Tính toán, thiết kế máy hàn quai khẩu trang bán tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ)

Họ và tên: Nguyễn Minh Cơng

Lớp: KT-Cơ Điện Tử 01

MSSV: 20160488

Họ và tên: Nguyễn Đình Hậu

Lớp: KT-Cơ Điện Tử 03

MSSV: 20161408

Họ và tên: Hà Hải Đăng

Lớp: KT-Cơ Điện Tử 04

MSSV: 20160981

Bộ môn: Cơ điện tử
Viện: Cơ khí

I/ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
“Tính tốn, thiết kế máy hàn quai khẩu trang bán tự động”
II/ CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
-

Kích thước quai khẩu trang: Chiều dài 180cm.
Khoảng cách giữa 2 mối hàn: 80cm

III/ NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN
-

Tổng quan
Thiết kế sơ đồ ngun lý và tính tốn kết cấu phần cơ khí
Tính tốn thiết kế cơ cấu xoay xylanh gắp dây
Xây dựng sơ đồ điều khiển và lựa chọn mạch điều khiển
Tổng kết

IV/ CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ
-

Bản vẽ lắp tổng thế (A0)
Bản vẽ mạch điện (A0)
Bản vẽ sơ đồ điều khiển (A0)
Các bản vẽ chi tiết theo từng cụm (A0)

V/ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Chí Hưng
VI/ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: 06/10/2020
VII/ NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 15/01/2021
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Giảng viên hướng dẫn

1


2


Đánh giá của giảng viên hướng dẫn
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

Kết quả đánh giá
Họ và tên

Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Điểm

Nguyễn Minh Cơng
Nguyễn Đình Hậu
Hà Hải Đăng
Giảng viên hướng dẫn

3


Đánh giá của giảng viên phản biện
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

Kết quả đánh giá
Họ và tên

Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Điểm

Nguyễn Minh Cơng
Nguyễn Đình Hậu
Hà Hải Đăng
Giảng viên phản biện

4


LỜI CẢM ƠN
Trải qua hơn bốn năm học tập và nghiên cứu ở trường Đại Học Bách Khoa
Hà Nội là khoảng thời gian quý giá và đầy ý nghĩa cho cuộc đời của em. Lời đầu
tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến quý thầy/cô, những người đã
từng giảng dạy trực tiếp hay gián tiếp em, đặc biệt là quý thầy cô bộ môn Cơ
Điện Tử, Viện Cơ Khí đã tận tình dạy bảo, truyền đạt những kiến thức chuyên
môn và những kinh nghiệm quý báu của q thầy cơ. Cảm ơn Viện Cơ Khí đã tạo
điều kiện tốt nhất có thể về cơ sở vật chất và trang thiết bị để chúng em có thể
tiếp cận công nghệ và học tập. Đi qua những năm tháng Bách Khoa mới biết trân

trọng những công sức, những cố gắng của một thời sinh viên nhiều ước mơ, giàu
nghị lực và luôn căng tràn sức sống. Và không thể không nhắc đến những sự hỗ
trợ vô cùng chu đáo, nhiệt tình và tận tâm của những thầy, cơ giáo trong trường –
những con người ngày đêm không quản ngại khó khăn dẫn đường chỉ lối đến
thành cơng cho những sinh viên như chúng em. Xin được gửi những lời cảm ơn
chân thành, sâu sắc nhất đến với các thầy cơ trong Viện – đặc biệt là TS. Nguyễn
Chí Hưng đã ln hướng dẫn, giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình học tập tại
trường và trong quá trình thực hiện bản đồ án tốt nghiệp này. Em xin chúc Thầy
luôn dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc giảng dạy và nghiên cứu.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các anh/chị đang làm việc tại Cơng ty
CP Nghiên Cứu Kỹ Thuật Cơ Khí Chính Xác RPMEC BK, đã hỗ trợ điều kiện và
thiết bị cho việc nghiên cứu, sử dụng trong đề tài.
Cuối cùng con xin cảm ơn Bố, Mẹ, Anh, Chị, Em, Bạn bè và những người
thân trong gia đình đã ln động viên, là chỗ dựa tinh thần cho chúng con/em
trong những lúc gặp khó khăn để có được như ngày hơm nay, học tập tốt và hoàn
thành luận văn này. Trong quá trình thực hiện đề tài khơng thể tránh khỏi những
hạn chế, sai sót. Em rất mong nhận được những góp ý, chỉ bảo của các thầy/cô để
bản đồ án trở nên hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

5


TĨM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Sau q trình tìm hiểu kỹ lưỡng và đi thực hành thực tế tại nhiều cơ sở sản xuất
khẩu trang y tế nội và ngoại thành Hà Nội. Chúng em xây dựng lên bộ đồ án bao
gồm những nội dung chính:
1. Tổng quan về cơng nghệ dây chuyền sản xuất khẩu trang y tế.

