Người máy công nghiệp thường được dùng để chỉ một cánh tay robot được sử dụng trong môi trường nhà máy cho các ứng dụng sản xuất. Người máy công nghiệp truyền thống có thể được phân loại theo các tiêu chí khác nhau như kiểu chuyển động, cách ứng dụng, kiến trúc và nhãn hiệu. Bài viết này sẽ giúp chúng ta tìm hiểu về các lợi ích và ứng dụng của người máy công nghiệp.

Người máy công nghiệp là một hệ thống tự động gồm các cảm biến, bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành thực hiện các chức năng và hoạt động cụ thể trong dây chuyền sản xuất hoặc chế biến. Chúng hoạt động liên tục thông qua các chu kỳ chuyển động lặp đi lặp lại theo hướng dẫn của một tập hợp các lệnh được gọi là chương trình. Các máy này giảm thiểu hoặc loại bỏ yếu tố con người để đạt được nhiều lợi thế khác nhau về tốc độ, công suất và chất lượng xử lý.

Bốn bộ phận chính của người máy công nghiệp là bộ điều khiển, cánh tay, thiết bị giao diện người và nguồn điện. Cánh tay có một bộ điều khiển là “bộ não” của hệ thống. Cánh tay là một cấu trúc được tạo bởi các liên kết và khớp nối. Liên kết là các thành phần cứng di chuyển trong không gian trong phạm vi hoạt động của rô bốt. Mặt khác, các khớp là một bộ phận cơ học kết nối hai liên kết đồng thời cho phép chuyển động tịnh tiến (lăng trụ) hoặc quay (quay vòng). Cấu hình của hai thành phần này phân loại các loại rô bốt công nghiệp khác nhau.Bộ điều khiển giữ mã lập trình và nhận tín hiệu từ hệ thống (đầu vào), xử lý tín hiệu, sau đó gửi tín hiệu ra hệ thống (đầu ra) để điều khiển robot. Một loại đầu vào có thể đến từ thiết bị giao diện người, chẳng hạn như mặt dây chuyền dạy học. Những thiết bị này có thể được sử dụng để lập trình cánh tay và điều khiển chuyển động của nó. Bộ nguồn là nơi robot công nghiệp lấy năng lượng cho bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành của nó. Điều này thường ở dạng năng lượng điện.

Chúng ta sẽ đi tìm hiểu về những lợi thế của việc sử dụng người máy công nghiệp trong hệ thống sản xuất. Mặc dù đầu tư và chi phí vốn cao hơn, nhưng có thể thu được một số lợi ích kinh tế và vô hình. Do hoạt động hiệu quả, robot công nghiệp rất đáng để đầu tư và có thể thu lại giá trị của chúng sau 2 đến 5 năm.

Tốc độ sản xuất cao hơn là lý do số một để đầu tư vào hệ thống robot công nghiệp. Robot không bị mỏi, cũng không bị chậm lại sau khi hoạt động liên tục. Khi được thiết kế, vận hành và bảo trì đúng cách, chúng có thể giảm thời gian sản xuất một cách hiệu quả. Tốc độ xử lý của chúng nhanh hơn con người rất nhiều. Điều này cho phép họ thực hiện một loạt các chuyển động được tính toán, nhanh chóng, bất kể mức độ phức tạp.

Robot công nghiệp có cơ cấu truyền động mạnh hơn nhiều lần so với các robot của con người. Các bộ truyền động của chúng dựa vào áp suất được tạo ra từ các hệ thống thủy lực và khí nén, và lực điện từ được thể hiện bởi các loại truyền động và động cơ điện khác nhau. Robot công nghiệp cũng tận dụng lợi thế cơ học do các cấu hình cánh tay được thiết kế đặc biệt, ở dạng cơ bản, chỉ là những máy móc đơn giản. Tất cả những yếu tố này cho phép robot nâng vật nặng một cách dễ dàng và hiệu quả khác xa so với khả năng của lao động chân tay.

Các mối nguy hiểm thường gặp tại nơi làm việc bao gồm nhiệt độ khắc nghiệt, áp suất cao, vật liệu độc hại, tải nặng, chuyển động nhanh và quay tốc độ cao. Robot công nghiệp rất hữu ích trong các hoạt động liên quan đến những mối nguy hiểm này để loại bỏ nguy cơ bị thương hoặc thậm chí tử vong. Chúng có thể sử dụng được và có thể chịu được các điều kiện làm việc có hại tốt hơn. Chúng cũng có thể được sửa chữa nếu hư hỏng vẫn còn. Hơn nữa, robot cải thiện sự an toàn tại nơi làm việc vì chúng không mắc lỗi hoặc gây ra tai nạn do khả năng phán đoán kém không giống như người vận hành. Nhưng điều này chỉ đúng nếu robot được thiết kế và lập trình tốt.

