Robot cộng tác, thường được gọi là cobot, đang trở thành một lựa chọn tự động hóa thực tế cho các xưởng cơ khí cần sản xuất linh hoạt hơn mà không cần thiết kế lại hoàn toàn cơ sở của họ. Chúng có thể xử lý các tác vụ lặp đi lặp lại như nạp, dỡ, chuyển phôi và lắp ráp đơn giản cho máy CNC.
Tuy nhiên, cobot không tự động là lựa chọn tốt nhất cho mọi hoạt động gia công. Tải trọng, thời gian chu kỳ, sự thay đổi của phôi, bố trí máy và yêu cầu an toàn đều ảnh hưởng đến việc liệu tự động hóa cộng tác có ý nghĩa thương mại hay không.
Nhiều xưởng cơ khí xử lý các bộ phận khác nhau trong các lô sản xuất nhỏ hoặc vừa. Việc thay đổi thường xuyên có thể khiến các hệ thống tự động hóa chuyên dụng khó biện minh.
Robot cộng tác mang lại một số lợi thế tiềm năng:
Triển khai linh hoạt: Một cobot phù hợp có thể được cấu hình cho các tác vụ khác nhau khi yêu cầu sản xuất thay đổi.
Lắp đặt nhỏ gọn: Một số hệ thống có thể phù hợp với các khu vực làm việc hiện có với không gian sàn hạn chế.
Lập trình đơn giản: Giao diện lập trình thân thiện với người dùng có thể giúp người vận hành thiết lập các chuyển động lặp đi lặp lại và thay đổi công việc.
Xử lý lặp lại: Robot có thể thực hiện các trình tự nạp và dỡ hàng nhất quán trong quá trình sản xuất.
Tự động hóa dần dần: Các nhà sản xuất có thể bắt đầu với một máy và mở rộng hệ thống sau khi xác thực kết quả.
Những lợi ích này đặc biệt liên quan đến các nhà sản xuất quy mô nhỏ và vừa muốn tự động hóa các hoạt động được chọn trước khi đầu tư vào dây chuyền sản xuất lớn hơn.
Vận hành máy CNC là một trong những ứng dụng thực tế nhất cho robot cộng tác. Một cobot có thể nhặt một bộ phận thô, nạp nó vào bộ gá của máy, lấy bộ phận đã hoàn thành và đặt nó vào một khu vực được chỉ định.
Điều này giảm thiểu việc xử lý thủ công lặp đi lặp lại và có thể giúp giữ cho thiết bị gia công hoạt động hiệu quả khi người vận hành bận rộn với các nhiệm vụ khác.
Một hệ thống hoàn chỉnh có thể bao gồm một robot cộng tác, một bộ gắp điện hoặc khí nén, điều khiển cửa máy, khay chứa phôi và các thiết bị an toàn. Trình tự hoạt động của robot phải được phối hợp với máy CNC để ngăn chặn việc nạp trước khi chu kỳ gia công hoàn tất.
Cobot có thể chuyển các bộ phận giữa các trạm gia công, kiểm tra, làm sạch và đóng gói. Điều này hữu ích khi sản xuất liên quan đến nhiều hoạt động ngắn thay vì một dây chuyền tự động liên tục.
Yếu tố chính cần xem xét là liệu robot có thể tiếp cận tất cả các trạm cần thiết trong khi đáp ứng yêu cầu thời gian chuyển giao hay không.
Một cobot có thể định vị các bộ phận để kiểm tra hoặc thực hiện các hoạt động lắp ráp lặp đi lặp lại như vặn vít và đặt linh kiện. Cần kiểm tra dụng cụ, độ chính xác định vị và lực quy trình cần thiết trước khi chọn robot.
Đối với các ứng dụng liên quan đến các bộ phận nặng, lực lớn hoặc thời gian chu kỳ khắt khe, robot công nghiệp thông thường có thể là lựa chọn phù hợp hơn.
Quyết định phụ thuộc vào quy trình sản xuất chứ không chỉ riêng loại robot.
Một robot cộng tác có thể phù hợp khi:
Xưởng xử lý thay đổi sản phẩm thường xuyên.
Trọng lượng phôi nằm trong khả năng chịu tải của robot.
Thời gian chu kỳ yêu cầu tương thích với giới hạn hoạt động của cobot.
Việc triển khai linh hoạt và dễ lập trình là quan trọng.
Người vận hành cần tiếp cận các trạm làm việc gần đó.
Một robot công nghiệp thông thường có thể được ưu tiên khi:
Sản xuất yêu cầu thông lượng rất cao.
Phôi hoặc dụng cụ rất nặng.
Quy trình liên quan đến lực lớn hoặc yêu cầu chuyển động khắt khe.
Một dây chuyền sản xuất chuyên dụng, khối lượng lớn được biện minh.
