Nghiên cứu tự động hóa cấp phôi cho máy in lụa dạng phẳng

-Tiến hành mô phỏng nguyên lý hoạt động trên máy tính và chế tạo hệ thống thực để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy.. Sau khi điểm qua một số cở sở in lụa trên địa bàn tỉnh

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Phan Đình Huấn

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2005

3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP.HCM, ngày tháng năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: ĐẶNG PHÚC HƯNG Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 07/08/1976 Nơi sinh: Mang Thít - Vĩnh Long Chuyên ngành: Cơ khí chế tạo máy MSHV: 00403079

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỰ ĐỘNG HÓA CẤP PHÔI CHO

MÁY IN LỤA DẠNG PHẲNG

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu lý thuyết để thiết kế một hệ thống cấp phôi và nhận sản phẩm

-Tiến hành mô phỏng nguyên lý hoạt động trên máy tính và chế tạo hệ thống

thực để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 17/01/2005

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/09/2005

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Phan Đình Huấn

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông

qua

Ngày tháng năm 2005

LỜI CẢM ƠN

Chân thành bày tỏ lòng biết ơn PGS.TS Phan Đình Huấn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này

Chân thành bày tỏ lòng biết ơn KS Trương Công Tiễn, KS.Hoàng Thiên Sơn đã tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện luận văn này

Chân thành cám ơn quí thầy cô đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong học tập và nghiên cứu khoa học

Xin cám ơn Phòng đào tạo sau đại học, Trung tâm bảo dưỡng công nghiệp (Đại học Bách Khoa TP.HCM), đã tạo điều kiện tốt cho tôi về trang thiết bị, tài liệu trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Xin cám ơn Lãnh đạo Sở Khoa học và Công nghệ Vĩnh Long, Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học & Công nghệ Vĩnh Long, các đồng nghiệp, các bạn học viên cao học CTM14 và gia đình đã ủng hộ, giúp đỡ tôi trong học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Xin chân thành cám ơn!

5

TÓM TẮT LUẬN ÁN CAO HỌC

Luận án được thực hiện gồm có 5 chương:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Giới thiệu sự cần thiết của đề tài, mục tiêu đề tài, nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và qui trình thực hiện

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ

Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu nhất Nêu nguyên lý hoạt động của hệ thống Mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống

C HƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG

Tính toán chọn công suất động cơ, kiểm tra bền một số chi tiết chịu lực, tính toán hiệu quả đầu tư của hệ thống

CHƯƠNG 4: THIẾT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Đưa ra sơ đồ mạch điều khiển toàn bộ hệ thống

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Nhận xét và hướng phát triển của đề tài

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

I.2 CƠ SƠ QUY TRÌNH IN LỤA

I.2.1 Nguyên lý in lụa

I.2.2 Các bước trong quy trình in lụa

I.3 MÁY IN LỤA – NHỮNG GIẢI PHÁP ĐÃ CÓ TRÊN THẾ GIỚI VÀ

VIỆT NAM

I.3.1 Các giải pháp đã có trên thế giới

I.3.2 Các dạng máy in lụa hiện nay

I.3.3 Tình hình máy in lụa ở Việt Nam

I.4 NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT TRONG LUẬN VĂN

Chương 2: NGUYÊN LÝ VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ

II.1 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP PHÔI

II.1.1 Yêu cầu của hệ thống cấp phôi

II.1.2 Kết cấu tổng thể của hệ thống

II.1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

II.1.4 Nguyên lý hoạt động của cụm cấp

II.1.5 Nguyên lý hoạt động của cụm băng tải

II.1.6 Nguyên lý hoạt động của cụm thu

II.2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

II.2.1 Thiết trên môi trường đồ hoạ 3D

II.2.2 Cụm cấp – Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

II.2.3 Cụm băng tải – Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

II.2.4 Cụm thu – Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

7

II.2.5 Bộ cấp phôi tự động

Chương 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG

III.1 TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG

III.1.1.Máy in

III.1.2 Băng tải

III.1.3 Cụm máy in và băng tải

III.1.4 Cụm cấp

III.1.5 Cụm thu

III.2 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG

III.2.1 So sánh hiệu quả kinh tế của máy in có hệ thống cấp phôi và

không có hệ thống cấp phôi

III.2.2 Tính thời gian thu hồi vốn

III.3 TÍNH TOÁN CÁC THỐNG SỐ CƠ BẢN

III.3.1 Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống cấp phối

III.3.2 Tính toán chọn động cơ của hệ thống nhận sản phẩm

Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

IV.1 Yêu cầu của hệ thống điều khiển

IV.2 Sơ đồ hoạt động toàn máy

IV.3 Mô tả chu trình hoạt động của hệ thống điều khiển

IV.4 Sơ đồ mạch điều khiển toàn bộ hệ thống

IV.5 Sơ đồ mạch điều khiển cụm cấp

IV.6 Sơ đồ mạch điều khiển cụm máy in và băng tải

IV.7 Sơ đồ mạch điều khiển cụm thu

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

V.1 CÁC VẤN ĐỀ ĐẠT ĐƯỢC

VI.2 CÁC VẤN ĐỀ CẦN PHÁT TRIỂN THÊM

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN PHỤ LỤC

Phụ lục I (Các bản vẽ cụm cấp)

