Robot Công Nghiệp Cho Lắp Ráp - CNC-VINA

Giới thiệu Robot công nghiệp

Định nghĩa Robot công nghiệp

Robot công nghiệp là một hệ thống, một cỗ máy đặc biệt được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất trong ngành công nghiệp. Với khả năng tự động hóa, có thể lập trình và di chuyển trên ba hoặc nhiều trục, robot công nghiệp đã trở thành một phần không thể thiếu trong quá trình lắp ráp các sản phẩm. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các ứng dụng của robot công nghiệp trong ngành lắp ráp và những giải pháp mà CNC-VINA cung cấp cho khách hàng.

Robot là một cỗ máy đặc biệt được máy tính lập trình – có khả năng tự động (hoặc bán tự động) thực hiện một loạt các hành động phức tạp và chính xác. Robot có thể được điều khiển nhờ các lệnh được lập trình hoặc được đưa ra bởi một thiết bị điều khiển bên ngoài hoặc bộ xử lý tích hợp bên trong.

Robot công nghiệp thường có hình dáng như cánh tay của con người với khớp quay. Chúng cố gắng mô phỏng chuyển động từ đơn giản tới phức tạp và thực thi nhiệm vụ một cách giống như cánh tay của chúng ta. Robot công nghiệp dạng đó thường được biết đến với tên gọi: Cánh tay robot công nghiệp hay tay máy công nghiệp.

Robot công nghiệp với sản xuất

Chỉ xét riêng trong ngành công nghiệp sản xuất, các ứng dụng của robot công nghiệp điển hình gồm hàn, sơn, lắp ráp, tháo rời, nhấc và đặt ,đóng gói và dán nhãn, robot xếp hàng lên pallet, kiểm tra sản phẩm và thử nghiệm. Tất cả đều có thể được hoàn thành với tốc độ và độ chính xác cao. Cánh tay robot công nghiệp hoạt động ổn định và bền bỉ 24/7 trong những điều kiện lao động khó khăn nhất.

Vào năm 2020, ước tính có khoảng 1,64 triệu robot công nghiệp đang hoạt động trên toàn thế giới. Chúng dần trở thành một phần quan trọng trong các dây chuyền sản xuất, lắp ráp tại các nhà máy thông minh hiện nay.

Một số loại Robot công nghiệp trong lắp ráp

Robot khớp nối

Robot khớp nối là loại robot công nghiệp có tính linh hoạt cao, được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau. Những robot này được thiết kế với một loạt các phân đoạn được kết nối với nhau, được gọi là các liên kết, được gắn thông qua các khớp chuyển động. Thiết kế này cho phép chúng di chuyển với mức độ linh hoạt và khéo léo cao, khiến chúng trở nên lý tưởng để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao.

Các liên kết của robot khớp nối có thể từ hai đến sáu liên kết trở lên, với mỗi liên kết cung cấp một bậc tự do (DOF) cho phép robot di chuyển theo nhiều hướng khác nhau.

Các khớp được sử dụng trong robot có khớp nối có thể được phân thành hai loại: khớp quay và khớp lăng trụ. Khớp quay là khớp quay cho phép robot quay dọc theo một trục. Mặt khác, các khớp lăng trụ là các khớp tuyến tính cho phép robot di chuyển theo đường thẳng.

Robot khớp nối có thể phân thành hai loại là tay máy chuỗi và tay máy song song. Tay máy chuỗi có các khâu nối với nhau tạo thành vòng hở (không tạo vòng kín). Ngược lại là tay máy song song.

Robot tọa độ Đề-các

Hệ tọa độ Đề-các là hệ tọa độ quen thuộc với một gốc tọa độ và ba trục thường ký hiệu là X, Y và Z vuông góc đôi một với nhau tại điểm gốc tọa độ.

Robot tọa độ Đề-các (hay còn gọi là robot tuyến tính) là một loại robot công nghiệp được cấu tạo tương tự như một hệ tọa độ Đề-các với ba khớp tịnh tiến (chứ không phải khớp xoay) vuông góc đôi một với nhau, mỗi khớp chính là phương X, phương Y hoặc phương Z.

