Chương 1: Tổng quan: Giới thiệu đề tài, mục tiêu, giải pháp và giới hạn của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết:Tổng quan dây chuyền chiết rót và các hệ thống trên thị trường, các phương pháp dán nhãn. Chương 3: Tính toán và thiết kế:Thiết kế cơ khí và điện dựa trên quy trình vận hành, có bản vẽ cơ khí và sơ đồ khối hệ thống, lựa chọn các thiết bị phù hợp cho hệ thống. Chương 4: Thi công hệ thống: Quá trình thi công phần cứng và phần mềm.
Chương 5: Kết quả thực hiện: Kết quả đạt được và nhận xét đánh giá. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển: Đánh giá công việc đã thực hiện và đề xuất hướng phát triển trong tương lai của đề tài. Tổng quan về hệ thống chiết rót và đóng nắp chai Như trong các ngành công nghiệp khác sử dụng dây chuyền sản xuất, ngành công nghiệp sản xuất nước giải khát đóng chai hiện nay cũng áp dụng rộng rãi dây chuyền sản xuất với hiệu quả cao nhất. Các công đoạn như chiết rót nước vào chai, đóng nắp và dán nhãn thương hiệu là các quy trình lặp lại và yêu cầu độ chính xác cao.
Do đó, việc áp dụng dây chuyền sản xuất cho các công đoạn này là cần thiết, giúp giảm thiểu nhân công, nâng cao năng suất và đảm bảo chính xác trong quy trình sản xuất. Thực tế cho thấy các nhãn hiệu nước uống đóng chai và các tập đoàn nước giải khát lớn đã thành công trong việc triển khai dây chuyền sản xuất cho các công đoạn chiết rót và đóng nắp chai, đem lại hiệu quả kinh tế và chất lượng sản phẩm cao. Một số hệ thống chiết rót đóng nắp chai thực tế. Dưới dây là hình ảnh của một dây chuyền trong nhà máy.
Hình 1 Dây chuyền rửa chai của công ty TNHH Mestech Hệ thống dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai do công ty TNHH Mestech cung cấp, là một đơn vị chuyên tư vấn, thiết kế và sản xuất thiết bị máy móc tại Việt Nam. Dây chuyền này được thiết kế đặc biệt cho các doanh nghiệp sản xuất nước khoáng và 4 nước ngọt (trừ nước có ga). Quy trình hoạt động bao gồm các giai đoạn như xử lý sạch chai, chiết rót, cung cấp và đóng nắp chai, cùng với việc dán nhãn. Hình 2 Hệ thống chiết rót và đóng nắp chai của SMF Technology SMF Technology là một công ty lớn đến từ Ba Lan, chuyên cung cấp máy thổi chai nhựa PET và thiết kế các dây chuyền đóng chai đa dạng.
Hệ thống chiết rót của họ có quy mô rộng lớn và tuân thủ các tiêu chuẩn Châu Âu, được thiết kế để tối ưu hóa quy trình sản xuất cho nhiều loại sản phẩm lỏng khác nhau, từ nước uống, đồ uống có ga, đến sản phẩm như sữa, sữa chua, kem, dầu ăn, hóa chất gia dụng, và đồ uống có cồn. Với công suất và quy mô imposant, hệ thống của SMF Technology không chỉ chuyên nghiệp mà còn rất phù hợp cho các tập đoàn sản xuất nước đóng chai lớn trên toàn cầu. Dưới đây là một số hình ảnh minh họa về hệ thống chiết rót của SMF Technology.2 Tổng quan về dây chuyền dán nhãn chai Việc dán nhãn chai đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tính thẩm mỹ và chất lượng sản phẩm, được áp dụng rộng rãi trong các quy trình sản xuất chai lọ thực phẩm (như bia, nước ngọt, nước chấm) và trong lĩnh vực y tế (chai thuốc, lọ thuốc,. Bên cạnh tính thẩm mỹ, nhãn dán trên chai cung cấp thông tin chi tiết về sản phẩm như thành phần, hướng dẫn sử dụng, và làm nổi bật thương hiệu trong lĩnh vực marketing.
