Trong quá trình tự động hóa sản xuất, cánh tay robot công nghiệp đang được sử dụng ngày càng nhiều tại các công đoạn có tính lặp lại, yêu cầu tốc độ ổn định hoặc cần xử lý sản phẩm với tải trọng lớn. Thay vì chỉ thay thế thao tác thủ công, robot còn có thể kết nối với băng tải, Camera Vision, PLC, máy đóng gói và hệ thống palletizing để tạo thành một quy trình vận hành liên tục.

Tuy nhiên, lựa chọn robot không nên bắt đầu từ việc tìm một model có giá phù hợp. Doanh nghiệp cần xác định công đoạn cần tự động hóa, tải trọng, tầm với, tốc độ, không gian lắp đặt và khả năng kết nối với các thiết bị hiện có. Đây là cơ sở để xây dựng một hệ thống robot phù hợp với dây chuyền và mục tiêu đầu tư.

Cánh tay robot công nghiệp là gì và hoạt động như thế nào?

Cánh tay robot công nghiệp là thiết bị cơ điện được lập trình để thực hiện các chuyển động và thao tác xác định trong môi trường sản xuất. Tùy cấu hình, robot có thể gắp, đặt, di chuyển, phân loại, đóng gói hoặc xếp sản phẩm lên pallet.

Trong một hệ thống tự động hóa, robot thường không hoạt động độc lập. Thiết bị có thể nhận tín hiệu từ PLC, cảm biến hoặc Camera Vision, sau đó phối hợp với băng tải và các cơ cấu khác để thực hiện đúng chu trình sản xuất.

Cấu tạo cánh tay robot công nghiệp gồm những gì?

Về cơ bản, một cánh tay robot công nghiệp gồm thân robot, các khớp và trục chuyển động, động cơ, bộ điều khiển cùng đầu công tác. Mỗi thành phần đảm nhiệm một vai trò khác nhau trong việc tạo ra chuyển động và xử lý sản phẩm.

Đầu công tác có thể được thiết kế theo từng ứng dụng như gắp thùng carton, gắp bao, kẹp sản phẩm hoặc sử dụng các cơ cấu chuyên dụng khác. Vì vậy, cùng một robot nhưng khi thay đổi bộ gắp và chương trình điều khiển, phạm vi ứng dụng có thể khác nhau.

Xem thêm: Cấu tạo của robot công nghiệp gồm những bộ phận nào?

Nguyên lý hoạt động của cánh tay robot công nghiệp

Robot hoạt động dựa trên chương trình điều khiển được thiết lập trước. Bộ điều khiển phối hợp chuyển động của các trục để đưa đầu công tác đến vị trí lấy sản phẩm, thực hiện thao tác và di chuyển đến vị trí đặt theo trình tự đã xác định.

Trong dây chuyền tự động, tín hiệu từ cảm biến hoặc thiết bị phía trước có thể được sử dụng để xác định thời điểm robot bắt đầu chu kỳ. Với các bài toán cần nhận diện vị trí hoặc hình dạng, Camera Vision có thể cung cấp thêm thông tin để robot thực hiện thao tác phù hợp.

Cánh tay robot trong công nghiệp khác gì thao tác thủ công?

Khác biệt chính nằm ở khả năng lặp lại thao tác theo chương trình và duy trì chu kỳ vận hành ổn định. Cánh tay robot công nghiệp đặc biệt phù hợp với những công việc có tính lặp lại cao, sản lượng lớn hoặc cần xử lý sản phẩm trong thời gian dài.

Trong khi đó, thao tác thủ công vẫn có ưu thế ở những công đoạn cần linh hoạt cao hoặc thường xuyên thay đổi sản phẩm. Vì vậy, tự động hóa hiệu quả không nhất thiết là thay thế toàn bộ nhân công mà là xác định đúng công đoạn để robot đảm nhiệm.

Các loại cánh tay robot công nghiệp phổ biến trong nhà máy

Trong giải pháp tự động hóa, CVM Group có thể kết hợp các nhóm robot khác nhau dựa trên đặc điểm sản phẩm và yêu cầu tải trọng. Hai hướng ứng dụng tiêu biểu là palletizing sản phẩm đóng thùng và bốc xếp hàng hóa tải trọng lớn.

