Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế tự động hóa của nền sản xuất công nghiệp hiện đại, việc chuyển đổi các công đoạn thủ công sang dây chuyền tự động đóng vai trò then chốt nhằm gia tăng năng suất, tiết giảm chi phí vận hành và loại bỏ sự phụ thuộc vào thể lực cũng như tinh thần của người lao động. Đề tài tập trung giải quyết bài toán tự động hóa công đoạn làm sạch cơ khí tại Công ty TNHH Maruei Việt Nam – một doanh nghiệp chuyên sản xuất linh kiện phụ trợ cho ngành công nghiệp ô tô.

Tại nhà máy, dòng chảy công đoạn sản xuất linh kiện vỏ bọc cảm biến khí thải (Housing part) gồm 6 bước liên hoàn:

  1. Dập nguội trên máy dập.
  2. Tiện OP1 trên máy tiện CNC.
  3. Tiện OP2 trên máy tiện CNC.
  4. Ép ren trên máy ép ren.
  5. Làm sạch qua máy làm sạch Morigo.
  6. Kiểm tra ngoại quan do công nhân thực hiện.

Trước khi nghiên cứu, các công đoạn tiện CNC và ép ren đã được kết nối tự động bằng hệ thống băng tải và tay gắp. Tuy nhiên, công đoạn làm sạch lại gián đoạn do sử dụng máy Morigo bán tự động, vận hành theo từng rổ (chứa 400 linh kiện/rổ). Phương thức này khiến linh kiện bị tồn đọng lớn, quy trình sản xuất bị ngắt quãng và đòi hỏi nhân công vận chuyển rổ thủ công giữa các công đoạn. Bên cạnh đó, các hệ thống làm sạch tự động nhập khẩu từ nước ngoài (như của Alliance Manufacturing Inc. hay dòng máy X-tra Line Pro của Jayco Cleaning Technologies) có giá thành rất cao (từ 40.000 đến 50.000 USD trở lên) cùng chi phí bảo trì thay thế đắt đỏ, trong khi các giải pháp máy rửa siêu âm trong nước chưa đáp ứng được khả năng ghép nối vào dây chuyền liên tục.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể:

  1. Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh hệ thống làm sạch tự động cho linh kiện vỏ bọc cảm biến khí thải (Housing part).
  2. Đáp ứng năng suất hệ thống: Đạt 700 linh kiện/giờ (đồng bộ với năng lực sản xuất của dây chuyền chế tạo Housing part).
  3. Đảm bảo độ sạch bề mặt sản phẩm: Lượng dầu gia công còn sót lại trên mỗi linh kiện sau khi làm sạch đạt $\le 0,7$ mg/linh kiện (theo đúng yêu cầu bản vẽ kỹ thuật).
  4. Khống chế công suất điện tiêu thụ định mức của toàn hệ thống: $\le 10$ kW (phù hợp với tiêu chuẩn cấp nguồn của nhà máy).
  5. Tích hợp trực tiếp thiết bị vào dây chuyền sản xuất thực tế tại nhà máy nhằm giảm nhân công và mang lại hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cơ cấu làm sạch tự động, bao gồm cụm cơ khí bốc dỡ/gắp sản phẩm, hệ thống phun rửa tuần hoàn, xịt sấy khí nén và hệ thống điều khiển tự động công nghiệp.
  • Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn tại công đoạn xử lý dầu mỡ gia công bám dính trên linh kiện vỏ bọc cảm biến khí thải ô tô bằng kim loại tại Công ty Maruei Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài dựa trên các nguyên lý kỹ thuật cơ khí, động cơ đốt trong và công nghệ làm sạch bề mặt:

