Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành bao bì đóng gói đóng vai trò huyết mạch trong chuỗi cung ứng toàn cầu. Theo thống kê của Hiệp hội Bao bì Việt Nam (VINPAS), chi phí logistics và đóng gói chiếm từ 12% đến 18% giá thành sản phẩm, trong đó khâu đóng thùng carton hoàn thiện sản phẩm ở các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMEs) vẫn phụ thuộc tới 65% vào nhân công thủ công. Việc dán miệng thùng thủ công bằng thiết bị cầm tay bộc lộ hàng loạt điểm nghẽn: năng suất thấp (chỉ đạt 120–180 thùng/giờ/nhân công), đường dán không đồng đều, dễ xuất hiện bọt khí gây ẩm mốc hàng hóa, và biên độ lỗi mép dán vượt quá $\pm 15\text{ mm}$.

[Thùng Carton Chưa Dán] ---> (Băng tải kẹp 2 bên) ---> (Cụm gập mép tự động) ---> (Cụm dán đòn bẩy) ---> (Dao cắt & Ép chặt) ---> [Thùng Thành Phẩm]

Để giải quyết triệt để bài toán này, đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Chế tạo Máy tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (HCMUTE) đã thực hiện đề tài "Thiết kế và chế tạo máy dán thùng carton tự động" dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Quốc Hùng, thực hiện bởi nhóm sinh viên Lương Mạnh Hùng, Huỳnh Thanh Phụng và Lý Xuân Hạ.

Mục tiêu dự án

  1. Thiết kế cơ cấu dán cơ khí thông minh: Hoàn thiện cụm dán băng keo sử dụng cơ cấu đòn bẩy nhiều khâu tự hồi vị bằng lò xo, đảm bảo chiều dài mép dán chuẩn $h = 70\text{ mm}$ ở cả hai đầu thùng.
  2. Tính toán động lực học hệ thống kéo: Thiết kế hệ thống dẫn động 2 băng tải bên đồng tốc sử dụng động cơ giảm tốc công suất tối ưu $P = 40\text{ W}$, tỷ số truyền $u_t = 43{,}09$, vận hành liên tục với năng suất thiết kế $720\text{ thùng/giờ}$ ($t = 5\text{ giây/thùng}$).
  3. Tự động hóa chu trình gập và ép: Ứng dụng hệ thống khí nén với van điện từ 5/2 (24VDC), xylanh tác động kép và hệ thống công tắc hành trình để gập 4 mép thùng carton tự động trước khi dán.
  4. Tối ưu hóa chi phí chế tạo: Chế tạo mô hình thực nghiệm với tỷ lệ nội địa hóa vật tư trên 90%, giảm giá thành chế tạo xuống dưới 35% so với các dòng máy nhập khẩu cùng phân khúc.

Phạm vi và giới hạn kỹ thuật

  • Vật liệu bao bì: Thùng carton 3 lớp sóng E (chiều cao sóng giấy $1{,}5\text{ mm}$, tải trọng nhẹ đến trung bình).
  • Kích thước thùng làm việc: Chiều dài $L \in [150, 300]\text{ mm}$, Chiều rộng $W \in [150, 300]\text{ mm}$, Chiều cao $H \in [150, 300]\text{ mm}$.
  • Tải trọng thùng: $1\text{ kg} \le G \le 20\text{ kg}$.
  • Quy cách băng dính: Băng dính OPP (Oriented PolyPropylene) bản rộng $46 - 60\text{ mm}$, độ dày tiêu chuẩn $0{,}45\text{ mm}$, đường kính lõi $75 - 80\text{ mm}$.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trước khi tiến hành thiết kế, nhóm nghiên cứu đã phân tích 4 phương án bố trí hệ thống dẫn động và dán thùng:

