Giải đáp: Cấu tạo robot công nghiệp gồm những gì?

Robot công nghiệp là một máy tự động hóa có cơ cấu chuyển động tự động, có thể lập trình các chương trình lặp lại để thực hiện nhiệm vụ trong môi trường sản xuất và công nghiệp. Robot thường được sử dụng để thay thế hoặc hỗ trợ con người trong nhiều quy trình, từ gia công kim loại, lắp ráp sản phẩm đến đóng gói.

Cấu tạo robot công nghiệp gồm ba thành phần chính là thân robot, tủ điều khiển và tay dạy Teach Pendant. Mỗi thành phần đảm nhiệm một chức năng riêng nhưng phải phối hợp chặt chẽ để robot thực hiện đúng chuyển động và chương trình đã thiết lập.

1. Thân robot (Robot Body)

Thân robot là bộ phận cơ khí trực tiếp tạo ra chuyển động của robot công nghiệp. Ví dụ trên robot 6 trục, thân robot gồm nhiều khớp liên kết với nhau, cho phép các trục phối hợp để thay đổi vị trí, hướng và tư thế của đầu robot trong phạm vi làm việc được thiết kế.

1.1. Cấu tạo và chức năng của 6 trục robot

Các khớp trên thân robot được điều khiển theo từng trục chuyển động. Với robot công nghiệp 6 trục, mỗi trục đảm nhiệm một dạng chuyển động khác nhau và cùng phối hợp để đưa đầu robot tới vị trí cần thao tác.

Trục 1 tạo chuyển động xoay cho phần thân, trong khi trục 2 và trục 3 đảm nhiệm phần lớn chuyển động của cánh tay. Các trục 4, 5 và 6 tập trung vào khả năng thay đổi tư thế và hướng của phần cuối cánh tay robot.

Trong quá trình vận hành thực tế, sáu trục không hoạt động hoàn toàn độc lập. Bộ điều khiển sẽ phối hợp chuyển động của nhiều trục cùng lúc để đầu robot di chuyển theo quỹ đạo và đạt đúng tư thế đã lập trình.

1.2. Các thông số cần quan tâm trên thân robot

Bên cạnh số lượng trục, khả năng làm việc của thân robot còn phụ thuộc vào giới hạn chuyển động từng trục, tốc độ, tầm với, tải trọng và không gian làm việc. Các thông số này cần được đánh giá đồng thời vì một robot có tầm với phù hợp chưa chắc đã đạt được mọi vị trí hoặc tư thế mà ứng dụng yêu cầu.

1.2.1. Giới hạn chuyển động của từng trục

Mỗi trục robot chỉ hoạt động trong một phạm vi nhất định và có tốc độ tối đa riêng. Giới hạn này quyết định các góc và tư thế mà cánh tay robot có thể đạt được.

Ví dụ, với robot 6 trục ABB IRB 120, phạm vi chuyển động và tốc độ tối đa của các trục được thể hiện như sau:

*** Lưu ý: Các giá trị trên là thông số của ABB IRB 120, không phải phạm vi tiêu chuẩn áp dụng cho mọi robot 6 trục. Mỗi model sẽ có giới hạn góc quay và tốc độ riêng theo thiết kế của nhà sản xuất.

Khi lựa chọn robot, giới hạn chuyển động cần được đối chiếu với tư thế thực tế mà robot phải đạt tới. Nếu một hoặc nhiều trục chạm giới hạn trước khi đầu robot đến đúng vị trí yêu cầu, robot có thể không thực hiện được tác vụ dù tầm với danh nghĩa vẫn đủ.

1.2.2. Tầm với của robot

Tầm với thể hiện khả năng vươn của cánh tay robot. Đây là một trong những thông số quan trọng để xác định robot có thể tiếp cận đến những vị trí nào dựa trên kích thước chi tiết, vị trí đặt robot và khoảng cách đến vùng thao tác.

1.2.3. Tải trọng của robot

Tải trọng cho biết khả năng mang tải của robot theo thông số nhà sản xuất. Khi xác định tải trọng, bạn không chỉ tính khối lượng sản phẩm mà còn phải xem xét đầu công tác như tay gắp, súng hàn hoặc thiết bị được lắp ở cuối cánh tay robot.

Tải trọng và tầm với của robot là hai thông số cần được quan tâm đầu tiên ngoài cấu tạo robot công nghiệp khi lựa chọn robot. Ngoài ra, doanh nghiệp cũng cần tham khảo thêm giới hạn chuyển động và không gian làm việc trước khi quyết định cấu hình.

1.3. Tư thế lắp đặt và cách mở rộng phạm vi hoạt động

Tư thế lắp đặt ảnh hưởng trực tiếp đến cách robot khai thác không gian làm việc.

• Lắp đứng là phương án phổ biến, trong đó robot được cố định trên sàn, bệ hoặc kết cấu đỡ. Kiểu bố trí này phù hợp với nhiều ứng dụng như hàn, gắp phôi, cấp phôi và thao tác bên cạnh máy sản xuất.
• Lắp treo hoặc treo ngược có thể được sử dụng khi cần giải phóng không gian bên dưới hoặc muốn robot tiếp cận sản phẩm từ phía trên. Khả năng lắp đặt theo từng tư thế phải được kiểm tra theo tài liệu kỹ thuật của model robot cụ thể.

Khi phạm vi của một robot cố định chưa đủ, hệ thống có thể được bổ sung ray trượt làm trục ngoài. Toàn bộ thân robot lúc này có thể di chuyển dọc theo ray để mở rộng khu vực làm việc theo một phương nhất định.

Ví dụ, một cánh tay robot có 6 trục khi kết hợp thêm một ray trượt được điều khiển có thể tạo thành hệ thống có tổng cộng 7 trục chuyển động. Bản thân cánh tay vẫn là robot 6 trục, còn ray trượt đóng vai trò là trục ngoài của hệ thống.

Giải pháp này phù hợp với những ứng dụng cần robot thao tác trên chi tiết dài hoặc nhiều vị trí nằm cách xa nhau. Tuy nhiên, việc bổ sung trục ngoài cần được tính toán đồng bộ với controller và cấu hình tổng thể của hệ thống.

2. Tủ điều khiển robot (Robot Controller)

Tủ điều khiển là bộ phận xử lý chương trình và điều khiển hoạt động của robot. Controller quản lý chuyển động của các trục trên thân robot, đồng thời có thể kết nối với trục ngoài và các thành phần khác tùy theo cấu hình của từng hệ thống.

Cấu hình và chức năng của tủ điều khiển

Trong cấu hình robot 6 trục cơ bản, tủ điều khiển đảm nhiệm việc quản lý chuyển động của 6 trục trên thân robot. Controller xử lý các chương trình đã được thiết lập và điều khiển các trục phối hợp với nhau để tạo ra quỹ đạo chuyển động mong muốn.

Tủ điều khiển không có cấu hình giống nhau trên tất cả robot. Mỗi hãng có nền tảng controller riêng, đồng thời từng model và ứng dụng có thể yêu cầu kích thước, thiết bị bên trong hoặc khả năng mở rộng khác nhau.

ABB IRC5 là một ví dụ về hệ tủ điều khiển robot. Tùy cấu hình, có thể gặp dạng IRC5 Compact có thiết kế nhỏ gọn hoặc IRC5 Single Cabinet dạng tủ điều khiển tiêu chuẩn.

Đối với những ứng dụng phức tạp hơn, cấu hình điều khiển có thể được mở rộng để quản lý thêm trục ngoài hoặc phối hợp nhiều robot trong cùng hệ thống. Ví dụ, hai robot có thể được lập trình để thực hiện các chuyển động liên quan đến nhau trong một quá trình sản xuất.

Khả năng điều khiển bao nhiêu robot hoặc trục ngoài phụ thuộc vào nền tảng controller và cấu hình được nhà sản xuất hỗ trợ. Vì vậy, không thể sử dụng một giới hạn chung cho tất cả hệ thống robot công nghiệp.

3. Tay dạy robot (Teach Pendant)

Teach Pendant là thiết bị giúp người vận hành giao tiếp trực tiếp với robot trong quá trình cài đặt, lập trình và vận hành. Thiết bị cho phép điều khiển robot bằng tay, lựa chọn chuyển động, thiết lập vị trí và kiểm tra chương trình trước khi robot vận hành tự động.

Các chức năng cơ bản của Teach Pendant

Thiết kế Teach Pendant có thể khác nhau giữa các hãng robot, nhưng về cơ bản thiết bị thường cung cấp các chức năng cần thiết để người vận hành thao tác trực tiếp với hệ thống.

Một số chức năng thường gặp gồm:

• Điều khiển robot di chuyển bằng tay.
• Lựa chọn và điều khiển từng trục.
• Thiết lập các vị trí làm việc của robot.
• Chạy chương trình đã lập trình.
• Di chuyển lùi khi kiểm tra chương trình.
• Dừng khẩn cấp khi cần thiết.
• Điều khiển thông qua joystick hoặc các phím điều hướng tùy thiết kế.
• Sử dụng các nút chức năng bổ sung theo từng hãng và ứng dụng.

Trong quá trình lập trình, người vận hành có thể sử dụng Teach Pendant để đưa robot đến vị trí mong muốn và thiết lập các điểm cần thiết cho quỹ đạo. Sau đó chương trình được kiểm tra trước khi hệ thống chuyển sang chế độ làm việc tự động.

Một số hãng sử dụng joystick để điều khiển chuyển động, trong khi những hãng khác có thể bố trí hệ phím hoặc kết hợp nhiều phương thức điều khiển. Tuy nhiên, các chức năng cơ bản như điều khiển robot, chạy chương trình và dừng khẩn vẫn là những thành phần quan trọng trên Teach Pendant.

4. Cách phối hợp các bộ phận của robot khi hoạt động

Thân robot, tủ điều khiển và Teach Pendant tạo thành một hệ thống có mối liên hệ chặt chẽ. Trong khi Teach Pendant giúp người vận hành thiết lập hoặc điều khiển robot thì controller xử lý lệnh và chương trình, sau đó điều khiển các trục trên thân robot phối hợp để tạo ra chuyển động theo yêu cầu.

Có thể hình dung quá trình cơ bản theo trình tự:

Teach Pendant hoặc chương trình điều khiển → Robot Controller → Các trục trên thân robot → Chuyển động của robot

Trong quá trình làm việc, controller phải điều khiển đồng thời nhiều trục để đầu robot đạt đúng vị trí và tư thế. Vì vậy, khả năng của một robot không chỉ được quyết định bởi cấu tạo cơ khí mà còn phụ thuộc vào cách hệ điều khiển quản lý và phối hợp các chuyển động.

5. Câu hỏi thường gặp về cấu tạo robot công nghiệp

5.1. Robot công nghiệp gồm những bộ phận chính nào?

Về cấu tạo cơ bản, hệ thống robot công nghiệp gồm thân robot, tủ điều khiển Robot Controller và tay dạy Teach Pendant. Tùy ứng dụng, hệ thống có thể được tích hợp thêm đầu công tác, đồ gá, cảm biến, camera, ray trượt và các thiết bị ngoại vi.

5.2. Robot 6 trục gồm những trục nào?

Robot 6 trục gồm trục 1 xoay thân, trục 2 điều khiển cánh tay tiến lùi, trục 3 điều khiển cánh tay lên xuống, trục 4 xoay cổ tay, trục 5 tạo chuyển động uốn và trục 6 xoay để thay đổi hướng của phần cuối cánh tay.

5.3. Tầm với có phải là toàn bộ không gian làm việc của robot không?

Không. Tầm với cho biết khả năng vươn của robot, còn không gian làm việc thể hiện toàn bộ vùng mà đầu robot có thể tiếp cận trong giới hạn chuyển động của các trục. Vì vậy, hai robot có tầm với tương đương vẫn có thể có working envelope khác nhau.

5.4. Robot 6 trục lắp thêm ray có trở thành robot 7 trục không?

Bản thân cánh tay vẫn là robot 6 trục. Khi ray trượt được tích hợp và điều khiển như một trục ngoài, toàn bộ hệ thống có thể có tổng cộng 7 trục chuyển động.

5.5. Tủ điều khiển robot có chức năng gì?

Tủ điều khiển xử lý chương trình và quản lý chuyển động của các trục trên robot. Tùy cấu hình, controller còn có thể quản lý trục ngoài hoặc phối hợp nhiều robot trong cùng một hệ thống.

5.6. Teach Pendant dùng để làm gì?

Teach Pendant được sử dụng để điều khiển, cài đặt và lập trình robot. Người vận hành có thể sử dụng thiết bị này để điều khiển từng trục, thiết lập điểm làm việc, kiểm tra chương trình, chạy robot và thực hiện dừng khẩn khi cần thiết.

Với những thông tin về cấu tạo robot công nghiệp, chúc bạn chọn được sản phẩm phù hợp với nhu cầu sản xuất. Nếu bạn còn cần thông tin về robot chi tiết hơn, vui lòng liên hệ với Weldcom theo hotline để được hỗ trợ tốt nhất!

Công ty Cổ phần Công Nghiệp Weldcom

• Địa chỉ: 285 Ngô Gia Tự, Phường Việt Hưng, Hà Nội
• Hotline: 1900 9410
• Website: weldcom.vn
• Email: sales@weldcom.vn