Nghiên cứu thiết kế hệ thống lắp ráp bút lông fp01 tự động báo cáo tổng kết kết quả đề tài khcn cấp trường msđt t ck 2012 09

Mẩu T.08


Mẩu T.08

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
O

BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài:
Nghiên cứu thiết kế hệ thống lắp ráp bút lông tự động
Mã số đề tài: T-CK-2012-09
Thời gian thực hiện: 2/2012- 2/2013
Chủ nhiệm đề tài: TS. Trần Nguyên Duy phương
Cán bộ tham gia đề tài:
KS. Nguyễn Thanh Tùng

Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 11/2013


Mẩu T.08

Mẫu trang 1:

Danh sách các cán bộ tham gia thực hiện đề tài
(Ghi rõ học hàm, học vị, đơn vị công tác gồm bộ môn, Khoa/Trung tâm)
1.

KS. Nguyễn Thanh Tùng


Mẩu T.08

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU
1.1.1 Bút lông
Bút lông là một sản phẩm rất phổ biến. Sản phẩm này có những ưu điểm như: nét đều, liên tục.
Cấu tạo của bút lông gồm năm chi tiết được gọi tên như hình sau

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Khơng có tài liệu về vấn đề này.

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Có một tài liệu nghiên cứu về lĩnh vực này với nhan đề “ Thiết kế dây chuyền lắp ráp bút bi tự
động”. Sản phẩm mà đề tài này nghiên cứu là bút bi TL034. Bài viết chủ yếu nêu lên ngun lý
tổng quan của dây chuyền , tính tốn một số cụm cơ bản.Tuy nhiên, đề tài trên vẫn chưa đưa ra
được kết cấu chi tiết của các cụm trong hệ thống.


Mẩu T.08

CHƯƠNG 2 – QUY TRÌNH LẮP RÁP
2.1 QUY TRÌNH LẮP RÁP
Sản phẩm bút lơng có một số u cầu lắp ráp như sau: Nắp được lắp sao cho vừa đủ chặt nhưng
vẫn dễ dàng đóng mở. Ngịi và nắp chặn ống mực phải được lắp chặt vào thân. Nắp bút phải được
lắp vào thân bút sao cho đảm bảo độ kín hơi. Ngịi bút có một đầu cắm sâu vào ống mực để thực
hiện việc dẫn mực. Sau khi lắp ráp thân bút không bị nứt.

Căn cứ vào yêu cầu trên, quy trình lắp ráp gồm các bước như sau:
Bước 1: lắp ruột bút vào thân bút
Bước 2: lắp nắp chặn ruột bút vào thân bút
Bước 3: lắp ngòi bút vào thân bút
Bước 4: lắp nắp bút vào thân bút
2.2 BỐ TRÍ CÁC CỤM
Theo quy trình này, các cụm của hệ thống lắp ráp được bố trí như sau

Động cơ (1) truyền động cho trục cam (4) thông qua bộ truyền đai (2) và hộp giảm tốc. Trục cam
truyền tiếp chuyển động cho cam thùng (3), cam nâng (5) và cam đẩy (6). Đầu tiên, thân bút được
cấp lên băng dẫn (19) từ cụm cấp thân (17), sau đó lần lượt qua cụm in nhãn (16), cụm cấp ruột
(14, 15), cụm cấp và đóng nắp chặn (12, 13), cụm cấp ngịi bút (10, 11), cụm cấp và đóng nắp bút
(8, 9). Tồn bộ việc di chuyển trong q trình lắp ráp được thực hiện nhờ thang nâng (18).


Mẩu T.08

CHƯƠNG 3 – HỆ THỐNG CƠ
3.1 CỤM CẤP THÂN BÚT
Cụm cấp thân bút có nhiệm vụ cấp thân bút vào thang nâng trong quá trình lắp ráp. Sơ đồ nguyên
lý của cụm được trình bày ở hình sau. Thân bút (5) được cấp vào phễu chứa (3). Thân bút từ phễu
di chuyển xuống cụm lắc (4). Cụm lắc sẽ lắc liên tục giúp thân bút lọt được vào cụm rãnh chứa
(2). Từ rãnh này thân bút được cấp từng cái một nhờ xy lanh (6) đẩy từng thân bút đến khe trên
chi tiết (1).

