Bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation – Tự động chuyển đổi dụng cụ cho robot
Một robot có thể cần nhiều dụng cụ để hoàn thành chuỗi công đoạn sản xuất. Đầu gắp phục vụ vận chuyển, dụng cụ gia công xử lý bề mặt, còn đầu đo kiểm tra sản phẩm. Bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation cho phép robot chuyển đổi những dụng cụ này theo chương trình.
Sản phẩm thuộc nhóm bộ thay dụng cụ đầu cánh tay robot, thường gọi là Robotic Tool Changer. Phạm vi sử dụng bao gồm đầu gắp, đầu hút, dụng cụ mài và thiết bị công nghệ khác. Nhờ đó, robot có thể đảm nhiệm nhiều nhiệm vụ trong cùng một trạm sản xuất. ati-ia.com
Bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation mở rộng khả năng của robot
Khi dụng cụ được gắn cố định, robot thường chỉ thực hiện một nhóm thao tác nhất định. Việc đổi dụng cụ thủ công làm gián đoạn chu kỳ và cần người vận hành. Bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation hỗ trợ chuyển đổi dụng cụ ngay trong trình tự làm việc.
Robot đưa dụng cụ về giá đỡ, thực hiện tháo khóa rồi tiếp cận dụng cụ tiếp theo. Sau khi ghép nối và xác nhận trạng thái, robot tiếp tục công đoạn đã lập trình. Toàn bộ chu trình cần phối hợp giữa chuyển động, điều khiển khóa và tín hiệu giám sát.
Chuyển đổi giữa đầu gắp và dụng cụ công nghệ
Một trạm robot có thể sử dụng đầu gắp để đưa chi tiết vào vị trí gia công. Sau đó, robot đổi sang dụng cụ xử lý hoặc kiểm tra. Cách bố trí này phù hợp khi các công đoạn có thể dùng chung một cánh tay robot.
Hiệu quả cần được đánh giá theo thời gian đổi dụng cụ và thời gian thực hiện từng nhiệm vụ. Giá đỡ cũng phải được bố trí phù hợp với không gian thao tác. Thiết kế hợp lý giúp hạn chế chuyển động thừa giữa các công đoạn.
Thích ứng với nhiều loại sản phẩm
Những sản phẩm khác nhau có thể yêu cầu đầu gắp với hình dạng hoặc kích thước riêng. Bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation hỗ trợ robot lựa chọn dụng cụ tương ứng. Điều này hữu ích với dây chuyền thường xuyên thay đổi mã sản phẩm.
Tuy nhiên, mỗi dụng cụ cần có dữ liệu tải và tọa độ làm việc phù hợp. Chương trình robot phải cập nhật đúng thông tin sau khi đổi dụng cụ. Nhờ vậy, quá trình chuyển đổi đáp ứng cả yêu cầu cơ khí lẫn điều khiển.
Các Modules truyền dẫn đi kèm (Utility Modules)
Đại lý ATI tại Việt Nam cung cấp đa dạng các module mở rộng gắn ghép lên thân bộ thay dao để truyền tải năng lượng và tín hiệu từ robot sang công cụ:
Module Khí nén / Chân không (Pneumatic Pass-through): Các cổng khí nén áp suất cao không rò rỉ.
Module Điện & Tín hiệu (Electric / Signal Modules): Đa chân cắm (mạ vàng) chống nhiễu, truyền tín hiệu cảm biến, công tắc hành trình.
Module Công suất / Nguồn điện (Power Modules): Truyền dòng điện lớn cho động cơ, đầu hàn.
Module Truyền thông Dữ liệu (Bus Modules): Hỗ trợ EtherNet/IP, PROFINET, EtherCAT, DeviceNet, CANbus với tốc độ truyền cao.
Module Nước làm mát / Chất lỏng (Coolant/Fluid Modules): Tự động đóng van khi tách rời, tránh rò rỉ dung dịch làm mát.
Các dòng sản phẩm Bộ thay dao ATI phổ biến
| Dòng sản phẩm (Series) | Tải trọng (Payload) | Đặc điểm & Ứng dụng chính |
| ATI QC-7 / QC-11 / QC-21 | Tải nhỏ (< 16 \ kg) | Nhỏ gọn, khối lượng bản thân siêu nhẹ. Thường dùng cho robot nhỏ, cobot, ứng dụng gắp thả nhanh (Pick & Place), điện tử. |
| ATI QC-110 / QC-160 | Tải trung bình (100 - 160 kg) | Dòng tiêu chuẩn công nghiệp mạnh mẽ, phổ biến trong lắp ráp ô tô, đúc nhựa, xử lý vật liệu. |
| ATI QC-210 / QC-310 / QC-510 | Tải nặng (200 - 500+ kg | Khả năng chịu lực uốn và mô-men xoắn cực cao. Chuyên dùng cho robot hàn điểm ô tô (Spot Welding), gắp phôi kim loại lớn, đúc kim loại. |
| ATI Heavy-Duty Tool Changers (QC-1200, QC-1500) | Tải siêu nặng ( 1000 kg) | Dành cho các ứng dụng cực kỳ nặng trong ngành công nghiệp nặng, hàng không, đóng tàu. |
| ATI CR Series (Cobot Ready) | Tải nhỏ - trung bình | Thiết kế sẵn sàng kết nối trực tiếp với robot cộng tác (Universal Robots, FANUC CRX, Doosan,...), đi kèm phần mềm cài đặt đơn giản. |
Cấu tạo liên kết giữa robot và dụng cụ
Bộ thay dao ATI gồm hai phần ghép nối chính: phía robot và phía dụng cụ. Phần phía robot được gọi là Master Plate. Phần phía dụng cụ được gọi là Tool Plate.
Hai phần kết hợp thông qua cơ cấu khóa và các chi tiết căn chỉnh. Những mô-đun tùy chọn bổ sung đường truyền điện, khí hoặc tín hiệu. Cấu hình cuối cùng phụ thuộc vào yêu cầu của dụng cụ và model bộ thay dao.
Phần gắn trên cánh tay robot
Master Plate tạo liên kết với mặt bích robot thông qua cấu hình lắp đặt phù hợp. Tấm chuyển tiếp có thể được sử dụng để đáp ứng kiểu lỗ lắp riêng. ATI cung cấp các lựa chọn tấm giao tiếp cho phía robot và phía dụng cụ.
Một số lựa chọn còn hỗ trợ cảm biến xác định vị trí khóa và mở khóa. Tín hiệu được đưa về bộ điều khiển để giám sát chu trình. Khả năng này cần được xác nhận theo cấu hình thực tế của bộ thay dao.
Phần gắn trên dụng cụ
Tool Plate được lắp trên cụm đầu gắp hoặc dụng cụ công nghệ. Khi robot tiếp cận, các chi tiết căn chỉnh hỗ trợ hai phần ghép đúng vị trí. Cơ cấu khóa sau đó tạo liên kết để robot mang dụng cụ.
Nếu sử dụng nhiều dụng cụ, mỗi cụm cần có phần ghép nối tương thích. Những mô-đun tiện ích cũng phải được bố trí đúng cặp. Việc kiểm tra tương thích cần thực hiện trước khi chế tạo hoặc mua phụ kiện.
Cảm biến lực ATI Industrial Automation
Cơ cấu khóa của bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation
ATI sử dụng cơ cấu khóa gồm piston khí nén, cam nhiều độ côn và bi khóa bằng thép tôi. Các thành phần phối hợp để liên kết Master Plate với Tool Plate. Thiết kế hướng đến khả năng ghép nối lặp lại trong điều kiện công nghiệp.
Khi cấp khí điều khiển, piston tác động lên cam để đưa bi khóa vào vị trí làm việc. Quá trình mở khóa cho phép hai phần tách ra khi dụng cụ đã được đặt đúng vị trí. Áp suất và trình tự vận hành phải tuân theo tài liệu của từng model
Duy trì liên kết khi mất khí khóa ngoài ý muốn
Cơ cấu Fail-Safe của ATI được thiết kế để ngăn Tool Plate tách khỏi Master Plate khi mất khí khóa. Tính năng này hỗ trợ duy trì liên kết trong tình huống nguồn khí bị gián đoạn. Đây là đặc điểm cần xem xét khi đánh giá thiết kế cơ khí.
Hệ thống vẫn cần giám sát áp suất và trạng thái khóa trong quá trình vận hành. Khi xuất hiện lỗi, bộ điều khiển phải phản ứng theo thiết kế của trạm máy. Cơ cấu giữ khóa không thay thế việc kiểm tra điều kiện làm việc.
Công nghệ khóa No-Touch hỗ trợ quá trình nhận dụng cụ
Một số bộ thay dao ATI cho phép khóa khi hai mặt còn cách nhau một khoảng nhỏ. ATI gọi đặc điểm này là công nghệ No-Touch. Khoảng cách cho phép được quy định riêng theo model và điều kiện vận hành.
Ví dụ, hãng công bố khoảng cách ghép khóa tới 1,5 mm cho QC-7. Đặc điểm này hỗ trợ lập trình vị trí nhận dụng cụ. Tuy nhiên, hướng tiếp cận và sai lệch căn chỉnh vẫn phải nằm trong yêu cầu kỹ thuật.
Kết nối điện, khí và tín hiệu qua bộ thay dao
Dụng cụ robot thường cần nguồn điện, khí nén hoặc đường truyền điều khiển. Nếu mỗi lần đổi dụng cụ phải nối lại thủ công, chu trình khó tự động hóa hoàn chỉnh. Bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation hỗ trợ truyền những tiện ích này qua mô-đun ghép nối.
ATI cung cấp các nhóm mô-đun điện, khí và chất lỏng, điều khiển, dòng điện lớn và servo. Người thiết kế lựa chọn theo nhu cầu của từng dụng cụ. Mô-đun cần tương thích với bộ thay dao và đáp ứng thông số vận hành.
