ĐI HC QUC GIA THNH PH H CH MINH
TRƯNG ĐI HC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KH








ĐAMH TỰ ĐỘNG HOÁ SẢN XUẤT


NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐƯA BÁNH BÍCH QUY VÀO HỘP





Sinh viên thc hin:

Thời gian thc hin: Tháng 9 – tháng 11/2014
Giáo viên hướng dẫn: TS. LƯU THANH TÙNG


TP. H Ch Minh – 2014
MỤC LỤC

LI CẢM ƠN 4
I. Đặt vấn đề 5
II. Mục tiêu nghiên cứu 6
III. Đối tượng nghiên cứu 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 7
1.1 . GIỚI THIỆU VỀ BÁNH QUY 7
1.2 GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH ĐÓNG GÓI 8
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ Error! Bookmark not defined.
2.1 CƠ CẤU PHÂN PHI Error! Bookmark not defined.
2.2 CƠ CẤU XẾP CHNG BÁNH Error! Bookmark not defined.
2.3 CƠ CẤU LẤY BÁNH Error! Bookmark not defined.
2.4 CHN CƠ CẤU Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG Error!
Bookmark not defined.
3.1 SƠ Đ NGUYÊN LÝ Error! Bookmark not defined.
3.2 Nguyên lý cơ cấu phân phối Error! Bookmark not defined.
3.3 Nguyên lý cơ cấu dẫn động Error! Bookmark not defined.
1. Sơ đ động học toàn máy Error! Bookmark not defined.
2. Nguyên lý vận hành của toàn h thống Error! Bookmark not defined.
3. Các nguyên lý cảm biến sử dụng trong dây chuyền t động Error! Bookmark
not defined.
4. Nguyên lý h thống điều khiển của máy Error! Bookmark not defined.
I. Năng suất máy Error! Bookmark not defined.
1. Năng suất d kiến Error! Bookmark not defined.
2. Bảo dưỡng máy Error! Bookmark not defined.
Kết luận Error! Bookmark not defined.
Tài liệu tham khảo Error! Bookmark not defined.




DANH MỤC HÌNH


Hình 1.1: Dây chuyền đóng gói của hãng SPS 9
Hình 1.2: Dây chuyền đóng gói sử dụng cánh tay robot của hãng CAMA 9
Hình 1.3: Dây chuyền đóng gói của hãng Houdijk Holland 9
LI CẢM ƠN


Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô khoa Cơ kh đã tận tâm truyền đạt
những kiến thức, kinh nghim quý báu trong suốt quá trình học tập vừa qua.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn TS. Lưu Thanh Tùng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo
và dìu dắt trong suốt thời gian tôi thc hin và hoàn thành đề tài. Khi mới bắt tay vào
thc hin đề tài này, còn nhiều bỡ ngỡ, nhờ s giúp đỡ tận tình thầy tôi đã có thêm kiến
thức, số liu để hoàn thin đề tài.
Vì thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế chắc chắn không thể tránh những thiếu
sót. Rất mong nhận được s đóng góp ý kiến của quý thầy cô và bạn bè.

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014
Sinh viên thc hin

P a g e 5 | 42

MỞ ĐẦU

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
T động hóa quá trình sản xuất là một lĩnh vc khoa học kỹ thuật thiết lập các h
thống điều khiển và kiểm tra t động các quá trình nhằm giảm bớt và loại bỏ s tham
gia trc tiếp của con người. Điều này có nghĩa là máy móc thc hin một nhim vụ đặc
bit với s giúp đỡ của mạch đin truyền động đin, do đó giúp tiết kim sức lao động

và tiết kim rất nhiều thời gian, kết quả thu lại là làm tăng năng suất sản phẩm tạo thành,
thu lại nhiều lợi ch cho cơ sở sản xuất.
T động hóa quá trình sản xuất là xu thế chung của thế giới. “Nửa cuối thế kỷ 20
nhân loại chứng kiến s phát triển mạnh mẽ của Khoa học kỹ thuật. Thừa hưởng Những
thành tu to lớn của công ngh đin tử, công ngh máy tnh và công ngh thông tin,
công ngh t động hóa đã có những bước phát triển nhảy vọt.” (H thống điề khiển t
động hóa quá trình sản xuất, GS. TS Nguyễn Công Hiền, TS. Võ Vit Sơn, Đại học Bách
Khoa Hà Nội, 57 trang)
Tại Vit Nam quá trình công nghip hóa, hin đại hóa diễn ra mạnh mẽ với s hình
thành, phát triển của các ngành nghề sản xuất, s gia tăng nhu cầu tiêu dùng của người
dân, làm động lc thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. Theo đà hội nhập
thế giới, t động hóa quá trình sản xuất, tạo ra h thống sản xuất tiên tiến là vấn đề tất
yếu cần có để nâng cao năng suất cũng như chất lượng sản phẩm để có thể tn tại trên
thị trường cạnh tranh đầy khốc lit. Vì vậy, vic thiết kế các dây chuyền sản xuất t
động để nâng cao năng suất, hiu quả cao, vừa giảm bớt sức lao động của con người là
hết sức cần thiết.
Cùng với s phát triển của xã hội, nhu cầu vật chất, tinh thần của con người ngày
càng tăng cao. Ngành sản xuất bánh kẹo cũng phải phát triển để thỏa mãn nhu cầu đó.
Chỉ có t động hóa quá trình sản xuất, ngành sản xuất bánh kẹo nói chung, sản xuất bánh
quy nói riêng mới có thể phát triển để tăng số lượng, chất lượng sản phẩm để đáp ứng
thị trường cũng như mang lại ngun lợi nhuận tối ưu cho chnh nó. Để hiểu rõ hơn quá
P a g e 6 | 42

