Dự án  thiết kế, chế tạo và lắp đặt cân đóng bao tại Lào Cai cho các doanh nghiệp sản xuất như công ty An Tiến được triển khai trong điều kiện nhà xưởng thực tế, yêu cầu cao về độ ổn định, năng suất và khả năng vận hành liên tục. Sau khi hoàn thiện lắp đặt và chạy thử, hệ thống đã đáp ứng tốt các tiêu chí:

• Công suất đạt gần 300 bao/giờ với bao 25kg.
• Sai số cân duy trì trong khoảng ±20–30g.
• Hoạt động ổn định trong môi trường sản xuất liên tục.
• Dễ vận hành và bảo trì.

Cấu hình hệ thống cân đóng bao dạng hạt miệng hở

Một dây chuyền hoàn chỉnh không chỉ có bộ phận cân mà còn bao gồm các thiết bị hỗ trợ vận chuyển và đóng kín miệng bao. Cấu hình đề xuất gồm năm hạng mục chính.

1. Cân đóng bao dạng hạt miệng hở

Đây là thiết bị trung tâm của toàn bộ dây chuyền. Máy thực hiện đồng thời các công đoạn cấp liệu, định lượng, cân, kẹp bao và xả nguyên liệu.

Cấu hình của máy bao gồm:

• Hai cơ cấu định lượng chuyên dụng cho nguyên liệu dạng hạt.
• Cơ cấu định lượng sử dụng xi lanh khí nén.
• Quá trình cấp liệu và định lượng được điều khiển hoàn toàn tự động.
• Hai thùng cân đóng mở bằng xi lanh khí nén.
• Một phễu kẹp bao sử dụng xi lanh khí nén.
• Các bộ phận tiếp xúc với nguyên liệu được chế tạo bằng inox 304.
• Khung chân sử dụng thép hộp 75 x 75mm, độ dày 2mm.
• Bề mặt khung thép thường được sơn epoxy bảo vệ.

Việc bố trí hai cơ cấu định lượng và hai thùng cân giúp quá trình cân diễn ra luân phiên. Trong khi một thùng đang xả nguyên liệu, thùng còn lại có thể tiếp tục nhận liệu và chuẩn bị mẻ cân tiếp theo. Nhờ đó, thời gian chờ giữa các chu kỳ được rút ngắn, góp phần nâng cao năng suất dây chuyền.

Công suất thiết kế của cân đóng bao dạng hạt đạt khoảng 300 bao mỗi giờ với quy cách bao 25kg. Sai số định lượng nằm trong khoảng ±20–30g khi máy được lắp đặt, hiệu chỉnh và vận hành đúng điều kiện kỹ thuật.

2. Băng tải ra bao

Sau khi hoàn thành quá trình cân và xả liệu, bao thành phẩm cần được chuyển ổn định đến công đoạn may hoặc hàn miệng bao. Băng tải ra bao đảm nhiệm chức năng này.

Thông số cơ bản của băng tải gồm:

• Băng tải PVC B400.
• Bề rộng băng khoảng 400mm.
• Dây băng PVC dày 8mm.
• Chiều dài băng tải 2,5m.
• Động cơ công suất 1,5kW.
• Sử dụng động cơ Đài Loan mới.
• Hai bên có lan can inox 304 chống đổ bao.
• Khung băng tải gia công bằng thép thường.
• Bề mặt khung được sơn epoxy.

Lan can chống đổ bao giúp bao giữ được tư thế ổn định trong quá trình di chuyển. Chi tiết này đặc biệt cần thiết đối với bao có trọng lượng lớn hoặc nguyên liệu bên trong chưa phân bố đều ngay sau khi xả.

Tốc độ băng tải có thể được điều chỉnh thông qua biến tần trong tủ điện. Người vận hành có thể đồng bộ tốc độ băng tải với tốc độ cân, may bao hoặc hàn nhiệt, hạn chế tình trạng ùn bao tại cuối dây chuyền.

3. Cột treo máy may bao hai chỉ một kim

Đối với bao PP dệt, bao giấy nhiều lớp hoặc các loại bao cần may kín miệng, hệ thống được tích hợp cột treo máy may công nghiệp.

Cấu hình bao gồm:

• Cột treo máy may chắc chắn.
• Cơ cấu nâng hạ bằng vít me.
• Máy may bao công nghiệp GK35-6A.
• Máy sử dụng một kim, hai chỉ.
• Năng suất may đạt khoảng 400 bao mỗi giờ.
• Tích hợp cơ cấu tự động may bao.
• Có chức năng cắt chỉ tự động sau khi hoàn thành đường may.

Cơ cấu nâng hạ bằng vít me cho phép điều chỉnh độ cao của máy may theo chiều cao từng loại bao. Nhờ đó, dây chuyền có thể sử dụng với nhiều quy cách đóng gói khác nhau mà không cần thay đổi toàn bộ kết cấu.