Phương án Nguyên lý dẫn động Ưu điểm Nhược điểm Đánh giá lựa chọn
Phương án 1 Băng tải đáy đơn kéo đáy thùng Kết cấu đơn giản, chi phí thấp Thùng nhẹ dễ bị trượt, mặt trên không được nén chặt, nhiều bọng khí Loại bỏ
Phương án 2 Hai băng tải áp sát 2 mặt bên Xử lý tốt thùng có chiều rộng thay đổi, lực kẹp phân bố đều, kết cấu gọn Cần đồng tốc tuyệt đối giữa 2 băng tải bên CHỌN (Phương án tối ưu)
Phương án 3 Băng tải đáy kết hợp băng tải nén mặt trên Đường keo phẳng tuyệt đối, không bọng khí Kết cấu cồng kềnh, không kẹp được thùng có bề rộng nhỏ Loại bỏ
Phương án 4 Hai băng tải bên kết hợp băng tải nén mặt trên Độ ổn định cao nhất, năng suất cao Chi phí chế tạo cao, hệ thống truyền động rất phức tạp Loại bỏ

So sánh với các dòng máy thương mại nhập khẩu hiện có trên thị trường Việt Nam:

Thông số Wellpack WP-5050TB (Đài Loan) Dingye FXJ 6050 (Trung Quốc) Mykio MK-AS823A (Nhật Bản) Mô hình đề tài HCMUTE
Năng suất 700 – 1200 thùng/h 900 thùng/h ~1000 thùng/h 720 thùng/h
Tốc độ băng tải 16 – 20 m/phút 20 m/phút 18 m/phút 15 m/phút
Công suất điện 0.20 kVA 0.24 kW 0.18 kVA 0.04 kW (40W)
Kích thước thùng max 500 x 500 x 500 mm 500 x 600 mm 500 x 500 mm 300 x 300 x 300 mm
Chi phí chế tạo Rất cao (>35 triệu VNĐ) Trung bình (>20 triệu VNĐ) Rất cao (>45 triệu VNĐ) Thấp (~8.5 triệu VNĐ)

Ma trận ưu tiên yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW)

  • Must-Have (Bắt buộc): Hệ thống kéo kẹp 2 bên đồng tốc; Cụm dán cắt tự động không dùng dao nhiệt; Cơ cấu an toàn ngắt quá nhiệt động cơ qua rơle nhiệt.
  • Should-Have (Nên có): Cơ cấu chỉnh khoảng cách 2 thành dẫn hướng nhanh bằng vít me tay quay; Bộ tiết lưu điều chỉnh vận tốc xylanh khí nén gập mép.
  • Could-Have (Có thể mở rộng): Bộ đếm sản phẩm hiển thị LED kỹ thuật số; Cảm biến quang phát hiện đứt băng keo.
  • Won't-Have (Chưa thực hiện ở giai đoạn này): Cụm dán đáy đồng thời; Tự động căn chỉnh kích thước theo kích thước ngẫu nhiên của thùng.

Thiết kế hệ thống

graph TD
    A[Nguồn Điện 220VAC / Khí Nén 6-8 bar] --> B[Bộ Cấp Nguồn 24VDC & FRL Unit]
    B --> C[Mạch Điều Khiển Rơ-le & Cảm Biến Hành Trình]
    C --> D[Động Cơ Giảm Tốc 40W]
    C --> E[Van Điện Từ Solenoid 5/2]
    D --> F[Hộp Giảm Tốc Trục Trụ 2 Cấp u=43.09]
    F --> G[Bộ Đôi Băng Tải Kẹp Hông B820]
    E --> H[Xylanh Khí Nén Gập Mép Thùng]
    G --> I[Cụm Dán Băng Keo Đòn Bẩy Cơ Học]
    I --> J[Dao Cắt Răng Cưa & Con Lăn Miết Phẳng]
    J --> K[Thùng Carton Thành Phẩm Chuẩn 70mm Mép Dán]

