Mô phỏng miếng đỡ giác hút

Giác hút chân không và cảm biến hồng ngoại được đặt trên miếng đỡ giác hút, được làm bằng gỗ kích thước 30x2x2 để giảm giá thành.

- Từ đó ta tính được thể tích của miếng đỡ giác hút là: V = l.w.h = 30x2x2 = 120(cm3)

- Với khối lượng riêng của gỗ là 0.4 g/cm3 nên ta có khối lượng tấm đỡ giác hút:

Mmiếng đỡ giác hút = 120x0.4 = 48 (g)

- 2 gá giác hút tổng khối lượng 500g  Bộ vít me

- Khối lượng của bộ vít me là 1500g.  Tấm cố định miếng đỡ đầu hút

Có chức năng cố định miếng đỡ đầu hút vào bộ dẫn hướng, từ đó giúp cho miếng đỡ đầu hút có thể mang theo giác hút chân không và cảm biến hồng ngoại di chuyển lên xuống bàn đựng phôi.

- Ta tính được thể tích của tấm cố định: V = l.w.h = 6x5x1 = 30 (cm3)

- Với khối lượng riêng của gỗ ép là 1,12 g/cm3 nên ta có khối lượng của tấm cố định:

Mtấm cố định = 30x1,12 = 33,6 (g)

 Tính toán lựa chọn động cơ cho cơ cấu cấp phôi

Động cơ truyền động là thành phần dẫn động chính của hệ thống. Thông qua việc tính toán vận tốc, moment xoắn, công suất dựa trên yêu cầu về năng suất đã đề ra ta có thể chọn được động cơ truyền động thích hợp.

Do chiều cao nâng hạ không có yếu tố ràng buộc cụ thể nên chọn chiều cao nâng hạ của cơ cấu cấp phôi là L = 300mm = 0,3m.

Thời gian nâng lên/ hạ xuống của cơ cấu cấp phôi cho là mất 30s.

Khối lượng của những bộ phận mà động cơ phải kéo bao gồm 2 miếng đỡ giác hút có khối lượng là 372g, 2 giác hút chân không nặng 107,08, cảm biến hồng ngoại 29,41g, 1 thanh ngang nặng 48g, 2 gá giác hút nặng 200g, khối lượng tấm cố định là 33,6g.

M = 372+ 107,08 + 29,41+ 48 + 230,4+ 200 + 33,6= 1020,5 (g)  Pulley truyền động và dây đai

Dẫn động bằng pulley truyền động và dây đai, pulley truyền động và dây đai được lực từ động cơ bước qua đó cung cấp chuyển động qua lại cho bộ cấp phôi.

Ưu điểm khi sử dụng loại có răng là khi truyền động không bị trượt.

Trong đồ án này, sử dụng 2 pulley giống nhau có d = 15mm, 20 răng gắn vào trục động cơ và dây curoa cao su dài 2000mm rộng 10mm.

Đầu tiên là pulley truyền động được làm bằng nhôm, có kích thước d = 15mm, dày 10mm.

- Khi đó ta tính được thể tích pulley:

V = π.R2.h = πx0,752x1- πx0,52x1 = 1 (cm3)

- Với khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm3 nên ta có được khối lượng của 2 pulley:

Mpulley = 1x2,7 = 2,7 (g)

- Đi chung với pulley là dây đai bằng cao su có kích thước 2000x10x2mm. Từ đó ta có thể tích của dây đai cao su là:

V = l.w.h = 200x1x0,2 = 40 (cm3)

- Với khối lượng riêng của cao su là 1,1 g/cm3 nên ta có khối lượng: Hình 3.11: Pulley truyền động qua dây đai

Mdây đai = 40x1,1 = 44(g)

- Như vậy 1 bộ pulley và dây đai sẽ có khối lượng:

M = Mpulley× 2 + Mdây đai = 2,7 x 2+ 44 = 49,4(g)

 Bộ dẫn hướng

Nhiệm vụ của bộ phận này là dẫn hướng chuyển động của miếng đỡ giác hút và cảm biến. Bộ dẫn hướng gồm 2 thanh trượt tròn 12mm bằng sắt, 4 gối đỡ và 2 con trượt được làm bằng nhôm.

- Khi đó ta tính được thể tích của thanh trượt dựa vào kích thước như hình trên V = π.R2.h = πx0,62x100 = 113,1(cm3)

- Với khối lượng riêng của sắt là 7,85 g/cm3 nên ta có được khối lượng của 2 thanh trượt:

Mthanh trượt = 2x113,1x7,85 = 1775,67 (g)

Hình 3.12: Bộ dẫn hướng

- Tính thể tích của gối đỡ:

V = l.w.h = 0,6x4,1x1,4+ 1,4x2,7x1,8- πx0,42x1,4- 2xπx0,32x0,6 = 9,2 (cm3) - Với khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm3 nên ta có khối lượng của 4 gối đỡ:

Mgối đỡ = 4x2,7x9,2 = 99,36 (g)

- 2 con trượt của bộ dẫn hướng cũng được làm bằng nhôm nguyên khối, khi đó ta tính được thể tích của con trượt:

V = l.w.h = 1,8x3x3,4+ 0,4x1,5x3- 4xπx0,152x1,8 = 19,65 (cm3)

- Với khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm3 nên ta có khối lượng của 2 con trượt:

Mcon trượt = 2x2,7x19,65 = 106,11 (g)

- Như vậy tổng khối lượng của bộ dẫn hướng sẽ là:

M = Mgối đỡ + Mcon trượt + Mthanh trượt = 99,36 + 106,11 + 1775,67 = 1981,14 (g)

3.2.2 Khung chính

Khung chính là xương sống của hệ thống, có nhiệm vụ kết nối và cố định các phần còn lại của hệ thống lại với nhau. Từ đó giúp chúng hoạt động theo một chu trình đã định trước.

Phần này, ta cũng sử dụng nhôm định hình để thực hiện bộ phận này để giảm khối lượng toàn bộ máy, chiều dài và chiều rộng của khung chính sẽ phải bằng chiều dài và chiều rộng của khung băng tải, từ đó ta kết nối khung băng tải và khung chính của máy lại với nhau.

Ngoài ra trên khung chính còn là nơi đặt xylanh nâng hạ, làm nền cho xylanh nâng hạ có thể nâng hạ bàn in.

3.2.3 Cơ cấu in

Hình 3.15: Mô phỏng khung chính

Cơ cấu in có nhiệm vụ in hình đã được tạo sẵn lên phôi in thông qua 2 xylan

h gạt mực và bàn in. 2 xylanh gạt mực này cũng có khả năng chạy qua lại thông qua bộ truyền đai để lưỡi dao in có thể quét lên bàn in. Cơ cấu in còn có thể nâng lên hạ xuống thông qua xylanh nâng hạ để không làm ảnh hưởng đến hoạt động của băng tải chuyển phôi đang làm việc phía dưới.

Có thể chia cơ cấu in ra làm 4 thành phần chính, đó là hệ thống dao in, hệ thống nâng hạ hệ thống di chuyển qua lại, và khung bàn in. Cấu tạo cũng như kích thước chi tiết của tửng phần sẽ được liệt kê dưới đây.

a. Khung bàn in

Khung in bao gồm các lưới in được đan với nhau tạo thành cá lỗ nhỏ gọi là các điểm ô vuông, sau đó người ta dùng keo để bít các lỗ không cần thiết chỉ để lại các lỗ theo tấm phim đã lên hình họa tiết cần in sẵn để tạo hình muốn in. Từ những khe hở tạo hình đó, thông qua hệ thống dao in đẩy mực in tràn xuống những khe hở này, qua đó tạo ra hình dạng mong muốn ở trên phôi.