Phụ lục II (Các bản vẽ băng tải)

Phụ lục III (Các bản vẽ cụm thu)

73

74

9

Chương 1: TỔNG QUAN

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế nước ta nói chung và đồng bằng sông Cửu Long nói riêng, hiện nay nhu cầu in ấn trên các bao bì, các thùng cactông, lịch, danh thiếp v v của các cơ sở sản xuất kinh doanh ở đồng bằng sông Cửu Long là rất lớn

Trước nhu cầu đó nhiều cơ sở in lụa ra đời, thế nhưng quy trình in lụa ở đây chủ yếu là thủ công nên năng suất không cao, in không đẹp, cần nhiều chi phí cho thuê mướn lao động Sau khi điểm qua một số cở sở in lụa trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long tôi nhận thấy rằng hầu hết các cơ sở đều thực hiện thủ công, một số cơ sở khá hơn thì có dùng máy nhưng chưa có hệ thống cấp phôi tự động nên sử dụng nhân công khá đông do đó giá thành in khá cao

Vì vậy việc thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi và nhận sản phẩm in lụa một cách tự động là một vấn đề cần thiết mang nhiều ý nghĩa kinh tế – kỹ thuật Hệ thống này có cấu tạo không phức tạp, dễ dàng vận hành và chăm sóc bảo dưỡng, đáp ứng được công suất của máy, giá thành thấp

Trên cơ sở kế thừa các kết quả nghiên cứu có hệ thống về các loại máy in lụa và nguyên lý làm việc của các loại máy in lụa khác nhau, luận văn này thực hiện nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ phận cấp phôi và nhận sản phẩm in cho một máy in lụa dạng phẳng có sẵn Bộ phận này thực hiện một cách tự động, nhanh chóng và chính xác nhằm giảm chi phí thuê mướn lao động và nâng cao chất lượng sản phẩm cho các cở sở in lụa

I.2 CƠ SỞ CỦA QUY TRÌNH IN LỤA

I.2.1 NGUYÊN LÝ IN LỤA

In lụa là một kiểu kỹ thuật in Nó sử dụng một bản lưới rất đơn giản vào việc in ấn Bản lưới là một loại vật chất dạng lưới như vải sợi, vải lụa hoặc lưới… Lưới đước trải trên khung bằng gỗ hoặc bằng kim loại Sau đó, các mắt lưới được bịt kín bằng hóa chất chuyên dùng, chỉ chừa những chỗ có vân hoa (có chi tiết in) để cho mực thấm qua in trên vật liệu in

Phương tiện chính của công nghệ in lụa là khuôn in Ngoài ra còn có : bàn

in, dao gạt, các dụng cụ chế mực và xử lý sản phẩm sau khi in

I.2.2 CÁC BƯỚC TRONG QUY TRÌNH IN LỤA

1/ Bước 1 : Chuẩn bị vật liệu

Để tránh các lỗi trong quá trình in, ta nên chuẩn bị một số các thiết bị in sau:

11

a/ Khung của khuôn in

Khung có thể làm bằng nhôm hoặc gỗ Khung in phải đáp ứng được các tiêu chuẩn là: chắc, bền, nhẹ nhàng, không bị cong vênh khi sấy, hoặc bị trương nở khi rửa và không bị biến dạng trong quá trình sử dụng Quy trình chung để làm khung của khuôn in bao gồm các bước sau :

+ Xác định kích thước của khung khuôn in : Khung khuôn in thường có cấu tạo hình chữ nhật Kích thước của khung được xác định tùy theo kích thước của hình cần in Thông thường người ta lấy kích thước bên trong của khung để làm chuẩn và xác định như sau :

· Chiều dài của khuôn in : Cần có khoảng trống (không có hình in), tính từ biên của hình in đến sát mép khung là 10 – 15cm Khoảng trống này để chứa mực in và để cho dao gạt dịch chuyển dễ dàng khi thao tác