1. Tính toán động học và động lực học băng tải

  • Thời gian chu kỳ cho 1 thùng: $t = \frac{3600}{720} = 5\text{ (giây)}$.
  • Trọng lượng thùng phân bố trên $1\text{ m}$ dài băng: $Q_{vl} = \frac{G}{a} = \frac{10}{0{,}3} = 33\text{ (kg/m)}$.
  • Lựa chọn dây băng: Vải bạt cao su mác B820 ($i = 1$ lớp cốt màng, chiều dày cao su mặt làm việc $\delta_1 = 2{,}5\text{ mm}$, mặt không làm việc $\delta_2 = 1{,}5\text{ mm}$, hệ số cản $w_0 = 0{,}022$).
  • Trọng lượng con lăn trên 1 mét dài: Nhánh có tải $q_{clc} = 2{,}1\text{ kg/m}$, nhánh không tải $q_{clk} = 0{,}63\text{ kg/m}$.
  • Tính toán lực căng chu tuyến băng qua 4 điểm đặc trưng: $$\begin{aligned} S_1 &= S_{ra} = 4{,}37\text{ kg} \ S_2 &= S_1 + W_{1-2} = S_1 + 0{,}04 = 4{,}41\text{ kg} \ S_3 &= 1{,}07 S_1 + 0{,}043 = 4{,}72\text{ kg} \ S_4 &= S_{max} = 1{,}07 S_1 + 10{,}67 = 15{,}35\text{ kg} \end{aligned}$$
  • Kiểm nghiệm bền kéo: Số lớp vải $i = \frac{S_{max} \cdot k}{B \cdot K_d} = 3 > 0{,}025$ (Thỏa mãn điều kiện bền đứt).
  • Tính chọn động cơ: Đường kính tang chủ động $D_{tg} = 80\text{ mm}$, số vòng quay trục công tác $n_{lv} = 14{,}62\text{ vòng/phút}$.
  • Phân phối tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp: Tổng tỷ số truyền $u_t = \frac{n_{dc}}{n_{lv}} = \frac{630}{14{,}62} = 43{,}09$.
    • Cấp nhanh: $u_1 = 8{,}27$
    • Cấp chậm: $u_2 = 5{,}21$
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                      BẢNG PHÂN PHỐI THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC MÁY                    |
+-------------------+----------------+------------+------------+----------------+
| Trục              | Động cơ (ĐC)   | Trục I     | Trục II    | Trục III (Tang)|
+-------------------+----------------+------------+------------+----------------+
| Tỷ số truyền (u)  | -              | 1.0        | 8.27       | 5.21           |
| Công suất P (W)   | 40.0           | 23.1       | 22.2       | 21.3           |
| Số vòng quay (v/p)| 630.0          | 630.0      | 76.18      | 14.62          |
| Momen xoắn (Nmm)  | 606.35         | 350.00     | 2783.01    | 13913.47       |
+-------------------+----------------+------------+------------+----------------+

2. Tính toán động học cụm đầu dán (Taping Head Linkage)

Cụm đầu dán hoạt động dựa trên nguyên lý cơ học thuần túy (lợi dụng động năng tịnh tiến của thùng carton do băng tải tạo ra), gồm các khâu khớp đòn bẩy:

  • Khâu (3) và con lăn dán trước (12): Bán kính con lăn $R_{cl} = 20\text{ mm}$, khoảng cách $AO_1 = 137\text{ mm}$, $AB = 50\text{ mm}$. Khi thùng đẩy vào, khâu quay góc $\hat{a}_2 = 54{,}6^\circ$, điểm B nâng lên một đoạn $\Delta II' = 40{,}43\text{ mm}$. Góc tổng $\widehat{B'AI} = 89^\circ < 90^\circ$ đảm bảo cơ cấu không bị điểm chết tự hãm và hồi vị êm dịu nhờ lò xo kéo.
  • Khâu (8) và con lăn miết sau (9): Chiều dài $ao_2 = 110\text{ mm}$, góc quay $\hat{w}2 = 65^\circ$, nâng con lăn lên hành trình $l = h + R{cl} = 70 + 20 = 90\text{ mm}$.
  • Khoảng cách 2 tâm quay $A$ và $a$: Để tránh kẹt thùng có kích thước ngắn nhất ($L_{min} = 150\text{ mm}$), khe hở giữa 2 con lăn chọn $e = 63\text{ mm}$. Khoảng cách tâm: $$Aa = AO_1 + ao_2 + D_{cl} + e = 137 + 110 + 40 + 63 = 350\text{ mm}$$
  • Khâu dao cắt (11): Cánh tay đòn $KH = 70\text{ mm}$, $HN = 120\text{ mm}$. Góc xoay cắt $\beta = 20^\circ$, hành trình nâng dao $29{,}6\text{ mm}$, để lại đoạn đuôi băng keo chính xác $70\text{ mm}$ miết vào thành sau.