Về kích thước của khung in này, có phải đảm bảo ít nhất phải bằng hoặc lớn hơn kích thước của phôi. Vậy nên chiều rộng của khung bàn in sẽ lấy 300mm, còn chiều dài lấy 400mm, bằng chiều rộng của băng tải, toàn bộ khung bàn in sẽ được làm bằng gỗ.

- Từ đó ta tính được thể tích của khung bàn in là: Hình 3.17: Khung bàn in

V = l.w.h = 2x30x2x2+ 2x36x2x2= 528 (cm3)

- Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12 g/cm3 nên ta có khối lượng khung bàn in là:

Mkhung bàn in = 528x1,12 = 591,36(g)

b. Hệ thống dao in

Thành phần đầu tiên của hệ thống dao in là lưỡi dao in, có vai trò quét với mực in trên bàn in để tạo thành hình ảnh mong muốn ở trên phôi.

Do kích thước của miếng gạt mực khá nhỏ, vậy nên dao in nhôm không có kích thước tiêu chuẩn, vậy nên đồ án này phải tạo ra miếng này bằng cao su. Kích thước của miếng gạt này phải nhỏ hơn chiều rộng của toàn bộ nội dung in 300mm, vậy nên chọn 200mm là chiều dài của miếng gạt mực, chiều dày miếng gạt là 5mm, chiều cao 40mm

- Từ đó ta tính được thể tích của miếng gạt là: V = l.w.h = 20x0.5x4= 40 (cm3)

- Với khối lượng riêng của cao su là 1,1 g/cm3 nên ta có được khối lượng miếng gạt mực là:

Mmiếng gạt mực = 40x1,1 = 44 (g)

c. Thanh kẹp dao

Hình 3.19: Mô phỏng miếng gạt mực

Miếng gạt mực sẽ được cố định lại bằng vít vào thanh U bằng nhôm - Từ đó ta tính được thể tích của tấm kẹp là:

V = l.w.h = 20x2x3 = 120(cm3)

- Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12g/cm3 nên ta có khối lượng tấm kẹp là:

Mtấm kẹp = 120x1,12 = 134,4(g)

d. Trục giữ dao in

Trục giữ dao in có nhiệm vụ giữ thăng bằng cho dao in trong quá trình làm việc của xylanh trượt lên xuống tác động lên dao in và được làm bằng nhôm đặc. Số lượng 4 cái.

- Từ đó ta tính được thể tích của trục giữ là: V = π.R2.h = π.0,82.10 = 20,1 (cm3)

- Với khối lượng riêng của inox là 7,93g/cm3 nên ta có khối lượng trục giữ là:

Mtrục giữ = 7,93x20,1 = 159,4 (g)

e. Con trượt tròn có đầu chặn

Hình 3.21: Ảnh thực tế trục giữ dao

Nguồn: https://nshopvn.com/product/truc-tron-8mm-ty-thanh-truot-tron-ma-crom-400mm/ Hình 3.22: Ảnh mô phỏng trục giữ dao in

Vì khi xylanh di chuyển lên xuống thì trục giữ cũng phải đi theo, vậy nên chúng ta sẽ sử dụng 4 bạc trượt đóng vai trò cố định để cho trục giữ có thể trượt lên xuống thông qua nó.

Hình 3.23: Mô phỏng con trượt tròn có đầu chặn

Hình 3.24: Cấu tạo chi tiết con trượt tròn có đầu chặn

Nguồn: https://ngophangroup.com/vi/tin-tuc/co-khi/tat-tan-tat-thong-tin-ve-con-truot-tron- chan-dau-lmk-ngo-phan-384.html

Ở đây sử dụng 4 con trượt tròn có đầu chặn được đúc bằng bạc nguyên khối có bán sẵn ngoài thị trường LMK10UU có các thông số cơ bản như:

- Đường kính trong 10mm - Đường kính ngoài 19mm

- Khối lượng 78g. Vậy tổng khối lượng của 4 con trượt tròn có đầu chặn là 312g.

f. Khung đỡ xylanh dao in

Xylanh cùng với bạc trượt là những bộ phận cần chuyển động để kéo theo chuyển động của dao in, vậy nên chúng cần có 1 bộ phận cố định để chúng di chuyển. Bộ phận cố định đó chính là khung đỡ hệ thống dao in.

