Chương 1 HỆ THỐNG RUNG CẤP PHÔI RỜI TỰ ĐỘNG 1. Giới thiệu chung Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, việc ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật vào trong sản xuất ngày càng phổ biến, rộng rãi. Để đáp ứng nhu cầu thực tế, người cán bộ kỹ thuật phải nắm vững kiến thức chuyên môn, vận hành thành thạo máy móc, trang thiết bị hiện đại vào trong sản xuất. Quan trọng hơn, người cán bộ kỹ thuật cần có khả năng cải tiến dây chuyền, thiết bị sản xuất lỗi thời, không còn phù hợp với phương thức sản xuất cũ, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của lực lượng sản xuất không ngừng phát triển từng ngày.
Từ những yêu cầu trên, đội ngũ cán bộ kỹ thuật trong nước nói chung, các sinh viên thuộc các chuyên nghành kỹ thuật nói riêng đang gánh trên vai những trọng trách nặng nề, trọng trách xây dựng nền kinh tế nước nhà ngày càng phát triển theo chiều hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tự động hóa cũng là một trong những lĩnh vực đặt biệt quan trọng, bởi tầm quan trọng của lĩnh vực tự động hóa trong sản xuất hiện nay là vô cùng quan trọng. Việc ứng dụng tự động hóa trong sản xuất giúp cho nhà sản xuất nâng cao năng suất lao động, tiết kiệm được thời gian, chi phí sản xuất, giải phóng sức lao động, đưa nhà máy hoạt động theo những dây chuyền chuyên nghiệp mà không cần phải quá phụ thuộc vào con người như trước đây. Phễu rung cấp phôi tự động là thiết bị cấp hiện đại được sử dụng phổ biến trong các ngành dược phẩm, sản xuất lắp ráp phương tiện cơ giới, linh kiện điện tử, thực phẩm, đồ tiêu dùng, đóng gói, gia công kim loại…Phễu rung cấp phôi tự động đem lại hiệu quả kinh tế cao vì nó có thể thay thế lao động thủ công, giảm thao tác lỗi làm giảm chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng, thời gian sản xuất và chi phí nhân công khi cần sắp xếp nhiều chi tiết nhỏ rời rạc hỗn độn (ốc vít, nắp, ống nhỏ, tuýp kem, cúc áo…) chạy ra cùng theo một hướng nhất định rồi lần lượt vào một máy gia công, lắp ráp khác.
Vật liệu chế tạo phễu rung thường là thép không rỉ, thép thường, hợp kim nhôm, nhựa [5,6]. Cấu trúc chung của hệ thống rung cấp phôi rời tự động Hệ thống cấp phôi đầy đủ gồm 05 thành phần chính: 1. Phễu chứa phôi 11 2. Máng dẫn phôi 3.
Cơ cấu định hướng phôi. Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi. Cơ cấu bắt – nắm phôi khi gá đặt và tháo chi tiết sau khi gia công. Mỗi thành phần trong hệ thống có một chức năng và nhiệm vụ nhất định và phải được bố trí đồng bộ với nhau trong một thể thống nhất về không gian và thời gian.
Tuy vậy cũng phải thấy rằng không nhất thiết lúc nào cũng phải có đầy đủ các thành phần của nó mà tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể mà chỉ cần một trong số chúng. Việc phân chia hệ thống thành các thành phần như trên chỉ mang tính chất tương đối vì người ta có thể kết hợp với một số thành phần trong chúng lại với nhau theo đặc điểm về hình dáng, kích thước của phôi để giảm được kích thước của hệ thống, làm cho việc thiết kế, chế tạo và lắp ráp đơn giản hơn [1,2]. Các yêu cầu của hệ thống rung phôi tự động Hệ thống rung cấp phôi tự động phải cấp được phôi đúng kiểu dáng, chủng loại theo yêu cầu đề ra. Hệ thống cấp phôi từ phễu lên với dải điều chỉnh lực rung để đáp ứng được số lượng sản phẩm ra theo thời gian nhất định.
Cho phép cài đặt được số lượng phôi rời để phục vụ các công đoạn tiếp theo của hệ thống. Chạy được cả hai chế độ cấp phôi liên tục từ phễu chính (phễu rung) và cấp phôi đơn lẻ từ phễu phụ. Có thể điều chỉnh một số chi tiết để sử dụng được cho nhiều loại phôi có hình dạng và kích thước tương tự một cách đơn giản nhất. Giao diện điều khiển đơn giản cho người sử dụng.
Hệ thống vững chắc, hoạt động tin cậy, an toàn và có tính thẩm mỹ công nghiệp cao [5,6,7]. Định hướng phôi rời tự động và đếm sản phẩm 1. Định hướng phôi rời tự động Trong quá trình tự động cấp phôi rời việc định hướng phôi là một vấn đề quan trọng nhất và cũng khó khăn nhất. Hình dáng, kích thước, trọng lượng của phôi quyết định khả năng tự định hướng của nó và quyết định phương pháp định hướng của hệ thống cấp phôi.
12 Những chi tiết đơn giản thường được chia thành 2 loại: - Loại phôi có 1 trục đối xứng. - Loại phôi có 2 trục đối xứng trở lên. Loại phôi có 2 trục đối xứng trở lên chỉ cần định hướng 1 lần còn những phôi có 1 trục đối xứng thường phải định hướng 2 lần hoặc định hướng kép. Các phương pháp định hướng: - Định hướng bằng tay: Đối với các chi tiết trụ dài (từ 5 10), chi tiết trụ hoặc côn có L/D xấp xỉ bằng 1, các chi tiết khó định hướng tự động.
- Định hướng tự động: cả 2 bước định hướng diễn ra trong phễu hoặc kết hợp phễu và máng dẫn. - Định hướng tự lựa: Để cho việc thiết kế hệ thống cấp phôi tự lựa được dễ dàng, việc định hướng phôi thường tuân thủ một số nguyên tắc sau: + Cơ cấu định hướng phải tạo điều kiện cho phôi tự nhận lấy vị trí ổn định tự nhiên của nó trong quá trình chuyển động. + Tìm cách thu nhận lấy những phôi có vị trí đúng và gạt bỏ hoặc sửa chữa lại vị trí của những phôi sai yêu cầu. + Những phôi bị gạt bỏ phải được vận chuyển ngược về phễu cấp phôi.
+ Nếu cơ cấu định hướng có độ tin cậy không cao thì phải bố trí vài ba cơ cấu trên đường vận chuyển phôi. Chi tiết cần định hướng của đề tài là chi tiết hình trụ tròn có 2 trục đối xứng nên chỉ cần định hướng 1 lần, dùng phương pháp định hướng tự lựa. Các chi tiết chuyển động trên máng phễu được đưa ra ngoài băng tải ở trạng thái nằm [1,2,3]. Bộ đếm sản phẩm Sau khi sản phẩm đạt tiêu chuẩn được đưa ra từ hệ thống rung sẽ được đưa đến băng tải vận chuyển đến các khâu tiếp theo.
Bộ đếm sản phẩm có hiệu thị được gắn trên các trục của băng tải với mục đích giúp cho việc kiểm đếm đủ số lượng các sản phẩm theo yêu cầu của khâu tiếp theo của hệ thống. Tín hiệu của bộ đếm được đưa đến các bộ xử lý của hệ thống để đóng cắt các khâu tiếp theo của hệ thống. Bộ đếm sản phẩm là sản phẩm được ứng dụng vào khâu kiểm đếm số lượng sản phẩm phôi rời sau khi được đưa ra từ phễu rung đến các băng tải vận chuyển sản xuất. Đảm bảo được tính chính xác, nhanh chóng và liên tục.
Đề xuất mô hình hệ thống 1. Phương án thiết kế cấp phôi kiểu đĩa quay Dùng để cấp phôi chi tiết dạng trụ trơn hoặc trụ có bậc nhưng l ≥ d hoặc các phôi có dạng đĩa, vòng. Cấu tạo: Hình 1. Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay Trong đó: 1.