trình t động hóa quá trình sản xuất trong ngành này, sinh viên đã tiến hành thc hin
đề tài: “Nghiên cứu và thiết kế h thống đưa bánh bch quy vào hộp”.
II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
“Nghiên cứu và thiết kế h thống t động đóng gói bánh bch quy vào hộp
III. ĐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
H thống điều khiển t động đóng gói bánh bch quy vào hộp.


P a g e 7 | 42

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 . GIỚI THIỆU VỀ BÁNH QUY
Thc phẩm đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống con người, trong đó
bánh quy có ý nghĩa rất lớn. Bánh quy là một loại thc phẩm rất thuận tin trong tiêu
dùng, nó cung cấp năng lượng lớn vì chứa nhiều chất dinh dưỡng như: đường, sữa, bơ,
trứng,… đảm bảo là ngun thức ăn lâu dài cho con người trong quân đội, du lịch, đặc
bit vào các dịp lễ tết, liên hoan hay dùng làm quà tặng biếu cho người thân.
Bánh bích quy là loại sản phẩm bánh được làm từ bột mì, đường, chất béo, trứng,
thuốc nở hóa học và tinh dầu, muối và các phụ gia khác. Bánh quy chiếm một lượng lớn
trong các sản phẩm bánh nướng được làm từ bột mỳ, là loại bánh ngọt không lên men,
bánh giòn và khô vì chúng có hàm lượng nước thấp, là loại thc phẩm lý tưởng để d
trữ, có hình dạng nhỏ, dày và bề mặt láng mướt.
Bích quy có nhiều hình dạng,hương vị và kch thước khác nhau. Có hai loại bánh
bích quy chính: xốp và dai. Bánh quy xốp khác bánh quy dai ở chỗ nó xốp dòn, còn
bánh bích quy dai thì ít xốp hơn. S khác bit giữa 2 loại bánh này là về tỷ l hỗn hợp,
thời gian, độ ẩm, nhit độ nhào bột:
Đối với bánh quy xốp: Bột nhào có tỷ l nước trung bình, hàm lượng đường và béo
cao, thời gian nhào bột ngắn, cường độ nhào trung bình.
Thời gian nhào: từ 3-5 phút
Độ ẩm bột nhào:từ 17-19%
Nhit độ bột nhào:từ 19-250
0
C.
Đối với bánh quy dai: Bột nhào có tỷ l nước tương đối lớn, hàm lượng đường và
béo thấp, thời gian nhào bột kéo dài, cường độ nhào tương đối cao để tăng cường khả
năng hydrat hóa của protein, tạo mạng lưới glutein có độ đàn hi cao.
Những năm gần đây cùng với s phát triển cuả nền kinh tế và s gia tăng trong quy

mô dân số với cơ cấu trẻ, bánh quy là một trong những ngành có tốc độ tăng trưởng cao
và ổn định tại Vit Nam. Các công ty bánh kẹo lớn trong nước ngày càng khẳng định
được vị thế quan trọng của mình trên thị trường với s đa dạng trong sản phẩm chất
lượng khá tốt phù hợp với khẩu vị của người Vit Nam, cạnh tranh rất tốt với hàng nhập
P a g e 8 | 42

khẩu. Tuy nhiên các sản phẩm trong nước vẫn chưa thỏa mãn nhu cầu người tiêu dùng,
trên thị trường vẫn còn tn tại rất nhiều sản phẩm bánh kẹo ngoại nhập. Đng thời số
lượng các nhà máy bánh kẹo trong nước còn t, năng suất còn thấp chưa đáp ứng nhu
cầu ngày một tăng cao. Phần lớn các nhà máy lớn đều nằm ở miền Bắc và miền Nam cụ
thể là Hà Nội, thành phố H Chí Minh và các vùng lân cận. Vì vậy, vic xây dng nhà
máy sản xuất bánh quy là nhim vụ cần thiết. Đặc bit là trong giai đoạn hin nay, khi
mà nước ta đã gia nhập WTO, đó là cơ hội để sản phẩm bánh quy của nước ta gia nhập
thị trường quốc tế đng thời cũng là thách thức để tìm kiếm và giữ được chỗ đứng cạnh
tranh của bánh quy Vit Nam so với các nước bạn.