2. Phân tích, thiết kế xây dựng hệ thống cơ khí cho dây chuyền theo ngun
tắc mơ đun hóa.
3. Phân tích, thiết kế hệ thống điều khiển truyền động vận hành dây chuyền
sản xuất khẩu trang.
4. Phân tích, thiết kế máy hàn quai khẩu trang y tế bán tự động
5. Một số cơng cụ hỗ trợ cho việc hồn thành hệ thống.
6. Kết luận:
Dựa vào các thơng số kỹ thuật tính tốn, kiểm tra, đối chiếu với tình hình
thực tế. Khi phân tích và thiết kế hệ thống, ta nhận được các đáp ứng phù hợp với
lý thuyết và khá sát với các đặc tính vận hành của nhà máy trong thực tế. Và
chúng em cũng đưa ra các giải pháp khắc phục những khó khăn hiện tại và
đường hướng phát triển của dây chuyền để có thể cải tiến trong tương lai.

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

6


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH

8

DANH MỤC BẢNG

10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

11

1.1. Đặt vấn đề

11

1.1.1.

Giới thiệu

11

1.1.2.

Lịch sử hình thành và phát triển

11

1.1.3.

Cấu tạo khẩu trang y tế

12

1.1.4.

Nguyên liệu làm khẩu trang y tế

13

1.1.5.

Phân loại

14

1.2. Ý tưởng

15

1.3. Máy làm khẩu trang y tế

15

1.3.1.

Modul của dây chuyền sản xuất khẩu trang y tế

15

1.3.2.

Quy trình sản xuất khâu trang y tế

16

1.3.3.

Các loại dây chuyền sản xuất khẩu trang trên thị trường.

20

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ

24

2.1. Lựa chọn phương án thiết kế.

24

2.2. Tính tốn thiết kế cơ khí

25

2.2.1. Tính tốn cụm kéo dây và cắt dây quai

25

2.2.2. Khâu thao tác kẹp và xoay 2 đầu dây

32

2.2.3. Khâu thao tác hàn dây vào thân khẩu trang

39

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.1 Giới thiệu, phân tích và lựa chọn phương án điều khiển

50

50

3.1.1 Mạch dùng vi xử lý (Processor)

50

3.1.2 Mạch dùng vi điều khiển (Micro Controller)

51

3.1.3 Mạch điều khiển bằng PLC (Programable Logic Control)

51

3.1.4 Kết luận

52

3.2 Các thiết bị điện trong hệ thống

53
7


3.2.1 Bộ chuyển đổi điện áp

53

3.2.2 Cảm biến

54

3.3 Hệ thống khí nén cho dây chuyền khẩu trang

55

3.3.1 Cơ cấu chấp hành xylanh khí nén

55

3.3.2 Thiết bị cho hệ thống khí nén

57

3.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

61

3.5 Lưu đồ giải thuật

63

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH PLC
4.1 Tổng quan PLC

65
65

4.1.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động

66

4.1.2 Vòng quét của chương trình

68

4.1.3 Cách đấu dây cho PLC

69

4.1.4 Lập trình cho PLC

71

4.2 Chương trình điều khiển PLC

74

4.2.1 Giới thiệu phần mềm WPLSoft 2.47

74

4.2.2 Chương trình PLC cho máy hàn quai khẩu trang bán tự động
Chương 5: TỔNG KẾT

75
76

5.1. Kết quả đạt được

76

5.2. Hạn chế

77

5.3. Hướng phát triển

77

TÀI LIỆU THAM KHẢO

78

PHỤ LỤC

79

8


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1. 1. Cấu tạo lớp vải của khẩu trang.
13
Hình 1. 2. Dây chuyền sản xuất khẩu trang tự động.
15
Hình 1. 3. Quy trình sản xuất khẩu trang y tế.
17
Hình 1. 4. Các trục vải và băng chuyền chuyên dụng.

18
Hình 1. 5. Hệ thống dẫn dây nẹp mũi và gập viền khẩu trang.
18
Hình 1. 6. Hệ thống gồm nhiều con lăn.
Hình 1. 7. Phơi thành phẩm
19
Hình 1. 8. Dán dây đeo vào 2 bên viền khẩu trang.
20
Hình 1. 9. Quy trình sản xuất khẩu trang bán tự động.
20
Hình 1. 10. Máy làm khẩu trang y tế bán tự động TM 120 – Cơ cấu cấp, tạo phơi.
21
Hình 1. 11. Máy làm khẩu trang y tế bán tự động TM 120 – Cơ cấu hàn quai 22
Hình 1. 12. Máy đóng gói sản phẩm ALD - 250X
22
Hình 1. 13. Máy làm khẩu trang y tế tự động.
23
Hình 2. 1. Sơ đồ tổng quát các cụm hoạt động trong máy
24
Hình 2. 2. Tổng quan về máy
25
Hình 2. 3. Cụm kéo dây và cắt dây quai
26
Hình 2. 4. Cụm kéo dây và cắt dây quai
27
Hình 2. 5. Xilanh kẹp dây SMC MHZ2-16D
27
Hình 2. 6. Xilanh kéo dây AIRTAC MAL20X250SCA
28
Hình 2. 7. Thanh trượt trịn và mỏ kẹp dây

