Tìm hiểu Robot hàn công nghiệp là gì? 7 bộ phận cấu thành robot hàn

Phát triển theo xu hướng công nghiệp 4.0, nhiều doanh nghiệp trên thế giới đã tập trung đầu tư vào sản xuất các loại robot phục vụ (hỗ trợ) sản xuất. Robot hàn công nghiệp là 1 trong những loại robot được lựa chọn sử dụng nhiều. Bởi công đoạn hàn là một công đoạn yêu cầu chuyên môn cao, phức tạp và có ảnh hưởng không hề nhỏ tới sức khỏe của con người.

Vậy robot hàn công nghiệp là gì? Cấu tạo và ứng dụng của robot hàn công nghiệp như thế nào? Bài viết này sẽ giải đáp cho bạn.

Robot hàn công nghiệp là gì?

Robot là một loại máy có thể thực hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình. Robot là một tác nhân cơ khí, nhân tạo, thường là một hệ thống cơ khí – điện tử (Theo Wikipedia).

Theo đó, Robot hàn công nghiệp là một loại công cụ được cơ khí hóa, được lập trình tự động hóa hoàn toàn quy trình hàn bằng cách vừa thực hiện mối hàn, vừa xử lý chi tiết hàn.

Các loại robot hàn công nghiệp chuyên dụng

Nếu hàn thủ công có nhiều loại thì hàn tự động bằng robot cũng đa dạng không kém.

• Robot hàn TIG
• Robot hàn MIG
• Robot hàn laser
• Robot hàn điểm
• Robot Hàn hồ quang.
• Robot Hàn điện trở
• Robot Hàn Plasma
• ….

Mỗi loại robot hàn được sử dụng trong dây chuyền tự động đều được thiết kế và sản xuất với tỉ lệ chính xác nhất. Bởi chuyên môn của chúng đều là xử lý những vị trí gia công phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao nhất như sản xuất ô tô, xe máy,…

Các hãng sản xuất xe hơi trên thế giới đã ứng dụng robot hàn công nghiệp từ những năm 1980. Đều là những hãng xe lớn như Ford, Mercedes, Toyota, Honda, Nissan,…

Tại Việt Nam, nhà máy sản xuất ô tô của Vinfast hiện đang sử dụng tới 1200 cánh tay robots vừa hàn vừa vận chuyển khung xe, thân xe để đáp ứng nhu cầu sản xuất.

Có thể thấy robot hàn công nghiệp đang ngày càng chiếm vị trí quan trọng, thay thế con người trong những công đoạn nặng nhọc và nguy hiểm.

Cấu tạo robot hàn

Thoạt nhìn, có thể thấy robot hàn có cấu tạo đơn giản với hình dạng 1 cánh tay robot. Phần đầu là mỏ hàn giống như ngọn đuốc, phần thân cử động linh hoạt và chân gắn cố định trên line.

Trên thực tế, cần có nhiều thành phần cần thiết để giúp robot hàn tự động hoạt động được. Sau đó là hoạt động một cách tối ưu và quan trọng nhất là an toàn cho con người.

Quá trình hàn tự động bằng robot hàn bao gồm các bước cơ bản như sau:

• Sản phẩm cần hàn được đưa vào khu vực hàn, cố định.
• Robot hàn thực hiện hàn và xử lý mối hàn.
• Sản phẩm được đánh giá đạt hay không đạt, sau đó sẽ được đưa tới công đoạn tiếp theo.

Toàn bộ quy trình này có thế được tự động hóa hoàn toàn dựa trên nhu cầu của doanh nghiệp ứng dụng. Để được tư vấn giải pháp tích hợp với robot hàn, bạn có thể tìm tới công ty chế tạo máy tự động có kinh nghiệm sẽ đưa ra giải pháp tốt nhất với doanh nghiệp bạn.