Máy may bao GK35-6A được sử dụng phổ biến trong các dây chuyền đóng gói nguyên liệu dạng hạt, bột hoặc viên. Công suất may khoảng 400 bao mỗi giờ cao hơn công suất cân 300 bao mỗi giờ, giúp hạn chế nguy cơ máy may trở thành điểm nghẽn của dây chuyền.

4. Máy hàn nhiệt liên tục

Ngoài máy may bao, hệ thống có thể trang bị thêm máy hàn nhiệt để xử lý các loại bao có lớp lót PE, túi nhựa hoặc bao bì cần hàn kín bằng nhiệt.

Thông số máy hàn nhiệt gồm:

• Điện áp sử dụng: 220V, 50/60Hz.
• Công suất: 800W.
• Bề rộng đường hàn: 2mm.
• Chiều dài đường hàn tối đa: 700mm.
• Thời gian hoặc tốc độ hàn điều chỉnh trong khoảng 0,2–3 giây.

Máy hàn nhiệt giúp tạo đường hàn kín, hạn chế không khí, hơi ẩm hoặc bụi bên ngoài xâm nhập vào sản phẩm. Tùy cấu tạo bao bì, doanh nghiệp có thể lựa chọn chỉ may bao, chỉ hàn nhiệt hoặc kết hợp hàn lớp túi lót bên trong và may lớp bao bên ngoài.

Việc kết hợp hai phương pháp đóng kín giúp tăng độ chắc chắn cho bao thành phẩm, phù hợp với các sản phẩm cần vận chuyển xa hoặc bảo quản trong thời gian dài.

5. Tủ điều khiển tổng

Tủ điều khiển là trung tâm tiếp nhận và xử lý tín hiệu của toàn bộ hệ thống. Tủ có nhiệm vụ điều khiển cân đóng bao, băng tải, cơ cấu khí nén và các thiết bị liên quan.

Cấu hình tủ điều khiển gồm:

• Một màn hình cảm ứng HMI.
• PLC Delta của Đài Loan.
• Một đầu cân điện tử.
• Hai cảm biến lực SQB của Keli.
• Biến tần điều khiển tốc độ động cơ.
• Aptomat, rơ-le và các thiết bị điện đóng ngắt.
• Dây điện, máng cáp và vật tư phụ trợ.
• Vỏ tủ được sơn tĩnh điện.

Màn hình HMI cho phép người vận hành cài đặt khối lượng từng bao, theo dõi giá trị cân, kiểm tra trạng thái hoạt động và lưu dữ liệu các mẻ cân. Giao diện điều khiển trực quan giúp giảm thao tác thủ công và hỗ trợ xử lý nhanh khi cần thay đổi quy cách đóng gói.

PLC Delta tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến lực, xử lý dữ liệu và phát lệnh điều khiển cơ cấu cấp liệu, thùng cân, xi lanh kẹp bao và băng tải. Việc sử dụng PLC giúp hệ thống hoạt động theo trình tự ổn định, dễ điều chỉnh chương trình và thuận tiện cho công tác bảo trì.

Nguyên lý hoạt động của cân đóng bao dạng hạt

Quy trình vận hành của hệ thống được thực hiện theo một chu trình liên tục.

Đầu tiên, nguyên liệu từ silo, phễu chứa hoặc thiết bị cấp liệu phía trên được đưa vào cơ cấu định lượng. Xi lanh khí nén điều khiển cửa cấp liệu mở để nguyên liệu chảy xuống thùng cân.

Trong giai đoạn cấp liệu nhanh, cửa cấp được mở với lưu lượng lớn nhằm rút ngắn thời gian cân. Khi khối lượng nguyên liệu gần đạt giá trị cài đặt, PLC chuyển sang chế độ cấp chậm. Lưu lượng nguyên liệu được giảm xuống để hạn chế hiện tượng vượt cân.

Hai cảm biến lực SQB liên tục đo khối lượng trong thùng cân và truyền tín hiệu về đầu cân. Khi khối lượng đạt giá trị yêu cầu, PLC đóng cửa cấp liệu.

Cùng lúc đó, người vận hành đưa bao vào phễu kẹp. Xi lanh khí nén đóng cơ cấu kẹp để giữ chắc miệng bao. Sau khi nhận được tín hiệu bao đã được kẹp đúng vị trí, cửa thùng cân mở và nguyên liệu được xả xuống bao.

Khi xả hết nguyên liệu, cửa thùng cân đóng lại để bắt đầu chu kỳ mới. Bộ phận kẹp bao mở, bao rơi xuống băng tải và được chuyển đến máy may hoặc máy hàn nhiệt.