28
Hình 2. 8. Thanh trượt vng
29
Hình 2. 9. Cụm chi tiết giữ dây
30
Hình 2. 10. Xilanh giữ dây AIRTAC TR6X-10S
31
Hình 2. 11. Cụm chi tiết kéo cắt dây
31
Hình 2. 12. Xilanh cắt dây SMC MHC2-20D
32
Hình 2. 13. Cụm kẹp 2 đầu dây và xoay đầu dây
33
Hình 2. 14. Xilanh nâng hạ ARITAC ACQJ40x20-20SB
34
Hình 2. 15. Cơ cấu đẩy xoay
35
Hình 2. 16 . Cữ chặn hành trình xoay của đĩa
35
Hình 2. 17. Xilanh đẩy
36
Hình 2.18. Biểu diễn kích thước
36
Hình 2. 19 . Kích thước đĩa trịn
37
Hình 2. 20 . Kích thước thanh nối
37
Hình 2.21. Xilanh kẹp giữ dây SMC MHZ2-16D
38
9

Hình 2. 22. Mỏ kẹp 2 đầu dây
Hình 2. 23. Các phương pháp hàn đặc biệt
Hình 2. 24. Máy hàn siêu âm
Hình 2. 25. Máy hàn siêu âm cầm tay và máy hàn siêu âm dạng bàn
Hình 2. 26. Máy hàn siêu âm TCR
Hình 2. 27. Cơ cấu cụm hàn quai
Hình 2. 28. Quá trình hàn trước và sau
Hình 2. 29 Cụm chày hàn thiết kế và thực tế
Hình 2. 30. Xilanh nâng hạ chày hàn
Hình 2. 31. Khớp nối và trục dẫn hướng Xylanh
Hình 2. 32. Cụm hàn siêu âm máy hàn dây quai khẩu trang
Hình 2.33. Gá đặt cụm hàn trên máy bán tự động
Hình 3. 1 Vi xử lý
Hình 3. 2 Vi điều khiển
Hình 3. 3. PLC Delta DVP28SA2
Hình 3. 4. Nguồn 24V
Hình 3. 5 Cảm biến từ SMC D-A93.
Hình 3 .6. Cấu tạo của cảm biến từ
Hình 3. 7. Kích thước của cảm biến từ
Hình 3. 8. Xylanh khí nén.
Hình 3. 9. Xylanh tác động đơn.
Hình 3.10. Xylanh tác động kép
Hình 3. 11. Bộ lọc khơng khí.
Hình 3. 12. Bộ lọc khơng khí có cửa xả tự động.
Hình 3. 13. Bình tích áp Varem.
Hình 3. 14. Van điều chỉnh áp suất có cửa xả và đồng hồ đo.
Hình 3. 15. Van tiết lưu khí nén Airtac.
Hình 3. 16. Cụm van điện từ khí nén.

Hình 3. 17. Cấu tạo van điện từ khí nén 5/2
Hình 3. 18. Kí hiệu các xi lanh
Hình 3. 19. Lưu đồ thuật tốn
Hình 3. 20. Sơ đồ Grafcerf 1
Hình 3. 21. Sơ đồ Grafcerf 2
Hình 4. 1 Sơ đồ cấu tạo PLC
Hình 4. 2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động PLC
Hình 4. 3 . Cách đấu dây ngõ kiểu SINK
Hình 4. 4. Cách đấu dây ngõ vào kiểu SOURCE

39
40
41
42
43
44
45
46
47
47
48
48
50
51
52
53
54
55
55
56

57
57
58
58
59
59
60
60
61
61
63
64
65
67
69
70
70
10


Hình 4. 5. Ngõ ra Transistor
Hình 4. 6. Cách đấu dây ngõ ra Transistor
Hình 4. 7. Ngõ ra Rơ-le
Hình 4. 8. Cách dấu dây ngõ ra Rơ-le
Hình 4. 9. Giao diện phần mềm lập trình Delta
DANH MỤC BẢNG

71
71
72

72
75

Bảng 2.1 Thơng số kỹ thuật:
Bảng 3.1. Các thông số của bộ chuyển đổi điện áp AC/DC.
Bảng 3.2. Thông số của cảm biến từ SMC D-M9B
Bảng 4.1: So sánh các phương án chọn bộ điều khiển.
Bảng 4.2. Các bit đầu vào / ra của PLC

43
54
55
73
76

11


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Đặt vấn đề

Với diễn biến khó lường của dịch COVID-19 và việc vaccin vẫn cịn trong
q trình nghiên cứu và thử nghiệm, đòi hỏi một biện pháp tình thế trước mắt
nhằm giải quyết vấn đề nghiêm trọng mang tính tồn cầu này. Cộng với tình hình
ơ nhiễm khơng khí ở thủ đơ ngày càng tăng, chất lượng khơng khí đang nằm
trong mức rất xấu.
Chính vì sự an toàn bản thân và cho mọi người người xung quanh, nhà nước
xây dựng lên quy chế, quy định yêu cầu mọi công dân sinh sống tại Việt Nam

