Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
5.9. Thiết kế cơ khí
- Dựa trên kết quả đã tính toán, nhóm lựa chọn sử dụng vật liệu hợp kim nhôm, sắt với phương pháp gia công CNC để cắt gọt, tạo hình các chi tiết cơ khí.
- Đối với cơ cấu cụm cân lực có gắn kim hàn và cơ cấu truyền động trục Z, nhóm đã sử dụng mẫu có sẵn từ đơn vị cung cấp máy hàn cell Pin 1 trục, điều khiển thủ công.
53
Hình 52. Cơ cấu cụm cân lực có gắn kim hàn
Hình 53. Cơ cấu trục Z nhóm đã sử dụng
- Nhóm đã thiết kế lại phần đệm gắn giữa cụm cân lực và cơ cấu trượt của trục Z để kiểm soát chính xác kích thước của toàn cơ cấu
Hình 54. Miếng đệm gắn giữa trục Z và con trượt được thiết kế lại
54
Hình 55. Cơ cấu trục Z khi phân rã các cụm chi tiết
Hình 56. Cơ cấu cụm cân lực khi phân rã các chi tiết
- Để tạo chuyển động trượt cho trục X và Y, nhóm đã thiết kế cơ cấu vít me kết hợp cùng cụm con trượt thẳng với kích thước cho trục X và Y lần lượt là 600mm và 400mm.
Hỡnh 57. Cơ cấu trục Y dài 400mm sử dụng vớt me ứ8 và cơ cấu thanh, con trượt
55
Hỡnh 58. Cơ cấu trục X dài 600mm sử dụng vớt me ứ8 và cơ cấu thanh, con trượt - Để kiểm soát hành trình, tránh hiện tượng trượt bước của động cơ bước cũng như hiện
tượng trượt do cơ cấu khớp nối trục, nhóm sử dụng thêm Encoder và thiết kế bộ phận gá đặt cho Encoder
Hình 59. Cơ cấu gá đặt cho Encoder sử dụng “Miếng gá Encoder” và trụ đồng
Hình 60. Cơ cấu trục Y sau khi gắn Encoder
- Nhóm đã chọn thiết kế cơ cấu cho máy hàn cell Pin tương tự như cơ cấu của máy in 3D thông dụng với trục Z được gắn lên trên trục X và trục Y gắn lên bàn máy
56
Hình 61. Cơ cấu của máy in 3D thông dụng
- Cụm trục Z gồm động cơ bước, cụm cõn lực gắn kim hàn, cơ cấu trượt, trục vớt me ứ12 và các chi tiết bảo vệ, gá đặt liên quan có khối tượng lên đến 5kg, do đó khi thiết kế miếng gá đặt cụm trục Z lên trên thanh trượt trục X, nhóm đã thiết kế thêm cơ cấu trợ lực nhằm tăng độ bền vững của cơ cấu và đảm bảo khả năng hoạt động bình thường của chi tiết con trượt.
- Cơ cấu gồm “gối đỡ trục trợ lực” làm bằng vật liệu nhựa PLA, sử dụng công nghệ in 3D để tạo hình. Gối đỡ được bắt trực tiếp vào miếng trung gian gắn cụm trục Z với thanh trượt X và có lỗ để bắt bulong lục giác M6 vào thanh trượt của trục Z, đảm bảo được gắn cố định với trục Z. Gối cú gắn 2 con trượt LM8UU sử dụng cho thanh trượt trũn ứ8
Hình 62. Chi tiết gối đỡ trợ lực cho cụm trục Z
57
Hình 63. TÍnh toán khoảng cách để lắp bulong M6 vào thanh trượt của trục Z - Thanh trợ lực nhúm sử dụng là thanh trượt trơn ứ8 vật liệu Inox 304 dài 500mm.
- Để gắn cố định thanh trợ lực và gối đỡ bên trên, nhóm đã thiết kế phần gối cố định sử dụng thanh ke vuông nhôm định hình, gối đỡ trục SK8 và “Đệm gắn SK8-trục 600”
Hỡnh 64. Cơ cấu gối cố định gắn thanh trục trợ lực ứ8
- Thành phần sau cùng là cụm trục Z được gắn cố định lên thanh trượt X với cơ cấu trợ lực để chịu tải trọng từ khối lượng của cụm trục Z và áp lực cần cho quá trình hàn cell Pin.
Hình 65. Gắn cố định trục Z với trục X và thanh trợ lực
58
- Bàn làm việc gắn lên trục Y, làm từ vật liệu nhựa Mica Acrylic như hình, được thiết kế để có thể gá được nhiều cell pin và có thể thay đổi số lượng Cell trong 1 lần hàn.
Hình 66. Bàn làm việc được gắn trực tiếp vào thanh trượt Y
- Bàn làm việc kết hợp cùng các chi tiết “gối đỡ A”, “gối đỡ C”, “Miếng chặn A”, “miếng chặn C” tạo thanh cơ cấu bàn làm việc có thể thay đổi cell pin trong 1 lần hàn.
Hình 67. Cụm bàn làm việc có thể thay đổi được số lượng cell pin trong 1 lần hàn - Số pin nhỏ nhất cụm bàn làm việc có thể gá đặt là 2, số Cell lớn nhất có thể gá đặt là 60.
Mô hình thực tế với thiết kế này đã có thể thây đổi cell pin trong một lần hàn nhưng chưa đạt kỳ vọng của nhóm do không có có cấu trượt tối ưu nên thời gian để thay đổi khuôn rất lâu.
59
Hình 68. Có cấu bàn làm việc thay đổi được cell pin sau khi hoàn thiện
- Nhóm sử dụng 4 thanh nhôm định hình 20x20x500 để gắn cố định cơ cấu trục X-trục Z với mặt bàn cố định,
Hình 69. Máy hàn cell pin thiết kế cơ khí ban đầu
- Nhóm thiết kế thùng điện đặt ở dưới bàn cố định sử dụng sắt chữ V với các kích thước đã thể thiện trên tập bản vẽ, cùng 4 miếng Mica bao quanh 4 mặt để chứa các linh kiện điện, điện tử như biến áp, VĐK, Driver điều khiển,…
60
Hình 70. Thiết kế khung sắt cho tủ điện đặt bên dưới bàn cố định
- Thiết kế cơ khí ban đầu gặp khó khăn khi lắp đặt do cụm trục Z sau khi gắn vào trục X thì các thạnh nhôm định hình thì có khối lượng quá nặng, hơn 7kg. Từ đó quá trình lắp đặt vào bàn cố định rất khó khăn. Do vậy, nhóm đã điều chỉnh thiết kế, thêm 2 thanh nhôm định hình 20x20x200 làm chân đỡ, vừa tăng độ bền vững, giẳm phụ thuộc vào mặt bàn gỗ và cơ cấu tự có khả năng đứng vững
Hình 71. Cơ cấu cơ khí thay đổi để tăng độ bền vững và tối ưu công đoạn lắp máy - Do máy có sử dụng Driver điều khiển động cơ và mạch hàn thời gian BTA100 với bảng
điều khiển nên nhóm điều chỉnh “tấm trước” thêm các lỗ để lắp đặt bảng điều khiển cho các driver trên.
61