Một số loại cơng tắc hành trình

Ng̀n: https://donghodoapsuat.vn/cong-tac-hanh-trinh-la-gi/

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 3.1 Giới thiệu

In lụa thực hiện theo nguyên lý giống như in mực dầu trên giấy nến theo nguyên lý chỉ một phần mực in được thấm qua lưới in, in lên vật liệu in bởi trước đó, một số mắt lưới khác đã được bịt kín bởi hóa chất chun dùng.

Kỹ thuật này có thể áp dụng cho nhiều vật liệu cần in như nilông, vải, thủy tinh, mặt đồng hồ, mạch điện tử, một số sản phẩm kim loại, gỗ, giấy... hoặc sử dụng thay cho phương pháp vẽ dưới men trong sản xuất gạch men.

Cho dù in thủ công, bán thủ cơng hay thực hiện bằng máy thì kỹ thuật in lụa cũng bao gờm những cơng đoạn chính như sau: làm khuôn in, chế tạo bàn in, dao gạt, pha chế chất tạo màu, hồ in và in.

Với đề tài thiết kế này sẽ bao gờm các phần chính:

 Thiết kế dây chuyền.

 Thiết kế sơ đồ khối.

 Tính tốn và thiết kế sơ đờ ngun lý.

Hình 3.1: Sơ đờ thiết kế tổng quan

Ở phần bàn phôi, dự kiến sẽ sử dụng bàn vuông 2 chân được cấu tạo bằng sắt hộp kích thước 20x40mm.

Bộ điều khiển sẽ sử dụng PLC do đặc tính dễ lập trình, độ ổn định cao của loại hình điều khiển này.

Cơ cấu cấp phôi được dung để chuyển phôi qua băng tải, dự kiến sẽ sử dụng 2 giác hút chân không đặt cạnh 1 cảm biến phát hiện phôi dưới bàn đựng phơi. Ngồi ra sau khi hút xong thì cơ cấu này sẽ chuyển phơi sang băng tải, vậy nên nó sẽ phải có khả năng nâng lên hạ xuống, dự kiến sẽ sử dụng 1 bộ truyền vít me để có được sự chính xác và 2 bộ dẫn hướng con trượt đường kính 10. Bên cạnh đó cơ cấu cấp phơi này cũng phải có khả năng di chuyển qua lại giữa bàn để phơi và băng tải, do đó dự kiến sẽ sử dụng động cơ bước và truyền chuyển động qua dây đai để thực hiện yêu cầu này một cách nhanh chóng và chính xác.

Về phần băng tải, dây băng tải dự định sẽ được làm từ loại vật liệu phổ biến nhất hiện nay để làm băng tải là PVC, được truyền động trực tiếp từ động cơ thông qua con lăn băng tải được dự kiến làm bằng sắt.

Cơ cấu in là một bộ phận khá phức tạp bao gồm nhiệm vụ in lên phơi, đờng thời cũng phải có khả năng nâng lên hạ xuống để không ảnh hưởng đến băng tải đang hoạt động ở dưới và có khả năng di chuyển ngang để cho dao in có thể thực hiện nhiệm vụ in lên phơi có trên bàn in. Thơng qua tìm hiểu về cách hoạt động của các loại máy in lụa đã có trên thị trường thì bộ phận có nhiệm vụ in của cơ cấu này sẽ bao gờm 2 xylanh nhỏ có nhiệm vụ gạt và quét mực lên trên bàn in đã có tạo hình mong muốn có sẵn của người lập trình, bàn in sẽ được làm bằng gỗ và có khắc sẵn hình dạng in mong muốn. Về phần di chuyển lên xuống, sẽ sử dụng xylanh để thực hiện nhiệm vụ này, cịn phần di chuyển ngang thì sẽ sử dụng động cơ bước thơng qua truyền động dây đai curoa và 2 bộ dẫn hướng.

3.2.1 Thiết kế cơ khıı́ phần khung in, băng tải và phần cấp phôi

Sau khi tıı̀m hiểu các dây chuyền in lụa, vâṭ liêụ, đơ ̣an tồn và qui trıı̀nh in lụa nên nhóm đã quyết đinh chọn sắt hộp và nhơm định hình là vâṭ liêụ để thực hiện. Băng tải có kích thước 1540 x 320 x 600mm, khung in có kích thước 400 x 300 x 30mm, phần cấp phơi có kích thước 200 x 200mm.

Trên băng tải có gắn encoder để tính tốn qng đường dịch chuyển của băng tải, trên khung in có gắn các cảm biến để xác định giới hạn hành trình của các xylanh.

a. Tính tốn chiều dài khung băng tải

Khung băng tải là bộ phận mang toàn bộ băng tải, vậy nên ở đây sẽ chọn chiều rộng khung băng tải sẽ là 450mm. Phần khung để nối phần in của mày dôi ra 250mm.