1.2 GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH ĐÓNG GÓI
Kể từ khi có s tiến bộ về đ hộp và đổi mới bao bì bảo quản v sinh, chất lượng sản
phẩm từ ở thế kỷ19, thị trường ngày càng có s gia tăng nhu cầu đối với bao bì để đảm
bảo quá trình bảo quản và dễ sử dụng thc phẩm cho người tiêu dùng với lối sống bận
rộn. Đặc bit, trong những năm 1980, con người đóng bao bì có thể bảo quản các loại
thc phẩm có thể hâm nóng dễ dàng bằng lò vi sóng như món tráng ming, các món súp
và nước sốt, (Food packing technology.pdf)
Mục đch của quá trình đóng gói bánh bch quy là giữ chất lượng bánh trong thời
gian bảo quản đng thời tăng giá trị thẩm mỹ cho sản phẩm, tạo điều kin thuận lợi cho
quá trình vận chuyển.
Quá trình tiến hành đóng gói bánh như sau: bánh được đóng gói trong các túi sạch
và vận chuyển trong các bao bì hợp v sinh. Trong quá trình đóng gói túi bánh được
bơm hương và kh Nitơ vào để tạo hương, độ căng và kéo dài thời gian bảo quản. Sau
khi đóng gói phải kiểm tra độ kín của màng bảo đảm không bị xì khí bằng cách thử trong

nước. Hạn sử dụng được in t đông trên máy đóng gói.
Trên thị trường hin nay có nhiều loại dây chuyền đóng gói bánh quy.Một số dây
chuyền đóng gói bánh quy có sẵn trên thị trường được biểu diễn trong các hình sau.
P a g e 9 | 42


Hình 1.1: Dây chuyền đóng gói của hãng SPS

Hình 1.2: Dây chuyền đóng gói sử dụng cánh tay robot của hãng CAMA


Hình 1.3: Dây chuyền đóng gói của hãng Houdijk Holland

P a g e 10 | 42

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ

2.1. SƠ Đ QUY TRÌNH ĐÓNG GÓI
Để bảo quản bánh quy đảm bảo chất lượng và đẹp mắt nhằm thu hút người tiêu dùng
thì bao bì đóng gói đóng một vai trò quan trọng, ta có sơ đ quy trình đóng gói như sau:





















Hình 2.1: Sơ đồ quy trình đóng gói.
2.2. NĂNG SUẤT MONG MUN
Các dây chuyền khác nhau cho ra năng suất đóng gói bánh quy khác nhau. Đề tài
này mong muốn có thể đáp ứng được dây chuyền đóng gói với năng suất trung bình là
2400 gói/h.
Cảm biến quang
phản xạ khuếch tán
 phát hin bánh
dã bao gói ở đúng
vị trí sẽ kích hoạt
cơ cấu lấy hộp
Bánh đã
bao gói
Cơ cấu
lấy hộp
Đóng hộp
Đng bộ
bằng encoder
quang
Cung cấp

giấy gói
(plastic film)
Cắt giấy gói
(cutting
head)
Cơ cấu bao gói
Pittong kh nén đẩy
bánh
vào băng chuyền bao
Băng chuyền bao gói
Bánh quy đã nướng, làm nguội và thêm gia
vị…
Băng chuyền phân phối bánh
Xếp chng bánh
P a g e 11 | 42

Da theo quy trình đóng gói bánh quy thc tế và năng suất dây chuyền mà đề tài
mong muốn có thể đóng gói ở trên, đề tài chú trọng đến các cơ cấu: cơ cấu phân phối,
cơ cấu xếp chng, cơ cấu lấy bánh và bao gói. Ở chương này, đề tài trình bày về 3 cơ
cấu đầu; riêng quy trình bao gói được sử dụng hầu hết là giống nhau ở các dây chuyền,đề
tài sẽ trình bày quy trình này ở chương 3.
2.3. CƠ CẤU PHÂN PHI
Sau khi tìm hiểu các h thống đóng gói đang được sử dụng trên thi trường, đề tài quan
tâm đến 3 cơ cấu phân phối:
Cơ cấu phân phối bán t động (hình 2.2);
Cơ cấu phân phối t động bằng cánh tay robot (hình 2.3);
Cơ cấu phân chia bánh thành các dãy trên cùng một băng chuyền ((hình 2.4).

(1) – Đường dẫn nghiêng
(2) – Cần gạt

(3) – Băng tải
Hình 2.2 : Cơ cấu phân phối bán tự động
Như mô tả ở hình 2.1 đối với cơ cấu phân phối bán t động: bánh được cấp bằng tay
vào đường dẫn nghiêng (1) so với phương nằm ngang một góc nhất định sao cho chúng
luôn dn về pha dưới.
Băng tải (3) có các cần gạt (2) sẽ chuyển động liên tục, kéo các chng bánh nằm
ngang đến vị tr cơ cấu đóng gói t động.
Cơ cấu phân phối t động bằng cánh tay robot được mô tả như hình 2.2.
Vị tr cấp phôi
bằng tay
(1)
(3)
(2)
P a g e 12 | 42