Robot tọa độ Đề-các cũng là một loại robot khớp nối nhưng chúng chỉ có khớp tịnh tiến là chủ yếu. Nếu có khớp quay thường là đối với khâu thao tác.

Chúng có cơ cấu đơn giản lên độ cứng vững cao, tốc độ di chuyển khá nhanh và có thể di chuyển đồng thời các trục. Ứng dụng thường thấy là nhặt, di chuyển và đặt sản phẩm với quỹ đạo di chuyển không quá phức tạp. Tải trọng của sản phẩm có thể từ nhỏ đến lớn tùy công suất robot.

Robot tay máy SCARA

Robot tay máy SCARA là loại cánh tay robot công nghiệp được phát minh bởi Giáo sư Hiroshi Makino tại đại học Yamanashi, Nhật bản vào năm 1978.

Khái niệm SCARA theo hai định nghĩa sau:

SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) có nghĩa là cách tay Robot lắp ráp tuân thủ có chọn lọc.

SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) có nghĩa là cách tay Robot khớp nối tuân thủ có chọn lọc. Đây là định nghĩa sau này của nó. Định nghĩa này được đưa ra khi nó được đưa vào đáp ứng cho các nhiệm vụ khác nằm ngoài nhiệm vụ lắp ráp trước đó mà nó được thiết kế.

Các tay may SCARA thường có hay khớp quay giúp xác định vị trí tọa độ XY trong mặt phẳng làm việc và một khớp tịnh tiến theo phương Z gắn khâu thao tác tịnh tiến lên xuống.

Ưu điểm

• Chỉ có 3 hoặc 4 trục, trong đó chỉ có 2 khớp phối hợp đồng thời nên tốc độ SCARA rất nhanh và linh hoạt. So về tốc độ thì SCARA có tốc độ thấp hơn robot nhện Delta nhưng nhanh hơn hẳn Robot dạng tay máy 6 trục.

• Là hệ thống được thiết kế chủ yếu cho ứng dụng lắp ráp nên SCARA có độ chính xác lặp lại khá cao, chỉ ±0.01mm.

• Tay máy SCARA có ít khớp, kích thước nhỏ gọn nên độ cứng vững cao.

Nhược điểm

• Độ linh hoạt của trục Z. Do trục Z chỉ có thể tịnh tiến nên các thao tác khá hạn chế, thông thường là chỉ nhấc lên và đặt xuống bằng khí nén áp âm.

• SCARA là robot có tải trọng cho phép khá thấp, thường dưới 30 kg.

Robot Delta

Robot Delta còn được biết đến với cái tên robot nhện Delta. Tên delta xuất phát từ hình tam giác lộn ngược của nó. Chúng là một loại tay máy song song.

Ứng dụng thường thấy của chúng là trong công việc di chuyển vật thể tốc độ cao có thể là cho mục đích phân loại, đóng gói, lắp ráp, sắp xếp, trí tuệ nhân tạo, vẽ, giải trí, v.v tùy vào việc lập trình và các hệ thống hỗ trợ khác như xử lý ảnh, cảm biến, v.v.

Ưu điểm

• Linh hoạt trong ứng dụng nhờ tính khả trình.

• Tốc độ và độ chính xác, độ chính xác lặp rất cao nhờ tay máy nhẹ và động cơ.

• Năng suất cao, làm việc lâu dài, bền bỉ.

• Không gian sàn không bị chiếm dụng do chúng là robot công nghiệp dạng treo.

Nhược điểm

• Bài toàn động học, động lực học, v.v phức tạp hơn tay máy chuỗi.

• Không thích hợp làm việc với tải nặng, tải tối đa vài kg.

• Vùng làm việc dạng nón ngược, càng xuống sâu diện tích robot chạm tới được càng nhỏ.

• Đắt hơn tay máy SCARA với cùng kích thước.

Ứng dụng của Robot công nghiệp trong lắp ráp

Nền công nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô

Robot tay máy lắp ráp, hàn khung trong dây chuyền lắp ráp ô tô

Các phần vỏ tấm, khung của ô tô sau khi được chế tạo bằng nhiều phương pháp gia công như đúc, dập, mài, v.v, cần được lắp ráp lại với nhau để tạo thành bộ khung cơ khí ô tô hoàn chỉnh. Quá trình này đòi hỏi cao về độ chính xác cũng như tốc độ để đảm bảo năng suất sản xuất, môi trường thì độc hại do nhiệt và khói khét từ nguyên công hàn khiến việc sử dụng con người rất bất cập.

