Inyectora De Plastico: 28 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este projeto se construiu o protótipo de um inyectora de plasticos para fines academicos

Etapa 1: Diseño Conceptual Del Prototipo Mecánico

Antes de empegar com a construção do protótipo eletromecânico, realize o projeto em CAD do conjunto mecânico no cual se modelaron todos os componentes para o projeto.

Etapa 2: Cotización De Cada Componente

Uma vez desenvolvido e modelado cada um dos componentes, se cotizaron todos los materiais necesarios para su construcción. A continuação se muestra uma lista de todos os materiais, com base no modelo previamente desenvolvido no AutoCAD.

Etapa 3: Adquisición De Cada Componente

O equipamento tuvo que discernir que a seção crítica para a construção do projeto era a longitude de broca. Es por eso que se tuvo que escoger between tres componentes, la mejor que se ajustará a la aplicación del proyecto. Finalmente, escogimos una broca para madera de 1x10’’ para empujar el termoplástico.

La base y las 4 láminas tienen that be metal, debido to that willn expuestas to high pre. Se optó por poner las 4 lamines de aluminio y la base de fierro (para abaratar precios).

A mayoría de los componentes son muy similares o los mismos a los utilizados en un CNC. Casi todos pueden ser conseguidos en línea.

A pesar de que a cantidad de componentes está mostrada na tabela superior, é recomendável comprar tornillos y algunos componentes extras em caso de rompan no processo de construção.

Etapa 4: Corte Con Agua

Las 4 láminas fueron cortadas con agua a las especificaciones del CAD.

El corte con agua solo corta las caras principales por lo que los orificios laterales fueron perforados en la fresadora y machuelados de manera manual.

La base fue perforada con broca en la fresadora de manera manual. Se sacaron las medidas adecuadas tomando como referencia la longitudinal de la broca. É recomendável permitir cierta holgura nos orifícios da base para dar uma margem de erro ao ensamblar.

Etapa 5: Ensamble De Las Laminas

Las láminas se sujetan a la base por meio de dos tornillos que vão na parte inferior de las lminas. Mostrados en la imagen anterior de la derecha. Las láminas com ½ pulgada de espesor utilizando tornillos M5, mientras que las latinas con ¼ de pulgada de espesor utilizando tornillos M3.

Debido a que as 4 laminas tienen exactamente las mismas medidas era necesario levantar todo el mecanismo para evitar que la pared de rodamiento rozara contra la base. Para esto se usaron tuercas hexagonales de la misma altura para elevar a todas as paredes de la base. Mostrado en la imagen superior. Evitando assim que la pared de rodamiento rozara con el suelo.

Etapa 6: Instalando El Conduit Y El Nozzle

A base de sucata de material de alumínio se maquina no torno do bocal (identifique no CAD). El cilindro es maquinado al diámetro del conduit. Después es perforado y machuelado en el centre to allow atornillar el perno.

De igual manera o perno es perforado por el centro, por ese orificio ser extruido el plástico.

Uma vez maquinado o bocal e o perno filho soldados al conduíte.

Teniendo ahora o conduíte com o bocal se toman las medidas en base a la longitud de la broca para cortar el conduit a una medida apropiada.

Etapa 7: Instalando La Boquilla Y El Embudo

Después se toma parte da sucata do conduíte para fazer uma boquilha para se alimentar o plástico. Se hace un orificio en el conduit por donde estará la boquilla. La boquilla es soldada al conduit.

Se agrega um embudo que para almacenar o plástico que será alimentado no conduíte por meio de la boquilla. Este se adhiere a la boquilla por meio de um par de sucata de alumínio de L., y por tornillos M3.

Etapa 8: Ensamblando El Conduit Entre Los Soportes

A continuação se instala o conduíte, o bocal e o perno nas láminas. Para esto se atornilla el perno a través de la pared inyectora, sosteniendo así al conduíte entre la pared inyectora y la pared de soporte.

Etapa 9: Instalando Los Ejes Lineales

A continuación se instalan los ejes lineales sobre los que va a desplazarse la pared de rodamiento. Se instalan baleros lineales para facilitar el desplazamiento. Y se utiliza opresores para mantener a los baleros y a los ejes en su posición ideal.

Etapa 10: Maquinar El Limite Para Tornillo Sin Fin

Después se maquina una pieza en el torno con aluminio scrap. Esta pieza tiene um diámetro interno de 9mm e contém um par de opresores para sostener fijo al tornillo sin fin evitando que este gire. Esta pieza se monta sobre a cara do rodamiento con dos tornillos 5M.

Etapa 11: Diseño De Mecanismo Encargo De Desplazar La Pared Del Rodamiento

O mecanismo más complejo deste projeto é o encargado de mover o tornillo sen fin haciendo que desplaza la pared de rodamiento. Este mecanismo consiste em 3 piezas principais; una tuerca, un balero y una polea dentada de 60 dientes.

El balero hace la función de alinear el tornillo sin fin y permitir que la polea dentada y la tuerca giren. La polea dentada fue maquinada en el torno para tener un lado con un orificio mayor y de this manera acoplar la tuerca bajo presión. La tuerca fue acoplada bajo presión a la polea dentada. Hubo problemas al hacer esto ya que en el primer intento la tuerca se dañó y no permitía el giro del tornillo sin fin. Sin embargo el segundo intento fue exitoso y se logró la unión entre estas dos piezas. O outro lado da polea dentada fue maquinada para permitir que o aro que sobresale del balero entre. Estos dos fueron unidos con opresores.

Etapa 12: Instalar Steppers NEMA 17

A continuação se instala os Nemas em ambas as lâminas de ¼ de espesor, utilizando 4 tornillos 3M por motor. En la flecha del motor se instala una polea dentada de 16 dientes.

Debido a que a banda dentada sem a permissão suficiente para obter um espaciador maquinado com sucata de alumínio.

Se montó um espaciador sobre um de los 4 tornillos M3 que sostienen al nema. Ambos os motores tuvieron el mismo mecanismo. La imagen anterior muestra la polea dentada de 60 dientes que mueve a la broca.

Etapa 13: Agregar Resistencias Que Calientan El Conduit

Por último, from la perspectiva mecánica, se agregan las resistencias que calientan al conduit.

Etapa 14: Agregar Tornillo 5M

Se agrega um tornillo 5M com uma guasa para acomodar de mejor manera los cabos, hacer el cableado.

Etapa 15: Maquinar Los Cuatro Soportes De La Base

Se maquinan 4 patas en el torno a base de aluminio scrap for el projeto esté nivelado y que não haya interferencia con las cabezas de los tornillos that isn en la parte inferior. Estas son instaladas en las 4 esquinas de la base con tornillos M5.

Etapa 16: Limpiar Con Acetona

Por último, é limpo todas as caras das lâminas com acetona para mais cualquier suciedad.

Etapa 17: Cotizacion De Componentes Electricos

Como primer paso, se necesitan conseguir todos los componentes elétricos para el diseño eléctrico / electrónico de la inectora

Etapa 18: Selecionar El Microcontrolador

As conexões no diagrama pueden variam porque você pode selecionar o arduino UNO ou o arduino MEGA. Para este projeto, recomendamos que use o arduino UNO

Etapa 19: Diseño Del Circuito De Adquisición De Datos

Para este subcircuito necesitaremos dos componentes clave: El termopar tipo k de ojillo y el módulo MAX6675.

O subcircuito de aquisição de dados funciona com o conversor analógico para digital MAX6675. Este módulo se alimenta de 5VCD, os cuales são provados diretamente do pino lógico de 5v do Arduino, de este módulo se conecta a três pinheiros que se conectam ao Arduino, ao SCK, ao CS e ao SO, aos cuales van conectados ao Arduino ao pino 10, 9 e 8 respectivamente. Este módulo é capaz de ler 700 grados Celsius. Na parte superior do módulo, mediante unos opresores se conecta ao termopar tipo K el cual vai diretamente atornillado con la parte que va a estar subiendo su temperatura. La tierra del MAX6675 vai diretamente conectada com a tierra común del Arduino. El módulo se alimenta de 5VCD, los cuales salen del Arduino

Etapa 20: Diseño De Circuito De Potencia

Este subcircuito nos ajuda a ativar as resistências elétricas que calientam o tubo usando salidas lógicas do Arduino. Las resistencias son de 120VCA y 300w, cada una consome 3A, por lo que se utiliza dos relevadores de 125VCA y 10A. Los relevadores de conexões conectados a los pinheiros 2 e 3, configurados como salidas digitales, los cuales acionan el switch del relevador según la programción, energizando las resistencias. Para conectar las resistencias a la luz y de la luz a los relevadores, useon 3 blocos de terminais. Los 120VAC los obtuvimos con una clavija conectada directamente a la luz, que va conectada a un bloco terminal. Por la parte de abajo de ese terminal block derivamos las conexiones en paralelo para energizar ambas resistencias. Conectamos em série a contatos normalmente abertos de los relevadores a las resistencias para que esta manera a pesar de que estaban conectadas en paralelo, pudiéramos tener control individual between activarlas. A terra dos relevadores se conecta à terra comum com o Arduino. O pino de VCD do módulo dos relevadores se alimentado de 5VCD

Etapa 21: Diseño Del Circuito Para El Control De Motores

O subcircuito dos motores é desarrollado com base em um dos drivers a4988 que serve como drivers de microstepping de motores a pasos. Estos drivers soportan de 8 a 35VCD que son para energizar a los motores. Se suministra 12VCD para os drivers, con los cuales funcionan no problema dos motores Nema 17, los cuales tienen como operación nominal 12VCD. Para o funcionamento do driver, os se alimentam de 5VCD obtenidos do pino de 5V do Arduino. El voltaje de los motores se administra a los drivers en forma paralela, usando blocos de terminais para conectar os cabos externos de la fuente de 12VCD. Use os bornes do driver para conectar os motores a pasos. Cada driver tem um pino de PASSO e DIREÇÃO, com estes se você pode controlar os passos e a direção do giro do motor. Estos se conecta ao Arduino nos pinheiros 7 e 6 para o driver 1, y en 5 e 4 para o driver 2. A terra dos drivers e a fonte de 12VCD se conecta ao comum com a terra do Arduino.

Etapa 22: Crear La Placa PCB

Para criar o PCB se utiliza o programa gratuito FRITZING, usa o crear seu propio PCB para seguir as instruções de los pasos anteriores, pero adjuntamos el circuito que utiliza, junto com a imagem de las pistas a tamaño real, por si desean replicarlo. Se necesita una fenólica sin perforar de tamaño 15cm x 15cm (Nota, estamos usando Arduino UNO). El Arduino lo agregamos para poder ubicar dónde iba y no causar confltos en las pistas at the moment of perforar to sujetarlo to la placa. Si se cuenta com um módulo de Relevadores de Arduino, se pode ignorar o circuito de relevadores de la izquierda.

Passo 23: Recomendaciones Adicionales Para El Diseño Eléctrico

Recomendamos usar o método de plancha para a geração do PCB. Veja um PDF com os pistas para imprimir em um caminho de papel Contac, o cual se mete uma impressão de um láser para obter os pistas em la hoja. Al tener la hoja impressão, se sujeta na placa de 15 x 15 cm usando cinta e se procede a uma plancharla usando uma plancha normal e corriente durante 5 minutos. Ao finalizar o planchado, se moja em água fria e se retira o papel, no caso de esses pistas você na placa apresentar um erro, recomenda-se repintar os pistas utilizando um marcador Sharpie negro. Se você tiver a placa marcada com as pistas, prossiga para a placa em uma placa de ácido férrico e água. A placa debe permanecerá hasta que se eliminar o exceso de cobre. Cuando se termine el proceso químico, se lava y retira el exceso de tinta. Después, con un taladro de mano y una broca milimetrica, procede a crear los orificios de los componentes. Por último, use os elementos elétricos da placa usando cautela e estaño.

Etapa 24: Calibracion Del Termopar

Antes de enviar para programar a rotina para o injetor, é necessário calibrar o termopar e analizar o tipo de informação que está no microcontrolador. Se recomienda que neste passo, instale a biblioteca max66775.h e la incluya no projeto de software que este desarrollando. Esta le permite leer la temperatura en grados Celsius o Farenheit, pero revisar que la informacion que lee el uC sea la correta.

Etapa 25: Calibracion De Los Motores De Paso

El prototipo no cuenta con sensores de limite. Por lo tanto, primeiro necesitara calibrar o motor encargado de transportar o molde. Primero resumir um ponto de partida para o molde e programar o passo a passo para que se mueva X cantidad de pasos hasta que o molde se cierre completamente. Luego designa a velocidade a la que desea que se mueva el motor. Para el motor que inyecta el plastico, calibre los pasos que tiene que dar para que empuje efetivamente el plastico (Haga una estimacion).

Etapa 26: Energize Los Relevadores E Implemente El Controlador

Luego de haber probado los útlimos dos elementos, intente mandar señales a los dos relevadores e revisar que o sistema esté en la temperatura deseada. Implementação do driver ON OFF, indicando o set point de temperatura deseado em programacion.

Etapa 27: Implemente Una Rutina En El Controlador

Luego de haber probado los relevadores, los sensores y ambos motores de pasos, puede programar una rutina para la inyectora. La forma en que se programou el uC fue la siguiente: Los relevadores se energizan calentando el plástico hasta la temperatura de fusión, el molde se cierra (ativa el primer motor), el inyector se ativa empujando el plástico derretido (ativa el segundo motor), espera un segundo y el molde abre nuevamente.

Etapa 28: Implemente Una Máquina De Estados

Finalmente, depois de haber programado la rutina anterior, intente hacer de ella un estado. Programe otros seis estados para mejorar la operatividad de la inyectora. Nosotros hicimos que esta rutina se repitiera de forma continua y programamos estos estados: Reset (La máquina vuelve a sus condiciones iniciales), Stop (Paro de emergencia), Molde a la derecha (mover el molde a la derecha manualmente), Molde a la izquierda, Testeo de temperatura (Solamente driver ON OFF de temperatura), Teste da extrusora (calibração dos passos que a extrusora para empujar o plástico derretido).