Cơ cấu này sẽ sử dụng cảm biến dạng vison sensor (cảm biến hình ảnh) để xác định
vị trí của bánh. H thống máy tính sẽ nhận tín hiu truyền về từ cảm biến, sau đó tiến
hành tnh toán theo chương trình do người thiết kế đã lập trình sẵn để xác định chính
xác vị trí chính xác vị trí của bánh trong một h toạ độ quy ước đối với cánh tay robot.
Sau khi đã xác định được toạ độ của bánh, h thống điều khiển sẽ đưa tn hiu đến các
động cơ trên cánh tay robot để các động cơ này quay những góc nhất định, đưa cánh tay
này đến đúng vị trí bánh cần lấy. Sau đó, phụ thuộc vào kiểu đầu gắp (tay kẹp, hút bằng
kh nén…) được lắp đặt và kết nối với PLC mà h thống điều khiển sẽ ra tín hiu để đầu
gắp này lấy bánh.
Hình 2.3: Cơ cấu phân phối tự động bằng cánh tay robot
Tiếp theo, cánh tay robot này tiếp tục giữ tín hiu ở đầu kẹp để giữ bánh đng thời
sẽ có tín hiu truyền về h thống và h thống sẽ thc hin vic điều khiển động cơ làm
cánh tay robot di chuyển đến chính xác vị trí các hộp bánh đã đặt sẵn trên băng chuyền.
Để thuận tin cho vic lập trình, ta đưa các hộp bánh đến vị trí cố định trong h toạ
độ của cánh tay robot để quá trình đưa bánh vào hộp không cần xác định toạ độ của hộp

(toạ độ của hộp bánh sẽ được thiết lập một lần duy nhất trong toàn bộ chương trình điều
khiển). Và để băng chuyền chứa hộp đến đúng vị trí cố định ta cũng phải sử dụng động
cơ bước để điều khiển vic di chuyển của băng tải.
Hình 2.4 mô tả cơ cấu phân chia bánh thành các dãy trên cùng một băng chuyền.
Bánh được phân chia thành các dãy ở trên cùng 1 băng chuyền nhờ các thanh dẫn
hướng bố trí sẵn. Sau đó bánh được đưa qua cơ cấu xếp chng, đóng gói. Các thanh dẫn
hướng có thể thay đổi khoảng cách nhằm phù hợp với các bánh có kch thước khác nhau,
đng thời các thanh dẫn này còn có chức năng chia bánh từ các băng tải lớn sang các
băng tải nhỏ hơn để thc hin quá trình đóng gói đng thời trên nhiều vị trí khác nhau
để đạt năng suất cao hơn và tiết kim được din tích bố tr các băng chuyền.
P a g e 13 | 42



Hình 2.4: Cơ cấu phân chia bánh thành các dãy trên cùng một băng chuyền

Các ưu nhược điểm của 3 loại cơ cấu trên được biểu diễn trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: So sánh các cơ cấu phân phối bánh
Loại cơ cấu
Cấu tạo
H thống điều
khiển
Mức độ t
động hoá
Năng suất
Cơ cấu phân
phối bán t
động
Đơn giản, chỉ
bao gm máng

dẫn bánh và
băng tải dẫn
bánh.
Không cần điều
khiển bằng PLC
hay vi điều
khiển.
Bánh được
cấp vào bằng
tay do đó vẫn
phụ thuộc vào
nguời lao
động.
1800 gói/h
(a6- Biscuit
Packaging
Machine –
Qingdao
OKV
industry
Co.,Ltd) với
một băng
chuyền đóng
gói (mỗi
băng chuyền
cần 1 người
cấp phôi).
Phù hợp với
sản xuất nhỏ.
Cơ cấu phân

phối phôi t
động nhờ cánh
tay robot
Rất phức tạp,
bao gm băng
tải dẫn bánh,
h thống các
cánh tay robot
Toàn bộ h
thống được điều
khiển bằng PLC
và vi điều khiển
để hoạt động
H thống t
động hoá toàn
bộ, được điều
khiển chính
xác bằng máy
tính. Chỉ đòi
3000 gói/h
(Houdijk-
Holland-
Brochure-
2014-EN)
với một băng
Thanh dẫn hướng
Cấy ni tham khảo website:
/>_detail/&productId=140.html
P a g e 14 | 42


và cảm biến
phát hin vị trí.
Ngoài ra còn
có thể phải
trang bị thêm
h thống khí
nén.
được ở độ chính
xác cao.
hỏi khả năng
lập trình và
điều khiển ở
trên máy tính.
chuyền đóng
gói. Vic
tăng năng
suất phụ
thuộc vào số
lượng cánh
tay robot.
Cơ cấu phân
chia bánh thành
các dãy
Tương đối đơn
giản, bao gm
h thống băng
tải, các thanh
dẫn hướng,
encoder điều
khiển vận tốc.

