Mô tả hoạt động của cơ cấu
Hình 3.7 Cơ cấu dán nhãn 2D
31
Cuộn nhãn dán đặt trên mâm xoay bị động, cuộn nhãn sau đó được kéo vòng qua trục số 1 rồi tới bộ phận căng nhãn ở trục số 2, tiếp theo đó nhãn sẽ kéo qua trục số 3 và tới vị trí lưỡi gà, tại đây nhãn sẽ được tách ra khỏi dây nhãn. Phần thừa của nhãn dán sẽ đi qua trục số 4 và số 5 rồi về vị trí thu hồi vỏ nhãn tịa vị trí con lăn chủ động.
Khối lượng của cuộn nhãn có khối lượng là 2kg.
Tốc độ quá trình dán nhãn phụ thuộc vào tốc độ của quá trình chiết rót, quá trình cấp nắp và đóng nắp của hệ thống.
Kích thước nhãn dán được thiết kế phù hợp với kích thước của chai dầu 1000ml.
Hình 3.9 Chai dầu chiết rót
Nhãn được dùng để dán lên chai dầu có kích thước 40x60 mm.
Xác định lực cản
Các lực cản của hệ thống dãn nhãn:
Fc = F1 + F2 + F3 + F4 (3.23)
32
o F1 : Lực ma sát giữa cuộn băng dán nhãn và trục xoay chủ động. o F2 : Lực căng đàn hồi của lò xo tác động lên bộ phận căng nhãn.
o F3 : Lực ma sát giữa ổ bi, tuy nhiên lực ma sát lăn này là rất nhỏ nên sẽ bỏ qua trong phần tính chọn moment cho động cơ kéo nhãn.
o F4 : Lực ma sát giữa băng nhãn dán và các trục xoay bị động, tuy nhiên lực ma sát lăn này là rất nhỏ nên sẽ bỏ qua trong phần tính chọn moment cho động cơ kéo nhãn.
Lực ma sát của cuộn dán nhãn và trục bị động là:
F1 = Fms1 = m.g. 𝜌 (3.24)
Trong đó:
o m: khối lượng cuộn nhãn: m = 2kg
o 𝜌 : Hệ số ma sát giữa cuộn nhãn và trục xoay, 𝜌 = 0,2 (Hệ số ma sát giữa thép và vật liệu làm nhãn Polyethene).
Fms1 = 2.10.0.2 = 4 N
Lực đàn hồi của lò xo tác động lên bộ phận căng nhãn:
33 Chọn lò xo có thông số như sau:
o Chiều dài lò xo L = 80 mm o Độ cứng lò xo K = 100 N/m o Độ biến dạng đàn hồi ∆𝑙 = 40 𝑚𝑚 Lực đàn hồi của lò xo là: F2 = Fdh = ∆𝑙 ∗ 𝐾 = 0.4 ∗ 100 = 4 𝑁 Tính chọn động cơ Yêu cầu:
Cuộn tem có bán kính R = 6 cm, khối lượng m= 2kg, thời gian để dán tem = 1s, 1 vòng dây tối đa 9 tem.
Coi cuộn tem là vật rắn hình trụ chuyển động quay nhanh dần đều, phương trình động lực học của cuộn tem:
𝑀 = 𝐼𝛾 + 𝑀𝑐 (3.25) Trong đó: o M là momen lực, công thức 𝑀 = 𝐹. 𝑑 o 𝑀𝑐: momen cản o I: momen quán tính o 𝛾: là gia tốc góc
Tính momen quán tính của cuộn tem
Mô men quán tính của vật rắn hình trụ được tính bởi công thức: 𝐼 = 𝑚𝑅
2
2 (3.26)
Trong đó:
o m: khối lượng của vật
o R: bán kính của vật tính từ tâm 𝐼 =𝑚𝑅2 2 2 = 2. 0.062 2 = 0.0036 (𝑁. 𝑚) Tính gia tốc góc trung bình
34 𝜑 = 𝜔0𝑡 +1
2𝛾𝑡
2 (3.27)
Trong đó:
o 𝜑: Góc quét được trong thời gian t o 𝜔0: vận tốc góc ban đầu ( ở đây 𝜔0 = 0) o 𝛾: gia tốc góc trung bình
o t: thời gian quét Theo đề ra, ta có: 2𝜋 9 = 𝛾 2 𝛾 =2𝜋.2 9 = 1.4 ( rad/𝑠2) Từ (1), ta có: 𝑀 = 𝐹. 𝑑 = 𝐼𝛾 + 𝐹𝑚𝑠1. 𝑑 = 0,0036.1,4 + 4.0,06 = 0.245 N.m 𝐹 =0.245 𝑑 =0.245 0.06 = 4.08 N F ở đây là lực căng T của dây tem
𝑇 = √𝐹𝑑ℎ2 + 𝐹𝑘2+ 2𝐹𝑑ℎ𝐹𝑘cos (𝛼) (3.28)
Trong đó:
o 𝐹𝑑ℎ: Lực căng đàn hồi của dây o 𝐹𝑘: Lực kéo của động cơ o 𝛼: góc lệch
4.075 = √42+ 𝐹𝑘2+ 2𝐹𝑘cos (120)
𝐹𝑘 = 1.425 N
Giả thiết trục con lăn chủ động có bán kính 𝑅1=1 cm, để cuộn tem có thể quay được thì:
𝑀đ𝑐 > 𝑀𝑘 Trong đó:
35 o 𝑀đ𝑐: momen xoắn của động cơ
o 𝑀𝑘: momen xoắn cần thiết để con lăn bị động quay o 𝑀đ𝑐 > 𝑀𝑘 = 𝑅1𝐹𝑘= 1.425 N.m
o Vậy chọn động cơ bước có momen xoắn lớn hơn 1.5 N.m
Hình 3.11 Động cơ bước KH65QM2U038 Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật động cơ KH65QM2U038
Thông số kĩ thuật
Hãng sản xuất: Nidec Servo
Model: KH56QM2U038
Loại: Động cơ bước 2 pha
Điện áp: 36V - 40V
Moment xoắn: 1.5Nm
Góc bước: 1.8 độ (fullstep 200 xung)
Số dây: 6 dây
Kích thước: 6 dây
Đường kính trục: 6.35mm
Dòng điện: 2A
36