TỐI ƯU THIẾT KẾ CƠ CẤU CHUYỂN PHÔI CHO MÁY IN LỤA BÁN TỰ ĐỘNG KIỂU MỚI
Để có thể thực hiện tốt được đề tài, tác giả đã lựa chọn phương án làm luận văn thạc sĩ kết hợp đồ án tốt nghiệp của nhóm sinh viên đại học để có thể tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí thực hiện đề tài. Việc gia cơng chế tạo ra máy in lụa được phân chia làm hai phần, phần lắp ráp chế tạo về mặt cơ khí sẽ được nhóm sinh viên đại học chịu trách nhiệm thực hiện. Về phần học viên cao học sẽ chịu trách nhiệm cho việc tính tốn đợng lực học và tối ưu hố cơ cấu chuyển phơi dựa trên lý thuyết các module đã xây dựng ở trên và lập trình, lắp ráp tủ điện điều khiển máy in lụa. Vì máy in lụa là sản phẩm kết hợp giữa nhóm sinh viên và học viên cao học nên nợi dung chương này sẽ được tham khảo dựa trên ý tưởng hai bên cùng đóng góp [51].
Giới thiệu máy in lụa kiểu mới
5.1.1 Ý tưởng thiết kế, nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật của máy in lụa tự động kiểu mới tự động kiểu mới
Dựa trên sự kết hợp giữa luận văn thạc sĩ và đồ án tốt nghiệp đại học của nhóm sinh viên [51], các tác giả đã phân tích ưu nhược điểm các cơ cấu chuyển phôi khác nhau và từ đó đã đưa ra được quyết định lựa chọn cơ cấu hình bình hành sẽ là cơ cấu phù hợp và tối ưu nhất cho máy in lụa kiểu mới, giúp đạt năng suất tối đa, tiết kiệm thời gian và hao tổn năng lượng không cần thiết.
Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý máy in lụa kiểu mới
Nguyên lý hoạt động của cơ chế chuyển phôi: Chi tiết in (2) từ máng trượt được đẩy vào vị trí 1, sau đó cơ cấu bốn khâu bản lề (3) chuyển đợng quay đều để nâng chi tiết in đến vị trí 2, cùng lúc này chi tiết tiếp theo từ máng trượt sẽ được đẩy vào vị trí 1. Cơ cấu bốn khâu bản lề (3) chuyển đợng vịng tiếp theo và nâng chi tiết ở vị trí 1, vị trí 2 sang vị trí 2, vị trí 3, lúc này khung in lụa (1) sẽ hạ xuống thực hiện quá trình in. Quá trình này được lặp đi lặp lại và tạo thành mợt quy trình khép kín.
5.1.2 Các cụm cơ cấu chính của máy in lụa kiểu mới
Thông số kỹ thuật của máy in lụa kiểu mới In trụ tròn với đường kính từ 70-100mm Sản lượng in tối đa là 860 sản phẩm/giờ
Thời gian làm việc là 12h/ngày trong thời gian 5 năm
5.1.2.1 Các cụm cơ cấu của máy in lụa kiểu mới
Để dễ dàng cho việc bảo trì cũng như sửa chữa, máy in lụa kiểu mới đã được tách ra làm nhiều cụm công tác khác nhau. Điều này cũng sẽ giúp cho việc lắp ráp trở nên dễ dàng hơn. Các bợ phận chính của máy in lụa được thể hiện ở các hình dưới đây:
Hình 5.2 Cụm dao in
Cụm khung in lụa có chức năng chứa mực in và là một trong những bộ phận quan trọng nhất quyết định chất lượng in của máy in lụa. Khung in lụa được đặt mua ở cơ sở chuyên làm khung in lụa trên địa bàn Tp.HCM.
Hình 5.3 Cụm khung in lụa
Hình 5.4 thể hiện cụm cơ cấu cấp phôi bằng cơ cấu 4 khâu bản lề. Đây cũng chính là phần quan trọng nhất của máy in lụa kiểu mới, vì nó chính là ý tưởng tạo nên sự khác biệt giữa máy in lụa kiểu mới so với các loại máy in lụa đã có trên thị trường hiện tại.
Hình 5.4 Cụm cơ cấu di chuyển phôi
Cụm cơ cấu nâng hạ khung in có nhiệm vụ tịnh tiến khung in lụa lên xuống, tạo lực đè khung lụa lên chai in để in hoa văn lên chi tiết cần in. Để in các vật trụ trịn xoay với các đường kính và chiều dài khác nhau, người dùng chỉ cần điều chỉnh chiều cao khung in lụa (hành trình của xy lanh nâng hạ khung lụa).
Hình 5.5 Cụm cơ cấu nâng hạ khung in
Cơ cấu cấp phơi và thốt phôi cũng đã được chế tạo để thuận tiện cho quá trình in cũng như tối ưu được thời gian và đạt được năng suất tốt nhất.
Hình 5.6 Thùng cấp và thốt phơi
Tủ điện sau khi lắp ráp hồn thiện được thể hiện trên hình 5.7. Hệ thống lập trình bằng PLC với màn hình cảm ứng dễ dàng cho người sử dụng.
Hình 5.7 Tủ điều khiển máy in lụa
5.1.2.2 Máy in lụa kiểu mới hoàn thiện
Từ những cụm cơ cấu riêng biệt ở trên, nhóm sinh viên cùng học viên đã phối hợp với nhau để lắp ráp hoàn chỉnh máy in lụa kiểu mới. Các kết quả sản phẩm in sẽ được đề cập trong đề tài đồ án tốt nghiệp của nhóm sinh viên [51].
Tối ưu hóa thiết kế cơ cấu chuyển phơi nhờ các module động lực học
5.2.1 Mơ hình tốn của cơ cấu chuyển phơi
Hình 5.9 Mơ hình cơ cấu bốn khâu bản lề
Mục tiêu của bài toán tối ưu hướng đến việc làm sao cơ cấu phải đảm bảo được tổng khối lượng của cơ cấu chuyển phôi là bé nhất. Mà vẫn đảm bảo được các ràng buộc kỹ thuật khác, thông tin cụ thể sẽ được đề cập thông qua các kiểu mục sau:
a. Hàm mục tiêu – Đảm bảo khối lượng của cơ cấu phải là bé nhất
1 1 2 2
2 min
m x x
b. Hàm ràng buộc
Trong quá trình chuyển đợng thì cơ cấu phải đảm bảo được mợt số điều kiện ràng buộc như sau:
o Giới hạn không gian làm việc Theo phương ngang:
max 𝑥𝐵 = max[𝑔1_𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒(𝑥) ≤ 0.6(𝑚)] Theo phương dọc:
max 𝑦𝐵 = max[𝑔2_𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒(𝑥) ≤ 0.3(𝑚)]
o Giới hạn tốc độ dịch chuyển theo phương ngang của hàng 2
2
xB
x v
o Giới hạn về phản lực tại điểm O
Max
O O