MỤC LỤC CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.1 Lí do chọn đề tài. 1 1.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài. 2 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài. 2 1.4 Khả năng ứng dụng vào thực tế. 2 1.5 Mục đích của đề tài 2 1.6 Mục tiêu đã đạt đƣợc. 2 1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. 2 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 2.1 Quy trình ép tem. 3 2.1.1 Máy ép tem cơ sở. 3 2.1.2 Quy trình ép tem bằng tay. 4 2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay. 4 2.2 Yêu cầu và hƣớng giải quyết. 5 2.2.1 Yêu cầu cải tiến. 5 2.2.2 Hƣớng giải quyết. 5 2.3 Phƣơng án điều khiển. 5 2.4 Giới thiệu một số thiết bị đƣợc sử dụng. 6 2.4.1 Thiết bị điều khiển PLC. 6 2.4.1.1 Tổng quan PLC S7-200. 7 2.4.1.2 Phần mềm viết chƣơng trình Step 7 Micro Win. 7 2.4.2 Tổng quan về barcode reader. 9 2.4.2.1 Cấu tạo cơ bản của Barcode reader. 9 2.4.2.2 Nguyên lí hoạt động của barcode. 10 2.4.2.3 Phân loại barcode. 11 2.4.3 Tổng quan về khí nén. 15 2.4.3.1 Ƣu–Nhƣợc điểm của khí nén. 15 2.4.3.2 Các thiết bị khí nén. 16 2.4.3.3 Xylanh khí nén. 17 2.4.3.4 Van tiết lƣu một chiều 18 2.4.3.5 Van điện từ. 18 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 20 3.1. Cấu tạo chung của máy 20 3.1.1 Nguyên lí hoạt động của từng cụm cơ cấu 20 3.1.2 Quy trình làm việc của công nhân và máy. 21 3.2 Ốp hông 21 3.2.1 Yêu cầu 21 3.2.2 Thiết kế cơ khí 22 3.2.3 Kết quả 22 3.3. Phƣơng án thiết kế cơ cấu lấy tem 22 3.3.1 Thiết kế cơ khí 23 3.3.2 Phần điều khiển: 24 3.3.3 Tính toán lựa chọn xylanh xuống. 25 3.4. Phƣơng án thiết kế cơ cấu ép tem. 26 3.4.1 Yêu cầu 26 3.4.2 Thiết kế cơ khí 26 3.4.3 Kết quả 29 3.5. Phƣơng án thiết kế hộp tem. 29 3.5.1 Yêu cầu. 29 3.5.2 Phƣơng án thiết kế. 29 3.6 Giá cố định barcode. 31 3.6.1 Yêu cầu 31 3.6.2 Thiết kế cơ khí 31 3.7 Khuôn đế lót 32 3.7.1 Yêu cầu 32 3.7.2 Giải pháp 32 3.8 Thiết kế phần điều khiển 32 3.8.1 Sơ đồ động lực 33 3.8.2 Sơ đồ kết nối PLC 33 3.8.3 Thành lập địa chỉ các ngõ vào ra của PLC 34 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 35 4.1 Kết quả. 35 4.2 Một số giấy tờ liên quan 35 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 39 5.1 Kết luận 39 5.2 Hƣớng phát triển 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1.Máy ép tem có sẵn trong công ty 3 Hình 2.2.Thao tác canh chỉnh tem của ngƣời công nhân 4 Hình 2.3.Sơ đồ khối làm việc của máy ép tem 4 Hình 2.4.PLC S7-200 CPU224 7 Hình 2.5.Giao diện chƣơng trình Step 7 Micro Win 9 Hình 2.6. Barcode 10 Hình 2.7.Sơ đồ giải thuật cấu hình barcode 15 Hình 2.8.Máy nén khí công nghiệp MGA 16 Hình 2.9.Xylanh đơn. 17 Hình 2.10.Xylanh đôi. 17 Hình 2.11.Cấu tạo bên trongcủa xylanh 17 Hình 2.12.Van tiết lƣu một chiều. 18 Hình 2.13 Kí hiệu van tiết lƣu một chiều 18 Hình 2.14.Van điện 5/2. 19 Hình 3.1.Thiết kế máy ép tem trên bản vẽ. 20 Hình 3.2.Quy trình làm việc 21 Hình 3.3.Ốp hông trên bản vẽ 22 Hình 3.4.Ốp hông ngoài thực tế. 22 Hình 3.5.Tay lấy tem trên bản vẽ. 23 Hình 3.6.Gối bắt giác hút 24 Hình 3.7.Gối bắt xylanh xoay 24 Hình 3.8.Van chân không 25 Hình 3.9.Tay lấy tem ngoài thực tế 26 Hình 3.10. Phít cách nhiệt 27 Hình 3.11. Đầu ép 27 Hình 3.12.Cục nhiệt 28 Hình 3.13.