắp đặt hệ thống điện và điều khiển máy...............................................119
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN.................................................................................124
6.1. Công việc hoàn thành của đề tài và sự ứng dụng của đề
tài vào thực tiễn..............................................................................................124
6.2. Những hạn chế của đề tài.......................................................................124
6.3. Hướng nghiên cứu tiếp theo...................................................................125

6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Tóm tắt chương






Giới thiệu về trang sức dạng hạt châu
Tình hình chế tác hiện tại
Đề xuất nghiên cứu chế tạo máy tự động của đề tài
Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Nội dung chính của đề tài

1.1. Giới thiệu về trang sức dạng hạt châu
Hiện nay xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng được nâng
cao. Vấn đề làm đẹp rất được mọi người quan tâm. Đối vơi phái đẹp trang sức là thứ
không thế thiếu đối với họ. Thị trường trang sức ngày nay rất đa dạng với nhiều mẫu
mã đa dạng như: vòng cổ, nhẫn, vòng đeo tay, khuyên tai, lắc và thường được làm từ
các kim loại quý như vàng, bạc và đá quý. Đặc biệt trong đó trang sức kim loại có
dạng hình cầu thường được gọi là hạt châu đang rất được ưa chuộng. Một số mẫu trang
sức dạng cầu trên thị trường hiện nay thường dùng kiểu hoa văn điển hình như:

Hình 1.1. Dạng hoa văn kim cương.

Trang 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Hình 1.2. Lắc tay hạt châu.

Hình 1.3. Dây chuyền hạt châu.

Trang 2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Bảng 1.1. Thông số sản phẩm
Vật liệu

Kích thước

Đường kính(mm)

Vàng

Nhỏ nhất

3

Lớn nhất

15

Bạc

Đồng

1.2. Tình hình chế tác hiện tại
1.2.1. Tình hình chế tác hạt châu trong nước
Qua quá trình tìm hiểu trong ngành và được khảo sát tại một số xưởng sản xuất
đồ trang sức thì khâu tạo hoa văn lên hạt châu được các xưởng này thực hiện hoàn toàn
bằng thủ công. Cụ thể khâu tạo hoa văn được thực hiện gồm các bước chính sau:






Bước 1: Chọn hạt châu theo thông số đường kính (Bảng 1)
Bước 2: Định vị tâm lỗ hạt châu.
Bước 3: Đưa lưỡi cắt vào để tạo hoa văn(hình 1.4).
Bước 4: Xử lý bề mặt.

Hình 1.4. Đưa lưỡi cắt vào để tạo hoa văn.

Trang 3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

 Ưu điểm:
Tận dụng nguồn nhân công giá rẻ, giảm bớt khâu bảo trì thiết bị máy móc công
nghệ, không cần công nhân có trình độ cao làm việc tại khâu này.
 Khuyết điểm:
- Gồm nhiều nguyên công, đặc biệt rất dễ gây ra tai nạn lao động.

- Sản xuất thủ công nên năng xuất thấp, tốn nhiều nhân công dẫn đến chất lượng
không ổn định.
1.2.2. Tình hình chế tác ngoài nước
Hiện nay công đoạn gia công tạo hình hoa văn đã được các nước tiên tiến chuyển
sang gia công trên máy tự động hoàn toàn, để giảm bớt nhân công, hoa văn trên sản
phẩm đẹp và sắc nét hơn làm thủ công.
Một số máy gia công hạt châu tự động của nước ngoài:

Hình 1.5. Máy OMPAR DVP S17 của ITALY ( giá khoảng 85.000 USD).
MÔ TẢ TỔNG QUAN MÁY DVP S17
Chiều rộng, chiều dài, chiều cao

:

190x 150x 170 cm

Khối lượng

:

600 Kg.

Sử dụng điện

:

220 Volt / 50 HZ

Công suất động cơ

:

4,8 KW

Áp suất không khí

:

6 bar

Đường kính phôi lớn nhất

:

6mm

Đường kính phôi nhỏ nhất

:

2mm

Trang 4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Hình 1.6. Máy của hãng STEEL Thổ Nhĩ Kỳ ( giá khoảng 50.000 USD).
MÔ TẢ TỔNG QUAN MÁY STEEL
Chiều rộng, chiều dài, chiều cao