Robot hàn công nghiệp có cấu tạo gồm:

1. Nguồn điện hàn

   • Tạo ra nguồn điện để tạo nhiệt cho quá trình hàn.
   • Nguồn điện hàn phải đủ với điện áp thích hợp cho quá trình hàn.
   • Cáp và đường cung cấp khí che chắn

2. Cánh tay robot hàn

   • Cánh tay robot hàn nhiều trục hoặc kiểu chuyển động tuyến tính.
   • Phạm vi tiếp cận và tải trọng của robot ảnh hưởng đến kích thước của các mặt hàng mà nó có thể hàn. (tức là khoảng cách nó có thể di chuyển và trọng lượng nó có thể hỗ trợ trên khoảng cách đó).
   • Các khớp xoay rộng sẽ tăng thêm tính linh hoạt và phạm vi chuyển động. Robot hàn sẽ dễ dàng tiếp cận các góc hàn để có thể hàn ở mọi vị trí.
   • Một số thương hiệu robot công nghiệp uy tín như ABB, FANUC, PANASONIC, KUKA, MOTOMAN

3. Súng hàn/ Torch

   • Súng hàn truyền tiếp điện cực đến vị trí mối hàn, tạo môi trường bảo vệ quanh mối hàn.
   • Bao gồm Giá đỡ dây điện cực (số lượng lớn) và bộ cấp dây cho hàn MIG hoặc hàn hồ quang TIG.
   • Điện cực để hàn điểm điện trở.
   • Laser để hàn laser.
   • Thiết bị ngoại vi như máy cắt dây để cắt dây thừa, trạm làm sạch đầu phun / doa, trạm thay mỏ hàn, lớp phủ và vỏ để bảo vệ cáp, dụng cụ và các bộ phận khỏi bị bắn thừa.
   • Súng hàn có dạng thẳng hoặc cong. Thường được gắn vào thân robot.

4. Đồ gá hàn, định vị vật hàn

   • Cần giữ cố định vật hàn để robot hàn có thể thao tác theo yêu cầu.
     • Các bộ phận lớn có thể yêu cầu bàn xoay hoặc giàn điều khiển servo.
   • Đồ gá được thiết kế để có khả năng thay đổi linh hoạt, thao tác dễ dàng và vẫn đảm bảo độ chắc chắn trong quá trình hàn.
   • Một điều quan trọng là cách thiết kế một khung gá các vật hàn tại vị trí thích hợp. Bộ phận này phải thao tác nhanh và dễ dàng, giữ chắc các vật hàn cho tới khi chúng dính vào nhau và phải cho phép súng hàn tự do tiếp cận mối hàn.

5. Cảm biến

   • Các tùy chọn bao gồm cảm biến va chạm để tránh tiếp xúc với mỏ hàn hoặc thiết bị nguy hiểm khác
   • Cảm biến tìm đường nối để đảm bảo chất lượng và vị trí mối hàn
   • Cảm biến điểm trung tâm dụng cụ (TCP) để đặt mối hàn thích hợp
   • Cảm biến và camera quan sát để xác minh vị trí kẹp và bộ phận

6. Dụng cụ an toàn

   • Thảm an toàn nhạy cảm với áp suất và thiết bị bảo vệ cá nhân
   • Các công tắc khóa liên động để ngăn máy hoạt động hoặc bắt đầu chu kỳ mới trừ khi đóng
   • Khóa bảo vệ để ngăn chặn việc mở hoặc tháo bộ phận bảo vệ an toàn
   • Cảm biến, chùm tia hồng ngoại, cửa cuốn an toàn và rèm che sáng

7. Điều khiển điện tử và giao diện (HMI)