Điện trở nhiệt 28 Hình 3.14.Đầu dò nhiệt độ 28 Hình 3.15.Cơ cấu ép trên bản vẽ 29 Hình 3.16.Cơ cấu ép trong thực tế 29 Hình 3.17.Đế hộp tem 30 Hình 3.18.Thành hộp tem 30 Hình 3.19.Đế đựng hộp tem 31 Hình 3.20.Hộp tem ngoài thực tế 31 Hình 3.21.Giá cố định barcode 32 Hình 3.22.Khuôn đế lót 32 Hình 3.23.Sơ đồ khí nén 33 Hình 3.24 Sơ đồ kết nối PLC 33 Hình 4.1 Máy ép tem sau khi cải tiến 35 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1- Bảng vùng nhớ của CPU 224 8 Bảng 1.2- Bảng địa chỉ ngõ vào của PLC 34 Bảng 1.3- Bảng địa chỉ ngõ ra của PLC 34 Bảng 1.4- So sánh sản lƣợng trƣớc và sau khi cải tiến 39 1 CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lí do chọn đề tài. Đất nƣớc ta trong quá trình tiến tới một nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cùng với xu hƣớng đó các công ty trong nƣớc ngày càng muốn thay thế lao động thủ công bằng các loại máy móc, thiết bị tự động hóa để nâng cao năng suất lao động và thúc đẩy nền công nghiệp nƣớc nhà phát triển. Trong những năm gần đây nƣớc ta đã mở cửa đón các doanh nghiệp quốc tế vào đầu tƣ tại Việt Nam, vì vậy đã và đang hình thành các khu công nghiệp có quy mô rất lớn, nhƣng do trình độ khoa học kỹ thuật còn thấp nên hầu nhƣ chỉ sử dụng lao động chân tay làm chủ lực, nhiều khâu phải tuyển dụng rất nhiều công nhân vào làm việc và chia thành nhiều công đoạn nhỏ. Việc này làm cho sự quản lý khó khăn hơn và giá trị thặng dƣ giảm xuống nhiều. Công ty TNHH ChangShin Việt Nam là công ty có 100% vốn đầu tƣ của Hàn Quốc làm việc trong lĩnh vực gia công giày. Với công nghệ sản xuất của thập niên 70 của thế kỉ trƣớc, nhu cầu cải tiến công nghệ để nâng cao chất lƣợng sản phẩm và năng suất lao động là một yêu cầu bức thiết. Xác định đƣợc mục tiêu sống còn đó, ban lãnh đạo công ty đã kết nối với các công ty trong và ngoài nƣớc nghiên cứu cải tiến các giải pháp kỹ thuật phục vụ cho sự phát triển của công ty. Quá trình lao động thực tế ở công ty TNHH TM-DV-SX Tự động AZ, nhóm đã đƣợc công ty tin tƣởng làm việc ở bộ phận phát triển máy cho công ty Changshin. Sau quá trình tìm hiểu thực tế ở Changshin, nhóm đã đề ra phƣơng án nâng cấp máy ép tem bán tự động và đã đƣợc ban lãnh đạo 2 công ty thống nhất thực hiện. Máy ép tem là thiết bị thực hiện ép các tem nhỏ lên miếng đế lót. Dạng thiết bị này đƣợc sử dụng rộng rãi trong các công ty gia công giày nhằm tạo ra các miếng đế lót có thông tin về sản phẩm và công ty. Đề tài “Cải tiến quy trình làm việc máy ép tem” đƣợc nhóm đề nghị thực hiện với chi phí chế tạo thấp nhất, kết cấu đơn giản nhất nhƣng mang lại hiệu quả cao nhất, hi vọng sẽ mang lại hiệu quả tốt nhất cho công ty Changshin Việt Nam và giảm bớt sự nặng nhọc, mệt mỏi của công nhân. 2 1.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài. Nghiên cứu và thiết kế máy ép tem tự động theo yêu cầu của công ty TNHH Changshin Việt Nam. 