Thiết kế, chế tạo phần khung và cơ cấu vặn nắp cho hệ thống chiết, rót và đóng nắp chai tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIẾT, RÓT VÀ ĐÓNG NẮP
CHAI TỰ ĐỘNG

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Định
Sinh viên thực hiện:

Phạm Ngọc Lân

Mã số sinh viên:

56136248

Khánh Hòa - 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIẾT, RÓT VÀ ĐÓNG NẮP
CHAI TỰ ĐỘNG

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Định
Sinh viên thực hiện:

Phạm Ngọc Lân

Mã số sinh viên:

56136248

Khánh Hòa, tháng 06/2018


i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Khoa: Cơ khí

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo ĐA/CĐTN của sinh viên)
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo phần khung và cơ cấu vặn nắp cho hệ thống chiết, rót và
đóng nắp chai tự động.
Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN ĐỊNH
Sinh viên được hướng dẫn: Phạm Ngọc Lân MSSV: 56136248
Khóa: 56
Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử
Lần
KT

Ngày

Nội dung

Nhận xét của GVHD

1

07/4/2018

Nghiên cứu tổng quan

2

07/4/2018

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

3

15/4/2018

Đưa ra phương án thiết kế

4

15/5/2018

Chế tạo mô hình
Kiểm tra giữa tiến độ của Trưởng BM

Ngày kiểm tra:

Đánh giá công việc hoàn thành: ………..%

…………………

Được tiếp tục: 

Không tiếp tục: 

5

31/5/2018

Thử nghiệm và hiệu chỉnh

6

30/6/2018

Hoàn thiện báo cáo

Ký tên
……………………

Nhận xét chung (sau khi sinh viên hoàn thành ĐA/CĐ):
…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….………
…………………………………………………………………………………….………
Điểm hình thức:……/10
Đồng ý cho sinh viên:

Điểm nội dung:......./10
Được bảo vệ:

Điểm tổng kết:………/10

Không được bảo vệ:
Khánh Hòa, ngày … tháng … năm 2018
Cán bộ hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


ii

MỤC LỤC
Trang
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................................. i
MỤC LỤC ............................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................... vii
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................................... 1
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾT, RÓT VÀ ĐÓNG NẮP
CHAI TỰ ĐỘNG 2
1.1

Đặt vấn đề ............................................................................................................... 2

1.2

Tổng quan về toàn bộ dây chuyền ............................................................................ 2
Chiết rót nước vào chai ..................................................................................... 2

Đóng nắp chai................................................................................................... 4
Cảm biến dùng trong các dây chuyền chiết rót .................................................. 4
Cơ cấu vào thùng .............................................................................................. 6

1.3

Các dây chuyền sản xuất nước đóng chai ở Việt Nam .............................................. 6
Dây chuyền chiết rót aseptic cho chai pet .......................................................... 6
Dây chuyền sản xuất nước khoáng .................................................................. 11
Dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động ................................................. 14

1.4

Kết luận ................................................................................................................. 15
PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................. 17

2.1

Phương pháp nghiên cứu........................................................................................ 17

2.2

Yêu cầu hệ thống ................................................................................................... 17

2.3

Phương án thiết kế ................................................................................................. 18
Phần khung ..................................................................................................... 18
Phần cơ cấu cơ cấu vặn nắp chai ..................................................................... 20
Chọn kết cấu cơ khí cho bộ phận vận chuyển chai........................................... 22

Chọn kết cấu cơ khí cho bộ phận dẫn động ..................................................... 25
Chọn cơ cấu định vị chai và máng hứng chất lỏng........................................... 27
Chọn động cơ điện cho hệ dẫn động băng tải và mâm xoay............................. 29
Tính toán băng tải ........................................................................................... 32


iii
Tính toán mâm xoay ....................................................................................... 34
Xác định công suất động cơ ............................................................................ 35
Tính toán xylanh định lượng và vòi chiết:.................................................... 35
Chế tạo phần cơ khí..................................................................................... 36
Phương án điều khiển .................................................................................. 54
Tính toán công suất nguồn cho hệ thống...................................................... 58
Phướng án lựa chọn động bơm nước vào chai.............................................. 58
Phương án truyền động khí nén cho các cơ cấu tác động ............................. 61
Chọn mạch điều khiển ................................................................................. 63
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM ...................................... 69
3.1

Kiểm tra hệ thống trước khi thử nghiệm ................................................................. 69
Kiểm tra phần cơ khí....................................................................................... 69
Kiểm tra hệ thống điện.................................................................................... 72

3.2

Thử nghiệm và điều chỉnh thông số cơ khí ............................................................. 73
Thử nghiệm khi không có tải .......................................................................... 73
Thử nghiệm khi có tải ..................................................................................... 75

3.3

Thử nghiệm phần điện và lập trình ......................................................................... 77
Thử nghiệm lần 1 ............................................................................................ 77
Thử nghiệm lần 2 ............................................................................................ 78
Thử nghiệm lần 3 ............................................................................................ 78

3.4

Thử nghiệm toàn hệ thống ..................................................................................... 78
Thử nghiệm lần 1 ............................................................................................ 78
Thử nghiệm lần 2 ............................................................................................ 79
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ..................................................................... 80

4.1

Kết quả đạt được .................................................................................................... 80
Phần cơ khí ..................................................................................................... 80
Phần điện và lập trình ..................................................................................... 80
Toàn hệ thống ................................................................................................. 80

4.2

Những vấn đề chưa đạt được .................................................................................. 80

4.3

Đề xuất, kiến nghị .................................................................................................. 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 81
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 82

iv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Máy chiết bàn quay ...................................................................................... 3
Hình
Hình
Hình
Hình

1.2 Máy chiết rót và đóng nắp kiểu bàn xoay ..................................................... 4
1.3 Cảm biến tiệm cận........................................................................................ 5
1.4 Sơ đồ cảm biến điện áp ................................................................................ 5
1.5 Sơ đồ của dòng cảm biến điện dung ............................................................. 6

Hình 1.6 Hệ thống thổi chai PET khép kín .................................................................. 8
Hình 1.7 Buồng sục rửa vô trùng ................................................................................ 8
Hình 1.8 Buồng chiết vô trùng ................................................................................... 9
Hình
Hình
Hình
Hình

1.9 Hệ thống vòi chiết ........................................................................................ 9
1.10 Hệ thống đóng nắp ..................................................................................... 9
1.11 Máy bắn ống nhãn vào chai ...................................................................... 10
1.12 Máy đóng thùng carton............................................................................. 10

Hình

Hình
Hình
Hình

1.13 Hệ thống băng chuyền .............................................................................. 10
1.14 Hệ thống thẩm ngược ............................................................................... 11
1.15 Màng siêu vi lọc ....................................................................................... 12
1.16 Bồn chứa nước tinh khiết ......................................................................... 12

Hình 1.17 Hệ thống vệ sinh tự động sau mỗi ca sản xuất .......................................... 12
Hình 1.18 Máy chiết rót Mono block 3 trong 1 ......................................................... 13
Hình 1.19 Hệ khử trùng đảo chai .............................................................................. 13
Hình
Hình
Hình
Hình

1.20 Máy bắn ống nhãn cảm biến tự động ........................................................ 13
1.21 Máy nâng chai đặt vào thùng carton ......................................................... 14
1.22 Máy hàn miệng thùng carton .................................................................... 14
1.23 Dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động ........................................... 14

Hình 1.24 Sơ đồ khối của mô hình ............................................................................ 16
Hình 2.1 Nhôm định hình ......................................................................................... 19
Hình 2.2 Thép hộp 30x30 mm .................................................................................. 19
Hình 2.3 Vặn nắp trực tiếp trên băng tải.................................................................... 20
Hình 2.4 Vặn nắp qua mâm xoay .............................................................................. 21
Hình 2.5 Băng tải đa .................................................................................................. 22
Hình 2.6 Băng tải tấm ................................................................................................ 23
Hình 2.7 Băng tải con lăn .......................................................................................... 24

Hình 2.8 Sơ đồ truyền động ....................................................................................... 25
Hình 2.9 Biến tần ....................................................................................................... 26
Hình 2.10 Cơ cấu di chuyển dùng bánh răng - thanh răng .......................................... 27
Hình 2.11 Cơ cấu định vị bằng mâm xoay ................................................................. 28
Hình 2.12 Động cơ không đồng bộ 3 pha ................................................................... 29


v
Hình 2.13 Động cơ DC .............................................................................................. 30
Hình 2.14 Động cơ AC servo ..................................................................................... 31
Hình 2.15 Phần khung tổng thể băng tải vào ............................................................. 38
Hình 2.16 Hàn thanh ngang thứ nhất......................................................................... 38
Hình 2.17 Hàn thanh ngang thứ hai........................................................................... 38
Hình
Hình
Hình
Hình

2.18 Hàn 2 thanh dọc theo chiều băng tải ......................................................... 39
2.19 Hàn bốn chân với thanh liên kết ngang ..................................................... 39
2.20 Khung băng tải vào .................................................................................. 40
2.21 Phần khung tổng thể băng tải ra và phần lưu kho...................................... 40

Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình

2.22 Hàn hai thanh ngang với với hai thanh chân trụ ........................................ 40
2.23 Hàn hai thanh ngang với với hai thanh chân trụ còn lại ............................ 41
2.24 Hàn hai thanh liên kết ngang với các thanh chân trụ ................................. 41
2.25 Hàn hai thanh liên kết với phần mâm xoay ............................................... 41
2.26 Hàn phần lưu kho ..................................................................................... 42
2.27 Hàn phần khung băng tải ra và phần khung lưu kho ................................. 42
2.28 Phần khung tổng thể mâm xoay ................................................................ 43

Hình 2.29 Hàn các thanh ngang khung mâm xoay .................................................... 43
Hình 2.30 Hàn vòng dẫn hướng ................................................................................ 44
Hình 2.31 Lắp ráp mâm xoay .................................................................................... 44
Hình
Hình
Hình
Hình

2.32 Hàn phần khung gắn xylanh và cảm biến trên băng tải ra ......................... 45
2.33 Hàn thanh dẫn hướng chiết rót.................................................................. 45
2.34 Hàn thanh gắn xylanh kẹp chai ................................................................. 46
2.35 Hàn phần mâm xoay với băng tải đưa chai vào ......................................... 46

Hình 2.36 Hàn tổng thể 3 phần ................................................................................. 47
Hình 2.37 Cơ cấu vặn nắp ......................................................................................... 47
Hình 2.38 Gắn thanh ray dẫn hướng ......................................................................... 48
Hình 2.39 Gắn cơ cấu vặn vào động cơ ..................................................................... 48
Hình 2.40 Gắn gá động cơ vào xylanh ...................................................................... 48
Hình 2.41 Lắp ráp gối đỡ lên khung ........................................................................... 49
Hình 2.42 Lắp ráp vòng bi vào ru lô .......................................................................... 49
Hình 2.43 Lắp ráp dây băng tải .................................................................................. 49

Hình 2.44 Lắp ráp băng tải vào hoàn chỉnh ................................................................ 50
Hình 2.45 Lắp ráp băng tải ra hoàn chỉnh .................................................................. 50
Hình 2.46 Lắp ráp hai mâm xoay ............................................................................... 51
Hình 2.47 Hàn vòng dẫn hướng ................................................................................. 51
Hình 2.48 Gối đỡ sau khi được lắp............................................................................ 52
Hình 2.49 Mâm xoay được lắp vào khung ................................................................. 52


vi
Hình 2.50 Mâm xoay hoàn chỉnh ............................................................................... 53
Hình 2.51 Mô hình sau khi lắp cơ khí hoàn chỉnh ..................................................... 53
Hình 2.52 PLC S7-300.............................................................................................. 55
Hình 2.53 PLC S7-300.............................................................................................. 57
Hình 2.54 Relay omron ............................................................................................. 58
Hình
Hình
Hình
Hình

2.55 Máy bơm nước Lifetech AP 2500............................................................. 59
2.56 Máy bơm điện chìm ................................................................................. 60
2.57 Máy nén khí ............................................................................................. 61
2.58 Sơ đồ mạch điều khiển và động lực mặt cắt a-a (trên)............................... 65

Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình

Hình

2.59 Sơ đồ mạch điều khiển và động lực mặt cắt a-a (dưới) ............................. 66
2.60 Sơ đồ khí nén mặt cắt a-a (trên) ................................................................ 66
2.61 Sơ đồ khí nén mặt cắt a-a (dưới)............................................................... 67
2.62 Lưu đồ giải thuật ...................................................................................... 67
3.1 Bề mặt khung cơ khí .................................................................................. 69
3.2 Kiểm tra mối hàn........................................................................................ 70
3.3 Kiểm tra độ chùng của xích mâm xoay ....................................................... 70

Hình 3.4 Kiểm tra độ chùng của xích băng tải đầu ra ................................................ 71
Hình 3.5 Kiểm tra độ chùng của xích băng tải đầu vào ............................................. 71
Hình 3.6 Máng cấp nắp đầy đủ ................................................................................. 72
Hình
Hình
Hình
Hình

3.7 Khung và băng tải chưa có tải .................................................................... 73
3.8 Khung và băng tải chưa có tải .................................................................... 75
3.9 Cấp nắp bị lỗi ............................................................................................. 76
3.10 Cấp nắp đúng ........................................................................................... 76

Hình 3.11 Kết nối giữa máy tính với PLC ................................................................. 77
Hình 3.12 Chai bị lệch vị trí ...................................................................................... 79
Hình 3.13 Chai bị lệch vị trí ...................................................................................... 79


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Thông số sản phẩm SD-WT-500ml ............................................................ 15
Bảng
Bảng
Bảng
Bảng

2.1. Dụng cụ hỗ trợ chế tạo phần cơ khí ........................................................... 36
2.2 Bảng các chỉ tiêu của 3 loại điều khiển ...................................................... 56
2.3 Bảng thống kê các ngõ vào ra .................................................................... 63
2.4 Bảng gán tên các địa chỉ vào/ra của PLC ................................................... 64

Bảng 3.1 Kiểm tra hệ thống điện ............................................................................... 72


viii

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy, các anh chị và các bạn. Với lòng
kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ lời cảm ớn trân thành tới:
Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang và các Thầy Cô trong Bộ môn Cơ
Điện Tử đã dạy bảo và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và
thực hiện đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Th.S Nguyễn Văn Định đã luôn quan tâm và
nhiệt tình hướng dẫn trong suốt quá trình em làm đồ án.
Tuy nhiên do sự hạn chế về kiến thức cũng như thời gian có hạn nên chắc chắn
đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự đóng góp ý
kiến của quý Thầy Cô và các bạn để đồ án này hoàn thiện hơn.

Nha Trang, tháng 06 năm 2018
Sinh viên

Phạm Ngọc Lân


1

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có những chuyển
biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của công nghệ, đặc
biệt là công nghệ tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc
hiện đại với những đặc điểm vượt trội như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, khả năng
thích ứng, sự chuyên môn hóa… đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nền công
nghiệp hiện đại.
Công nghệ tự động hoá đang trở thành một ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, nó đáp
ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành khác như trong công nghiệp, xây
dựng, y tế…kể cả trong nông - lâm nghiệp và ngày càng được ứng dụng nhiều trong
thực tế đời sống hàng ngày.
Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước uống đóng chai thì dây
chuyền chiết rót đóng nắp là một khâu không thể thiếu và rất quan trọng. Xuất phát từ
nhu cầu thực tế đó, nhóm đã thiết kế và thi công mô hình “Hệ thống chiết, rót, đóng
nắp chai tự động”.
Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế, chế tạo phần khung và cơ cơ cấu vặn nắp cho hệ thống chiết, rót và
đóng nắp chai tự động
Đối tượng nghiên cứu
Phần khung và cơ cơ cấu vặn nắp cho hệ thống chiết, rót và đóng nắp chai tự
động.
Phạm vi nghiên cứu

Hệ thống băng tải dùng trong các dây chuyền sản xuất nước tinh khiết.
Loại chai sử dụng: PET 297ml có sẵn trên thị trường.