Chiều dài của phơi in là 200mm. Trong q trình làm việc thì sẽ có ít nhất 2 phơi trên băng tải ở cùng 1 thời điểm, phôi thứ nhất sẽ nằm ở giữa băng tải, nơi cũng là vị trí của cơ cấu in sẽ hạ xuống để in, cịn phơi thứ 2 sẽ nằm ở đầu băng tải chờ, khoảng cách giữa 2 phôi này cho là 300mm để đảm bảo an tồn. Khoảng cách băng tải cịn lại để sau khi sản phẩm hoàn thành đi ra là 500mm để sản phẩm có thể ráo mực in. Vậy cuối cùng chiều dài

của khung băng tải sẽ ít nhất phải bằng hoặc lớn hơn 200.2+ 300+ 500 = 1200mm. Nên chọn chiều dài khung băng tải là 1400mm.

Sử dụng con lăn làm bằng sắt có đường kính d= 90mm được chế tạo để truyền lực quay từ động cơ băng tải qua.

Vậy từ đó ta có chiều dài của băng tải sẽ là L = 1400 x 2 + 90 = 3082mm = 3.082m và được làm bằng PVC.

b. Tình tốn dây băng tải PVC

- Từ kích thước dây băng tải, ta tính được thể tích của dây băng tải bằng cơng thức sau:

V = l.h.w = 308.2 x 30 x 0,1 = 924.6()

- Khối lượng riêng của PVC là 1,75g/, từ đó ra suy ra được khối lượng của băng tải là:

= 924.6 x 1,75 = 1618.1(g)

c. Roller băng tải

Sử dụng Roller để khi tiếp xúc với băng tải, nhận lực truyền động của động cơ băng tải đến băng tải có độ ma sát cao. Có đường kính d = 90mm.

Từ kích thước của Roller băng tải, ta tính được thể tích của Roller như sau: V = π..h = π..- π.. = 180()

- Khối lượng riêng của sắt là 7.85g/, từ đó ta tính được khối lượng của con lăn là: = 7.85 x 180= 1413(g) = 1.413kg

- Vậy ta có khối lượng của băng tải sẽ là:

= 2.+ = 1413 x 2 + 1618.1= 4444.1(g) = 4.4441(kg) Vậy cuối cùng ta có các thơng số của băng tải như sau: - Chiều dài của băng tải: 3082mm = 3.082m

- Khối lượng băng tải + rulo: = 4.4441kg

d. Khung băng tải

Là bộ phận đóng vai trị quan trọng khi tải khối lượng của tồn bộ cơ cấu gờm băng tải, rulo, động cơ băng tải và bàn phơi sau đó sẽ được dùng để kết nối với khung chính của máy in lụa và cơ cấu cấp phôi.

Ta chọn chiều dài của khung là 1500 + 100 + 400 = 2000mm. Chọn chiều cao là 700mm.

Hình 3.4: Mơ phỏng khug băng tải

e. Tính tốn chọn động cơ cho băng tải

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

- Khoảng cách băng tải cần di chuyển để in xong 1 sản phẩm: l = L/2 = 3.082/2 = 1.541m

Thời gian in xong 1 sản phẩm: t = - Do đó, vận tốc băng tải được tính:

Đường kính con lăn băng tải chủ động của băng tải là = 90mm và độ dày băng tải là 1,5mm.

- Vậy chu vi rulo và 2 mặt băng tải:

C = .π = 90 x 3,14 = 282.74(mm) = 0.283(m).

Do truyền qua con lăn nên tỉ số truyền sẽ được giữ nguyên là 1:1.5 nên vận tốc cần thiết của băng tải cũng là vận tốc cần thiết của động cơ.

Như đã tính tốn trong phần khối lượng băng tải, chúng ta đã tính được khối lượng của những bộ phận mà động cơ băng tải phải kéo là 4.4441kg, từ đó ta tính được moment quán tính cần thiết của động cơ để thắng được lực quán tính từ băng tải.

Băng tải quay coi như vành trịn đờng chất có moment qn tính khối lượng đối với tâm của băng tải là = m.(trong đó R là bán kính tâm quay của băng tải), nhưng do động cơ đặt ở một đầu băng tải nên ta phải dùng công thức chuyển trục song song để tính, khi đó moment qn tính của cả băng tải sẽ được tính bằng:

I = + m. (Trong đó d là khoảng cách từ tâm của băng tải đến vị trí đặt động cơ)

Từ hình 1.3 ta xác định được R = = 770.5mm và d = 770.5- 45 = 725.5mm, khi đó moment qn tính của băng tải sẽ là:

I = + m. = 1.6181 x + 1.413 x = 1.7(kg.) Bỏ qua momen cản. Moment cần để quay cả hệ là: M = I = 1.7 x = 24.99(N.m) - Tính tốn cơng suất

Công suất cần thiết của động cơ truyền động tại đầu trục: P = = = 14.4(W)

Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện ta chọn động cơ AC giảm tốc có cơng suất 25W.

f. Cơ cấu cấp phơi

Cơ cấu cấp phơi là cơ cấu có nhiệm vụ cấp phơi qua cho băng tải, bao gồm các bộ phận dưới đây.

 Giác hút chân khơng và cảm biến

Hình 3.7: Giác hút chân khơng

Giác hút sử dụng là giác hút chân khơng 2 tầng có kích thước như hình dưới, thân giác hút được làm bằng sắt, có bán sẵn trên thị trường.

Để thuận tiện tính tốn ta coi như giác hút này có hình dạng trụ.

Hình 3.8: Kích thước thân giác hút chân không

Nguồn: https://mohinhrobot.com/robot/giac-hut-chan-khong

- Khi đã coi thân giác hút chân khơng là hình trụ thì ta có thể tích của giác hút này là: V = π..h = π.. = 6,8 ()

- Với khối lượng riêng của sắt là 7,85 g/ nên ta có khối lượng của giác hút: = 6,8.7,85 = 53,38 (g)

Ở đây sử dụng cảm biến hờng ngoại E3F-DS30C4 có kích thước như sau:

Hình 3.9: Kích thước cảm biến hờng ngoại

Ng̀n: https://hshop.vn/products/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-e18-d80nk-4 - Khi đó ta tính được thể tích của cảm biến:

V = π..h = π.. = 17,3 ()

- Với khối lượng riêng của nhựa là 1,7 g/ nên ta có khối lượng của cảm biến: = 17,3.1,7 = 29,41 (g)

 Miếng đỡ giác hút và cảm biến

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()

- Với khối lượng riêng của gỗ là 0.4 g/ nên ta có khối lượng tấm 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 phơi.

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

- Với khối lượng riêng của gỗ ép là 1,12 g/ nên ta có khối lượng của tấm cố định: = 30x1,12 = 33,6 (g)

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

Do chiều cao nâng hạ khơng 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 gờm 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.

Vậy ta tính được tổng khối lượng mà động cơ cơ cấu cấp phôi phải kéo là: 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 khơng 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 nhơm, có kích thước d = 15mm, dày 10mm.

- Khi đó ta tính được thể tích pulley: V = π..h = πxx1- πxx1 = 1 ()

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

- Với khối lượng riêng của cao su là 1,1 g/ nên ta có khối lượng: = 40x1,1 = 44(g)

- Như vậy 1 bộ pulley và dây đai sẽ có khối lượng: M = + = 2,7 x 2+ 44 = 49,4(g)

 Bộ dẫn hướng

Hình 3.11: Pulley truyền động qua dây đai

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 nhơm.

- Khi đó ta tính được thể tích của thanh trượt dựa vào kích thước như hình trên V = π..h = πxx100 = 113,1()

- Với khối lượng riêng của sắt là 7,85 g/ nên ta có được khối lượng của 2 thanh trượt: = 2x113,1x7,85 = 1775,67 (g)

- Tính thể tích của gối đỡ:

V = l.w.h = 0,6x4,1x1,4+ 1,4x2,7x1,8- πxx1,4- 2xπxx0,6 = 9,2 ()

- Với khối lượng riêng của nhơm là 2,7 g/ nên ta có khối lượng của 4 gối đỡ: Hình 3.13: Gối đỡ bộ dẫn hướng

= 4x2,7x9,2 = 99,36 (g)

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

V = l.w.h = 1,8x3x3,4+ 0,4x1,5x3- 4xπxx1,8 = 19,65 ()

- Với khối lượng riêng của nhơm là 2,7 g/ nên ta có khối lượng của 2 con trượt: = 2x2,7x19,65 = 106,11 (g)

- Như vậy tổng khối lượng của bộ dẫn hướng sẽ là: M = + + = 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 nhơm 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.

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

3.2.3 Cơ cấu in

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 thơng qua Hình 3.15: Mơ phỏng khung chính

thơng qua xylanh nâng hạ để không làm ảnh hưởng đến hoạt động của băng tải chuyển phơi 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

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH IN LỤA

Cảm biến quang loại truyền phát