Sử dụng vi điều
khiển để điều
khiển hoạt động
của encoder.
H thống được
t động hoá
hoàn toàn.
Điều khiển
bằng cả cơ cấu
cơ kh và đin
tử. Tuy nhiên
vic lập trình
cho encoder
đơn giản hơn
vic lập trình
cho cánh tay
robot.
2400 gói/h
(Houdijk-
Holland-
Brochure-
2014-EN)
với mỗi băng
chuyền đóng
gói. Với h
thống chia
thành các
dãy ri phân
chia ra các
băng chuyền

thì ta có thể
tăng số dây
chuyền đóng
gói.

2.4. CƠ CẤU XẾP CHNG BÁNH
Đề tài quan tâm đến 2 cơ cấu xếp chng bánh: cho bánh rơi xuống lỗ trên băng chuyền
và dẫn hướng bánh xếp chng.
Cơ cấu cho bánh rơi xuống lỗ trên băng chuyền được biểu diễn như hình 2.5

Hình 2.5: Cơ cấu cho bánh rơi xuống lỗ trên băng chuyền.
lỗ hở
ống chứa
bánh
P a g e 15 | 42

Theo cơ cấu này, ở cuối băng chuyền theo hướng di chuyển của bánh ta có thể tạo
lỗ để bánh rơi xuống tạo thành chng. Lỗ hở và ống chứa bánh có thể thay đổi được để
có thể phù hợp với bánh có hình dạng và kch thước khác nhau. ng chứa bánh phải
rỗng ở hai đầu và đáy phải nằm cao hơn vị trí của bánh cuối cùng, chiều cao này bằng
với chiều cao của số lượng bánh sẽ lấy đi ở cơ cấu lấy bánh (sẽ trình bày ở mục sau).
Vận tốc của băng tải dẫn bánh phải được điều khiển bằng encoder sao cho số lượng
bánh đến vị trí lỗ hở và rơi xuống ống bánh phải bằng số lượng bánh được lấy đi trong
một chu kỳ lấy bánh ở cơ cấu lấy bánh. Vận tốc này có thể xác định bằng cách lấy thời
gian chu kỳ lấy bánh nhân với khoảng cách trung bình giữa các bánh trên băng tải.
Tương t, cơ cấu dẫn hướng bánh xếp chng được biểu diễn như hình 2.6.
a)

b)
Hình 2.6: Cơ cấu dẫn hướng bánh xếp chồng

Hình 2.6 a, bánh được xếp lên nhau nhờ băng chuyền (2) nằm thấp hơn và vận tốc
nhỏ hơn băng chuyền (1) sao cho khi bánh từ băng chuyền (1) chuyển tới, các bánh có
thể xếp chng lên nhau một cách trật t và tương đối đng đều ở băng chuyền (2), dây
chuyền (2) được thiết kế có đường dẫn đường dẫn cong dần xuống đất để bánh nhẹ
nhàng xếp chng lên nhau nhằm tránh va chạm mạnh làm vỡ vụn bánh và làm cho bánh
xếp chng một cách đng đều (hình 2.6 b).
Với 2 cơ cấu nêu trên, có thể nhận thấy rằng cơ cấu cho bánh rơi xuống lỗ điều khiển
vận tốc chính xác là rất khó vì khoảng cách giữa các bánh là không cố định và khoảng
dung sai cho khoảng cách trung bình là khá lớn nên vic lấy khoảng cách trung bình để
tính vận tốc sẽ không đảm bảo chnh xác. Do đo, đối với cơ cấu này, trên thc tế sẽ có
băng chuyền (1)
băng chuyền (2)
P a g e 16 | 42

s can thip của con người nhằm điều chỉnh khoảng cách giữa các bánh tương đối đng
đều.
Đối với cơ cấu đường dẫn hướng bánh xếp chng ta có thể thay đổi bán kính cong
của đường dẫn cong nhằm mục đch đưa bánh đến các vị trí khác nhau.
2.5. CƠ CẤU LẤY BÁNH
Sau khi tìm hiểu, đề tài chọn ra 2 cơ cấu lấy bánh thường dùng trong các dây chuyền
đóng gói bánh là: băng chuyền lấy bánh trc tiếp từ chng bánh và lấy bánh nhờ cơ cấu
pittong đẩy.
Đối với cơ cấu lấy bánh trc tiếp, sau khi xếp chng bánh thì bánh rớt xuống theo
ống dẫn. Như đã trình bày ở mục trên, khoảng cách từ đáy của ống bánh đến bề mặt
băng tải bằng với chiều cao của chng bánh sẽ lấy đi và cũng bằng với chiều cao của
cần gạt gắn cố định trên băng tải. Các cần gạt này sẽ di chuyển liên tục theo băng tải, đi
qua ống bánh và sẽ lấy số lượng bánh bằng với chiều cao của cần gạt đẩy tiếp đến quy
trình tiếp theo. Lượng bánh còn lại trong ống sẽ rớt xuống và cần gạt tiếp theo lại thc
hin thao tác tương t để lấy chng bánh có chiều cao tối đa tương đương với nó đẩy đi.