2

TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾT,
RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG
1.1 Đặt vấn đề
Có thể các sản phẩm tiêu dùng hiện nay phần lớn được chứa đựng trong các bao
bì dạng chai lọ nhất là ngành thực phẩm ví dụ như: bia, rượu, nước giải khát, hóa mỹ
phẩm, v.v..., với những ưu điểm nổi trội như giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm mỹ cao,
dễ sản xuất. Cũng chình vì lý do này các hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động
được sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại khác nhau. Việc áp dụng những nghiên
cứu lý thuyết vào thực tế là một điều hết sức quan trọng để kiểm nghiệm một cách
chính xác nhất tính đúng đắn và hiệu quả của những nghiên cứu đó. Ý tưởng về một
dây chuyền sản xuất nước đóng chai cũng bắt nguồn từ đó. Dựa trên những nền tảng
có từ trước cùng với sự nghiên cứu phát triển của nhóm, nhóm đã thiết kế “Hệ thống
chiết, rót và đóng nắp tự động”. Bởi lẽ trong thực tế, ở các nhà máy sản xuất nước
uống đóng chai thì việc chiết rót, đóng nắp, vô thùng là những khâu rất quan trọng và
không thể thiếu trong một dây chuyền.
1.2 Tổng quan về toàn bộ dây chuyền
Chiết rót nước vào chai
Hiện nay có khá nhiều công nghệ chiết nước vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ có
cách chiết rót khác nhau như: Nước có gaz, nước không gaz, chất lỏng dạng cô đặc.
Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào
trong chai, bình, lọ, v.v.. Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi
trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm. Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được
điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lượng sản phẩm một cách
chính xác.

 Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:
 Định lượng bằng bình định mức: chất lỏng được định lượng chính xác
nhờ bình định mức trước khi rót vào chai.


Định lượng bằng chiết tới mức cố định: chất lỏng được chiết tới mức cố
định trong chai bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra
khỏi chai; khi đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau
bất kể thể tích của các chai có bằng nhau hay không. Ngoài ra còn sử
dụng ống thông hơi, chất lỏng được chiết tới khi ngập miệng ống thông


3
hơi sẽ dứng lại. Phương pháp này có độ chính xác không cao, tuỳ thuộc
độ đồng đều của chai.


Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào chai
trong khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy

là không đổi. Phương pháp này chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá tri
thấp, không yêu cầu độ chính xác định lượng.
 Các phương pháp chiết rót sản phẩm gồm có:
 Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do
chênh lệch về độ cao thủy tĩnh. Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với
các chất lỏng ít nhớt.
 Phương pháp rót chân không: Nối chai với một hệ thống hút chân không,
chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suất
trong chai. Lượng chất lỏng chảy vào chai thông thường cũng được áp
dụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai.

 Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp này được áp dụng cho các sản
phẩm có gas như bia, nước ngọt.Trong khi rót, áp suất trong chai lớn hơn
áp suất khí quyển nhằm tránh không cho ga (khí CO2) thoát khỏi chất
lỏng. Với phương pháp rót đẳng áp thông thường, người ta nạp khí CO2
vào trong chai cho đến khi áp suất trong chai bằng áp suất trong bình
chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờ chênh
lệch độ cao.
Máy định lượng - chiết rót sản phẩm lỏng gồm nhiều cơ cấu rót, mỗi cơ cấu rót
được bố trí chiết cho 1 chai. Các cơ cấu rót có thể được bố trí thẳng hàng, làm
việc cùng lúc (máy chiết có cơ cấu chiết thẳng) hoặc bố trí trên bàn quay, làm
việc tuần tự (máy chiết bàn quay) như hình 1.1:

Hình 1.1 Máy chiết bàn quay


4
Đóng nắp chai
Máy đóng nắp chai được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống, thực
phẩm, mỹ phẩm và hóa chất công nghiệp. Máy có tác dụng đóng bao kín các loại chai
thủy tinh, nhựa, đảm bảo việc niêm phóng kín, không rò rỉ chất lỏng ra ngoài.
Nắp chai được dẫn từ thùng chứa xuống đường dẫn đồng thời được xếp đúng
chiều, chai nước được đưa vào vị trí dập nắp và cố định để hệ thống dập nắp hoạt động
(Hình 1.2). Sau khi dập nắp chai sẽ được đưa tới bộ phận vặn nắp để chắc chắn rằng
tất cả các nắp phải được đóng kín.

Hình 1.2 Máy chiết rót và đóng nắp kiểu bàn xoay
Cảm biến dùng trong các dây chuyền chiết rót
Tại mỗi khâu chúng ta dùng cảm biến vị trí để xác định vị trí của sản phẩm.
Khi gặp sản phẩm cảm biến sẽ có tín hiệu báo về bộ điều khiển để ra lệnh điều khiển.
Để xác định vị trí và dịch chuyển của sản phẩm, ta dùng loại cảm biến quang điện.

Cảm biến tiệm cận chính là loại cảm biến giúp phát hiện những vật thể mà
không cần phải tiếp xúc. Nó giúp chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc là sự
xuất hiện của các vật thể để chuyển thành tín hiệu. Có tới 3 hệ thống giúp phát hiện để
thực hiện được công việc chuyển đổi này: hệ thống cảm biến sử dụng dòng điện xoay
chiều được phát ra những những vật thể bằng kim loại nhờ những hiện tượng cảm ứng
điện từ, hệ thống cảm biến sử dụng sự thay đổi trong điện dung khi chúng đến gần với
vật thể cần phải phát hiện, cuối cùng là hệ thống cảm biến nam châm và hệ thống
chuyển mạch cộng từ.


5

Hình 1.3 Cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận được dùng để phát hiện ra những vật thể kim loại từ tính và
kim loại không từ tính như nhôm hoặc đồng,… Để nhận biết kim loại thì người ta sử
dụng cảm biến điện cảm, và để nhận biết phi kim thì người ta dùng cảm biến tiệm cận
điện dung.
Những loại cảm biến tiệm cận này đều có sẵn những mô đun nhằm đáp ứng các
điều kiện môi trường về lắp đặt như môi trường nhiệt độ cao, môi trường nhiệt độ thấp,
môi trường chống nước và hóa chất,…
Sản phẩm này được thiết kế theo tiêu chuẩn của Nhật Bản và định nghĩa cảm
biến sao cho phù hợp với bộ tiêu chuẩn IEC 60947- 5- 2 nghĩa là bộ chuyển mạch phát
hiện những vị trí không được tiếp xúc.
Sau đây chúng ta cùng đi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hai dòng cảm biến
tiệm cận thông dụng nhất hiện nay: cảm biến điện cảm và cảm biến điện dung.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện cảm:

Hình 1.4 Sơ đồ cảm biến điện áp
Cảm biến theo kiểu điện cảm sẽ phát hiện được sự suy giảm từ tính trong dòng
điện xoay chiều, được sinh ra trên bề mặt của vật dẫn từ những môi trường bên ngoài.

Trường điện từ xoay chiều được sinh ra trên cuộn dây và sẽ thay đổi trở thành kháng
phụ và thuộc vào dòng điện xoáy trên những bề mặt vật thể kim loại khi chúng được


6
phát hiện. Vật thể cần phát hiện và cảm biến khi tiến lại gần với nhau thì giống với
hiện cảm ứng điện từ trong dòng máy biến áp.
 Nguyên lý phát hiện của dòng cảm biến điện dung:

Hình 1.5 Sơ đồ của dòng cảm biến điện dung
Cảm biến điện dung phát hiện sự thay đổi điện dung giữa những cảm biến và
những đối tượng cần phát hiện. Giá trị của điện dung phụ thuộc hoàn toàn vào kích
thước và khoảng cách của đối tượng. Cảm biến điện dung thông thường sẽ tương tự
với tụ điện của 2 bản điện cực song song, và điện dung sẽ được thay đổi và được phát
hiện giữa hai bản cực đó. Một tấm điện cực chính là đối tượng cần được phát hiện và
một tấm kia thì là bề mặt của cảm biến. Đối tượng được phát hiện sẽ phụ thuộc vào giá
trị điện môi của chúng.
Cơ cấu vào thùng
 Phương pháp kẹp và nâng hạ:
Kết cấu khung kẹp gồm các thanh kim loại có thể tịnh tiến qua lại (nhờ xy lanh)
để kẹp cổ chai. Xy lanh đặt đứng gắn liền với khung kim loại làm nhiệm vụ đưa chai
vào thùng đã được định vị ở dưới.
 Ưu điểm:
- Chai được xếp ngay ngắn vào thùng.
- Điều khiển đơn giản
 Khuyết điểm:
Kết cấu khá phức tạp.
1.3 Các dây chuyền sản xuất nước đóng chai ở Việt Nam
Dây chuyền chiết rót aseptic cho chai pet
 Giới thiệu:

7
-

Dây chuyền chủ yếu sử dụng trong lĩnh vực sản xuất nước giải khát: Trà,
nước ép trái cây, đồ uống Carbonated…Hệ thống chiết rót Aseptic dành cho
chai PET gồm các phân đoạn: Được thiết kế từ khâu định hình – Xử lý vô
trùng – Chiết rót Aseptic – Đóng nắp. Có khả năng sản xuất từ 24000 –
80000 chai/ giờ. [1]

-

-

Quy trình công nghệ Aseptic: Toàn bộ phôi chai, nắp đều được sản xuất từ
hạt nhựa nguyên sinh nhập khẩu, chất lượng tốt. Được đưa vào máy làm
nóng ở nhiệt độ 270 – 300 độ. Mục đích nhằm loại bỏ tất cả mối nguy hại
các vi sinh vật và được tạo hình chai theo khuôn, phôi, nắp theo tiêu chuẩn
quốc tế.
Chai, nắp sau khi hình thành được súc rửa bằng hệ thống nước vô trùng
được phun liên tục, tự động hoàn toàn( nước vô trùng được tiệt trùng ở nhiệt
độ 135 0C trong vòng 60 giây ). Và được đưa vào buồng chiết vô trùng
nhằm loại bỏ các nguy cơ về vi sinh vật và được cách ly với môi trường bên
ngoài, khi vào máy chiết Aseptic chai được tiệt trùng ở nhiệt độ 65 0C. Môi
trường chiết vô trùng là nền tảng của công nghệ Aseptic, sản phẩm được
làm ra sẽ không chất bảo quản, không màu công nghiệp, không hóa chất chì,
giữ tươi hương vị tự nhiên cùng màu sắc.

 Xuất xứ: Trung Quốc( là sản phẩm của công ty JIMEI ).

 Giá thành: Tùy vào mô-đun, dao động từ 500.000 đến vài triệu USD.
 Ưu điểm:
- Sở hữu công nghệ sản xuất hiện đại với một chu trình khép kín, sản phẩm
tạo ra đạt chất lượng cao.
-

Thiết bị máy móc hiện đại, tự động hóa hoàn toàn.
Tối ưu về nhân công.

 Khuyết điểm:
- Chỉ thích hợp với qui mô sản xuất lớn.
- Cần đội ngũ nhân viên kỹ thuật có chuyên môn cao để vận hành, bảo trì, sửa
chữa.
- Vốn đầu tư ban đầu cao.
 Các phân đoạn chính trong dây chuyền :


8

Hình 1.6 Hệ thống thổi chai PET khép kín

Hình 1.7 Buồng sục rửa vô trùng


9

Hình 1.8 Buồng chiết vô trùng

Hình 1.9 Hệ thống vòi chiết

Hình 1.10 Hệ thống đóng nắp


10

Hình 1.11 Máy bắn ống nhãn vào chai

Hình 1.12 Máy đóng thùng carton

Hình 1.13 Hệ thống băng chuyền


11
Dây chuyền sản xuất nước khoáng
 Giới thiệu:
- Sản phẩm chiết rót: Nước khoáng, nước tinh khiết. [2]
-

Loại chai: Chai nhựa PET, dung tích 200 – 2500 ml, nắp vít xoắn.
Năng lực sản xuất: 3000 – 36000 chai/ giờ (chai 500ml).
Nguồn điện sử dụng: 3phase 380/220V, 50/60 Hz.

