HỆ THỐNG TRẢI VẢI TỰ ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT MAY CÔNG NGHIỆP, ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ

1. Đặt vấn đề

2. Đặc trưng của hệ thống trải vải tự động trong sản xuất may công nghiệp

2.1 Nguyên lý hoạt động

• Máy trải vải mang theo cuộn vải di chuyển từ đầu này đến đầu kia của lớp vải được trải, phân phối từng lớp một. Các bộ phận cơ bản của máy bao gồm khung hoặc giá đỡ, bánh xe chạy theo đường ray dẫn hướng ở mép bàn, bộ đỡ vải và các vòng dẫn hướng để giúp vải được tháo ra đúng cách.
• Ở các phiên bản đơn giản, người vận hành sẽ cố định đầu của vải trùng với mép đầu của lớp vải đã trải, sau đó đẩy máy đến đầu kia, cắt lớp vải tại điểm kết thúc, cố định đầu của lớp vải tiếp theo và tiếp tục quá trình lặp lại.
• Các loại máy trải vải tiên tiến hơn có thể bao gồm động cơ để vận hành khung trượt, bệ đứng cho người vận hành, thiết bị cắt lớp tự động có bộ giữ đầu vải, bộ đếm số lớp, bộ điều chỉnh căn mép vải hoạt động bằng cảm biến quang học, mâm xoay và cơ cấu truyền động trực tiếp cho bộ đỡ vải được đồng bộ hóa với tốc độ di chuyển để giảm hoặc loại bỏ lực căng trên vải khi trải.
• Chiều rộng vải tối đa mà máy có thể xử lý thông thường là 2 mét. Một số máy đặc biệt có thể trải vải rộng đến 3 mét.
• Trọng lượng cuộn vải tối đa mà các máy trải lớn có thể mang là 120 kg.
• Tốc độ trải vải tối đa khoảng 100 mét/phút và chiều cao lớp vải trải tối đa là 28 cm.
• Khi máy trải vải chỉ thực hiện trải trong một chiều và quay lại điểm đầu mà không trải vải (để bắt đầu lớp tiếp theo), lần quay lại đó được gọi là đầu cố định “dead heading”. Nhiều loại máy trải có thể quay lại với tốc độ cao hơn nhiều khi thực hiện.
• Sự xuất hiện của bộ vi xử lý điều khiển đã cho phép phát triển nhiều chức năng tự động hơn trên các máy trải vải. Nhờ đó, máy trải có thể được cài đặt sẵn với số lớp vải mong muốn và sẽ phát tín hiệu âm thanh khi đã đạt đến số lớp đó hoặc khi hết cuộn vải.
  1. Các bộ phận và chức năng
  5. Hệ thống giá đỡ (Cradle system)
• Giá đỡ là hệ thống cấp vải cho máy trải, nơi cuộn vải được đặt lên để phục vụ cho quá trình trải vải (Hình 2).

• Các hệ thống này có thể là điện hoặc cơ khí; trong cả hai trường hợp, các giá đỡ (cradles) đều có thể nghiêng được để dễ dàng chất cuộn vải nặng lên.
• Giá đỡ (cradles) rất hiệu quả và đặc biệt hữu ích đối với các loại vật liệu khó tháo ra khỏi cuộn, có xu hướng bị giãn hoặc bung ra không đều.

5. Cảm biến để trải vải đều

• Kiểm soát độ căng (tensioning) bao gồm việc đồng bộ hóa tốc độ trải vải với tốc độ tháo vải từ cuộn. Hệ thống cấp vải chủ động sử dụng con lăn bọc cao su được điều khiển và đồng bộ với chuyển động của máy. Hệ thống này giúp ngăn hiện tượng cuộn vải lớn tiếp tục tháo vải do quán tính khi máy giảm tốc hoặc dừng lại. Các loại vật liệu phủ con lăn khác nhau có thể được sử dụng để tăng độ bám tùy theo loại và trọng lượng vải.
• Thiết bị định vị và cảm biến theo dõi vị trí và kiểm soát việc đặt vải trong quá trình trải. Các thiết bị này giúp cải thiện chất lượng của lớp vải được trải. Cảm biến mép vải điện tử giám sát biên vải trong suốt quá trình trải. Khi có sự lệch khỏi vị trí căn chỉnh đã định, cảm biến sẽ kích hoạt động cơ điều chỉnh vị trí cuộn vải về đúng vị trí. Nhờ các thiết bị này, độ lệch có thể được kiểm soát trong mức sai số chỉ 1/8 inch (Hình3).

