Tin tức
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHÂN KHÔNG
Th7
Sản xuất tự động là chìa khóa cho các sản phẩm có thể bán được trên thị trường. Công nghệ tự động hóa giúp cắt giảm chi phí quy trình, tăng sản lượng và năng suất cũng như nâng cao chất lượng — tất cả đều dẫn đến sản xuất hiệu quả cao và các sản phẩm tốt hơn, ít tốn kém hơn và sẵn có. Đó là lý do tại sao thị trường cho các hệ thống tự động hóa và robot công nghiệp đang gia tăng.
Và trong bất kỳ hệ thống sản xuất tự động nào, xử lý là một chức năng quan trọng. Nói chung, người dùng quan tâm đến an toàn quá trình với độ chính xác phù hợp mà không ảnh hưởng hoặc làm hỏng phôi. Thêm vào đó là thời gian hoạt động cao cho thiết bị, thời gian chu kỳ ngắn và giảm các khoản đầu tư trả trước và chi phí vận hành
Đặc biệt là để kẹp và kẹp phôi, tự động hóa chân không đóng một vai trò thiết yếu trên hầu hết tất cả các phân khúc ngành chỉ vì những lý do này. Phần cốt lõi của hệ thống hút chân không là tạo chân không, và máy tạo chân không dẫn động bằng khí nén trong nhiều năm đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng xử lý.
Điều đó có thể đang thay đổi. Sự phát triển công nghệ gần đây đã dẫn đến các loại hệ thống tự động mới, chẳng hạn như nền tảng xử lý di động và sự hợp tác giữa con người và robot. Các ứng dụng như vậy sẽ làm cho các hệ thống chân không chạy bằng khí nén ít được mong muốn hơn hoặc không khả dụng. Dưới đây là cái nhìn về cách máy phát điện chân không có thể vượt qua những thách thức và tăng hiệu quả năng lượng của các hệ thống xử lý trong tương lai, đồng thời ảnh hưởng đến các hình thức làm việc mới.
Để đảm bảo giá trị của khách hàng trong quá trình xử lý chân không, trước tiên, phôi phải được đặt nhanh chóng và an toàn tại vị trí mục tiêu của nó. Do đó, các cốc hút phải được cung cấp công suất chất lỏng cần thiết. Điều này bị ảnh hưởng bởi thời gian sơ tán ngắn, điều kiện bịt kín tốt, rò rỉ tối thiểu, chiều dài ống và ống mềm ngắn, và tổn thất lưu lượng thấp trong hệ thống hút chân không. Tất cả các yếu tố này cũng đóng một vai trò quan trọng liên quan đến hiệu quả năng lượng và chi phí vận hành.
Những nỗ lực để cải thiện hiệu quả năng lượng của các hệ thống xử lý chân không vẫn còn tương đối chưa được khai thác. Một số dự án nghiên cứu đã đi sâu vào chủ đề này, và máy phát điện chân không dẫn động bằng khí nén như một thành phần chính đã là trọng tâm của một số nghiên cứu. Nhưng do các tính năng như chức năng tiết kiệm không khí có thể ảnh hưởng đến quá trình xử lý, các kết quả nghiên cứu này không có ý nghĩa thích hợp để đánh giá toàn bộ quá trình xử lý trong điều kiện sản xuất thực tế.
Ngày nay, ranh giới giữa các quy trình hoàn toàn tự động do máy móc thực hiện và các công việc xử lý thủ công do con người thực hiện đã trở nên mờ nhạt. Thay vào đó, nhiều hoạt động hiện nay liên quan đến cái được gọi là “tương tác giữa người và máy”. Điều này có nghĩa là nhân viên sản xuất và máy móc đang làm việc (tạm thời) cùng nhau trong cùng một không gian vật lý.
Robot được sử dụng cho các loại ứng dụng này thường nhỏ và có kết cấu nhẹ. Trong lĩnh vực “lưu kho tự động”, chúng thậm chí còn được sử dụng trên các nền tảng di động để xử lý hàng hóa, chẳng hạn như để xếp hàng vào kệ hoặc kéo sản phẩm để vận chuyển.