phải đeo khẩu trang nơi công cộng, đồng thời mỗi người đều phải tự có ý thức
đeo khẩu trang khi ra ngồi để bảo vệ bản thân hơn. Điều này dẫn tới nhu cầu về
khẩu trang tăng lên, đòi hỏi nguồn cung cấp đủ lớn và ổn định để thỏa mãn thị
trường Việt Nam cũng như quốc tế.
1.1.1. Giới thiệu
Khẩu trang y tế là một loại mặt nạ bảo vệ được sử dụng để bịt vùng mặt
(thường là mũi, miệng) để ngăn ngừa bảo vệ người đeo khỏi bị lây nhiễm các loại
vi khuẩn, dịch bệnh, bụi bặm thông qua đường hô hấp. Khẩu trang y tế được sử
dụng nhiều trong các cơ sở y tế, cung cấp cho các bác sĩ, y tá, điều dưỡng viên,
giám định pháp y… đặc biệt là những người làm công việc phẫu thuật. Chỉ định
chung trong việc sử dụng khẩu trang phẫu thuật tiêu chuẩn gồm:
- Khi có tình trạng văng, bắn, phun các chất dịch cơ thể.
- Khi ở gần các chất tiết từ khoảng cách 1.5 mét trở xuống.
- Khi làm việc trong môi trường vô trùng, để tránh lây nhiễm cho môi
trường.
Khẩu trang y tế có ba tác dụng chính là ngăn bụi, ngăn hóa chất (kể cả khói
xe) và ngăn vi sinh vật. Khẩu trang ngăn vi sinh vật phải được sản xuất bằng
những ngun liệu và cơng nghệ đặc biệt.
1.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển
Năm 1619, lúc những bệnh nhân đầu tiên mắc bệnh dịch hạch ở Pháp rồi sau
đó nhanh chóng lan sang các quốc gia láng giềng như Italy, Tây ban Nha, Đức…
Bác sĩ Charles De Lorme làm việc tại bệnh viện St Louis, Pari, Pháp nhận thấy
khá nhiều đồng nghiệp của ông bị lây khi tham gia những ca mổ tử thi. Sau nhiều
ngày nghiên cứu, Charles De Lorme cho ra đời chiếc khẩu trang đầu tiên của
12


nhân loại. Nó làm bằng những thanh gỗ thơng vót mỏng, uốn thành hình cái mỏ
của một con chim. Bên ngoài mỏ, Charles De Lorme bọc vải lanh rồi cho vào
trong một số thảo mộc tỏa ra mùi thơm. Đầu thế kỷ 17, bác sĩ Collin Mayer, làm

việc tại bệnh viện St George, bang Alabama nghĩ ra một loại khẩu trang khác.
Ông may một cái túi bằng vải, có khoét 2 lỗ cho 2 con mắt. Bước sang thế kỷ 19,
năm 1827, bác sĩ người Tây Ban Nha Fernandez Carlos thiết kế chiếc khẩu trang
dựa theo hình dáng của Hijab mà phụ nữ Hồi giáo dùng để che mặt. Năm 1897,
phát triển từ mẫu khẩu trang của bác sĩ Fernandez Carlos, nhà Vi khuẩn học
người Đức là Carl Flugge và bác sĩ phẫu thuật người Pháp Paul Berger thay
miếng vải bằng miếng băng vết thương hình chữ nhật với 6 lớp nhưng hiệu năng
không cao. Năm 1899, chiếc khẩu trang tiến thêm một bước nhưng lần này đơn
giản hơn. Mỗi khi khám bệnh, các bác sĩ người Mỹ dùng một miếng băng vết
thương dài khoảng 40 cm, ngang 10 cm, chính giữa có thêm 04 gạc, cuốn quanh
miệng và mũi rồi buộc lại ở phía sau gáy. Đến Đại dịch cúm 1918, các bác sĩ Anh
quốc chế ra loại khẩu trang chỉ che kín phần miệng. Nó gồm một cuộn băng vết
thương, buộc túm 2 đầu rồi buộc dây vòng qua gáy. Tất cả mọi người dù nhiễm
bệnh hay khơng, mỗi khi ra đường đều phải đeo. Đó cũng là chiếc khẩu trang phổ
thông đại chúng đầu tiên. Bên cạnh đó, sự hắt hơi cũng có thể phát tán mầm bệnh
nên lần này, Hoa Kỳ cho ra đời chiếc khẩu trang chỉ che kín phần mũi. Lúc bấy
giờ, khẩu trang may bằng hai lớp vải cotton, cịn màu sắc thì tùy theo ý thích của
người dùng. Nó được phủ một lớp keo ở mặt ngồi để tạo hình chóp nón và có độ
cứng. Nó có 4 sợi dây ở hai bên để đeo vòng qua tai. Năm 1930, khi
ngành Nhựa phát triển, khẩu trang được làm bằng nhựa trong suốt. Năm 1947,
Vải không dệt ra đời. Từ loại vải khơng dệt này, chiếc khẩu trang y tế có cấu tạo
và hình dạng như ngày nay.
1.1.3. Cấu tạo khẩu trang y tế
Về cấu tạo và đặc điểm của khẩu trang y tế bốn lớp, nó được sản xuất bằng
chất liệu vải khơng dệt, vải than hoạt tính, vải lọc kháng khuẩn. Trong đó có hai
lớp vải khơng dệt ở mặt ngồi và mặt trong với đặc tính khơng tan trong nước.
Ngồi ra cịn có một lớp lọc bụi và vi khuẩn, cùng với một lớp giấy lọc than hoạt
tính dạng tấm. Lớp vải mềm, ôm sát mũi và miệng cùng với dây thun đeo vòng
qua tai vừa giữ khẩu trang chắc chắn, vừa chống nắng và đặc biệt là ngăn ngừa
các bệnh nguy hiểm lây qua đường hô hấp. Vải lọc kháng khuẩn ở đây là một

loại nguyên liệu không thể thiếu để sản xuất khẩu trang y tế, nó được dùng để
làm lớp giữa của khẩu trang y tế, có tác dụng ngăn ngừa khí thải, khói bụi, đặc
biệt nổi bật với tác dụng lọc khuẩn đạt 99,9%, kháng nước, chống bụi và chống
13


mùi hơi. Với thiết kế khác hồn tồn so với các loại khẩu trang thông thường,
khẩu trang y tế thường có từ 3 – 5 lớp bao gồm:
- Lớp ngồi cùng và trong cùng là lớp vải không dệt cấu tạo từ Polypropylene
(PP) có nhiều đặc tính hữu ích như: thấm hút, mềm mại, thống khí, đàn hồi,
bền chắc và không gây dị ứng cho cơ thể con người.
- Lớp chính giữa cấu tạo từ vải lọc kháng khuẩn cao cấp (màng PE), không thấm
nước, khiến bề mặt luôn luôn khơ thống. Loại vải lọc này có cơng dụng đặc
biệt là lọc bụi bẩn, vi khuẩn và các bệnh nguy hiểm lây qua đường hô hấp…
- Lớp giấy lọc than hoạt tính cịn hấp phụ khí, hơi độc trong khơng khí, ngăn
chặn bụi bẩn hiệu quả, đảm bảo an tồn cho hệ hơ hấp.
Dưới đây là hình ảnh mơ tả cấu tạo của khẩu trang ý tế ngồi thị trường:

Hình 1. 1. Cấu tạo lớp vải của khẩu trang.
1.1.4. Nguyên liệu làm khẩu trang y tế
a) Vải không dệt
Chất liệu vải không dệt là bộ phận thiết yếu đầu tiên mà chúng ta đề cập tới.
Loại vải này được cấu thành từ các hạt nhựa tổng hợp và liên kết với nhau bằng
chất kết dính. Khơng được ứng dụng trong ngành may như các loại vải khác. Vải
không dệt được cấu thành từ những hạt nhựa nguyên chất. Các hạt nhựa tổng hợp
được kéo sợi và kết hợp thành các tấm vải mỏng. Vải khơng dệt có những đặc
điểm như mịn, xốp và rất nhẹ. Có độ dày mỏng đa dạng, có nhiều ưu điểm so với
vải thơng thường như: Chịu được lực cao, giá thành rẻ, dễ in. Với những ưu điểm
trên vải không dệt được sử dụng rất phổ biết trong nhiều lĩnh vực khác nhau: từ
nguyên liệu cho các ngành công nghiệp sản xuất khẩu trang, túi vải, đồ bảo hộ…

b) Vải lọc kháng khuẩn

14


Vải lọc kháng khuẩn được dùng làm lớp lót ở giữa, có chức năng là lọc sạch
các loại bụi mịn. Theo thơng tin từ các chun gia thì khả năng lọc bụi và vi
khuẩn của loại vải này lên đến 99%. Do đó có thể ngăn ngừa hữu hiệu các bệnh
lây qua đường hơ hấp. Có khả năng lọc các loại khí độc và lọc bụi cao hơn khẩu
trang thơng thường. Vốn cấu trúc bao gồm màng PE tạo nên sự chống thấm cực
hữu hiệu. Vải lọc kháng khuẩn là loại vải chuyên biệt để sản xuất khẩu trang y tế,
vải lọc kháng khuẩn là nguyên liệu chính để ra đời những chiếc khẩu trang y tế
đúng chuẩn. Vải kháng khuẩn được sản xuất trên dây chuyển hiện đại hoàn tồn
tự động và hệ thống khép kín, tạo thành do các sợi tơ liên tục cho ra các sản
phẩm có độ bền cơ học cao, lực co giản tốt. Có khả năng kháng tĩnh điện, chống
tia cực tím, kháng cháy và kháng thấm. Thuộc loại vải dễ phân hủy, khi đốt
khơng có khói hay mùi gì, thân thiện với mơi trường. Vải lọc kháng khuẩn mang
tính đổi mới, vượt trội hơn hẳn so với các loại vải thường và các chất liệu khác
về độ bền, tính đàn hồi, tính thẩm mỹ và khả năng chống thấm, chịu nhiệt… Một
trong những ứng dụng tiện ích của vải lọc kháng khuẩn là sản xuất khẩu trang y
tế.
c) Thanh nẹp mũi
Thanh nẹp mũi làm khẩu trang y yế hay còn gọi là thanh định hình mũi khẩu
trang (thanh cố định mũi) là một phần không thể thiếu của một chiếc khẩu trang
y tế, nó giúp ơm sát khn mặt để chống các vi khuẩn mồ hơi các hạt nước từ
bên ngồi xâm nhập vào mũi và miệng. Thanh nẹp làm bằng kẽm được dùng để
định hình và giúp khẩu trang ơm khít, che kín khn mặt người sử dụng, hạn chế
sự tiếp xúc của da với mơi trường bên ngồi. Khi đeo thì chúng ta chỉ cần bóp
thanh nẹp ơm theo mũi là được.
d) Dây đeo

