THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT ĐAI THUN I BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Giáo viên hướng dẫn Th s Hoàng Văn Vinh Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Cù Xuân Đức 1711050108 17DTDA2 Huỳnh Ngọc Lâm 1711050180 17DTDA2 Trần Văn Thức 1711050123 17DTDA2 TP Hồ Chí Minh, 2021 II BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY.
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Tính cấp thiết của đề tài
Xã hội đang phát triển nhanh chóng, và chính phủ đang khuyến khích các ngành nghề, bao gồm ngành in, phát triển cả về quy mô lẫn công nghệ Việt Nam đang tiếp nhận nhiều công nghệ in tiên tiến, tạo sự đa dạng và nâng cao chất lượng phục vụ nhu cầu khách hàng Tuy nhiên, nhiều cơ sở vẫn sử dụng phương pháp in lụa truyền thống, dẫn đến hiệu quả công việc và chất lượng sản phẩm thấp Công nghệ in lụa thủ công có một số ưu điểm nhất định.
Không cần nhiều vốn để tiếp cận với nghề
Phục vụ nhu cầu in số lượng ít
Nhưng có rất nhiều nhược điểm:
Bảng 1 Hình 1 1:In lụa thủ công
Chất lượng sản phẩm không đồng đều
Nhược điểm về yếu tố kỹ thuật
Công nghệ in lụa thủ công yêu cầu công nhân thực hiện tất cả các công đoạn bằng tay, từ pha màu, cố định khuôn in cho đến kéo mực để in hình lên vật liệu Quá trình này tiêu tốn nhiều thời gian, khiến mỗi công nhân chỉ có thể sản xuất từ vài trăm đến một nghìn sản phẩm mỗi ngày, tùy thuộc vào độ tỉ mỉ của bản in Trong bối cảnh nhu cầu sản lượng lớn ngày càng gia tăng, cần thiết phải tìm kiếm phương pháp thay thế có tính kinh tế hơn để đáp ứng nhu cầu này trong tương lai.
Hiện nay trên thị trường cũng có rất nhiều kỹ thuật in ấn, nhưng chủ yếu sử dụng hai phương pháp sau:
Phương pháp in lưới, hay còn gọi là in lụa, là một kỹ thuật in độc đáo dựa trên nguyên lý mực thấm qua hình ảnh để in lên bề mặt vật liệu Quá trình này bắt đầu bằng việc bịt kín mắt lưới bằng hóa chất màu, từ đó tạo ra hình ảnh sắc nét và chất lượng cao.
Hình 1 2: Máy in lụa bán tự động
Phương pháp in chuyển nhiệt là kỹ thuật sử dụng máy in phun màu để in hình lên giấy chuyển nhiệt, sau đó sử dụng máy ép nhiệt để chuyển mực từ giấy sang áo Trong quá trình này, áo trắng được đặt dưới cùng, giấy chuyển nhiệt ở trên với mặt in úp vào vải áo Nhiệt độ và thời gian ép sẽ được điều chỉnh tùy thuộc vào loại vải và giấy in Kết quả là mực in bám chắc vào vải áo sau khi quá trình ép hoàn tất.
Tuy nhiên các loại máy nói trên có một số nhược điểm:
Cả hai loại máy bán tự động này đều yêu cầu sự tham gia của công nhân trong quá trình sản xuất, bao gồm các công việc như pha mực in, điều chỉnh góc độ in và căn chỉnh vật liệu in cho phù hợp với khung.
Đối với in chuyển nhiệt thì giá thành rất cao, chỉ in được từng sản phẩm nhỏ, hình in không được đẹp mắt như in lưới
Vì những nhược điểm nêu trên, việc chọn loại máy này là không khả thi Nếu sử dụng một cách miễn cưỡng, người dùng sẽ phải đối mặt với việc tốn không gian lưu trữ, tiêu hao năng lượng và gia tăng chi phí bảo trì không cần thiết.
Tình hình nghiên cứu trong nước và đánh giá kinh tế của máy in lựa tự động
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Máy in lụa đã xuất hiện tại Việt Nam từ lâu, chủ yếu là máy cũ được nhập khẩu từ Nhật Bản và Đài Loan Sự chênh lệch giá giữa máy mới và máy cũ là nguyên nhân chính khiến nhiều cơ sở sản xuất lựa chọn máy second hand, mặc dù chúng đã lỗi thời Tuy nhiên, những máy này vẫn đáp ứng được nhu cầu sản xuất, do đó ngày càng trở nên phổ biến trong ngành in.
Trong thời gian gần đây, ngành chế tạo máy ở Việt Nam đã có những tiến bộ đáng kể Tuy nhiên, việc thuyết phục khách hàng mua máy chế tạo mới trong nước vẫn còn gặp nhiều khó khăn.
Gần đây, sự xuất hiện của máy móc giá rẻ từ Trung Quốc và Malaysia đã làm tăng áp lực cạnh tranh đối với các cơ sở chế tạo máy nhỏ lẻ tại Việt Nam, khiến cho khả năng cạnh tranh của họ trở nên khó khăn hơn.
Với nhu cầu ngày càng tăng trong sản xuất như đa dạng sản phẩm in, năng suất và chất lượng, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy in lụa đã trở thành một xu hướng quan trọng hiện nay.
Các máy móc được sản xuất tại Việt Nam thường được thiết kế bán tự động, chưa phát huy hết công suất in ấn
Một số hình ảnh về các dạng máy in hiện nay:
Hình 1 4:Máy in dạng tròn
Hình 1 5:Máy in dạng phẳng
Hình 1 6:Máy in dạng xoay
1.2.2 Đánh giá kinh tế của máy in lụa tự động
In lụa là dạng in thủ công, yêu cầu tay nghề cao từ công nhân có kinh nghiệm Mặc dù các công đoạn gia công hiện nay vẫn rẻ tiền, nhưng sự xuất hiện của máy in bán tự động sẽ cải thiện hiệu suất lao động và ổn định chất lượng sản phẩm Hơn nữa, nếu máy in được tự động hóa, chi phí nhân công sẽ giảm đáng kể và tạo thêm lợi ích kinh tế Điều này cũng giúp công nhân giảm áp lực do phải lặp đi lặp lại một động tác trong nhiều giờ.
Máy in lụa bán tự động là sản phẩm kỹ thuật quan trọng trong ngành in, giúp tăng giá trị lợi nhuận nhờ vào khả năng tạo ra bề mặt sản phẩm đồng đều và chất lượng cao Thiết bị này cho phép người điều khiển không cần có tay nghề in lụa cao, từ đó giảm thiểu chi phí nhân công và mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho doanh nghiệp in.
Mục tiêu nghiên cứu
Dựa trên thực trạng và các giải pháp đã đề cập, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế và chế tạo mô hình máy in lụa tự động.”
Tạo ra một máy in lụa, sản phẩm được tạo ra với yêu cầu như sau:
- Đạt kích thước theo yêu cầu cho trước: 217mm x 297mm
- Sản phẩm in ra màu sắc rõ ràng như bản in
Máy in cần đạt năng suất tối thiểu bằng hoặc vượt qua một nhân công, tức là sản xuất hơn 1000 sản phẩm mỗi ngày Nhờ khả năng điều khiển và vận hành nhiều máy cùng lúc, nhân công có thể tăng năng suất và giảm chi phí lao động trong quá trình sản xuất hàng loạt.
- Nghiên cứu chế tạo được máy in lụa có mang lại hiệu quả sản xuất và tối ưu giá thành.