Trong phạm vi xử lý chân không, có một hạn chế quan trọng: các ứng dụng di động không thể mang đường khí nén. Tình hình tương tự cũng xảy ra đối với các robot nhẹ, đứng yên với các cảm biến được tích hợp sẵn. Không thể lắp đường dây khí nén vào rô bốt vì điều này sẽ ảnh hưởng đến các cảm biến và ảnh hưởng đến các chức năng của rô bốt.
Vì vậy, khi các nhà khai thác công nghệ xử lý muốn sử dụng xử lý chân không và những lợi ích của nó trong tương lai, cần có những cách tiếp cận mới để tạo ra chân không mà không cần khí nén. Một nghiên cứu công nghệ ban đầu do Schmalz thực hiện vào năm 2013 cho thấy các phương pháp tiếp cận không có nguồn cung cấp năng lượng bên ngoài để xử lý các ứng dụng. Phần tử cốt lõi được gọi là “cơ chế đẩy” bao gồm một piston được kích hoạt bởi chuyển động của rô bốt theo hướng thẳng đứng, khi bộ kẹp được đặt trên phôi. Để đặt phôi ở vị trí mục tiêu của nó, cơ chế phải được kích hoạt lại. Giải pháp này hoạt động tốt khi xử lý các phôi kín khí, cứng mà không bị rò rỉ. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng công nghiệp, nơi rò rỉ hoặc các tác động khác ảnh hưởng đến quá trình xử lý chân không, các thiết kế khác là cần thiết.
Các giải pháp thực tế
Trước khi các nền tảng rô bốt di động xuất hiện trên thị trường, người dùng tin rằng máy phát chân không điều khiển bằng điện chỉ thực tế trong các giải pháp xử lý nếu hiệu suất – chủ yếu là mức chân không và lưu lượng – tương đương với máy phát chân không dẫn động bằng khí nén hoạt động dựa trên nguyên tắc venturi .
ECBPi CobotPump của J. Schmalz GmbH đại diện cho một thế hệ máy phát điện chân không mới không cần khí nén. Nó đặc biệt thích hợp để sử dụng trên các rô bốt nhẹ trong các ứng dụng di động cũng như cho các tác vụ tĩnh khi xử lý các phôi kín khí và hơi xốp. ECBPi cung cấp dữ liệu năng lượng và quá trình thông qua IO-Link, đồng thời khả năng giám sát tình trạng xác định các sai lệch và lỗi. Tốc độ hút tối đa là 12 lpm, độ chân không là 750 mbar, độ ồn tối đa là 57 dB và thiết bị chỉ nặng 700 g.
Máy tạo chân không điều khiển bằng điện tiêu chuẩn — ví dụ, máy bơm piston hoặc máy thổi quay được kết hợp với động cơ điện — không thích hợp để sử dụng trực tiếp trên hệ thống kẹp. Chúng chỉ có thể được đặt gần robot do trọng lượng và hiệu suất. Tuy nhiên, điều này chỉ áp dụng nếu hiệu suất dựa trên tốc độ dòng khí tối đa ở dòng chảy tự do. Như đã đề cập, một luồng không khí lớn hơn tương ứng là cần thiết để đạt được thời gian hút chân không ngắn và dựa trên đó, thời gian chu kỳ ngắn trong ứng dụng.
Nhưng nếu thể tích hút chân không có thể được giới hạn bằng cách giảm thể tích bên trong của cốc hút, ống mềm và các bộ phận khác, thì các máy phát chân không dẫn động bằng điện nhỏ hơn như máy bơm màng có thể đạt được thời gian hút chân không và chu kỳ tương đương – hoặc ít nhất là chấp nhận được. Máy tạo chân không dẫn động bằng khí nén nhỏ nhất dựa trên đầu phun venturi tạo ra lưu lượng hút khoảng 35 lpm ở dòng chảy tự do. Máy bơm màng nhỏ, nhẹ, thường thích hợp cho ứng dụng chân không gần cốc hút, có thể tạo ra luồng không khí tối đa khoảng 50% giá trị này.
