VẬN HÀNH COBOT CHO CÁC CƠ SỞ ÉP NHỰA

Mười lăm năm trước, ngày càng nhiều các cơ sở đúc khuôn bắt đầu áp dụng robot sáu trục.

Quá trình phát triển này được thúc đẩy bởi một số động lực kỹ thuật và kinh doanh vẫn còn tiếp diễn cho đến ngày nay:

• Các quá trình hậu đúc khuôn. Khách hàng đang đòi hỏi cơ sở đúc cung cấp các bộ phận và cụm chi tiết hoàn chỉnh hơn, và các cơ sở đúc rất sẵn lòng tăng giá trị của chúng. Loại bỏ cổng bơm, cắt tỉa, đánh bóng, trang trí, lắp ráp, bao bọc và đóng gói hiện là những công việc phổ biến và cũng là ứng cử viên hoàn hảo cho công nghệ robot.

• Cải thiện độ hoàn thiện bề mặt. Khách hàng đang đặt ra các tiêu chuẩn rất cao cho việc hoàn thiện bề mặt, đòi hỏi các bộ phận phải được xử lý cẩn thận từ khuôn cho đến đóng gói hoàn thiện hoặc container vận chuyển.

• Vòng đời sản phẩm ngắn hơn. Tốc độ cập nhật sản phẩm và giới thiệu sản phẩm mới đòi hỏi sự thay đổi liên tục trong quy trình sản xuất.
• High mix/low volume. Tùy chỉnh sản phẩm, kích thước lô nhỏ và sản xuất theo yêu cầu để giảm hàng tồn kho đang thúc đẩy quy trình ngắn hạn, khiến việc thiết lập thậm chí còn đòi hỏi nhiều hơn.

Trong 10 năm qua, và với sự gia tăng tần suất ở những năm gần đây, các nhà chế biến nhựa đã bắt đầu áp dụng một cấp độ công nghệ robot mới, được gọi là robot cộng tác, hay “cobot”. Thông thường, những cánh tay robot này, dựa trên công nghệ cánh tay khớp nối, bổ sung thêm một lớp an toàn, khả năng lập trình của người dùng và tính cơ động cho các robot sáu trục tiêu chuẩn. Để hiểu được sức hút của bàn tay robot, bạn nên bắt đầu bằng việc tìm hiểu xem điều gì khiến robot tự động trở nên phổ biến đến vậy ngay từ những ngày đầu.

Tính linh hoạt trong điều chỉnh vị trí cùng với vùng thao tác tổng thể của robot sáu trục là chìa khóa thành công của chúng trong lĩnh vực ép phun. Số bậc tự do (degree of freedom) tăng thêm giúp có thêm nhiều lựa chọn và tùy chọn trong tất cả các giai đoạn của quá trình chăm sóc vật liệu, lắp ráp và các ứng dụng khác, điều này chuyển thành lợi thế trong quy trình thực tế:

• Linh hoạt thực hiện các quy trình trước và sau khi đúc khuôn. Đặt các vật gài vào khuôn và các bộ phận di động thông qua các quá trình sau đúc khuôn đòi hỏi các chuyển động phức tạp và góc độ, vị trí khó khăn.

• Giảm chi phí dụng cụ. Robot tuyến tính bốn trục thường yêu cầu công cụ phức tạp để bù đắp cho các hạn chế động học của chúng. Phạm vi chuyển động và tính linh hoạt của robot có khớp nối sáu trục giúp đơn giản hóa chi phí dụng cụ và tay gắp cũng như là độ phức tạp.

• Linh hoạt lắp các lõi khuôn insert chính xác. Việc thu thập và lắp các lõi khuôn insert chính xác được thực hiện nhờ tính linh hoạt trong định vị và khả năng lặp lại của robot sáu trục.

• Đơn giản hóa việc lấy các bộ phận phức tạp ra khỏi khuôn. Các bộ phận phức tạp rất khó lấy ra nếu không có các cụm đẩy, nhưng sự khéo léo của robot sáu trục cho phép các bộ phận được lấy ra khỏi khuôn một cách nhẹ nhàng.

• Linh hoạt tránh các chướng ngại vật. Thanh đỡ khuôn, bệ trượt, ống dẫn và kẹp thường cản trở chuyển động của các bộ phận. Robot sáu trục được tối ưu để có thể linh hoạt điều hướng xung quanh khuôn.

• Tuổi thọ bảo trì. Robot sáu trục được bịt kín, hạn chế việc bảo trì và tăng thời gian hoạt động. Hầu hết các robot tuyến tính trong ngành ép phun đều đòi hỏi phải bảo trì thường xuyên, vì hệ thống truyền động của chúng lộ ra bên ngoài.

• Tùy chọn lắp đặt linh hoạt. Nhiều robot sáu trục có thể được gắn theo nhiều hướng khác nhau để tối ưu hóa bố cục, phạm vi tiếp cận và thời gian chu kỳ. Trong khi cách lắp đặt thường thấy là gắn dưới sàn hoặc trên bệ đỡ ở khoảng trống phía sau, chúng có các tùy chọn khác là gắn trên tường hoặc trần. Đối với hầu hết các robot sáu trục, hướng lắp bị cố định và phải được đặt tại nhà máy trong quá trình thiết lập robot. Các mẫu khác cho phép thiết lập hướng nhanh chóng ngay tại hiện trường.