   • HMI có thể đơn giản hoặc phức tạp, tùy thuộc vào ứng dụng. Ví dụ bao gồm một nút hoặc một dãy công tắc bật / tắt hoặc một ứng dụng máy tính đa màn hình điều khiển tất cả các khía cạnh của công việc (ví dụ: định vị bộ phận, giám sát cảm biến, bộ phận phóng điện và vận chuyển đến trạm tiếp theo).
   • Điều quan trọng là phải xem xét mức độ truy cập cho những người khác nhau làm việc với thiết bị. Ví dụ, những tính năng nào nên được điều chỉnh bởi người vận hành và những tính năng nào nên bị hạn chế đối với các lập trình viên và / hoặc kỹ thuật viên bảo trì?
   • Mặt dây chuyền dạy học cho phép điều chỉnh nhanh chóng và linh hoạt trong sản xuất. Trong một số ứng dụng, thiết bị cầm tay cho phép người vận hành dễ dàng lập trình các chuyển động của robot và lưu trữ chúng như một chương trình để chạy. Các ứng dụng khác, đặc biệt là những ứng dụng chạy ở tốc độ cao hoặc với thời gian chu kỳ ngắn, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm lập trình hơn.

Ngoài các thành phần này của hệ thống hàn rô bốt, bạn có thể thiết kế một hệ thống tích hợp đầy đủ hơn giữa ô hàn và các khu vực sản xuất khác. Các thiết bị như băng tải, cánh tay chọn và đặt, rô bốt chăm sóc máy móc và thiết bị kiểm tra có thể hợp lý hóa các hoạt động.

Ứng dụng của robot hàn công nghiệp

Robot mang lại nhiều lợi ích hiện hữu cho con người. Năng suất làm việc vượt trội, độ chính xác cao, chất lượng đồng đều, giải quyết vấn đề an toàn lao động, tay nghề,… Chính vì thế robot ngày càng được ứng dụng nhiều trong sản xuất. Đặc biệt là các ngành sản xuất công nghiệp cao như:

• Ô tô & Vận tải
• Điện & Điện tử
• Hàng không vũ trụ và quốc phòng
• Kim loại & Máy móc

6 ứng dụng chính của robot trong ngành sản xuất ô tô là gì?

Lắp ráp

• Trong nhiều nhà máy sản xuất xe hơi, Robot công nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong quy trình lắp ráp, có thể xử lý các công việc có tính chất lặp đi lặp lại trên dây chuyền sản xuất, đảm bảo tính chính xác và rút ngắn tối đa thời gian lắp ráp.
• Robot công nghiệp tải trọng thấp hay cobot có thể thực hiện lắp ráp các chi tiết như cần gạt nước, gắn tay nắm cửa,..
• Đối với những dòng robot có trọng tải cao hơn như UR16e có thể lắp ráp được các chi tiết cồng kềnh, vật thể lớn hơn như cửa, nắp động cơ hay bánh xe,…
• Ví dụ điển hình về Robot công nghiệp lắp ráp có thể kể đến những con cobot UR5 có kích thước nhỏ gọn, hoạt động linh hoạt trong không gian chật hẹp ở các khung oto nhằm lắp ráp các khung đỡ và ghế oto.
• Cobot UR5 được dùng trong dây chuyền sản xuất oto của hãng Lear nổi tiếng, mỗi ngày có thể thực hiện và hoàn thành thao tác vặn vít với số lần lên đến 8500, giúp tối ưu hóa thời gian sản xuất của công ty.
• Vào năm 2017, Lear đã triển khai cánh tay robot UR đầu tiên của mình và cho đến hiện nay, công ty có 38 robot UR tại nhà máy sản xuất ở Trung Quốc để thực hiện công việc kiểm tra điện, siết chặt vít ghế ô tô, chọn & đặt và các quy trình quan trọng khác.

Sơn phết

• Trong quy trình sơn phết, robot công nghiệp có thể hoạt động xuyên suốt nhiều ngày liền, thực hiện đầy đủ quy trình sơn phết một cách nhất quán, đều màu mà không công nhân nào có thể thực hiện tốt hơn.
• Môi trường sơn oto cũng là môi trường rất độc hại, con người làm việc trong môi trường này sẽ không đảm bảo được sức khỏe, vì thế sự hỗ trợ của Robot công nghiệp là rất đắc lực.
• Đối với các bề mặt sơn diện tích lớn trên oto cần hoàn thiện sơn một cách đồng đều, một cánh tay robot có chiều dài lớn sẽ xử lý được dễ dàng hơn so với cánh tay con người.
• Robot công nghiệp cũng có khả năng xử lý nhiệm vụ sơn phết với mức độ chính xác cao, do đó chi phí sản xuất được giảm xuống đáng kể, tránh được tình trạng lãng phí sơn và không có sai sót phun sơn của con người.