  • Lý thuyết cảm biến khí thải (cảm biến Oxy/Lambda): Phát minh năm 1960 bởi Tiến sĩ Günter Bauman thuộc hãng Robert Bosch GmbH. Cảm biến lắp đặt trên đường ống xả nhằm đo lượng oxy dư, truyền tín hiệu điện thế (từ 0,1 V khi hòa khí nghèo xăng đến 0,9 V khi hòa khí giàu xăng) về bộ điều khiển ECU/PCM để duy trì tỷ lệ hòa khí lý tưởng (hệ số $\lambda = 1$, tương ứng 14,7 g không khí / 1 g nhiên liệu), tạo điều kiện cho bộ xúc tác 3 chất (Platinum, Palladium, Rhodium) khử sạch khí độc NOx, HC và CO. Linh kiện vỏ bọc (Housing part) có nhiệm vụ bao bọc, bảo vệ các điện cực và cố định cảm biến vào thành ống xả.
  • Nguyên lý làm sạch và tách dầu: Bóc tách màng dầu gia công trên bề mặt kim loại bằng nước nóng và áp lực phun. Cơ chế thẩm thấu và tách dầu phụ thuộc vào sức căng bề mặt theo phương trình $F = 2\gamma L$. Sự suy giảm sức căng bề mặt theo nhiệt độ được biểu diễn qua công thức thực nghiệm Eötvös: $$\gamma V^{2/3} = k (T_C - T)$$ (với $V$ là thể tích mol, $T_C$ là nhiệt độ tới hạn, $k = 2,1 \times 10^{-7} \text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-2/3}$). Nước nóng làm giảm lực liên kết phân tử của dầu bám trên kim loại; lớp dầu nổi lên được thu gom qua hệ thống vớt váng dầu hồi lưu.
  • Lý thuyết tính toán cơ cấu vận chuyển và thủy lực: Áp dụng công thức tính toán băng tải đai dệt tẩm cao su (xác định năng suất vận chuyển theo khối lượng $Q$ và thể tích $V$, tính lực căng băng $S_1 \div S_4$ theo chu tuyến, kiểm tra bền và độ võng, tính đường kính tang dẫn, tính vít kéo căng) và lý thuyết tính toán cột áp, lưu lượng, chiều cao hút hình học, công suất của bơm ly tâm một cấp kiểu công xôn.

Phương pháp nghiên cứu thực tế gồm:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết: Xây dựng mô hình hóa cơ cấu, tính toán sức bền, phân tích lực kẹp cơ cấu tay gắp và ứng suất khung thân máy bằng phần mềm phần tử hữu hạn ANSYS.
  • Phương pháp kế thừa: Kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu công nghệ làm sạch trong nước (TS. Trương Thanh Dũng, TS. Lê Văn Vang năm 2010 về máy làm sạch chi tiết tàu thủy; đề tài cấp bộ năm 2008 của Mai Xuân Sỹ về máy rửa siêu âm) kết hợp tham khảo cấu trúc máy công nghiệp quốc tế của các hãng Alliance Manufacturing và Jayco Cleaning Technologies.
  • Phương pháp thực nghiệm: Thiết lập các bài đo khảo sát thực tế mối quan hệ giữa áp suất khí nén cấp cho xy lanh với thời gian chuyển động, áp suất khí xịt, áp suất phun nước và nhiệt độ nước rửa ảnh hưởng trực tiếp đến độ sạch bề mặt sản phẩm.

Nguồn dữ liệu sử dụng:

  • Dữ liệu quy trình công nghệ, tiêu chuẩn dung sai và bản vẽ linh kiện Housing part từ Công ty Maruei Việt Nam.
  • Thông số kỹ thuật từ catalog các hãng sản xuất thiết bị công nghiệp: Maker SMC (xy lanh khí nén, khớp nối cầu, giảm chấn), Keyence (bộ điều khiển PLC, màn hình HMI).

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo dạng module liên hoàn tự động, tích hợp hoàn chỉnh giữa kết cấu cơ khí chính xác, hệ thống truyền dẫn khí nén - thủy lực và tủ điện điều khiển logic.

Phân hệ kỹ thuật Cụm chức năng / Thiết bị Chi tiết công nghệ và thông số lựa chọn
Cơ khí & Thủy lực Cụm cấp và trả phôi Băng tải vào đưa chi tiết chưa rửa đến vị trí chờ; băng tải ra đưa chi tiết sạch ra dây chuyền.
Cụm tay gắp linh kiện Cơ cấu kẹp song song dùng xy lanh Gripper (Maker SMC), tính toán lực kẹp chống trượt; hệ thống xy lanh nâng/hạ và xy lanh di chuyển ngang (ra/vào) liên kết qua khớp nối cầu và bộ giảm chấn thủy động SMC.
Cụm bồn làm sạch Bồn phun xịt nước nóng áp lực; bồn xịt khí nén làm khô; nắp đậy bồn đóng/mở tự động chống bắn tóe.
Cụm cấp nước & tách dầu Máy bơm ly tâm một cấp; hệ thống đường ống cấp xả và tuần hoàn; bộ phận gia nhiệt duy trì nhiệt độ rửa; bể vớt váng dầu tách cặn dầu gia công.
Kết cấu khung vỏ Khung thép định hình, chân đế chịu tải và vỏ cover che chắn; kiểm tra ứng suất kết cấu bằng phần mềm ANSYS.
Điện & Khí nén Phần tử chấp hành khí Cụm van điện từ Solenoid điều khiển các chu trình kẹp, nâng/hạ và dịch chuyển ngang; hệ thống đường ống khí nén công nghiệp.
Thiết bị đóng cắt bảo vệ Contactor động lực, rơ le nhiệt bảo vệ quá tải động cơ bơm/điện trở, bộ nguồn xung 24VDC, CB tổng và CB bảo vệ chuyên dụng cho PLC.
Điều khiển logic Phần cứng xử lý Bộ lập trình điều khiển PLC Keyence; màn hình điều khiển cảm ứng HMI Keyence.
Phần mềm & Giao diện Thuật toán điều khiển tuần tự xây dựng theo sơ đồ hành trình bước và hệ điều kiện logic; giao diện HMI gồm màn hình vận hành chính, màn hình thao tác tay (Manual) và màn hình tra cứu lịch sử lỗi.