Cánh tay robot công nghiệp ROKAE NB185

Với những sản phẩm nặng hơn, robot công nghiệp ROKAE NB185 hướng đến các công đoạn bốc xếp và palletizing tải trọng lớn. Đây là robot 4 trục, tải trọng nâng 185kg, tầm với 3.170mm và độ lặp lại ±0,05mm.

Robot có thể được ứng dụng trong các ngành như nông sản, cà phê, gạo, hạt, thức ăn chăn nuôi, phân bón và vật liệu xây dựng. Thiết bị được lắp đặt trên sàn, có cấp bảo vệ IP54 toàn thân và IP67 tại khu vực cổ tay.

Robot xếp hàng lên pallet

Robot Pallet được thiết kế cho công đoạn gắp, di chuyển và xếp thùng carton, khay hoặc hộp giấy lên pallet. Dòng sản phẩm này hỗ trợ các chuẩn pallet phổ biến như EUR, INDU, US, JPN và AUS, với kích thước pallet tối đa 1200 × 1200mm và chiều cao xếp tối đa 2200mm theo cấu hình sản phẩm.

Tùy model, tải trọng nâng từ 20 đến 40kg, với cấu hình dòng sản phẩm lên đến 50kg. Bán kính làm việc từ 1460 đến 1750mm, độ chính xác định vị ±0,04mm và tốc độ xếp khoảng 9 đến 10 chu kỳ mỗi phút theo cấu hình.

Hệ thống điều khiển sử dụng PLC/HMI KEBA với giao diện trực quan. Cobot cũng hỗ trợ EtherCAT và có thể tích hợp với máy đóng gói, máy in date, máy dán nhãn, AGV hoặc WMS để hình thành quy trình tự động hóa liên kết.

Robot delta gắp sản phẩm vào thùng carton

Robot Delta gắp đặt túi vào thùng carton tự động Sabuka SBK–BDR1000 được thiết kế để gắp, định hướng và xếp túi vào thùng carton với tốc độ 35–60 túi/phút. Robot 4 trục, tầm với 1.100–1.300mm, tải trọng đầu gắp 3–6kg và độ chính xác lặp lại ±0,15mm.

Hệ thống tích hợp Vision 2D/3D nhận diện vị trí, hướng và hình dạng túi; hỗ trợ đầu gắp hút chân không hoặc kẹp ôm, gắp 2–4 túi/chu kỳ. Trục xoay 360° giúp tối ưu cách xếp túi, kết hợp PLC & HMI để điều khiển và giám sát tự động.

Xem thêm: Robot công nghiệp là gì? Các loại robot và ứng dụng phổ biến trong nhà máy

5 ứng dụng cánh tay robot công nghiệp trong sản xuất thực tế

Giá trị của cánh tay robot công nghiệp thể hiện rõ nhất khi được đặt vào đúng bài toán sản xuất. Từ gắp đặt sản phẩm đến palletizing, robot có thể đảm nhiệm nhiều công đoạn nếu tải trọng, tốc độ và phương án tích hợp được thiết kế phù hợp.

Gắp đặt và phân loại sản phẩm tự động

Cánh tay robot công nghiệp gắp và đặt là một trong những ứng dụng phổ biến của robot trong nhà máy. Robot nhận sản phẩm từ băng tải hoặc thiết bị cấp liệu, sau đó đưa sản phẩm đến vị trí đã được lập trình.

Khi kết hợp với Camera Vision, hệ thống có thể sử dụng thông tin về vị trí, hình dạng hoặc màu sắc để hỗ trợ phân loại và xác định vị trí gắp trong những bài toán phù hợp.

Đóng gói và xếp sản phẩm vào thùng carton

Ở công đoạn đóng gói thứ cấp, robot có thể đưa sản phẩm hoặc túi hàng vào thùng theo quy cách đã xác định. Cách triển khai này phù hợp khi sản phẩm cần được xếp theo nhiều lớp hoặc theo sơ đồ đóng thùng cụ thể.