Ứng dụng robot công nghiệp vào lắp ráp trong dây chuyền sản xuất ô tô giúp thành phẩm vừa chính xác vừa tiết kiệm thời gian sản xuất khiến giá thành rẻ hơn lại con đảm bảo an toàn cho con người, cắt giảm chi phí nhân công.

Robot tay máy công nghiệp vận chuyển

Những chiếc ô tô hay những linh kiện của chúng rất nặng con người khó có thể vận chuyển chúng hiệu quả. Nếu dùng các hệ thống vận chuyển cứng như băng tải thì công suất rất lớn mà lại khó tùy biến khi cần thay đổi điểm đầu cuối của quá trình vận chuyển.

Tay máy công nghiệp được ứng dụng giúp quá trình vận chuyển trở nên cực kì linh hoạt, điểm đầu cuối dễ dàng thay đổi nhờ lập trình. Ngoài ra chúng có thể được lắp thêm bánh xe khiến chúng càng linh hoạt hơn.

Nền công nghiệp điện – điện tử

Robot cắm linh kiện điện tử

Chèn linh kiện là một công đoạn trong quá trình lắp ráp linh kiện và các sản phẩm trong dây chuyền lắp ráp điện tử tự động. Nói đến lắp ráp linh kiện, chủ yếu là để cập tới sản phẩm trong ngành điện tử. Bởi các sản phẩm điện tử thường được cấu tạo từ nhiều linh kiện nhỏ. Đại diện là bảng mạch điện hoặc mạch điều khiển của thiết bị.

Một số thao tác như: cắm chân pin linh kiện điện tử, cắm linh kiện điện tử lên bảng mạch PCB…được thực hiện nhanh gọn và chính xác với hệ thống cấp liệu từ phễu rung, dây cấp linh kiện hay các khay chờ sẵn. Mỗi robot cắm linh kiện điện tử thường đảm nhiệm một nhiệm vụ cho một loại linh kiện nhằm phát huy công suất tối đa. Hiện nay, công đoạn chèn linh kiện thường sử dụng các robot cộng tác với kích thước, trọng lượng nhẹ và tính linh hoạt cao hơn.

Robot cắm linh kiện điện tử được CNC-VINA sử dụng nhiều nhất trong dây chuyền SMT, UMC với máy gắn linh kiện bề mặt. Lắp ráp hầu hết các sản phẩm bo mạch điện tử của máy in, mạch điện thoại, TV và các thiết bị điện tử khác.

Ưu điểm khi sử dụng robot cho công đoạn chèn linh kiện trong dây chuyền lắp ráp:

• Tốc độ cắm linh kiện lên board mạch nhanh, năng suất tăng gấp nhiều lần so với nhân công truyền thống.

• Robot lắp ráp làm việc 24 giờ một ngày trong thời gian dài mà không cần nghỉ ngơi

• Chất lượng công việc vượt trội với độ chính xác cao và đáng tin cậy

• An toàn trong vận hành, dễ dàng mở rộng thành hệ thống

• Tích hợp dễ dàng với các thiết bị ngoại vi liên quan và đồng bộ dữ liệu lên hệ thống quản lý sản xuất của dây chuyền.

Nền công nghiệp cơ khí

Robot lắp ráp cơ khí

Robot lắp ráp linh kiện cơ khí hoạt động với hệ thống cấp liệu (feeder) đưa các linh kiện hoặc các chi tiết, cụm chi tiết của sản phẩm vào tầm với của robot với vị trí xác định rồi tiến hành nhấc và đặt (pick&place) hay lắp ráp bằng bu-lông ốc vít, hàn, v.v được lập trình sẵn. Sản phẩm có thể là các cụm loa, màn hình điện thoại, TV, motor, ô tô, xe máy, các linh kiện chi tiết cơ khí khác,….