Hình 2.7: Cơ cấu lấy bánh trực tiếp
 Ưu điểm:
 Cơ cấu đơn giản.
 Số lượng chng bánh có thể thay đổi linh hoạt.
 Nhược điểm:
 Bánh có thể bị kéo đi (trượt) do băng tải chuyển động tịnh tiến còn bánh
đứng yên trên bề mặt băng tải.
Lấy bánh nhờ cơ cấu pittong đẩy được biểu diễn trong hình 2.8.
Cần gạt
Băng chuyền
ng bánh
P a g e 17 | 42


Hình 2.8: Cơ cấu lấy bánh nhờ pittong đẩy
 Đối với cơ cầu này, cần gạt trên băng chuyền chuyển động liên tục.
 Pittong đặt theo phương vuông góc và có hướng đẩy vào với băng chuyền, pittong
này được điều khiển bởi encoder. Khi băng tải chuyển động, các cần gạt đi qua
vị trí cảm biến quang phản xạ (đề cập ở chương tiếp theo), encoder được nhận tín
hiu từ cảm biến này ri truyền tín hiu điều khiển pittong đẩy chng bánh vào
đúng vị trí giữa 2 cần gạt trên băng chuyền để cần gạt đưa bánh tới vị tr đóng
gói.
 Ưu điểm:
 Số lượng chng bánh và số bánh trên mỗi chng có thể thay đổi bằng vic
tăng, giảm số đường dẫn bánh và số lượng pittong đẩy.
 Bánh không bị trượt do ảnh hưởng của băng tải.
 Nhược điểm:
 Đòi hỏi tnh đng bộ giữa pittong và băng chuyền.

P a g e 18 | 42


2.6. CHN CƠ CẤU
Với mục tiêu năng suất mong muốn cũng như các ưu điểm của các cơ cấu đề tài la
chọn, sau khi so sánh thì:
 Năng suất d kiến toàn bộ h thống: 15000 gói/h.
Số băng tải đóng gói: 6
Năng suất trên mỗi băng chuyền đóng gói: 40 gói/h.
Hình thức đóng gói: mỗi gói bánh gm 3 chng, mỗi chng có 5 bánh.
Các thông số hình học của bánh:
 Đường kính/chiều dài : 40 mm.
 Chiều dày : 7mm.
 Khối lượng trung bình: 140 gr.

 Đánh giá các ưu – nhược điểm và khả năng công ngh ta có thể chọn sơ bộ
cơ cấu cho dây chuyền như sau:
Cơ cấu phân phối: Cơ cấu phân chia bánh thành các dãy trên cùng một băng chuyền.
Cơ cấu xếp chng bánh: Cơ cấu dẫn bánh xếp chng.
Cơ cấu lấy bánh: Lấy bánh nhờ cơ cấu pittong đẩy.

P a g e 19 | 42

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ DÂY CHUYỀN V ĐIỀU KHIỂN

3.1. SƠ Đ ĐỘNG HC TOÀN MÁY
Sau khi la chọn cơ cấu ta có được sơ đ động học của toàn bộ h thống được thể
hin ở hình 3.1.


1, 5: động cơ đin
9,16: động cơ đin servo

2, 6, 10, 17: hộp giảm tốc
3, 7: bộ truyền đai
11, 18: bộ truyền đai răng
4, 8, 12, 15, 19, 21: băng tải
13: cảm biến encoder quang quay
22: cảm biến quang phản xạ khuếch tán
14: cơ cấu đóng gói (wrap)
Hình 3.1: Sơ đồ động học toàn máy
P a g e 20 | 42

3.2. SƠ Đ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN HỆ THNG
Để thc hin được quá trình t động hoá, h thống cần có s điều khiển đng bộ
giữa các bộ phận, cơ cấu nhằm đảm bảo cho dây chuyền hoạt động chính xác 100%.
Hình 3.2 là sơ đ nguyên lý điều khiển của h thống.
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống
Bắt đầu
Băng tải (4) hoạt động
Đúng
Bánh được đưa vào cơ cấu
phân phối trên băng chuyền (8)
Sai
Xy-lanh đẩy bánh
Đúng
Băng tải (12)
Sai
Cảm biến (13)
Các cần gạt trên
băng tải (12)
Đóng
Cơ cấu đóng gói

Encoder
Slave
Master
Dán bao
Động cơ
Servo
Đúng
Băng tải (15)
Sai
Sai
Đúng
Cửa chặn
Mở
Băng tải (19)
Băng tải (21)
Động cơ
Step
PLC
Dừng
Tn hiu
mở cửa chặn
Đóng
P a g e 21 | 42

3.3. NGUYÊN LÝ CƠ CẤU DẪN ĐỘNG
a) Tính toán h thống băng tải:
Ta có khối lượng trung bình của mỗi cái bánh quy: 140 gr;
Chiều dài của băng tải : 3 m;
Chiều rộng của băng tải: 1 m;
Số lượng bánh tối đa cùng thời điểm trên băng tải:

3000.1000
1875
40*40

bánh
Khối lượng tối đa trên băng tải = 1875 * 140 = 525000 gr = 262,5 kg.
Lc kéo băng tải: P
cv
= 262,5*9,81 = 2,6 kN
Vận tốc lớn nhất trên băng tải: v = 1,11 m/s
Công suất băng tải:
N = P
cv
. v = 2,6 * 1,11 = 2,9 kW
Ta có:
2
12
.
  


trong đó:  - hiu suất chung bộ truyền

1
= 0,99 – hiu suất cặp ổ lăn

2
= 1 – hiu suất khớp nối

22

12
. 0,99 .1 0,98
  
  

Để đảm bảo cho băng tải trên quay cùng vận tốc đặt ra ta phải nhân thêm 0,94
2

vào hiu suất chung (hiu suất của bộ truyền đai)(vì cơ cấu truyền động giữa các
băng tải):

22
2,9
3,4
0,98.0,94 0,98.0,94
cv
N
N kW

Vậy ta có thể chọn động cơ R88M-KE4K020H có công suất 4kW theo bảng
(G5.pdf)
Đin áp
Động cơ servo
Servo Drive
Công suất
Encoder tương đối
Một pha/Ba pha
200V
1 kW
R88M-KE1K020H

R88D-KP10H
1,5 kW
R88M-KE1K520H
R88D-KP15H
Ba pha 200V
2 kW
R88M-KE2K020H
R88D-KP20H
3 kW
R88M-KE3K020H
R88D-KP30H
4 kW
R88M-KE4K020H
R88D-KP40H
5 kW
R88M-KE5K020H
R88D-KP50H
P a g e 22 | 42

Bảng: Động cơ servo loại 2000 vòng/phút
b) Tnh động học máy:
Năng suất đóng gói: 40 gói/phút.
Động cơ được sử dụng là loại động cơ ba pha không đng bộ. Do có yêu cầu cần
có những tốc độ khác nhau khi vận hành và điều chỉnh máy nên động cơ được điều
chỉnh tốc độ bằng biến tần.
Chọn sơ bộ vận tốc động cơ là 2000 vòng/phút.
Cho thời gian chu kỳ hoạt động của của xy-lanh đẩy bánh vào hộp là T_p
1
= 1,5s.
Thời gian lấy hộp của cơ cấu là T_b = 1s.

Giả sử bánh cần đóng gói có đường kính d
b
= 40mm thì kch thước gói bánh là
w = 55mm, ta tnh được vận tốc trên băng chuyền đóng hộp:
v
đh
= w/T_b = 55/1000/1 = 0,055 (m/s)
Con lăn trên băng tải có đường kính trục d = 60mm. Tốc độ quay của con lăn:
n
đh
= v
đh
*60/(.d) = 55*60/(.60) = 17,5 (vòng/phút)
Tỷ số truyền từ động cơ đến băng chuyền đóng hộp:
u
đh
= 2000/17,5 = 114,3
Ta chọn tỷ số truyền là 115.
Ta chọn tỷ số truyền bộ truyền đai chính là u
đđh
= 5.
Suy ra tỷ số truyền của hộp giảm tốc là u
hđh
= 115/5 = 23
Ở đây ta sử dụng loại động cơ có gắn sẵn hộp giảm tốc với u
hđh
= 23
Trên băng tải chuyển tiếp từ băng tải đóng gói qua đóng hộp, ta cần vận tốc cao
để gói bánh dn về phía cuối băng tải. Sử dụng động cơ có hộp giảm tốc u
ct

= 23.
Ta lấy d
ch
= 60 mm. Sai số sẽ được bù trừ bằng h thống bù sai số hoạt động theo
một encoder đo góc.
Để đảm bảo gói bánh luôn dư để đưa vào băng chuyền đóng hộp ta lấy tỷ số cấp
phôi k
2
= 1,25. Do đó, tỷ số truyền từ động cơ qua cơ cấu đóng gói:
u
đg
= 2000/(40*1.25) = 40
Ta chọn tỷ số truyền là 40.
Chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai chnh là u
đđg
= 2.
Suy ra tỷ số truyền của hộp giảm tốc u
hđg
= 40/2 = 20.
P a g e 23 | 42

Vậy năng suất đóng gói thc tế là:
N = 2000/40 = 50 (gói/phút)
Thời gian đóng gói một gói bánh:
T = 60/50 = 1,2(s)
Vận tốc dài của bao là:
v
fp
= 50.