Phạm vi và giới hạn nghiên cứu đề tài
Nghiên cứu máy ia lụa được ứng dụng trong ngành in ấn
Nghiên cứu về động cơ truyền động, thắng và ly hợp, cùng với bộ truyền động đai, đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất máy công nghiệp Ứng dụng của PLC và màn hình HMI giúp nâng cao khả năng điều khiển và giám sát quy trình sản xuất Ngoài ra, các loại cảm biến cũng góp phần quan trọng trong việc thu thập dữ liệu và cải thiện độ chính xác trong vận hành máy móc.
Nghiên cứu, thiết kế, tính toán và chế tạo thử nghiệm máy in lụa trong phạm vi doanh nghiệp ngành may thêu
Phạm vi nghiên cứu được tóm gọn trong chương trình học Đại học chuyên ngành kĩ thuật điều khiển và tự động hóa
Máy chỉ đáp ứng được nhu cầu cơ bản là in một bản in theo ý muốn của người dùng về số lượng và kích thước
Máy chỉ in được một vật liệu là giấy có kích thước là rộng 217mm, rộng 297mm, không in được lên các loại vật liệu khác
Điều khiển tốc độ động cơ theo biến tần
Phải có nguồn khí nén mới in được
Nhập trực tiếp dữ liệu cần thiết từ màn hình HMI và điều khiển bằng bộ điều khiển PLC, không điều khiển từ xa
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
Các công cụ của ngành in lụa
Khung lụa có khuân khổ nhất định và phù hợp
Cọ quét mực thanh gạt
Các hóa chất thích hợp như xăng, dầu, keo in, xà bông dung môi và các loại dầu có hoạt tính cao để pha màu in
Phim in hay bản in mẫu
Công nghệ làm bản in
In ấn lưới là một kỹ thuật sử dụng gỗ hoặc kim loại để tạo khuôn, với một tấm lưới căng lên trên Hình ảnh được hình thành khi mực chảy qua các lỗ của lưới trong quá trình in Trước đây, người ta thường sử dụng nến trắng, dầu bóng hoặc đất sét để vẽ trực tiếp lên khuôn, nhưng hiện nay, phương pháp vẽ trên giấy đã được cải tiến và phương pháp cảm quang ngày càng trở nên phổ biến hơn.
Vẽ lên nến trắng: làm nóng chảy nến, nhúng tấm lưới đã được khắc hoa văn vào rồi để nguội
Vẽ trên đất sét: dùng tấm lưới đã được đục lỗ, khắc hoa văn nhúng vào hồ đất sét rồi làm khô
Vẽ trên dầu bóng: quét dầu bóng lên tấm lưới, vẽ hoa văn bằng bút lông rồi phơi khô
Vẽ trên giấy: úp mặt giấy nến đã được khắc sẵn bằng dao lên trên tấm lưới, rồi làm chảy nến bằng bàn ủi, sau đó để nguội
Cảm quang, phương pháp được nâng cấp và cải tiến nhờ vào khả năng sao chép nguyên mẫu một cách chân thực
Phân loại kỹ thuật in lụa
Theo cách sử dụng khuôn in, có thể phân theo các hình thức:
In lụa trên bàn in thủ công
In lụa trên bàn in có cơ khí hóa một số thao tác
In lụa trên máy in tự động
Theo hình dạng khuôn in, có thể phân làm hai loại:
In dùng khuôn lưới phẳng
In dùng khuôn lưới tròn kiểu thùng quay
Theo phương pháp in, có tên gọi:
In trực tiếp: Là kiểu in trên sản phẩm có màu nền trắng hoặc màu nhạt, màu nền không ảnh hưởng đến màu in
In phá gắn: Là kiểu in trên sản phẩm có nền màu, mực in phải phá được màu nền và gắn được màu cần in lên sản phẩm
In dự phòng: Là in trên sản phẩm có màu nhưng không thể dùng kiểu in phá gắn được
Kỹ thuật in lụa, dù thực hiện bằng phương pháp thủ công, bán thủ công hay tự động, bao gồm các công đoạn chính như làm khung lụa, chế tạo bàn in, thanh gạt, pha chế chất tạo màu, hồ in và quy trình in.
Tìm hiểu nguyên lí máy in lụa
Các thao tác in lụa dạng phẳng được thực hiện như sau:
Quy trình in tay bắt đầu bằng việc người thợ in nâng khung lụa lên cao và quét một lớp mực lên vùng in Sau đó, khung in được hạ xuống phôi in, và người thợ sử dụng dao in để quét lại một lần nữa Mực sẽ thấm qua khe trống xuống phôi in, tạo ra sản phẩm in hoàn chỉnh.
Máy in lụa là thiết bị cơ khí hóa các thao tác in tay, cho phép in ấn trên nhiều mẫu mã hình dáng khác nhau Đối với sản phẩm chỉ có một màu, việc in bằng tay khá đơn giản Tuy nhiên, khi in nhiều màu, độ chính xác trong việc chồng màu và sự đồng đều của mực in trở nên khó khăn, do đó, sử dụng máy in hoặc đồ gạt chuyên dụng là cần thiết để đạt được chất lượng tốt nhất.
Các thao tác in lụa dạng phẳng được thực hiện như sau
Máy in lụa thực chất là quá trình tự động hóa các bước in tay Dưới đây là sơ đồ hoạt động của một máy in lụa bất kỳ.
Hình 2 1: các thao tác in lụa
Để đạt hiệu quả tối ưu cho máy in lụa một màu dạng phẳng khổ lớn, cần thực hiện các bước trong sơ đồ nguyên lý như hình 2.2 một cách chính xác và hiệu quả.
Phân tích và lựa chọn phương án thích hợp
Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày các phương án thiết kế để phân tích và lựa chọn phương án tối ưu nhất cho dự án.
Theo phân tích sơ đồ hình 2.2, các yếu tố tác động đến chất lượng và giá thành của máy cùng với sản phẩm do máy tạo ra bao gồm:
Bố trí các dao gạt và dao in, độ ổn định trượt dao trong quá trình in
Cân chỉnh lực đè của dao in cũng như dao gạt
Độ ổn định của bàn in
Độ rung của máy trong quá trình in đây là các thông số sẽ quyết định đến chất lượng máy
Ngoài các thông số trên, các yếu tố khác cũng quyết định đến chất lượng máy nhưng không đáng kể
2.5.1 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế cụm in
Cụm in là bộ phận quan trọng nhất trong máy in lụa, với mục tiêu thay thế các thao tác in thủ công bằng máy móc Máy in lụa hiện nay sử dụng hai dạng truyền động chính: cơ và khí nén, để thực hiện các chuyển động lắc của dao gạt và dao in.
Hình 2 2:Sơ đồ truyền động bằng xích
Hình 2 3:Sơ đồ bố trí cụm dao in truyền động bằng cơ
Dao 5 và dao gạt 6 được lắp đặt trên đế gá 4, cho phép điều chỉnh độ cao Đế gá 4 kết nối với bộ trượt 1 thông qua khớp bản lề 7, với góc xoay của đế gá 4 được giới hạn giữa hai chốt định vị 3 Bộ trượt 1 có khả năng di chuyển dọc theo trục 2, trong khi dây xích 8 liên kết với đế gá 4 bằng khớp bản lề.
