Sơ đờ khái qt một hệ thống có sử dụng động cơ bước

Ng̀n: https://vietmachine.com.vn/cac-loai-dong-co-buoc-step-phan-loai-ung-dung-va- dieu-khien.html

a. D.C supply

D.C.supply (ng̀n DC) có nhiệm vụ cung cấp nguồn một chiều cho hệ thống. Ng̀n một chiều này có thể lấy từ pin nếu động cơ có cơng suất nhỏ. Với các động cơ có cơng suất lớn có thể dùng ng̀n điện được chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều.

D.C. SUPPLY - Battery - Transformr - Rectifier - Unipolar - Bipolar - Chopper POWER DRIVER CONTROL LOGIC - Oscilator - Half step - Full step - Ramping - Step length - Step length accuracy - Holding torque - Detent torque - Dynamic torque STEPPER MOTOR

Control logic (khối điều khiển logic) có nhiệm vụ tạo ra tín hiệu điều khiển động cơ. Khối logic này có thể là một ng̀n xung, hoặc có thể là một hệ thống mạch điện tử. Nó tạo ra các xung điều khiển. Động cơ bước có thể điều khiển theo cả bước hoặc theo nửa bước.

c. Power driver

Power driver (điều khiển cơng suất) có nhiệm vụ cấp ng̀n điện đã được điều chỉnh để đưa vào động cơ. Nó lấy điện từ nguồn cung cấp và xung điều khiển từ khối điều khiển để tạo ra dòng điện cấp cho động cơ hoạt động.

d. Stepper motor

Các thông số của stepper motor (động cơ bước) động cơ gờm có: Bước góc, sai số bước góc, mơmen kéo, mơmen hãm, mơmen làm việc.

Đối với hệ điều khiển động cơ bước, ta thấy đó là một hệ thống khá đơn giản vì khơng hề có phần tử phản hời. Điều này có được vì động cơ bước trong quá trình hoạt động khơng gây ra sai số tích lũy, sai số của động cơ do sai số trong khi chế tạo. Việc sử dụng động cơ bước tuy đem lai độ chính xác chưa cao nhưng ngày càng được sử dụng phổ biến. Vì cơng suất và độ chính xác của bước góc đang ngày càng được cải thiện.

Bước góc của động cơ bước được chế tạo theo bảng tiêu chuẩn sau: Bảng 2.5: Bảng tiêu chuẩn chế tạo bước góc của động cơ bước

Step angle Steps per revolution 0.9o 1.8o 3.6o 3.75o 7.5o 15.0o 400 200 100 96 48 24

Động cơ bước đơn cực (có thể là động cơ bước vĩnh cửu hoặc động cơ bước hỗn hợp) có 5, 6 hoặc 8 dây ra. Khi dùng, các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương ng̀n cấp, và hai đầu cịn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn đó như sơ đờ dưới.

Hình 2.27: Sơ đờ động cơ bước đơn cực 6 dây ra

Nguồn: https://vidieukhien.xyz/2018/07/11/tim-hieu-ve-dong-co-buoc-dieu-khien-dong- co-buoc-dung-arduino/

 Nguyên tắc điều khiển động cơ bước lưỡng cực

Động cơ bước lưỡng cực (có thể là động cơ bước nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ bước biến từ trở) có 3, 4 hoặc 6 dây ra. Khi dùng, điện áp cấp vào các cuộn sẽ thay đổi để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn đó theo sơ đờ dưới.

Hình 2.28: Sơ đờ động cơ bước lưỡng cực 4 dây ra

Nguồn: https://vidieukhien.xyz/2018/07/11/tim-hieu-ve-dong-co-buoc-dieu-khien-dong- co-buoc-dung-arduino/

2.2.10 Động cơ điện xoay chiều

Động cơ điện xoay chiều được dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, giá rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như khơng cần bảo trì. Giải cơng suất rất rộng từ vài Watt đến Mega Watt. Các động cơ có cơng suất lớn hầu hết là động cơ 3 pha cịn động cơ có cơng suất nhỏ thường là 1 pha.

Phụ thuộc vào cấu tạo của mỗi loại động cơ điện mà chúng có nguyên lý hoạt động khác nhau. Về phần cấu tạo, động cơ điện xoay chiều gờm có hai phần chính: stator và rotor. Stato gờm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành trịn để tạo ra từ trường quay. Rơto Hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép. Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rơto được trục máy truyền ra ngồi và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.

Hình 2.29: Cấu tạo động cơ xoay chiều

Ng̀n: https://thegioidienco.com/dong-co-dien-khong-dong-bo/

Động cơ điện xoay chiều gờm có 2 loại: động cơ điện xoay chiều 3 pha và động cơ điện xoay chiều 1 pha.

a. Động cơ điện xoay chiều 3 pha

Từ trường quay được tạo ra bằng cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch nhau trên một vịng trịn. Cách bố trí các cuộn dây tương tự như trong máy phát điện ba pha, nhưng trong động cơ điện người ta đưa dịng điện từ ngồi vào các cuộn dây 1, 2, 3.

Khi mắc động cơ vào mạng điện ba pha, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rơto được trục máy truyền ra ngồi và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.

Động cơ điện 3 pha gờm có hai loại: động cơ roto dây quấn và động cơ roto lờng sóc.

b. Động cơ điện xoay chiều 1 pha

Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ ba pha, người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ một pha. Stato của loại động cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua một tụ điện. Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay. Động cơ không đồng bộ một pha chỉ đạt được cơng suất nhỏ, nó chủ yếu được dùng trong các dụng cụ gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước…

Động cơ điện 1 pha gờm có hai loại: động cơ roto dây quấn và động cơ roto lờng sóc.

 Động cơ roto dây quấn

 Động cơ roto lờng sóc o Động cơ vịng chập

o Động cơ cớ cuộn dây phụ - Động cơ kiểu điện dung

- Động cơ mở máy bằng điện trở

2.2.11 Nút nhấn

Nút nhấn hay là nút điều khiển là loại khí cụ điện dùng để đóng, ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điều khiển tín hiệu, liên động, bảo vệ… Nút nhấn dùng trong mạch điện một chiều điện áp đến 440 V và trong mạch điện xoay chiều điện áp đến 500 V.

Nút nhấn là loại khí cụ điện kết hợp với một số thiết bị khí cụ điện khác như cơng tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian… đóng hay cắt mạch điện từ xa, để khởi động, dừng, đảo chiều quay động cơ điện, chuyển đổi, liên động mạch điều khiển tín hiệu.

Nút nhấn thường đặt trên các bảng điện điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn. Nút nhấn thường được chế tạo để làm việc trong mơi trường khơng ẩm ướt, khơng có hơi hóa

Phân loại nút nhấn:

 Theo hình dạng bên ngồi nút nhấn được phân thành loại hở, loại kín, loại chống nước, chống bụi, chống nổ…

 Theo chức năng có loại nút nhấn đơn, nút nhấn kép, loại nút nhấn thường hở, nút nhấn thường đóng…

 Theo yêu cầu điều khiển chia ra loại 1 nút nhấn, 2 nút nhấn và 3 nút nhấn.

 Theo kết cấu bên trong có loại nút nhấn có đèn và nút nhấn khơng có đèn.

Hình 2.30: Một số loại nút nhấn

Ng̀n: https://thietbibenthanh.com/nut-nhan-cong-nghiep-43-11.html

2.2.12 Cơng tắc

Cơng tắc là một loại khí cụ điện đóng cắt bằng tay, dùng để đóng cắt mạch điện có cơng suất nhỏ (thường dịng điện đóng cắt của các cơng tắc khoảng dưới 10 A) có điện áp một chiều đến 440 V, và điện áp xoay chiều 500 V. Trong hệ thống điện sinh hoạt công tắc thường sử dụng để đóng cắt cho mạch điện, đèn, quạt, động cơ công suất nhỏ… Phân loại công tắc:

 Theo hình dạng bên ngồi có các loại cơng tắc loại hở, loại bảo vệ, loại kín…

 Theo kiểu tác động có loại bật, bấm, giật, xoay … loại tác động trực tiếp (những công tắc sử dụng ở mạng điện gia đình) cơng tắc 2 chấu, 3 chấu, 4 chấu…

 Theo công dụng công tắc chia ra các loại gờm cơng tắc dùng để đóng ngắt trực tiếp mạch điện, công tắc vạn năng dùng để chuyển mạch các mạch điều khiển, mạch đo lường, cơng tắc hành trình và cuối hành trình.

Hình 2. 31: 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 chuyên 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 công hay thực hiện bằng máy thì kỹ thuật in lụa cũng bao gờm những cơng đoạn chính như sau: làm khn 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 đờ 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 phơi 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 phôi, đồng thời cũng phải có khả năng nâng lên hạ xuống để khơng 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 thông 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 phôi in là 200mm. Trong q trình làm việc thì sẽ có ít nhất 2 phôi 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 toàn. Khoảng cách băng tải cịn lại để sau khi sản phẩm hồn 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: