Một robot công nghiệp trang bị bộ kẹp xử lý vành bánh với nhiều kích thước và trọng lượng khác nhau trong dây chuyền sơn. Trước đây, Eisenmann sử dụng công nghệ truyền động khí nén, tuy nhiên phương pháp này không hiệu quả về mặt chi phí và chỉ cho phép kiểm soát giới hạn. Do đó, công ty cơ khí này đã lựa chọn công nghệ truyền động từ chuyên gia STOBER.
STOBER cung cấp một hệ thống gồm các động cơ servo đồng bộ có hộp số, cáp và bộ điều khiển phù hợp được tối ưu hóa theo yêu cầu cụ thể.
“Hệ thống robot của chúng tôi có thể cầm một quả trứng sống rất nhẹ nhàng đến mức không bị tổn thương,” ông Peter Butz, Nhà phát triển sản phẩm tại Eisenmann, chia sẻ. Điều này chứng tỏ độ nhạy trong kiểm soát hệ thống rất cao. Thực tế, robot không chỉ xử lý quả trứng mà còn kẹp các vành bánh với kích thước và trọng lượng khác nhau và cung cấp chúng đến dây chuyền sơn. Bên cạnh hệ thống sơn và xử lý công nghiệp, Eisenmann còn phát triển hệ thống vận chuyển không người lái và công nghệ xử lý trước và lọc.
“Tất cả các giải pháp của chúng tôi đều độc đáo vì được thiết kế riêng theo yêu cầu khách hàng,” ông Butz nhấn mạnh. “Chúng khác biệt ở sự phối hợp phức tạp giữa các bước quy trình và hệ thống băng tải tương ứng.” Trong quá trình phát triển, công ty tập trung vào các giải pháp tiết kiệm chi phí, tối ưu hóa nguồn lực và hướng tới mục tiêu tạo ra giá trị gia tăng rõ ràng, dễ hiểu cho khách hàng.
Từ hệ thống khí nén đến điện tử hiện đại
Nhằm đáp ứng mục tiêu này, Eisenmann đã tối ưu hóa hệ thống xử lý. “Hệ thống bao gồm robot công nghiệp với một hoặc nhiều bộ kẹp. Trước đó, chúng tôi sử dụng động cơ khí nén,” ông Peter Butz giải thích. Ban đầu, lựa chọn này có nhiều ưu điểm: đơn giản, linh hoạt và giá mua tương đối thấp. Tuy nhiên, hệ thống khí nén được xem là kém hiệu quả và cho phép kiểm soát hạn chế. Thêm vào đó, quá trình tạo ra khí nén tiêu tốn nhiều năng lượng, và rò rỉ gây tổn thất cũng như tăng chi phí. Vì vậy, Eisenmann quyết định chuyển sang truyền động điện. Giải pháp này tiết kiệm năng lượng hơn đáng kể, vận hành kinh tế và cho phép tích hợp trực tiếp cảm biến.
Sau khi lựa chọn giải pháp truyền động servo-điện, mục tiêu là tích hợp công nghệ này vào khái niệm bộ kẹp hiện có một cách hiệu quả. Khi xem xét yêu cầu dự án mới, đội ngũ phát triển Eisenmann bắt đầu tập trung vào giải pháp truyền động từ STOBER.
Dưới sự hỗ trợ của ông Klaus Buschko tại bộ phận Sales và ông Robert Boger phụ trách Phát triển Ứng dụng, STOBER cùng Eisenmann phát triển giải pháp phù hợp. Điểm khởi đầu là hệ thống thử nghiệm cho thấy công nghệ truyền động đối thủ sử dụng trong nguyên mẫu không hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về khả năng kiểm soát. Cụ thể, giải pháp hai cáp dự kiến ban đầu gây bất lợi trong quá trình di chuyển bộ kẹp.
Công nghệ truyền động chính xác cao
Với giải pháp từ STOBER, bộ kẹp gắn trên robot di chuyển nhanh về phía chi tiết, sau đó dừng lại cách chi tiết một milimét rồi tiếp cận vành bánh với tốc độ cực chậm và kiểm soát chính xác để kẹp lấy. Điều này tạo điều kiện tiếp xúc cực kỳ tinh tế — ngay cả một quả trứng sống cũng có thể được giữ an toàn mà không bị vỡ.
“Momen giữ lớn là yếu tố vô cùng quan trọng đối với chúng tôi,” nhà phát triển sản phẩm Peter Butz giải thích. Robot có khả năng dừng đột ngột và khởi động lại nhanh chóng, đồng thời vành bánh phải được giữ chắc chắn mọi lúc. Vì vậy, giải pháp truyền động cần nhẹ và nhỏ gọn để lắp đặt trực tiếp trên bộ kẹp.
STOBER đã cung cấp hộp số nghiêng KL series kết hợp trực tiếp với động cơ servo đồng bộ EZ. Bộ thiết bị nhỏ gọn này có kích thước lắp đặt tối ưu và mật độ công suất cao. “Nhờ ổ trục bền và bộ truyền chất lượng cao, hộp số nghiêng STOBER rất chịu lực và chống lệch,” ông Buschko chia sẻ.
Một đặc điểm quan trọng khác của dòng sản phẩm là hoạt động cực kỳ trơn tru. Vì bộ kẹp di chuyển theo hai trục, bộ điều khiển động cơ SC6 độc lập nhỏ gọn được chọn để kiểm soát hệ thống. Nếu cần bổ sung thêm các bộ kẹp, SC6 có thể kết nối với bộ điều khiển động cơ SI6 dành cho hệ thống truyền động đa trục. Giải pháp này cho phép triển khai từ hai đến năm bộ kẹp, giúp Eisenmann linh hoạt ứng phó với nhiều yêu cầu khách hàng khác nhau.
Động cơ có hộp số và bộ điều khiển kết nối thông qua Giải pháp Một Cáp (One Cable Solution – OCS) của STOBER. Cáp lai sử dụng giao thức EnDat 3 có tính tương lai cao truyền cả dữ liệu mã hóa và dữ liệu công suất qua một dây duy nhất. Kết quả là hệ thống tích hợp gồm động cơ servo đồng bộ có hộp số, cáp và bộ điều khiển. Điều này loại bỏ vấn đề của giải pháp hai cáp dự kiến và giảm đáng kể công sức lắp đặt.
Độc lập với loại robot
STOBER bổ sung các chức năng PROFINET cho bộ điều khiển SC6 và SI6. Kết hợp với module an toàn SU6, chúng hỗ trợ các chức năng an toàn như STO (Safe Torque Off) và SS1 (Safe Stop 1) qua chuẩn PROFIsafe. “Khả năng lập trình tự do giúp các nhà phát triển của Eisenmann thêm vào chuyên môn riêng tại các điểm cụ thể.” Kết quả là một hệ thống linh hoạt, đa năng có thể tích hợp vào nhiều loại robot khác nhau, bất kể nhà sản xuất.
Trong quá trình thực hiện dự án, Eisenmann cũng phát hiện tiềm năng tối ưu hóa vận hành. Khi thời gian ngưng hoạt động kéo dài, động cơ vẫn duy trì trạng thái cấp điện và tạo ra nhiệt lượng. Để tránh tải nhiệt này, hệ thống truyền động được trang bị thêm phanh.
STOBER cũng cung cấp giá đỡ cánh tay mô-men xoắn cho hộp số. Các giá đỡ này hấp thụ mô-men phản ứng hoặc mô-men lệch và truyền chúng đến cấu trúc khung bao quanh, ngăn chặn hiện tượng xoắn động cơ hoặc vỏ hộp số. Để có thiết kế nhỏ gọn hơn nữa, cấu trúc của giá đỡ được điều chỉnh lại phù hợp.
Hiện tại, Eisenmann hưởng lợi từ hệ thống truyền động được thiết kế riêng theo yêu cầu cũng như dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật nhanh nhạy. “Với STOBER, chúng tôi đã lựa chọn giải pháp truyền động bền vững, tiết kiệm năng lượng – một giải pháp nhạy bén đến từng chi tiết nhỏ nhất,” ông Butz hài lòng đánh giá.