[Nghiên cứu Vỏ ] Sự phát triển của gia công robot.
Tự động hóa quá trình cắt và mài các chi tiết đúc lớn.
~Thay đổi tương lai của lao động nặng nhọc với robot, đầu dò cảm ứng và điều khiển lực tuân thủ chủ động~
Bàn lục
Người được phỏng vấn: Công ty TNHH Aichi Sangyo
Cuộc phỏng vấn được thực hiện với sự hợp tác của Công ty TNHH Aichi Sangyo tại Shinagawa, Tokyo. (Các kính ngữ được lược bỏ bên dưới.)
Bên cạnh hoạt động kinh doanh chính là nhập khẩu và bán hàng hóa sản xuất, công ty còn nổi bật trong việc đề xuất các giải pháp thông qua phát triển và hỗ trợ kỹ thuật.
Công ty hoạt động trong nhiều lĩnh vực kinh doanh khác nhau, nhưng trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào Trụ sở Kỹ thuật (Văn phòng Sagamihara), nơi xử lý việc tích hợp hệ thống robot. Công ty nhập khẩu máy hàn, máy công cụ và máy in 3D kim loại với tư cách là một công ty thương mại, nhưng thế mạnh lớn nhất của họ nằm ở việc đề xuất các giải pháp tự động hóa kết hợp các sản phẩm tiên tiến với robot.
Một ví dụ thể hiện rõ cách tiếp cận của công ty là đề xuất sử dụng “Thiết bị điều khiển lực tuân thủ chủ động” do công ty PushCorp của Mỹ sản xuất. Kim loại có thể được gia công bằng cách gắn thiết bị PushCorp lên robot công nghiệp và gắn thêm các vật liệu mài mòn, dụng cụ cắt, máy phay, v.v.
Thiết bị PushCorp bao gồm một cơ cấu trượt có khả năng điều chỉnh và duy trì áp suất không đổi ở bất kỳ vị trí nào, và một trục servo được trang bị tiêu chuẩn với chuôi BT.
Cơ cấu trượt tích hợp các cảm biến lực, gia tốc và vị trí. Khi đầu dụng cụ của trục chính chạm vào bề mặt phôi, nó sẽ truyền tín hiệu phản hồi từ các cảm biến này để bù lại sự thay đổi tải trọng do hướng đặt, nhờ đó duy trì áp suất ổn định.
Do đó, ngay cả khi có sự khác biệt về độ chính xác của quỹ đạo robot hoặc kích thước bên ngoài giữa các chi tiết gia công, thiết bị PushCorp vẫn có thể linh hoạt điều chỉnh và hoàn thành quá trình gia công . Thiết bị này cũng có kích thước nhỏ gọn mặc dù có độ cứng cao.
Tuy nhiên, để tận dụng tối đa thiết bị PushCorp, cần có chương trình huấn luyện robot và thiết bị ngoại vi . Aichi Sangyo có Bộ phận Sản xuất Hệ thống Trụ sở Kỹ thuật hoạt động như một nhà tích hợp hệ thống, với bề dày kinh nghiệm trong việc cung cấp các hệ thống tích hợp.
Kotaro Takemoto, trưởng nhóm Thiết kế Cơ khí thuộc Phòng Thiết kế của bộ phận, cho biết:
“Chúng tôi đã linh hoạt thích ứng với yêu cầu của khách hàng và các chi tiết gia công cụ thể. Gần đây, các dự án tự động hóa của chúng tôi đang phát triển mạnh mẽ trong việc gia công các chi tiết lớn và thực hiện các thao tác nguy hiểm.”
Thử thách: Cắt và mài các chi tiết đúc lớn.
Gần đây, công ty đã được tư vấn về việc tự động hóa quá trình cắt và mài cho các sản phẩm đúc cỡ lớn.
Mỗi sản phẩm đúc đều độc nhất vô nhị. Do hình dạng và vị trí của mỗi chi tiết khác nhau, việc căn chỉnh phụ thuộc vào con mắt tinh tường và trực giác của những người thợ lành nghề.
Công việc này đã gây ra những gánh nặng đáng kể cho người lao động, bao gồm:
- Rủi ro cao , vì người vận hành trực tiếp thao tác với máy cắt.