· Chiều ngang của khuôn in : Bề ngang trong lòng khuôn in phải lớn hơn bề ngang của hình in, để tạo thành khoảng trống dọc theo hai bên thành khung, giúp cho lưới in tiếp xúc dễ dàng với sản phẩm cần in Thường khoảng trống này là 5 – 6cm (tính từ mép khung đến biên của hình in) Nếu hình in quá gần với mép khung in thì phần biên của hình in có thể bị nhòe (do dư mực in) hoặc bị nhạt màu hơn những phần khác (do thiếu mực in)

+ Chọn tiết diện thành khung : Chiều rộng của thành khung có thể lấy bằng hoặc lớn hơn chiều cao của chúng Việc lựa chọn này còn phụ thuộc vào kích thước của khuôn in Nếu chiều rộng của thành khung quá nhỏ so với kích thước của khung, khi căng lưới thành khung sẽ bị cong vào Nếu thành khung quá cao sẽ ảnh hưởng đến thao tác gạt mực in, nhưng nếu thành khung quá thấp khi in mực in sẽ bị văng ra ngoài

b/ Lưới in

Trong các vật liệu chế tạo khuôn in, lưới in là vật liệu quan trọng nhất nó

có ảng hưởng trực tiếp đến chất lượng in Nếu chọn lưới in không phù hợp sẽ

không đạt kết quả in như mong muốn Có thể dùng các loại lưới từ dệt tơ tằm, sợi

tổng hợp, sợi kim loại v v Lưới in có các thông số kỹ thuật cần quan tâm khi

chọn sau :

- Độ mịn của lưới : Độ mịn của lưới được xác định dựa theo mật độ sợi dọc

trên 1cm và mật độ mắt lưới trên 1cm2 Lưới thô là lưới có mật độ sợi và mật độ

mắt lưới nhỏ, kích thước mắt lưới và sợi lưới to Ngược lại là lưới mịn Trên thị

trường hiện nay độ mịn của lưới được thể hiện dưới các dạng hình thức ký hiệu

như : Nchỉ số , Tchỉ số Các chỉ số càng cao thì lưới càng mịn

+ Thí dụ : Loại lưới N40 (T40) chỉ rằng loại lưới này có 40 sợi trên

1cm và 1600 mắt lưới trên 1cm2

- Tỷ lệ giữa đường kính sợi lưới và chiều rộng mắt lưới : Dưới đây là một

vài số liệu liên quan đến tỷ lệ giữa đường kính sợi lưới và chiều rộng mắt lưới ở

một vài loại lưới thông dụng :

+ Lưới N100 có chiều rộng mắt lưới là 0,06mm và đường kính sợi là

0,04mm

+ Lưới không được có những lỗi dệt như : chỗ nối sợi, chập sợi, các vết xước của sợi…

+ Các sợi lưới phải song song, các sợi dọc và sợi ngang phải vuông góc nhau

+ Lưới phải thoáng, sợi lưới có tiết diện tròn cho mực in đi qua dễ dàng

+ Lưới phải có độ đàn hồi và mềm dẻo cần thiết để nhả mực in và dễ tách khỏi vật in sau khi in xong

+ Lưới phải nhẵn và trơ để không bám mực in và các dung dịch rửa lưới

+ Lưới phải được đan sao cho sợi dọc và sợ ngang định vị chắc chắn với nhau, không bị xô lệch khi căng lên khung và nhất là khi gạt dao in qua lại trên mặt lưới

Trước khi làm khuôn in cần lựa chọn loại lưới in cho phù hợp Khi chọn lưới in người ta dựa vào những tiêu chuẩn sau :

- Loại vật liệu cần in

- Đặc điểm của hình in (chi tiết lớn hay nhỏ, đường nét thẳng hay cong, nhiều màu hay ít màu)

- Chất lượng và đặt tính của mực in

Nếu chọn được lưới in phù hợp thì hình in sẽ đẹp và dễ in Khi in chỉ cần ấn nhẹ con lăn hay dao gạt là mực in sẽ thấm vừa đủ qua mắt lưới xuống vật cần in, bảo đảm màu đều và đầy đặn

c/ Bàn in

Yêu cầu quan trọng nhất đối với bàn in là phẳng, chắc, và có độ đàn hồi nhất định để khuôn in có thể tiếp xúc đều với mặt sản phẩm cần in Mặt bàn

dao gạt được dễ dàng hơn Mặt bàn in có thể làm bằng gỗ hoặc bằng kính

Hình 1.3 Lưới in

+ Góc nghiêng của dao không đổi trong suốt quá trình in

+ Aùp lực đè lên dao phải không đổi

2/ Bước 2 : Căn lưới in lên khung và làm sạch lưới

Khi căng lưới lên khung, lưới in cần ở trạng thái ẩm (thấm ướt bằng nước hoặc bằng các dung dịch thích hợp) Ở trạng thái này, sợi lưới trương nở nên dễ kéo dãn hơn, thuận lợi cho việc căng chỉnh lưới Mặt khác, khi lưới đã định vị lên