3.2 CỤM IN NHÃN
Cụm in nhãn có nhiệm vụ in những thơng tin liên quan đến sản phẩm lên thân bút. Sơ đồ nguyên
lý của cụm được trình bày ở hình sau. Trong quá trình in nhãn, thân bút (1) nằm cố định trên
thang nâng (6). Rulo xả nhũ (3, 5) không quay liên tục mà chỉ quay để đưa phần nhũ mới (2) đến
vị trí in rồi dừng lại. Khi phần nhũ mới đã vào vị trí in, thiết bị gia nhiệt (4) di chuyển xuống để

tạo áp lực và gia nhiệt làm chảy nhũ. Sau một khoảng thời gian nhất định, thiết bị gia nhiệt đi lên
kết thúc quá trình in nhãn. Lúc này thang nâng đưa thân bút đã in nhãn về phía trước và đưa
những thân bút chưa in nhãn từ sau tới vị trí in. Rulo xả nhũ đưa đoạn nhũ mới vào.


Mẩu T.08

3.3 CỤM BƠM MỰC VÀ CẤP RUỘT BÚT
Ruột bút được cấp vào phễu (7), phễu được động cơ truyền chuyển động lắc giúp ruột bút dễ dàng
di chuyển vào rãnh chứa ruột (8) bên trong phễu. Tại rãnh chứa ruột, ruột bút được bơm mực nhờ
kim bơm mực (6), sau khi bơm mực xong, ruột bút tiếp tục di chuyển dọc theo rãnh chứa ruột
xuống tấm đế (9), tại đây ruột bút được ty đẩy (4) đẩy ra khỏi cụm bơm mực và cấp ruột. Kết thúc
quá trình này, ruột bút đã được bơm mực sẽ được đẩy vào trong thân bút.

3.4 CỤM CẤP NẮP CHẶN RUỘT BÚT
Cụm cấp nắp chặn ruột bút có nhiệm vụ cấp và đóng nắp chặn ruột bút vào thân bút. Sơ đồ
nguyên lý của cụm được trình bày ở hình sau. Xy lanh (3) có nhiệm vụ đưa từng nắp chặn ruột
bút từ đường dẫn xuống cung trượt (4). Nắp chặn ruột bút sẽ trượt trên cung trượt tới vị trí đóng
nắp (2). Ty đóng (5) nhận chuyển động từ cơ cấu cam (6) sẽ đóng nắp chặn ruột bút vào thân bút
(1). Sau khi đóng xong, ty đóng lui về vị trí ban đầu.


Mẩu T.08

3.5 CỤM CẤP NGỊI BÚT
Cụm cấp ngịi có nhiệm vụ cấp ngịi bút và đóng ngịi bút vào thân bút. Sơ đồ nguyên lý của cụm
được trình bày ở hình sau. Ngịi bút di chuyển trong rãnh (2) có biên dạng hình sin và bề rộng
bằng đường kính ngịi bút. Khi di chuyển đến đáy rãnh, ngòi bút sẽ rơi vào rãnh trên tấm đẩy.
Tấm đẩy được truyền động bởi piston khí nén (3) sẽ đẩy ngịi bút rơi vào rãnh mà tại đây ngịi bút
sẽ được đóng vào thân bút (1). Sau khi đã nằm trong rãnh, ngòi bút sẽ được đóng vào thân bút

nhờ ty đóng (4). Ty đóng được truyền động bằng cơ cấu cam (5).

3.6 CỤM CẤP NẮP BÚT
Cụm cấp nắp bút có nhiệm vụ cấp và đóng nắp bút vào thân bút. Sơ đồ nguyên lý của cụm được
trình bày ở hình sau Nắp được đưa vào trục dẫn (1), trục dẫn được thiết kế với khả năng định
chiều cho nắp. Động cơ (6) truyền động cho trục dẫn bằng bộ truyền đai răng (5) và bộ truyền
bánh răng (4). Trục dẫn đưa nắp đến ty chặn nắp (3), xy lanh (2) phối hợp chuyển động sao cho
từng nắp đi vào phễu dẫn (7). Dưới phễu dẫn là cơ cấu đóng nắp bút vào thân bút. Nắp bút được
cung cấp bởi cụm cấp nắp bút và được đưa đến rãnh của khay hứng nắp bút (9). Tại đây nắp bút
sẽ được ty đẩy (10) đóng vào thân bút (8). Ty đẩy được truyền động nhờ cơ cấu cam.