Thể tích toàn bộ khung đỡ xy lanh:

V = l.w.h = 14x20x1 + 12x22x1 + 2x(4x22 + 3x4 + 12x3x0,5)- 2xπx12x1- 4xπ.12x1 - 2xπx1,52x1 - 8xπx0,52x1= 749,01 (cm3)

Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12 g/cm3 nên ta có khối lượng bộ khung đỡ xy lanh:

Mbộ khung đõe xy lanh = 749,01x1,12 = 838,9 (g)

g. Miếng cố định xylanh dao in và 2 trục giữ

Thể tích miếng cố định xylanh dao in và 2 trục giữ:

Hình 3.25: Khung đỡ xylanh dao in

V = l.w.h = 13x2,5x1 = 32,5 (cm3)

Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12 g/cm3 nên ta có khối lượng miếng cố định xylanh dao in và 2 trục giữ:

Mbộ khung đõe xy lanh = 32,5x1,12 = 36,4 (g)

Miếng cố định này được tạo ra nhằm cố định hệ thống dao in vào hệ thống di chuyển ngang, qua đó hệ thống dao in có thể thực hiện được chuyển động quét dao in ngang.

h. Tính toán xylanh dao in

Xylanh dao in sẽ có nhiệm vụ kéo dao gạt mực, thanh gá dao gạt mực lên xuống, vậy nên tổng khối lượng làm việc của xylanh này là:

M = 44 + 134,4 + 159,4x2 + 78x2 + 36,4 = 689,6 (g) = 0,69(kg) - Suy ra lực nâng cần thiết là:

F = 0,69x10 = 6,9 (N)

Máy nén khí áp suất thông dụng p = 6 (kgf/cm2) - Tính toán đường kính lựa chọn xylanh:

D = √4F

p×π = √4×6,9

6π = 1,2 (cm) = 12(mm)

Vậy ta lựa chọn xylanh CQ2B25x20DZ có các thông số: - Kích thước nòng: 25mm

- Hành trình: 20mm

- Kiểu tác động: hai tác động, 1 trục - Áp suất phá hủy: 1MPa

- Áp suất hoạt động tối đa: 0,7MPa - Áp suất hoạt động tối thiểu: 0,06MPa - Tốc độ piston: 50~750mm/s

- Số lượng 2 cái

𝐴đẩ𝑦 = 4,9𝑐𝑚2 𝐴𝑘é𝑜 = 4,12𝑐𝑚2

𝐹đẩ𝑦 = 4,9 ∗ 6 = 29,4(𝑘𝑔) 𝐹𝑘é𝑜 = 4,12 ∗ 6 = 24,72(𝑘𝑔)

i. Xy lanh di chuyển qua lại của dao in

Hình 3.27: Xy lanh di chuyển qua lại của dao in

Bộ phận này bao gồm bộ dẫn hướng có nhiệm vụ có định quỹ đạo di chuyển của hệ thống dao in là đường ngang.

Khối lượng phần di chuyển qua lại:

M = 44x2 + 134,4x2 + 159,4x4 + 78x4 + 838,9 + 36,4x2 = 2219,1 (g) = 2,2 (kg) - Suy ra lực nâng cần thiết là:

F = 2,2x10 = 22(N)

Máy nén khí áp suất thông dụng p = 6 (kgf/cm2) - Tính toán đường kính lựa chọn xylanh:

D = √4F

p×π = √4×22

6π = 2,16 (cm) = 21,6(mm)