0,187 = 9,35 (m/phút) = 0,156 (m/s).
Vận tốc quay nhỏ nhất của cuộn bao (ứng với đường kính lớn nhất d
fp
= 450 mm):
n
fpmin
= 9,35.1000/(.d
fp
max) = 9,35.1000/(.450) = 6,6 (vòng/phút).
Vận tốc quay lớn nhất của cuộn bao (ứng với đường kính nhỏ nhất khi hết bao là
d
fp
= 125 mm):
n
fpmax
= 9,35.1000/(.d
fp
min) = 9,35.1000/(.125) = 23,8 (vòng/phút).
Vận tốc quay của các trục căng bao và trục cán nếp (có đường kính giống nhau
d
tfp
= 28 mm)
n
tfp
= 9,35.1000/.d
tfp
= 106,35 (vòng/phút)
Vận tốc quay con lăn dán bao (đường knh con lăn d
ch
= 60 mm):

n
ch
= 9,35.1000/.d
ch
= 59,63 (vòng/phút)
Vận tốc của băng tải lấy bánh bằng với vận tốc dài của cuộn bao phim để đảm
bảo quá trình dán bao không đụng phải bánh. Vận tốc này được đng bộ nhờ sử
dụng encoder kết hợp với điều khiển PLC. Do đó: v
lb
= v
fp
= 0,156 (m/s).
Tốc độ quay của con lăn:
n
lb
= v
lb
*60/(.d) = 156*60/(.60) = 49,7 (vòng/phút).
Thời gian mỗi lần xy-lanh lấy bánh hoạt động, đẩy bánh ra dây chuyền lấy bánh:
T
lb
= 187/v
lb
= 187/156 =1,20 (s)
Hoạt động của xy-lanh cũng được điều khiển bằng PLC. Ta sử dụng cảm biến
quang phản xạ để lấy tín hiu cần gạt trên băng chuyền lấy bánh để tác động lên xy-
lanh đẩy bánh.
Vận tốc băng chuyền xếp chng bánh:
v
xc

= k
1
.m.h/T
lb
= 1,25.5.7/1,20 = 0,36 (m/s)
trong đó: k
1
– h số dn phôi
P a g e 24 | 42

m – số bánh trên mỗi chng bánh
h – chiều dày mỗi bánh
Tốc độ quay của con lăn trên băng chuyền xếp chng bánh:
n
xc
= v
xc
*60/(.d) = 370*60/(.60) = 117,8 (vòng/phút)
Tỷ số truyền từ động cơ đến băng chuyền xếp chng bánh:
u
xc
= 1420/117,8 =12,05
Ta chọn tỷ số truyền u
xc
= 12. Sử dụng động cơ có hộp giảm tốc với u
hxc
= 12.
Phôi được cấp vào trước băng chuyền xếp chng ở vị trí rời rạc nhau, yêu cầu
của giai đoạn này là phôi có khả năng xếp lên nhau, lấy h số xếp chng k
1

= 3.
Vận tốc băng tải xếp chng phôi (bánh):
v
cp
= 3.v
xc
= 3.0,37 = 1,11 (m/s)
Tốc độ quay của con lăn trên băng chuyền cấp bánh:
n
cp
= v
cp
*60/(.d) = 1110*60/(.60) = 353,3 (vòng/phút)
Tỷ số truyền từ động cơ đến băng chuyền xếp cấp bánh:
u
xc
= 1420/353,3 = 4,02
Chọn tỷ số truyền u
xc
= 4. Ta sử dụng bộ truyền đai có tỷ số truyền là u
đxc
= 4 sau
động cơ.
c) Chọn đầu cắt (cutting head)
Chiều dài đoạn bao cần cắt:
l
cl
= chiều cao gói bánh * 0,86603 + chiều dài mối hàn bao + chiều dài gói bánh
= 5*7*0,86603 + 15 + 140 = 185 mm
Đường kính của vòng đỡ bánh trên đầu cắt (product spacer):

d
ps
= l
cl
/ = 185/ = 59 mm
Đường kính của đầu cắt:
P a g e 25 | 42

d
ch
= chiều cao gói bánh + d
ps
= 5*7 + 59 = 94 mm
Hình 3.3: Các kích thước của đầu cắt
(Bosch_Guide-to-Flow-Wrapping.pdf)
Theo (bảng) ta có thể chon loại đầu cắt 1 đầu cắt với đường knh đầu cắt là 100
mm
(Bosch_Guide-to-Flow-Wrapping.pdf)
Bảng : Các loại đầu cắt
Đường kính
đầu cắt
Hình dạng
đầu cắt
Kch thước
cắt nhỏ nhất
Kch thước
cắt lơn nhất
Chiều cao tối
đa của sản
phẩm

100 mm
1 đầu
140 mm
315 mm
40 mm
2 đầu
85 mm
155 mm
40 mm
3 đầu
55 mm
105 mm
20 mm
120 mm
1 đầu
170 mm
375 mm
60 mm
2 đầu
90 mm
185 mm
60 mm
3 đầu
65 mm
125 mm
30 mm
150 mm
1 đầu
200 mm
470 mm

90 mm
2 đầu
110 mm
235 mm
90 mm
3 đầu
80 mm
150 mm
45 mm
180 mm
1 đầu
250 mm
565 mm
110 mm
2 đầu
130 mm
280 mm
110 mm
3 đầu
95 mm
180 mm
60 mm

Chiều rộng cuộn bao phim:
= 2*(chiều rộng gói bánh + chiều cao gói bánh + bề dày mép dán + 5mm)
= 2*(40 + 5*7 + 16 +) = 182 mm