Vì vậy, hầu hết các sản phẩm đóng chai trên thị trường đều được trang bị 5 nhãn dán, và dây chuyền dán nhãn tự động đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất của chúng. Thường được tích hợp cùng với hệ thống chiết rót và đóng nắp chai, tuy nhiên, trong các hệ thống phức tạp hơn, có thể cần đến một dây chuyền hay máy dán nhãn chai riêng biệt. Điều này có thể là khâu tiếp theo trong một hệ thống tổng thể chiết rót và đóng nắp chai hoàn chỉnh. Một số dòng máy trên thị trường Hình 3 Chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai NTMD 001 Thông số kỹ thuật: - Nguồn điện máy hoạt động: 380V - Dòng chai phù hợp: dạng tròn - Kích cỡ: 90-200mm - Kích cỡ nhãn: dài 40-530mm - Tốc độ máy tùy thuộc vào kiểu chai và nhãn - Độ sai lệch nhãn: ± 1.5mm - Khối lượng: 500Kg - Kích thước: 2.2m 6 Hình 4 Máy dán nhãn chai tròn tự động CH -150 Thông số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 220V - Chai phù hợp: dạng tròn.
- Kích cỡ chai: 40-400 mm. - Tốc độ máy : 50-200pcs / phút. - Khối lượng : 180kg - Công suất máy: 950W - Kích cỡ: 1600x780x1400mm Một số mô hình chiết rót, đóng nắp chai quy mô đồ án của sinh viên Mô hình đồ án Chiết rót, đóng nắp chai tự động và sắp xếp chai sử dụng PLC và cánh tay robot của Bui Huu Hoang Quan và Tran Ngoc Anh sinh viên trường đại học Sư phạm kỹ thuật: 7 Hình 5 Mô hình của Bui Huu Hoang Quan và Tran Ngoc Anh Mô hình với quy mô đồ án tốt nghiệp được thiết kế hợp lý và hiệu quả, hầu như không có nhiều chi tiết thừa. Mô hình của bạn được đánh giá cao bởi hội đồng bảo vệ bộ môn Tự động điều khiển.
Nhóm bạn đã thành công trong việc kết hợp PLC Siemens S7 1200 với động cơ AC Servo Mitsubishi MR-J3 mang lại độ chính xác cao trong quá trình vận hành hệ thống. Ngoài ra, nhóm bạn còn kết hợp Cánh tay robot vào khâu sắp xếp các chai đã được chiết rót và đóng nắp thành công, mang lại lợi ích cao trong công việc và giảm thiểu nhân công đến mức tối đa. Một số phương pháp thiết kế cơ cấu dán nhãn. Về phần dán nhãn chai, có rất nhiều phương pháp để xây dựng một cơ cấu dán nhãn, phụ thuộc vào quy mô hệ thống, yêu cầu về hiệu suất hay loại chai, lọ cần được dán nhãn… 8 2.
Phương pháp dùng con lăn di động Hình 6 Phương pháp con lăn di động Nguyên lý hoạt động: Chai xuất phát từ vị trí số 1 tới vị trí số 2 sau đó đi qua giữa con lăn cố định số 3 và di động số 4 và được dán nhãn thông qua cặp bánh ma sát số 9 dưới tác dụng lực ép lò xo của số 7 • Ưu điểm: phương án này là cơ cấu đơn giản và có năng suất cao. • Nhược điểm: - Khả năng dán không chính xác, dễ bung ra sau khi dán. - Yêu cầu nhãn phải có keo hai mặt, làm tăng chi phí. - Khó khăn trong việc duy trì vệ sinh sau khi dán.