Hình 1.4 Bàn in

Hình 1.5.Dao gạt mực in

khung và sấy khô, lưới sẽ căng hơn vì nó co lại, khuôn sẽ ít bị biến dạng khi sử dụng Có nhiều cách căn lưới, trong luận văn nàu chỉ giới thiệu cách phổ biến nhất đó là :

+ Kéo căng đồng thời bốn góc lưới Khi thấy đã đều thì định vị tạm thời cả bốn góc lưới (bằng nẹp đinh ở phía ngoài) Sau đó tiếp tục căn, chỉnh lý và cố định dần theo bốn cạnh khung Khi thấy đã đạt yêu cầu thì cố định hoàn toàn lưới vào khung

Sau khi căng lưới lên khung lưới cần được làm sạch để tách bỏ những tạp chất có trong quá trình dệt lưới Pha dung dịch sau để làm sạch lưới

+ Xà phòng 5 gram + Na2CO3 1 gram + Nước 1 lít Quá trình làm sạch lưới theo các bước sau (hình 1.6)

- Cho dung dịch này vào một bình và xịt lên mặt lưới

- Dùng bông lau xốp lau bề mặt lưới

- Tiếp theo xả kỹ bằng nước sạch

- Dùng máy sấy sấy khô

Hình 1.6 Làm sạch lưới

17

3/ Bước 3 : Pha chế dung dịch cảm quang

Trong kỹ thuật in lụa người ta thường dùng 2 loại dung dịch cảm quang sau:

a/ Dung dịch keo Crom – getalin :

Cách pha như sau :

b/ Dung dịch Crom - PVA

Chuẩn bị dung dịch 1 :

PVA 12g

Nước 88ml

Cho nước PVA vào bình, khuấy đều Sau đó ngâm ở nhiệt độ phòng trong

12 giờ Đun cách thủy ở 75 – 800C cho tan hoàn toàn

4/ Bước 4 : Tráng dung dịch cảm quang lên khuôn in

Việc này phải được thực hiện một cách cẩn thận, đúng kỹ thuật vì nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm in Dưới đây là những yêu cầu kỹ thuật của việc tráng phủ keo :

- Trước tiên công việc này cần tiến hành trong bóng tối hoặc ánh sáng màu đỏ hay da cam

- Khi tráng phủ dung dịch keo phải được giữ ở 40 – 450C

- Màng keo phủ phải mỏng, đều, lấp kín hết các mắt lưới

- Khi tráng phủ không được dừng lại giữa chừng để tránh tạo ngấn

Quá trình tráng phủ keo có thể được mô tả như sau :

- Cho dung dịch keo vào trong một cái muỗng (hình 1.7)

19

- Đặt khuôn lưới nghiêng một góc 450 Một tay cầm muỗng và một tay giữ khuôn Đặt muỗng vào phía dưới khuôn và kéo lên đỉnh khuôn Lặp lại bước này nhiều lần cho đến khi đạt được chiều dày lớp keo mong muốn

- Quét keo lên mặt bên kia lưới với cùng thao tác như trên

- Sau đó dùng máy sấy sấy khô ở 300C trong 30 phút

5/ Bước 5 : Chụp phim lên khuôn in

Thời gian chụp hình phụ thuộc vào các yếu tố sau :

- Độ nhạy cảm ánh sáng của màng cảm quang : Lớp màng cảm quang phủ trên lưới in cáng nhạy cảm đối với ánh sáng thì thời gian chụp càng nhanh

Hình 1.7 Tráng dung dịch cảm quang

- Mật độ và đặt tính của hình chụp : Hình chụp có đường nét mảnh thì thời gian chụp sẽ nhanh Ngược lại thời gian chụp sẽ lâu hơn

- Mật độ của lưới in : Mật độ của lưới in càng cao thời gian chụp càng nhanh

- Cường độ nguồn sáng : Nguồn sáng càng mạnh thì thời gian chụp càng ngắn

- Ngoài ra, thời gian chụp còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như : nhiệt độ và độ ẩm của môi trường xung quanh v v

Quá trình chụp phim lên khuôn in thực hiện như sau :

- Đặt phim lên lưới in và hình cần in phải được đặt ngược vì khi in ta in trên mặt còn lại

- Dùng một tấm kính trong phẳng đặt lên trên miếng phim, sau đó dùng

2 ốc định vị xiếc chặt chúng lại với nhau (hình 1.8)

- Đặt một đèn chiếu sáng cách khoảng 40 – 50cm Sau đó bật đèn , ánh sáng sẽ đi qua phim và đập lên lưới Tại những phần không bị cản bởi mực , chất cảm quang sẽ bị đóng rắn lại do tác dụng của ánh sáng Thời gian cảm quang có thể kéo dài khoảng 20 phút, tùy thuộc các yếu tố đã nêu ở trên

21

Hình 1.8 Chuïp phim leân khuoân in

6/ Bước 6 : Rửa khuôn in sau khi chụp

Ngâm khuôn in vào nước nóng 40 -500C, trong 10 – 15 phút Tại những điểm có hình cần in , do không bị tác dụng của ánh sáng, màng keo cảm quang sẽ trương nở và hòa tan vào nước nóng Rửa lưới vài lần bằng nước nóng cho đến khi gột hết keo ở những vùng có hình cần in Hoặc cũng có thể dùng còi phun nước và chỗ có hình cần in làm cho màng keo cảm quang tróc ra (hình 1.9)

Sau cùng đem khuôn đi sấy khô

7/ Bước 7 : Kiểm tra , chỉnh lý khuôn in

Nếu phát hiện những vết rỗ trên khuôn lưới (do bụi bẩn, do phim bị dính mực ) phải dùng bút lông thấm keo cảm quang quét phủ lên để tránh rò rỉ mực khi in Sau đó khuôn lưới lại được đem phơi sáng cho màng keo mới quét đóng rắn lại.Dùng băng keo dán kỹ mép trong và mép ngoài của khuôn lưới , đặc biệt là những đường tiếp xúc giữa lưới và khung Như vậy việc tạo hình trên khuôn lưới cơ bản đã hoàn thành ( Hình 1.10 )

Hình 1.9 Rửa khuôn in sau khi chụp

23

8/ Bước 8 : Pha mực in

Mực in là một dung dịch màu có độ nhớt cao Thành phần của mực in bao gồm :

- Thuốc nhuộm hay bột màu – đây là yếu tố tạo nên màu

- Keo đã chuyển thành dạng hồ – để làm môi trường chuyển thuốc nhuộm vào sản phẩm, giữ hình nét mà ta mong muốn

- Các loại hóa chất và chất phụ trợ – giúp cho thuốc nhuộm chuyển vào sản phẩm ( hình 1.11 )

Hình 1.10 Kiểm tra chỉnh lý khuôn in

9/ Bước 9 : Tiến hành in

Trước khi in nên tiến hành in thử vì khuôn lụa vừa mới được chế tạo dẽ dễ có những chỗ mắt lưới không thông, mực in không thấm qua được Vì vậy việc in thử là rất cần thiết, nhằm sửa chữa những khuyết điểm có thể có của sản phẩm

in

Sau khi in thử, tiến hành in theo quy trình sau ( hình 1.12 ) :

- Đặt vật cần in dưới khuôn lụa và giữ chặt

- Rót mực in vào khuôn lụa , dùng dao gạt mực kéo từ đầu khuôn tới cuối khuôn kụa Có thể lặp lại lần nữa tùy thuộc vào vật liệu in

Hình 1.11 Pha mực in

25

Hình 1.12 Tiến hành in

Sau khi in cần phải bảo quản khuôn tốt để làm tăng hiệu quả và thời gian sử dụng của nó Dưới đây là những điểm chính cần lưu ý khi bảo quản khuôn in :

- Rửa sạch khuôn ngay sau khi sử dụng

- Tránh để cho cát, sỏi, những vật rắn rơi vào khuôn in hay các vật sắc nhọn va chạm làm rách lưới in

- Không để các vật nặng đè lên lưới trong tư thế có thể làm trùng lưới

- Không để khuôn nơi có nhiệt độ cao, nhằm tránh làm khuôn bị cong vênh

I.3 MÁY IN LỤA – NHỮNG GIẢI PHÁP ĐÃ CÓ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

I.3.1 Các giải pháp đã có trên thế giới

Hiện nay trên thế giới các máy in lụa được chế tạo rất hiện đại , với đầy đủ các chức năng cần có theo yêu cầu như :

- Với kiểu dáng thiết kế gọn nhẹ có tính thẩm mỹ cao , dễ dàng vận hành

- Với các kỹ thuật điều khiển hoạt động bằng khí nén , thủy lực , PLC v v

- Có thể in trên nhiều loại vật liệu khác nhau, các bề mặt in khác nhau

- Có thể hoạt động hoàn toàn tự động hoặc bán tự động

I.3.2 Các dạng máy in lụa hiện nay

Dựa vào bề mặt in ta có thể phân loại máy ra thành các loại sau :

a/ Máy in lụa bán tự động cho phôi dạng trụ

- Thích hợp để in trên bề mặt trụ và mặt tròn, vật liệu in là giấy, gỗ, kim loại v v

- Hoạt động khá êm dịu do được điều khiển bằng khí nén

Hình 1.13 Máy in lụa bán tự động dạng trụ điều khiển bằng khí nén

Hình 1.14 Máy in lụa tự động hoàn toàn cho phôi dạng cuộn

· Động cơ : 3 động cơ 1000W , 220V

c/ Máy in lụa bán tự động cho phôi dạng phẳng

· Động cơ : động cơ 1000W , 220V

I.3.3 Tình hình máy in lụa đã có ở Việt Nam

Nhìn chung ở Việt Nam trong những năm gần đây có một số tổ chức và cá nhân đã nghiên cứu chế tạo thành công các loại máy in lụa khác nhau Trung tâm bảo dưỡng công nghiệp thuộc Đại học Bách Khoa TP.HCM đã chế tạo thành công máy in lụa cho phôi dạng phẳng , máy in lụa cho phôi dạng mặt trụ, cụ thể như :

- Lê Văn Đạt Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư “Thiết kế chế tạo máy in lụa”,

1999 Hướng dẫn: Phan Đình Huấn

Hình 1.15 Máy in lụa bán tự động cho phôi dạng phẳng

29

- Nguyễn Sơn Lâm Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư “Thiết kế máy in lụa”,

1999 Hướng dẫn: Phan Đình Huấn

- Phan Đình Huấn Đề tài khoa học cấp trường “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ cấp giấy carton cho máy in lụa”

Trong thực tế ở các cơ sở in lụa ở Việt Nam việc trang bị máy in lụa còn chưa phổ biến Một số cơ sở lớn có trang bị máy bán tự động nên cần rất nhiều nhân công lao động do đó chi chi phí sản xuất cao Vì vậy khi đặt vấn đề nghiên cứu thiết kế chế tạo một hệ thống cấp phôi và nhận sản phẩm cho một máy in lụa là một điều mới mẽ và rất đáng được xã hội quan tâm

Do thời gian thực hiện luận văn có hạn nên tác giả chỉ nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống cấp và nhận phôi tự động cho một máy in lụa dạng phẳng và phôi là giấy cactông

Xây dựng qui trình: từ thông số kỹ thuật của máy in lụa sẵn có, từ đó đưa

ra các ý tưởng và chọn một ý tưởng tối ưu nhất để thiết kế bộ phận cấp, nhận phôi một cách tự động đáp ứng công suất tối đa của máy

I.4 Những vấn đề cần giải quyết trong luận văn

- Nghiên cứu lý thuyết để thiết kế một hệ thống cấp phôi và nhận sản phẩm có cấu tạo không phức tạp, dễ dàng vận hành và bảo dưỡng có khả năng đáp ứng công suất tối đa của một loại máy in lụa dạng phẳng có trên thị trường Đây là nhiệm vụ chính của luận văn

- Tiến hành mô phỏng nguyên lý hoạt động trên máy tính và chế tạo hệ thống thực để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy

Qui trình thực hiện

Luận án được thực hiện tóm tắt theo sơ đồ sau:

Nghiên cứu đối tượng:

- Nghiên cứu lý thuyết để thiết kế hệ thống

- Mô phỏng hệ thống

Mục tiêu đề tài

Tiến hành chế tạo

Vận hành hệ thống

Viết báo cáo luận văn

31

Chương II THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP PHÔI VÀ

NHẬN SẢN PHẨM IN

II.1 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP PHÔI

II.1.1 Yêu cầu của hệ thống cấp phôi

Một trong những yêu cầu quan trọng của hệ thống cấp phôi là phải đáp ứng được công suất tối đa của máy in Hệ thống này thực hiện một cách tự động, chính xác, dễ dàng vận hành và chăm sóc bảo dưỡng, giá thành không cao

II.1.2 Kết cấu tổng thể của hệ thống

Máy được chia làm ba cụm chính:

- Bộ phận cấp phôi

- Hệ thống băng tải

- Bộ phận lấy sản phẩm

Hình 2.1 Máy in lụa tự động cho phôi dạng tấm

phẳng

II.1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

· 1 : Ổ trượt

· 2 : Trục

· 3 : Bàn đặt phôi

· 4 : Bàn nâng phôi

· 5 : Con lăn

· 6 : Phôi

· 7 , 11 , 9 : Các băng tải

· 8 , 10 : Các nút chặn

· 12 : Cơ cấu nhận sản phẩm

Các ổ trượt 1 di chuyển trên hai trục 2 nhờ một bộ trục vít đai ốc làm cho bàn

3 nâng lên hay hạ xuống tùy theo chiều quay của động cơ Cao độ của bàn 3 do số lượng phôi có trên bàn nâng phôi 4 quyết định sao cho khi bàn 4 nâng lên một góc a thì tấm phôi trên cùng tiếp xúc với con lăn 5 Bàn 4 được truyền động nâng lên bởi một cơ cấu cam Con lăn 5 được lắp cố định trên một trục và được truyền động bởi một động cơ, nhờ ma sát khi tiếp xúc với phôi 6 mà nó cuốn tấm phôi