- Sai sót của con người dẫn đến chất lượng không nhất quán
- Việc xử lý các chi tiết lớn và nặng tốn nhiều thời gian.
- Thời gian thay đổi công cụ và thời gian giảng dạy kéo dài
- Không có khả năng thực hiện sản xuất đa dạng sản phẩm với số lượng nhỏ.
Với số lượng lao động lành nghề ngày càng giảm , việc duy trì các phương pháp truyền thống không còn bền vững nữa.
Giải quyết thách thức bằng một hệ thống gia công robot tiên tiến sử dụng đầu dò cảm ứng và điều khiển lực tuân thủ chủ động.
Giải pháp được đưa ra để giải quyết thách thức này là một hệ thống gia công robot kết hợp thiết bị điều khiển lực tuân thủ chủ động của PushCorp với đầu dò cảm ứng 3D không dây của Metrol, có tên gọi “RC-K3X”.
1. Gắn đầu dò cảm ứng đã được gắn vào thân BT lên thiết bị PushCorp.
Các chi tiết cần cắt rất nặng và được vận chuyển bằng cần cẩu trên cao trong nhà máy, khiến việc định vị chính xác cao trở nên khó khăn. Việc tạo ra các đồ gá chuyên dụng để định vị cũng không khả thi, vì hình dạng của các sản phẩm đa dạng về chủng loại nhưng số lượng sản xuất thấp thay đổi tùy thuộc vào thông số kỹ thuật, v.v.
Do đó, chúng tôi đã áp dụng phương pháp sau: đặt phôi lên bàn làm việc trước khi gia công, gắn đầu dò cảm ứng RC-K3X vào thiết bị PushCorp ở đầu cánh tay robot để đo phôi, xác định vị trí cố định của nó và hiệu chỉnh chương trình gia công cho phù hợp.
2. Thiết lập Gốc bằng cách chạm đầu dò cảm ứng vào phôi tại 4 điểm.
Sau khi gắn đầu dò cảm ứng, phôi được chạm vào 4 điểm và việc thiết lập điểm gốc được thực hiện dựa trên dữ liệu đo. Quỹ đạo cắt được tự động hiệu chỉnh để thích ứng linh hoạt với các biến đổi và sai lệch của phôi.
3. Thay dụng cụ từ đầu dò cảm ứng sang lưỡi cưa để cắt cuống đúc.
Sau đó, đầu dò cảm ứng được chuyển sang chế độ cưa đầu nhọn để cắt bỏ một phần vỏ sắt bao quanh cánh quạt của bơm LNG.
Vỏ được tạo ra bằng cách kết hợp hai khuôn bán nguyệt có chiều rộng, chiều sâu và chiều cao xấp xỉ 1 mét. Phần vật liệu thừa như phần cuống còn lại từ quá trình rót được loại bỏ bằng hệ thống robot này.
4. Thay dụng cụ từ lưỡi cưa thẳng sang đá mài lệch tâm để mài vùng đã cắt.
Để lại một khoảng dung sai khoảng 10mm nhằm tránh làm hỏng các bộ phận cần thiết của phôi. Cuối cùng, lưỡi cưa được chuyển sang đá mài lệch tâm để mài và hoàn thiện khu vực đã cắt.
Bộ điều khiển lực tuân thủ chủ động của PushCorp cho phép ép nhiều loại dụng cụ khác nhau với áp lực ổn định, thích ứng với hình dạng phôi và các chỗ không đều trên bề mặt để đạt được quá trình cắt và mài an toàn và ổn định .
Quy trình truyền thống "di chuyển, đo lường, cắt và mài thủ công" đã được thay đổi thành quy trình định vị bằng đầu dò cảm ứng và cắt, mài tự động bằng robot.
[Video tham khảo] Sự đổi mới trong gia công robot được thực hiện nhờ đầu dò cảm ứng và thiết bị điều khiển lực tuân thủ chủ động.
Vì sao đầu dò cảm ứng RC-K3X của METROL được lựa chọn?
Khả năng tương thích với Chuôi BT
Trục chính servo của PushCorp sử dụng "chuôi BT", một loại giá đỡ dụng cụ tiêu chuẩn, để gắn các dụng cụ khác nhau. Ví dụ, hệ thống này sử dụng côn trục BT40. Ngược lại, RC-K3X cũng tương thích với chuôi BT, và việc có thể mua và sử dụng ngay mà không cần chỉnh sửa là một yếu tố quyết định quan trọng.
Thiết kế không dây giúp dễ dàng tích hợp.
Một yếu tố quan trọng khác là nó không dây. Robot có độ tự do chuyển động cao, khiến việc đi dây cáp với các loại có dây trở nên khó khăn.
Ngay cả ở những vị trí dễ bị nhiễu sóng Wi-Fi/Bluetooth hoặc bị bao quanh bởi các vật cản có thể ảnh hưởng đến độ chính xác, RC-K3X vẫn đạt được độ lặp lại ổn định 1μm (2σ) nhờ hiệu suất không dây đáng tin cậy cao dựa trên phương pháp giao tiếp độc quyền .
Phương pháp đo Tiếp xúc không bị ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt hoặc độ bóng kim loại.
Phương pháp đo tiếp xúc cũng là một yếu tố quyết định. Các thiết bị đo dựa trên laser cũng được xem xét, nhưng thiết bị đo tiếp xúc đã được lựa chọn để tránh sự nhiễu tiềm tàng từ các yếu tố bên ngoài như độ nhám bề mặt và độ bóng kim loại của vật đúc, cũng như độ sáng bên trong nhà máy.
Thiết bị điều khiển tiếp xúc cũng rất hữu ích ngay cả khi tinh chỉnh chương trình vận hành trong khi robot đang di chuyển. Vì quan sát được từ bên ngoài hàng rào an toàn, việc tinh chỉnh được thực hiện bằng cách vận hành bộ điều khiển từ xa.
Ngay cả trong những trường hợp như vậy, cảm biến tiếp xúc RC-K3X vẫn giúp dễ dàng xác nhận trực quan sự tiếp xúc vật lý với phôi.
Giá cả phải chăng và độ tin cậy độc đáo của ngành sản xuất Nhật Bản.
Giá cả phải chăng và hệ thống hỗ trợ đáng tin cậy vốn có của ngành sản xuất Nhật Bản cũng là những yếu tố quyết định.
“Tại một triển lãm, nhân viên của METROL đã đưa ra đề xuất cho chúng tôi, và kết quả đánh giá rất tốt. Giá cả phải chăng, và vì là nhà sản xuất trong nước, chúng tôi cảm thấy tin tưởng vào hệ thống hỗ trợ của họ, vì vậy chúng tôi đã quyết định không do dự,” ông Takemoto, người đứng đầu công ty, chia sẻ những lời động viên này.
Nhiều người dùng gặp phải tình trạng đầu dò cảm ứng bị trục trặc do va chạm . Điều này khiến giá cả phải chăng trở thành yếu tố then chốt để vận hành bền vững.
Kết quả mong đợi sau khi triển khai là gì?
Việc triển khai hệ thống gia công robot này, được hỗ trợ bởi đầu dò cảm ứng và thiết bị điều khiển lực tuân thủ chủ động, dự kiến sẽ mang lại các kết quả sau:
Kết quả mong đợi nhất là sự cải thiện đáng kể về an toàn!!
Bên cạnh yếu tố an toàn, có thể kỳ vọng vào nhiều cải tiến về năng suất.
- Thiết lập: Phương pháp đo lường dựa trên cảm biến đáng tin cậy giúp loại bỏ lỗi do con người và giảm thời gian thiết lập.
- Độ chính xác gia công: Loại bỏ sai lệch do con người để đạt được độ chính xác gia công ổn định.
- Tính linh hoạt: Việc thiết lập điểm gốc phôi tự động, thay dao và gia công cho phép thích ứng linh hoạt với sản xuất đa dạng sản phẩm, số lượng nhỏ.
- Chuyển giao kỹ năng: Giải quyết vấn đề phụ thuộc vào cựu chiến binh trong việc chuyển giao kỹ năng.
[Triển vọng tương lai] Hoàn thiện mối hàn và mài chính xác các chi tiết lớn
Sự kết hợp giữa RC-K3X và PushCorp hứa hẹn tiềm năng ứng dụng lớn hơn nữa trong tương lai.
Ví dụ,
- Hoàn thiện mối hàn: Đo các phần nhô ra bằng RC-K3X và gia công chúng ở áp suất mài tối ưu.
- Các bộ phận máy bay và vũ trụ: Xử lý các bộ phận siêu lớn không phù hợp với gia công cơ khí.
- Đã được chứng minh ứng dụng trong việc nghiền mịn và loại bỏ cặn bám trên nhiều loại vật liệu khác nhau.
Hỏi: Hãy cho chúng tôi biết về tầm nhìn của ông/bà về sự phát triển trong tương lai.
Lãnh đạo Công ty TNHH Aichi Sangyo Takemoto
“Trong ứng dụng hiện tại, chúng tôi vẫn chưa tận dụng hết khả năng lặp lại 1μm (2σ) của RC-K3X. Chúng tôi muốn xây dựng một hệ thống thực sự khai thác tối đa khả năng này.”
“Một khái niệm mà chúng tôi đang nghiên cứu là hoàn thiện sau hàn .” Khi hàn bằng kim loại phụ để nối, một phần nhô ra có hình dạng giống bánh cá, được gọi là “ mối hàn ”, sẽ được hình thành. Thiết bị PushCorp được sử dụng để mài phần này xuống nhằm đạt được bề mặt bóng như gương.
Tuy nhiên, chúng tôi đã điều chỉnh lực ép để đảm bảo an toàn, tránh làm hư hại bất cứ thứ gì khác ngoài phần nhô ra.
Chúng tôi tin rằng bằng cách đo chiều cao và chiều rộng của mối hàn bằng thiết bị RC-K3X trước khi mài, chúng ta có thể tối ưu hóa lực ép, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và độ chính xác gia công. Thông qua việc phát triển hệ thống này, chúng tôi nhận thấy tiềm năng đáng kể của sự kết hợp giữa PushCorp và đầu dò cảm ứng RC-K3X trong nhiều ứng dụng khác, đặc biệt là trong các hệ thống cắt, gia công và mài bằng robot, nơi độ chính xác là một rào cản đối với tự động hóa. Vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn về các dự án như vậy.
Nhà tích hợp hệ thống với chuyên môn sâu rộng trong lĩnh vực này cung cấp hỗ trợ tự động hóa toàn diện.
Hệ thống này được xây dựng bởi Aichi Sangyo , một công ty thương mại nhập khẩu có năng lực kỹ thuật nội bộ.
Bằng cách tận dụng chuyên môn sâu rộng trong lĩnh vực điều khiển robot sử dụng thiết bị điều khiển lực tuân thủ chủ động của PushCorp, công ty cung cấp hỗ trợ toàn diện cho:
- Xây dựng hệ thống robot
- Tạo và tùy chỉnh chương trình
- Đào tạo vận hành và hỗ trợ khởi nghiệp cho nhân viên tại chỗ.
Công ty này có uy tín vững chắc trong việc "cung cấp giải pháp tối ưu phù hợp với từng địa điểm cụ thể khi được giao nhiệm vụ."
Hợp tác phỏng vấn: Công ty TNHH Aichi Sangyo.
Sản phẩm do Công ty TNHH Aichi Sangyo giới thiệu: Thiết bị điều khiển lực tuân thủ chủ động của PushCorp.
Các sản phẩm được giới thiệu trong nghiên cứu trường hợp này.
Đầu dò cảm ứng không dây độ chính xác cao
![[ Dòng RC-K3X]](https://metrol-sensor.com/wp-content/uploads/2025/10/RC-K3X_bg-6-800x530-1-800x530.png)
Dòng sản phẩm RC-K3X là cảm biến thăm dò 3D không dây sản xuất tại Nhật Bản, được gắn bên trong các máy công cụ CNC như trung tâm gia công để đo kích thước của các chi tiết gia công.
Sử dụng giao tiếp không dây, bộ thu truyền tín hiệu đo của đầu dò đến máy.