Methodology & Quy trình điều khiển

// Thuật toán điều khiển chu trình dán tự động (Structured Text Pseudo-code)
PROGRAM Carton_Sealing_Sequence
VAR
    sensor_entry    : BOOL AT %I0.0; // Công tắc hành trình phát hiện thùng vào
    sensor_folded   : BOOL AT %I0.1; // Cảm biến vị trí gập mép
    sensor_exit     : BOOL AT %I0.2; // Cảm biến thùng ra khỏi máy
    solenoid_fold   : BOOL AT %Q0.0; // Van điện từ 5/2 tác động xylanh gập
    motor_conveyor  : BOOL AT %Q0.1; // Khởi động từ đóng điện động cơ 40W
    emergency_stop  : BOOL AT %I0.3; // Nút dừng khẩn cấp
    thermal_fault   : BOOL AT %I0.4; // Tiếp điểm rơle nhiệt bảo vệ
    timer_fold      : TON;
END_VAR

IF emergency_stop OR thermal_fault THEN
    motor_conveyor := FALSE;
    solenoid_fold := FALSE;
ELSE
    // Khởi động băng tải chính
    motor_conveyor := TRUE;
    
    // Chu trình gập mép thùng tự động
    IF sensor_entry AND NOT sensor_folded THEN
        solenoid_fold := TRUE; // Cấp khí nén đẩy pittong gập mép trước/sau
        timer_fold(IN := TRUE, PT := T#600MS);
        IF timer_fold.Q THEN
            solenoid_fold := FALSE; // Hồi vị pittong
        END_IF;
    END_IF;
    
    // Thùng đi qua đầu dán cơ học độc lập không cần can thiệp điện
    IF sensor_exit THEN
        timer_fold(IN := FALSE); // Reset chu trình
    END_IF;
END_IF;
END_PROGRAM

Implementation và kết quả

Quá trình chế tạo và tích hợp hệ thống

Hệ thống được gia công, chế tạo và tích hợp hoàn thiện qua 4 giai đoạn chính tại xưởng Cơ khí chế tạo máy:

[Khung Thép Hình C40x80] 
       │
       ├──> [Lắp đặt Hộp giảm tốc & Trục truyền động Tang D=80mm]
       │
       ├──> [Căn chỉnh độ căng 2 dải băng tải hông B820]
       │
       ├──> [Tích hợp Cụm đầu dán đòn bẩy & Dao cắt răng cưa thép SKD11]
       │
       └──> [Đấu nối Tủ điện điều khiển 24VDC & Hệ thống khí nén D&D RW0]
  1. Gia công cơ khí chính xác: Khung máy được hàn định hình từ thép hộp $40 \times 40 \times 2\text{ mm}$ và thép tấm dày $5\text{ mm}$ cắt CNC Plasma. Các trục truyền động và con lăn dán băng keo được gia công tiện trên máy tiện CNC đạt độ nhám bề mặt $Ra \le 1{,}25\text{ }\mu\text{m}$ nhằm giảm ma sát trượt và chống bám dính keo OPP.
  2. Lắp ráp hệ thống dẫn động: Căn chỉnh 2 trục tang dẫn động $\phi 80\text{ mm}$ đảm bảo độ song song dưới $0{,}05\text{ mm}$ trên toàn chiều dài $1200\text{ mm}$, triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng trượt lệch dây đai cao su B820.
  3. Tích hợp khí nén - điện: Lắp đặt van đảo chiều solenoid 5/2 (điện áp điều khiển 24VDC, áp suất hoạt động $0{,}2 - 0{,}8\text{ MPa}$), ống dẫn khí Fluoropolymer chịu nhiệt kết nối trực tiếp với bình tích khí áp lực Model D&D RW0.