Máng vận chuyển Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu đĩa quay: Phôi rời được đổ lẫn vào cốc phễu (1), đĩa (2) quay tròn nhờ hệ thống trục vít bánh vít. Quá trình đĩa quay (2) quay tròn làm xáo động, định hình các phôi rời. Khi rãnh trên đĩa ở vị trí thấp nhất sẽ có một phôi rơi vào, khi rãnh đó quay lên vị trí cao nhất phôi sẽ vận chuyển ra máng (3). Đĩa gồm nhiều rãnh nên quá trình cấp phôi được diễn ra liên tục.
Để tạo điều kiện cho phôi định hình dễ rơi vào rãnh, trên đĩa có thể bố trí thêm một số cánh dẫn hướng. Đáy phễu được đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc 30 độ đến 45 độ [6,7,8]. Ưu điểm: - Làm việc êm. - Cơ cấu đơn giản, dễ gia công.
- Định hướng chính xác. - Không cần kẹp phôi. Nhược điểm: - Giá thành cao - Năng suất thấp. Phương án thiết kế phễu cấp phôi kiểu rung động Hình 1.
Cấu tạo phễu cấp phôi rung động 1: Phễu rung 2: Máng xoắn 3: Lò xo lá 4: Phần ứng từ của nam châm điện 5: Đế nam châm 6: Phần cảm ứng từ của nam châm điện 7: Vít 8: Đế 9: Giảm chấn Nguyên lý làm việc của phễu rung: Khi cấp nguồn cho phần cảm từ 6 của nam châm điện, nó sẽ tạo ra dao động kéo phễu đi xuống, nhưng nhờ có lò xo lá nên khi hệ thống dao động cốc phễu vừa chuyển động lên xuống, vừa xoay quanh tâm nó một góc rất nhỏ. Phôi đang nằm hỗn độn trong phễu sẽ tản ra xung quanh thành phễu và bắt đầu tiếp cận với đầu mối của cánh xoắn, phôi sẽ chuyển động theo cánh xoắn từ dưới đáy phễu lên trên theo mặt phẳng nghiêng cho tới khi ra khỏi phễu. Khi phôi đã ra khỏi phễu thì sẽ theo máng dẫn vào vị trí đóng gói. Ưu điểm: - Năng suất cao - Không gây kẹt phôi - Kết cấu đơn giản - Dễ điều tiết phôi.
Nhược điểm: - Rung động. Đề xuất mô hình Phân tích ưu, nhược điểm của hai phương án thiết kế hệ thống cấp phôi kiểu đĩa quay và hệ thống cấp phôi kiểu rung động nhóm tác giả đã đưa ra phương án thiết kế mô hình hệ thống cấp phôi tự động dùng phễu rung cấp phôi. Bản vẽ 3D đề xuất phễu rung và băng tải của mô hình hệ thống được trình bày trên hình 1. Mô hình 3D phễu rung và băng tải hệ thống Để đảm bảo yêu cầu của một hệ thống cấp phôi tự động, có nghĩa là phải đảm bảo được việc cung cấp đủ về số lượng phôi cho máy công tác để hệ thống hoạt động một cách liên tục có tính đến lượng dự trữ, cấp phôi đúng thời điểm với độ chính xác về vị trí và định hướng trong không gian với độ tin cậy cao.
Hệ thống cấp phôi có những bộ phần chính: Phễu chứa phôi. Rãnh máng dẫn phôi. Cơ cấu định hướng phôi. Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi rời đưa ra băng tải.
Cơ cấu bắt - nắm phôi khi gá đặt và tháo chi tiết sau khi gia công xong. Mỗi một thành phần trong hệ thống có một chức năng và nhiệm vụ nhất định và phải được bố trí đồng bộ với nhau trong một thể thống nhất về mặt không gian và thời gian.