Trong ngành dược phẩm và thực phẩm chức năng, mô men xoắn khi vặn nắp lọ là một thông số kiểm soát chất lượng quan trọng. Nắp quá chặt gây khó mở cho người dùng, nắp quá lỏng có thể ảnh hưởng đến độ kín, an toàn và thời hạn sử dụng sản phẩm. Bài toán đặt ra cho kỹ sư nhà máy là: làm thế nào để đo chính xác mô men xoắn trong điều kiện hình dạng sản phẩm đặc thù, không gian hạn chế và yêu cầu độ chính xác lặp lại cao.

Bài toán: đo mô men khi vặn nắp lọ thuốc

Trong dây chuyền sản xuất dược phẩm, mô men xoắn khi vặn nắp liên quan trực tiếp đến:

• Độ kín của bao bì, giúp ngăn rò rỉ hoặc xâm nhập không khí vào sản phẩm
• Cảm giác khi mở nắp của người dùng
• Tính đồng nhất giữa các sản phẩm trong cùng lô
• Tuân thủ tiêu chuẩn chất lượng nội bộ và quy định ngành dược

Do đó, nhiều nhà máy không chỉ kiểm tra ngẫu nhiên bằng thiết bị cầm tay, mà cần đo mô men xoắn có định lượng, có dữ liệu và có khả năng tích hợp vào quy trình kiểm soát chất lượng.

Tuy nhiên, khác với các bài toán đo mô men xoắn trên trục thông thường, việc đo mô men xoắn khi vặn nắp lọ thuốc gặp nhiều khó khăn:

• Hình dạng sản phẩm không phải trục tròn chuẩn
• Kích thước nhỏ, không gian lắp cảm biến rất hạn chế
• Cần mô phỏng đúng điều kiện vặn nắp thực tế (tay người hoặc cơ cấu máy)
• Không được làm biến dạng nắp hoặc thân lọ trong quá trình đo

Các cảm biến mô men xoắn tiêu chuẩn thường không phù hợp khi gắn trực tiếp vào nắp hoặc thân lọ, khó đo, dễ sai lệch kết quả đo.

Giải pháp: Cảm biến làm theo hình dạng sản phẩm thực tế

Unipulse (nhà sản xuất các thiết bị đo lường lực – khối lượng – mô men tại Nhật Bản) đã đề xuất hướng tiếp cận: làm một cảm biến có hình dạng gần như giống hệt sản phẩm gốc.

Cảm biến được làm có hình dạng giống lọ thuốc nhỏ mắt (hình dạng thực tế của sản phẩm). Phần “thân lọ” bên trong được tích hợp phần tử cảm biến đo biến dạng. Khi nắp được vặn, mô men xoắn tác động lên thân lọ giả và được cảm biến ghi nhận trực tiếp. 

Cách tiếp cận này cho phép người thực hiện đo được mô men xoắn trong điều kiện gần giống với thực tế nhất (vặn nắp bằng tay), biết được các thông số quan trọng như mô men xoắn tại từng lần vặn và mô men xoắn cực đại. 

Xem chi tiết giải pháp trong video sau đây:

Về bản chất, cảm biến được chế tạo theo hình dạng riêng này vẫn dựa trên nguyên lý cảm biến biến dạng (strain gauge):

• Khi nắp bị vặn, mô men xoắn tạo ra ứng suất xoắn trên thân cảm biến
• Biến dạng rất nhỏ này được strain gauge chuyển đổi thành tín hiệu điện
• Tín hiệu được khuếch đại và đưa về bộ hiển thị hoặc hệ thống thu thập dữ liệu

Điểm khác biệt trong giải pháp này nằm ở thiết kế cơ khí: phần thân cảm biến không phải dạng trục tiêu chuẩn, mà được tối ưu hình dạng để tái tạo chính xác hành vi cơ học của lọ thuốc thật.

Xem thêm: Cảm biến biến dạng (strain gauge) là gì? So sánh cảm biến biến dạng và cảm biến áp điện.

Dễ dàng truy xuất dữ liệu đo

Các thông số đo được hiển thị trực tiếp trên màn hình hiển thị, giúp người thao tác dễ dàng theo dõi. Dữ liệu đo được ghi lại và gửi tới PC hoặc PLC để quản lý.

Ứng dụng trong sản xuất

Ngoài hình dạng lọ thuốc, Unipulse có thể chế tạo cảm biến với nhiều hình dạng tương ứng với sản phẩm thực tế như lọ thực phẩm chức năng, nút vặn, …. Hình dạng cảm biến có thể tùy chỉnh để phù hợp với sản phẩm, không gian lắp đặt và quy trình đo thực tế.

Giải pháp đo mô men xoắn này đặc biệt phù hợp cho các bài toán:

• Kiểm tra chất lượng (QC): đo mô men vặn xoắn ra/vào, so sánh độ đồng đều giữa các sản phẩm, thiết lập ngưỡng OK/NG dựa trên dữ liệu thực,...
• Nghiên cứu và phát triển (R&D): đánh giá thiết kế nắp mới, so sánh vật liệu nắp/ron/ren, tối ưu cảm giác mở nắp cho người dùng,…
• Đánh giá thiết bị vặn nắp tự động: kiểm tra mô men xoắn thực tế của máy hoặc cơ cấu vặn nắp tạo ra, hiệu chỉnh thông số máy dựa trên số liệu đo,…

Có thể đưa máy đo mô men xoắn vào cùng dây chuyền với sản phẩm thực tế để đo

Temas hiện là nhà phân phối chính hãng các sản phẩm đo lực – khối lượng – mô men từ Unipulse (Nhật Bản), đồng thời cung cấp giải pháp tư vấn – thiết kế máy, chìa khóa trao tay để giải quyết bài toán của khách hàng. Đối với các ứng dụng đo lực, mô men xoắn hoặc biến dạng trong không gian hẹp, đo cho sản phẩm có hình dạng đặc biệt hoặc bài toán khó giải quyết bằng các thiết bị đo mô men thông thường, hãy liên hệ chúng tôi.