CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
3.2 Tính tốn và thiết kế cơ cấu cơ khí của hệ thống
3.2.6. Cơ cấu siết nắp
50 Cơ cấu siết nắp gồm 2 truyền động: + Truyền động tính tiến của xi lanh
+ Truyền động quay của động cơ step để vặn nắp
- Cấu tạo:
+ Hai thanh trụ đứng để đỡ bát đỡ động cơ + Bát động cơ
+ Hai con trượt tròn lmk20uu + Động cơ step
+ Xi lanh vuông + Đầu vặn nắp
- Nguyên lý hoạt động:
Sau khi nắp từ vị trí đóng nắp đưa đến vị trí để vặn. Khi ấy xi lanh vuông nằm trên bát động cơ chuyển động tịnh tiến đưa động cơ xuống vị trí vặn nắp với yêu cầu chuyển động không bị lệch hướng. Động cơ vặn quay liên tục từ khi khởi động hệ thống để đảm bảo khi siết không bị thiếu. Sau khi vặn xong, xi lanh đẩy về vị trí ban đầu để chờ nắp tiếp theo.
- Thiết kế đầu vặn nắp:
Đầu vặn được gắn với trục động cơ thông qua nối trục để thực hiện chuyển
động quay, đầu văn gồm 2 cơ cấu nối với nhau bởi một chiếc lò xo để khi động cơ siết không bị lệch tâm, đầu siết có đường kính 11mm.
Kích thước đầu vặn bằng đảm bảo ôm được nắp đỏ để siết, bề mặt trong đầu vặn sử dụng nhựa dẻo có độ nhám đảm bảo tiếp xúc tốt với nắp để trong q trình vặn khơng bị trượt và khơng làm xước nắp.
51
Hình 3. 19: Cơ cấu siết nắp
Để tìm được động cơ phù hợp ta phải biết được công suất cần thiết của động cơ qua công thức sau:
P_ct=P_lv/η (1)
Trong đó:
P_ct: công suất cần thiết của động cơ (kW). P_lv: công suất làm việc của động cơ (kW).
𝜂: tích các hiệu suất thành phần.
Từ công thức trên ta suy ra được P_lv:
P_lv=(F_đc.V)/1000 (2)
Trong đó:
P_lv: cơng suất làm việc của động cơ (kW). F_đc: lực kéo của động cơ (N).
V: vận tốc của động cơ (m/s). Từ cơng thức ta có phép tính như sau:
P_(lv )= (200.0.5/6)/1000 = 0.016(kW) = 16(W)
- Chọn động cơ: Lựa chọn đông cơ tạo ra momen lớn để vặn chặt được
nắp. Vì vậy, động cơ giảm tốc step được chọn là Oriental 4IK25GN- SYN - Thông số kỹ thuật:
+ Tên sản phẩm: Động cơ giảm tốc 4IK25GN – SYN + Công suất: 25W
+ Điện áp: 3 pha 200 VAC + Mặt bích: 80x80 mm + Chu kỳ: 50/60 Hz
52 + Dòng điện: 0.2/0.22 A
+ Momen xoắn: 1300/1550 r/min + Điện trở cách điện: >100 Mohm + Lớp cách nhiệt: Loại E
Hình 3. 20: Động cơ giảm tốc Oriental 4IK25GN- SYN
Chọn xi lanh: Sử dụng 2 xi lanh ở vị trí siết nắp
- Xi lanh vuông: Được gắn vào bát motor, làm nhiệm vụ nâng lên hạ xuống
motor siết nắp, chuyển động lên xuống trơn tru và chắc chắn bát động cơ nhờ 2 trụ trọn chạy trong bị trượt gắn trên bát. Xi lanh cần phải tải khối lượng của bát và động cơ nên chọn xi lanh vng Airtac SC32X25 vơi đường kính 32mm, hành trình 25mm.
Thơng số kỹ thuật:
+ Kích thước nịng: 32mm + Hành trình: 25mm
+ Kiểu tác động: 2 tác động, 1trục
+ Nhiệt độ lưu chất và môi trường: -20 – 80oC + Tốc độ piston: 30 – 800 mm/s
+ Lưu chất: Khí nén
+ Áp suất phá hủy: 1.5Mpa
+ Áp suất hoạt động cực đại: 1.0Mpa + Áp suất hoạt động cực tiểu: 0.15Mpa
53
Hình 3. 21:Xi lanh vuông Airtac SC32X25
- Xi lanh tròn: Được gắn dưới bàn máy đồng tâm với đầu siết nắp, làm nhiệm
vụ giữ nắp vàng giúp cho việc siết khơng bị thiếu.
Hình 3. 22: Vị trí đặt xi lanh chặn dưới
- Xi lanh tròn được sử dụng để chặn dưới là xi lanh Airtac MAL 20X20 Thông số kỹ thuật:
+ Kích thước nịng: 20mm + Hành trình: 20mm
+ Áp suất hoạt động 0.1 – 1.0 MPa + Vận tốc: 30 – 800 mm/s
+ Port size: G1/8 ren 9.6mm + Nhiệt độ: -20 – 70oC
54
3.2.7 Cảm biến quang
Trong máy đóng nắp, sử dụng hai cảm biến quang cho nắp vàng và nắp đỏ. + Cảm biến quang dùng để phát hiện nắp vàng là cảm biến quang OMRON E3Z
Hình 3. 23: Cảm biến quang OMRON E3Z - LS61– LS61
Thông số kỹ thuật:
- Cảm biến quang E3Z loại khuếch tán
- Khoảng cách phát hiện: 20~200mm
- Nguồn cấp: 12~24VDC ±10%
- Ngõ ra: NPN, 26.4VDC max., 100mA max.
- Được lựa chọn ngõ ra Light-ON / Dark-ON
- Nguồn sáng: Infrared LED (860nm)
- Thời gian đáp ứng: 1ms max.
- Ổn định với ánh sáng môi trường: Đèn huỳnh quang: 3,000 lx max.; Ánh sáng
mặt trời: 10,000 lx max.
- Nhiệt độ môi trường: -20 ~ 55oC
- Tiêu chuẩn: IEC, IP67
- Mạch bảo vệ: Ngược cực nguồn cấp, ngõ ra; ngắn mạch ngõ ra
+ Cảm biến quang dùng để phát hiện nắp đỏ là cảm biến quang AUTONICS BF4R
55
Hình 3. 24: Cảm biến sợi quang AUTONICS BF4R
Thơng số kỹ thuật:
- Nguồn sáng: LED đỏ ( 660nm)
- Thòi gian đáp ứng: + Tần số 1: Max 0.5ms
+ Tần số 2: Max 0.7ms
- Nguồn cấp: 12 – 24 VDC ±10%(sóng P-P: max. 10%)
- Chế độ hoạt động: Light ON/Dark ON ( Cài đặt bằng nút ON/OFF)
- Ngõ ra điều khiển NPN mạch thu hở
- Dòng tiêu thụ: Max 45 mA
- Ánh sáng xung quanh: + Ánh sáng mặt trời: Max. 11,000lx,
+ Đèn huỳnh quang: Max. 3,000lx
- Chức năng định thời: OFF Delay (40ms)
- Nhiệt độ xung quanh: -10 đến 50oC
56
Hình 3. 25: Vị trí đặt cảm biến quang phát hiện nắp vàng và đỏ 3.2.8 Cảm biến tiệm cận 3.2.8 Cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận được lựa chọn sử dụng trên máy đóng nắp với mục đích phát hiện miếng kim loại gắn trên trục động cơ mâm xoay là AUTONICS PR12 – 4DN
57
Hình 3. 27: Đầu kim loại để cảm biến phát hiện
Hình 3. 28: Vị trí đặt cảm biến trên máy đóng nắp
Thơng số kỹ thuật của cảm biến tiệm cận Autonics PR12 – 4DN + Loại: Hinh trụ phi 12mm
+ Nguôn cấp: 12 – 24VDC
+ Khoảng cách phát hiện: 0 – 4mm
58 + Vật phát hiện: Kim loại có từ tính + Tần số đáp ứng: 500Hz
+ Ngõ ra điều khiển DC 3 dây: NPN NO + Kiểu đấu nối: Cáp liền 2M
+ Cấp bảo vệ: IP67 + Tiêu chuẩn: IEC
3.2.9 Van điện khí nén
Van điện từ khí nén 5/2 mà em lựa chọn cho máy đóng nắp là loại van AirTAC 4V110 – 06. Sử dụng 4 van cho 4 xi lanh hoạt động trên máy.
Hình 3. 29: Van điện từ khí nén AirTAC 4V110 - 06
Thông số kỹ thuật:
+ Loại: Van hơi 5 cửa 2 vị trí ( 1 đầu coid điện) + Kích thước cổng: 1/8”. ren 9,6
+ Kích thước cổng xả: 1/8”. ren 9,6
+ Áp suất hoạt động: 0.15 – 0.8 Mpa ( 1.5 – 8 kg/cm2) + Nhiệt độ hoạt động: -20 – 70oC
+ Hãng sản xuất: AIRTAC
3.2.10 Rơ le trung gian
Trên thị trường có nhiều loại rơ le trung gian như: rơ le trung gian 12V, rơ le trung gian 8 chân, rơ le trung gian 14 chân,… Vì chỉ cần sử dụng 1 tiếp điểm cho mỗi thiết bị nên em lựa chọn rơ le trung gian 8 chân 24VDC của OMRON mode LY2N.
59
Hình 3. 30: Rơ le trung gian OMRON LY2N
Thông số kỹ thuật:
+ Loại 8 chân dẹt to
+ Điện áp cuộn coil: 24VDC + Kiểu lắp đặt: Chân cắm + Dùng trên đế PTF08A-E + Dòng điện định mức: 10A + Độ bền: Đóng cắt 500.000 lần
3.2.11 Bộ nguồn 24V
Bộ nguồn 24V 2A được sử dụng cho máy đóng nắp. Nguồn 24V sẽ được sử dụng
cho việc cấp nguồn cho rơ le hoạt động.
Hình 3. 31: Bộ nguồn tổ ong 24V 2A
Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp đầu vào: AC 220V ( chân L và N)
60 + Điện áp điều chỉnh: +/- 10%
+ Công suất: 48V
+ Nhiệt độ làm việc: 0 – 45oC + Nhiệt độ bảo quản: - 20 – 85oC + Độ ẩm môi trường: 0 – 95%
+ Bảo vệ: Quá tải, quá áp, ngắn mạch
3.2.12 Nút nhấn, đèn báo
Máy đóng nắp sử dụng 3 nút nhấn: Start, stop và reset, ngồi ra cịn sử dụng
thêm nút nhấn khẩn cấp và 1 đèn báo nguồn.
Hình 3. 32: Nút Nhấn Sử dụng đèn báo nguồn màu đỏ Sử dụng đèn báo nguồn màu đỏ
Hình 3. 33: Đèn báo nguồn
Nút nhấn khẩn cấp là loại nút nhấn được sử dụng dừng máy trong các
61
tác động dễ dàng, khi bị tác động thì nút khẩn cấp duy trì trạng thái, muốn trở lại ban đầu thì phải xoay nút nhấn.
Hình 3. 34: Nút nhấn khẩn cấp 3.2.13 Áp tô mát 3.2.13 Áp tô mát
Áp tơ mát lag thiết bị đóng cắt tự động, nó có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện. Hình 3. 35: Nút nhấn khẩn cấp Thông số kỹ thuật: + Dòng điện định mức: 25A + Dòng điện ngắn mạch:4.5kA + Điện áp định mức: 230/400 VAC