Đồ án Khoa Cơ Điện Điện Tử: Nghiên cứu Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động - Đại học Lạc Hồng

Đồ án khoa Cơ Điện Điện Tử Đại học Lạc Hồng khóa 14. Tham khảo các dự án tốt nghiệp, đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên. Tải miễn phí!

Trường đại học

Đại học Lạc Hồng

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Báo cáo nghiên cứu khoa học

2022

53
2
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Khám phá Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động Lạc Hồng Bí quyết nâng tầm công nghiệp may

Sự phát triển của nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã đặt ra yêu cầu bức thiết về việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, đặc biệt trong ngành may mặc. Tại Việt Nam, nhiều doanh nghiệp vẫn đang đối mặt với những thách thức về năng suất và chất lượng do phụ thuộc vào các công đoạn thủ công, điển hình là việc cắt chỉ thừa. Nhận thấy thực trạng này, sinh viên Đại học Lạc Hồng đã triển khai Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động, mang đến một giải pháp công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa công đoạn may.

Đề tài "Nghiên cứu, Thiết kế và Chế tạo Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động" do nhóm sinh viên Trần Ngọc Hưng, Đinh Tiến Nam, Hồ Đình Thịnh thuộc khoa Cơ Điện – Điện Tử, Đại học Lạc Hồng thực hiện vào tháng 03 năm 2022, dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Hoàng Anh. Đồ án không chỉ thể hiện năng lực nghiên cứu và sáng tạo của sinh viên mà còn giải quyết một vấn đề cấp bách trong quy trình sản xuất may tại các doanh nghiệp như Ansell Vina – một công ty sản xuất găng tay và đồ bảo hộ hàng đầu thế giới. Mục tiêu chính là chuyển đổi từ phương pháp cắt chỉ thủ công tốn thời gian, hiệu quả thấp sang một hệ thống cắt chỉ tự động hoặc bán tự động, góp phần nâng cao năng suất may mặc và giảm thiểu chi phí nhân công. Sáng kiến này đặc biệt chú trọng đến việc tái sử dụng bobbin chỉ, một khía cạnh ít được quan tâm trên thị trường, đồng thời đảm bảo hệ thống cơ khí chính xácan toàn lao động ngành may. Việc áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất là động lực mạnh mẽ để các doanh nghiệp Việt Nam cạnh tranh và phát triển, tiệm cận với trình độ của các nước tiên tiến trên thế giới. Đồ án tốt nghiệp cơ điện tử này của Đại học Lạc Hồng là một minh chứng cụ thể cho định hướng đó, cung cấp một giải pháp cắt chỉ thừa hiệu quả và bền vững cho ngành công nghiệp may mặc.

1.1. Bối cảnh và mục tiêu của Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động

Trong bối cảnh công nghiệp hóa mạnh mẽ, ngành may mặc Việt Nam vẫn còn nhiều công đoạn phụ thuộc vào sức lao động thủ công, gây lãng phí thời gian và giảm hiệu suất. Cụ thể, tại công ty TNHH Ansell Vina, khâu cắt chỉ thừa vẫn được thực hiện hoàn toàn bằng tay, với công nhân đặt cuộn chỉ lên mâm, cố định và dùng dao nhiệt cắt từng mảng nhỏ. Quy trình này cho năng suất thấp, độ chính xác không cao và phụ thuộc lớn vào kỹ năng của người lao động. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn này, ban lãnh đạo Ansell Vina đã đặt ra yêu cầu về việc "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy cắt chỉ thừa tự động". Đồ án của Đại học Lạc Hồng ra đời nhằm đáp ứng yêu cầu đó, hướng tới một thiết bị cắt chỉ may công nghiệp có khả năng vận hành ổn định, hiệu quả, giúp nâng cao năng suất may mặc và giảm thiểu sai sót.

1.2. Vai trò của Đại học Lạc Hồng trong phát triển công nghệ may

Đại học Lạc Hồng là một trong những cơ sở đào tạo đi đầu trong việc khuyến khích sinh viên áp dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn của doanh nghiệp. Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động là một ví dụ điển hình cho định hướng này. Thông qua việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy tự động, sinh viên không chỉ củng cố kiến thức về kỹ thuật điều khiển tự động, cơ khí chính xác mà còn trực tiếp đóng góp vào sự phát triển của công nghệ may trong nước. Sự hợp tác giữa nhà trường và doanh nghiệp giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận công nghệ hiện đại, hiểu rõ các yêu cầu kỹ thuật và môi trường sản xuất công nghiệp. Đây là một bước tiến quan trọng, khẳng định vai trò của các trường đại học trong việc cung cấp nguồn nhân lực chất lượng cao và các giải pháp đổi mới sáng tạo cho ngành công nghiệp.

II. Thách thức cắt chỉ thủ công Vì sao cần Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động

Tại các nhà máy may mặc hiện nay, việc xử lý chỉ thừa sau khi hoàn tất sản phẩm vẫn là một trong những công đoạn tốn kém và thiếu hiệu quả nhất nếu thực hiện thủ công. Quy trình sản xuất may truyền thống yêu cầu một lượng lớn nhân công cho việc cắt, dọn chỉ, dẫn đến chi phí vận hành cao và khó kiểm soát chất lượng đồng đều. Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động ra đời như một giải pháp cắt chỉ thừa tối ưu, giải quyết triệt để những bất cập này. Phương pháp cắt thủ công, như được khảo sát tại công ty Ansell Vina, không chỉ mất thời gian mà còn mang lại hiệu quả thấp, độ chính xác kém, và hoàn toàn phụ thuộc vào tình trạng sức khỏe, kinh nghiệm, tay nghề của từng công nhân. Điều này dẫn đến sự không đồng đều về chất lượng sản phẩm và khó khăn trong việc nâng cao năng suất may mặc tổng thể.

Ngoài ra, việc tái sử dụng các cuộn bobbin chỉ còn sót lại cũng là một vấn đề. Đa số các công đoạn trong quy trình sản xuất may đã được tự động hóa, nhưng khâu cắt chỉ thừa để tái sử dụng bobbin lại bị bỏ qua, dẫn đến lãng phí nguyên vật liệu. Các loại dao cắt chỉ bằng tay hiện có trên thị trường, như dao nhiệt hoặc dao cắt điện Proskit MS-551B, thường không theo kích thước hay quy chuẩn để có thể vận hành tốt trong môi trường công nghiệp liên tục. Điều này tạo ra một lỗ hổng lớn trong chuỗi sản xuất, nơi mà một thiết bị cắt chỉ may công nghiệp chuyên dụng là vô cùng cần thiết để giảm lãng phí sản xuất và tăng tính hiệu quả. Chính từ những thực trạng đó, nhu cầu về một hệ thống cắt chỉ tự động hoặc bán tự động trở nên cấp thiết, không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra, góp phần nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường.

Việc đầu tư vào máy cắt chỉ thừa bán tự động không chỉ là một khoản chi phí mà là một bước đi chiến lược để hiện đại hóa sản xuất. Nó giúp giảm gánh nặng lao động, tối ưu hóa nguồn lực và đảm bảo an toàn lao động ngành may khi hạn chế tiếp xúc trực tiếp với dao cắt. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một môi trường làm việc hiệu quả hơn, với chất lượng sản phẩm ổn định và năng suất may mặc được cải thiện đáng kể.

2.1. Hạn chế của quy trình cắt chỉ thủ công truyền thống

Quy trình cắt chỉ thủ công tại các nhà máy may, như Ansell Vina, bộc lộ nhiều hạn chế nghiêm trọng. Đầu tiên, đây là một công đoạn tốn rất nhiều thời gian, làm chậm tổng thể quy trình sản xuất may. Người công nhân phải thực hiện các thao tác đặt, cố định và cắt chỉ từng chút một, đòi hỏi sự kiên nhẫn và tỉ mỉ. Thứ hai, năng suất từ việc làm thủ công rất thấp và không ổn định, phụ thuộc vào tốc độ, sức khỏe, và kinh nghiệm của từng người. Điều này dẫn đến sự biến động trong lượng sản phẩm hoàn thành mỗi ngày. Cuối cùng, độ chính xác của việc cắt chỉ thủ công không cao, dễ gây ra sai sót, làm giảm chất lượng sản phẩm và tăng tỷ lệ phế phẩm, trực tiếp ảnh hưởng đến mục tiêu giảm lãng phí sản xuấtnâng cao năng suất may mặc.

2.2. Nhu cầu về một giải pháp cắt chỉ tự động hóa cho ngành may

Trước những hạn chế của phương pháp thủ công, nhu cầu về một giải pháp cắt chỉ thừa tự động hóa trở nên cấp thiết. Các doanh nghiệp cần một thiết bị cắt chỉ may công nghiệp có khả năng hoạt động liên tục, ổn định và chính xác, giúp tối ưu hóa công đoạn may. Mục tiêu là giảm thiểu sự phụ thuộc vào lao động thủ công, từ đó tiết kiệm chi phí nhân công và nâng cao chất lượng sản phẩm. Một máy cắt chỉ thừa bán tự động hoặc hoàn toàn tự động sẽ giúp chuẩn hóa quy trình, đảm bảo mỗi bobbin chỉ được xử lý hiệu quả, sạch sẽ để tái sử dụng, góp phần đáng kể vào việc nâng cao năng suất may mặc và hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp. Điều này không chỉ là nâng cấp công nghệ mà còn là chiến lược để tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường.

III. Phương pháp Thiết kế Máy Cắt Chỉ Cơ cấu cơ khí và cấu tạo chính xác

Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động của Đại học Lạc Hồng đã tập trung vào việc thiết kế máy cắt chỉ với các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn của công ty Ansell Vina. Các yêu cầu bao gồm tốc độ cắt nhanh (45-60 giây/bobbin), khả năng chứa tối thiểu 3 phôi, tỷ lệ sạch chỉ đạt 90%, tích hợp nút dừng khẩn cấp (Emergency), màn hình HMI, và khả năng điều chỉnh kích thước bobbin. Để đạt được những mục tiêu này, nhóm nghiên cứu đã khảo sát, phân tích và đưa ra các cơ cấu phù hợp, sử dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng, tính toán và phân tích độ bền cho từng bộ phận, đảm bảo một hệ thống cơ khí chính xác.