Kết quả thử nghiệm và kiểm chuẩn thực nghiệm

Thử nghiệm được thực hiện trên 500 mẫu thùng carton sóng E 3 lớp với các dải kích thước ngẫu nhiên từ $150\text{ mm}$ đến $300\text{ mm}$:

Chỉ số đánh giá Chỉ tiêu thiết kế ban đầu Kết quả thực nghiệm đo được Mức độ hoàn thành
Năng suất dán 720 thùng/giờ 735 thùng/giờ Đạt 102.1%
Thời gian dán 1 thùng 5.0 giây 4.9 giây Tối ưu hơn 2%
Độ dài mép dán 2 đầu ($h$) $70 \pm 5\text{ mm}$ $70 \pm 2\text{ mm}$ Đạt chuẩn dung sai
Tỷ lệ phẳng mép dán (không bọt khí) $\ge 95%$ $98.4%$ Vượt 3.4%
Tỷ lệ cắt đứt băng keo 100% $100%$ $99.8%$ (499/500 thùng) Đạt yêu cầu
Công suất tiêu thụ thực tế $\le 50\text{ W}$ $38.7\text{ W}$ Tiết kiệm điện năng
Độ ồn khi vận hành $< 75\text{ dB}$ $68.2\text{ dB}$ Êm dịu công nghiệp

Đổi mới và đóng góp

  1. Cơ cấu dán - cắt tích hợp tự hồi tiếp cơ học (Passive Mechanical Feedback): Không cần trang bị động cơ servo hay cảm biến quang điện phức tạp cho cụm dán. Hệ thống đòn bẩy khâu liên động $(3)-(6)-(8)-(11)$ khai thác trực tiếp lực đẩy của thùng carton để tạo góc quay $\hat{a}_2 = 54{,}6^\circ$ và $\hat{w}_2 = 65^\circ$, kết hợp lực căng lò xo để tự động dán, miết phẳng và giải phóng dao cắt SKD11 dập đứt băng keo dứt khoát.
  2. Tối ưu hóa năng lượng truyền động vượt trội: Bằng việc tính toán chuẩn xác hệ số cản $w_0 = 0{,}022$ và phân bổ mô-men xoắn qua hộp giảm tốc 2 cấp ($T_3 = 13913{,}47\text{ Nmm}$ tại $n_3 = 14{,}62\text{ rpm}$), hệ thống chỉ cần duy nhất 1 động cơ $40\text{ W}$ để vận hành đồng thời 2 dải băng tải hông, tiết kiệm tới 78% điện năng so với các dòng máy nhập khẩu sử dụng 2 động cơ độc lập $2 \times 90\text{ W}$.
  3. Khả năng tùy biến kích thước linh hoạt: Cơ cấu điều chỉnh bề rộng dẫn hướng bằng tay quay vít me ren trái-phải cho phép chuyển đổi kích thước đóng gói từ $150\text{ mm}$ lên $300\text{ mm}$ trong thời gian dưới 20 giây.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong nhà máy

  • Ngành thực phẩm - Đồ uống: Đóng thùng tự động dây chuyền sản xuất mì ăn liền, sữa hộp tiệt trùng, bánh kẹo xuất khẩu quy mô 5.000 – 10.000 thùng/ngày.
  • Ngành Dược phẩm & Hóa mỹ phẩm: Niêm phong thùng thuốc tân dược, chai dầu gội, mỹ phẩm đảm bảo kín khít tuyệt đối, chống ẩm mốc xâm nhập.
  • Ngành Thương mại điện tử & Logistics: Tích hợp ở công đoạn cuối của trạm đóng gói phân loại hàng bưu kiện nhẹ ($1 - 20\text{ kg}$).
[Trạm Cấp Hàng] ---> [Máy Dán Thùng Tự Động HCMUTE] ---> [Trạm Cân & In Mã Vạch] ---> [Xe Nâng / Pallet]

Phân tích tài chính và thời gian hoàn vốn (ROI)

  • Chi phí đầu tư thiết bị: $8.500.000\text{ VNĐ}$ (Bao gồm vật tư gia công cơ khí, động cơ, cụm khí nén và tủ điện).
  • Chi phí nhân công thủ công truyền thống: 2 công nhân đóng gói $\times$ $6.000.000\text{ VNĐ/tháng} = 12.000.000\text{ VNĐ/tháng}$.
  • Chi phí vận hành máy (Điện năng + Bảo trì): $\approx 350.000\text{ VNĐ/tháng}$.
  • Lợi nhuận ròng tiết kiệm hàng tháng: $12.000.000 - 350.000 - 6.000.000\text{ (1 nhân công vận hành)} = 5.650.000\text{ VNĐ/tháng}$.
  • Thời gian hoàn vốn đầu tư (Payback Period): $$\text{ROI Time} = \frac{8.500.000}{5.650.000} \approx 1{,}5\text{ tháng (khoảng 45 ngày)}$$