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài. Phƣơng pháp quan sát thực tế: nhóm đã có thời gian tiếp cận với quy trình sản xuất trong công ty Changshin Việt Nam, nghiên cứu các cơ cấu máy móc từ nhiều nguồn trên Internet cùng với quá trình nghiên cứu thực tế tại công ty đã cho chúng tôi ý tƣởng thiết kế ra các cơ cấu tay máy. Từ đó tìm ra những công đoạn cần cải tiến về máy móc để nâng cao năng suất lao động. 1.4 Khả năng ứng dụng vào thực tế. Dạng sản phẩm này sau khi hoàn tất cải tiến có thể đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các công ty gia công giày trong và ngoài nƣớc. 1.5 Mục đích của đề tài Dựa vào môi trƣờng làm việc và yêu cầu của công ty đặt ra nhóm đã quan sát việc ép và canh chỉnh tem bằng tay của ngƣời công nhân. Từ đó lựa chọn giải pháp và đƣa ra ý tƣởng thiết kế mô hình trên máy và sau đó thì thi công lắp ráp. Đƣa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế sức lao động thủ công bằng máy móc, tăng năng suất và chất lƣợng sản phẩm nâng cao chất lƣợng làm việc của ngƣời công nhân. 1.6 Mục tiêu đã đạt đƣợc.  Nâng cao tính tự động hóa.  Nâng cao năng suất lao động.  Tăng tính kinh tế.  Tính thẩm mĩ cao.  An toàn cho ngƣời lao động. 1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Tự động hóa trong sản xuất hàng hóa và nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lƣợng sản phẩm, mang lại lợi nhuận trực tiếp cho công ty Changshin Việt Nam 3 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quy trình ép tem. 2.1.1 Máy ép tem cơ sở. Hiện tại trong phân xƣởng ép tem của công ty ChangShin Việt Nam các máy ép tem đƣợc sử dụng chỉ với bộ phận ép làm nhiệm vụ ép chín tem vào đế lót, các công đoạn còn lại nhƣ lấy tem, đặt tem lên đế lót, đặt đế lót lên bàn ép, kiểm tra các loại tem, canh chỉnh tem chính xác ở vị trí ép vẫn còn phải sử dụng sức lao động của ngƣời công nhân. Do đó năng suất làm việc của bộ phận ép tem phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề, sức khỏe và độ lành nghề của ngƣời công nhân Chất lƣợng sản phẩm phụ thuộc vào sự cẩn thận, tỉ mỉ của ngƣời công nhân. Chất lƣợng và thời gian ép tem không đảm bảo, ngoài ra trong quá trình làm việc sức khỏe của ngƣời công nhân cũng bị ảnh hƣởng do lúc nào mắt của họ cũng phải nhìn vào tia laser và có thể bị phỏng do chạm vào đầu ép tem khi nhiệt độ ép lên cao. Hình 2.1.Máy ép tem có sẵn trong công ty 4 2.1.2 Quy trình ép tem bằng tay. Hình 2.2.Thao tác canh chỉnh tem của ngƣời công nhân Khi bắt đầu làm việc ngƣời công nhân sẽ lựa chọn loại tem phù hợp với module đế lót rồi đặt tem lên đế lót sau đó đặt đế lót lên bàn ép, tem sẽ đƣợc canh chỉnh theo ánh đèn laser đã đặt sẵn ở trên bàn máy. Khi tem đƣợc đặt ở vị trí ép chính xác ngƣời công nhân sẽ cho ép tem. Việc trải qua nhiều công đoạn lựa chọn và canh chỉnh nhƣ vậy tốn khoảng thời gian 6s/1 sản phẩm và gây mệt mỏi cho ngƣời công nhân trong suốt ca làm việc. Từ thực tế trên, sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và đƣợc sự chấp thuận của ban lãnh đạo công ty. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành “Cải tiến quy trình làm việc máy ép tem”. 2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay. Hình 2.3.Sơ đồ khối làm việc của máy ép tem 5 2.2 Yêu cầu và hƣớng giải quyết. 