Các phương án thiết kế máy

Chương 2: Các phương án thiết kế máy 1) Phương án 1 – Máy đóng gói hoạt động theo nhịp Ở phương án này máy hoạt động theo nhịp sản xuất được tạo bởi ly hợp hay cơ cấu Man . Vì làm việc theo nhịp , lực căng của cuộn bao gói sẽ thay đổi liên tục do đó cần có cơ cấu điều hòa lực căng để máy hoạt động chính xác . Ưu điểm của dạng thiết kế này là hệ thống điều khiển đơn giản , mỗi khi cảm biến quang phát hiện thấy vạch định vị thì bộ phận điều khiển phát lệnh cấp liệu và hàn (hàn dọc bao và hàn hai đầu bao đều bằng thanh kẹp , không dùng con lăn) do đó không cần hệ thống bù vi sai , hoạt động chính xác hơn . Nhược điểm lớn nhất của loại này là năng suất không cao do có những khoảng thời gian chờ giữa các động tác của các cơ cấu do ảnh hưởng của quán tính . 2) Phương án 2 – Máy đóng gói hoạt động liên tục Đây là phương án được dùng phổ biến vì cho năng suất cao . Đặc điểm của hệ thống loại này là luôn luôn xuất hiện sai số ở vị trí cắt giữa các gói , sai số này xuất hiện do nhiều nguyên nhân , trong đó hai nguyên nhân chủ yếu là sai số hệ thống của máy và sai số ngẫu nhiên ở khoảng cách của hai vạch liên tiếp trên bao gói (do sự biến dạng nhiệt hoặc do in sai vị trí) . Do đó hệ thống này đòi hỏi phải có cơ cấu bù trừ sai số này, cơ cấu này sẽ hoạt động liên tục làm cho sai số dao động trong một phạm vi cho phép . Ngoài ra ta cũng có thể bù trừ sai số này bằng giải thuật điều khiển . Qua phân tích ở trên , ta thấy phương án hai đáng lựa chọn hơn vì trong hoạt động sản xuất ngày nay , yếu tố năng suất luôn được đặt lên hàng đầu và việc chế tạo hệ thống bù trừ sai số vị trí cắt cũng không quá phức tạp . Như vậy phương án hai sẽ được sử dụng trong khuôn khổ đồ án này với việc bù trừ sai số bằng giải thuật điều khiển . III . Nguyên lý làm việc của máy Sơ đồ nguyên lý của máy : Hình 4 Bao cuộn được đưa vào trục đỡ có gắn bạc chặn hai đầu 1, đầu bao được kéo qua các con lăn căng bao 2 và con lăn đều hòa lực căng bao bằng trọng lượng trục đến bộ phận tạo hình ban đầu 4 rồi đến bộ phận tạo hình chính 5 . Tại đây bao được uốn theo hình dáng yêu cầu rồi đưa qua cặp con lăn ép 6 tạo nếp để đến phễu cấp liệu 7 . Sau đó bao được kéo cuốn qua cảm biến quang 8 để xác định chiều dài bao , tiếp tục đến cặp con lăn hàn 9 ( hàn dọc chiều dài bao) , rồi đến cặp con lăn cuốn bao 10 (là nguồn động lực kéo bao) . Cuối cùng bao đi đến bộ phận hàn đáy bao 11 (đồng thời hàn đầu bao của bao trước đó) và cắt . Kết hợp với chuyển động cuốn bao và cắt bao là chuyển động theo nhịp của cửa cấp liệu và chuyển động quay để trộn và cấp liệu của mâm gạt bột 13 đặt bên dưới thùng chứa liệu 12 . Bao được định hình bởi bộ phận tạo hình có hình dạng như sau : Hình 5 Bộ phận tạo hình được lắp trên các rãnh trượt để có thể điều chỉnh ra vào , lên xuống để phù hợp với sự chuyển động của bao . Nhiệt độ để hàn loại bao này khoảng 160°C . Bao được hàn mí (dọc bao) thông qua cặp con lăn hàn bao được gia nhiệt bằng điện trở gắn ở lòng trục con lăn (điện trở không quay theo con lăn) , bề mặt con lăn có khía nhám để bao không trượt và để truyền nhiệt tốt hơn . Hai đầu bao được hàn bằng cặp má hàn làm bằng đồng (Cu) được gia nhiệt bằng điện trở đặt bên trong và trượt (nhờ lực của cặp xylanh khí nén) trên cùng một đường ray là hai thanh ray hình trụ gắn theo phương ngang và song song với nhau như hình vẽ sau Hình 6 Bộ phận định lượng là một hộp vuông có thể tích chứa đủ lượng vật liệu cần cấp cho mỗi gói . Hộp định lượng (hình 7) được đẩy bởi một xylanh khí nén làm hộp di chuyển qua lại giữa cửa cấp và cửa xả . Để cho cà phê không đóng thành vòm trên cửa cấp (hiện tượng rất thường gặp đối với vật liệu rời) và để trộn di chuyển vật liệu từ những nơi khác đến cửa cấp liệu ta dùng một cơ cấu tay gạt quay quanh tâm của thùng chứa liệu với tốc độ được điều chỉnh bằng biến tần sao cho phù hợp với tốc độ đóng mở của cửa cấp liệu (chỉ cần phù hợp một cách tương đối) . Hình 8 Hình dáng trục con lăn ép mí bao như sau : OÅ tröôït OÁng chöùa cuoän ñieän trôû Hình 9 Vì trục con lăn hàn mí bao hoạt động ở nhiệt độ cao (khoảng 160°C) nên ta không dùng ổ lăn mà dùng ổ trượt (bạc thau) tự chế tạo và được chỉnh sửa kỹ trong quá trình chạy thử máy để đảm bảo máy hoạt động tốt ở nhiệt độ yêu cầu . Do sự sai lệch ngẫu nhiên của khoảng cách giữa hai vạch chia liên tiếp trên chiều dài bao và sai số trong việc chế tạo các chi tiết cơ khí của máy nên sau một thời gian vận hành máy sẽ xuất hiện sai lệch cắt bao do đó đòi hỏi phải có một cơ cấu bù sai số. Thông thường có hai dạng bù sai số là bù bằng cơ khí và bù bằng điều khiển . Trong khuôn khổ đồ án này tôi xin chọn phương pháp bù bằng cách thay đổi thời gian đóng mở cửa cấp liệu và đóng mở hệ thống hàn và cắt đáy bao thông qua một encoder đo góc quay của trục cuốn kết hợp với cảm biến quang nhận diện chiều dài bao và cảm biến từ gắn ở bộ phận hàn và cắt bao . Động cơ cần nhiều tốc độ hoạt động (để tiện cho việc cân chỉnh máy và lắp đặt bao gói và hệ thống lúc đầu mỗi chu kỳ hoạt động) nên ta cần dùng bộ phận thay đổi tốc độ động cơ , trong trường hợp này ta dùng biến tần . Biến tần hoạt động theo nguyên lý thay đổi tần số cung cấp cho động cơ dẫn đến làm thay đổi vận tốc động cơ .