Về bản chất, robot lắp ráp có nguyên lý hoạt động không khác robot cắm linh kiện điện tử nhiều. Nhưng robot lắp ráp cơ khí thường có tốc độ làm việc chậm hơn do sản phẩm to, nặng hơn, nhiều loại và chuyển động phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao hơn.

Robot lắp ráp chi tiết máy in – giải pháp tự động hóa do CNC-VINA cung cấp tới khách hàng

Để phát huy công suất của robot lắp ráp cơ khí, người ta thường bố trí các phễu rung cấp phôi giúp phân loại và sắp xếp linh kiện đầu vào một cách có quy luật ở vị trí chính xác. Cánh tay robot công nghiệp sẽ gắp, thả vào vị trí lắp ráp theo kịch bản được lập trình sẵn. Đôi khi, robot cũng được tích hợp đầu bắn vít tự động, súng bắn bulong sử dụng khí nén, điện, thủy lực có tính năng nhặt vít, bulong, đưa vào vị trí và vặn, xiết với lực được cài đặt sẵn. Đem lại chất lượng lắp ráp đồng đều.

Robot kiểm tra sản phẩm cơ khí

Sau quá trình chế tạo, lắp ráp, các sản phẩm đều phải được kiểm tra các thông số kỹ thuật, các tiêu chí được đưa ra để đánh giá sản phẩm ĐẠT/KHÔNG ĐẠT yêu cầu. Các phép kiểm tra có thể là các phép đo kết hợp tính toán đưa ra kết quả cần chính xác và nhanh. Đôi khi, với con người, công việc kiểm tra trở nên nhàm chán và dễ dẫn tới sự chủ quan, sai sót. Nhất là các phép kiểm tra đơn giản trong sản xuất hàng loạt.

Robot kiểm tra xuất hiện giúp hỗ trợ hoặc thay thế con người, đem lại năng suất cao hơn với độ chính xác lý tưởng.

Các ứng dụng đo, kiểm tra sản phẩm bằng robot có thể kể đến: check camera ngoại quan (Visual test), đo kích thước hình học (Measuring), kiểm tra độ bền, độ ma sát (Testing)…đã được CNC-VINA cung cấp tới khách hàng trong các ngành điện tử, gia công cơ khí, chế tạo và lắp ráp ô tô xe máy. Robot kiểm tra được tích hợp với các thiết bị đo, tính toán và đưa ra bảng kết quả hoặc đưa ra lệnh cho robot xử lý như nhặt, phân loại sản phẩm đầu ra. Công đoạn này có thể kết hợp với xe tự hành AGV để vận chuyển sản phẩm nhập/xuất kho.

Nền công nghiệp dược phẩm

Robot chọn và đặt

Chỉ đơn giản là việc nhặt và di chuyển đồ vật. Đây có thể là những sản phẩm cần được lấy ra khỏi băng chuyền và đưa vào khu vực làm việc hoặc phân loại các mặt hàng để xử lý tiếp. Đối với ngành dược phẩm, bạn có thể nghĩ đến việc phân loại chai thuốc hoặc sắp xếp ống tiêm.

Robot kiểm tra chất lượng đóng gói thuốc

Kiểm tra là công việc vất vả đối với người lao động vì họ phải có sự tập trung cao độ trong suốt quá trình làm việc. Một sai sót trong việc kiểm tra có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng cho người bệnh. Robot có thể là một giải pháp tối ưu ở đây vì chúng có thể hoạt động cực kỳ nhất quán. Ví dụ: robot có thể kiểm tra xem các vỉ thuốc đã được lấp đầy hoàn toàn chưa hoặc phát hiện các khuyết tật.

Robot đóng nắp

Dùng cho các ứng dụng đóng nắp các chai thuốc tự động.

Robot chiết rót, đóng gói

Liều lượng trong ngành dược phẩm là tối quan trọng việc đóng gói sai liều lượng thuốc có thể gây hậu quả nghiêm trọng. Việc sử dụng con người dễ gây ra sai sót trong khi máy móc có thể điều chỉnh độ chích xác và độ chính xác lặp khiến sai số trong mức cho phép.

