Thiết kế hệ thống khoan gỗ tự động cho DNTN Kim Long 1

  1
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG

Nguyễn Thành Chung
Lưu Đăng Khoa
Tóm tắt
Đề tài “Thiết kế và chế tạo hệ thống máy khoan gỗ tự động” là một thiết
kế tổng hợp về cơ khí – truyền động, điện – khí nén,… nhằm thay thế người công
nhân trong việc khoan lỗ cho các thanh gỗ dùng làm nguyên liệu đầu vào cho việc
sản suất các mặt hàng Kệ, Vali trong ngành sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ,
đồng thời nhằm mục đích giảm sai lệch trong khi khoan gỗ và cải ti
ến sản xuất,
nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm hàng thủ công mỹ nghệ cho các
doanh nghiệp.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I. SƠ LƯỢC VỀ MẶT HÀNG THỦ
CÔNG MỸ NGHỆ:
Mặt hàng thủ công mỹ nghệ hiện
nay đang rất phát triển tại Biên Hòa và

nhiều nơi khác có giá trị xuất khẩu rất
cao, được thị trường các nước: Mỹ,
Pháp, Đức, Ý, Hàn Quốc, … ưa chuộng.
 
Hình 1. Sản phẩm: Kệ, Vali.
II. CÁC VẤN ĐỀ ĐẶT RA TRONG
THỰC TẾ SẢN XUẤT:
Thực tế tại các doanh nghiệp sản
xuất hàng thủ công mỹ nghệ, đặc biệt là
khi sản xuất các mặt hàng: kệ , vali, …
phải thông qua công đoạn làm khung.
Trong công đoạn này phải tiến hành các
bước như cắt cây, khoan lỗ, làm cửa,
ghép khung…. Khi khoan cửa kệ người
công nhân thường dùng phương pháp
truyền thống là dùng máy khoan bàn và
tốn rất nhiều thờ
i gian cho việc khoan,
làm cử.
  2
1. Các mục tiêu được đề ra:
Trước khi thực hiện đề tài này chúng
tôi xác định hai mục tiêu chính:
¾ Mục tiêu kinh tế : Thiết kế hệ
thống máy khoan gỗ với giá cả
hợp lý nhất.
¾ Mục tiêu kỹ thuật: Phải đạt được
các giải pháp thiết kế tổng hợp
về cơ khí – truyền động, điện –
khí nén, … để hệ thống có thể

hoạt
động ổn định, thay thế tốt
công việc của người công nhân.
2. Mô tả đặc tính kỹ thuật và thiết kế
của hệ thống:
Như đã nêu phần thiết kế máy sẽ
chia ra làm các giai đoạn như sau:
¾ Thiết kế cơ khí – truyền động.
¾ Thiết kế phần điện điều khiển.
IV. THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRUYỀN
ĐỘ
NG:
Việc thiết kế phải bảo đảm tuân theo
các nguyên tắc sau:
9 Hệ thống hoạt động nhịp nhàng,
ổn định.
9 Không gây ra sai lệch các lỗ
khoan.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Và hầu hết các doanh nghiệp
đang sản xuất dưới hình thức thủ công.
Vì vậy năng suất thấp đồng thời gây ra
sai số lớn đặc biệt là công đoạn khoan
cửa kệ hoặc vali.
Từ thực tế và những khó khăn tại
doanh nghiệp sản xuất hàng thủ công
mỹ nghệ, nên chúng tôi đã đi vào
nghiên cứu và thiết kế hệ thống máy
khoan gỗ tự động t
ừ khâu cấp liệu đến
khoan hai lỗ cho thanh gỗ cung cấp cho
các công đoạn tiếp theo, hệ thống còn
có thể thay đổi khoảng cách giữa hai lỗ
khoan một cách nhanh chóng. Do đó
việc tăng năng suất sản xuất, nâng cao

độ chính xác, giảm tối thiểu các sai lệch
trong quá trình khoan gỗ là yêu cầu cần
thiết đối với các doanh nghiệp sản xuất
thủ công mỹ nghệ.
III. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:
Được sự chấp thuận của Hội
đồng khoa học và đào tạo khoa Cơ Điện
trường Đại học Lạc Hồng, đề tài được
mang tên: “Thiết kế hệ thống máy
khoan gỗ tự động” đã được triển khai
thiết kế và chế tạo nhằm khắc phục các
hạn chế nói trên cho quá trình sản xuất
của ngành thủ công mỹ nghệ.
 
  3
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 Bảo đảm an toàn cho công nhân
khi làm việc với máy.
1. Chọn thiết bị:
Để chọn thiết bị truyền động cho
phần cơ khí chúng tôi đã tham khảo tài
liệu thiết kế [1], và thiết bị của các nhà
sản xuất [2].
Cylinder khí nén tác động kép 2 chiều
và valve đảo chiều khí nén được chọn
để truyền động cho hệ thống cơ khí của
máy
.

Hình 3. Valve và Cylinder.
Hai loại thiết bị này sẽ được sử
dụng trong hầu hết các chi tiết cơ khí và
truyền động của hệ thống máy khoan gỗ
tự động.
Để thiết kế hệ thống cơ khí của

máy được phù hợp chúng tôi đã tham
khảo tài liệu thiết kế cơ khí dạng 3D.
Qua đó phần cơ khí sẽ chia làm 4 cơ
cấu: Cơ cấu cấp g
ỗ. Cơ cấu kẹp gỗ. Cơ
cấu khoan
gỗ. Cơ cấu gạt gỗ.
2.Cơ cấu cấp gỗ:
Cơ cấu cấp gỗ có nhiệm vụ cung
cấp các thanh gỗ có kích thước 20 x 20
x 300 mm cho hệ thống hoạt động,
được thực hiện bởi xilanh đẩy gỗ có
hành trình 350 mm. Khi các thanh gỗ
được cho vào phễu, nó sẽ rơi xuống cơ
cấu dẫn hướng nhờ có cơ cấu băng tải
đảo đều các thanh gỗ bị ép vào nhau do
lực ma sát lớn và được xilanh đẩy gỗ
đẩy tới vị trí kẹp.
Hình
4. Cơ cấu cấp gỗ.
3. Cơ cấu kẹp gỗ:
Cơ cấu này có nhiệm vụ kẹp chặt thanh
gỗ do cơ cấu cấp gỗ đưa tới. Nó sẽ kẹp
chặt thanh gỗ khi xilanh đẩy dàn khoan
xuống tiến hành công việc khoan lỗ thì
thanh gỗ sẽ không bị trượt ra ngoài,
giúp cho việc khoan lỗ đạt được hiệu
quả cao nhất.
  4
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Hình 5. Cơ cấu kẹp gỗ.
4. Cơ cấu khoan gỗ:
Các thanh gỗ sau khi được cơ cấu kẹp
gỗ kẹp chặt, xilanh đẩy dàn khoan

xuống, đồng thời hai động cơ khoan
được khởi động để thực hiện công việc
khoan lỗ, khi xilanh đi hết hành trình,
lúc này xilanh đẩy dàn khoan sẽ lùi về
và sau đó xilanh kẹp gỗ lùi về.
Ở cơ cấu này còn bố trí rãnh dẫn hướng
tránh rung động cho
động cơ khoan giúp
cho các lỗ sau khi khoan không bị sai
lệch kích thước. Ngoài ra ở cơ cấu này
còn có bộ phận tăng đưa được gá trên
hai động cơ khoan giúp điều chỉnh
khoảng cách lỗ khoan.

Hình 6: cơ cấu khoan gỗ.
 
5.Cơ cấu gạt gỗ:
Đây là công đoạn sau cùng của
hệ thống. Các thanh gỗ sau khi khoan
được xilanh gạt gỗ gạt vào thùng chứa.
Xilanh gạt thanh gỗ được bố trí phía
dưới ở trọng tâm thanh gỗ.

Hình 7. Cơ cấu gạt gỗ.
6. Hệ thống hoàn chỉnh:

Hình 8. Hệ thống máy khoan gỗ hoàn
chỉnh.

V. PHẦN THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN:

Mạch điều khiển được chọn để
thiết kế sẽ là Rơle kết hợp với khí nén
vì nó đáp ứng được yêu cầu điều khiển
của hệ thống và có giá thành rất rẻ.
  5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Sơ đồ mạch khí nén:
Hình 9. Sơ đồ mạch khí nén.
Sơ đồ mạch điều khiển:
 
Hình 10. Sơ đồ mạch điều khiển.
Sơ đồ mạch động lực:
 
Hình 11. Sơ đồ mạch động lực.
VI. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỀ
TÀI:
Thời gian hoàn thành một chu kỳ
khoan lỗ thành phẩm khi đưa vào thử
nghiệm:
Chu kỳ khoan lỗ = 4 giây/ thanh gỗ.
Với nhiều ưu điểm hơn so với
phương pháp khoan gỗ bằng máy khoan
bàn truyền thống, hệ thống máy khoan
gỗ tự động hoạt động rất hiệu quả và ổn
định giúp các doanh nghiệp sản suất
hàng thủ công mỹ nghệ:
- Tăng năng suất.
- Nâng cao chất lượng sản phẩm. 
- Rút ngắn thời gian cho việc
khoan gỗ.
- Độ
chính xác của hai lỗ khoan trên
thanh gỗ được cải thiện.
VII. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ
TÀI:

Tiếp tục nghiên cứu cải tiến cơ
cấu cấp gỗ khi hệ thống cần khoan
những thanh gỗ có kích thước khác
nhau, khi hệ thống cần nâng cấp hay đòi
hỏi những yêu cầu cao hơn thì nên sử
dụng các cảm biến để phát hiện mũi
khoan bị gãy khi khoan, các bộ đếm
Counter và màn hình hi
ển thị để đếm
các sản phẩm mà hệ thống đã khoan
được, và có thể dùng Vi Xử Lý hay
PLC để điều khiển.