• Bộ chỉ báo chiều rộng có thể phát ra tín hiệu cảnh báo để thông báo cho người vận hành khi vải hẹp hơn chiều rộng đã thiết lập. Các biến động về chiều rộng sẽ được phân tích để xác định vị trí chúng nằm trong sơ đồ giác, liệu vải vẫn có thể sử dụng theo sơ đồ đó hay không, hoặc cần được xem là lỗi và loại bỏ.

5. Cảm biến đánh dấu kiểm soát hư hỏng

5. Bộ phận cắt vải (Fabric cutter)

• Một dao cắt (thường là dao tròn) được gắn phía trước máy trải đang di chuyển và cắt vải sau khi đạt đến chiều dài định sẵn bằng cách di chuyển ngang qua bề rộng bàn.
• Dao có thể cắt theo một hoặc cả hai chiều tùy thuộc vào loại vật liệu được sử dụng. Tốc độ quay lại của dao (dead head) có thể nhanh hơn tốc độ cắt, lên đến 200 m/phút.

• Chiều dài cắt của dao có thể được điều chỉnh trên bảng điều khiển tùy theo chiều rộng vải cần cắt.
• Cảm biến tự động phát hiện độ cao đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa thiết bị cắt và mặt bàn, giúp tránh nếp gấp trong quá trình trải vải.

5. Bộ giữ đầu vải (End catcher)

• Loại thiết bị xử lý đầu vải cần thiết phụ thuộc vào chế độ trải vải là mặt đối mặt (face-to-face) hay một chiều (face-one-way).
  • Với trải mặt đối mặt (F/F), cần sử dụng bộ giữ đầu vải kết hợp với lưỡi gấp vải. Đây là các bộ phận cơ khí được lắp ở hai đầu của sơ đồ giác để giữ và định hình nếp gấp vải khi lưỡi gấp thực hiện gấp và tạo nếp.
  • Một thiết bị cấp thêm vải (overfeed device) có thể được tích hợp vào máy trải để tự động cấp thêm vải khi cần.

• Việc xử lý đầu vải có ảnh hưởng lớn đến lượng vải hao hụt. Cần có đủ vải ở đầu lớp để giữ nguyên vị trí, nhưng bất kỳ phần vải nào vượt ra ngoài sơ đồ giác đều bị coi là hao phí.
• Với trải mặt một chiều (F/O/W), cần dùng hộp dao (knife box) cùng với bộ giữ đầu vải.
  • Hộp dao chứa một bộ phận cắt (thường là dao tròn nhỏ) hoạt động trong một rãnh và cắt ngang theo chiều rộng vải khi được kích hoạt.
  • Trong chế độ này, mỗi lớp vải phải được cắt riêng khi đến cuối sơ đồ giác. Bộ giữ đầu chỉ có nhiệm vụ giữ mép vải cố định để cắt.

• Khi trải nhiều lớp, lưỡi gấp vải và/hoặc hộp dao cần được nâng lên đến chiều cao của lớp vải trên cùng để có thể gấp hoặc cắt vải chính xác.

5. Bàn trải vải

• Bàn có hệ thống thổi khí (air flotation): Không khí được thổi ra từ bên dưới lớp vải, tạo một lớp đệm khí giúp lớp vải nổi lên. Hệ thống này hỗ trợ di chuyển cả khối vải hoặc toàn bộ lớp vải đã trải trên bàn, đặc biệt hữu ích khi kết hợp với hệ thống cắt tự động.
• Bàn hút chân không (vacuum table): Đây là một công nghệ mang tính cách mạng được sử dụng cùng với các máy cắt servo. Thay vì dùng vật nặng để giữ vải cố định trong quá trình cắt, một lớp nhựa trong suốt Mylar được trải lên toàn bộ lớp vải sau khi đã đặt sơ đồ giác. Qua các lỗ nhỏ trên bề mặt bàn cắt, không khí được hút ra khỏi lớp vải, giúp nén chặt và ổn định lớp vải trong suốt quá trình cắt.

5. Bảng điều khiển tương tác

• Chiều dài lớp vải (lay length),
• Số lớp vải (number of plies),
• Điểm bắt đầu của việc trải (start point of the spread),
• Chế độ trải vải (spreading mode),
• Độ căng của vải (fabric tension),
• Tốc độ trải vải (spreading speed),
• Tốc độ quay đầu (dead head speed),
• Tốc độ cắt vải (fabric cutting speed),
• Tần suất mài dao cắt (frequency of knife sharpening),
• Chiều dài cắt (fabric cutting length).

5. Các tính năng đặc biệt của máy trải vải hiện đại

• Giá đỡ (cradle) có hệ thống nâng hoàn toàn tự động để hỗ trợ quá trình nạp vải một cách thuận tiện và đúng tư thế làm việc (ergonomic).
• Có khả năng lập trình cho nhiều bước trải vải khác nhau.
• Cảm biến quang điện (photocell electric) giúp kiểm soát mép vải ngay cả với những loại vật liệu khó xử lý.
• Hệ thống điều khiển tốc độ linh hoạt.
• Các dòng máy mới nhất có thể xử lý cuộn vải nặng lên đến 300 kg.
• Có thể xử lý cả các cuộn vải bị cuộn sai hoặc có độ căng không đều.
• Tự động điều chỉnh độ căng vải khi cấp liệu (tùy chọn).
• Cài đặt lập trình được chiều dài lớp vải và khoảng cách dư ở hai đầu.
• Phần mềm kiểm soát sản xuất giúp theo dõi số mét vải, thời gian và tỷ lệ phần trăm để cải thiện năng suất.
• Dựa trên loại vật liệu, có thể điều chỉnh độ căng khi trải từ mức bằng không nếu cần thiết.

3. Ưu điểm và hạn chế của hệ thống trải vải tự động

5. Ưu điểm

• Tăng năng suất lao động do máy hoạt động liên tục, ổn định và nhanh hơn nhiều so với phương pháp thủ công, giúp rút ngắn thời gian trải vải.
• Đảm bảo độ chính xác cao thông qua việc tự động kiểm soát độ căng vải, độ thẳng mép và số lớp vải giúp nâng cao chất lượng trải, giảm lỗi trong quá trình cắt.
• Tiết kiệm nhân công vì chỉ cần 1 người vận hành, giảm sự phụ thuộc vào tay nghề công nhân, đặc biệt với các lay vải lớn hoặc nặng.
• Giảm hao phí nguyên liệu thông qua khả năng cắt chính xác, kiểm soát mép vải và độ lệch tốt hơn nên giảm được lượng vải dư thừa hoặc bị lỗi.
• Cải thiện điều kiện làm việc vì quá trình nâng, cuộn, trải vải nặng sẽ được máy hỗ trợ hoàn toàn, giảm sức lao động tay chân cho công nhân.
• Có thể lập trình và điều chỉnh dễ dàng cài đặt các thông số như số lớp vải, chiều dài lớp, tốc độ trải, độ căng... phù hợp với từng loại chất liệu và yêu cầu sản xuất.
• Một số dòng máy có cảm biến tự phát hiện lỗi mép vải, lỗi bề mặt và tạm dừng để xử lý kịp thời.
•  Phù hợp với sản xuất hàng loạt vì hiệu quả cao hơn rất nhiều trong các nhà máy sản xuất số lượng lớn, nhiều mã hàng, hoặc làm việc theo dây chuyền tự động hóa.

5. Hạn chế

• Chi phí đầu tư ban đầu cao vì máy có giá thành lớn, bao gồm cả chi phí mua máy, lắp đặt và đào tạo vận hành. Điều này có thể là rào cản đối với các doanh nghiệp nhỏ.
• Yêu cầu bảo trì định kỳ do hệ thống cơ điện tử phức tạp nên cần được bảo dưỡng thường xuyên để tránh hư hỏng, ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất.
• Không phù hợp với sản lượng thấp hoặc đơn hàng nhỏ. Đối với các đơn hàng ít hoặc sản xuất mẫu, việc vận hành máy tự động có thể không hiệu quả bằng thủ công.
• Hạn chế khi làm việc với vải quá mỏng, trơn hoặc co giãn, hoặc vải kẻ đòi hỏi mức độ đối xứng cao
• Một số loại vải như chiffon, lưới, vải co giãn mạnh... có thể khó kiểm soát độ căng và dễ bị lệch lớp nếu không có điều chỉnh phù hợp.
• Khó xử lý lỗi bất thường trên vải, dù có cảm biến, máy vẫn có thể bỏ sót các lỗi nhỏ hoặc khó nhận biết trên bề mặt vải, nhất là ở chế độ trải hai mặt phải úp vào nhau.
• Công nhân cần được đào tạo bài bản để sử dụng máy hiệu quả, cài đặt đúng thông số và xử lý sự cố kỹ thuật khi phát sinh.
• Máy và bàn trải đi kèm thường dài và rộng, cần không gian nhà xưởng phù hợp mới lắp đặt được.

4. Kết luận