Thun khẩu trang y tế là loại thun chuyên dụng cho việc sản xuất khẩu trang y
tế, được cấu tạo từ spandex và cotton. Chúng thường có màu trắng hoặc đen,
hồng, xanh lá, ... tuỳ vào từng yêu cầu cụ thể. Loại thun này được sử dụng để làm
quai đeo khẩu trang. Mỗi chiếc khẩu trang có 2 quai đeo với độ dài tầm 20cm.
Chúng có độ mềm mại và đàn hồi tốt để giúp khẩu trang ôm sát vào tai của người
đeo. Chun làm quai khẩu trang đạt chất lượng khơng q lỏng cũng khơng q
chặt, có thể đem lại sự thoải mái cho người đeo, đồng thời có màu sáng bóng và
khơng phai đi.
1.1.5. Phân loại
-

Theo hình dạng: thun khẩu trang y tế có 2 loại là trịn và dẹt.
15


-

Theo kích thước: có các loại thun 8 kim, 12 kim, 14 kim sẽ tạo ra các kích
thước thun khác nhau, đường kính dao động từ 0,3 - 0,5cm.

-

Theo độ dài: có vài chỉ tiêu về chất lượng của thun như độ bóng, độ co dãn đàn hồi, màu trắng sáng hay trắng ngà. Độ dính của thun tại mối nối với khẩu
trang cũng là một điều quan trọng cần chú ý.
1.2.

Ý tưởng

Từ những nhu cầu thực tế và sự nghiên cứu kỹ lưỡng. Chúng em lên kế
hoạch chi tiết nhằm xây dựng hệ thống sản xuất ra loại máy made in Việt Nam

tối ưu và phù hợp cho mọi đối tượng.
1.3.

Máy làm khẩu trang y tế

Máy làm khẩu trang y tế, với tên đầy đủ là dây chuyền sản xuất tự động tốc
độ cao, chuyên dùng để sản xuất loại khẩu trang y tế dùng một lần trong sản xuất
hàng loạt. Máy làm khẩu trang y tế bao gồm nhiều thiết bị, thành phần. Để có thể
hồn thành tồn bộ quy trình sản xuất của một chiếc khẩu trang y tế gồm có.
- Q trình cung cấp ngun liệu.
- Quá trình gấp.
- Quá trình cắt (cắt lớp vải khẩu trang, cắt dây nẹp mũi…).
- Quá trình hàn dây đeo.
- Q trình đóng gói ra sản phẩm
1.3.1. Modul của dây chuyền sản xuất khẩu trang y tế

16


Hình 1. 2. Dây chuyền sản xuất khẩu trang tự động.
a) Mô đun dây chuyền
Dây chuyền sản xuất khẩu trang y tế bao gồm những phần sau:
- Cơ cấu cấp phôi
- Băng chuyền chuyển tiếp
- Máy hàn quai đeo
- Bộ phận đóng gói
b) Đặc điểm
-

Tồn bộ dây chuyền sản xuất được tự động hóa hoặc bán tự động.

-

Tồn bộ khung được làm bằng hợp kim nhôm và các bộ phận chính được làm
bằng thép khơng gỉ, bền và dễ dàng thay thế theo mô đun, dễ làm sạch, khử
trùng, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đối với khẩu trang được làm ra.

-

Đồ gá bằng thép khơng gỉ, có thể dễ dàng điều chỉnh.

-

Các cơ cấu được lắp ghép theo mô đun dễ dàng tùy chỉnh để đảm bảo yêu
cầu chất lượng sản phẩm cũng như dễ dàng thay thế phù hợp cho tùy cơng
việc.

-

Dễ dàng điều chỉnh và bảo trì.

-

Sử dụng công nghệ hàn siêu âm tạo ra thành phẩm bền đẹp.

c) Hiệu suất
-

Tốc độ sản xuất có thể đạt được theo nhu cầu thực tế từ 20 – 200 thành phẩm
mỗi phút.

1.3.2. Quy trình sản xuất khâu trang y tế

Với mỗi quy trình sản xuất sẽ có một loại máy chế tạo riêng biệt. Ở đây
chúng em nêu ra 2 quy trình phổ biến tương ứng sẽ có 2 kiểu máy sản xuất. Tuy
vậy chúng em cũng tối ưu chọn một quy trình để tập trung nghiên cứu trong bộ
đề đồ án này.
(1) Cấp phôi 🡪 Tạo nếp gấp khẩu trang 🡪 Tạo nẹp mũi khẩu trang 🡪 Phôi
thành phẩm được hàn quai 🡪 Khử trùng và đóng gói.
(2) Cấp phôi 🡪 Tạo nếp gấp khẩu trang 🡪 Tạo nẹp mũi khẩu trang 🡪 Hàn
quai khẩu trang 🡪 Cắt sửa tạo thành phẩm 🡪 Khử trùng và đóng gói.