Hình 2 4:Sơ đồ hoạt động khi in
Lúc dây xích 8 kéo về phía trái theo hướng mũi tên, đế gá 4 sẽ quay quanh chốt
Trong quy trình in, ép dao 7 sẽ xuống bề mặt lụa 9, trong khi đế gá 4 chỉ có thể quay một góc nhất định do đầu trên tì vào chốt 3 Khi đó, dây xích 8 sẽ kéo theo bộ trượt 1, tạo nên công đoạn in hoàn chỉnh.
Hình 2 5:Sơ đồ hoạt động khi gạt mực
Trong công đoạn gạt mực, dây xích 8 đổi chiều truyền động theo hướng mũi tên, khiến đế gá 4 quay quanh chốt 7 và tiếp xúc với chốt 3 Điều này làm cho dao gạt mực đè xuống mặt lụa 9, đồng thời nâng dao in 5 lên Khi đó, dây xích 8 sẽ đẩy cả bộ trượt 1 di chuyển, hoàn thành quá trình gạt mực Nguyên lý in này yêu cầu sự phối hợp đồng bộ trong chuyển động.
Nguyên lý làm việc giữa dây xích 8 và khớp nâng hạ trục 2 mang lại sự đồng bộ cao nhờ sự phối hợp giữa cam và tay biên từ cùng một nguồn truyền động, giúp tốc độ dao in được duy trì ổn định.
Nhược điểm của nguyên lý truyền động là làm cho cấu trúc máy trở nên phức tạp và cồng kềnh Đặc biệt, sự phối hợp chuyển động giữa cơ cấu nâng và cơ cấu kéo cần phải đồng bộ và được điều khiển bằng hệ thống cam Hơn nữa, khi thay đổi chiều chuyển động của bộ phận in, sẽ xảy ra va đập và ồn, do đó chỉ phù hợp cho những máy có khổ in nhỏ.
- 4Truyền động bằng khí nén
Hình 2 6:Sơ đồ truyền động bằng khí nén
Trong hình 2.6, xi lanh không ti 1 kết hợp với đế gá 7 di chuyển theo hai chiều dọc của thân xi lanh Hai xi lanh giống nhau 2 và 3 được bố trí trên đế gá 7, trong quá trình in, đế gá 7 trượt sang trái, xi lanh 2 đẩy xuống và xi lanh 3 rút lên Khi gạt mực, xi lanh 3 đẩy xuống, xi lanh 2 rút lên và đế gá 7 di chuyển sang phải Ưu điểm của phương án truyền động bằng khí nén là có kết cấu nhỏ gọn và dễ dàng chế tạo nhờ vào việc các bộ phận trượt chính được tích hợp trên thân xi lanh.
Nhược điểm: Đối với phương án này ta cũng phải thiết kế bộ nâng hạ cho bàn in hoặc toàn bộ khung in
Sử dụng khí nén cho bàn in có kích thước vừa là một giải pháp hiệu quả Khi chọn phương án truyền động bằng khí nén, cần thiết kế cụm nâng hạ cho bàn in hoặc cho cơ cấu in một cách hợp lý.
2.5.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế cụm nâng hạ
Cụm nâng hạ có thể thiết kế bàn in cố định, cụm in nâng hạ hoặc cụm in cố định còn bàn in nâng hạ lên xuống
Khi thiết kế cụm này, cần lưu ý rằng dao in và bàn in có khả năng tháo rời dễ dàng, điều này rất quan trọng trong trường hợp cần thay khung.
Hình 2 7:Sơ đồ nâng hạ cụm in
Bộ phận nâng hạ cụm in được thiết kế trên 4 trục và liên kết qua hai thanh giằng, cho phép toàn bộ cụm in hạ xuống bàn in khi in Gá dao sẽ trượt dọc theo trục và khi hoàn thành hành trình, xi lanh sẽ đẩy cụm in lên và kéo gá dao về, kết thúc một chu kỳ in Ưu điểm của thiết kế này là sử dụng xi lanh khí nén, mang lại sự đơn giản trong chế tạo và độ chính xác tương đối cao.
Nhược điểm : Cần dùng hai xi lanh đồng bộ, gây khó khăn cho trục dẫn hướng
Hình 2 8:Sơ đồ nâng hạ bàn in
Bàn 3 được thiết kế với bốn trục dẫn hướng 6 và cơ chế nâng hạ bằng cam lệch tâm 8 Khi bàn in di chuyển lên, gá dao 1 sẽ trượt trên trục 2 Cuối hành trình, khi bàn in hạ xuống, gá dao 1 sẽ trượt ngược lại để thực hiện công đoạn gạt mực.
Với phương án này, ta có thể thay thế các trục 6 bằng các xi lanh khí nén Ưu điểm : Cụm in không bị ảnh hưởng khi nâng hạ bàn,
Nhược điểm : Chế tạo phức tạp hơn
Ta chọn phương án nâng hạ cụm in vì dễ thiết kế và hoạt động ổn định hơn nâng hạ bàn in.
Yêu cầu và giải pháp
Dựa theo yêu cầu về loại máy in lụa của công ty, chúng ta sẽ đưa ra một số giải pháp chế tạo như sau:
Chức năng: Tất cả mọi hoạt động của máy đều là tự động
Sử dụng băng tải để di chuyển vật liệu, dùng cảm biến để phát hiện và thực hiện các thao tác in ấn
Phục vụ in sản xuất công nghiệp với tốc độ có thể thay đổi
Sử dụng phương pháp in lụa thông thường, và dùng biến tần để thay đổi tốc độ của băng chuyền
Hơn năng xuất của một người làm thủ công hiện tại (> 10 sản phẩm/ 1 phút
Thiết kế - chế tạo dựa trên năng suất yêu tính toán vận tốc, số lượng băng tải để có năng xuất theo yêu cầu đặt ra
Thiết kế của máy in lụa được tối ưu hóa cho mô hình in, với khuôn in và băng tải lớn hơn khổ giấy A4, mang lại hiệu suất cao Hệ thống điều khiển được thiết kế dễ dàng và thuận tiện, sử dụng màn hình HMI để giúp người dùng thao tác một cách hiệu quả.
Bảng 2 1:Yêu cầu chức năng và giải pháp chế tạo
Sử dụng các nguyên vật liệu dễ tìm ở thị trường Việt Nam để dễ dàng cho việc bảo trì và sửa chữa
THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Ý tưởng thiết kế tổng quát
1 Chân băng tải 9 Xi lanh điều khiển dao
2 Dây đai băng tải 10 Khuôn in
3 Khung băng tải 11 Gối đỡ vòng bi băng tải
4 Xi lanh nâng hạ in 12 Động cơ băng tải
5 Bát dao gạt mực 13 Bát cố định khuôn in với xi lanh
6 Bát đỡ xi lanh bộ phận in 14 Bát cố định xi lanh với băng tải
7 Xi lanh điều khiển hướng gạt mực
8 Bát gắn xi lanh với bộ phận dao gạt
Thiết kế chi tiết cơ khí
Băng tải được cấu tạo từ nhiều bộ phận chính như chân, khung băng tải, con lăn chủ động, con lăn bị động, con lăn đỡ dây, cơ cấu tăng đơ, dây băng tải và động cơ giảm tốc Nguyên lý hoạt động của băng tải dựa vào việc con lăn chủ động quay, tạo ra lực ma sát giúp dây băng tải chuyển động Bộ phận này không chỉ tiếp liệu vào để in mà còn đảm nhiệm vai trò gá bắt toàn bộ hệ thống in, đảm bảo hoạt động hiệu quả của toàn bộ thiết bị.
