Máy cân định lượng đóng vai trò then chốt trong quá trình sản xuất công nghiệp hiện đại. Với khả năng cân đo chính xác và tự động hóa cao, thiết bị này giúp tối ưu quy trình sản xuất, nâng cao năng suất lao động cho nhiều ngành công nghiệp.
Là đơn vị có nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực phân phối thiết bị công nghiệp, VITEKO hiểu rõ tầm quan trọng của việc nắm vững cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cân định lượng. Những kiến thức này sẽ giúp người dùng lựa chọn được thiết bị phù hợp, vận hành hiệu quả và kéo dài tuổi thọ máy.
I. Cấu tạo của máy cân định lượng
Để giúp người dùng hiểu rõ hơn về máy cân định lượng, chúng tôi sẽ phân tích chi tiết từng bộ phận cấu thành nên thiết bị này. Mỗi thành phần đều có vai trò riêng biệt và kết hợp với nhau tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh.
1.1. Khung máy và vỏ bảo vệ
Khung máy được chế tạo từ thép không gỉ SUS304 hoặc SUS316 với độ dày chuẩn từ 1.5mm đến 2mm. Kết cấu này đảm bảo độ cứng vững và khả năng chống rung động trong quá trình vận hành.
Vỏ bảo vệ thiết kế kín với tiêu chuẩn chống bụi và nước IP65. Cấu trúc này ngăn chặn tác động từ môi trường bên ngoài, đảm bảo độ bền và tuổi thọ cho các linh kiện bên trong.
Hệ thống chân đế tích hợp bộ phận điều chỉnh độ cao, cho phép cân bằng máy trên mọi bề mặt lắp đặt. Tính năng này góp phần nâng cao độ chính xác trong quá trình cân đo.
Toàn bộ bề mặt được xử lý nhẵn mịn, tránh tích tụ bụi bẩn và dễ dàng vệ sinh. Thiết kế này đặc biệt phù hợp với các ngành có yêu cầu vệ sinh cao như thực phẩm, dược phẩm.
1.2. Bộ phận cảm biến (loadcell)
Bộ phận cảm biến đóng vai trò như "trái tim" của máy cân định lượng. Thiết bị này chuyển đổi lực cơ học thành tín hiệu điện tử, cho phép đo lường khối lượng với độ chính xác cao.
Cấu tạo của loadcell bao gồm phần tử biến dạng được gắn các tem đo ứng suất. Khi chịu tải, các tem này thay đổi điện trở, tạo ra tín hiệu điện tương ứng với khối lượng đo.
Các thông số kỹ thuật quan trọng của loadcell gồm độ phân giải (0.01g đến 0.1g), khả năng chống quá tải (150%), và độ tuyến tính (≤0.02%). Những chỉ số này quyết định độ chính xác của toàn bộ hệ thống.
Hệ thống bù nhiệt tự động được tích hợp, giúp duy trì độ ổn định của phép đo trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Tính năng này đảm bảo kết quả cân đo luôn chính xác.
1.3. Hệ thống điều khiển trung tâm (PLC)
Bộ điều khiển khả trình (PLC) đảm nhận vai trò xử lý và điều phối toàn bộ hoạt động của máy. Thiết bị này tích hợp vi xử lý công nghiệp với tốc độ xử lý cao, đáp ứng yêu cầu vận hành liên tục.
Phần mềm điều khiển được thiết kế theo module, cho phép tùy chỉnh các thông số vận hành như tốc độ cân, khối lượng mục tiêu, dung sai cho phép. Giao diện người dùng thân thiện giúp người vận hành dễ dàng thao tác.
Hệ thống lưu trữ dữ liệu tích hợp có khả năng ghi nhận thông tin về các mẻ cân, tạo báo cáo thống kê và theo dõi xu hướng sản xuất. Tính năng này hỗ trợ tối ưu quy trình và đảm bảo chất lượng.
Khả năng kết nối mạng cho phép tích hợp với hệ thống quản lý sản xuất tổng thể (MES/ERP). Điều này tạo điều kiện giám sát và điều phối sản xuất từ xa một cách hiệu quả.
1.4. Phễu chứa và hệ thống nạp liệu
Phễu chứa được chế tạo từ thép không gỉ với dung tích dao động từ 30 đến 100 lít tùy theo nhu cầu sản xuất. Cấu trúc hình côn giúp nguyên liệu di chuyển đều và tránh tình trạng tắc nghẽn.
Bề mặt phễu được xử lý nhẵn bóng với độ nhám Ra ≤ 0,8μm, ngăn ngừa sự bám dính của nguyên liệu. Góc nghiêng tối ưu từ 45 đến 60 độ đảm bảo dòng chảy ổn định.
Hệ thống nạp liệu tích hợp cơ cấu rung với tần số có thể điều chỉnh từ 30 đến 60Hz. Chức năng này kiểm soát lưu lượng nguyên liệu đi vào bộ phận định lượng một cách chính xác.
Cảm biến mức được lắp đặt tại các vị trí then chốt, giám sát lượng nguyên liệu trong phễu. Tín hiệu từ các cảm biến kích hoạt hệ thống nạp liệu tự động khi cần thiết.
1.5. Bộ phận định lượng và xả liệu
Bộ phận định lượng sử dụng cơ cấu cánh gạt hoặc van trượt với độ chính xác điều khiển đạt 0.1mm. Cấu trúc này cho phép kiểm soát chính xác lượng nguyên liệu trong mỗi chu kỳ cân.
Van điều khiển khí nén vận hành ở áp suất 6 bar với thời gian đáp ứng nhỏ hơn 20ms. Tốc độ phản hồi nhanh này đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình định lượng.
Hệ thống xả liệu trang bị cơ cấu mở đóng thông minh, tự động điều chỉnh tốc độ dựa trên đặc tính của nguyên liệu. Thiết kế này ngăn chặn hiện tượng tràn hoặc tắc nghẽn.
Bộ lọc bụi tích hợp với hiệu suất lọc đạt 99% giúp môi trường làm việc sạch sẽ. Hệ thống này đặc biệt quan trọng khi xử lý các nguyên liệu dạng bột mịn.
1.6. Băng tải vận chuyển (đối với dòng cân định lượng tự động)
Băng tải được thiết kế với chiều rộng tiêu chuẩn từ 400mm đến 600mm, phù hợp với đa dạng kích thước sản phẩm. Bề mặt băng tải có độ bám tối ưu, ngăn ngừa trượt lệch trong quá trình vận chuyển.
Hệ thống truyền động sử dụng động cơ servo công suất từ 0.4kW đến 2.2kW, cho phép điều chỉnh tốc độ từ 0.1 đến 0.8 mét/giây. Khả năng kiểm soát tốc độ chính xác này đảm bảo quá trình định lượng diễn ra ổn định.
Các con lăn dẫn hướng được bố trí hợp lý với khoảng cách 150mm, giảm thiểu ma sát và độ võng của băng tải. Cấu trúc này kéo dài tuổi thọ của hệ thống vận chuyển.
Cảm biến quang điện được lắp đặt tại các vị trí quan trọng, phát hiện chính xác vị trí sản phẩm trên băng tải. Hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ và dừng băng tải khi cần thiết.
1.7. Màn hình hiển thị và bảng điều khiển
Màn hình cảm ứng công nghiệp kích thước từ 7 đến 12 inch với độ phân giải 1024x768 điểm ảnh cho phép hiển thị thông tin rõ ràng. Công nghệ cảm ứng điện dung đa điểm giúp thao tác chính xác ngay cả khi đeo găng tay bảo hộ.
Giao diện người dùng được thiết kế trực quan với các biểu tượng lớn và dễ nhận biết. Hệ thống menu phân cấp logic cho phép truy cập nhanh đến các chức năng thường xử dụng.
Bảng điều khiển tích hợp các nút bấm cơ khí có tuổi thọ trên 1 triệu lần nhấn. Thiết kế chống nước và bụi theo tiêu chuẩn IP65 đảm bảo hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp.
Hệ thống cảnh báo thông minh kết hợp tín hiệu đèn và âm thanh giúp người vận hành nhận biết nhanh các trạng thái hoạt động. Chức năng ghi nhật ký tự động lưu trữ mọi thông số vận hành và sự kiện quan trọng.
1.8. Hệ thống điện và khí nén
Tủ điện điều khiển được thiết kế theo tiêu chuẩn với độ bảo vệ cao, ngăn chặn sự xâm nhập của bụi và nước. Các linh kiện điện được bố trí khoa học, tạo thuận lợi cho công tác bảo trì.
Mạch điều khiển sử dụng nguồn cấp ổn định với bộ lọc nhiễu tích hợp. Hệ thống bảo vệ quá tải và ngắn mạch đảm bảo an toàn cho thiết bị điện tử.
Hệ thống khí nén vận hành ở áp suất 6-8 bar với bộ lọc, tách ẩm và bôi trơn tự động. Các van điều khiển khí nén có thời gian đáp ứng nhanh, dưới 20 mili giây.
Các cảm biến áp suất được lắp đặt tại những điểm quan trọng, giám sát liên tục trạng thái hoạt động. Hệ thống tự động ngắt trong trường hợp áp suất khí nén không đạt yêu cầu, bảo vệ các bộ phận chấp hành.
II. Nguyên lý hoạt động của máy cân định lượng
Sau khi tìm hiểu về cấu tạo các bộ phận, người dùng cần nắm vững nguyên lý hoạt động để vận hành thiết bị hiệu quả. Phần này sẽ phân tích chi tiết quy trình làm việc và các cơ chế hoạt động quan trọng của máy cân định lượng.
2.1. Quy trình hoạt động tổng thể
Quy trình bắt đầu từ công đoạn nạp liệu vào phễu chứa thông qua hệ thống cấp liệu tự động. Cảm biến mức liên tục giám sát khối lượng nguyên liệu trong phễu để duy trì lượng tồn kho phù hợp.
Hệ thống rung với tần số dao động từ 30Hz đến 60Hz điều khiển dòng nguyên liệu di chuyển đều đặn từ phễu xuống bộ phận định lượng. Cơ cấu này ngăn chặn hiện tượng tắc nghẽn hoặc rơi tự do.
Bộ phận định lượng sơ bộ kiểm soát lưu lượng thô với tốc độ cao, đạt khoảng 80-90% khối lượng mục tiêu. Giai đoạn định lượng tinh diễn ra chậm hơn nhằm đạt độ chính xác tối ưu.
Quá trình xả liệu được điều khiển bởi van khí nén với thời gian đáp ứng nhanh dưới 20ms. Hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đã định lượng đến công đoạn tiếp theo trong dây chuyền sản xuất.
2.2. Cơ chế định lượng và cân đo
Quá trình định lượng sử dụng phương pháp cân tích lũy với hai giai đoạn chính: định lượng thô và định lượng tinh. Giai đoạn thô đạt tốc độ 70-80 gram/giây, trong khi giai đoạn tinh chỉ 5-10 gram/giây.
Cảm biến tải trọng chuyển đổi lực nén thành tín hiệu điện với độ phân giải 0.01 gram. Mạch khuếch đại tín hiệu có hệ số khuếch đại tự động điều chỉnh, đảm bảo độ chính xác trong mọi dải đo.
Thuật toán bù trừ nhiễu động tự động lọc các dao động ngoại vi, như rung động của máy móc xung quanh. Hệ thống bù nhiệt duy trì độ ổn định của phép đo trong khoảng nhiệt độ từ 10 đến 40 độ C.
Bộ vi xử lý trung tâm thực hiện 200 phép đo mỗi giây, cho phép phát hiện và loại bỏ các giá trị bất thường. Kết quả cuối cùng được tính theo phương pháp trung bình động có trọng số.
2.3. Hệ thống điều khiển và xử lý tín hiệu
Vi điều khiển công nghiệp thực hiện song song nhiều tác vụ với tần số xử lý 400MHz. Bộ nhớ đệm 512KB cho phép lưu trữ tạm thời dữ liệu trong quá trình tính toán nhanh.
Phần mềm điều khiển tích hợp nhiều thuật toán thông minh như dự đoán điểm dừng, tối ưu hóa thời gian chu kỳ. Giao diện người dùng cho phép điều chỉnh các thông số vận hành một cách trực quan.
Hệ thống truyền thông tin công nghiệp hỗ trợ đa giao thức như Modbus, Profinet với tốc độ truyền dữ liệu lên đến 100Mbps. Khả năng kết nối mạng không dây tạo thuận lợi cho giám sát từ xa.
Cơ sở dữ liệu tích hợp lưu trữ thông tin về các mẻ cân, tạo báo cáo thống kê theo thời gian thực. Chức năng sao lưu tự động đảm bảo an toàn cho dữ liệu quan trọng.
2.4. Quy trình kiểm soát và hiệu chỉnh
uy trình hiệu chuẩn tự động được thực hiện định kỳ mỗi 8 giờ hoạt động. Quá trình này sử dụng quả cân chuẩn có độ chính xác theo tiêu chuẩn.
Hệ thống tự chẩn đoán liên tục giám sát các thông số vận hành như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí nén. Cảnh báo được kích hoạt khi phát hiện bất thường, ngăn ngừa sai số trong quá trình cân đo.
Phần mềm phân tích xu hướng theo dõi độ trôi của điểm không và điểm chuẩn. Dữ liệu này giúp dự đoán thời điểm cần bảo trì hoặc hiệu chuẩn lại thiết bị.
Nhật ký hiệu chuẩn được lưu trữ tự động, đáp ứng yêu cầu truy xuất nguồn gốc theo tiêu chuẩn ISO 9001. Quy trình này đảm bảo độ tin cậy của kết quả đo lường.
Máy cân định lượng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất tự động. Với kinh nghiệm phân phối thiết bị công nghiệp lâu năm, VITEKO cam kết cung cấp những giải pháp cân định lượng chất lượng cao, phù hợp với nhu cầu sản xuất đa dạng. Liên hệ ngay 093 345 5566 để được tư vấn chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cân định lượng phù hợp nhất với doanh nghiệp.