Đặc biệt nếu việc cung cấp khí nén cho máy móc là khó khăn hoặc thậm chí không thể sử dụng các phương tiện truyền thống, thì có những ứng dụng mới sử dụng máy phát chân không chạy bằng điện mà trước đây không thể thực hiện được. Hơn nữa, những phát triển như vậy đang dẫn đến các cuộc thảo luận mới liên quan đến hiệu quả năng lượng và lưu lượng gió cần thiết trong các ứng dụng “tiêu chuẩn”. Ngay cả trong các trường hợp thông thường khi có sẵn khí nén, các kỹ sư có thể giảm tốc độ dòng khí trong điều kiện dòng chảy tự do mà không làm giảm hiệu suất nếu các yêu cầu ứng dụng có thể được đáp ứng, giống như các giải pháp tiêu chuẩn.
Một xem xét khác là trong các đầu phun chân không tiêu chuẩn dựa trên nguyên lý venturi, khí nén đang chảy với tốc độ âm thanh. Điều kiện dòng chảy trong vòi phun có thể tạo ra tiếng ồn cực lớn. Khi không có bộ phận giảm thanh bổ sung gắn trên ống phóng, điều này có thể dẫn đến suy giảm thính lực của người lao động. Đó là lý do tại sao các quy định thường bắt buộc sử dụng bộ giảm thanh. Bộ giảm thanh làm giảm tiếng ồn, tuy nhiên chúng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất vì bộ giảm thanh tạo ra lực cản dòng chảy.
Trong các ứng dụng mà con người và rô bốt đang làm việc cùng nhau, máy phun chân không dẫn động bằng khí nén với mức phát ra tiếng ồn cao có thể gây nguy hiểm khi ở gần người lao động. Cũng trong điều kiện như vậy, máy phát chân không dẫn động bằng điện loại nhỏ có lợi ích hơn so với máy phun tiêu chuẩn, bởi vì máy bơm màng không có tốc độ dòng chảy cực cao và mức độ phát ra tiếng ồn thấp hơn của các máy phóng.
Thông thường, các máy phát điện này được lắp đặt gần robot hoặc thiết bị xử lý. Trong những trường hợp như vậy, ống hút chân không là cần thiết để cung cấp các cốc hút trên hệ thống kẹp, với chân không được tạo ra bên cạnh rô bốt. Điều này dẫn đến khối lượng lớn hơn bên trong ống mềm và các bộ phận khác, phải được hút chân không trong mỗi chu kỳ của quá trình xử lý.
Trong các ứng dụng di động, kiểu tạo chân không này là không thể. Vì vậy, các cách tiếp cận khác là cần thiết. Trước tiên, các kỹ sư nên xác định nguyên tắc dẫn động bằng điện nào phù hợp với một ứng dụng xử lý nhất định, do đó hệ thống kẹp đảm bảo mức chân không đủ và tốc độ dòng khí cao nhất có thể.
Về cơ bản, tốc độ dòng khí ở dòng chảy tự do không đặc biệt quan trọng trong một ứng dụng. Chỉ cần thời gian sơ tán ngắn và cuối cùng, thời gian chu kỳ ngắn có thể đạt được. Đó là lý do tại sao máy phát chân không dẫn động bằng điện nhỏ hơn phù hợp nếu hiệu suất ứng dụng có thể so sánh hoặc chấp nhận được so với giải pháp tiêu chuẩn.
Thiết kế tổng thể cũng quan trọng. Đặt cốc hút càng gần máy tạo chân không, thì thể tích bên trong ống, cốc hút và các thành phần khác càng giảm, tất cả đều phải được hút chân không. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng dành cho thiết bị di động vì các hệ thống kẹp có thể được xây dựng nhỏ hơn và ít trọng lượng hơn. Đây cũng là trọng tâm của các khái niệm công việc trong tương lai, như tương tác giữa con người với máy móc, nơi con người và robot làm việc cùng nhau một cách an toàn mà không cần thiết bị bảo vệ.
Nhu cầu xử lý chân không trong cobots, nền tảng di động và các ứng dụng tương tự sẽ tăng lên rất nhiều trong tương lai. Việc lắp đặt thành công chỉ không thể thực hiện được với các hệ thống chân không chạy bằng khí nén truyền thống. Do đó, máy phát chân không chạy bằng điện là cần thiết và may mắn thay, bây giờ đã sẵn sàng đưa ra thị trường.