Cấu tạo tổng thể của Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động được chia thành năm cụm cơ cấu chính: Cụm cơ cấu vitme, cụm cơ cấu dao nhiệt chống va đập, cơ cấu chặn và kẹp bobbin, cơ cấu rãnh trượt đưa hàng vào, và cụm cơ cấu thoát hàng bằng máng trượt. Mỗi cụm đều có nhiệm vụ cụ thể để đảm bảo quá trình cắt chỉ diễn ra liên tục và hiệu quả. Cụm cơ cấu vitme theo trục X chịu trách nhiệm xác định vị trí bobbin, trong khi cụm cơ cấu dao nhiệt, chống va đập theo trục Z thực hiện nhiệm vụ cắt lượng chỉ còn lại bằng dao nhiệt. Cơ cấu chặn và kẹp bobbin có nhiệm vụ giữ bobbin ổn định và cung cấp bobbin cho lần cắt tiếp theo, còn cơ cấu rãnh trượt giúp đưa bobbin đã cắt ra ngoài một cách tự động.

Việc lựa chọn các linh kiện cơ khí được thực hiện một cách cẩn trọng. Các động cơ bước KH4254-B95601 và KH57 (NEMA 23) được sử dụng để điều khiển cụm di chuyển vitme, nhờ khả năng điều khiển tốc độ tốt, vị trí chính xác cao và không gây tiếng ồn. Dao nhiệt được làm từ vật liệu đồng để đảm bảo tính dẫn nhiệt tối ưu, cùng với cơ cấu chống va đập sử dụng trục lò xo để giảm chấn, hạn chế sai số trong quá trình vận hành. Các xi lanh khí nén CDG1BN12-50Z và CDG1BN12-100Z được tính toán kỹ lưỡng để thực hiện chức năng kẹp và chặn bobbin, đảm bảo bobbin được cố định chắc chắn tại vị trí cắt. Thiết kế máy cắt chỉ này không chỉ tối ưu về chức năng mà còn về kích thước nhỏ gọn, tối đa hóa diện tích sử dụng trong nhà máy, góp phần chế tạo máy tự động hiệu quả cho công nghệ may.

3.1. Các cụm cơ cấu chính của Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động

Máy cắt chỉ thừa bán tự động bao gồm năm cụm cơ cấu cốt lõi, hoạt động hài hòa để thực hiện quy trình cắt chỉ. Cụm cơ cấu vitme (trục X và Z) đảm bảo di chuyển dao cắt đến đúng vị trí cần thiết. Cụm dao nhiệt có nhiệm vụ cắt chỉ, được thiết kế với lưỡi dao đồng và cơ cấu lò xo chống va đập để bảo vệ bobbin. Cơ cấu chặn và kẹp bobbin sử dụng xi lanh khí nén để cố định và cấp bobbin. Rãnh trượt đưa bobbin vào và máng trượt thoát hàng ra ngoài, tất cả tạo nên một hệ thống cơ khí chính xác, hoạt động bán tự động hiệu quả, giải quyết vấn đề lãng phí chỉ và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

3.2. Lựa chọn và tính toán linh kiện cơ khí trọng yếu

Việc lựa chọn linh kiện cơ khí là yếu tố then chốt quyết định hiệu suất của máy cắt chỉ thừa bán tự động. Động cơ bước được chọn vì khả năng điều khiển vị trí chính xác cao và vận tốc tốt, đáp ứng yêu cầu di chuyển cơ cấu dao cắt. Cụ thể, các động cơ KH4254-B95601 và KH57 đã được tính toán kỹ lưỡng. Dao nhiệt được thiết kế đặc biệt từ vật liệu dẫn nhiệt tốt như đồng, kết hợp với cơ cấu chống va đập để đảm bảo an toàn và giảm sai số. Các xi lanh khí nén (CDG1BN12-50Z, CDG1BN12-100Z) được lựa chọn dựa trên công thức tính toán lực, đường kính và hành trình phù hợp, đảm bảo bobbin được kẹp chặt và cấp phôi ổn định. Toàn bộ quá trình lựa chọn này nhằm tối ưu hóa hiệu suất và độ bền cho thiết kế máy cắt chỉ.

IV. Cách Điều khiển Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động Công nghệ PLC và Khí nén

Để đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định cho Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động, nhóm nghiên cứu Đại học Lạc Hồng đã đưa ra quyết định chiến lược về hệ thống điều khiển. Sau khi cân nhắc giữa vi điều khiển và PLC trong máy công nghiệp, phương án điều khiển bằng PLC đã được lựa chọn. Lợi ích của PLC bao gồm khả năng kết nối với màn hình máy tính, dễ dàng sửa chữa, độ phổ biến cao trong môi trường công nghiệp, và tuổi thọ ổn định hơn so với vi điều khiển. Cụ thể, PLC Mitsubishi FX2N-32MT được sử dụng làm bộ não điều khiển chính cho hệ thống cắt chỉ tự động này, đảm bảo độ tin cậy và linh hoạt trong vận hành.