17


Hình 1. 3. Quy trình sản xuất khẩu trang y tế.
Giải thích chu trình:
Bước 1: Xếp các lớp vải và tạo nếp gấp
Các lớp vải của khẩu trang y tế sẽ được lắp vào những trục quay lớn trên máy
làm khẩu trang y tế, sau đó được kéo vào và sắp xếp theo thứ tự trên 1 băng
chuyền chuyên dụng. Tại đây, dải nguyên liệu sẽ được đi qua cơ cấu giúp tạo nếp
gấp trên mặt khẩu trang, nếp gấp này có tác dụng thu nhỏ kích thước khẩu trang
theo yêu cầu. Lớp kháng khuẩn sẽ được đặt ở bên trong và các lớp vải bên ngoài
bao bọc lấy lớp kháng khuẩn của khẩu trang y tế. Thông thường các khẩu trang
thường sản xuất gồm có 4 lớp là chủ yếu, tùy vào loại khẩu trang đặt hàng của
khách hàng mà ta sẽ dùng số lượng các lớp khác nhau. Dưới đây là hình ảnh các
cuộn lớp vải được lắp đặt trên giá đỡ băng chuyền:

18

Hình 1. 4. Các trục vải và băng chuyền chuyên dụng.
Bước 2: Cơ cấu tạo nẹp mũi và phôi thành phẩm
Song song với quá trình này, một cơ cấu sẽ tạo thêm một thanh dây nẹp mũi
vào một đầu của chiếc khẩu trang theo chiều ngang và khâu dập hai mép chiều
ngang lại. Miếng kim loại này có tác dụng giữ cho mép khẩu trang luôn ôm sát
phần sống mũi của người đeo, đảm bảo rằng các dịch tiết từ mũi và miệng sẽ
khơng thể bắn ra bên ngồi cũng như đảm bảo bụi bẩn, vi khuẩn không theo khe
hở sống mũi bay vào miệng, mũi người dùng.

Hình 1. 5. Hệ thống dẫn dây nẹp mũi và gập viền khẩu trang.
Bước 3: Cụm hàn siêu âm 1
Đầu hàn siêu âm phía dưới ép với hệ thống tỳ (dạng con lăn roller) với các ô
nhám được gia công trên bề mặt. Các con lăn đặc biệt này khi quay tròn trên bề
mặt dải vải sẽ tạo ra các dải mép hàn trên dưới và 2 đầu cho khẩu trang. Giúp cố
định các lớp vải khẩu trang theo 2 phương không bị xê dịch.
Đầu cắt với lưỡi cắt trên con lăn đặc biệt sau 1 chu kỳ 1 vòng cắt đứt các liên kết
tạo phơi khẩu trang thành phẩm. Đầu cắt có lưỡi cắt gắn trên con lăn xoay tròn
19


vừa giúp tời dịch chuyển thân khẩu trang trên hệ thống băng tải của máy, vừa cắt
dải vải thành các tấm có chiều dài bằng đúng chiều dài thân khẩu trang sau mỗi
vịng quay.

Hình 1. 6. Hệ thống gồm nhiều con lăn.

Hình 1. 7. Phơi thành phẩm

Bước 4: Hàn quai khẩu trang – Cụm hàn siêu âm 2
Tại khâu tiếp theo trong dây chuyền sản xuất khẩu trang y tế, khẩu trang sau

khi được tạo hình và cắt dời sẽ được chuyển đến cụm thêm dây đeo. Vì trong quá
trình đeo khẩu trang, dây đeo luôn ở trạng thái tương đối căng trong một thời
gian dài. Để tăng cường độ bền liên kết của dây và khẩu trang, cần phải hàn dính
dây đeo vào bốn góc của khẩu trang bằng công nghệ hàn siêu âm tương tự như
cách hàn viền mép khẩu trang ở thao tác bên trên.
Dây đeo của khẩu trang y tế có thể bằng thun hoặc bằng vải khơng dệt và có thể
co giãn, điều chỉnh để phù hợp với từng khuôn mặt khác nhau. Dây đeo được dẫn
từ cuộn dây, kéo ra bởi xylanh. Khi hai ngàm hạ xuống và giữ lấy dây, sẽ có hệ
thống cắt dây. Hai ngàm sẽ đưa dây đeo vào vị trí phù hợp để máy hàn siêu âm
có thể cố định dây đeo.

20


Hình 1. 8. Dán dây đeo vào 2 bên viền khẩu trang.
Bước 5: Khử trùng và đóng gói
Trong tồn bộ quá trình sản xuất khẩu trang, việc tiếp xúc với chi tiết của máy
chắc chắn sẽ khiến khẩu trang bị nhiễm vi khuẩn. Nếu nó là một chiếc khẩu trang
thơng thường, nó khơng cần phải được khử trùng, nhưng tiêu chuẩn y tế đòi hỏi
nhà sản xuất phải đảm bảo vệ sinh khử trùng những chiếc khẩu trang này. Khẩu
trang sử dụng loại vải không dệt sẽ sử dụng một số hóa chất như ethylene oxide
(C2H4O) để tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc và bào tử nấm.
Các lô khẩu trang được chuyển đến phịng khử trùng, sau đó khí ethylene
oxide được bơm vào (minh hoạ bằng hình màu vàng nhưng trên thực tế đây là
khí khơng màu). Q trình khử trùng đã được hồn thành sau khi lượng khí đạt
tới một nồng độ nhất định. Sau đó, khơng khí và nitơ phải được đưa vào phịng
khử trùng để pha lỗng và loại bỏ ethylene oxide, rất nhiều lần, cho đến khi
lượng ethylene oxide còn lại trên bề mặt của khẩu trang đạt tiêu chuẩn. Sau đó
các cơng nhân sẽ xếp số lượng khẩu trang đã quy định vào các túi nilon và cho
vào hộp giấy, đóng gói theo đúng quy chuẩn đã được đề ra.