 Xuất xứ: Trung Quốc.
 Giá thành: Tùy vào khả năng sản xuất, dao động từ vài tỷ đến hàng chục tỷ.
 Ưu điểm:
- Chai được truyền thông qua công nghệ cổ chai, hình dạng chai biến đổi

-

-

không cần phải điều chỉnh mức trang thiết bị, chỉ có thay đổi liên quan đến
các tấm, bánh xe và nylon phần cong là đủ.
Tốc độ cao, chiết rót nhanh – chính xác với các thiết bị hàng đầu đảm bảo
không chuyện rò rỉ xảy ra trong dây chuyền.
Máy chiết rót được thiết kế tự động riêng biệt có thể can thiệp kiểm soát
nhanh.
Hệ thống giao diện máy vi tính thông minh có chức năng nhận biết lỗi, trong
trường hợp báo lỗi sẽ tìm ra nguyên nhân lỗi và sửa chữa đảm bảo cho quá
trình sản xuất.
Sử dụng linh kiện chính hãng của Đức hệ thống điều khiển cảm ứng kiểm
soát hiệu năng hoạt động của dây chuyền.
Toàn bộ thiết bị điện nhập khẩu EU, bao gồm cả linh kiện máy nén khí, với
hiệu suất ổn định.

 Khuyết điểm:
- Cần nhân viên có chuyên môn cao để vận hành và bảo trì.
- Giá thành cao.
 Quy trình mô tả:

Hình 1.14 Hệ thống thẩm ngược


12

Hình 1.15 Màng siêu vi lọc

Hình 1.16 Bồn chứa nước tinh khiết

Hình 1.17 Hệ thống vệ sinh tự động sau mỗi ca sản xuất

13

Hình 1.18 Máy chiết rót Mono block 3 trong 1

Hình 1.19 Hệ khử trùng đảo chai

Hình 1.20 Máy bắn ống nhãn cảm biến tự động


14

Hình 1.21 Máy nâng chai đặt vào thùng carton

Hình 1.22 Máy hàn miệng thùng carton

Dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động
 Giới thiệu:

Hình 1.23 Dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động


15

Mã sản phẩm: SD-WT-500ml
Bảng 1.1 Thông số sản phẩm SD-WT-500ml
Stt

Mục

Đặc điểm dây chuyền sản xuất nước đóng chai
Thương hiệu CNP/ south/ nanofang hoặc thương hiệu
Grundfos tùy chọn

1

Bơm nạp

2

Bơm rửa

3

Thùng

Thép không gỉ 304

4

Xylanh khí

Thương hiệu Airtac hoặc thương hiệu Festo

5

Năng suất

2000 đến 24000 chai/giờ

6

PLC

Thương hiệu Mitsubishi

7

Thành phần điện Thương hiệu Schneider

8

Ống dẫn

SS304 hoặc U-PVC tùy chọn

9

Nguồn điện

3 phase 380/220V, 50/60Hz

Thương hiệu CNP/ south/ nanofang hoặc thương hiệu
Grundfos tùy chọn

 Xuất xứ: Watts Mỹ( là sản phẩm của Công ty TNHH Quốc tế
VNMAY). [3]
 Giá thành: Từ 50000 USD( tùy theo nhu cầu sản xuất).
 Ưu điểm:

- Khả năng sản xuất 3000 – 24000 chai/giờ với điều chỉnh tốc độ vô
hạn.
-

-

Dây chuyền sản xuất tự động dừng khẩn cấp khi gặp sự cố và các
tính năng an toàn khác, cung cấp sự an toàn cho người vận hành.
Hệ thống điều khiển PLC, công nghệ điều khiển tiên tiến, các thành
phần điện chủ yếu đến từ các thương hiệu nổi tiếng như Mitsubishi,
Schneider, Omron.
Mức độ tự động hóa cao nên cần ít nhân công.

 Khuyết điểm:
- Cần nhân viên có chuyên môn cao để vận hành và bảo trì.
- Giá thành cao.
1.4 Kết luận
Sau khi khảo sát và phân tích qua các phương án thiết kế một cách tổng thể. Để
hạn chế tối đa nhưng khó khăn có thể gặp về mặt kỹ thuật cũng như để tiết kiệm chi