:
Khối lượng
:
Sử dụng điện
:
Công suất động cơ
:
Áp suất không khí
:
Đường kính phôi lớn nhất
:
Đường kính phôi nhỏ nhất
:

121x 117x 180 cm
445 Kg.
220 Volt / 50 HZ
1,5 KW
6 - 8 bar
12mm
3mm

1.3. Đề xuất nghiên cứu chế tạo máy tự động của đề tài
Có thể thấy rằng công đoạn “điêu khắc hoa văn“ gồm nhiều nguyên công, Đặc
biệt, trong đó nguyên công “dựng hình“ và “chọn phương pháp gia công“ đòi hỏi
người thợ gia công phải có tay nghề cao. Công đoạn này được gia công hoàn toàn bằng
tay nên có năng suất thấp, chi phí cao và trong quá trình gia công nguy cơ sảy ra tai
nạn rất cao. Thấy Nguyễn Đàm Tấn đã đề xuất đề tài LVTN cho nhóm chúng em thực
hiện là " Thiết kế và chế tạo máy khắc hoa văn lên đồ trang sức dạng cầu ", với mục
đích nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm gia công, đồng thời trong giảm tai

nạn lao động khâu khắc hoa văn, đặc biệt là có giá thành hợp lý có thể khai thác
thương mại.

Trang 5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.4. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.4.1. Mục tiêu tổng quát

 Thứ nhất: Nhằm vận dụng các kiến thức trong quá trình học tập tại trường
đại học Công Nghệ Sài Gòn và các kiến thức trong quá trình làm việc vào
nhu cầu thực tiễn sản xuất.
 Thứ hai: Nhằm tăng cường khả năng đổi mới công nghệ tự động hóa trong
sản xuất của các doanh nghiệp vàng bạc đá quý, cũng như việc sử dụng
các thiết bị máy móc nội địa.
 Thứ ba: Nhằm tăng năng suất và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm cũng như
thay thế sức lao động của công nhân làm việc trong môi trường dễ xảy ra
tai nạn lao động.
1.4.2. Mục tiêu kỹ thuật

Từ việc khảo sát nhu cầu thực tế khách hàng các yêu cầu kỹ thuật được thống
nhất như sau:

 Máy được chế tạo với diện tích và không gian nhỏ gọn, thay thế linh kiện
và bảo dưỡng đơn giản.
 Đầu vào của máy là hạt châu bằng vàng, bạc hoặc đồng chưa có hoa văn
(Hình 1.5).
 Đầu ra của máy là hạt châu đã khắc hoa văn theo yêu cầu(Hình 1.6).

 Máy được thiết kế tự động hoàn toàn (bao gồm tự động cấp phôi và thu
hồi thành phẩm, 1 công nhân có thể vận hành nhiều máy).
 Năng suất dự kiến: 100 - 400 sp/h. (tương đương với 4 công nhân).
 Màn hình điều khiển có chế độ cài đặt thông số và thao tác dễ sử dụng.

Trang 6


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Hình 1.7. Hạt châu có dạng hình cầu.

Hình 1.8. Các dạng mẫu sản phẩm đầu ra.
1.4.3. Nhiệm vụ của đề tài
 Tìm hiểu và phân tích về quy trình và thiết bị gia công điêu khắc hoa văn
lên đồ trang sức dạng cầu.
 Phân tích các phương án thiết kế, tính toán và thực hiện các bản vẽ kỹ
thuật về các kết cấu cơ khí chủ yếu (SV Lũy), hệ thống động lực và hệ
thống điều khiển (SV Danh) cho một máy tự động gia côngđiêu khắc hoa
văn lên đồ trang sức dạng cầu với năng suất 100-400 sp/giờ và kích thước
nhỏ gọn.
 Chế tạo một thiết bị thực tế dựa trên các tính toán và bản vẽ đã thực hiện.
 Kết luận về công việc đã thực hiện, nêu các đề xuất cần hoàn thiện thêm.

Trang 7


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
 Tất cả các yêu cầu trên được trình bày trong 1 quyển thuyết minh khoảng
130 trang và 9 bản vẽ kỹ thuật khổ A0.

Để hoàn thành được nhiệm vụ của đề tài và đáp ứng đủ những yêu cầu kỹ thuật
điêu khắc hoa văn lên đồ trang sức dạng cầu như đã trình bày ở trên.
1.5. Nội dung chính của đề tài
Phần nội dung:
Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Chương 3: TÍNH CHỌN KẾT CẤU CƠ KHÍ
Chương 4: TÍNH CHỌN HỆ THỐNG ĐIỆN, KHÍ NÉN VÀ ĐIỂU KHIỂN
Chương 5: QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO,LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH
Chương 6: KẾT LUẬN
Phần bản vẽ:
1) BẢN VẼ PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CƠ
KHÍ
2) BẢN VẼ ĐIỀU KHIỂN, KHÍ NÉN
3) BẢN VẼ ĐIỆN
4) BẢN VẼ TỔNG THỂ MÁY
5) BẢN VẼ CHI TIẾT CÁC TRỤC
6) BẢN VẼ LẮP CỤM KẸP VÀ HOA VĂN
7) BẢN VẼ LẮP CỤM CUNG CẤP VÀ GẮP PHÔI
8) BẢN VẼ LƯU ĐỒ HOẠT ĐỘNG
9) BẢN VẼ SƠ ĐỒ ĐỘNG

Trang 8


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Tóm tắt chương

 Phân tích và lựa chọn nguyên lý
 Cụm cung cấp phôi
 Cụm gá phôi
 Cụm kẹp giữ phôi
 Cụm tạo hoa văn trên sản phẩm
 Phân tích và chọn nguồn dẫn động và điều khiển
 Bản vẽ sơ đồ động tổng thể sau khi lựa chọn.

2.1. Phân tích và lựa chọn nguyên lý

Để thực hiện được quy trình điêu khắc lên trang sức dạng hình cầu với các yêu
cầu kỹ thuật đã đề ra thì thiết bị cần có 4 cụm chức năng chính dưới đây:





Cụm dẫn phôi lên từ phiểu rung, và định vị 2 lỗ tâm phôi
Cụm lấy phôi khi đã định vị 2 lỗ tâm, đưa vào đúng vị trí để kẹp phôi
Cụm kẹp giữ chặt phôi
Cụm tạo hoa văn lên sản phẩm

Trang 9


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Ý tưởng ban đầu của máy cần phải có trình tự hoạt động như sau:

Hình 2.1. Trình tự hoạt động của máy

Các cụm chức năng này có thể được bố trí theo 2 dạng sau:

Trang 10


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1.1. Bố trí các cụm chức năng song song

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý bố trí các cụm song song
Theo sơ đồ nguyên lý này thì các cụm được kết nối với nhau thông qua các cụm
dự trữ và chuyển bán thành phẩm. Theo đó thì từng cụm sau khi hoàn tất 1 chu kỳ sẽ
chuyển phôi bán thành phẩm qua cụm dự trữ và tiếp tục thực hiện chu kỳ tiếp theo.
Ưu điểm: Mỗi cụm có thời gian thực hiện tương đương với thời gian yêu cầu của
toàn hệ thống (≤ 45s)
Nhược điểm: Có kết cấu phức tạp do phải bố trí nhiều cụm dự trữ trung gian, dẫn
đến giá thành cao.
2.1.2. Bố trí các cụm chức năng nối tiếp

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý bố trí các cụm nối tiếp
Theo sơ đồ nguyên lý này thì các cụm được bố trí nối tiếp nhau, các cụm sau khi
hoàn thành chức năng của mình phải chờ cho cả hệ thống hoàn thành 1 sản phẩm thì
mới thực hiện chu kỳ tiếp theo

Trang 11


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Ưu điểm: Kết cấu tinh gọn hơn, giá thành đầu tư thấp hơn
Nhược điểm: Mỗi cụm chức năng có thời gian thực hiện ngắn. Yêu cầu phải

nghiên cứu để tìm ra giải pháp để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra.
2.1.3. Kết luận
Sau khi phân tích ưu và nhược điểm của 2 sơ đồ nguyên lý trên và dựa theo nhu
cầu sản xuất hiện tại cần không gian thiết bị nhỏ gọn nên nguyên lý thứ 2 (bố trí các
cụm theo dạng nối tiếp) được chọn làm phương án để tiến hành nghiên cứu chế tạo.
2.2. Cụm cung cấp phôi
2.2.1. Phân tích và lựa chọn kết cấu cơ khí
 Phương án 1: Dùng băng chuyền .

Hình 2.4. Nguyên lý dùng băng chuyền.
Ưu điểm: Phương án này hoạt động rất ổn định,có cấu tạo đơn giản,có khả năng
vận chuyển vật liệu theo phương nằm ngang hoặc hơi nghiêng,nghiêng với khoảng
cách lớn,làm việc êm,năng suất cao,và tiêu hao năng lượng không cao,số lượng vận
chuyển được lớn,kết cấu đơn giản,sửa chữa thuận tiện,linh kiện, tiêu chuẩn hóa. Được
sử dụng rộng rải trong các dây chuyền sản xuất.
Nhược điểm: Kết cấu khá nhiều bộ phận cần không gian bố trí lớn, không đưa
phôi vào vị trí cần lấy.

Trang 12


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

 Phương án 2: Dùng phễu rung.

Hình 2.5. Nguyên lý dùng phiểu rung
Ưu điểm:Dễ dàng lắp ráp và sử dụng, gọn nhẹ, tính ổn định cao, tiêu tốn ít năng
lượng và ứng dụng rộng rãi có thể ứng dụng với hầu hết các loại vật liệu kể cả trong
môi trường y tế, tất cả các linh kiện được chế tạo trên máy CNC cho độ chính xác cao
vận hành ổn định, tin cậy tích hợp sẵn sensor sợi quang và bộ điều khiển van khí tất cả

các chi tiết được xử lý bề mặt bằng công nghệ tiên tiến cho tính thẩm mỹ cao.
Nhược điểm:Gây ồn, khó vệ sinh.
Bảng 2.2. So sánh 2 phương án
Tiêu chí

Phương án 1

Kết cấu đơn giản
Vận hành điều khiển đơn giản




Đáp ứng yêu cầu
Thời gian đáp ứng

Phương án 2







Chi phí thực hiện thấp



Kết luận



Trang 13


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.2.2. Phân tích là lựa chọn cơ cấu định vị hai đầu của
phôi.
Định vị hai đầu của phôi là khi phôi đưa từ phểu rung ra máng xoắn đến vị trí cần
định vị. Ngay vị trí này ta có các phương án nguồn động lực tịnh tiến là vitsme và xi
lanh khí nén cho nhiệm vụ này.
 Xi lanh khí nén
Ưu điểm: sử dụng không khí làm môi chất nên sạch sẽ, áp suất thường sử dụng từ
4-6 bar nên rất an toàn, độ tin cậy cao.
Nhược điểm: ồn khi hoạt động, lực tạo ra không lớn, có kích thước lơn hơn hệ
thống thủy lực cùng công suất.
 Vít me – đai ốc
Ưu điểm: độ chính xác cao, đảm bảo độ cứng
Nhược điểm: vận tốc di chuyển chậm, khả năng chịu tải thấp, khó gia công nên
giá thành cao.

Hình 2.6. Bộ truyền vít me đai ốc
Kết luận: nhóm sử dụng xilanh khí nén vì thỏa các yêu cầu như giảm chi phí, dễ
dàng chế tạo, năng suất cao. Còn vitsme thì phải thêm động cơ, kết cấu phức tạp hơn

Trang 14


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Bảng 2.3. So sánh 2 phương án

Tiêu chí

Phương án 1

Phương án 2

An toàn



Vận hành điều khiển đơn giản





Đáp ứng yêu cầu





Thời gian đáp ứng





Chi phí thực hiện thấp



Kết luận



2.2.3. Xây dựng sơ đồ động học cụm cung cấp phôi.

Hình 2.7. Sơ đồ động học cụm cung cấp phôi.
Các điểm cần tính toán và kiểm tra động lực học:
 Loại, và kích thước của xi lanh.
 Chọn phiểu rung phù hợp với phôi.
 Chọn loại cảm biến.