Robot hàn

• Trong quy trình sản xuất oto hoàn thiện, công việc hàn thường là nhiệm vụ khó và thực hiện trong môi trường nguy hiểm, tốn kém nhiều thời gian do đó việc dùng robot công nghiệp hỗ trợ là một sự lựa chọn lý tưởng.
• Cobot có thể hàn TIG, hồ quang, laser, MIG, hàn siêu âm, hàn plasma, hàn điểm, hàn vảy cứng và hàn vảy mềm.
• Ứng dụng robot công nghiệp hàn trên oto được triển khai với nền tảng UR+ cung cấp một cách đầy đủ tất cả phần cứng và phần mềm để sản xuất oto và phụ tùng cho oto.
• Các nhà máy sản xuất oto và phụ tùng ở quy mô vừa và nhỏ cũng có thể sử dụng hệ thống hàn Olympus UR, giải pháp hàn này có chi phí thấp giúp tiết kiệm giá thành, chi phí sản xuất oto.

Chăm sóc máy móc

• Trong những năm gần đây, robot công nghiệp cũng được phát minh thêm để phục vụ cho quy trình chăm sóc máy móc oto: một công việc lặp đi lặp lại, buồn tẻ, bẩn thỉu và có những nguy cơ về nguy hiểm.
• Nhờ sự cộng tác với Robot công nghiệp, nhiệm vụ chăm sóc máy móc trong quy trình tự động hóa được thực hiện như một ứng dụng phổ biến để thay thế con người.

Robot loại bỏ và đánh bóng vật liệu

• Trong quá trình sản xuất oto, bước loại bỏ và đánh bóng vật liệu giúp tăng tính thẩm mỹ quan trọng, giúp xe trở nên bắt mắt và sang trọng hơn rất nhiều.
• Công việc liên quan đến quy trình này cũng gồm các bước cắt tỉa khuôn kim loại, đánh bóng và làm sạch bộ phận oto để lớp hoàn thiện của oto mịn, mượt hơn.
• Công việc loại bỏ và đánh bóng vật liệu là công việc có tính chất lặp đi lặp lại, đôi khi xảy ra nguy hiểm nếu công nhân không dùng máy móc đúng cách, Robot công nghiệp lại có cơ hội thể hiện khả năng của mình trong công việc này.
• Các công việc loại bỏ vật liệu bao gồm mài nhẵn, mài, chà nhám, tiện, định tuyến và khoan.

Kiểm tra chất lượng

• Quy trình kiểm tra chất lượng đóng vai trò quan trọng quyết định đến sự thành công hoặc thất bại của một quy trình sản xuất oto, sự thiết sót có thể xảy ra với mắt nhìn bình thường của con người nên cần đến sự trợ giúp của Robot công nghiệp.
• Công nghệ Robot công nghiệp UR+ cung cấp nhiều loại phần cứng và phần mềm được thiết kế đặc biệt để giúp bạn tự động hóa các nhiệm vụ kiểm tra chất lượng ô tô của mình, bao gồm kiểm tra hệ thống đo lường, kiểm tra quang học thẩm mỹ.
• Robot công nghiệp thực hiện các khâu kiểm tra chất lượng theo các tiêu chí đã được lập trình sẵn, có mức độ chính xác cao, không bỏ sót bất kỳ chi tiết nào và giảm thiểu được rủi ro do gian lận của con người, do đó hàng hóa sản xuất cung ứng ra thị trường đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe từ phía người dùng, giảm hàng bị từ chối xuống mức thấp nhất hoặc chỉ bằng 0.