Nền công nghiệp hàng tiêu dùng

Robot phân loại, sắp xếp sản phẩm

Robot công nghiệp được ứng dụng vào phân loại, sắp xếp sản phẩm trong việc sản xuất các mặt hàng tiều dùng giúp công việc này trở nên linh hoạt, dễ dàng thay đổi dây chuyền nhờ việc lập trình lại. Chúng thường được hỗ trợ bởi các hệ thống băng tải, hệ thống cảm biến và hệ thống xử lý ảnh.

Nền công nghiệp hàng không – vũ trụ

Robot vận hành trong điều kiện khắc nghiệt

Trong nền công nghiệp, nghiên cứu hàng không vũ trụ, đôi khi phải làm việc với các môi trường rất khác nghiệt như thiếu nước, áp suất thấp, áp suất cao, nhiệt độ không thích hợp cho sự sống, các tia nguy hiểm, chất phong xạ, v.v. Con người không thể hoặc rất khó khăn khi đi vào đó, robot là một giải pháp đặc biệt là các tay máy robot công nghiệp.

Lợi ích khi sử dụng robot công nghiệp

Mặc dù có một số hạn chế như chi phí đầu tư, sửa chữa, bảo trì khi gặp sự cố cao, yêu cầu nhân lực vận hành có trình độ cao, các công việc lập trình phải đào tạo bài bản nhưng so với các giải pháp khác thì đổi lại robot công nghiệp có những lợi ích sau:

• Cắt giảm nhân lực, giải phong lao động.

• Linh hoạt nhờ khả năng khả trình.

• Hoạt động được trong điều kiện khắc nghiệt.

• Độ chính xác và chính xác lặp ngày càng cao.

• Tốc độ xử lý một số công việc vượt trội.

• Khả năng dễ dàng tích hợp với nhiều loại dây chuyền.

• Khả năng tích hợp và nhiều robot cùng làm việc.

• Nhiều mẫu mã, công suất cho nhiều loại ứng dụng.

• Thực hiện được nhiều loại nhiệm vụ.

• Sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, IoT, v.v đi cùng robot công nghiệp.

Xu hướng tương lai của Robot công nghiệp trong lắp ráp

Những tiến bộ trong công nghệ robot

Hiện nay, dưới tác động của tự động hóa và những thành tựu của cuộc Cách mang 4.0 các công nghệ chế tạo robot ngày càng phát triển. Rất nhiều quốc gia đang đẩy mạnh sản xuất và nghiên cứu robot để ứng dụng cho nền công nghiệp của mình. Các khía cạnh được phát triển như:

Vật liệu chế tạo: Xu hướng vật liệu mới nhẹ và bền hơn.

Trong số các vật liệu mới nổi dành cho robot, vật liệu tổng hợp được gia cố bằng sợi carbon có thể cải thiện đáng kể mức tiêu thụ năng lượng, hiệu suất và sự an toàn của robot.

Vì vật liệu tổng hợp dựa trên sợi carbon nhẹ hơn và bền hơn nhiều so với kim loại nên những vật liệu này hứa hẹn cho tương lai của robot. Tuy nhiên, chi phí sản xuất của chúng vẫn cao và việc sản xuất hàng loạt vẫn còn nhiều thách thức.

Động cơ truyền động: Xu hướng nâng cao hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và sử dụng năng lượng tái tạo.

Hệ thống điều khiển: Tích hợp các công nghệ hiện đại như AI, hệ thống cảm biến, hệ thống đo siêu chính xác, vi xử lý tốc độ cao, hệ thống, phương pháp xử lý ảnh hiện đại v.v giúp hệ thống điều khiển ngày càng nhanh nhạy và chính xác cao.

Hệ thống kết nối và truyền tải dữ liệu: Tích hợp các hệ thống những IoT, Big Data, dữ liệu đám mây, mạng 4G, 5G, chuẩn truyền thông mới, v.v giúp việc giám sát nhiều robot từ xa hay giúp nhiều robot cùng hoạt động với nhau hiệu quả hơn.

Phương pháp chế tạo: Phương pháp in 3D với khả năng tạo hình nhanh và đa dạng. Các vật liệu in 3D mới.

Tích hợp trí tuệ nhân tạo và khả năng học máy

Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo và khả năng học máy giúp robot công nghiệp:

• Thực hiện được những nhiệm vụ phức tạp hơn.