Cấp khí nén, chân không và chất lỏng
Đầu gắp khí nén cần đường cấp khí để điều khiển cơ cấu kẹp. Đầu hút cần đường chân không phù hợp với lưu lượng sử dụng. Một số dụng cụ còn yêu cầu đường truyền chất lỏng qua vị trí ghép nối.
Danh mục ATI có cả cổng truyền thẳng và cổng tự đóng kín tùy mô-đun. Kích thước ren, số cổng và đặc tính lưu lượng cũng khác nhau. Vì vậy, cần lựa chọn theo yêu cầu thực tế của hệ thống khí hoặc chất lỏng.
Truyền nguồn và dữ liệu cho dụng cụ
Mô-đun điện phục vụ cấp nguồn hoặc truyền tín hiệu qua bộ thay dao. Những dụng cụ có tải điện cao cần mô-đun với thông số tương ứng. ATI có nhóm mô-đun dòng điện lớn cho các ứng dụng như hàn điểm.
Dụng cụ dùng động cơ servo có thể cần đường truyền điều khiển và phản hồi riêng. Số tiếp điểm và đặc tính kết nối phải được kiểm tra trước khi lựa chọn. Cấu hình đúng giúp giảm công việc nối lại sau mỗi lần đổi dụng cụ.
Chọn bộ thay dao ATI theo tải và điều kiện chuyển động
Tải trọng dụng cụ là thông số đầu tiên cần xác định khi chọn bộ thay dao. Tuy nhiên, khối lượng chưa thể mô tả toàn bộ tải tác động. Vị trí trọng tâm và chiều dài dụng cụ cũng ảnh hưởng đến mô-men.
Bảng thông số ATI công bố tải trọng khuyến nghị, lực khóa và khả năng chịu mô-men theo trục. Những giá trị này cần được đối chiếu với thiết kế cụm dụng cụ. Tải khi robot tăng tốc hoặc đổi hướng cũng cần được tính đến.
Đánh giá tải của toàn bộ cụm đầu công tác
Khối lượng cụm đầu công tác gồm dụng cụ, tấm lắp, mô-đun và các phụ kiện liên quan. Khi mang sản phẩm, khối lượng sản phẩm cũng góp phần tạo tải. Trọng tâm thực tế có thể thay đổi giữa các trạng thái làm việc.
Một đầu gắp dài có thể tạo mô-men lớn dù khối lượng tương đối thấp. Vì vậy, cần đánh giá cả tải lực và tải mô-men. Kết quả tính toán giúp lựa chọn bộ thay dao và robot phù hợp.
Kiểm tra không gian và khả năng tiếp cận giá dụng cụ
Bộ thay dao làm tăng chiều dài cụm lắp ở cổ tay robot. Các mô-đun bên ngoài cũng chiếm thêm không gian quanh vị trí ghép nối. Thiết kế cần kiểm tra khả năng tiếp cận và khoảng hở trong toàn bộ hành trình.
Giá dụng cụ phải giữ cụm dụng cụ ổn định khi robot ghép hoặc tháo. Hướng đặt cần phù hợp với chuyển động nhận dụng cụ. Việc mô phỏng và chạy thử giúp phát hiện va chạm trước khi vận hành sản xuất.
Hoàn thiện chu trình thay dụng cụ trước khi đưa vào sản xuất
Bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation cần được tích hợp thành một chu trình có kiểm tra trạng thái. Robot phải xác nhận dụng cụ đã được đặt đúng trước khi mở khóa. Sau khi nhận dụng cụ mới, trạng thái khóa cần được kiểm tra trước khi di chuyển.
Chương trình cũng cần xử lý tình huống thiếu dụng cụ hoặc tín hiệu không đạt yêu cầu. Khi thay dụng cụ, dữ liệu tải và điểm làm việc phải được cập nhật tương ứng. Những bước này giúp quá trình chuyển đổi diễn ra nhất quán giữa các chu kỳ.
Chuẩn bị cấu hình đầy đủ khi yêu cầu báo giá
Yêu cầu báo giá nên có model robot, khối lượng dụng cụ và vị trí trọng tâm. Đồng thời, cần nêu số lượng dụng cụ cùng nhu cầu điện, khí và tín hiệu. Bản vẽ lắp đặt giúp xác định tấm chuyển tiếp và phụ kiện cần thiết.
Khi thay thế thiết bị, nên cung cấp mã đầy đủ của cả hai phía ghép nối. Thông tin mô-đun hiện có cũng cần được đối chiếu. Cách chuẩn bị này giúp báo giá bộ thay dao tự động ATI Industrial Automation đúng cấu hình sử dụng.
CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ HOÀNG THIÊN PHÁT
Địa chỉ: 331/70/36J Phan Huy Ích, Phường An Hội Tây, TP HCM, Việt Nam
Sales4: 0938.804.977
Email: sales4@hoangthienphat.com
Trang web : https://dailythietbidietkhuan.com/
Trang web: http://cungcapthietbivn.com/