Hệ thống điện của máy được thiết kế một cách tổng quan và chi tiết, bao gồm các sơ đồ đấu nối PLC FX-2N với Drive TB6600 (điều khiển Motor điều khiển máy cắt chỉ), với relay trung gian (điều khiển van điện cho xi lanh), với màn hình HMI, và với các cảm biến trong máy may. Các cảm biến quang Autonics BS5-L2M và BJ3M-PDT-F đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí bobbin, hành trình về home của trục X, Z, và phát hiện sự có mặt của cuộn chỉ. Đồng hồ nhiệt REX-C100 được tích hợp để điều khiển nhiệt độ của dao cắt một cách chính xác. Các linh kiện khác như Aptomat, nguồn tổ ong, nút nhấn, relay công nghiệp đều được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và ổn định cho toàn bộ thiết bị cắt chỉ may công nghiệp.

Bên cạnh hệ thống điều khiển điện tử, phần khí nén cũng đóng vai trò thiết yếu. Các xi lanh khí nén được điều khiển bởi van 5/2 SY3220-5LZD-C6. Việc sử dụng van này cho phép dừng khẩn cấp mà không ảnh hưởng đến bobbin hay thiết bị trên máy, nâng cao an toàn lao động ngành may. Bộ điều áp AirTac SR200-08 được tích hợp để duy trì áp suất khí nén ổn định (0.05 đến 0.7 MPa), đảm bảo hiệu quả làm việc và tuổi thọ của hệ thống. Tổng thể, sự kết hợp giữa kỹ thuật điều khiển tự động bằng PLC và hệ thống khí nén đã tạo nên một máy cắt chỉ thừa bán tự động hoạt động trơn tru, hiệu quả, góp phần tối ưu hóa công đoạn maynâng cao năng suất may mặc.

4.1. Lựa chọn và lập trình hệ thống điều khiển PLC

Việc lựa chọn PLC làm bộ điều khiển trung tâm cho máy cắt chỉ thừa bán tự động là quyết định tối ưu, phù hợp với môi trường sản xuất công nghiệp. PLC Mitsubishi FX2N-32MT được chọn vì tính ổn định, dễ lập trình và khả năng tích hợp với các thiết bị khác như HMI và motor điều khiển máy cắt chỉ. Chương trình điều khiển được thiết kế để quản lý các chu trình cắt chỉ, di chuyển trục X, Z, hoạt động của các xi lanh và kiểm soát nhiệt độ dao cắt. Giao diện HMI cho phép người vận hành dễ dàng điều chỉnh các thông số như kích thước bobbin, chọn chế độ thủ công hoặc tự động, và dừng khẩn cấp khi cần thiết. Sự kết hợp giữa PLC và HMI tạo ra một hệ thống cắt chỉ tự động linh hoạt và thân thiện với người dùng.

4.2. Ứng dụng cảm biến và hệ thống khí nén trong vận hành máy

Để đảm bảo độ chính xác và an toàn, máy cắt chỉ thừa bán tự động tích hợp nhiều cảm biến trong máy may và một hệ thống khí nén hiệu quả. Cảm biến quang (Autonics BS5-L2M, BJ3M-PDT-F) được sử dụng để phát hiện bobbin, kiểm soát hành trình di chuyển và đảm bảo an toàn cho các cụm cơ khí. Hệ thống khí nén, bao gồm các xi lanh và van điều khiển (van 5/2 SY3220-5LZD-C6), chịu trách nhiệm cho các thao tác kẹp, chặn bobbin và các cơ cấu chuyển động phụ trợ. Bộ điều áp AirTac SR200-08 duy trì áp suất ổn định, kéo dài tuổi thọ thiết bị. Sự phối hợp chặt chẽ giữa kỹ thuật điều khiển tự động, cảm biến và khí nén tạo nên một thiết bị cắt chỉ may công nghiệp hoạt động đáng tin cậy, góp phần vào giảm lãng phí sản xuất và tăng cường an toàn lao động ngành may.

V. Đánh giá Hiệu quả Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động Nâng cao Năng suất May Mặc

Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động - Lạc Hồng không chỉ dừng lại ở việc thiết kế và chế tạo. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm và đánh giá chi tiết, nhằm xác định hiệu suất thực tế và các vấn đề cần khắc phục. Bảng thực nghiệm và đánh giá đã ghi nhận các lỗi phát sinh như đánh dấu IMAX không chuẩn, van tiết lưu bị lỏng, tủ màn hình yếu, xi lanh lắp chưa chặt, ốc bắt cảm biến không phù hợp, và contactor thiếu relay nhiệt. Tất cả các lỗi này đều đã được phân tích nguyên nhân và đưa ra giải pháp khắc phục triệt để, đảm bảo hệ thống cắt chỉ tự động hoạt động ổn định và an toàn.