2.2.1 Yêu cầu cải tiến. Sau khi cải tiến kỹ thuật máy cần đạt đƣợc những yêu cầu sau: - Giảm công đoạn canh chỉnh và lựa chọn tem. - Tỉ lệ sản phẩm lỗi cho phép là 150/1 sản phẩm. - Thời gian ép của máy bằng ngƣời công nhân lành nghề nhất trong công ty 4s/sản phẩm. - An toàn cho ngƣời công nhân. - Nâng cao năng suất. - Làm việc ổn định. 2.2.2 Hƣớng giải quyết. Để giải quyết vấn đề đƣợc những yêu cầu do ban lãnh đạo công ty đề ra, nhóm đã nghiên cứu đã thực hiện các trình tự sau: - Quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu quá trình ép tem của ngƣời công nhân bằng thủ công. - Thu thập tài liệu về việc ép sản phẩm có liên quan. - Nghiên cứu các cơ cấu, các tài liệu về cơ khí - Phân tính và chọn một phƣơng án lấy tem và ép hợp lý nhất để xây dựng một mô hình test. - Xây dựng bản vẽ thiết kế, quy trình hoạt động của máy. - Thiết kế và thi công từng chi tiết, sau đó lắp ráp thành máy hoàn chỉnh. 2.3 Phƣơng án điều khiển. Qua quá trình phân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống nhóm đƣa ra nhiều phƣơng án để điều khiển, ví dụ nhƣ: điều khiển bằng vi xử lý, điều khiển bằng PLC. Điều khiển bằng vi xử lý: phƣơng án này có các ƣu điểm nhƣ kết nối đƣợc với máy tính, dễ dàng sửa đổi chƣơng trình điều khiển, giá thành rẻ, quan sát đƣợc hệ thống bằng màn hình máy tính, nhƣng có nhƣợc điểm tuổi thọ không cao, khó thay thế và sửa chữa thiết bị điện tử do không phổ biến. Điều khiển bằng PLC: phƣơng án này có các ƣu điểm nhƣ có kết nối với màn hình máy tính, dễ dàng thay thế và sửa chữa chƣơng trình điều khiển, đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, tính thẩm mỹ và tuổi tuổi thọ cao, nhƣng nhƣợc [...]... chung của máy Từ những tồn tại và yêu cầu cải tiến máy ép tem, nhóm đã tiến hành khảo sát quy trình ép tem bằng tay, tìm hiểu các thiết bị có thể sử dụng để nâng cấp máy Tính toán và thiết kế tổng thể phần cơ khí máy ép tem nhƣ sau: 1 Hộp tem 2 Cơ cấu ép 3 Tay lấy tem 4 Barcode reader 5 Khuôn đế ép Hình 3.1.Thiết kế máy ép tem trên bản vẽ 3.1.1 Nguyên lí hoạt động của từng cụm cơ cấu Cơ cấu lấy tem: Nhiệm... lấy tem từ trong hộp đƣa đến vị trí cần ép và trở về trạng thái ban đầu khi tem đã đƣợc thả đúng vị trí Hộp đựng tem: Giữ cho tem trong hộp luôn luôn ở một vị trí cố định Cơ cấu ép tem: Phải đảm bảo ép đều không bị lệch nghiêng và đủ nhiệt độ để ép chín tem Bộ phận nhận biết tem: Đảm bảo phân biệt đúng loại tem cho từng module đế lót giày, nếu phát hiện tem không đúng module sẽ dừng việc ép tem và báo. .. công nhân bằng đèn báo Khuôn đế lót: Đƣợc thiết kế theo từng loại module đế, trƣớc khi ép khuôn sẽ đƣợc đặt cố định lên bàn ép giúp giảm tối đa thời gian canh chỉnh đế chính xác 21 ở vị trí ép 3.1.2 Quy trình làm việc của công nhân và máy Hình 3.2 .Quy trình làm việc Ban đầu ngƣời công nhân sẽ xác định loại module đế ép từ đó đặt khuôn đế lên bàn ép Khi hoàn thành việc đặt khuôn lên bàn ép ngƣời công nhân... barcode học mã vạch loại tem sẽ ép sau đó đặt đế lót lên khuôn rồi nhấn nút Start, tay lấy tem sẽ tự động lấy tem trong hộp và thả tem ở vị trí ép một cách chính xác, lúc này barcode sẽ quét mã vạch tem và nhận diện, nếu đúng loại tem đã đƣợc học cơ cấu ép sẽ đi xuống ép tem lên đế lót và ngƣời công nhân sẽ lấy sản phẩm hoàn thành và tiếp tục quay về việc đặt đế lót lên bàn ép, nếu barcode nhận diện mã tem. .. kích thƣớc phù hợp để tem đƣợc đặt trong hộp một cách dễ dàng và không bị vênh trong quá trình giác hút chân không hút tem ra vị trí ép Đế đựng hộp tem đƣợc thiết kế với các rãnh mang cá giúp hộp tem dễ dàng tháo lắp Trên đế có lỗ siết ốc để cố định vị trí hộp tem trong quá trình máy làm việc 30 Hình 3.17.