Robot có thể kết nối với hệ thống Case Packer, băng tải và thiết bị điều khiển để tạo thành một chu trình liên tục, hạn chế việc chuyển sản phẩm thủ công giữa các công đoạn.

Cánh tay robot công nghiệp xếp hàng lên pallet tự động

Palletizing là một trong những ứng dụng quan trọng của cánh tay robot trong công nghiệp. Robot nhận thùng carton hoặc bao hàng từ băng tải, sau đó xếp theo sơ đồ pallet nhằm tạo thành kiện hàng ổn định trước khi chuyển sang kho.

Với dây chuyền có nhiều quy cách sản phẩm, chương trình robot có thể được thiết lập theo từng kiểu xếp. Cấu hình thực tế cần xem xét kích thước sản phẩm, trọng lượng, kích thước pallet và chiều cao xếp.

Bốc xếp sản phẩm tải trọng lớn

Những công đoạn nâng, di chuyển và xếp các bao hàng nặng thường có tính lặp lại cao. Robot công nghiệp tải trọng lớn có thể đảm nhiệm công việc này nếu tải trọng, tầm với và bộ gắp đáp ứng yêu cầu.

Robot ROKAE NB185 185 3.2 4 là dòng robot 4 trục được định hướng cho các ứng dụng bốc xếp pallet và xử lý sản phẩm có tải trọng lớn. Robot có tải trọng nâng 185kg, tầm với 3.170mm và độ lặp lại ±0,05mm, phù hợp với các bài toán như gạo, cà phê, hạt, thức ăn chăn nuôi, phân bón và vật liệu xây dựng theo cấu hình ứng dụng.

Kết nối robot với dây chuyền tự động

Robot phát huy hiệu quả tốt hơn khi trở thành một phần của hệ thống thay vì hoạt động độc lập. Tùy yêu cầu, cánh tay robot công nghiệp có thể kết nối với băng tải, PLC, Camera Vision, máy đóng gói, thiết bị kiểm tra hoặc hệ thống palletizing.

Khi các thiết bị được đồng bộ, tín hiệu từ công đoạn trước có thể kích hoạt công đoạn tiếp theo. Đây là cơ sở để hình thành quy trình tự động liên tục từ sản xuất, đóng gói đến vận chuyển thành phẩm.

Tìm hiểu thêm: Robot cộng tác (Cobot) là gì? 9 ứng dụng trong sản xuất

Cánh tay robot công nghiệp được triển khai trong dây chuyền như thế nào?

Trong dây chuyền thực tế, cánh tay robot công nghiệp cần được xác định vị trí và nhiệm vụ rõ ràng trước khi lựa chọn thiết bị. Quy trình thường bắt đầu từ việc đưa sản phẩm đến vùng thao tác, xác định vị trí và thực hiện gắp đặt trước khi chuyển sang công đoạn tiếp theo.

Từ cấp sản phẩm đến thao tác gắp đặt

Sản phẩm có thể được đưa đến vùng làm việc của robot bằng băng tải hoặc cơ cấu cấp liệu. Khi nhận được tín hiệu phù hợp, robot thực hiện chu kỳ lấy sản phẩm, di chuyển và đặt vào vị trí đã được xác định.

Đầu gắp là một phần quan trọng vì phải phù hợp với kích thước, hình dạng, trọng lượng và đặc tính bề mặt của sản phẩm. Với mỗi ứng dụng, phương án gắp cần được đánh giá cùng robot thay vì lựa chọn riêng lẻ.

Robot kết hợp Camera Vision và hệ thống điều khiển

Camera Vision có thể được sử dụng để nhận diện vị trí, hình dạng hoặc một số đặc điểm của sản phẩm trước khi robot thực hiện thao tác. Điều này đặc biệt hữu ích khi sản phẩm không nằm cố định tại một vị trí duy nhất trên băng tải.

PLC và hệ thống điều khiển đóng vai trò kết nối tín hiệu giữa các thiết bị. Cách phối hợp cụ thể phụ thuộc vào yêu cầu của dây chuyền và cấu hình được lựa chọn.