Khung inox được cấu tạo từ các thanh vuông inox hình bậc thang, đảm bảo độ vững chắc cho toàn bộ hệ thống Thiết kế này không chỉ nâng đỡ bộ phận băng tải mà còn hỗ trợ hệ thống in Các bass ở phần đầu có lỗ để gắn ốc vào băng tải, tăng cường tính ổn định và hiệu quả cho quá trình vận hành.
Hình 3 3: Bản vẽ chân băng tải
Khung băng tải là bộ phận chính, được chế tạo từ inox với hình chữ nhật, đảm bảo khả năng chịu lực tối ưu Trên khung, các lỗ khoét với kích thước khác nhau được sử dụng để gắn các bộ phận như chân, động cơ, con lăn, gối đỡ và hệ thống in Đặc biệt, đầu không gắn động cơ có lỗ điều chỉnh gối đỡ, giúp tăng giảm độ căng dây đai một cách linh hoạt.
Hình 3 5: Bản vẽ khung băng tải
Hình 3 6:Gối đỡ vòng bi
Gối đỡ vòng bi có mặt bích hình vuông được thiết kế với bốn vị trí cố định vào khung băng tải, với UC lỗ côn và UC nằm theo hướng mặt bích Sản phẩm này là bi cầu được bao bọc bởi lớp vỏ hợp kim gang chịu lực, mang lại độ bền cao và khả năng chống nứt khi va đập mạnh Với khả năng chịu tải lớn và tốc độ quay phù hợp, gối đỡ này rất thích hợp cho các hệ thống băng tải.
Hình 3 7: Bản vẽ gối đỡ vòng bi
Con lăn là bộ phận quan trọng giúp dây đai hoạt động nhờ lực ma sát Hệ thống bao gồm hai con lăn: con lăn chủ động gắn với động cơ và con lăn bị động Khi con lăn bị động quay, nó tạo ra chuyển động cho băng tải thông qua lực ma sát giữa con lăn và dây đai.
Dây đai PVC kích thước 25cm*280cm là lựa chọn lý tưởng để vận chuyển vật thể phục vụ cho in ấn, nhờ vào khả năng chịu lực và chịu nhiệt tốt Bề mặt nhám ở dưới dây đai giúp tăng cường ma sát với con lăn, đảm bảo quá trình vận chuyển diễn ra ổn định và hiệu quả.
2 bề mặt cao Do vật thể in mỏng nhẹ không đòi hỏi chịu nhiều tác động nên sử dụng dây đai cũng có kích thước mỏng
Hình 3 9:Dây đai băng tải
Hình 3 10:Bộ phận khuôn in
Bộ phận khuôn in hình chữ nhật được làm từ chất liệu inox, có kích thước 22,6cm x 39cm, lý tưởng để lắp vừa khuôn mẫu in kích thước 22cm x 37cm.
Trên khuôn, các lỗ được khoét để kết nối giữa băng tải và bộ phận in thông qua hệ thống nâng hạ Bộ phận này đóng vai trò quan trọng như xương hỗ trợ việc gắn khuôn in mẫu.
Hình 3 11: Bản vẽ Bộ phận khuôn in
3.2.3 Bộ phận phận điều khiển dao gạt mực
Hình 3 12:Bộ phận phận điều khiển dao gạt mực
Cơ cấu gạt mực được lắp đặt trên khuôn in và kết nối với bộ phận dẫn hướng gạt, đảm nhiệm chức năng phân phối mực đều lên bề mặt khuôn Cơ cấu này bao gồm hai li xanh, có nhiệm vụ điều khiển việc nâng hạ dao gạt, được cố định trên pass chữ U Khi hoạt động, xi lanh một sẽ hạ xuống để trải mực đều lên khuôn, sau đó xi lanh hai sẽ thực hiện chức năng hạ xuống.
1 nâng lên để gạt mực về Hệ thống gồm các bộ chi tiết sau:
Dao gạt mực có thiết kế hình chữ nhật với kích thước 5cm x 15cm, chiều cao phù hợp để gạt mực lên pass và chiều dài tối ưu cho mẫu in Sản phẩm được làm từ chất liệu nhựa dẻo mỏng, giúp trải mực một cách mềm mại và linh hoạt.
Bát gắn dao gạt mực:
Hình 3 14:Bát gắn dao gạt mực Bản vẽ chi tiết:
Hình 3 15: Bản vẽ bát gắn dao gạt mực
Bass cố định dao với xi lanh:
Hình 3 16:Bass cố định dao với xi lanh Bản vẽ chi tiết:
Hình 3 17: Bản vẽ bát cố định dao với xi lanh
Bát cố định hệ thống dao với xi lanh:
Hình 3 18:Bát cố định hệ thống dao với xi lanh
Hình 3 19: Bản vẽ bát cố định hệ thống dao với xi lanh
Xi lanh dẫn động dao gạt:
Bộ phận truyền động của lưỡi dao cắt hoạt động nhờ lực khí nén, với mỗi lưỡi dao được dẫn động bởi một xi lanh khí nén có hành trình 20mm Điều đặc biệt là các xi lanh này có thể được điều khiển độc lập, giúp tăng tính linh hoạt trong quá trình cắt Xi lanh được gắn chắc chắn với khung và lưỡi dao gạt thông qua các bát gá xi lanh, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định và chính xác.
Hình 3 20:Xi lanh dẫn động dao gạt
3.2.4 Bộ phận điều khiển hướng gạt
Cơ cấu điều khiển hướng gạt mực được thực hiện bằng một xi lanh khí nén trượt theo phương nằm ngang, được gắn vào một bên khuôn in thông qua gá đỡ chữ A cao 17 cm Con trượt trên xi lanh kết nối với bộ phận dao, cho phép mỗi lần trải mực, xi lanh thực hiện hành trình đưa bộ phận dao trải đi và quay trở lại Bộ khung này đảm bảo sự ổn định và chính xác trong quá trình in.
Hình 3 21:Bộ phận điều khiển hướng gạt
Xi lanh trượt dẫn động hướng gạt được lắp đặt trên gá chữ A và nằm trong khuôn in, có nhiệm vụ điều khiển bộ phận dao gạt mực di chuyển qua lại Để đáp ứng thiết kế và nhu cầu của khuôn in, xi lanh có hành trình 300 mm, được thiết kế dạng trượt với bass vuông, sử dụng chất liệu nhôm nhẹ nhằm giảm thiểu trọng lượng hệ thống in và hỗ trợ hoạt động hiệu quả của bộ phận nâng hạ in.
Hình 3 22:Xi lanh trượt dẫn động hướng gạt
Hình 3.23:Bát đỡ xi lanh Bản vẽ chi tiết
Hình 3 24:Bát cố định khuôn in với xi lanh Đảm nhiệm chức năng cố định xi lanh và cơ cấu dao Được làm từ vật liệu inox
304 có thiết kế chữ A đơn giản, giúp nâng đỡ hệ thống dao gạt hiệu quả và đảm bảo độ nhẹ cần thiết để xi lanh có thể thực hiện chức năng nâng hạ in.
3.2.5 Bộ phận nâng hạ hệ thống in
Cơ cấu hoạt động gồm 2 xi lanh được gá cố định ở hai bên băng tải có nhiệm vụ nâng hạ hệ thống in khi được cấp liệu in
Bát bắt xi lanh với bộ phận in
Hình 3 25:Bát bắt xi lanh với bộ phận in Bản vẽ chi tiết:
Hình 3 26: Bản vẽ Bộ phận nâng hạ hệ thống in
Bass cố định xi lanh với băng tải:
Chức năng của sản phẩm là cố định xi lanh vào băng tải bằng hai ốc vít, với lỗ tròn có kích thước θ25.00 để đảm bảo sự chắc chắn Sản phẩm được thiết kế hình chữ L và làm từ chất liệu inox bền bỉ.