• Không gian thấp. Robot tuyến tính có một nhược điểm lớn – trục thẳng đứng (Z) kéo dài phía trên đường tâm của robot. Nếu không có trục Z co duỗi phức tạp và đắt tiền, chiều cao trần ít nhất phải cao bằng trục Z kéo dài. Trong nhiều nhà máy, ống dẫn, khay cáp, đường ống dẫn nước, hơi nước và đường ống chữa cháy tạo ra nhiều khó khăn cho việc lắp đặt robot này, nếu không muốn nói là không thể. Việc gắn một robot sáu trục trên máy ép phun có thể được thực hiện ngay cả trong các nhà máy có trần rất thấp.

• Sử dụng hiệu quả không gian sàn. Diện tích sàn luôn luôn đắt đỏ, trong bất kỳ nhà máy nào. Và khi các cơ sở đúc khuôn ngày càng bổ sung nhiều quy trình xử lý trước và sau đúc khuôn đối với các sản phẩm của họ, thì nhu cầu không gian sàn xung quanh máy móc càng tăng cao. Máy móc có gắn robot sáu trục đem lại nhiều lợi ích đến từ tính linh hoạt của sáu trục đồng thời giải phóng nhiều không gian sàn dành cho các quy trình phụ khác.

• Tiếp cận máy móc dễ dàng. Khuôn đúc phải được thay đổi, và bộ phận bảo trì cũng cần phải được tiếp cận. Gắn cánh tay robot sáu trục trên máy hoặc trên cao cũng đồng nghĩa với việc tiếp cận máy móc dễ dàng hơn khi cần thiết.

Việc sử dụng cobot hiện đang bùng nổ ở thị trường ép phun. Trong khi cobot mang đến tất cả lợi ích từ sáu trục như trên, thì chúng còn có những ưu điểm vượt trội mà tự động hóa truyền thống không có:

• Diện tích sàn NHIỀU HƠN. Cobot (Robot hợp tác) được đặt tên như vậy là nhờ vào khả năng làm việc an toàn trong khoảng cách gần với con người. Khi được áp dụng đúng cách (sau khi đã đánh giá rủi ro), robot tự động hóa thường không yêu cầu rào chắn bảo vệ nặng nề, tốn kém và chiếm nhiều không gian cũng như cửa ra vào như tự động hóa truyền thống. Bản chất cộng tác của chúng giúp giải phóng nhiều không gian sàn hơn, ngay cả đối với việc lắp đặt trên sàn hoặc trên bệ và cho phép người vận hành nhanh chóng tiếp cận khu vực làm việc của cobot mà không cần phải mở cổng an toàn, tắt báo động, v.v. (Tuy nhiên, lưu ý rằng mặc dù bản thân robot có thể được thiết kế với các cảm biến, các cơ cấu hạn chế tốc độ và mô-men xoắn để giúp chúng an toàn với con người, thì dụng cụ cuối cánh tay của chúng hoặc các bộ phận chúng đang chăm sóc có thể gây ra các mối nguy hiểm nếu không có một số biện pháp bảo vệ cơ học hoặc quang điện tử.)

• Gắn kết với người vận hành. Cánh tay robot được thiết kế để vận hành an toàn ở khoảng cách gần với người vận hành, các cobot và máy móc khác. Việc tối đa hóa sự tương tác giữa những người vận hành có kỹ năng và cobot có thể mang lại hiệu quả cao hơn so với việc sử dụng chỉ bàn tay robot hoặc chỉ người điều khiển.

• Tính di động. Nhờ tính gọn nhẹ, dễ thiết lập và lập trình, cobot thường được coi như một công cụ sản xuất, được di chuyển từ máy này sang máy khác để đáp ứng nhu cầu về sản xuất hỗn hợp và thời gian biểu. Cobot đã được gắn thành công trên đế lăn hoặc xe đẩy và được đưa đến vị trí trong thời gian ngắn. Các hệ thống lắp đặt khác đã sử dụng đế từ tính hoặc lắp ống kẹp có độ chính xác cao cho phép di chuyển robot tự động từ máy này sang máy khác.

• Dễ dàng lập trình – Một số cobot cho phép lập trình cực kỳ trực quan, giúp việc thiết lập, lập trình và giao tiếp với máy đúc khuôn và các thiết bị ngoại vi khác trở nên vô cùng đơn giản. Không cần phải học các ngôn ngữ phần mềm đặc biệt, thậm chí lập trình bằng dạy học dẫn dắt (lead-through teaching) thì chi phí vận hành vẫn thấp và ngay cả các hoạt động quy mô vừa và nhỏ cũng có thể thực hiện thành công quá trình tự động hóa bằng robot.

• Chi phí thấp/Hoàn vốn nhanh chóng. Cobot đang thay đổi cách thực hiện tự động hóa. Lập trình và thiết lập được đơn giản hóa, các thiết bị ngoại vi được thiết kế sẵn như tay gắp và thậm chí cả hệ thống thị giác, giảm bớt hoặc thậm chí không cần rào bảo vệ, tất cả bổ sung vào quá trình tự động hóa với chi phí chỉ bằng một nửa so với robot truyền thống. Hệ thống cobot thường được lắp đặt trong khoảng 75.000 đô la, điều này có nghĩa vốn đầu tư được thu hồi nhanh hơn, thông thường trong vòng khoảng sáu đến chín tháng.