Các mối nguy của quy trình làm cho một dây chuyền robot được bảo vệ phù hợp hơn.
Robot cộng tác không tự động loại bỏ nhu cầu bảo vệ. Toàn bộ ứng dụng phải trải qua đánh giá rủi ro, bao gồm robot, bộ gắp, phôi, máy CNC, các cạnh sắc, thiết bị di chuyển và các mối nguy tiềm ẩn khác.
Trước khi so sánh các mẫu, các xưởng cơ khí nên xác định các yêu cầu hoạt động thực tế.
Tải trọng: Bao gồm phôi, bộ gắp, bộ chuyển đổi và các dụng cụ cuối tay khác. Cũng kiểm tra tải trọng và quán tính cổ tay, không chỉ tổng trọng lượng.
Tầm với: Đo khoảng cách giữa đế robot, mâm cặp hoặc bộ gá máy và vị trí nạp phôi. Xác nhận rằng robot có thể tiếp cận mọi điểm mà không bị cản trở.
Thời gian chu kỳ: Tính toán thời gian cần thiết để dỡ, nạp, vận hành cửa, kẹp và chuyển phôi. Trình tự xử lý của cobot phải phù hợp với chu kỳ sản xuất.
Độ lặp lại: Kiểm tra xem robot và bộ gá có thể định vị phôi một cách nhất quán cho hoạt động gia công hay không. Độ lặp lại đơn thuần không đảm bảo vị trí phôi chính xác.
Tích hợp: Xác nhận cách robot sẽ giao tiếp với máy CNC, vận hành cửa, nhận tín hiệu hoàn thành chu kỳ và phản hồi lỗi.
An toàn: Đánh giá xem có cần bảo vệ, máy quét an toàn, khóa liên động hoặc các biện pháp bảo vệ khác cho toàn bộ dây chuyền hay không.
Các nhà sản xuất đánh giá việc vận hành máy cộng tác có thể xem xét dòng sản phẩm Universal Robots UR hoặc robot cộng tác AUBO, tùy thuộc vào tải trọng, tầm với, không gian lắp đặt và yêu cầu tích hợp. Nên chọn mẫu phù hợp bằng cách sử dụng phôi thực tế và bố trí máy chứ không chỉ riêng thương hiệu robot.
Dụng cụ cuối tay cũng quan trọng không kém. Bộ gắp điện có thể hữu ích khi cần kẹp có thể lập trình, trong khi bộ gắp khí nén có thể phù hợp với các ứng dụng có cơ sở hạ tầng khí nén đã có sẵn. Các ngón tay tùy chỉnh, khay chứa phôi và bộ gá có thể cải thiện hơn nữa tính nhất quán khi xử lý.
Đối với một dự án vận hành máy hoàn chỉnh, hệ thống cũng có thể yêu cầu giao diện máy, thiết bị an toàn, băng tải và hỗ trợ vận hành. Xem xét các thành phần này cùng nhau giúp xác định các vấn đề tích hợp trước khi lắp đặt.
Một dự án cobot nên được đánh giá bằng quy trình sản xuất thực tế và chi phí vận hành.
Bắt đầu bằng cách ghi lại thời gian hiện tại dành cho việc nạp và dỡ, thời gian máy nhàn rỗi, sự tham gia của người vận hành, tần suất thay đổi và khối lượng sản xuất. Sau đó ước tính có bao nhiêu phần trăm công việc này có thể được tự động hóa một cách thực tế.
Đánh giá nên bao gồm robot và dụng cụ, tích hợp, thiết bị an toàn, bảo trì và yêu cầu lập trình. Nó cũng nên tính đến các nhiệm vụ vẫn yêu cầu sự chú ý của người vận hành, chẳng hạn như kiểm tra chất lượng, bổ sung và xử lý các trường hợp ngoại lệ của quy trình.
Việc lắp đặt thử nghiệm trên một máy CNC phù hợp có thể giúp xác thực thời gian chu kỳ, độ tin cậy và quy trình thay đổi trước khi mở rộng tự động hóa sang các máy bổ sung.
Robot cộng tác có ý nghĩa thực tế trong các xưởng cơ khí khi sự linh hoạt, xử lý lặp lại và triển khai đơn giản quan trọng hơn tốc độ sản xuất tối đa. Vận hành máy CNC là một điểm khởi đầu mạnh mẽ, đặc biệt đối với các nhà sản xuất xử lý nhiều loại phôi và thay đổi thường xuyên.
Giải pháp tốt nhất phụ thuộc vào toàn bộ ứng dụng, bao gồm robot, bộ gắp, giao diện CNC, bộ gá và các biện pháp an toàn. Việc đánh giá rõ ràng các yêu cầu này giúp các nhà sản xuất quyết định liệu cobot hay robot công nghiệp thông thường mang lại giá trị lâu dài tốt hơn.
Robot cộng tác, thường được gọi là cobot, đang trở thành một lựa chọn tự động hóa thực tế cho các xưởng cơ khí cần sản xuất linh hoạt hơn mà không cần thiết kế lại hoàn toàn cơ sở của họ. Chúng có thể xử lý các tác vụ lặp đi lặp lại như nạp, dỡ, chuyển phôi và lắp ráp đơn giản cho máy CNC.
Tuy nhiên, cobot không tự động là lựa chọn tốt nhất cho mọi hoạt động gia công. Tải trọng, thời gian chu kỳ, sự thay đổi của phôi, bố trí máy và yêu cầu an toàn đều ảnh hưởng đến việc liệu tự động hóa cộng tác có ý nghĩa thương mại hay không.
Nhiều xưởng cơ khí xử lý các bộ phận khác nhau trong các lô sản xuất nhỏ hoặc vừa. Việc thay đổi thường xuyên có thể khiến các hệ thống tự động hóa chuyên dụng khó biện minh.
Robot cộng tác mang lại một số lợi thế tiềm năng:
Triển khai linh hoạt: Một cobot phù hợp có thể được cấu hình cho các tác vụ khác nhau khi yêu cầu sản xuất thay đổi.
Lắp đặt nhỏ gọn: Một số hệ thống có thể phù hợp với các khu vực làm việc hiện có với không gian sàn hạn chế.
Lập trình đơn giản: Giao diện lập trình thân thiện với người dùng có thể giúp người vận hành thiết lập các chuyển động lặp đi lặp lại và thay đổi công việc.
Xử lý lặp lại: Robot có thể thực hiện các trình tự nạp và dỡ hàng nhất quán trong quá trình sản xuất.
Tự động hóa dần dần: Các nhà sản xuất có thể bắt đầu với một máy và mở rộng hệ thống sau khi xác thực kết quả.
Những lợi ích này đặc biệt liên quan đến các nhà sản xuất quy mô nhỏ và vừa muốn tự động hóa các hoạt động được chọn trước khi đầu tư vào dây chuyền sản xuất lớn hơn.
Vận hành máy CNC là một trong những ứng dụng thực tế nhất cho robot cộng tác. Một cobot có thể nhặt một bộ phận thô, nạp nó vào bộ gá của máy, lấy bộ phận đã hoàn thành và đặt nó vào một khu vực được chỉ định.
Điều này giảm thiểu việc xử lý thủ công lặp đi lặp lại và có thể giúp giữ cho thiết bị gia công hoạt động hiệu quả khi người vận hành bận rộn với các nhiệm vụ khác.
Một hệ thống hoàn chỉnh có thể bao gồm một robot cộng tác, một bộ gắp điện hoặc khí nén, điều khiển cửa máy, khay chứa phôi và các thiết bị an toàn. Trình tự hoạt động của robot phải được phối hợp với máy CNC để ngăn chặn việc nạp trước khi chu kỳ gia công hoàn tất.
Cobot có thể chuyển các bộ phận giữa các trạm gia công, kiểm tra, làm sạch và đóng gói. Điều này hữu ích khi sản xuất liên quan đến nhiều hoạt động ngắn thay vì một dây chuyền tự động liên tục.
Yếu tố chính cần xem xét là liệu robot có thể tiếp cận tất cả các trạm cần thiết trong khi đáp ứng yêu cầu thời gian chuyển giao hay không.
Một cobot có thể định vị các bộ phận để kiểm tra hoặc thực hiện các hoạt động lắp ráp lặp đi lặp lại như vặn vít và đặt linh kiện. Cần kiểm tra dụng cụ, độ chính xác định vị và lực quy trình cần thiết trước khi chọn robot.
Đối với các ứng dụng liên quan đến các bộ phận nặng, lực lớn hoặc thời gian chu kỳ khắt khe, robot công nghiệp thông thường có thể là lựa chọn phù hợp hơn.
Quyết định phụ thuộc vào quy trình sản xuất chứ không chỉ riêng loại robot.
Một robot cộng tác có thể phù hợp khi:
Xưởng xử lý thay đổi sản phẩm thường xuyên.
Trọng lượng phôi nằm trong khả năng chịu tải của robot.
Thời gian chu kỳ yêu cầu tương thích với giới hạn hoạt động của cobot.
Việc triển khai linh hoạt và dễ lập trình là quan trọng.
Người vận hành cần tiếp cận các trạm làm việc gần đó.
Một robot công nghiệp thông thường có thể được ưu tiên khi:
Sản xuất yêu cầu thông lượng rất cao.
Phôi hoặc dụng cụ rất nặng.
Quy trình liên quan đến lực lớn hoặc yêu cầu chuyển động khắt khe.
Một dây chuyền sản xuất chuyên dụng, khối lượng lớn được biện minh.
Các mối nguy của quy trình làm cho một dây chuyền robot được bảo vệ phù hợp hơn.
Robot cộng tác không tự động loại bỏ nhu cầu bảo vệ. Toàn bộ ứng dụng phải trải qua đánh giá rủi ro, bao gồm robot, bộ gắp, phôi, máy CNC, các cạnh sắc, thiết bị di chuyển và các mối nguy tiềm ẩn khác.
Trước khi so sánh các mẫu, các xưởng cơ khí nên xác định các yêu cầu hoạt động thực tế.
Tải trọng: Bao gồm phôi, bộ gắp, bộ chuyển đổi và các dụng cụ cuối tay khác. Cũng kiểm tra tải trọng và quán tính cổ tay, không chỉ tổng trọng lượng.
Tầm với: Đo khoảng cách giữa đế robot, mâm cặp hoặc bộ gá máy và vị trí nạp phôi. Xác nhận rằng robot có thể tiếp cận mọi điểm mà không bị cản trở.
Thời gian chu kỳ: Tính toán thời gian cần thiết để dỡ, nạp, vận hành cửa, kẹp và chuyển phôi. Trình tự xử lý của cobot phải phù hợp với chu kỳ sản xuất.
Độ lặp lại: Kiểm tra xem robot và bộ gá có thể định vị phôi một cách nhất quán cho hoạt động gia công hay không. Độ lặp lại đơn thuần không đảm bảo vị trí phôi chính xác.
Tích hợp: Xác nhận cách robot sẽ giao tiếp với máy CNC, vận hành cửa, nhận tín hiệu hoàn thành chu kỳ và phản hồi lỗi.
An toàn: Đánh giá xem có cần bảo vệ, máy quét an toàn, khóa liên động hoặc các biện pháp bảo vệ khác cho toàn bộ dây chuyền hay không.
Các nhà sản xuất đánh giá việc vận hành máy cộng tác có thể xem xét dòng sản phẩm Universal Robots UR hoặc robot cộng tác AUBO, tùy thuộc vào tải trọng, tầm với, không gian lắp đặt và yêu cầu tích hợp. Nên chọn mẫu phù hợp bằng cách sử dụng phôi thực tế và bố trí máy chứ không chỉ riêng thương hiệu robot.
Dụng cụ cuối tay cũng quan trọng không kém. Bộ gắp điện có thể hữu ích khi cần kẹp có thể lập trình, trong khi bộ gắp khí nén có thể phù hợp với các ứng dụng có cơ sở hạ tầng khí nén đã có sẵn. Các ngón tay tùy chỉnh, khay chứa phôi và bộ gá có thể cải thiện hơn nữa tính nhất quán khi xử lý.
Đối với một dự án vận hành máy hoàn chỉnh, hệ thống cũng có thể yêu cầu giao diện máy, thiết bị an toàn, băng tải và hỗ trợ vận hành. Xem xét các thành phần này cùng nhau giúp xác định các vấn đề tích hợp trước khi lắp đặt.
Một dự án cobot nên được đánh giá bằng quy trình sản xuất thực tế và chi phí vận hành.
Bắt đầu bằng cách ghi lại thời gian hiện tại dành cho việc nạp và dỡ, thời gian máy nhàn rỗi, sự tham gia của người vận hành, tần suất thay đổi và khối lượng sản xuất. Sau đó ước tính có bao nhiêu phần trăm công việc này có thể được tự động hóa một cách thực tế.
Đánh giá nên bao gồm robot và dụng cụ, tích hợp, thiết bị an toàn, bảo trì và yêu cầu lập trình. Nó cũng nên tính đến các nhiệm vụ vẫn yêu cầu sự chú ý của người vận hành, chẳng hạn như kiểm tra chất lượng, bổ sung và xử lý các trường hợp ngoại lệ của quy trình.
Việc lắp đặt thử nghiệm trên một máy CNC phù hợp có thể giúp xác thực thời gian chu kỳ, độ tin cậy và quy trình thay đổi trước khi mở rộng tự động hóa sang các máy bổ sung.
Robot cộng tác có ý nghĩa thực tế trong các xưởng cơ khí khi sự linh hoạt, xử lý lặp lại và triển khai đơn giản quan trọng hơn tốc độ sản xuất tối đa. Vận hành máy CNC là một điểm khởi đầu mạnh mẽ, đặc biệt đối với các nhà sản xuất xử lý nhiều loại phôi và thay đổi thường xuyên.
Giải pháp tốt nhất phụ thuộc vào toàn bộ ứng dụng, bao gồm robot, bộ gắp, giao diện CNC, bộ gá và các biện pháp an toàn. Việc đánh giá rõ ràng các yêu cầu này giúp các nhà sản xuất quyết định liệu cobot hay robot công nghiệp thông thường mang lại giá trị lâu dài tốt hơn.