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Phạm vi kích thước: Giới hạn chiều rộng và chiều cao tối đa $300\text{ mm}$, chưa đáp ứng được các thùng carton lớn công nghiệp (cỡ $500 - 600\text{ mm}$).
  • Điều chỉnh cữ: Vẫn sử dụng tay quay cơ khí thủ công khi thay đổi kích thước lô thùng, chưa tự động hóa hoàn toàn bằng cảm biến siêu âm nhận dạng kích thước ngẫu nhiên.
  • Chức năng dán: Hiện tại chỉ thực hiện dán mặt trên của thùng, mặt đáy vẫn cần gập và dán trước khi cấp liệu.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Nâng cấp cụm dán đáy đồng thời (Top & Bottom Sealing): Thiết kế thêm cụm dán phụ đặt dưới gầm băng tải con lăn để dán kín 2 mặt trong 1 lần chạy duy nhất.
  • Tích hợp vi điều khiển PLC & IoT: Thay thế rơle trung gian bằng PLC Siemens S7-1200 CPU 1212C, tích hợp module truyền thông Modbus TCP/IP giám sát số lượng thùng dán theo thời gian thực lên Dashboard Web/Scada.
  • Cơ cấu căn chỉnh tự động: Sử dụng động cơ bước kết hợp cảm biến khoảng cách quang học để tự động điều chỉnh độ rộng 2 thành băng tải theo từng kích thước thùng đến ngẫu nhiên trên băng chuyền.

Đối tượng hưởng lợi

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       GIÁ TRỊ MANG LẠI CHO CÁC NHÓM ĐỐI TƯỢNG                 |
+-------------------+-----------------------------------------------------------+
| Sinh viên kỹ thuật| Nguồn tài liệu thực chứng về tính toán động lực học máy,  |
| (Cơ khí, Tự động) | thiết kế khâu khớp đòn bẩy cơ khí và mạch khí nén ứng dụng|
+-------------------+-----------------------------------------------------------+
| Kỹ sư chế tạo máy | Bản vẽ thiết kế module hóa, thuật toán điều khiển và kinh |
| & Tích hợp hệ thống| nghiệm xử lý chống kẹt thùng, triệt tiêu bọt khí mép keo |
+-------------------+-----------------------------------------------------------+
| Doanh nghiệp SMEs | Giải pháp tự động hóa chi phí thấp (<10 triệu), thu hồi   |
| & Xưởng sản xuất  | vốn trong 1.5 tháng, nâng công suất đóng gói lên gấp 4 lần|
+-------------------+-----------------------------------------------------------+
| Các nhà nghiên cứu| Cơ sở thực nghiệm để mở rộng nghiên cứu tối ưu hóa kết    |
| ứng dụng bao bì   | cấu cam - đòn bẩy đa khâu trong máy đóng gói tốc độ cao   |
+-------------------+-----------------------------------------------------------+

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật hạ tầng nhà xưởng để triển khai lắp đặt máy là gì?

Máy yêu cầu nguồn điện lưới dân dụng 1 pha $220\text{VAC}/50\text{Hz}$ (công suất tiêu thụ cực nhỏ, chỉ $40\text{ W}$, tương đương một bóng đèn chiếu sáng) và nguồn cấp khí nén áp suất $0{,}6 - 0{,}8\text{ MPa}$ (lưu lượng khí tiêu hao $\approx 15\text{ lít/phút}$). Diện tích sàn lắp đặt yêu cầu tối thiểu chỉ $1500 \times 900\text{ mm}$, bề mặt sàn phẳng chịu tải trọng tĩnh $> 100\text{ kg}$.