Nhìn chung, phương án này không khả thi để áp dụng vào thực tế sản xuất. Phương pháp dùng cơ cấu kẹp thủy lực Hình 7 Phương pháp dùng kẹp thủy lực Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cơ cấu kẹp bằng thủy lực, được điều khiển bởi hai xylanh thủy lực dẫn hướng bằng hai rãnh và tín hiệu từ cảm biến màu. Khi chai tiến đến khoảng cách nhất định so với cảm biến màu, hệ thống nhận dạng và điều khiển hai thanh kẹp để kẹp chai và dán nhãn lên chai đồng thời. • Ưu điểm: của máy này là độ chính xác cao và năng suất lớn.
• Nhược điểm: - Chi tiết cơ khí phức tạp, khó chế tạo. - Yêu cầu sử dụng băng keo hai mặt, làm tăng chi phí. - Khó duy trì vệ sinh sau khi dán vì bề mặt keo dễ bám bụi. 10 - Đòi hỏi thêm công đoạn dán lớp nilon bên ngoài chai, làm tăng chi phí sản xuất.
Phương pháp dùng cơ cấu băng ma Loại 1 Hình 8 Phương pháp dung lực ma sát dùng kẹp hai mặt Nguyên lý hoạt động : Hai băng tải ép vào chai khi đến điểm G thì chai không di chuyển được nữa cuốn theo nhãn. • Ưu điểm: Chính xác lên tới 99%. • Nhược điểm: Giá thành cao vì sử dụng nhãn keo 2 mặt Loại 2 Hình 9 Cơ cấu má sát sử dụng gấp khúc Nguyên lý hoạt động: 11 Nhãn được bung ra là nhờ cơ chế căng nhãn và bẻ một góc >270 độ. Chai rỗng vẫn được băng tải di chuyển và đi ngang qua và lấy nhãn.
Sau đó được xilanh kẹp vào ma sát nên nhãn dính chật vào chai. • Ưu điểm: Năng suất cao nhưng cơ cấu đơn giản, kèm theo độ chính xác cao. • Nhược điểm: là chi phí cao vì độ chính xác của cơ khí cao.3 Các phương pháp chiết rót có trong thị trường hiện nay Việc định lượng chính xác các chất lỏng chuyển từ thùng chứa vào các chai, lọ hoặc bình đòi hỏi sự linh hoạt của các máy chiết rót. Hiện nay, có ba phương pháp chính được sử dụng: chiết rót áp suất thường, chiết rót áp suất chân không, và chiết rót đẳng áp, mỗi phương pháp này có các đặc trưng riêng biệt giúp tối ưu hóa hiệu suất quy trình sản xuất.
Định lượng bằng bình định mức Nguyên tắc hoạt động: Phương pháp này sử dụng bình định mức để đo lường chính xác lượng chất lỏng trước khi rót vào chai. Lượng chất lỏng cần chiết rót được đo lường và đổ vào bình định mức trước khi chuyển vào chai. Ưu điểm: Độ chính xác cao do việc đo lường được thực hiện trước khi rót vào chai. Hạn chế: Quá trình đo lường và chuẩn bị bình định mức yêu cầu sự chính xác cao.
Định lượng thông qua chiết tới mức cố định Nguyên tắc hoạt động: Chất lỏng được chiết vào chai cho đến khi đạt đến mức cố định. Khi chất lỏng đạt đến mức này, hệ thống thông hơi sẽ ngừng chiết. • Ưu điểm: Tốc độ chiết rót nhanh hơn so với phương pháp sử dụng bình định mức. • Hạn chế: Độ chính xác phụ thuộc vào độ đồng đều của chai, khó khăn khi sử dụng cho các chai có hình dạng không đều.
Định lượng chiết theo thời gian Nguyên tắc hoạt động: Chất lỏng được chiết vào chai trong khoảng thời gian xác định, với thể tích chất lỏng chảy không đổi. Phương pháp này phù hợp cho các sản phẩm có giá trị thấp và không yêu cầu độ chính xác cao. • Ưu điểm: Dễ thực hiện và phù hợp cho các sản phẩm không đòi hỏi độ chính xác cao. • Hạn chế: Độ chính xác không cao, không thích hợp cho các sản phẩm yêu cầu đo lường chính xác.
Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, và sự lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của quy trình sản xuất và tính chất của sản phẩm.