Hình 3 27:Bass cố định xi lanh với băng tải Bản vẽ chi tiết:
Hình 3 28; Bản vẽ Bass cố định xi lanh với băng tải
Chọn thiết bị cơ khí
3.3.1.Bộ phận băng tải cấp liệu
Để in ấn hiệu quả, cần có thiết bị cấp liệu phù hợp, cho phép điều chỉnh tốc độ theo yêu cầu của người dùng, có thể nhanh hoặc chậm Có hai giải pháp cho vấn đề này: sử dụng cánh tay robot để gắp liệu vào in hoặc áp dụng các phương pháp khác.
Sử dụng băng chuyền để đưa liệu vào là một giải pháp hiệu quả, tuy nhiên, việc áp dụng cánh tay robot lại yêu cầu sự phức tạp về chi tiết và chi phí cao, đồng thời tốc độ cấp liệu cũng bị giới hạn so với băng tải.
Sử dụng băng tải giúp tăng tốc độ cấp liệu so với cánh tay robot, đồng thời không cần nguồn khí Hệ thống này cho phép điều chỉnh tốc độ cấp liệu một cách linh hoạt, có thời gian sử dụng lâu dài và dễ dàng thay thế các chi tiết.
Bộ phận băng tải cấp liệu trong hệ thống in có chức năng cung cấp nguyên liệu nhẹ, do đó không cần thiết phải sử dụng băng tải với khung quá cứng hay động cơ lớn Kích thước dây đai băng chuyền cần phù hợp với loại liệu được cấp vào để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
3.3.2 Tính toán xi lanh hệ thống in
Khuôn in mẫu bao gồm các bộ phận điều khiển ép khuôn và một phần quét mực lên bề mặt in Để đảm bảo tốc độ in nhanh và dễ điều khiển, có hai phương án giải quyết: sử dụng xi lanh khí nén hoặc động cơ truyền động đẩy qua dây đai và puly Động cơ truyền động đẩy cho phép điều khiển chuyển động chính xác và gần như ngay lập tức Tuy nhiên, việc sử dụng động cơ này sẽ làm tăng chi phí so với xi lanh khí nén, đồng thời chiếm diện tích và có thiết kế phức tạp hơn.
Sử dụng xilanh khí nén giúp tiết kiệm chi phí và an toàn hơn so với động cơ truyền động đẩy, mặc dù chuyển động điều khiển in sẽ chậm hơn Xilanh khí nén cần nguồn khí để hoạt động, nhưng cho phép điều chỉnh tốc độ ra và vào một cách dễ dàng.
Hệ thống xi lanh trong đề tài đóng vai trò quan trọng trong việc nâng hạ khung in, kiểm soát hướng chải mực và điều khiển dao chải Kết quả thí nghiệm thực tế cho thấy cần một lực đáng kể để nâng khuôn in cánh tay, đặc biệt khi sử dụng chất liệu nặng, đồng thời lực cần thiết để quét mực cũng khá lớn.
36 cánh tay lực quét này cũng không phụ thuộc quá nhiều vào lực đẩy và lực điều khiển dao quét là ngón tay lực này cũng khá nhỏ
Thí nghiệm như sau : treo một vật có độ nặng tang dần để xác định lực cần thiết có thể nâng bộ phận in
Kết quả thí nghiệm cho thấy khi treo các quả cân từ 10 kg đến 12 kg vào một cạnh của tấm inox nặng 6 kg, chỉ có một cạnh của tấm inox được nâng lên Tuy nhiên, khi thêm một quả cân vào cạnh bên, tấm inox được nâng lên một cách dễ dàng.
Từ đó suy ra lực nâng:
Khi lựa chọn xilanh đẩy, chúng tôi chỉ tập trung vào phần xilanh nâng hạ bộ phận in Các bộ phận khác không quá phụ thuộc vào lực sinh ra từ xilanh, mà chỉ cần chú ý đến hành trình và đường kính trục của xilanh.
Sau khi tham khảo thị trường thì chúng em đã chọn mua xilanh đơn cấp khí 2 đầu của hãng SMC với mã sản phẩm là AIRTAC MAL32
Xi lanh có đường kính trong 32mm và hành trình 200mm, với khả năng chịu áp suất tối đa lên đến 1 Mpa Đường kính trục đầu ra của xi lanh là 8mm.
Lực sinh ra khi xilanh tiến ra:
F tiến là lực đẩy xilanh p là áp suất tối đa của xilanh
D là đường kính của xi lanh
Lực sinh ra lớn hơn yêu cầu
Lực sinh ra khi khi xilanh lùi:
8 = 226.19 N Trong đó: d là đường kính trục xilanh
Trong quá trình thiết kế hệ thống nâng cho máy in, việc sử dụng một xi lanh nằm lệch về một bên sẽ dẫn đến lực đẩy không đồng đều Để khắc phục vấn đề này, chúng tôi đã thiết kế thêm một xi lanh nữa song song với xi lanh đầu tiên, nhằm đảm bảo lực nâng được phân bổ đều ở cả hai bên.
Hình 3 29: Xi lanh nâng hạ khung in
Xi lanh cho bộ phận điều khiển hướng quét
Hình 3 30:Xi lanh cho bộ phận điều khiển hướng quét
Xi lanh cho bộ phận dao quét
Hình 3 31:Xi lanh cho bộ phận dao quét
THIẾT KẾ ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN
Thiết kế điện
4.1.1 Sơ đồ thiết kế điện
Hình 4 1:Sơ đồ thiết kế điện
4.1.2.1 Tính toán vận tốc quy về trục động cơ truyền động Động cơ truyền động là thành phần dẫn động chính của hệ thống Thông qua việc tính toán vận tốc, momen xoắn, công suất dựa trên yêu cầu về năng suất đã đề ra ta có thể chọn được động cơ truyền động thích hợp
Yêu cầu năng suất in: vận tốc in: 15 sản phẩm /phút
Thời gian in là 3s Trong đó chia thời gian dừng và in lý thuyết là 2s, thời gian tải sản phẩm là 2s
Giả sử một tờ giấy A4 dài 29,7cm, nếu máy in có khả năng in 15 sản phẩm trong 1 phút, thì tổng chiều dài in ra sẽ là 445,5cm Điều này có nghĩa là máy in cần 2 giây để in một sản phẩm trên tờ giấy A4 dài 29,7cm.