13

54

33

này ra khỏi bàn 4 Tấm phôi 6 sau khi ra khỏi bộ cấp phôi sẽ được đẩy lên băng tải 7 Băng tải 7 và 11 hoạt động liên tục Trên băng tải 7 tấm phôi 6 sẽ được chặn lại ở cuối băng bởi nút chặn 8 Khi có tín hiệu tác động, nút chặn 8 sẽ mở ra và đẩy tấm phối 6 qua băng tải 9, đồng thời lúc đó bộ cấp sẽ được kích hoạt đưa tấm phôi khác lên băng tải 7 Băng tải 9 sẽ được kích hoạt cùng lúc với nút chặn

8 và đưa tấm phôi 6 đến nút chặn 10 Khi tấm phôi 6 đến nút chặn 10 thì băng tải

9 dừng lại và máy in sẽ tiến hành in trên tấm phôi 6 Kết thúc quá trình in, băng tải 9 và nút chặn 10 sẽ được kích hoạt đồng thời để đẩy tấm phôi 6 qua băng tải

11 Cùng lúc, băng tải 11 đưa tấm phôi 6 vào bộ thu sản phẩm 12, nút chặn 8 sẽ mở ra đưa tấm phôi kế tiếp vào băng tải 9, tiếp tục chu trình in

II.1.4 Nguyên lý hoạt động của cụm cấp

Cụm cấp có nhiệm vụ cung cấp tuần tự từng phôi tấm một cho cụm băng tải mỗi khi có tín hiệu

Phương cách hoạt động chung đã được trình bày ở mục 2.1 Mục này chỉ phân tích một cách rõ ràng hơn về bộ truyền trục vít – đai ốc và cụm cam nâng Trục vít 13 gồm hai phần có ren ngược chiều nhau, lắp đồng thời với hai đai ốc có

chiều ren tương ứng, được truyền động bởi một động cơ xoay chiều có thể đảo chiều được Khi trục vít 13 quay theo chiều này hay chiều kia mà các đai ốc tiến lại gần hoặc xa nhau, kéo theo các con trượt 1 và làm nâng hay hạ bàn nâng 3 Bên cạnh đó, với kết cấu cam 14, bàn xoay 4 sẽ có biên dạng hoạt động như hình

3

Hình 2.4 Thời gian bàn 4 ở cao độ h0 phụ thuộc vào tốc độ quay của cam Lúc bàn xoay 4 đang ở cao độ h0 cũng là lúc con lăn 5 cuốn tấm phôi 6 ra khỏi cụm cấp Vậy động cơ truyền động cho cam 14 và con lăn 5 sẽ được kích hoạt cùng lúc

II.1.5 Nguyên lý hoạt động của cụm băng tải

Cụm băng tải có nhiệm vụ nhận phôi từ cụm cấp, đưa phôi vào vị trí sẵn sàng, chuyển phôi vào vị trí in, đưa phôi thành phẩm vào cụm thu Do vậy, kết cấu và hoạt động của cụm băng tải đóng một vai trò hết sức quan trọng trong chất lượng cũng như năng suất của máy

t

h

t0 t1 t2 t3

h0

35

Như đã phân tích ở trên, điểm đáng chú ý ở cụm băng tải là các đoạn băng 7 và 11 hoạt động liên tục, băng 9 chỉ hoạt động khi có tín hiệu điều khiển Toàn bộ cụm này chỉ được truyền động bởi một động cơ 22, thông qua hộp giảm tốc 20 và bộ truyền xích 19 để truyền động cho một hệ thống trục Các đoạn trục này được nối với nhau bằng các khớp nối mềm 18 để đơn giản hoá quá trình gia công, lắp ráp Các trục này truyền động cho các băng tải bằng các bộ truyền bánh răng côn 16 và bộ truyền xích 15 Riêng băng tải 9, mômen xoắn từ bộ truyền bánh răng côn được truyền thông qua bộ ly hợp điện từ 21 đến bộ truyền xích 15 Vậy khi khởi động động cơ, hai đoạn băng tải 7 và 11 hoạt động, băng tải 9 chỉ hoạt động khi ly hợp điện từ 21 được kích hoạt