2. Giới hạn kích thước thùng carton mà máy có thể xử lý và giải pháp nâng cấp?

Máy xử lý chuẩn dải kích thước thùng từ $150 \times 150 \times 150\text{ mm}$ đến $300 \times 300 \times 300\text{ mm}$, trọng lượng từ $1\text{ kg}$ đến $20\text{ kg}$. Để nâng cấp lên dải kích thước lớn hơn ($500 \times 500 \times 500\text{ mm}$), chỉ cần thay đổi chiều dài trục vít me điều chỉnh hông, kéo dài đòn bẩy khâu $(6)$ và nâng công suất động cơ lên $60\text{ W} - 90\text{ W}$ mà không cần thay đổi cấu trúc động học cơ bản của cụm đầu dán.

3. Máy có khả năng kết nối đồng bộ vào dây chuyền sản xuất tự động hiện hữu không?

Hoàn toàn tương thích. Chiều cao bàn làm việc của máy có thể tinh chỉnh từ $580\text{ mm}$ đến $750\text{ mm}$ nhờ 4 chân đế ren tăng chỉnh. Tín hiệu công tắc hành trình vào/ra có thể đấu nối song song tiếp điểm khô (Dry Contact) vào PLC của dây chuyền đóng gói tổng để điều phối đóng ngắt trạm cấp phôi phía trước và trạm dán nhãn phía sau.

4. Quy trình bảo trì định kỳ và thay thế vật tư tiêu hao (dao cắt, băng dính) như thế nào?

  • Thay cuộn băng dính: Thực hiện luồn băng keo qua hệ thống 3 con lăn căng hướng dẫn trong thời gian $< 30\text{ giây}$.
  • Bảo dưỡng dao cắt răng cưa: Vệ sinh bám dính keo bằng dung dịch cồn công nghiệp mỗi tuần 1 lần; mài bén hoặc thay thế lưỡi cắt thép SKD11 sau mỗi $100.000$ chu kỳ dán (chi phí thay thế khoảng $50.000\text{ VNĐ}$).
  • Tra mỡ bôi trơn: Tra mỡ gốc Lithium định kỳ 3 tháng/lần cho các khớp xoay đòn bẩy và bộ truyền xích dẫn động.

5. Chi phí dự toán chi tiết và thời gian hoàn vốn thực tế?

Tổng chi phí chế tạo hoàn thiện là $8.500.000\text{ VNĐ}$ (gồm: Cơ khí khung vỏ $3.2\text{ tr}$, Động cơ & Hộp số $1.8\text{ tr}$, Khí nén Airtac $1.5\text{ tr}$, Thiết bị điện LS/Autonics $1.0\text{ tr}$, Gia công CNC $1.0\text{ tr}$). Với năng suất $720\text{ thùng/giờ}$, máy thay thế hiệu quả 2 nhân công dán tay thủ công, giúp doanh nghiệp hoàn vốn đầu tư chỉ sau 1.5 tháng vận hành liên tục.

Kết luận

Đề tài tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo máy dán thùng carton tự động" tại Khoa Cơ khí Chế tạo máy – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã giải quyết xuất sắc bài toán cơ điện tử ứng dụng trong công nghiệp đóng gói. Bằng việc kết hợp sáng tạo giữa hệ thống đòn bẩy tự hồi vị cơ học và cụm dẫn động 2 băng tải kẹp hông tối ưu công suất, mô hình đã đạt năng suất thực nghiệm ấn tượng 735 thùng/giờ, đường dán phẳng mịn đạt độ thẩm mỹ cao, mép gấp chuẩn xác $70\text{ mm}$ và tiết kiệm điện năng triệt để.

Mô hình mở ra giải pháp tự động hóa khả thi, chi phí thấp, sẵn sàng chuyển giao công nghệ cho các cơ sở chế biến thực phẩm, may mặc và thương mại điện tử vừa và nhỏ tại Việt Nam.

Bạn đang tìm kiếm giải pháp tối ưu hóa dây chuyền đóng gói bao bì với chi phí tối thiểu?
Hãy liên hệ trực tiếp với nhóm nghiên cứu hoặc Khoa Cơ khí Chế tạo máy - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM để nhận trọn bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật, bản vẽ CAD/CAM 3D và hỗ trợ chuyển giao công nghệ chế tạo chi tiết ngay hôm nay!