Vậy ta lựa chọn xylanh MAL25x250-CA có các thông số: - Kích thước nòng: 25mm

- Hành trình: 250mm

- Kiểu tác động: hai tác động, 1 trục - Áp suất phá hủy: 1MPa

- Áp suất hoạt động tối đa: 0,7MPa - Áp suất hoạt động tối thiểu: 0,06MPa - Tốc độ piston: 50~750mm/s

- Số lượng 1 cái

- Lực đẩy/kéo: 𝐹đẩ𝑦/𝑘é𝑜 = 𝐴 ∗ 𝑃

𝐴đẩ𝑦 = 4,9𝑐𝑚2 𝐴𝑘é𝑜 = 4,12𝑐𝑚2

𝐹đẩ𝑦 = 4,9 ∗ 6 = 29,4(𝑘𝑔) 𝐹𝑘é𝑜 = 4,12 ∗ 6 = 24,72(𝑘𝑔)

j. Hệ thống nâng hạ cơ cấu in

Hệ thống này giúp cho cả hệ thống dao in và hệ thống di chuyển qua lại có thể nâng lên hạ xuống băng tải để thực hiện in lên trên phôi ở đây. Hệ thống này bao gồm khung chính của cơ cấu in, tấm giữ khung chính, bộ dẫn hướng và xylanh nâng hạ.

 Khung chính của cơ cấu in

Khung được làm bằng các thanh nhôm định hình, có nhiệm vụ kết nối hệ thống dao in và hệ thống di chuyển qua lại, giúp chúng hoạt động một cách có liên kết với nhau.

- Từ đó ta tính được thể tích của các khung nhôm là:

V1 = l.w.h = 2x50x2x4x0,5+40x2x4x0,5 = 560 (cm3)

- Với khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm3 nên ta có khối lượng cá thanh nhôm cơ cấu cấp phôi:

M1 = 560x2,7 = 1512 (g) = 1,5kg - Thể tích của khung gỗ là:

V2 = l.w.h = 37x5x1 + 2x10x1 + 2x8x1 + 37x5x1 + 6x6x1 + 2x8x1= 458 (cm3) - Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12g/cm3 nên ta có khối lượng cá thanh nhôm cơ cấu cấp phôi:

M2 = 458x1,12 = 513 (g) = 0,51kg

Suy ra tổng khổi lượng khung là: M = 1,5 + 0,51 =2,01 kg  Bộ dẫn hướng

Nhiệm vụ của bộ phận này là dẫn hướng chuyển động của hệ thống dao in. Bộ dẫn hướng gồm 2 thanh trượt, 4 cục đỡ và 4 cục trượt được làm bằng nhôm.

- Khi đó ta tính được thể tích của thanh trượt dựa vào kích thước như hình trên V = π.R2.h = π.0,52x50 = 39,3(cm3)

- Với khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm3 nên ta có khối lượng của 2 thanh trượt:

Mthanh trượt = 2x39,3x2,7 = 212,22 (g)

Hình 3.30: Mô phỏng bộ dẫn hướng

4 gối đỡ của bộ dẫn hướng cũng được làm bằng nhôm nguyên khối. Ta có khối lượng của 4 gối đỡ: Mgối đỡ = 4x24 = 96g

- 6 con trượt của bộ dẫn hướng cũng được làm bằng nhôm nguyên khối. - Khối lượng của 4 con trượt: Mcon trượt = 6x92 = 552 (g)

- Như vậy tổng khối lượng của bộ dẫn hướng sẽ là:

M = Mgối đỡ + Mcon trượt + Mthanh trượt = 96+ 552+ 212,22 = 860,22(g)

k. Tính toán xylanh nâng hạ

Xylanh dao in sẽ có nhiệm vụ kéo đẩy hệ thống dao in, 1 khung mang cơ cấu in và khung in lên xuống, vậy nên tổng khối lượng làm việc của xylanh này là:

M = 0,59 + 2,2 + 2,01 + 0,86 = 5,66 (kg) - Suy ra lực nâng cần thiết là:

F = 5,66x10 = 56,6(N)