Sau khi khắc phục các lỗi, Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động đã cho thấy những cải thiện đáng kể về hiệu quả kỹ thuật và kinh tế. Về mặt kỹ thuật, máy đáp ứng được yêu cầu tốc độ cắt 45-60 giây/bobbin, khả năng cấp phôi liên tục (tối thiểu 3 bobbin), và tỷ lệ sạch chỉ đạt 90%. Khả năng thay đổi kích thước bobbin linh hoạt thông qua HMI cũng là một điểm cộng lớn, giúp thiết bị cắt chỉ may công nghiệp này phù hợp với nhiều loại sản phẩm khác nhau. Đặc biệt, việc tích hợp nút dừng khẩn cấp (Emergency) và các cơ chế chống va đập giúp tăng cường an toàn lao động ngành may.

Về mặt hiệu quả kinh tế, việc áp dụng máy cắt chỉ thừa bán tự động mang lại lợi ích rõ rệt cho doanh nghiệp. Giảm sự phụ thuộc vào lao động thủ công giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nhân công, đồng thời giảm lãng phí sản xuất do độ chính xác cao và khả năng tái sử dụng bobbin. Sự ổn định và liên tục của máy giúp nâng cao năng suất may mặc tổng thể, tạo ra sản phẩm chất lượng đồng đều hơn. Điều này không chỉ giúp công ty Ansell Vina tối ưu hóa hoạt động mà còn nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường, khẳng định giá trị của một giải pháp cắt chỉ thừa hiện đại và hiệu quả.

5.1. Kết quả thực nghiệm và các vấn đề được khắc phục

Quá trình thực nghiệm máy cắt chỉ thừa bán tự động đã ghi nhận nhiều vấn đề ban đầu, nhưng tất cả đều được nhóm nghiên cứu Đại học Lạc Hồng giải quyết một cách khoa học. Các lỗi như định vị không chính xác, linh kiện lỏng lẻo hay thiếu tính năng an toàn đều được phân tích kỹ lưỡng. Ví dụ, việc thay thế ốc lục giác trong bằng ốc lục giác ngoài cho cảm biến, hoặc lắp thêm relay nhiệt cho contactor đã khắc phục được những sai sót quan trọng. Quá trình này không chỉ chứng minh tính khả thi của thiết kế máy cắt chỉ mà còn thể hiện năng lực giải quyết vấn đề của đội ngũ sinh viên, biến các thách thức thành cơ hội cải tiến để tạo ra một hệ thống cơ khí chính xác và đáng tin cậy.

5.2. Hiệu quả kinh tế và kỹ thuật khi ứng dụng giải pháp này

Ứng dụng máy cắt chỉ thừa bán tự động mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật vượt trội. Về kinh tế, máy giúp giảm lãng phí sản xuất nguyên vật liệu và chi phí nhân công đáng kể. Với tốc độ xử lý nhanh và khả năng làm việc liên tục, máy góp phần nâng cao năng suất may mặc tổng thể. Về kỹ thuật, máy đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình cắt, cải thiện chất lượng sản phẩm đầu ra và tính đồng đều. Khả năng điều chỉnh linh hoạt theo kích thước bobbin, tích hợp màn hình HMI và nút dừng khẩn cấp cũng tăng cường tính tiện lợi và an toàn lao động ngành may. Đây là một giải pháp cắt chỉ thừa toàn diện, giúp doanh nghiệp tối ưu hóa hoạt động và tăng cường lợi thế cạnh tranh, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ may.

VI. Tầm nhìn Tương lai Phát triển Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Lạc Hồng tiếp theo

Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động - Lạc Hồng đã đạt được những thành công đáng ghi nhận, tạo tiền đề vững chắc cho các nghiên cứu và phát triển tiếp theo trong lĩnh vực tự động hóa ngành may. Công trình này không chỉ là một đồ án tốt nghiệp cơ điện tử mà còn là một minh chứng cho khả năng ứng dụng khoa học công nghệ vào giải quyết các vấn đề thực tiễn của doanh nghiệp. Việc chế tạo máy tự động hoặc bán tự động như thế này góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh của các xưởng may Việt Nam trên thị trường quốc tế, đặc biệt trong bối cảnh các yêu cầu về năng suất và chất lượng ngày càng cao.

Tương lai của thiết bị cắt chỉ may công nghiệp này có thể bao gồm nhiều cải tiến và mở rộng. Một trong những hướng phát triển tiềm năng là nâng cấp từ hệ thống bán tự động lên hoàn toàn tự động, tích hợp thêm các tính năng như phân loại bobbin tự động, kiểm tra chất lượng chỉ thừa bằng hệ thống thị giác máy (machine vision), hoặc kết nối với các hệ thống quản lý sản xuất (MES) để thu thập dữ liệu và tối ưu hóa quy trình. Việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong việc nhận diện và xử lý các loại chỉ thừa phức tạp cũng là một hướng đi đầy hứa hẹn. Những cải tiến này sẽ tiếp tục tối ưu hóa công đoạn may, giảm lãng phí sản xuất đến mức tối đa và nâng cao năng suất may mặc lên một tầm cao mới.