Vậy thời gian băng tải chạy để hoàn thành 1 sản phẩm là: t = 2s
Vận tốc dài của băng tải là: υ= 𝐿
Chọn đường kính bánh đai: d1 = 70 mm
Chu vi của bánh đai:
Số vòng quay cần thiết của bánh đai để hoàn thành một sản phẩm (trong điều kiện dây đai không trượt):
Nbánh đai ct = Ldây /Cbánh đai = 2227/219,8 = 10,1 vòng
Tốc độ quay cần thiết: ntrục ct = Nbánh đai ct /t = 5,05 vòng /s = 303 vòng /phút
Suy ra vận tốc quy về trục động cơ truyền động là: ntrục = 303 vòng /phút
3.1.2.2 Tính toán momen xoắn quy về trục động cơ truyền động
Chọn kích thước của trục: dài 200 mm, bán kính 17 mm
Khối lượng của trục là: mtrục = (17 2 π.200.7,8) / 10 6 = 0,122 kg + Trục căng và ép đai:
Chọn kích thước của trục: dài 200 mm, bán kính 17 mm
Khối lượng của trục là: m trục = (17 2 π.200.7,8) / 10 6 = 0,122 kg
+ Bánh lăn truyền động và căng đai:
Kối lượng riêng: 7800 kg/m 3 Khối lượng thực tế của bánh lăn truyền động: 1 kg
- Tính toán momen quán tính:
+ Momen quán tính trục chính:
I trục = mr 2 = 0,122.17 2 = 35,25 kg.mm 2 + Momen quán tính trục căng và ép đai:
I bánh lăn = mr 2 = 0,122.17 2 = 35,25 kg.mm 2 + Momen quán tính của bánh lăn truyền động:
I bánh lăn = mr 2 = 1.60 2 = 3600 kg.mm 2 + Momen quán tính của bánh lăn căn đai:
Ibánh căn đai = 1 25 2 b5 kg/mm 2
Cả hệ chuyển động bao gồm: 1 trục chính, 1 trục căng đai, 1 bánh lăn truyền động và 1 bánh lăn căng đai,
- Momen cản khi khởi động:
Hệ số ma sát trượt giữa nhựa và kim loại là: μ = 0,2 - 0,22
Lực ma sát lăn rất nhỏ so với lực ma sát trượt Ta cho hệ số ma sát lăn bằng 1/10 hệ số ma sát trượt:
Momen cản được tạo ra do ma sát lăn và ma sát trượt là:
Mc = Mms = Fmst R + Fmsl.R = (8,8.60) + (0,88.60) = 580 N.mm = 0,58 N.m Momen cần để quay cả hệ là:
Công suất cần thiết của động cơ truyền động tại đầu trục:
9.55 = (1,946.303)/9,55 = 61,75 W Với hệ số làm việc là 1,7 thì công suất động cơ truyền động tối thiểu:
3.1.2.4 Kết luận chọn động cơ truyền động
Động cơ truyền động 3 pha AC OM USM590-502W có công suất 200W, momen khởi động đạt 0,73 N.m và momen định mức là 0,62 N.m, với tốc độ hoạt động 1200 RPM.
Khi lựa chọn hộp giảm tốc với tỷ lệ 1:12,5, tốc độ của động cơ truyền động sẽ giảm xuống còn 96 vòng/phút, trong khi momen đầu ra của hộp giảm tốc đạt 7,3 N.m.
Cấp nguồn bộ điều khiển tốc độ động cơ, cho phép động cơ hoạt động
Thay đổi tốc độ động cơ thông qua biến trở của bộ điều khiển tốc độ động cơ
4.1.3 Chọn cảm biến và công tắc hành trình
Theo nguyên lý hoạt động, xilanh bộ nâng hạ khung và xilanh bộ phận gạt mực cần sử dụng công tắc hành trình Tổng cộng có 4 xilanh yêu cầu 4 công tắc hành trình và một cảm biến phát hiện sản phẩm Chúng tôi chọn công tắc hành trình loại Z15G - Kacon và cảm biến từ phát hiện hàng loại Aotoro.
Hình 4 2:Sơ đồ nguyên lý của cảm biến từ
Cảm biến từ sẽ phát hiện hàng và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển để hạ khung in Khi khung in chạm vào công tắc hành trình 1, bộ gạt mực sẽ hoạt động Sau khi hoàn thành, khung in sẽ nâng lên khi chạm vào công tắc hành trình 2.
4.1.4 Chọn relay động cơ dẫn động chính
Theo yêu cầu điều khiển động cơ Ta cần sử dụng 2 relay trung gian loại 14 chân, điện áp kích 24vDC
Dễ dàng tìm mua ở các cửa hàng bán hàng điện tử
Sử dụng nguồn DC 24v để điều khiển thiết bị điện AC 220v
Tiện lợi (có 4 cặp tiếp điểm thường đóng và thưởng mở)
Hình 4 3:Sơ đồ nguyên lý relay điều khiển động cơ
Relay điều khiển động cơ hoạt động khi bộ điều khiển gửi tín hiệu cấp nguồn cho cuộn dây của relay Khi đó, cặp tiếp điểm thường mở của relay sẽ chuyển sang trạng thái thường đóng, từ đó cung cấp nguồn cho động cơ để nó hoạt động.
4.1.5 Chọn biến tần vì ta chọn động cơ có công xuất 200W nên biến tần ta chọn có của hãng DELTA loại: RS-485
Điện áp ngõ vào: 1 pha 220VAC
Điện áp ngõ ra: 3 pha 220VAC
Hình 4 4: Sơ đồ biến tần
Van điện từ nhóm em sử dụng là loại van điện từ của hãng TPC
Hình 4 5:Sơ đồ nguyên lý điều khiển van điện từ
Bộ điều khiển hoạt động bằng cách tiếp nhận và xử lý tín hiệu đầu vào, sau đó xuất tín hiệu từ các module ngõ ra Y2, Y3, Y4, Y5 để kích hoạt cuộn dây relay trung gian Điều này dẫn đến việc kích hoạt tiếp điểm thường mở, từ đó điều khiển cuộn dây trong van điện từ, làm thay đổi trạng thái đóng ngắt hơi cho xilanh nâng và hạ khung in, cũng như gạt mực trái phải.
- Các thiết bị kết nối với Bộ điều khiển:
Cảm biến phát hiện sản phẩm input 1
Công tắc hành trình input 4
Gạt mực sang trái output 1
Gạt mực sang phải output 1
Bảng 4 1: Thông tin các thiết bị kết nối với PLC
Để giải quyết vấn đề điều khiển và vận hành máy, chúng tôi đã quyết định sử dụng PLC Mitsubishi FX1N-14MR, với 7 ngõ vào và 5 ngõ ra, dựa trên nguyên lý hoạt động đã nêu.
Do yêu cầu cần sử dụng 5 ngõ vào và 5 ngõ ra nên nhóm chúng em chọn PLC loại Mishubishi FX1N-14MR có 7 ngõ vào và 5 ngõ ra
Dễ lập trình với phần mềm hỗ trợ có sẵn và quen thuộc
Dễ dàng tìm mua và thay thế khi cần thiết
Hỗ trợ giao tiếp các thiết bị khác được sử dụng trong hệ thống như màn hình hiển thị HMI
Hình 4 6: Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển bắt đầu bằng việc nhận tín hiệu từ các thiết bị đầu vào như cảm biến, công tắc hành trình và nút nhấn thông qua các module đầu vào X0 đến X7 Sau đó, CPU sẽ xử lý tín hiệu này và xuất ra các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra Y0 đến Y5, nhằm điều khiển các thiết bị ngõ ra như động cơ, xilanh và relay.
Màn hình HMI DELTA DOP-107BV cho phép người dùng nhập các thông số cần thiết trực tiếp, giúp máy hoạt động nhanh chóng và tiện lợi hơn Việc này không chỉ tiết kiệm thời gian vận hành mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng cho người dùng.