Robot kết nối với thiết bị đóng gói và palletizing

Một dây chuyền tự động có thể bố trí robot ở giữa hoặc cuối quy trình tùy công đoạn cần xử lý. Ví dụ, sản phẩm sau đóng gói được đưa đến khu vực robot để xếp vào thùng hoặc tiếp tục palletizing.

Khi robot được tích hợp với băng tải, máy đóng gói và thiết bị điều khiển, doanh nghiệp có thể xây dựng hệ thống liên tục thay vì phải chuyển sản phẩm thủ công giữa từng công đoạn.

Lợi ích khi ứng dụng cánh tay robot trong công nghiệp

Cánh tay robot công nghiệp mang lại nhiều giá trị khi được lựa chọn và triển khai đúng theo nhu cầu của từng công đoạn sản xuất. Thay vì chỉ tập trung vào thay thế nhân công, doanh nghiệp nên đánh giá tổng thể hiệu quả vận hành, tính ổn định và khả năng mở rộng của hệ thống.

• Giảm thao tác thủ công: Tự động hóa các công việc lặp lại như gắp, di chuyển, xếp thùng và palletizing, giúp tối ưu nguồn nhân lực.
• Duy trì sản xuất ổn định: Thực hiện thao tác nhất quán, nâng cao độ chính xác và chất lượng sản phẩm trong từng chu kỳ.
• Dễ dàng mở rộng dây chuyền: Kết nối với Camera Vision, PLC, băng tải, máy đóng gói và các thiết bị tự động hóa khác để phát triển theo từng giai đoạn.
• Tăng hiệu quả đầu tư: Doanh nghiệp có thể ưu tiên tự động hóa các công đoạn quan trọng trước, sau đó mở rộng theo nhu cầu sản xuất.

Đầu tư cánh tay robot công nghiệp đúng cách sẽ giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất, cải thiện tính ổn định và tạo nền tảng cho quá trình chuyển đổi sang sản xuất thông minh. Đây cũng là giải pháp lâu dài để tăng năng lực cạnh tranh và thích ứng với sự phát triển của dây chuyền tự động hóa.

Cách chọn cánh tay robot công nghiệp phù hợp cho nhà máy

Lựa chọn cánh tay robot công nghiệp cần dựa trên yêu cầu thực tế của từng công đoạn thay vì chỉ quan tâm đến giá thành hoặc thông số kỹ thuật. Đánh giá đầy đủ các yếu tố ngay từ đầu sẽ giúp doanh nghiệp đầu tư hiệu quả và tối ưu khả năng vận hành lâu dài.

• Xác định tải trọng và tầm với: Tính cả trọng lượng sản phẩm, bộ gắp và khoảng cách robot cần vươn tới để đảm bảo hoạt động ổn định.
• Đánh giá tốc độ và độ chính xác: Lựa chọn theo chu kỳ sản xuất, yêu cầu của từng ứng dụng và mức độ chính xác cần thiết.
• Kiểm tra môi trường lắp đặt: Xem xét không gian, nhiệt độ, bụi, độ ẩm, vị trí lắp đặt và các yêu cầu về an toàn.
• Tính tổng chi phí đầu tư: Bao gồm robot, bộ điều khiển, đầu gắp, cảm biến, băng tải, thiết bị an toàn, tích hợp, lắp đặt và bảo trì.

Khi lựa chọn đúng cánh tay robot, doanh nghiệp không chỉ tối ưu chi phí đầu tư mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất và khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai. Đây là nền tảng quan trọng để xây dựng dây chuyền tự động hóa ổn định, an toàn và bền vững.

Kết luận

Cánh tay robot công nghiệp có thể tự động hóa nhiều công đoạn như gắp đặt, đóng gói, palletizing và bốc xếp. Hiệu quả phụ thuộc vào việc lựa chọn robot và cấu hình hệ thống phù hợp với sản phẩm, tải trọng và quy trình sản xuất.

CVM Group cung cấp Giải pháp tự động hóa công đoạn theo nhu cầu thực tế của nhà máy. Doanh nghiệp có thể liên hệ ngay để được khảo sát, tư vấn cấu hình và xây dựng phương án đầu tư phù hợp.