Mẩu T.08


Mẩu T.08

CHƯƠNG 4 – HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
4.1 CƠ CẤU CAM
Một số chuyển động của hệ thống điều khiển được thực hiện bằng cơ cấu cam. Có ba nhóm cam
gồm: cam thùng điều khiển thang đẩy, cam điều khiển thang nâng, cam điều khiển các ty.

(1) Trục lắp cam, (2-7) các cam đĩa, (8) cam thùng, (9) bộ truyền đai, (10-12) các gối trục cam.
4.2 PLC VÀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN
Ngồi cơ cấu cam, hệ thống lắp ráp cịn sử dụng PLC cho nhiệm vụ điều khiển. Các cảm biến ở
mỗi cụm chức năng sẽ kiểm tra kết quả thực hiện ở những bước trước cũng như trạng thái của
cụm. Tùy thuộc vào kết quả kiểm tra, PLC sẽ xuất các tín hiệu cần thiết đến các cơ cấu chấp hành.


Mẩu T.08

Trong hình trên, (1) đến (6) lần lượt là 6 cụm cảm biến. Mỗi cụm có 2 cảm biến. Ở cụm (1), mỗi
cảm biến sẽ nhận biết xem có thân bút trên băng chuyền tại vị trị tương ứng hay khơng rồi cung
cấp hai tín hiệu (X1,X2) về hệ thống PLC thông qua ngõ vào để điều khiển hai khuôn in trên cụm
in nhãn. Ở cụm (2), nếu cảm biến phát hiện có ruột bút thì sẽ truyền tín hiệu điều khiển (X3, X4)
về hệ thống PLC thông qua ngoc vào để điều khiển hai kim bơm mực tương ứng đâm vào ruột bút
và tiến hành bơm mực. Ở cụm (3), nếu mực đã được phun đủ và phân tán đều thì hai cảm biến sẽ
cấp tín hiệu (X5, X6) về hệ thống PLC để điều khiển hai piston trên cụm cấp nắp chặn ruột bút.
Ở cụm (4), nếu nắp chặn ống mực đã được lắp thân bút, hai cảm biến sẽ cấp tín hiệu (X7, X8) về
hệ thống PLC thông qua ngõ vào để điều khiển hai piston trên cụm cấp ngòi. Ở cụm (5), nếu nắp
bút đã được lắp vào thân bút, cảm biến sẽ truyền tín hiệu (X9, X10) về hệ thống PLC thông qua
ngõ vào để điều khiển hai piston loại phế phẩm tiến. Ở cụm (6), khi sản phẩm bút được di chuyển
đến, nếu bút được lắp ráp hồn chỉnh thì cảm biến sẽ truyền hai tín hiệu (X11, X12) về hệ thống
PLC thơng qua ngõ vào để điều khiển quá trình đếm.
Cụm (1) và (4) sử dụng cảm biến E2A-M12KS04. Cảm biến này hoạt động theo nguyên tắc cảm
ứng từ. Cụm (2) và (3) sử dụng cảm biến E2K-C25ME1. Cảm biến này hoạt động theo nguyên tắc
điện dung. Cụm (5) và (6) sử dụng cảm biến E2K-C25ME1. Cảm biến này hoạt động theo nguyên
tắc quang phản xạ.

E2A-M12KS04

E2K-C25ME1

E2K-C25ME1

Hệ thống lắp ráp bút lông tự động sử dụng các xy lanh khí nén tạo các chuyển động cần thiết ở
cụm cấp nắp chặn ruột bút, cụm cấp ngịi, và cụm loại phế phẩm. Hình sau giới thiệu sơ đồ khí
nén và chương trình điều khiển.


Mẩu T.08

4.4 MƠ HÌNH BA CHIỀU CỦA HỆ THỐNG
Dựa trên thiết kế của các cụm chính, thiết kế ba chiều của toàn bộ hệ thống cũng đã được thực
hiện.


Mẩu T.08

VI: Kết luận và kiến nghị:
Với phần trình bày trên, có thể thấy việc tự động hóa cơng đoạn lắp ráp của sản phẩm bút lơng là
hồn tồn khả thi. Hệ thống lắp ráp bút lông tự động sẽ góp phần làm tăng đáng kể năng suất cũng
như đảm bảo chất lượng của sản phẩm.

Tp.HCM, ngày 28 tháng 11 năm 2013
Chủ nhiệm đề tài
(Ký và ghi rõ họ tên)

Tp.HCM, ngày .... tháng 12 năm 2013
TL. HIỆU TRƯỞNG


Mẩu T.08