• Việc lập trình có thể diễn ra nhanh chóng và đơn giản hơn.

• Tự động hóa ở mức độ cao hơn như tự lập trình, tự xác định nhiệm vụ, v.v.

Robot cộng tác để tương tác giữa người và robot

Hiện nay việc giao tiếp giữa con người không chỉ còn thông qua các nút bấm hay máy tính cá nhân. Việc lập trình cho các màn hình cảm ứng giao diện HMI ngày càng được tiêu chuẩn hóa và dễ dàng cho người lập trình. Các màn hình điện tử rất linh hoạt chúng hoàn toàn có thể được lập trình lại và tạo ra một giao diện giao tiếp hoàn toàn mới.

Xu hướng tương lại việc giao tiếp với robot còn có thể thông qua tiếng nói, các chương trình nhận diện giọng nói ngày càng phát triển mặc dù chưa thực sự tối ưu. Giao tiếp không chạm, điều khiển bằng suy nghĩ, v.v. Tương lai đều có thể xảy ra.

Tác động tiềm tàng đến tương lai của quá trình lắp ráp

Robot càng thông minh, cơ cấu càng tinh vi, chính xác thì chúng càng thực hiện được đa dạng nhiệm vụ từ đơn giản như gắp, đặt chi tiết đến những ứng dụng phân loại phức tạp, chi tiết quá nhiều hình dạng mà đôi khi đến con người cũng không phân loại được và những nhiệm vụ khó hơn nữa. Ngoài ra các quá trình lắp ráp đôi khi đòi hỏi rất khắt khe về chất lượng mối lắp như trong các động cơ phản lực hay tua bin khí nén, chỉ có robot càng ngày càng chính xác, nhanh nhạy mới đáp ứng được nhu cầu năng suất và chất lượng.

Các loại vật liệu mới giúp robot càng ngày càng cứng vững, nhẹ hơn, bền hơn, hiệu suất và tiết kiệm năng lượng hơn giúp chi phí quá trình lắp ráp được giảm xuống. Hơn nữa robot có thể nâng được những chi tiết nặng hơn, lớn hơn, lắp ráp được những cỗ máy khủng lồ với mức độ chính xác cao.

Kết luận

Với 13 năm kinh nghiệm trong ngành tự động hóa và các dự án sử dụng robot lắp ráp linh kiện điện tử, cơ khí, CNC-VINA cung cấp tới khách hàng giải pháp tự động hóa với cánh tay robot công nghiệp đem lại chất lượng lắp ráp và năng suất vượt trội.

Đội ngũ kỹ thuật nhiều kinh nghiệm luôn cập nhật công nghệ, cung cấp tới khách hàng giải pháp lắp ráp tự động tối ưu và linh hoạt sử dụng robot công nghiệp trong dây chuyền sản xuất hiện đại.

Chúng tôi cung cấp robot công nghiệp trong các lĩnh vực sản xuất đòi hỏi độ chính xác cao, năng suất lớn bao gồm:

• Ngành điện, điện tử

• Ngành lắp ráp cơ khí, ô tô, xe máy

• Ngành thực phẩm

• Ngành thiết bị y tế

Tham khảo một số dây chuyền CNC VINA đã cung cấp

Dây chuyền lắp ráp tự động CIS máy in

Dây chuyền lắp ráp tự động tích hợp robot xếp chi tiết máy in

Dây chuyền sản xuất tự động

Khách hàng có nhu cầu tư vấn, thiết kế, chế tạo và lắp đặt dây chuyền tự động và các giải pháp tự động hóa với robot công nghiệp vui lòng tham khảo các dự án tiêu biểu của chúng tôi dưới đây và liên hệ để được hỗ trợ.

CÔNG TY CỔ PHẦN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ & CNC VIỆT NAMNhà máy: Điểm công nghiệp sông Cùng, Xã Đồng Tháp, Huyện Đan Phượng, TP Hà Nội, Việt Nam.Hotline: +84.916 63 9355 / +84.915 74 4664Website: www.cncvina.com.vnEmail: Sales01@cncvina.com.vn | Sales03@cncvina.com.vn