Hệ thống được triển khai chế tạo cơ khí, đấu nối tủ điện theo đúng quy chuẩn công nghiệp, sau đó chạy thử không tải, thử tải từng phần và tích hợp trực tiếp vào dây chuyền sản xuất thực tế tại nhà máy.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương 1 trình bày tổng quan về ngành công nghiệp ô tô, sự hình thành và tầm quan trọng của cụm cảm biến khí thải trong việc kiểm soát ô nhiễm môi trường. Tác giả phân tích các nghiên cứu chuyên sâu về cảm biến oxy của J. Wiedenmann (2002), Carlos López Gándara (2012) và Chin-Yi Chen (2014). Đồng thời, chương này tổng kết thực trạng thiết bị làm sạch trong nước (máy làm sạch tàu thủy của TS. Trương Thanh Dũng, máy rửa siêu âm của Mai Xuân Sỹ) và các hệ thống của Alliance Manufacturing, Jayco Cleaning Technologies (giá trên 40.000 – 50.000 USD). Từ đó khẳng định tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài trong việc nghiên cứu chế tạo hệ thống tự động tại Công ty Maruei Việt Nam với mục tiêu đạt năng suất 700 chi tiết/giờ, độ sạch dầu $\le 0,7$ mg/chi tiết và công suất tiêu thụ $\le 10$ kW.

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU & CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 mô tả chi tiết chức năng, vị trí và nguyên lý hoạt động của cảm biến khí thải (loại nung nóng $600 \div 650^\circ\text{F}$ và không nung nóng) cùng vai trò bảo vệ của chi tiết vỏ bọc Housing part. Phân tích lưu trình sản xuất 6 công đoạn của Housing part và chỉ rõ nút thắt cổ chai tại khâu làm sạch Morigo bán tự động (rổ 400 chi tiết). Phân tích tình trạng bám dính dị vật, sức căng bề mặt theo phương trình Eötvös và nguyên lý bóc tách dầu bằng nước nóng kết hợp khí xịt. Toàn bộ cơ sở tính toán lý thuyết cho băng tải đai (năng suất, chiều rộng băng, lực căng dây, đường kính tang dẫn, thiết bị kéo căng kiểu vít) và lý thuyết thủy lực bơm ly tâm một cấp kiểu công xôn (cột áp, công suất, chiều cao hút) được thiết lập đầy đủ làm căn cứ tính toán thiết kế.

CHƯƠNG 3: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

Chương này đánh giá và so sánh định tính, định lượng 3 mô hình thiết kế cơ cấu làm sạch khác nhau (Mô hình 1, Mô hình 2, Mô hình 3) thông qua Bảng so sánh 3 mô hình thiết kế. Tác giả lựa chọn mô hình tối ưu có cơ cấu chuyển động nhịp nhàng, bố trí bồn nước và bồn xịt khí liên hoàn, nắp che chắn tự động đóng mở. Từ mô hình lựa chọn, chương 3 làm rõ nguyên lý hoạt động tổng thể của máy, quy trình làm sạch tuần hoàn và quy trình điều chỉnh thời gian rửa, sấy cùng kế hoạch bảo trì thiết bị.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ KHÍ

Chương 4 thực hiện tính toán chi tiết toàn bộ các cụm cơ khí:

  • Thiết kế cụm bồn rửa nước, đồ gá định vị Housing part, dàn ống phun áp lực và nắp đậy đóng mở tự động.
  • Thiết kế cụm bồn xịt khí nén và nắp bồn xịt khí.
  • Tính toán hệ thống bơm nước tuần hoàn, cụm ống cấp/xả, bộ phận sấy gia nhiệt và so sánh lựa chọn phương án cho bể vớt váng dầu.
  • Tính toán lực kẹp cơ cấu tay gắp, lựa chọn mã xy lanh Gripper song song SMC.
  • Phân tích sơ đồ lực, tính toán công năng, lực đẩy và cơ năng cho phép của bộ giảm chấn SMC cho cụm xy lanh nâng/hạ và xy lanh di chuyển ngang (ra/vào).
  • Thiết kế hệ thống cấp phôi gồm băng tải cấp vào và băng tải chuyển sản phẩm sạch ra ngoài.
  • Thiết kế khung đỡ, chân đế và các tấm cover che chắn; kiểm chứng độ cứng vững và biến dạng của kết cấu thân đỡ, khung hệ thống thông qua mô phỏng phần tử hữu hạn ANSYS.

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN

Nội dung chương 5 tập trung tính toán phụ tải điện công nghiệp:

  • Tính chọn contactor động lực và rơ le nhiệt phù hợp cho từng thiết bị tải (động cơ bơm, bộ gia nhiệt).
  • Tính toán chọn bộ nguồn 24VDC cấp cho mạch điều khiển và van điện từ.
  • Lựa chọn bộ điều khiển lập trình PLC, CB bảo vệ PLC và CB tổng toàn hệ thống.
  • Thống kê toàn bộ số lượng tín hiệu đầu vào, đầu ra (I/O).
  • Thiết kế sơ đồ hành trình bước cho chu trình chuyển động của các xy lanh khí nén, xác định hệ điều kiện liên động logic giữa các cơ cấu chấp hành.
  • Phác thảo cấu trúc và nguyên lý phân tầng giao diện điều khiển HMI.

CHƯƠNG 6: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

Chương 6 giới thiệu cấu trúc phần cứng, tính năng mở rộng của dòng PLC và HMI hãng Keyence. Trình bày chi tiết bảng thiết lập phân bổ vùng nhớ, địa chỉ đầu vào (IN), đầu ra (OUT), các rơ le phụ trợ nội (MR), vùng nhớ dữ liệu (DM) và bảng địa chỉ truyền thông giữa PLC và HMI. Xây dựng hoàn chỉnh lưu đồ thuật toán điều khiển tổng thể của chương trình PLC. Thiết lập thuộc tính đồ họa và thông số vận hành cho 3 màn hình HMI: màn hình chính (Main), màn hình điều khiển tay (Manual) và màn hình lưu trữ, hiển thị lịch sử báo lỗi sự cố.

CHƯƠNG 7: LẮP RÁP HỆ THỐNG

Trình bày chi tiết quy trình công nghệ lắp ráp máy:

  • Lưu đồ và các bước lắp ráp cơ khí: Lắp đặt khung bệ chân đế, cố định bồn rửa, bồn xịt khí, lắp ráp các cụm xy lanh tay gắp, cơ cấu dẫn hướng, băng tải và gá đặt tấm cover bao che.
  • Lưu đồ và trình tự lắp ráp hệ thống điện: Gá lắp linh kiện vào tủ điện, kết nối dây dẫn động lực, dây tín hiệu cảm biến, đấu nối van Solenoid điều khiển khí nén và đường ống nước.
  • Quy trình kiểm tra lắp ráp cơ khí, hiệu chỉnh độ đồng tâm, độ rơ lắc của cơ cấu chấp hành và trình tự chạy thử nghiệm đơn động từng bộ phận trước khi chạy liên động toàn máy.

CHƯƠNG 8: KIỂM TRA & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỆ THỐNG

Chương 8 trình bày phương pháp phân tích lượng dầu dính trên bề mặt Housing part sau khi làm sạch. Tiến hành thực nghiệm đánh giá đa yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tẩy rửa:

  • Thực nghiệm mối quan hệ giữa áp suất khí cấp vào xy lanh và thời gian chu kỳ chuyển động.
  • Thực nghiệm khảo sát dải áp suất khí đầu vào cho các bồn xịt khí.
  • Thực nghiệm khảo sát sự thay đổi của áp suất phun nước và nhiệt độ nước rửa.
  • Phân tích dữ liệu kiểm tra độ sạch linh kiện thực tế, so sánh với yêu cầu kỹ thuật và công bố bảng thông số vận hành tối ưu của hệ thống khi tích hợp làm việc ổn định trên dây chuyền sản xuất tại nhà máy.

CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN

Tổng kết các kết quả đạt được về mặt thiết kế, chế tạo và tính toán kinh tế kỹ thuật của đề tài. Khẳng định hệ thống vận hành nhịp nhàng, đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu đặt ra ban đầu và định hướng các nội dung cải tiến, nâng cấp tiếp theo cho máy.

Kết quả và đóng góp

Đề tài đã hoàn thành việc nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm thành công hệ thống làm sạch tự động linh kiện Housing part với các số liệu thực tế được ghi nhận:

Hạng mục chỉ tiêu Yêu cầu thiết kế / Tiêu chuẩn nhà máy Kết quả thực tế đạt được
Năng suất làm sạch 700 linh kiện/giờ Đạt yêu cầu năng suất, hoạt động đồng bộ với nhịp sản xuất của dây chuyền tiện và ép ren.
Độ sạch bề mặt linh kiện Lượng dầu tồn dư $\le 0,7$ mg/linh kiện Đạt tiêu chuẩn độ sạch theo quy định bản vẽ chi tiết Housing part của công ty.
Công suất tiêu thụ điện $\le 10$ kW Nằm trong giới hạn công suất cho phép của hệ thống lưới điện công nghiệp tại xưởng.
Phương thức vận hành Tự động hóa hoàn toàn, kết nối dây chuyền Thay thế triệt để khâu làm sạch gián đoạn theo rổ 400 chi tiết của máy Morigo bán tự động.
Hiệu quả kinh tế Giá thành chế tạo thấp, dễ bảo dưỡng Tiết kiệm chi phí đầu tư so với máy ngoại nhập ($\ge 40.000 - 50.000$ USD), mang lại lợi nhuận cho công ty.

Đóng góp của đề tài thể hiện ở hai khía cạnh:

  • Về mặt khoa học: Ứng dụng thành công lý thuyết bóc tách dầu bằng nước nóng kết hợp áp lực khí nén vào việc làm sạch tự động linh kiện ô tô có biên dạng phức tạp; kết hợp chặt chẽ giữa tính toán giải tích cơ khí truyền thống, phân tích phần tử hữu hạn (ANSYS) và thiết kế hệ thống điều khiển PLC/HMI công nghiệp.
  • Về mặt thực tiễn: Giải quyết dứt điểm điểm nghẽn tại công đoạn làm sạch của Công ty Maruei Việt Nam; chuyển đổi thành công mô hình làm sạch từ bán tự động gián đoạn sang tự động hóa liên tục kết nối với các khâu tiện CNC và ép ren; giảm tải sức lao động thủ công cho công nhân, hạ giá thành sản phẩm và nâng cao năng lực sản xuất của nhà máy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Đề tài được tính toán, thiết kế đồ gá và hành trình tay gắp chuyên biệt phục vụ duy nhất cho biên dạng và kích thước của linh kiện vỏ bọc cảm biến khí thải (Housing part) theo quy chuẩn của Công ty Maruei Việt Nam, chưa thể áp dụng ngay cho các chủng loại linh kiện có kích thước hoặc hình dạng hình học khác biệt.
  • Phạm vi đánh giá điều kiện làm sạch tập trung vào dung dịch nước nóng kết hợp áp lực khí xịt và bể tách váng dầu cơ học, chưa mở rộng khảo sát chuyên sâu đối với các loại dung dịch tẩy rửa hóa học kiềm tính hoặc dung môi phức tạp.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo được đề xuất:

  • Cải tiến kết cấu cụm tay kẹp và đồ gá theo hướng module hóa linh hoạt, cho phép tháo lắp nhanh để có thể làm sạch đồng thời nhiều mã linh kiện cơ khí khác nhau trên cùng một hệ thống.
  • Nghiên cứu tích hợp thêm công nghệ cảm biến giám sát nồng độ dầu trực tiếp trong bồn nước và hệ thống thu gom, xử lý dầu thải tự động ở mức độ cao hơn.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận/đồ án này mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng kỹ thuật:

  • Sinh viên và giảng viên các ngành Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử, Tự động hóa: Là tài liệu tham khảo bài bản về quy trình thiết kế máy công nghiệp hoàn chỉnh từ khâu khảo sát thực tế, lập ý tưởng, tính toán động lực học, chọn thiết bị khí nén, thiết kế tủ điện đến lập trình PLC và thiết kế giao diện HMI.
  • Kỹ sư thiết kế máy và kỹ sư bảo trì tại các nhà máy sản xuất linh kiện phụ tùng: Cung cấp phương pháp tính toán chi tiết về lực kẹp xy lanh Gripper, giảm chấn SMC (Chương 4), phương pháp lập sơ đồ hành trình bước cho các chuyển động khí nén (Chương 5) và các giải pháp tách váng dầu tuần hoàn cho nước rửa công nghiệp.
  • Các phần đáng chú ý để tham khảo trực tiếp: Toàn bộ quy trình tính chọn thiết bị cơ khí theo catalog Maker SMC (Chương 4); bảng địa chỉ I/O và cấu trúc điều khiển PLC - HMI Keyence (Chương 5 và Chương 6); bộ thông số thực nghiệm về áp suất, nhiệt độ nước và độ sạch sản phẩm (Chương 8).

Câu hỏi thường gặp

1. Linh kiện Housing part trong đề tài có vai trò gì trong cụm cảm biến khí thải ô tô?
Linh kiện Housing part là phần vỏ bọc bên ngoài của cảm biến khí thải, có chức năng che chắn, bảo vệ các điện cực và bộ phận đo lường bên trong, đồng thời có ren để cố định cụm cảm biến vào thành ống xả của động cơ ô tô.

2. Điểm hạn chế chính của công đoạn làm sạch tại nhà máy Maruei Việt Nam trước khi thực hiện đề tài là gì?
Trước khi cải tiến, công đoạn làm sạch sử dụng máy Morigo bán tự động, thực hiện theo từng rổ chứa 400 linh kiện. Khâu này phụ thuộc hoàn toàn vào công nhân vận chuyển rổ bằng tay, gây tồn đọng linh kiện và tạo ra điểm nghẽn tách rời khỏi các công đoạn gia công tiện CNC và ép ren tự động trước đó.

3. Phương pháp bóc tách dầu gia công trên linh kiện Housing part được đề tài lựa chọn là gì?
Đề tài sử dụng phương pháp phun rửa bằng nước nóng kết hợp với áp lực khí nén để sấy ráo. Nhiệt độ của nước nóng làm giảm sức căng bề mặt theo nguyên lý Eötvös, giúp nước thẩm thấu vào lớp dầu dính trên bề mặt kim loại và bóc tách dầu ra; lớp dầu sau đó được gom và phân tách qua bể vớt váng dầu hồi lưu.

4. Hệ thống điều khiển tự động của máy sử dụng thiết bị phần cứng của những hãng nào?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC và màn hình cảm ứng HMI của hãng Keyence; các cơ cấu chấp hành như xy lanh kẹp Gripper, xy lanh nâng/hạ, xy lanh dịch chuyển ngang, khớp nối cầu và bộ giảm chấn cơ năng sử dụng linh kiện của hãng Maker SMC.

5. Các thông số mục tiêu kỹ thuật về năng suất, độ sạch và công suất mà hệ thống phải đạt được là bao nhiêu?
Hệ thống phải đạt năng suất 700 linh kiện/giờ (đồng bộ với dây chuyền sản xuất Housing part), độ sạch linh kiện đảm bảo lượng dầu dư $\le 0,7$ mg/linh kiện và công suất điện tiêu thụ định mức của máy khống chế ở mức $\le 10$ kW.

Kết luận

Đề tài đã giải quyết trọn vẹn bài toán tự động hóa công đoạn làm sạch linh kiện vỏ bọc cảm biến khí thải (Housing part) tại Công ty Maruei Việt Nam, thay thế hoàn toàn phương thức rửa thủ công bán tự động gián đoạn trước đây. Thông qua việc tính toán thiết kế cơ khí chính xác, ứng dụng mô phỏng kết cấu ANSYS, xây dựng hệ thống bồn rửa hồi lưu tách váng dầu và điều khiển tuần tự bằng PLC - HMI Keyence, hệ thống đã đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu khắt khe về năng suất 700 linh kiện/giờ và lượng dầu tồn dư $\le 0,7$ mg/linh kiện. Kết quả nghiên cứu không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế trực tiếp cho doanh nghiệp với chi phí đầu tư thấp hơn nhiều so với thiết bị ngoại nhập mà còn đóng góp một quy trình thiết kế, chế tạo máy công nghiệp có giá trị thực tiễn cao cho chuyên ngành cơ khí và tự động hóa.