Trang 15


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.3. Cụm gá phôi
2.3.1. Phân tích và lựa chọn nguyên lý
Nhóm đề tài sử dụng nguyên lý dùng cánh tay máy là một phương pháp tiêu
chuẩn và phổ biến trong công nghiệp. Phương pháp này chủ yếu áp dụng đối với phôi
dạng cầu, dạng hộp, dạng thanh… có thể thấy nhiều trong: ngành dày da, ngành thực
phẩm, gia công cơ khí,… Rất phù hợp với việc cấp phôi dạng cầu đúng vị trí, phôi đầu
vào của sản phẩm đề tài. Do đây là nguyên lý phổ biến nên nhóm sẽ chọn nguyên lý
này để thiết kế cụm cấp phôi.
Phôi nguyên liệu từ phiểu rung được định vị 2 tâm lỗ ở đầu ra đúng vị trí cấp
phôi cho cánh tay máy. Sau đó cơ cấu cánh tay máy gắp phôi di chuyển và gá phôi vào
đầu kim kẹp phôi của máy. Tiếp đó di chuyển về vị trí ban đầu chờ đến khi máy gia
công hoa văn xong cánh tay máy thực hiện chu kỳ tiếp theo.

Để thực hiện được nhiệm vụ này cánh tay máy cần có 3 bậc tự do chuyển động
xoay và tịnh tiến. Mô hình của cánh tay máy như sau:

Hình 2.8. Nguyên lý cụm gá phôi
2.3.2. Chọn nguồn động lực xoay cánh tay máy
Để cấp phôi đúng vị trí góc, ta có các phương án nguồn động lực cho cần xoay là
động cơ điện và xi lanh khí nén.
 Động cơ bước

Trang 16


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Ưu điểm: có thể điều khiển chính xác góc quay, điều khiển đơn giản, giá thành
thấp
Nhược điểm: bị trượt bước khi động cơ bị quá tải, gây rung động và nhiễm hơn
động cơ servo.
 Động cơ AC servo
Ưu điểm: điều khiển vòng kín, độ chính xác cao, có thể hoạt động ở tốc độ cao.
Nhược điểm:khi dừng lại, động cơ servo thường dao động tại vị trí dừng gây rung
lắc, điều khiển khó hơn động cơ bước.
 Xi lanh xoay
Ưu điểm:điều khiển đơn giản, giá thành thấp, dễ dàng gá lắp các thiết bị lên trên.
Nhược điểm:chỉ có thể được 2 vị trí, lực truyền tải trọng thấp.
Kết luân: Dựa vào các đặc điểm sau đây, nhóm chọn xi lanh khí nén là nguồn dẫn
động để xoay cánh tay máy.
Góc xoay là 2700và đổi chiều liên tục
Vận tốc xoay không cao, nếu xử dụng động cơ điện phải thông qua hộp giảm số
làm tăng kích thước và khó bố trí.

Trang 17


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2.9. Xi lanh xoay khí nén
2.3.3. Chọn nguồn động lực để nâng hạ phôi vào đúng
vị trí
Đầu kẹp phôi chỉ nâng lên và hạ xuống trong hành trình ngắn, do đó ta xử dụng
một xi lanh nhận nhiệm vụ nâng hạ.
Hiện tại có hai nguồn động lực cho xi lanh là khí nén và thủy lực:
 Xi lanh khí nén
Ưu điểm: sử dụng không khí làm môi chất nên sạch sẽ, áp suất thường sử dụng từ
4-6 bar nên rất an toàn, độ tin cậy cao.
Nhược điểm: ồn khi hoạt động, lực tạo ra không lớn, có kích thước lơn hơn hệ
thống thủy lực cùng công suất.

Trang 18


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2.10. Xi lanh khí nén
 Xi lanh thủy lực
Ưu điểm: độ chính xác cao vì dầu không có độ đàn hồi, lực tao ra lớn.
Nhược điểm: sử dụng chất lỏng như dầu, nước làm môi chất nên khi xảy ra sự cố
có thể bị tràn dầu ảnh hưởng đến sản phẩm, áp suất làm việc hớn hơn hệ thống khí nén
nên có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng.

Hình 2.11. Xi lanh thủy lực

Bảng 2.4. So sánh 2 phương án
Tiêu chí

Phương án 1

Phương án 2

An toàn



Vận hành điều khiển đơn giản





Đáp ứng yêu cầu





Thời gian đáp ứng





Chi phí thực hiện thấp



Kết luận



Trang 19