1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Để cấu thành nên sản phẩm “WH-RUSH” cần trải qua nhiều công đoạn, trong đó lắp ráp “Limiter A Tape Gear” là công đoạn giữ vai trò cơ bản và rất quan trọng, đặc biệt chiếm một số lượng lớn nhân công tham gia sản xuất.Công đoạn lắp ráp Limiter A Tape Gear bằng phương pháp thủ công đang tồn tại một số nhược điểm cần phải giải quyết: thứ nhất, việc lắp ráp bằng tay có thể xảy ra nhiều sai sót làm giảm chất lượng sản phẩm, mất lòng tin của người tiêu dùng vào thương hiệu; thứ hai, với số lượng đơn đặt hàng ngày càng tăng cao của sản phẩm WH-RUSH thì việc sản xuất thủ công không thể đáp ứng được yêu cầu về thời gian; thứ ba, như đã nói trên, với số lượng đơn đặt hàng đang tăng cao đồng nghĩa với việc phải cần đến một lượng lớn nhân công làm tăng chi phí sản xuất (cụ thể là với phương thức sản xuất thủ công thì công đoạn lắp ráp Limiter A Tape Gear cần đến 6 công nhân tham gia sản xuất trong 1 ca (8 giờ/ ca) và liên tục 3 ca trên một ngày, trung bình 1 người lắp ráp được khoảng 3500 sản phẩm/ ca). Chính những khuyết điểm được phân tích trên đã khiến việc tự động hoá các qui trình đang là vấn đề mà công ty quan tâm hàng đầu nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Được sự cho phép của công ty Plus nhóm sinh viên khoa Cơ Điện đã lựa chọn đề tài “Máy lắp ráp Limiter A Tape Gear” để nghiên cứu và chế tạo đưa vào quy trình sản xuất.

H.1 - Sản phẩm bánh răng của băng xóa đang được công nhân lắp ráp thủ công

2. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

2.1. THIẾT KẾ CƠ KHÍ 

Máy lắp ráp Limiter A Tape bao gồm các tổ hợp cơ khí - truyền động thành phần với các chức năng khác nhau: 

• Cụm cơ cấu băng tải: Cơ cấu băng tải dùng để lắp đặt các khuôn chứa Tape Gear.
• Cụm cơ cấu xoay băng tải: Làm nhiệm vụ dịch chuyển băng tải từ vị trí này qua vị trí khác của máy ví dụ như: Vị trí cấp Gear, vị trí dập dẫn hướng; vị trí lăn, thoát sản phẩm.
• Cụm cơ cấu dập dẫn hướng cho Limiter A: Có nhiệm vụ là dập dẫn hướng cho chi tiết Limiter A định tâm vào tâm của khuôn Tape Gear.
• Cụm cơ cấu cấp Tape Gear: Có nhiệm vụ là cấp Tape Gear vào khuôn chứa Tape Gear.
• Cụm cơ cấu cấp Limiter A: Có nhiệm vụ cấp Limiter A vào vị trí dập dẫn hướng.

H.2 - Mô tả thiết kế cơ khí của máy lắp ráp Limiter A Tape Gear

2.2. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 

Qua quá trình phân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống nhóm đưa ra nhiều phương án để điều khiển, ví dụ như: điều khiền bằng vi xử lý; điều khiển bằng PLC; điều khiển bằng relay - khí nén. 

Điều khiển bằng vi xử lý: phương án này có các ưu điểm như kết nối được với máy tính; dễ dàng sửa đổi trương trình điều khiển, giá thành rẻ; quan sát được hệ thống bằng màn hình máy tính, nhưng có nhược điểm tuổi thọ không cao; khó thay thế và sửa chữa thiết bị điện tử do không phổ biến.

Điều khiển bằng PLC: phương án này có các ưu điểm như có kết nối với màn hình máy tính; dễ dàng thay thế và sửa chữa trương trình điều khiển; được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp; tính thẩm mỹ và tuổi tuổi thọ cao, nhưng nhược điểm giá thành tương đối cao.

Điều khiển bằng điện relay - khí nén: phương án này có ưu điểm giá thành thấp; không đòi hỏi cao về tư duy, nhưng có nhược điểm kết nối dây điện cồng kềnh; khó khăn trong việc sửa chữa phần cứng.

Đứng trước một dự án hay một kế hoạch, đầu tiên các doanh nghiệp quan tâm tới vấn đề giá thành, lợi nhuận cũng như chất lượng sản phẩm. Điều đó đặt ra cho nhóm nghiên cứu phải lựa chọn phương án nào có tính khả thi nhất, mang lại hiệu quả cao nhất cho công ty. Và từ những ưu, nhược điểm trên đồng thời để đáp ứng được yêu cầu của hệ thống nhóm lựa chọn phương án điều khiển bằng PLC.

Các thiết bị điều khiển hệ thống gồm có:

• Bộ điều khiển PLC LS: MASTER-K120S K7M-ORR20UE (LS)
• Cảm biến quang với bộ khuếch đại: BF5R-S1-N, BF3RX (Autonic)
• Sợi quang loại thu phát đồng bộ: FT-420-10 (Autonic)
• Bộ nguồn 24VDC-3.5A (OMRON)
• Biến tần 0.4KW-IE5 (LS)
• Van Solenoid 24VDC 4V110-06

H.3 - Mô tả thiết kế bộ điều khiển cho máy với PLC LS MASTER-K120S K7M-ORR20UE

3. KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI

H.4 - Máy lắp ráp Limiter A Tape Gear hoàn thiện thực tế

Đã thiết kế, chế tạo thành công máy lắp ráp Limiter A Tape Gear WH-RUSH trong công ty plus Việt Nam, đề tài  có kết hợp giữa sinh viên trường các nhà cái uy tín châu âu và bộ phận TD công ty Plus Việt Nam. Hiện tại máy đã hoàn thành và đi vào sản xuất tại phân xưởng.

• Năng suất đạt gấp 4 lần so với sản xuất thủ công.
• Tỷ lệ sản phẩm bị lỗi giảm từ 40% xuống còn 12%.
• Thu hồi vốn trong vòng 3 tháng kể từ ngày đi vào sản xuất.
• Công ty tiết kiệm khoảng 237,619,200 VNĐ/1 năm.

Nhóm tác giả: Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Thanh Tú