Hỗ trợ kết nối RS422 dễ dàng cho việc kết nói với PLC
Khả năng lập trình tương đối đơn giản
Độ lớn màn hình to hơn các sản phẩm của các hãng khác khi cùng mức tiền
Có thể tìm mua dễ dàng
Hình 4 7:Sơ đồ nguyên lý kết nối màn hình HMI
4.1.9 Sơ đồ nguyên lý tổng
Hình 4 8:Sơ đồ nguyên lý tổng
Thiết kế điều khiển
Hình 4 9: Quy trình hoạt động
- Dựa theo quy trình hoạt động ta có: Lưu đồ giải thuật như sau
Hình 4 10:Lưu đồ thuật toán
THI CÔNG – LẮP RÁP MÔ HÌNH
Thi công – lắp ráp phần cơ khí
5.1.1 Gia công phần cơ khí
5.1.1.1 Gia công bộ phận băng tải
Mua loại thanh vuông inox được bán sẵn trên thị trường và gia công bằng phương cắt từng đoạn và hàn lại với nhau
Mua inox 3 li dạng tấm được bán sẵn trên thị trường và gia công bằng phương pháp cắt laser trên bản vẽ autocad
Chúng tôi thiết kế gối đỡ phù hợp dựa trên kích thước lỗ trên bộ khung băng tải Số lượng gối đỡ là ba, trong khi con lăn còn lại được gắn trực tiếp vào động cơ.
Hình 5 3:Gối đỡ vòng bi
Con lăn băng tải được chế tạo từ ống thép hình trụ tròn với đường kính 7 cm và chiều dài 20 cm Ở giữa là một thanh ti bằng thép có khả năng chịu lực và va đập tốt, với đường kính 17 mm, kết nối với vòng bi gối đỡ và trục động cơ Đặc biệt, đầu bên động cơ của thanh ti được thiết kế dài thêm 5 cm để dễ dàng kết nối vào lỗ trục động cơ.
Hình 5 4:Con lăn băng chuyền
5.1.1.2 Gia công bộ phận khuôn in
Khuôn in được chế tạo bằng công nghệ cắt laser dựa trên bản vẽ thiết kế, sử dụng chất liệu inox tấm 3 li Sau khi cắt, khuôn sẽ được đưa vào máy chấn để tạo thành bốn góc vuông 90 độ, hình thành một khuôn chữ nhật Chức năng của khuôn là giữ cố định mẫu, và kích thước khuôn sẽ được thiết kế phù hợp với từng mẫu cụ thể.
Hình 5 5:Gia công bộ phận khuôn in 5.1.1.3 Gia công bộ phận điều khiển dao gạt mực
Sản phẩm được chế tạo từ vật liệu inox tấm, thiết kế trên phần mềm AutoCAD và cắt bằng công nghệ laser Chi tiết có dạng chữ L với kích thước tương ứng với độ dài của hai dao Một dao được sử dụng để chải mực, trong khi dao còn lại đảm nhiệm việc gom mực lại.
Hình 5 6:Gia công bộ phận điều khiển dao gạt mực
Bass cố định dao với đầu xi lanh có thiết kế dạng chữ U, giúp gắn dao một cách chắc chắn Nó có nhiệm vụ chính là cố định dao và điều chỉnh lưỡi dao tại đầu xi lanh, với số lượng sử dụng là 2.
Hình 5 7:Bass cố định dao với đầu xi lanh
Bass cố định hệ thống dao với xi lanh điều khiển hướng gạt
Dạng chữ U được gắn vào bộ phận xi lanh của dao, có nhiệm vụ đưa dao ra giữa khuôn in và cố định hệ thống dao một cách chắc chắn.
Hình 5 8:Bass cố định hệ thống dao với xi lanh điều khiển hướng gạt
5.1.1.4 Bộ phận khiển hướng gạt
Bass cố định hệ thống dao gạt với khuôn in
Gia công inox dạng tấm hình chữ A được thực hiện bằng công nghệ cắt laser, sau đó chấn chữ L và hàn thủ công thêm một thanh góc để tăng cường khả năng chịu tải và độ ổn định cho hệ thống dao gạt Bộ phận này được gắn cố định vào một cạnh của khuôn, trong khi bộ phận xi lanh điều khiển được lắp đặt cố định bên trên để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hình 5 9:Bass cố định hệ thống dao gạt với khuôn in
5.1.1.5 Gia công bộ phận nâng hạ hệ thống in
Bass cố định xi lanh với băng tải được thiết kế dạng chữ L, sử dụng chất liệu inox bền bỉ Sản phẩm được gia công bằng công nghệ cắt laser và dập góc vuông chính xác Có hai bass, một cạnh được cố định vào hai bên băng tải, trong khi đầu còn lại kết nối với hai xi lanh, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong quá trình vận hành.
Hình 5 10:Gia công bộ phận nâng hạ hệ thống in
Bass cố định hệ thống in với xi lanh
Gia công bằng tấm inox , được cắt laser và chấn góc Số lượng bass là 2 được bắt vào hai cạnh của khuôn và cố định trên đầu xi lanh
Hình 5 11:Bass cố định hệ thống in với xi lanh
5.1.1.6 Các khó khăn khi gia công
Trong quá trình gia công, nhóm chúng em đã gặp nhiều khó khăn Ban đầu, chúng em thống nhất chọn nhôm với độ dày 6mm cho hệ thống in, nhưng do nhôm quá giòn nên không thể gia công bằng phương pháp chấn Sau khi tính toán, chúng em đã quyết định thay thế bằng inox với độ dày 3mm Thêm vào đó, do phải gia công nhiều chi tiết tại các điểm khác nhau, một số chi tiết lắp ráp không khớp với bản vẽ, dẫn đến sai số Vì vậy, chúng em đã phải gia công sửa lại bằng tay để đảm bảo sự chính xác.
Do hạn chế về kiến thức thực tế trong gia công, chúng tôi đã gặp phải một số vấn đề như bản vẽ gia công không đạt tiêu chuẩn, lựa chọn phương pháp gia công không phù hợp cho một số chi tiết, và thiếu kích thước trong bản vẽ dẫn đến thời gian gia công kéo dài Thêm vào đó, một số chi tiết cần gia công bằng phương pháp cắt laser sau đó lại phải gia công bằng phương pháp chấn, nhưng bản vẽ cung cấp chỉ là bản vẽ sau khi chấn, buộc công ty gia công phải tạo lại bản vẽ cắt laser, từ đó làm tăng thời gian và chi phí gia công.
Việc tìm mua nguyên liệu gia công với số lượng ít gặp nhiều khó khăn, bao gồm thời gian gia công kéo dài do các trục trặc khách quan và sự khó khăn trong việc tìm kiếm cơ sở gia công cho những chi tiết nhỏ lẻ khác.
5.1.2 Lắp ráp phần cơ khí
5.1.2.1 Lắp ráp bộ phận băng chuyền
Các bước lắp ráp thể hiện bản vẽ bên dưới
Hình 5 12:Lắp ráp bộ phận băng chuyền
Hình 5 13:Hình ảnh thực tế 5.1.2.2 Lắp ráp bộ phận khung in
Hình 5 14:Lắp ráp bộ phận khung in
Hình 5 15:Hình ảnh thực tế 5.1.2.3 Lắp ráp bộ phận điều khiển dao gạt mực
Hình 5 16:Lắp ráp bộ phận điều khiển dao gạt mực
1 Bát cố định hệ thống dao với xi lanh điều khiển hướng gạt
3 Bát cố định dao với xi lanh
Hình 5 17:Hình ảnh thực tế
5.1.2.4 Lắp ráp bộ phận điều khiển hướng gạt
Hình 5 18:Lắp ráp bộ phận điều khiển hướng gạt
Hình 5 19:Hình ảnh thực tế 5.1.2.5 Lắp ráp bộ phận nâng hạ hệ thống in
Hình 5 20:Lắp ráp bộ phận nâng hạ hệ thống in
1 Bát cố định xi lanh vơi băng tải
2 Bát cố định khuôn in vơi xi lanh
Hình 5 21:Hình ảnh thực tế
5.1.2.6 Lắp ráp tổng thể máy
Hình 5 22:Lắp ráp tổng thể máy
Thi công – lắp ráp phần điện
Hình 5 23:Lắp ráp thiết bị điện vào trong tủ
Hình 5 24:Bố trí màn hình HMI
Thi công điều khiển
5.3.1 Thiết kế giao diện HMI
Sử dụng phần mềm DOPSoft 4.00.08 để lập trình cho HMI DOP-107BV Để bắt đầu, bạn chỉ cần nhấn đúp chuột vào biểu tượng trên màn hình desktop để khởi động phần mềm Giao diện chính của phần mềm sẽ xuất hiện ngay sau đó.