Toàn bộ chu trình của cân đóng bao dạng hạt được điều khiển tự động. Người vận hành chủ yếu thực hiện thao tác cấp bao, theo dõi trạng thái máy và xử lý bao thành phẩm ở cuối dây chuyền.

Ưu điểm của cân đóng bao dạng hạt tự động

Độ chính xác cao

Sai số cân chỉ khoảng ±20–30g giúp doanh nghiệp kiểm soát tốt khối lượng thành phẩm. Độ chính xác cao đặc biệt quan trọng đối với sản phẩm được bán theo khối lượng cố định hoặc nguyên liệu có giá trị lớn.

Việc hạn chế tình trạng dư cân trên từng bao có thể góp phần giảm hao hụt nguyên liệu trong quá trình sản xuất dài hạn.

Năng suất đạt 300 bao mỗi giờ

Với bao 25kg, hệ thống có thể đạt công suất khoảng 300 bao mỗi giờ trong điều kiện cấp liệu ổn định. Hai cơ cấu định lượng và hai thùng cân hoạt động luân phiên giúp giảm thời gian chờ giữa các mẻ cân.

So với phương pháp cân thủ công, cân đóng bao dạng hạt giúp tăng đáng kể tốc độ đóng gói và giảm sự phụ thuộc vào kinh nghiệm của người lao động.

Tự động hóa nhiều công đoạn

Hệ thống tự động thực hiện các công đoạn:

• Cấp nguyên liệu vào thùng cân.
• Chuyển từ chế độ cấp nhanh sang cấp chậm.
• Kiểm tra khối lượng.
• Đóng cửa cấp liệu.
• Mở và đóng thùng cân.
• Kẹp và nhả bao.
• Điều khiển băng tải.
• Lưu dữ liệu mẻ cân.

Việc tự động hóa đồng bộ giúp quy trình vận hành ổn định hơn, giảm nhầm lẫn và hạn chế thao tác không cần thiết.

Vật liệu inox 304 tại vị trí tiếp xúc

Cơ cấu định lượng, thùng cân và phễu kẹp bao được chế tạo bằng inox 304. Vật liệu này có bề mặt tương đối nhẵn, dễ vệ sinh và có khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép thông thường.

Inox 304 phù hợp với nhiều ngành sản xuất như nông sản, thức ăn chăn nuôi, thực phẩm khô, phân bón và nguyên liệu công nghiệp. Tuy nhiên, việc lựa chọn vật liệu cuối cùng vẫn cần căn cứ vào tính chất hóa học cụ thể của từng sản phẩm.

Điều khiển thuận tiện bằng HMI

Màn hình cảm ứng HMI giúp người vận hành dễ dàng cài đặt thông số và theo dõi trạng thái thiết bị. Các giá trị cân, số lượng mẻ và cảnh báo có thể được hiển thị trực tiếp trên màn hình.

Khi thay đổi từ bao 25kg sang một khối lượng khác, kỹ thuật viên có thể điều chỉnh thông số trên giao diện thay vì phải thay đổi nhiều chi tiết cơ khí.

Kết cấu chắc chắn

Khung chân máy sử dụng thép hộp 75 x 75mm, độ dày 2mm, phù hợp với yêu cầu chịu tải trong quá trình vận hành. Bề mặt được sơn epoxy nhằm hạn chế gỉ sét và nâng cao độ bền trong môi trường nhà xưởng.

Các bộ phận băng tải và cột máy may cũng được thiết kế theo hướng công nghiệp, hỗ trợ thiết bị hoạt động liên tục và ổn định.

Cân đóng bao dạng hạt phù hợp với nguyên liệu nào?

Thiết bị phù hợp với các nguyên liệu dạng hạt có khả năng chảy tự do hoặc tương đối ổn định, chẳng hạn như:

• Gạo, ngô, đậu và các loại hạt nông sản.
• Thức ăn chăn nuôi dạng viên.
• Hạt nhựa nguyên sinh và hạt nhựa tái sinh.
• Phân bón dạng hạt.
• Hạt giống.
• Viên nén sinh khối.
• Muối hạt.
• Đường hạt.
• Nguyên liệu hóa chất dạng viên.
• Khoáng sản dạng hạt nhỏ.
• Các loại phụ gia công nghiệp dạng rời.

Đối với nguyên liệu có độ ẩm cao, dễ kết dính, dễ vón cục hoặc khả năng chảy kém, cơ cấu cấp liệu cần được khảo sát kỹ. Trong một số trường hợp, máy có thể phải bổ sung bộ rung, cánh khuấy, vít tải hoặc cơ cấu phá vòm để nguyên liệu xuống đều.

Vì vậy, trước khi thiết kế cân đóng bao dạng hạt, đơn vị sản xuất máy cần kiểm tra mẫu nguyên liệu thực tế, dung trọng, kích thước hạt, độ ẩm, khả năng bám dính và yêu cầu vệ sinh.