Đế hộp tem Hình 3.18.Thành hộp tem 31 Hình 3.19.Đế đựng hộp tem Hình 3.20.Hộp tem ngoài thực tế 3.6... Vậy chọn xylanh CXSM 15-40 cho tay máy 26 Hình 3.9.Tay lấy tem ngoài thực tế 3.4 Phƣơng án thiết kế cơ cấu ép tem 3.4.1 Yêu cầu Theo yêu cầu và mục tiêu của công ty đề ra là: tem ép thẳng, đều có thể điều chỉnh nhiệt độ và thời gian ép tùy theo loại tem Từ những yêu cầu đó cơ cấu ép tem sẽ đƣợc thiết kế với xylanh đôi cho hành trình đƣa đầu ép lên xuống vị trí ép, đầu ép đƣợc gắn một cặp điện trở nhiệt... xê dịch đầu ép để có thể điều chỉnh khi tem bị ép lệch 27 Hình 3.10 Phít cách nhiệt Bộ phận ép tem: Gồm phần đầu ép và đầu nhiệt độ Phần đầu ép đƣợc thiết kế với kích thƣớc phần trên đầu ép vừa với kích thƣớc phần tem bị ép chín Phần đầu nhiệt độ đƣợc thiết kế để gắn trên đó một cặp điện trở nhiệt và một cảm biến nhiệt độ để điều chỉnh nhiệt độ ép phù hợp với từng loại tem Hình 3.11 Đầu ép 28 Hình... nhiệt ép tem, cùng với một đầu dò nhiệt độ để cài đặt nhiệt độ phù hợp với từng loại tem Hình 3.13.Điện trở nhiệt Hình 3.14.Đầu dò nhiệt độ 29 3.4.3 Kết quả Hình 3.15.Cơ cấu ép trên bản vẽ Hình 3.16.Cơ cấu ép trong thực tế 3.5 Phƣơng án thiết kế hộp tem 3.5.1 Yêu cầu Mỗi lần cấp 150 tem Tem đặt trong hộp đúng chiều Dễ dàng tháo rời khỏi đế khi cấp tem 3.5.2 Phƣơng án thiết kế Tem đƣợc sử dụng để ép lên... động năng bán dẫn Nguyên tắc này hoạt động tạo ra lƣu lƣợng và công suất rất lớn, máy nén khí hoạt động theo nguyên lí này nhƣ: kiểu máy nén khí li tâm, máy nén khí đối lƣu, máy nén khí dòng hỗn hợp… Phân loại máy nén khí theo áp suất làm việc: 17 - Máy nén khí áp suất thấp: p =15 bar - Máy nén khí áp suất cao: p>=15 bar - Máy nén khí áp suất rất cao: p>=300 bar 2.4.3.3 Xylanh khí nén Xylanh có nhiệm... lấy tem Trong quá trình ép tem, ngƣời công nhân phải đƣa tem vào vị trí ép Điều đó sẽ xảy ra một số vấn đề nhƣ sau: + Tay của ngƣời công nhân chạm phải đầu ép nhiệt độ bị phỏng + Quá trình canh chỉnh ngƣời công nhân phải thƣờng xuyên nhìn trực tiếp vào laser gây ảnh hƣởng đến mắt 23 + Mất thời gian canh chỉnh + Ép không đều + Để khắc phục những tình trạng trên,nhóm đƣa ra thiết kế cánh tay lấy tem . suốt ca làm việc. Từ thực tế trên, sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và đƣợc sự chấp thuận của ban lãnh đạo công ty. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành Cải tiến quy trình làm việc máy ép tem . 2.1.3. 2.1 Quy trình ép tem. 3 2.1.1 Máy ép tem cơ sở. 3 2.1.2 Quy trình ép tem bằng tay. 4 2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay. 4 2.2 Yêu cầu và hƣớng giải quy t. 5 2.2.1 Yêu cầu cải tiến. . khối các công đoạn ép tem bằng tay. Hình 2.3.Sơ đồ khối làm việc của máy ép tem 5 2.2 Yêu cầu và hƣớng giải quy t. 2.2.1 Yêu cầu cải tiến. Sau khi cải tiến kỹ thuật máy cần đạt đƣợc những