1.3.3. Các loại dây chuyền sản xuất khẩu trang trên thị trường.
a) Dây chuyền sản xuất khẩu trang y tế bán tự động

Hình 1. 9. Quy trình sản xuất khẩu trang bán tự động.
Hệ thống bao gồm các mô đun sản xuất từng phần khẩu trang được lắp ráp vào
nhau:
-

Máy làm thân khẩu trang

-

Máy dập quai hàn quai
21


-

Máy đóng gói sản phẩm

Tất cả các lọai máy trên đều dựa trên sự hỗ trợ và tác động của con người. Để
tạo ra được chiếc khẩu trang hoàn chỉnh địi hịi sự chính xác của máy với sự hỗ
trợ của con người. Sản phẩm có đẹp có thẩm mỹ cũng một phần phụ thuộc vào
yếu tố người công nhân thực hiện.
Ưu điểm:
● Tiết kiệm nhiều chi phí đầu tư ban đầu
● Tận dụng tối đa được nguồn lực
● Đơn giản và dễ thực hiện
Nhược điểm:
Sản phẩm được làm ra có thể bị lỗi nếu người cơng nhân chưa có nhiều kinh

nghiệm trong vận hành và xử lý máy.
Dưới đây là hình ảnh máy hàn thân khẩu trang y tế bán tự động TM 120:
Máy hàn thân khẩu trang tự động cơng suất 100-120 chiếc/phút.

Hình 1. 10. Máy làm khẩu trang y tế bán tự động TM 120 – Cơ cấu cấp, tạo phôi.
Máy hàn quai thủ công công suất 20-25 chiếc/phút.

22


Hình 1. 11. Máy làm khẩu trang y tế bán tự động TM 120 – Cơ cấu hàn quai
Máy đóng gói sản phẩm: cơng suất 40 – 200 chiếc/phút

Hình 1. 12. Máy đóng gói sản phẩm ALD - 250X
b) Dây chuyền sản xuất khẩu trang y tế tự động
Loại dây chuyền này hiện đang được sử dụng rộng rãi, bao gồm các loại
máy sản xuất ra các sản phẩm hoàn chỉnh theo cơ chế hồn tồn tự động, khơng
cần đến sự tác động của người điều hành. Dây chuyền này có thể tạo ra các loại
khẩu trang từ 1 - 5 lớp cho cả trẻ em và người lớn.
Ưu điểm:
● Tăng cao năng suất: một hệ thống tự động có thể sản xuất từ 10 - 50 thùng mỗi
ngày tương đương với 100 - 200 cái/ phút. Ngược lại, hệ thống bán tự động
chỉ đạt được một nửa năng suất trên.
● Tiết kiệm nhân công: nếu như dây chuyền bán tự động cần nhiều nhân công để
giám sát và vận hành máy thì dây chuyền tự động chỉ cần 1 - 2 người để sắp
xếp thành phẩm.
23


● Vận hành êm ái: máy móc trong dây chuyền tự động vận hành êm ái hơn so

với dây chuyền bán tự động.
● Tỷ lệ phế phẩm thấp hơn: kết quả tỷ lệ phế phẩm ở hệ thống sản xuất khẩu
trang y tế tự động là thấp hơn 2%. Bởi vì máy móc được tích hợp hệ điều
khiển lập trình và có mắt cảm biến điện tử.
Nhược điểm: Giá thành cao hơn so với máy làm khẩu trang y tế bán tự động.

Hình 1. 13. Máy làm khẩu trang y tế tự động.

24


CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2.1. Lựa chọn phương án thiết kế.
Phương án thiết kế:
Sau khi so sánh các loại dây chuyền sản xuất đã tìm hiểu trước đó (chương 1 mục
3.3), cùng với khối lượng kiến thức cũng như chi phí sản xuất máy để phục vụ đồ
án tốt nghiệp, Chúng em lựa chọn tập trung tìm hiểu mơ đun máy hàn quai khẩu
trang.
Để xây dựng hệ thống cơ khí cho máy hàn quai khẩu trang theo yêu cầu. Chúng
ta cùng tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy thông qua sơ đồ khái quát dưới
đây.
Sơ đồ khái quát cấu tạo máy:

Hình 2. 1. Sơ đồ tổng quát các cụm hoạt động trong máy
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi có phơi khẩu trang từ khâu máy hàn thân khẩu trang, người công nhân sẽ
đặt phôi vào đúng vị trí cần hàn quai khẩu trang.Cụm kéo và cắt dây nhằm xác
định chiều dài dây quai đeo. Cụm hàn cố định dây quai với phơi khẩu trang. Sau
khi hồn thành một bên tai đeo, người công nhân xoay phôi để thực hiện hàn quai
25