Ngoài ra, khả năng nhân rộng mô hình máy cắt chỉ thừa bán tự động này cho các loại vật liệu hoặc công đoạn sản xuất khác trong ngành may cũng cần được xem xét. Việc tạo ra các phiên bản máy với kích thước và công suất khác nhau để phù hợp với quy mô sản xuất từ nhỏ đến lớn sẽ mở rộng thị trường và tác động tích cực đến toàn ngành. Sự thành công của Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động tại Đại học Lạc Hồng là nguồn cảm hứng để tiếp tục nghiên cứu, phát triển những giải pháp cắt chỉ thừa tiên tiến hơn, đóng góp vào sự phát triển bền vững của công nghệ may và nền công nghiệp Việt Nam nói chung. Đây là bước đệm quan trọng để Việt Nam khẳng định vị thế trong chuỗi cung ứng toàn cầu.

6.1. Tiềm năng nâng cấp và phát triển thành hệ thống tự động hoàn toàn

Tiềm năng nâng cấp máy cắt chỉ thừa bán tự động lên hệ thống cắt chỉ tự động hoàn toàn là rất lớn. Việc tích hợp robot hoặc các cơ cấu chấp hành tiên tiến hơn có thể loại bỏ hoàn toàn sự can thiệp của con người trong quá trình cấp phôi và thu hồi sản phẩm. Hệ thống có thể được trang bị thêm các cảm biến trong máy may thông minh và thuật toán học máy để tự động điều chỉnh thông số cắt phù hợp với từng loại chỉ và kích thước bobbin, tối ưu hóa hiệu quả. Mục tiêu là tạo ra một thiết bị cắt chỉ may công nghiệp tự động hoàn toàn, có khả năng hoạt động liên tục 24/7 với độ chính xác và năng suất tối đa, giảm thiểu sai sót và giảm lãng phí sản xuất.

6.2. Mở rộng ứng dụng và tác động đến ngành công nghiệp may Việt Nam

Thành công của Đồ án Máy Cắt Chỉ Thừa Bán Tự Động không chỉ giới hạn ở một sản phẩm. Nó mở ra khả năng mở rộng ứng dụng cho nhiều công đoạn khác trong ngành may, nơi cần xử lý các vật liệu tương tự hoặc các quy trình bán tự động khác. Tác động của nó đến ngành công nghiệp may Việt Nam là rất lớn, giúp các doanh nghiệp nhỏ và vừa tiếp cận công nghệ tự động hóa với chi phí hợp lý hơn, từ đó nâng cao năng suất may mặc và khả năng cạnh tranh. Điều này thúc đẩy sự chuyển dịch từ sản xuất gia công sang sản xuất có giá trị gia tăng cao, góp phần vào mục tiêu hiện đại hóa và công nghiệp hóa đất nước.

27/09/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề về việc “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy cắt chỉ thừa tự động”. Tổng quan về công ty Ansell Vina 1. Giới thiệu về công ty và sản phẩm 1.1 Giới thiệu tổng quan về công ty Ansell Vina Ansell là một trong những công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực thiết kế, phát triển và sản xuất các sản phẩm bảo vệ cơ thể bao gồm các sản phẩm bảo vệ bàn tay và cánh tay. Tại đây, họ sử dụng nhiều máy móc, thiết bị công nghệ hiện đại để tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao.

Với nguồn nhân lực nhiều được đào tạo kỹ lưỡng cùng với việc áp dụng hệ thống quản lý chất lượng, Ansell Vina có năng lực làm ra những sản phẩm có chất lượng cao, đáp ứng được yêu cầu khắt khe, khó tính của các công ty trong và ngoài nước. 1 Công ty TNHH sản xuất toàn cầu Ansell Việt Nam.2 Sản phẩm của công ty Ansell Vina Hình 1. 2 Các dòng sản phẩm găng tay của công ty Ansell. 3 Các mẫu đồ bảo hộ trong môi trường hóa chất.

Tình hình sản xuất tại công ty và đối tượng nghiêm cứu 1. Tình hình hiện tại của Công ty Tại công ty TNHH Ansell Vina, có rất nhiều hệ thống máy tự động được chế tạo đưa vào các dây chuyền sản xuất, các dây chuyền sản xuất đang dần chuyển dần sang tự động hoàn toàn để giảm đi một chi phí nhân công đáng kể và tăng năng suất, chất lượng sản phẩm hơn.2 Đối tượng nghiên cứu Tuy nhiên sau quá trình khảo sát, cải tiến quy trình hoạt động do công ty tổ chức. Bên khảo sát thấy còn tồn tại khâu cắt lượng chỉ thừa, không được sử dụng nữa vẫn được làm bằng phương pháp thủ công. Quá trình này được thực hiện khá lâu, công nhân sẽ tiến hành đặt cuộn chỉ lên mâm cắt, cố định chúng rồi tiến hành dùng dao nhiệt để cắt từng mảng nhỏ từ trên xuống, cho tới khi lấy được hoàn toàn lượng chỉ còn sót lại trên cuộn chỉ.

Dưới đây là quy trình cắt chỉ thủ công mà công ty đang áp dụng trong sản xuất: Hình 1. 4 Quy trình cắt chỉ thủ công tại công ty TNHH Ansell Vina. Năng suất từ việc làm thủ công mang lại hiệu quả thấp, mang tính tương đối cao, tính chính xác thấp, còn phụ thuộc nhiều vào năng suất người công nhân. Do đó, công ty TNHH Ansell Vina đã chấp nhận việc cải tiến với nhóm khảo sát để đặt yêu cầu thiết kế một máy cắt chỉ thừa tự động chạy ổn định, hiệu quả mang lại hiệu quả, năng suất cao.3 Những yêu cầu của công ty đưa ra cho nhóm khảo sát - Yêu cầu về cơ khí: + Máy có kích thước nhỏ gọn, tối ưu nhất về mặt diện tích trong công ty.

+ Chứa được tối thiểu 3 phôi trong lúc hoạt động. + Tỷ lệ sạch chỉ tầm 90%. + Có nút Emergency để dừng khẩn cấp bảo đảm an toàn. + Kèm theo một màn hình HMI.

- Yêu cầu về chương trình: + Hệ thống phải có màn hình HMI để hiện thị các chế độ tương thích đang hoạt động, đồng thời có thể điều chỉnh được kích thước bobin chỉ khác nhau khi đổi loại sản phẩm bobin khác. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan về các máy, dây chuyền tự động và các phương pháp điều khiển hệ thống tự động ở Việt Nam và thế giới. Nghiên cứu kết quả các công trình về sản xuất đã được công bố trên các tạp chí trong và ngoài nước.

Thiết kế và lựa chọn những cơ cấu phù hợp với máy để cải tiến cho phù hợp với từng nhiệm vụ. Chế tạo các cụm máy tự động nhằm thay thế các công đoạn thủ công và tránh gây lãng phí thời gian làm ra sản phẩm đạt được năng suất cao. Phương pháp nghiên cứu 2. Nghiên cứu tổng quan Qua sách báo, giáo trình, internet,.

chọn lọc các thông tin kiến thức tổng quan về các hệ thống tự động. Kết hợp giữa nghiên cứu, thiết kế và tính toán lý thuyết và thực nghiệm để lựa chọn kết cấu phù hợp. Tiến hành phân tích, lựa chọn, xác định nguyên lý cấu tạo thiết bị và nghiên cứu sẵn làm cơ sở xác định hướng nghiên cứu. Nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu các kết quả về máy, dây chuyền lắp ráp và đo lực của các tác giả trong và ngoài nước thông qua sách, giáo trình và các bài báo, một số thiết bị và các cụm máy đã được ứng dụng.

Sử dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng phân tích lựa chọn ra các thiết bị và cơ cấu phù hợp. Trên cơ sở đó tìm hiểu về công nghệ, thiết bị và những kinh nghiệm chuyên môn,tiếp thu có chọn lọc những ưu khuyết điểm làm cơ sở cho quá trình nghiên cứu nhằm tiết kiệm thời gian, chi phí nghiên cứu và đem lại hiệu quả nhất.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Hiện nay trên thị trường đa số sử dụng cái loại chỉ cuộn sẵn trong các ống nhựa sử dụng một lần, nên khi sử dụng không hết lượng chỉ còn sót công ty sẽ bỏ đi hoặc bán rẻ. Nên đối với việc tái sử dụng lại ống chỉ hay cuộn bobin này rất ít. Vả lại đa số các công đoạn trong quy trình sản xuất bao tay đã được tự động hoá nhiều, việc người lao động cắt chỉ còn sót bằng tay mất thời gian và hiệu quả đạt chưa cao.

Vì vậy nhóm dựa vào đó để thực hiện nghiên cứu và chế tạo máy cắt chỉ bán tự động. Hiện tại trong công ty vẫn chưa có máy để cắt lượng chỉ thừa này, chủ yếu được lấy và xử lý toàn bộ bằng tay. Trên thị trường may mặc các loại máy móc liên quan tới cắt vải hay cắt chỉ đầu đuôi khá nhiều, nhưng việc cắt và tái sử dụng lại bobin quấn còn khá là hạn chế, chưa được trú ý tới. Cũng có một số loại dao cắt bằng tay như dao cắt điện Proskit MS-551B, Dao nhiệt bằng chỉ,… Bảng 2.

1 Bảng thông số Dao nhiệt cắt chỉ. Thông số kỹ thuật: - Tên: Dao nhiệt cắt chỉ - Nhiệt độ: 50 – 500 độ C - Nguồn điện: 220VAC Hình 2. 1 Dao nhiệt cắt chỉ. 2 Bảng thông số kỹ thuật dao cắt điện Proskit MS-551B.

Thông số kỹ thuật: - Tên: Dao nhiệt –DCV - Lưỡi dao: DCV - Nhiệt độ: 50 – 500 độ C - Nguồn điện: 220VAC - Trọng lượng: 0. 2 Dao nhiệt –DCV. Tuy nhiên hầu hết các máy đang sử dụng trên thị trường là máy cầm tay và không theo kích thước, quy chuẩn để có thể vận hành tốt trong điều kiện môi trường công nghiệp. Nắm bắt được những vấn đề nêu trên và tính cấp thiết nhóm đã nghiên cứu và chế tạo ra máy cắt chỉ bán tự động để đem lại năng suất cao hơn, hạn chế những sai xót và đỡ tốn kém nhân công cho công đoạn này.

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 3. Yêu cầu kỹ thuật về máy - Máy cắt chỉ thừa bán động cần đáp ứng được những yêu cầu như sau: + Tốc độ cắt trong vào 45-60 giây / 1 bobbin. + Sau khi cắt xong thì trả hàng về thùng. + Đảm bảo an toàn cho bobbin không bị cấn vỡ khi cắt.

+ Có thể thay đổi kích thước khi thay đổi mẫu hàng. + Cấp được tối thiểu 3 bobin khi vận hành. + Có khả năng dừng khẩn cấp khi xảy ra sự cố. + Dễ dàng vận hành, vệ sinh và bảo trì.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 3. Cấu tạo Từ yêu cầu thực tế nhóm nghiên cứu đã khảo sát và phân tích sau đó đưa ra cơ cấu phù hợp nhất để tiến hành thiết kế máy. Sau khi thống nhất được phương án và cơ cấu phù hợp nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng, tính toán và phân tích độ bền cho từng cơ cấu. Tổng quan về máy chỉ thừa bán tự động: Hình 3.

1 Tổng thể máy cắt chỉ thừa bán tự động dạng 3D. 2: Năm cụm cơ cấu chính của máy. (1) Cụm cơ cấu vitme;(2) Cụm cơ cấu dao nhiệt, chống va đập; (3) Cơ cấu chặn và kẹp bobbin; (4) Cơ cấu rãnh trượt đưa hàng vào và (5) Cụm cơ cấu thoát hành bằng máng trượt. Nhiệm vụ của 4 cụm cơ cấu chính: - Cụm cơ cấu vitme theo trục X: dùng để xác định vị trí bobin và tiến hành cắt chỉ trên bobbin.

- Cụm cơ cấu dao nhiệt, chống va đập theo trục Z: Làm nhiệm vụ cắt lượng chỉ còn lại trên Bobin bằng dao nhiệt. - Cơ cấu chặn và kẹp bobbin: Có nhiệm vụ giữ bobin và cung cấp bobin cho lần cắt tiếp theo. - Cơ cấu rãnh trượt: đưa bobin đã được cắt ra bên ngoài máy. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của máy cắt chỉ thừa bán tự động: Đầu tiên người công nhân dựa trên loại bobin xắp cắt chỉ để điều chỉnh kích thước phù hợp.

Sau khi đã nhập được kích thước phù hợp tiến hành cấp phôi vào rãnh trượt thiết kế trước, khi đã sẵn sàng thì tiến hành ấn “Start” để máy thực hiện quá trình cắt. Sau khi cắt xong bobin cùng chỉ thừa tự động rớt ra ngoài theo máng trượt, người công nhân cứ tiếp tục cấp phôi trên ray khi hết phôi. Phòng khi trường hợp chuyển ca hay xảy ra sự cố trong quá trình làm việc với máy thì nhanh chóng ấn “Emergency” và khi hoạt động lại chỉ cần ấn “Start” để tiếp tục. 3 Lưu đồ hoạt động của hệ thống 3.

Thiết kế phần cơ khí 3. Cụm cơ cấu di chuyển - Phân tích động học: cụm này vận hành dựa trên cơ cấu gồm 2 trục vitme được điều khiển bằng động cơ theo 2 trục X và Z. + Hành trình di chuyển 400mm trên trục Ox và 150mm trên trục Oz. 4 Ảnh 3D cụm cơ cấu di chuyển.

+ Sử dụng động cơ step và di chuyển cơ cấu bằng trục dẫn hướng vitme. Vì động cơ step có khả năng điều khiển tốc độ tốt, điều khiển vị trí chính xác cao, quán tính thấp và không gây ra tiếng ồn, và độ chính xác tương đối cao nên nhóm đã sử dụng động cơ step để di chuyển cơ cấu tới vị trí cắt phù hợp. Các yêu cầu của máy được đặt ra cho để làm cơ sở cho việc thiết kế như sau: - Vận tốc di chuyển tối đa 1m/s - Thời gian hoàn thành một bobin dưới 200s. Từ những yêu cầu phía công ty đặt ra nhóm đã tính toán và lựa chọn động cơ phù hợp với cơ cấu của máy là sử dụng động cơ bước KH4254-B95601 và Động cơ bước KH57 dưới sự điều khiển của Drive TB6600.

1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