Robot xếp hàng lên pallet là giải pháp tự động hóa giúp giải quyết triệt để bài toán nâng cao năng suất đóng gói, giảm 80% chi phí nhân công và loại bỏ rủi ro chấn thương lao động. Nhờ khả năng vận hành liên tục với độ chính xác tuyệt đối, hệ thống robot xếp hàng tự động đảm bảo các kiện hàng được sắp xếp hoàn thiện, vuông vắn trước khi lưu kho. Bài viết này sẽ tổng hợp các dòng robot xếp hàng Estun chuyên dụng và quy trình tính toán thiết kế robot bốc xếp hàng hóa chuẩn kỹ thuật cho nhà máy.
Danh sách robot xếp hàng chuyên dụng
ESTUN phát triển các dòng robot chuyên dụng cho bài toán palletizing, trong đó robot 4 trục được sử dụng phổ biến nhờ cấu trúc phù hợp với chuyển động gắp, nâng, xoay và đặt sản phẩm. Tùy tải trọng và khoảng cách làm việc, doanh nghiệp có thể lựa chọn các model từ tải nhẹ đến tải lớn.
Bình Dương AEC hiện phân phối các dòng robot xếp hàng ESTUN, phù hợp với nhiều yêu cầu về tải trọng, tầm với và năng suất của dây chuyền.
Robot xếp hàng Estun 4 trục (dòng PL/PR)
| Mã robot | Số trục | Tải trọng | Tầm với | Độ lặp lại | Khối lượng robot | Ghi chú |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ER15-1520-PR | 4 | 15 kg | 1.520 mm | ±0,03 mm | 160 kg | Nhẹ, tốc độ J4 đến 450°/s |
| ER60-2000-PL | 4 | 60 kg | 2.000 mm | ±0,03 mm | 500 kg | Tải trung bình, thùng carton và bao |
| ER120-2400-PL | 4 | 120 kg | 2.400 mm | ±0,04 mm | 1.050 kg | Xếp nhiều thùng mỗi lần gắp |
| ER180-3100-PL | 4 | 180 kg | 3.100 mm | ±0,04 mm | 1.120 kg | Tầm với xa, phục vụ nhiều băng tải |
| ER500-3200-PL | 4 | 500 kg | 3.200 mm | ±0,05 mm | 2.083 kg | Tải cực lớn, chu kỳ 3,04 s |
Cả năm mã đều có cấp bảo vệ IP54, chứng nhận CE, lắp đặt trên sàn và dẫn động bằng động cơ servo AC. Bạn có thể xem toàn bộ tại danh mục robot xếp hàng ESTUN.
Các thành phần cấu tạo của hệ thống robot xếp hàng
Một hệ thống robot xếp hàng tự động là một cell tự động hóa gồm nhiều thiết bị phối hợp với nhau. Cấu hình cơ bản thường bao gồm cánh tay robot, bộ điều khiển, tool gắp, băng tải cấp hàng, hệ thống cấp và định vị pallet, cảm biến, thiết bị an toàn và phần mềm điều khiển pattern.
Có thể chia hệ thống thành ba nhóm chính:
- Cánh tay robot thực hiện chuyển động gắp và xếp.
- Tool gắp tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm.
- Thiết bị ngoại vi đảm nhiệm việc cấp hàng, cấp pallet, điều khiển và đảm bảo an toàn.
Cánh tay robot
Cánh tay robot là bộ phận trung tâm của hệ thống palletizing. Với các ứng dụng xếp hàng, ESTUN sử dụng nhiều robot chuyên dụng 4 trục thuộc nhóm PL/PR, được thiết kế cho các chuyển động lặp lại với tốc độ cao.
Cấu hình 4 trục thường gồm:
- J1: xoay toàn bộ cánh tay quanh đế robot.
- J2: điều chỉnh chuyển động của cánh tay theo phương làm việc.
- J3: thay đổi vị trí theo chiều cao.
- J4: xoay đầu công tác để điều chỉnh hướng sản phẩm.
Cấu trúc này phù hợp với đặc thù của palletizing, bởi robot chủ yếu cần đưa sản phẩm từ vị trí lấy đến vị trí đặt theo các tọa độ đã lập trình.
Tuy nhiên, tốc độ robot xếp hàng không thể đánh giá chỉ bằng tốc độ tối đa của từng trục. Chu kỳ thực tế còn phụ thuộc vào trọng lượng sản phẩm, khối lượng tool, khoảng cách di chuyển, quỹ đạo, tốc độ băng tải, thời gian gắp và thời gian nhả sản phẩm.
Vì vậy, khi thiết kế hệ thống, cần tính toán chu kỳ của toàn bộ thao tác thay vì chỉ lấy một thông số tốc độ riêng lẻ của robot.
Tool gắp
Tool gắp hay EOAT (End-of-Arm Tooling) được lắp ở cuối cánh tay robot và là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm. Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất khi thiết kế hệ thống palletizing.
Không có một loại tool phù hợp với mọi sản phẩm. Việc lựa chọn cần dựa trên kích thước, trọng lượng, hình dạng, độ cứng, vật liệu đóng gói và đặc tính bề mặt của hàng hóa.
Các loại tool gắp phổ biến:
| Loại tool | Nguyên lý | Phù hợp với | Lưu ý |
|---|---|---|---|
| Tay gắp kiểu càng (claw / fork) | Càng kẹp hoặc xúc dưới đáy bao | Bao tải, bao xi măng, xếp bao tốc độ cao | Cần tính hình dạng bao, độ mềm, độ trơn |
| Tay gắp kiểu kẹp bản (clamp plate) | Hai tấm kẹp ép hai bên thùng | Thùng carton, hộp | Cần thùng có độ cứng đủ, kiểm soát lực kẹp |
| Tay gắp hút chân không (vacuum) | Giác hút hoặc miếng đệm hút | Thùng, hộp có bề mặt phẳng, kín | Rẻ, dễ dùng, nhưng gặp vấn đề với bề mặt xốp, túi mềm chứa chất lỏng hoặc bề mặt gồ ghề |
| Tay gắp lai (hybrid) | Kết hợp hút và kẹp | Hàng cần an toàn cao hơn, nhiều dạng thùng | Nặng và phức tạp hơn |
| Tay gắp cả lớp / cả hàng | Kẹp hoặc xúc cả một hàng hoặc một lớp | Sản lượng lớn, sản phẩm đồng nhất | Cần robot tải lớn (ER120, ER180, ER500) |
| Tay gắp kim, miếng xốp | Kim hoặc xốp bám bề mặt | Vật liệu mềm, xốp, tấm | Chỉ dùng cho vật liệu phù hợp |
Tay gắp kẹp càng chủ yếu dùng để xếp bao tốc độ cao, tay gắp kẹp bản dùng cho thùng và hộp, tay gắp hút chân không dùng cho vật hút được, còn tay gắp lai dùng khi phải phối hợp gắp thả ở nhiều vị trí.
Thiết bị ngoại vi và hệ thống điều khiển
Ngoài robot và tool gắp, một cell palletizing hoàn chỉnh thường cần các thiết bị sau:
- Băng tải cấp hàng và cơ cấu xoay, dồn hàng: đưa thùng đến điểm gắp cố định, đúng hướng và đúng khoảng cách.
- Bộ cấp pallet tự động: đưa pallet rỗng vào vị trí xếp.
- Băng tải pallet ra và thiết bị quấn màng: đưa pallet đã xếp đầy ra khỏi khu vực robot.
- Cảm biến: phát hiện thùng đến, đo chiều cao pallet, xác nhận vị trí pallet.
- Hàng rào và rèm quang an toàn: ngăn người vào vùng làm việc của robot.
- Tủ điều khiển và PLC, HMI: điều phối băng tải, robot, cấp pallet và chuỗi an toàn.
Nguyên lý hoạt động của robot xếp hàng tự động
Quy trình hoạt động cơ bản của robot xếp hàng tự động gồm các bước:
- Sản phẩm được đưa đến vị trí nhận hàng bằng băng tải.
- Cảm biến xác nhận sản phẩm đã đến đúng vị trí.
- Robot di chuyển tool đến vị trí gắp.
- Tool giữ sản phẩm bằng phương pháp hút, kẹp hoặc cơ cấu chuyên dụng.
- Robot nâng và di chuyển sản phẩm theo quỹ đạo đã lập trình.
- Robot đưa sản phẩm đến vị trí tương ứng trên pallet.
- Tool nhả sản phẩm.
- Robot quay lại vị trí nhận hàng và bắt đầu chu kỳ tiếp theo.
- Khi hoàn thành một lớp, chương trình chuyển sang tọa độ của lớp kế tiếp.
Pattern xếp có thể được thiết lập theo nhiều cách tùy kích thước sản phẩm và yêu cầu ổn định của pallet. Ví dụ, các lớp có thể thay đổi hướng hoặc bố trí sản phẩm theo kiểu xen kẽ để tăng độ liên kết giữa các lớp.
Tính toán thiết kế robot bốc xếp hàng hóa
Tính toán thiết kế robot bốc xếp hàng cần được thực hiện từ dữ liệu thực tế của sản phẩm và dây chuyền. Việc chọn robot chỉ dựa trên trọng lượng của một kiện hàng có thể dẫn đến sai lệch khi đưa vào vận hành.
Tính toán tải trọng robot
Tổng tải mà robot phải mang không chỉ là sản phẩm mà còn bao gồm tool và các thành phần liên quan.
Có thể khái quát:
Ngoài tổng khối lượng, cần xem xét vị trí trọng tâm và mô-men quán tính. Khi robot tăng tốc hoặc giảm tốc, tải động có thể khác đáng kể so với trạng thái đứng yên.
Tính toán tầm với
Tầm với của robot cần đủ để tiếp cận toàn bộ khu vực làm việc, bao gồm:
- Điểm lấy sản phẩm.
- Các vị trí đặt trên pallet.
- Các góc xa nhất của pallet.
- Chiều cao thấp nhất và cao nhất.
- Khoảng không gian cần thiết cho quỹ đạo chuyển động.
Robot có tải trọng phù hợp nhưng tầm với không đủ vẫn không thể đáp ứng yêu cầu của cell.
Tính toán chu kỳ
Chu kỳ của một lần palletizing có thể bao gồm:
- Thời gian robot tiếp cận sản phẩm.
- Thời gian tool gắp.
- Thời gian nâng và di chuyển.
- Thời gian đặt sản phẩm.
- Thời gian nhả sản phẩm.
- Thời gian robot quay về.
- Thời gian chờ đồng bộ với băng tải.
Vì vậy, khi tính toán thiết kế robot bốc xếp hàng hóa, cần xác định số sản phẩm cần xử lý trong một phút hoặc một giờ để kiểm tra robot có đáp ứng được năng suất yêu cầu hay không.
Tính toán pattern xếp pallet
Pattern quyết định cách sản phẩm được bố trí trên từng lớp. Các yếu tố cần xem xét gồm:
- Kích thước sản phẩm.
- Kích thước pallet.
- Số sản phẩm trên mỗi lớp.
- Số lớp trên một pallet.
- Hướng đặt sản phẩm.
- Độ ổn định của từng lớp.
- Chiều cao tổng thể của pallet.
Pattern phù hợp giúp tận dụng diện tích pallet và hạn chế tình trạng hàng bị nghiêng, xô lệch trong quá trình vận chuyển.
Tính toán không gian lắp đặt
Layout cũng là một phần quan trọng trong thiết kế robot bốc xếp hàng hóa. Cần xác định vị trí robot, băng tải cấp hàng, pallet rỗng, pallet thành phẩm, hàng rào an toàn và khu vực bảo trì.
Nếu không gian lắp đặt bị giới hạn, cần tính toán lại hướng bố trí robot và vị trí băng tải ngay từ giai đoạn thiết kế để tránh phát sinh thay đổi khi triển khai thực tế.
Câu hỏi thường gặp (FAQs)
Robot xếp hàng lên pallet dùng loại nào?
Thường là robot 4 trục chuyên dụng như dòng PL/PR của Estun (15 đến 500 kg). Với vật hình dạng phức tạp hoặc cần lật, dùng robot 6 trục. Với khu vực có người làm việc gần và tải nhẹ, dùng cobot xếp pallet như Co-Palletizer 20.
Robot xếp hàng tự động cần những thiết bị nào đi kèm?
Ngoài cánh tay robot, cần tool gắp, băng tải cấp hàng, bộ cấp pallet, băng tải pallet ra, cảm biến, hàng rào an toàn, tủ điều khiển và phần mềm mẫu xếp.
Chọn tool gắp nào cho thùng carton và bao tải?
Thùng carton thường dùng tay gắp kẹp bản hoặc hút chân không. Bao tải, bao xi măng thường dùng tay gắp kiểu càng. Hàng có bề mặt xốp, túi mềm hoặc gồ ghề cần tool chuyên dụng hoặc kẹp cơ khí thay vì chỉ hút chân không.
Robot xếp hàng có chạy được với nhiều loại thùng không?
Có, nếu tool gắp và phần mềm mẫu xếp được thiết kế cho nhiều kích cỡ. Bạn có thể dùng tool điều chỉnh độ rộng hoặc bộ đổi tool nhanh, và cài nhiều mẫu xếp trong bộ điều khiển.
Mua robot xếp hàng Estun chính hãng ở đâu?
Doanh nghiệp có thể tham khảo các dòng robot xếp hàng ESTUN tại Bình Dương AEC. Tùy yêu cầu thực tế, đơn vị cung cấp có thể tư vấn model theo tải trọng, tầm với, sản phẩm, năng suất và layout của dây chuyền.
Kết luận
Robot xếp hàng là giải pháp phù hợp để tự động hóa công đoạn palletizing, giúp doanh nghiệp giảm các thao tác nâng hạ lặp lại và duy trì cách sắp xếp hàng hóa đồng đều. Để hệ thống vận hành ổn định, cần lựa chọn đồng bộ cánh tay robot, tool gắp, băng tải, hệ thống cấp pallet và bộ điều khiển. Khi tính toán thiết kế robot bốc xếp hàng hóa, doanh nghiệp nên xem xét đồng thời tải trọng, tầm với, chu kỳ, trọng tâm, pattern, chiều cao pallet và không gian lắp đặt.
Bạn đang cần chọn robot xếp hàng lên pallet cho nhà máy? Hãy liên hệ hotline 0904.584.886 hoặc Zalo OA để được hỗ trợ nhanh chóng.