Trong bối cảnh các nhà máy ngày càng chú trọng năng suất và kiểm soát chi phí vận hành, tự động hóa đang trở thành một phần quan trọng trong hoạt động sản xuất. Đặc biệt, tại các công đoạn gắp đặt sản phẩm, đóng thùng carton và xếp hàng lên pallet, việc sử dụng robot giúp doanh nghiệp giảm bớt thao tác thủ công và duy trì quy trình làm việc ổn định hơn.

Robot đóng gói là giải pháp có khả năng thực hiện nhiều thao tác lặp lại với độ chính xác và tốc độ được lập trình. Tùy theo đặc điểm sản phẩm, thiết bị có thể được tích hợp vào từng công đoạn hoặc kết nối thành hệ thống tự động hóa khép kín. Đây là hướng đầu tư đáng cân nhắc đối với các doanh nghiệp thực phẩm, đồ uống, dược phẩm và hàng tiêu dùng đang muốn nâng cấp dây chuyền sản xuất.

Robot đóng gói là gì?

Robot đóng gói là thiết bị tự động hóa được lập trình để thực hiện các thao tác như gắp, di chuyển, định hướng, sắp xếp và đưa sản phẩm vào bao bì hoặc thùng carton. Trong một số hệ thống, robot còn đảm nhiệm công đoạn xếp thùng hàng lên pallet để hoàn thiện quy trình sau đóng gói.

Khác với máy đóng gói thông thường chủ yếu thực hiện một chức năng nhất định, robot đóng gói có khả năng thay đổi thao tác thông qua chương trình điều khiển và cơ cấu đầu gắp phù hợp. Khi kết hợp với băng tải, camera Vision và các thiết bị phụ trợ, robot có thể trở thành một phần của dây chuyền sản xuất tự động.

Cấu tạo cơ bản của hệ thống robot đóng gói

Một hệ thống robot đóng gói thường được hình thành từ nhiều bộ phận phối hợp với nhau. Cấu hình cụ thể phụ thuộc vào loại sản phẩm, phương thức đóng gói và yêu cầu vận hành của nhà máy.

• Cánh tay robot và cơ cấu chuyển động: Đây là bộ phận trực tiếp thực hiện thao tác gắp và di chuyển sản phẩm. Tùy ứng dụng, nhà máy có thể sử dụng robot Delta, cánh tay robot công nghiệp hoặc robot cộng tác với số trục và tầm với khác nhau.
• Đầu gắp sản phẩm: Bộ phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm, có thể sử dụng đầu hút chân không, đầu kẹp cơ khí hoặc đầu gắp mềm. Việc lựa chọn EOAT cần dựa trên trọng lượng, kích thước, hình dạng và đặc tính bề mặt sản phẩm.
• Bộ điều khiển và hệ thống lập trình: Tiếp nhận thông tin, xử lý lệnh và điều phối chuyển động của robot. Người vận hành có thể thiết lập vị trí gắp, điểm đặt, tốc độ và trình tự thao tác theo cấu hình hệ thống.
• Cảm biến và camera vision: Hỗ trợ nhận diện vị trí, hình dạng, màu sắc hoặc hướng đặt của sản phẩm. Đây là thành phần hữu ích khi sản phẩm di chuyển không cố định trên băng tải hoặc cần được phân loại trước khi đóng thùng.
• Băng tải và thiết bị phụ trợ: Đảm nhiệm việc cấp sản phẩm, vận chuyển bao bì và đưa thùng carton đến đúng vị trí. Các thiết bị như máy dựng thùng, máy dán thùng và cảm biến kiểm tra giúp hoàn thiện quy trình đóng gói tự động.

Nguyên lý hoạt động của robot đóng gói

Nguyên lý vận hành của robot đóng gói được xây dựng dựa trên sự phối hợp giữa bộ điều khiển, cơ cấu chuyển động và hệ thống nhận diện. Một chu trình cơ bản thường bao gồm các bước sau:

• Tiếp nhận và nhận diện sản phẩm: Sản phẩm được đưa đến khu vực làm việc thông qua băng tải. Cảm biến hoặc camera Vision xác định vị trí và đặc điểm cần thiết để robot thực hiện thao tác.
• Gắp, định hướng và sắp xếp sản phẩm: Robot di chuyển đầu gắp đến vị trí đã xác định, lấy sản phẩm và điều chỉnh hướng đặt theo chương trình. Với những hệ thống có đầu gắp nhiều vị trí, robot có thể xử lý nhiều sản phẩm trong một chu kỳ.
• Đưa sản phẩm vào bao bì, thùng carton hoặc pallet: Sau khi gắp, robot di chuyển sản phẩm đến vị trí đích và đặt theo sơ đồ được thiết lập. Tùy cấu hình, công đoạn tiếp theo có thể là đóng thùng, dán thùng hoặc xếp hàng lên pallet.

Nhờ quy trình này, robot đóng gói sản phẩm có thể đảm nhiệm những thao tác lặp lại liên tục, đồng thời hỗ trợ doanh nghiệp chuẩn hóa cách sắp xếp hàng hóa giữa các ca sản xuất.

Các thiết bị robot đóng gói và xếp pallet tại CVM Group

Để tự động hóa hiệu quả, doanh nghiệp cần lựa chọn thiết bị theo từng công đoạn thay vì chỉ đầu tư một robot riêng lẻ. CVM Group cung cấp các giải pháp thiết bị Sabuka và robot đóng gói, hướng đến việc kết nối quy trình từ gắp đặt sản phẩm, đóng thùng carton đến xếp hàng lên pallet.

Robot đóng gói Delta Sabuka SBK-BDR1000 gắp túi vào thùng carton

Robot gắp sản phẩm là dòng robot Delta chuyên xử lý sản phẩm dạng túi và đưa vào thùng carton. Thiết bị sử dụng cấu trúc 4 trục, bao gồm 3 trục tịnh tiến và 1 trục xoay, hỗ trợ điều chỉnh hướng đặt túi trong quá trình đóng thùng.

Robot đóng gói có thể tích hợp camera Vision 2D/3D để nhận diện vị trí, độ cao và góc nghiêng của sản phẩm. Bên cạnh đó, đầu gắp Multi-Pick cho phép xử lý từ 2–4 túi mỗi chu kỳ tùy kích thước và khối lượng sản phẩm.

Các thông số vận hành tham khảo của SBK-BDR1000 gồm:

• Tốc độ đóng thùng khoảng 35–60 túi/phút, phụ thuộc trọng lượng túi.
• Tải trọng đầu gắp từ 3–6 kg.
• Đường kính vùng làm việc khoảng 1.100–1.300 mm.
• Độ chính xác lặp lại khoảng ±0,15 mm.

SBK-BDR1000 phù hợp với dây chuyền đóng thùng túi nước mắm, gia vị, thực phẩm đông lạnh và dược phẩm. Doanh nghiệp có thể thiết lập cấu hình xếp 12, 24 hoặc 48 túi trong một thùng carton tùy kích thước bao bì và yêu cầu vận chuyển.

Robot nhện SBK-SDR1000 gắp thực phẩm

Đối với ngành chế biến thực phẩm, việc gắp sản phẩm cần chú trọng đến tốc độ thao tác và khả năng hạn chế làm biến dạng nguyên liệu. Robot nhện được thiết kế để thực hiện các thao tác gắp và đặt thực phẩm tươi hoặc sản phẩm đã đóng gói vào khay, máy đóng gói nằm ngang.

Robot đóng gói có cấu trúc 3 trục tiêu chuẩn hoặc 4 trục tùy chọn, sử dụng cánh tay bằng sợi Carbon giúp giảm khối lượng bộ phận chuyển động. Thiết bị có thể kết hợp camera Vision để nhận diện màu sắc, hình dạng và vị trí sản phẩm trước khi gắp.

Một số thông số đáng chú ý gồm:

Tốc độ gắp tham khảo từ 20–50 lần/phút.

• Tải trọng đầu gắp từ 1–3 kg.
• Đường kính vùng làm việc khoảng 800–1.200 mm.
• Độ chính xác lặp lại khoảng ±0,1 mm.
• Cấu hình bảo vệ IP65/IP67 tùy phiên bản và thiết kế thực tế.

Về đầu gắp, doanh nghiệp có thể lựa chọn Soft Gripper để thao tác với xúc xích tươi và thực phẩm mềm hoặc đầu hút chân không cho sản phẩm đã đóng gói. Khi triển khai trong môi trường chế biến thực phẩm, cần xác định rõ yêu cầu vệ sinh, vật liệu tiếp xúc và quy trình làm sạch để lựa chọn cấu hình phù hợp với tiêu chuẩn nhà máy.

Robot xếp pallet Sabuka SBK-P Series gắp sản phẩm lên pallet tự động

Sau khi hoàn thành công đoạn đóng thùng, hàng hóa cần được tập kết và sắp xếp lên pallet để thuận tiện cho lưu kho, vận chuyển. Robot pallet giúp tự động hóa thao tác này, đặc biệt với những nhà máy có số lượng thùng hoặc bao hàng lớn mỗi ca sản xuất.

Đối với nhóm hàng có tải trọng vừa phải, Cobot Pallet Sabuka SBK-P Series gồm các model SBK-20P, SBK-25P, SBK-30P và SBK-40P là những lựa chọn có thể xem xét. Các model có tải trọng gắp nâng từ 20–40 kg, tốc độ xếp tham khảo 9–10 chu kỳ/phút và chiều cao xếp có thể đạt 2.200 mm tùy cấu hình.

Thiết bị sử dụng bộ điều khiển KEBA với giao diện kéo thả trực quan, hỗ trợ thiết lập thao tác gắp và xếp thùng carton, khay hoặc hộp lên pallet. Tải trọng thực tế cần được tính toán cùng khối lượng đầu gắp và phụ kiện đi kèm.

Robot đóng gói ROKAE NB185 hỗ trợ trong dây chuyền

Đối với những kiện hàng có khối lượng lớn, robot công nghiệp ROKAE NB185-185/3.2-4 là phương án phù hợp để doanh nghiệp cân nhắc. Thiết bị có tải trọng danh định 185 kg, tầm với 3.170 mm và độ lặp lại khoảng ±0,05 mm, đáp ứng các ứng dụng gắp nâng hàng nặng trong dây chuyền.

Các ứng dụng tiêu biểu gồm xếp thùng carton cỡ lớn, bao cám, bao phân bón và vật liệu xây dựng. Việc lựa chọn giữa Cobot Pallet và robot đóng gói ROKAE cần dựa trên trọng lượng kiện hàng, tốc độ yêu cầu, kích thước pallet và không gian lắp đặt.

Ứng dụng của robot đóng gói trong dây chuyền sản xuất

Robot đóng gói có thể được triển khai tại nhiều vị trí khác nhau, từ công đoạn xử lý sản phẩm sau chế biến đến khu vực hoàn thiện hàng hóa trước khi lưu kho. Tùy quy mô nhà máy, doanh nghiệp có thể tự động hóa một công đoạn riêng lẻ hoặc tích hợp nhiều thiết bị thành dây chuyền đồng bộ.

Một số ứng dụng tiêu biểu của robot đóng gói trong sản xuất gồm:

• Gắp và đặt thực phẩm: Robot Delta hỗ trợ chuyển xúc xích, thịt nguội, bánh kẹo và thực phẩm đã chế biến vào khay hoặc máy đóng gói. Đầu gắp được lựa chọn theo đặc tính sản phẩm nhằm hạn chế biến dạng trong quá trình thao tác.
• Đóng thùng carton: Robot thực hiện thao tác lấy chai, lon, hộp hoặc túi sản phẩm và sắp xếp vào thùng theo số lượng quy định. Công đoạn này có thể kết hợp với máy dựng thùng và máy dán thùng tự động.
• Đóng thùng sản phẩm dạng túi: Robot có camera Vision và đầu gắp Multi-Pick có thể xử lý nhiều túi trong một chu kỳ tùy cấu hình. Ứng dụng phù hợp với túi gia vị, nước mắm, thực phẩm đông lạnh và hàng tiêu dùng.
• Xếp hàng lên pallet: Robot tự động gắp thùng carton hoặc bao hàng, sau đó đặt theo sơ đồ xếp lớp. Giải pháp này phù hợp với nhà máy sản xuất thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, phân bón và vật liệu xây dựng.

Kinh nghiệm lựa chọn robot đóng gói phù hợp với nhà máy

Đầu tư robot đóng gói không chỉ là lựa chọn thiết bị có tốc độ cao mà còn cần xem xét khả năng tích hợp với toàn bộ dây chuyền. Một hệ thống phù hợp phải đáp ứng đặc điểm sản phẩm, sản lượng thực tế và điều kiện vận hành của nhà máy.

Doanh nghiệp nên đánh giá các tiêu chí sau trước khi quyết định đầu tư:

• Đặc điểm sản phẩm: Xác định trọng lượng, kích thước, hình dạng và đặc tính bề mặt của sản phẩm. Sản phẩm mềm, dễ biến dạng hoặc có bao bì không ổn định sẽ cần đầu gắp chuyên dụng.
• Năng suất yêu cầu: Tính toán số lượng sản phẩm cần xử lý mỗi phút hoặc mỗi giờ. Tốc độ robot phải phù hợp với công suất của băng tải, máy đóng gói và thiết bị phía sau để tránh tình trạng ùn tắc.
• Tải trọng và tầm với: Lựa chọn robot có khả năng nâng phù hợp với sản phẩm và đầu gắp. Đồng thời, cần kiểm tra phạm vi chuyển động để bảo đảm robot tiếp cận được vị trí lấy và đặt hàng.
• Phương thức đóng gói: Xác định sản phẩm cần đưa vào túi, khay hay thùng carton, cũng như số lượng sản phẩm trong mỗi bao bì. Đây là cơ sở để lựa chọn robot Delta, robot cánh tay công nghiệp hoặc hệ thống Case Packer.
• Khả năng tích hợp: Kiểm tra khả năng kết nối với camera Vision, băng tải, máy dựng thùng, máy dán thùng và hệ thống điều khiển hiện có. Sự đồng bộ giữa các thiết bị ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành.
• Điều kiện nhà xưởng: Đánh giá diện tích lắp đặt, chiều cao trần, môi trường nhiệt độ, độ ẩm và yêu cầu vệ sinh. Đặc biệt, các dây chuyền thực phẩm cần quan tâm đến vật liệu và cấp bảo vệ của thiết bị.
• Chi phí đầu tư và bảo trì: Ngoài giá thiết bị, doanh nghiệp nên tính đến chi phí lắp đặt, lập trình, đào tạo vận hành, bảo dưỡng và phụ tùng thay thế. Việc đánh giá tổng chi phí sở hữu giúp xác định hiệu quả đầu tư dài hạn.

Một lưu ý quan trọng là không nên lựa chọn robot chỉ dựa trên thông số tốc độ tối đa do nhà sản xuất công bố. Năng suất thực tế còn phụ thuộc vào thời gian cấp sản phẩm, thời gian gắp đặt, số lượng sản phẩm mỗi chu kỳ và khả năng phối hợp giữa các thiết bị.

Kết luận

Robot đóng gói là giải pháp hỗ trợ doanh nghiệp tự động hóa các công đoạn gắp đặt, đóng thùng carton và xếp pallet trong dây chuyền sản xuất. Việc lựa chọn đúng dòng robot và cấu hình đầu gắp giúp nhà máy cải thiện tính ổn định của quy trình, giảm thao tác thủ công và chủ động hơn trong việc đáp ứng sản lượng.

Bạn đang cần tìm robot đóng gói cho dây chuyền sản xuất của nhà máy? Liên hệ ngay CVM Group để được tư vấn giải pháp gắp đặt, đóng thùng carton và xếp pallet theo đặc điểm sản phẩm, công suất vận hành và ngân sách đầu tư.