Nguyên liệu thô ít bị lãng phí và chi phí nhân lực ít hơn là một số lợi ích kinh tế mà robot công nghiệp mang lại. Đây là những khoản tiết kiệm hoạt động ngoài lợi nhuận cao hơn do chất lượng sản phẩm tốt hơn và tốc độ sản xuất nhanh hơn. Việc sử dụng và xử lý hiệu quả các nguyên liệu thô là nhờ sự vận hành chính xác và chính xác của các hệ thống rô bốt. Điều này càng dẫn đến tỷ lệ từ chối sản phẩm thấp hơn. Về chi phí nhân lực, các hoạt động sử dụng lao động thủ công thường đắt hơn cho cùng một khối lượng công việc. Có rất nhiều chi phí linh tinh liên quan đến lao động chân tay như trợ cấp do chính phủ bắt buộc, trợ cấp sinh hoạt và đào tạo.

Trong một hệ thống rô bốt, cách thức hoạt động của nó là nhất quán mặc dù chạy sau hàng trăm hoặc hàng nghìn chu kỳ. Nếu không có sự can thiệp của con người hoặc thay đổi trong chương trình của chúng, robot có thể thực hiện hiệu quả cùng một chuỗi hoạt động lặp đi lặp lại một cách chính xác và chính xác. Các kiểu chuyển động, phạm vi chuyển động, lực tác động, tốc độ và các thông số vận hành khác của nó ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài. Điều này dẫn đến chất lượng sản phẩm và tốc độ vận hành không đổi và có thể dự đoán được.

Hệ thống robot vốn có độ chính xác hoạt động cao hơn so với người vận hành. Họ có thể dễ dàng thực hiện các hành động chính xác theo dự định của chương trình của họ. Đặc tính này rất quan trọng trong các quy trình sản xuất yêu cầu dung sai chặt chẽ như sản xuất phụ tùng ô tô và máy bay. Độ chính xác của các hệ thống robot được cải thiện bằng cách gắn các cảm biến, cho phép máy nhận biết và phân tích đường bao công việc của nó. Khi mức độ tinh vi của cảm biến được tăng lên, độ chính xác của robot cũng được cải thiện.

Ngày nay, robot công nghiệp là thiết bị đằng sau mọi quy trình sản xuất và chế tạo chính xác. Điều này được cho là do cả độ lặp lại và độ chính xác. Những đặc điểm này cho phép robot tạo ra các sản phẩm có đặc tính nhất quán, không bị lỗi do những sai lầm thông thường và sự phán đoán chủ quan. Robot cũng có thể được lắp một bộ công cụ phù hợp để thực hiện công việc một cách chính xác và trơn tru mà không gây hư hỏng thành phẩm.

Do khả năng chịu tải cao hơn, thông lượng nhanh hơn và hệ thống công cụ tích hợp, rô bốt công nghiệp tiết kiệm không gian một cách hiệu quả. Không cần thiết bị bổ sung để hỗ trợ người vận hành thực hiện công việc của họ. Sản xuất thông qua lao động thủ công thường yêu cầu không gian lớn hơn để chứa một số máy trạm nhằm tăng năng suất của dây chuyền sản xuất. Điều tương tự cũng có thể đạt được bởi một robot công nghiệp duy nhất.

Ứng dụng phổ biến nhất của rô bốt công nghiệp liên quan đến các hoạt động chọn và đặt đơn giản. Tuy nhiên, với sự ra đời của công nghệ điều khiển tốt hơn, bộ truyền động mạnh mẽ và cảm biến phức tạp hơn, rô bốt công nghiệp cũng được sử dụng trong các chức năng quan trọng và linh hoạt hơn. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến nhất của robot công nghiệp.

Robot công nghiệp được sử dụng rộng rãi như máy lắp ráp. Chúng thích hợp cho các nhiệm vụ lặp đi lặp lại nhưng chính xác, tẻ nhạt đối với một người vận hành. EOAT của chúng thường là bộ gắp cơ học chọn, đặt và định hướng các bộ phận nhỏ hoặc lớn liên tiếp nhanh chóng. Cảm biến là tùy chọn và thường được sử dụng để hiệu chỉnh lại độ chính xác của các chuyển động của rô bốt.

Các quy trình gia công thông thường bao gồm phay, khoan và tiện. Gia công thường sử dụng máy cắt quay để loại bỏ vật liệu khỏi phôi. Khi được thực hiện bằng tay, nó bao gồm việc chuyển từ từ máy cắt quay đến phôi. Cũng có thể nâng cao phôi bằng cách di chuyển nó trên bàn của máy. Hướng và mức độ của vết cắt được thực hiện thông qua quy trình thủ công bị hạn chế do việc điều khiển và chuyển động của máy bị hạn chế. Khi sử dụng rô bốt công nghiệp, máy cắt quay được cài đặt trên rô bốt như là EOAT của nó. Sử dụng rô bốt làm người điều khiển công cụ cắt cho phép kiểm soát tốt hơn tất cả các thông số cắt như tốc độ dao cắt, độ sâu, áp suất và tốc độ tiến dao.