II.1.6 Nguyên lý hoạt động của cụm thu

Cụm thu có nhiệm vụ thu hồi các sản phẩm in vào một khoang chứa nhiều ngăn Mục đích chính là để các phôi vừa in xong không bị nhòe mực, dễ dàng mang đi sấy hoặc phơi khô

Khoang chứa 12 gồm nhiều ngăn được truyền động lên xuống nhờ bộ truyền trục vít – đai ốc 23 Động cơ 24 có thể thay đổi chiều quay, thông qua bộ truyền bánh răng côn 25 để truyền động cho trục vít 23 Nhờ kết cấu truyền động trục vít đai ốc nên khoang chứa 12 có thể dừng tại vị trí lấy phôi một cách chính xác Vị trí dừng của khoang chứa 12 được cố định bằng công tắc hành trình

Đặc điểm của cụm thu này là các sản phẩm vừa mới in xong, mực chưa khô nên cữ hành trình của khoang nhận giấy phải chính xác, tránh tình trạng va quẹt, các thành phẩm phải được tách ra ở mỗi khoang riêng biệt

Ngoài ra, đối với các phương án nhận giấy theo nguyên lý này, ta có thể nhận từ trên xuống hay từ dưới lên đều được Nhưng để thuận tiện cho người sử dụng, lúc khoang chứa đầy giấy và dễ dàng thay thế khoang mới, ta chọn cách nhận giấy từ trên xuống

37

II.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

II.2.1 Thiết kế trên môi trường đồ hoạ 3D

AutoCAD là phần mềm được chọn để thiết kế So với một số phần mềm thiết kế ba chiều khác, AutoCAD 3D chưa thực sự nổi trội Tuy nhiên, với AutoCAD

ta có thể dễ dàng hoán chuyển các dạng hình không gian ba chiều thành các bản vẽ hai chiều phục vụ cho gia công, chế tạo và lắp ráp

II.2.2 Cụm cấp – Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

Với nguyên lý hoạt động được trình bày ở phần II.1.4, cụm cấp còn có thể được thiết kế bằng các phương án truyền động khác Chẳng hạn ta có thể chọn phương án truyền động bằng khí nén, bằng thủy lực Về các biện pháp rút phôi,

ta cũng có thể rút phôi từ bên trên hoặc bên dưới Về điều khiển, ta có thể điều khiển bằng vi xử lý, máy vi tính hay PLC Tuy nhiên, trong phạm vi đề tài này lựa chọn phương án truyền động điện, rút phôi từ bên trên và điều khiển bằng hệ thống rờ le, công tắc tơ vì nó đơn giản và kinh tế nhất

Trên hình 2.7a, với phương án truyền động khí nén hay thủy lực, ta có thể dễ dàng chế tạo và lắp ráp Nhưng so với nguyên lý truyền động điện, phương án

Hình 2.7 Một vài phương án thiết kế khác

này đòi hỏi phải có thêm các thiết bị kèm theo Ví dụ như máy nén khí, bộ lọc, các loại van,… cho truyền động khí nén Bơm dầu, bể chứa, van dầu,… cho truyền động thủy lực Rõ ràng ở đây, về mặt kinh tế là không phù hợp Bên cạnh đó, để cho bàn nâng dừng ở một vị trí chính xác cũng rất khó khăn do sự không ổn định của chất lỏng,… Trên hình 2.7b là phương án rút phôi từ bên dưới Ưu điểm của phương án này là sự đơn giản của kết cấu, không cần hệ thống nâng hay hạ, định

vị vị trí chính xác của phôi, nhưng nó cũng có những nhược điểm nhất định Chẳng hạng như ma sát dùng để rút phôi phụ thuộc vào trọng lượng của số phôi bên trên, do đó khi gần hết phôi rất có khả năng xảy ra hiện tượng kẹt phôi, làm ảnh hưởng đến sự làm việc những bộ phận kế tiếp

Qua phân tích trên, cụm cấp được thiết kế như sau:

Hình 2.8 Cụm cấp phôi

39

II.2.3 Cụm băng tải – Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

Như đã trình bày ở phần nguyên lý hoạt động (mục II.1.5), cụm băng tải cũng có thể được truyền động bằng nhiều phương án Do tính năng khác nhau của các đoạn băng tải, ta có thể bố trí mỗi động cơ cho một đoạn băng Phương án này sẽ làm cho kết cấu trở nên đơn giản, nhưng việc điều chỉnh vận tốc các đoạn băng bằng nhau sẽ gặp nhiều khó khăn Bên cạnh đó, vì phải sử dụng nhiều động

cơ nên giá thành của thiết bị tăng, năng lượng tiêu hao lớn hơn và độ tin cậy

Hình 2.9 Lắp ráp cụm cấp phôi

Hình 2.10 Một số các cụm chi tiết quan trọng