Bước 2: Trong phần HMI List : chọn đúng loại 107BV đó nhấm vào Next
Bước 3: chọn COM1 để dể kết nối với PLC, trong phần Manufacturers chọn Mitsubishi, phần series chọn FX series, phần interface chọn RS485 sau đó nhấn vào Finish
68 Bước 4: Giao diện làm việc chính của chương trình:
Ta quan tâm đến các công cụ sau:
Tạo Toggle Switch: Nút nhấm Bit
Tạo Bit Lamp: Hiển thị trạng thái đèn báo
Tạo dòng ký tự văn bản
Tạo Numeric, dùng để nhập/xuất dữ liệu từ các thanh ghi
Hình 4 11 Giao diện chương trình HMI
Sử dụng phần mềm lập trình GX Works2 trong gói phần mềm MELSOFT Application của Misubishi
Bước 1: Nhấn đúp chuột vào biểu tượng trên desktop để khởi động chương trình Từ giao diện chính ta chọn New để tạo Project mới
70 Bước 2: Chọn PLC series: FXCPU, PLC Type: FX1N/FX1NC, Nhấn OK
Giao diện làm việc chính của phần mềm:
Bước 3: Cài đặt Parameter cho PLC để kết nối với PLC:
Kích vào comumnication, sau đó kích vào connection1
Bước 4: Nhấp vào biểu tượng có tên Serial USB để mở bảng PC side i/F, sau đó chọn RS-232C và COM3, đảm bảo rằng số COM này trùng khớp với số COM mà màn hình HMI đã kết nối với máy tính.
Vậy là ta đã thành thiết lập cấu hình để PLC và HMI có thể giao tiếp với nhau thông qua RS485
Xem thêm ở phụ lục chương trình
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN
Các bước vận hành máy
Bước đầu tiên là kiểm tra tình trạng máy, đảm bảo rằng tất cả các thành phần như dao cắt, xilanh và dây dẫn khí đều ở vị trí ban đầu.
Bước 2: Chuẩn bị nguyên liệu in là giấy, đảm bảo đủ số lượng để tránh tình trạng hết giấy Cấp giấy vào băng tải một cách cẩn thận, sao cho phần giấy không bị lòi ra ngoài.
Bước 3: Đảm bảo cung cấp điện cho hệ thống trước khi khởi động máy Nếu máy không khởi động hoặc chỉ một số thiết bị hoạt động, hãy tắt máy, ngắt nguồn điện và kiểm tra lại hoặc liên hệ với đội bảo trì.
Bước 4: Nhập các thông số về số lượng in vào hệ thống thông qua màn hình HMI
Để bắt đầu in, hãy nhấn nút bắt đầu và theo dõi nguyên liệu in Trong quá trình này, cần bổ sung giấy khi sắp hết và đảm bảo rằng giấy in được đưa vào máy một cách gọn gàng, không bị lộn xộn.
Sau khi hoàn tất quá trình in, việc kiểm tra tình trạng máy móc và vị trí của các thiết bị như dao cắt và xilanh là rất quan trọng Cuối cùng, hãy vệ sinh máy để đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt nhất.
Bước 7: Nhấn nút tắt máy và cúp nguồn điện
Những kết quả đạt được
Dựa trên nhiệm vụ do thầy Ths Hoàng Văn Vinh giao, nhóm chúng em đã dành 3 tháng nghiên cứu tài liệu và thiết kế khả thi cho đề tài “Thiết kế máy in lụa tự động” Qua quá trình tìm hiểu và chế tạo, đề tài đã hoàn thành đúng hạn Các thành viên trong nhóm đã nỗ lực học hỏi về các sản phẩm máy in lụa hiện có để xây dựng kế hoạch thiết kế hiệu quả nhất Đề tài đã đạt được các mục tiêu cơ bản như mong đợi.
Kiểm soát được số lượng sản phẩm được in nhờ cảm biến tiệm cận báo số lượng sản phẩm về màn hình HMI
Hạn chế được nhân công và thời gian làm việc nhờ có bộ xử lý của plc và băng tải truyền
Đã làm tăng được khả năng in với số lượng nhiều một cách nhanh chóng
Thực hiện được cả ban ngày và ban đêm với một vài nhân sự là có thể vận hành được máy
Chế tạo ra được hệ thống phân loại sản phẩm và giám sát Scada dễ dàng, đầy đủ chức năng một cách tiết kiệm
Sau thời gian thực tập và hoàn thành luận án tốt nghiệp, các nhiệm vụ ban đầu liên quan đến đề tài đã được thực hiện đầy đủ Một số kết quả lý thuyết đạt được bao gồm:
Tìm hiểu về quy trình in lụa thủ công
Tìm hiểu về các loại mực in trên thế giới sử dụng trong ngành in lụa
Hiện nay, nhu cầu in lụa trên thế giới và tại Việt Nam đang gia tăng đáng kể Việc đánh giá thị trường in lụa không chỉ giúp hiểu rõ hơn về xu hướng tiêu dùng mà còn cung cấp cái nhìn tổng quan về các loại máy in lụa tự động hiện có Mỗi loại máy in lụa tự động đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng in ấn.
Dựa trên quy trình in lụa thủ công đã nghiên cứu, chúng tôi đã phân tích kết cấu máy theo từng cụm, xác định sơ đồ nguyên lý hoạt động và sơ đồ động học của các máy in lụa.
Hướng phát triển và một số đề xuất
Bên cạnh những kết quả đã đạt được, đề tài có thể tiếp tục được phát triển theo một số khía cạnh sau:
Thiết kế thêm hệ thống cấp liệu vào băng tải một cách tự động, sẽ làm tăng hiệu năng của máy trong quá trình sản xuất
Thiết kế mới và cải tiến chi tiết trong cụm gá khung lụa và bàn in giúp rút ngắn quá trình gá lắp khung lụa, từ đó nâng cao độ chính xác cho việc in chồng màu.
Để tối ưu hóa năng suất máy in, cần xem xét yếu tố chuyên biệt hóa cho từng nhóm vật liệu in, từ đó áp dụng biện pháp phù hợp cho việc đưa sản phẩm đầu vào và lấy sản phẩm đầu ra Ý tưởng này có thể dẫn đến việc thiết kế một cơ cấu tự động hóa nhằm nâng cao hiệu quả trong quá trình sản xuất.
Thiết kế hệ thống máy sấy băng tải là cần thiết để làm khô hoàn toàn mực in sau khi in chồng màu Đối với sản phẩm in bằng mực dẻo, việc sấy khô hoàn toàn là bước quan trọng cuối cùng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