Các phương pháp gia công phi thông thường phổ biến bao gồm cắt tia nước, cắt laser, gia công tia mài mòn, gia công phóng điện (EDM) và cắt plasma. Đây là các quy trình gia công không tiếp xúc thực hiện loại bỏ vật liệu bằng cách sử dụng các dòng nước, ánh sáng, điện tích hoặc một thực thể vật chất khác có nồng độ cao. Dòng tập trung làm xói mòn, bốc hơi hoặc làm tan chảy vật liệu. Một lượng lớn năng lượng tham gia vào các quá trình này; điều này có thể làm hỏng sản phẩm hoặc bản thân máy nếu không được kiểm soát đúng cách. Để điều khiển chính xác đường cắt của máy, người ta sử dụng robot công nghiệp. Tốc độ cắt phù hợp, độ ổn định của dòng và kiểm soát chính xác các thông số máy như công suất, áp suất và tốc độ dòng chảy được duy trì thích hợp bằng cách sử dụng điều khiển kỹ thuật số.

Máy hàn rô bốt thường được thấy trong các nhà máy sản xuất ô tô, nhưng chúng cũng được sử dụng rộng rãi trong nhiều quy trình chế tạo kim loại khối lượng lớn. Khả năng cạnh tranh trên thị trường tăng lên tạo ra nhu cầu về chất lượng sản phẩm tốt hơn và tốc độ vận hành cao hơn. Điều này, đến lượt nó, đòi hỏi các quy trình hàn chính xác và chính xác hơn. Ưu điểm chính của việc sử dụng rô bốt công nghiệp trong hàn là kiểm soát tốt hơn các thông số khác nhau như dòng điện, điện áp, chiều dài hồ quang, tốc độ cấp liệu phụ, tốc độ mối hàn và tốc độ di chuyển hồ quang.

Sơn và phủ là một hoạt động nhạy cảm, đòi hỏi các chuyển động lặp lại và chính xác cao để tạo ra một lớp có độ dày đồng đều. Ngoài độ chính xác và độ chính xác cần thiết, sơn bao gồm việc làm việc với các hóa chất nguy hiểm tiềm ẩn. Nhiều chất màu và dung môi là chất độc, và một số thậm chí có thể tạo ra bầu không khí bùng nổ. Tất cả những nguy cơ này được giảm thiểu bằng cách sử dụng các robot công nghiệp.

Mài, đánh bóng và đánh bóng là các quy trình chế tạo thứ cấp phổ biến được sử dụng để cải thiện hình thức và đặc tính bề mặt cuối cùng của sản phẩm. Các quá trình này liên quan đến các chuyển động lặp đi lặp lại, dao động của vật liệu mài mòn hoặc đánh bóng. Chuyển động đơn giản này của công cụ có thể dễ dàng được bắt chước bằng một cánh tay robot.

Việc xếp dỡ bằng máy tận dụng được khả năng chịu tải cao và lợi thế cơ học do các hệ thống rô bốt mang lại. Các ứng dụng xếp dỡ máy cụ thể bao gồm chuyển các bộ phận lớn bằng kim loại hoặc nhựa từ quá trình đúc, đúc và rèn đến hệ thống băng tải hoặc các trạm xử lý thứ cấp.

Máy rô bốt kiểm tra sử dụng các thiết bị đo lường như cảm biến quang học, cảm biến tiệm cận, đầu dò lực và đầu dò siêu âm. Những máy này thường được sử dụng để đo chính xác kích thước của sản phẩm nhằm duy trì chất lượng và tính nhất quán. Các ứng dụng kiểm tra khác bao gồm kiểm tra không phá hủy (NDT) của mối hàn, trong đó các đầu dò hoặc mảng siêu âm được tự động di chuyển và điều khiển bởi một hệ thống robot.

Các quy trình phân loại sử dụng khả năng chọn và đặt đơn giản và giám sát tốc độ cao của các hệ thống robot. Cảm biến trực quan phát hiện các biến thể về kích thước, màu sắc hoặc hình dạng. Khi phát hiện một vật phẩm lẻ, một robot sẽ được sử dụng để chọn và từ chối vật phẩm đó. Các ngành công nghiệp phổ biến sử dụng hệ thống phân loại bằng robot là dược phẩm và điện tử.

Người máy công nghiệp được coi là một dạng tự động hóa linh hoạt vì chúng có thể lập trình lại và có thể được sử dụng cho nhiều loại ứng dụng robot khác nhau. Robot đang ngày càng trở thành lựa chọn tự động hóa ưu tiên của các nhà sản xuất vì chúng cực kỳ hiệu quả để tăng năng suất, sản xuất sản phẩm chất lượng cao và giảm chi phí.Bài viết liên quan: