Trong các nhà máy hiện đại, tự động hóa không còn dừng ở việc thay thế một vài thao tác thủ công bằng máy móc. Doanh nghiệp đang hướng đến những dây chuyền có khả năng vận hành liên tục, phối hợp đồng bộ giữa sản xuất, đóng gói, kiểm tra chất lượng, đóng thùng, xếp pallet và vận chuyển nội bộ.

Trong quá trình đó, robot công nghiệp đóng vai trò quan trọng tại những công đoạn cần tốc độ, khả năng lặp lại và giảm phụ thuộc vào thao tác trực tiếp của con người. Từ robot Delta gắp sản phẩm, cobot đóng thùng đến hệ thống robot công nghiệp xếp pallet, mỗi cấu hình được lựa chọn dựa trên tải trọng, tốc độ, không gian và đặc điểm sản phẩm.

Robot công nghiệp là gì?

Robot công nghiệp là thiết bị tự động có thể được lập trình để thực hiện các chuyển động hoặc thao tác lặp lại trong môi trường sản xuất. Tùy cấu hình, robot có thể đảm nhiệm các công việc như gắp đặt, phân loại, cấp sản phẩm, đóng thùng, xếp pallet, hàn, lắp ráp hoặc xử lý vật liệu.

Khác với một máy chuyên dụng chỉ thực hiện một chu trình cố định, nhiều mô hình robot công nghiệp có thể được lập trình lại và kết hợp với đầu gắp, cảm biến, camera hoặc thiết bị ngoại vi để thích ứng với nhiều yêu cầu sản xuất.

Một hệ thống robot công nghiệp hoàn chỉnh vì vậy thường không chỉ có cánh tay robot. Hệ thống có thể bao gồm bộ điều khiển, đầu gắp, băng tải, cảm biến, hệ thống an toàn, camera nhận dạng và phần mềm điều khiển tùy theo yêu cầu cụ thể.

Trong thực tế, việc lựa chọn robot cần xuất phát từ công việc cần giải quyết. Một dây chuyền cần gắp nhanh những gói bánh nhỏ sẽ có yêu cầu rất khác với dây chuyền cần nâng thùng carton và xếp thành nhiều lớp trên pallet.

Các loại robot công nghiệp phổ biến hiện nay

Không có một loại robot phù hợp cho tất cả nhà máy. Các loại robot công nghiệp khác nhau về kết cấu cơ khí, vùng làm việc, tải trọng, tốc độ và mức độ linh hoạt, vì vậy doanh nghiệp cần lựa chọn dựa trên bài toán vận hành thực tế.

Dưới đây là một số loại robot công nghiệp thường gặp trong sản xuất và tự động hóa dây chuyền.

Robot khớp nối Articulated

Robot Articulated sử dụng nhiều khớp quay liên kết với nhau, tạo khả năng chuyển động linh hoạt trong không gian. Đây là một trong những cấu trúc robot quen thuộc trong nhà máy nhờ vùng thao tác rộng và khả năng thực hiện các quỹ đạo tương đối phức tạp.

Robot khớp nối có thể được ứng dụng trong gắp đặt, cấp phôi, xử lý vật liệu, lắp ráp, hàn hoặc một số công đoạn cuối dây chuyền. Khi lựa chọn, doanh nghiệp cần xem xét số trục, tải trọng, tầm với và yêu cầu về độ chính xác của ứng dụng.

Robot Delta

Robot Delta có kết cấu các tay liên kết song song và thường được bố trí phía trên khu vực thao tác. Đặc điểm này phù hợp với những công việc cần gắp và di chuyển sản phẩm nhanh trên băng tải.

Trong ngành thực phẩm, robot Delta có thể được bố trí tại khu vực phân loại, cấp sản phẩm hoặc gắp sản phẩm vào thùng. Trong hệ thống Case Packer của dây chuyền đóng gói thực phẩm, robot công nghiệp Delta có thể nhận sản phẩm từ băng tải và sắp xếp vào thùng theo cấu hình đã lập trình.

Robot cộng tác (Cobot)

Robot cộng tác hay cobot được phát triển theo hướng thuận tiện hơn khi triển khai các ứng dụng có sự phối hợp giữa con người và hệ thống tự động. Nhiều cobot có thiết kế gọn và khả năng lập trình linh hoạt giúp cobot phù hợp với những nhà máy muốn tự động hóa từng công đoạn thay vì thay đổi toàn bộ dây chuyền cùng lúc.

Trong đóng gói, cobot có thể được cấu hình cho gắp đặt, cấp sản phẩm, đóng thùng hoặc palletizing. Tuy nhiên, việc triển khai vẫn cần đánh giá rủi ro của toàn bộ ứng dụng, bao gồm đầu gắp, tải trọng, tốc độ và môi trường làm việc chứ không chỉ dựa vào bản thân cánh tay robot.

Robot Palletizer và robot công nghiệp chuyên dụng

Robot Palletizer được thiết kế hoặc cấu hình cho công việc xếp thùng, bao, khay hay kiện hàng lên pallet theo mẫu xếp đã xác định. Đây là công đoạn có tính lặp lại cao và thường nằm ở cuối dây chuyền sản xuất.

Trong giải pháp đóng gói thực phẩm, cobot pallet có thể tiếp nhận thùng sau công đoạn kiểm tra trọng lượng và tự động xếp thành từng lớp trên pallet. Hệ thống giúp giảm lao động trực tiếp tại khu vực cuối dây chuyền và dễ kết nối tiếp với máy quấn màng pallet.

Ngoài palletizer, nhà máy có thể sử dụng những robot công nghiệp chuyên dụng được thiết kế cho một nhiệm vụ cụ thể. Cấu hình này phù hợp khi doanh nghiệp có sản phẩm, chu kỳ vận hành hoặc yêu cầu đầu gắp đặc thù.

Robot công nghiệp SCARA

SCARA là cấu trúc robot thường được sử dụng cho các chuyển động nhanh trên mặt phẳng, đặc biệt ở những ứng dụng gắp đặt và lắp ráp. Nhiều dòng có kết cấu tương đối gọn giúp robot công nghiệp phù hợp với các khu vực sản xuất có không gian hạn chế.

Trong các yêu cầu phù hợp, SCARA có thể thực hiện cấp linh kiện, chuyển sản phẩm giữa các vị trí hoặc lắp ráp những chi tiết nhỏ. Việc lựa chọn cần dựa vào tải trọng, hành trình trục đứng và vùng thao tác thực tế.

Robot Cartesian

Robot Cartesian hoạt động dựa trên các trục tuyến tính, thường theo các phương X, Y và Z. Cấu trúc này tạo chuyển động theo tọa độ xác định và thuận lợi cho những ứng dụng cần quỹ đạo tuyến tính.

Robot Cartesian có thể được sử dụng trong gắp đặt, cấp liệu, chuyển sản phẩm hoặc những hệ thống tự động hóa được thiết kế riêng. So với các mô hình robot công nghiệp nhiều khớp, cấu trúc Cartesian thường được cân nhắc khi có vùng thao tác tương đối rõ ràng và ít yêu cầu chuyển động phức tạp.

So sánh các loại robot công nghiệp phổ biến

Mỗi loại robot công nghiệp có cấu trúc và phạm vi ứng dụng khác nhau. Doanh nghiệp nên lựa chọn dựa trên công việc cần tự động hóa, tải trọng, tốc độ, vùng làm việc và khả năng tích hợp với dây chuyền hiện hữu.

Robot trong công nghiệp được ứng dụng vào những công việc nào?

Ứng dụng robot trong công nghiệp rất rộng, nhưng doanh nghiệp không nên bắt đầu từ câu hỏi “nên mua robot nào”. Câu hỏi quan trọng hơn là công đoạn nào đang tạo ra điểm nghẽn, có tính lặp lại cao hoặc phụ thuộc nhiều vào nhân công.

Trong dây chuyền đóng gói sản phẩm, bốn nhóm ứng dụng dưới đây thường cho thấy rõ vai trò của robot.

Robot công nghiệp gắp, phân loại và cấp sản phẩm

Gắp sản phẩm là một trong những ứng dụng phù hợp với tự động hóa robot, đặc biệt khi sản phẩm liên tục di chuyển trên băng tải. Robot công nghiệp có thể nhận tín hiệu từ cảm biến hoặc hệ thống nhận dạng để thực hiện thao tác theo chương trình.

Trong thực phẩm, ứng dụng này có thể xuất hiện ở bước chuyển sản phẩm giữa các công đoạn, phân luồng hoặc cấp sản phẩm vào khu vực đóng thùng. Với những sản phẩm nhỏ và yêu cầu tốc độ cao, robot Delta là một cấu hình đáng cân nhắc.

Lợi ích quan trọng không chỉ nằm ở việc giảm thao tác bằng tay. Khi robot được đồng bộ với tốc độ băng tải và thiết bị phía trước, dòng sản phẩm có thể được duy trì ổn định hơn, hạn chế tình trạng ùn hoặc thiếu sản phẩm tại công đoạn kế tiếp.

Đóng thùng và gắp sản phẩm vào thùng

Đóng thùng là một ví dụ rõ về việc robot cần hoạt động như một phần của hệ thống thay vì một thiết bị độc lập. Trong một Case Packer tự động, máy dựng thùng tạo hình carton trước, robot Delta tiếp nhận sản phẩm và sắp xếp vào thùng, sau đó máy dán thùng thực hiện niêm phong.

Cấu hình này giúp giảm nhu cầu thao tác thủ công tại khu vực cuối dây chuyền. Quan trọng hơn, cách sắp xếp sản phẩm có thể được lập trình theo quy cách đóng thùng để duy trì tính đồng nhất giữa các kiện hàng.

Robot công nghiệp xếp hàng lên pallet

Xếp pallet là công việc lặp lại, yêu cầu xử lý liên tục các thùng hàng và thường tăng áp lực lao động khi công suất dây chuyền lớn. Đây là lý do cobot pallet ngày càng được quan tâm trong khu vực cuối dây chuyền.

Sau khi thùng carton hoàn thiện và được kiểm tra, robot công nghiệp tiếp nhận từng thùng và xếp theo cấu hình pallet đã thiết lập. Hệ thống có thể xử lý nhiều dạng thành phẩm như thùng carton, khay hoặc kiện đóng gói tùy cấu hình.

Sau palletizing, pallet có thể chuyển trực tiếp đến máy quấn màng để cố định hàng hóa. Khi kết hợp thêm xe tự hành AGV, quá trình từ xếp hàng đến vận chuyển pallet về kho có thể được tự động hóa liên tục.

Robot công nghiệp trong các công đoạn sản xuất khác

Ngoài đóng gói, robot trong công nghiệp còn có thể được triển khai tại nhiều công đoạn khác tùy ngành sản xuất. Mục tiêu chung là xử lý những thao tác lặp lại, yêu cầu tính ổn định hoặc những vị trí không thuận lợi cho lao động trực tiếp.

Các ứng dụng thường được xem xét gồm gắp và cấp phôi, lắp ráp, xử lý vật liệu, hàn, chuyển sản phẩm giữa các trạm và một số thao tác kiểm tra khi robot được tích hợp với cảm biến hoặc hệ thống thị giác.

Doanh nghiệp vì vậy không nên đánh giá hiệu quả robot công nghiệp chỉ qua tốc độ của cánh tay. Hiệu quả thực tế còn phụ thuộc vào cách robot được kết nối với thiết bị trước và sau trong toàn bộ quy trình.

Khi nào doanh nghiệp nên đầu tư robot công nghiệp?

Đầu tư robot công nghiệp không nhất thiết phải bắt đầu khi doanh nghiệp xây dựng một nhà máy mới. Nhiều trường hợp có thể triển khai theo từng công đoạn trên dây chuyền hiện hữu, miễn là hệ thống được khảo sát về không gian, công suất và khả năng tích hợp trước khi thiết kế.

Doanh nghiệp nên cân nhắc robot khi xuất hiện một hoặc nhiều vấn đề sau:

• Công đoạn gắp, đóng thùng hoặc xếp pallet cần nhiều lao động lặp lại.
• Tốc độ thao tác thủ công không theo kịp công suất của máy phía trước.
• Chất lượng sắp xếp sản phẩm hoặc pallet chưa ổn định giữa các ca.
• Doanh nghiệp muốn tăng sản lượng nhưng không muốn tăng tương ứng số lao động trực tiếp.
• Khu vực cuối dây chuyền trở thành điểm nghẽn sau khi các công đoạn phía trước đã được tự động hóa.
• Nhà máy cần mở rộng công suất và muốn chuẩn hóa dây chuyền cho giai đoạn tiếp theo.
• Doanh nghiệp muốn kết nối đóng thùng, palletizing, quấn màng và vận chuyển nội bộ thành quy trình liên tục.

Tuy nhiên, quyết định đầu tư không nên chỉ dựa vào giá robot. Doanh nghiệp cần đánh giá đồng thời sản lượng mục tiêu, tải trọng sản phẩm, số SKU, tốc độ yêu cầu, kiểu xếp, mặt bằng, thiết bị hiện hữu, yêu cầu an toàn và khả năng mở rộng.

Kết luận

Robot công nghiệp hiện được ứng dụng tại nhiều công đoạn trong nhà máy, từ gắp đặt, phân loại, cấp sản phẩm đến đóng thùng và xếp pallet. Tùy ứng dụng, doanh nghiệp có thể lựa chọn nhiều cấu hình robot khác nhau như Articulated, Delta, SCARA, Cartesian, cobot hoặc các hệ thống robot chuyên cho palletizing.

Với doanh nghiệp đang cân nhắc đầu tư hệ thống robot công nghiệp, hãy liên hệ ngay CVM Group để được khảo sát dây chuyền, phân tích công đoạn phù hợp để tự động hóa và xây dựng cấu hình theo sản phẩm, công suất, mặt bằng cũng như ngân sách đầu tư. Từ phương án kỹ thuật đó, doanh nghiệp có cơ sở rõ ràng hơn để triển khai hệ thống robot theo từng giai đoạn.