CHLB ĐỨC – Góc tiếp cận mối hàn tưởng chừng như đơn giản với thợ hàn nhưng đôi khi lại là một thách thức đối với robot, do chuyển động của robot bị giới hạn bởi tầm với và khả năng xoay của cánh tay.
Nội dung bài viết này được cung cấp bởi các chuyên gia từ công ty Cloos, chia sẻ các tiêu chí đánh giá vật liệu hàn phù hợp với tự động hóa.
Không phải chi tiết nào cũng phù hợp để đưa vào một cell hàn robot (hệ thống hàn tự động). Việc một chi tiết có thích hợp với tự động hóa hay không phụ thuộc vào một số yếu tố mà một thợ hàn giàu kinh nghiệm thường có thể đánh giá khá nhanh: mỏ hàn có tiếp cận được tất cả các mối hàn không, các chi tiết đầu vào có đủ đồng nhất để gá đặt giống nhau trong mỗi chu kỳ không, sản lượng có đủ để bù lại chi phí thiết lập hệ thống không, khả năng gá đặt có đảm bảo độ lặp lại không và vật liệu sẽ phản ứng như thế nào dưới tác động của nhiệt. Nếu đáp ứng được những điều kiện này, tự động hóa là một phương án rất đáng cân nhắc. Ngược lại, nếu các vấn đề cơ bản vẫn chưa được giải quyết, robot chỉ khiến những vấn đề vốn có xảy ra nhanh hơn và lặp lại thường xuyên hơn.
Đây cũng là một điểm thường bị bỏ qua. Robot thực hiện chính xác những gì được lập trình, thực hiện thường xuyên mà không mệt mỏi, nhưng nó cũng không thể linh hoạt điều chỉnh ngay trong quá trình hàn như một thợ hàn lành nghề. Đó vừa là thế mạnh, vừa là giới hạn của robot. Vì vậy, trước khi bàn đến việc nên chọn loại robot nào, hãy đánh giá chính xác các chi tiết cần hàn theo cách một người thợ hàn sẽ làm. Dưới đây là những yếu tố quan trọng cần được xem xét.
Bắt đầu từ mối hàn, không phải từ robot Câu hỏi đầu tiên hoàn toàn mang tính cơ học: Liệu mỏ hàn có thể tiếp cận tất cả các vị trí cần hàn theo đúng góc yêu cầu mà không bị chi tiết hoặc đồ gá cản trở? Một mối hàn mà người thợ có thể dễ dàng xử lý bằng cách nghiêng mỏ hàn ở một góc khó đôi khi lại trở thành một thách thức lớn đối với robot. Robot phải tiếp cận vị trí đó trong giới hạn tầm với và phạm vi xoay của cánh tay.
Phần lớn các vấn đề về khả năng tiếp cận đều có thể giải quyết được, chẳng hạn bằng cách sử dụng bộ định vị phôi (positioner) để xoay chi tiết hoặc thực hiện một thay đổi nhỏ trong thiết kế kết cấu hàn. Tuy nhiên, tốt hơn hết là xác định những vấn đề này ngay từ đầu thay vì chỉ phát hiện sau khi cell hàn đã được xây dựng. Nếu ngay cả người thợ cũng phải chật vật để tiếp cận một mối hàn, việc tự động hóa vị trí đó chắc chắn sẽ gặp nhiều khó khăn hơn.
Tính đồng nhất là yếu tố quyết định Đây là yếu tố phân biệt rõ nhất giữa một chi tiết phù hợp và một chi tiết không phù hợp với tự động hóa. Robot sẽ hàn đúng chi tiết được đưa vào. Nếu độ lắp ghép của các chi tiết đầu vào thay đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác, khe hở lúc rộng lúc hẹp hoặc các mối hàn đính nằm ở những vị trí hơi khác nhau, robot vẫn sẽ thực hiện đường hàn theo đúng những sai lệch đó. Robot không tự nhìn thấy khe hở nên giảm tốc độ. Nó cũng không tự nhận ra rằng chi tiết đang lệch khỏi vị trí chuẩn để điều chỉnh. Một người thợ có thể thực hiện tất cả những điều đó gần như theo phản xạ, còn robot thì không.
Vì vậy, câu hỏi thực sự không phải là “Chi tiết này có hàn được không?” mà là “Chi tiết này có được đưa vào hệ thống với trạng thái giống nhau trong mọi chu kỳ hay không?” Chi tiết đầu vào và điều kiện lắp ghép càng đồng nhất thì càng phù hợp với tự động hóa. Nếu độ biến thiên giữa các chi tiết quá lớn, điều đó không có nghĩa là phải từ bỏ tự động hóa, nhưng những nguyên nhân gây sai lệch cần được xử lý trước khi đưa robot vào, chứ không phải sau đó.
Sản lượng phải đủ để bù chi phí thiết lập Tự động hóa luôn đi kèm chi phí thiết lập ban đầu, bao gồm lập trình, thiết kế và chế tạo đồ gá, cũng như thời gian chạy thử và tinh chỉnh hệ thống. Chi phí này được phân bổ cho mỗi chi tiết được sản xuất, vì vậy số lượng sản phẩm càng lớn thì bài toán tự động hóa càng hợp lý. Tin tốt là ngưỡng sản lượng cần thiết thường thấp hơn nhiều so với suy nghĩ của các doanh nghiệp lần đầu đầu tư. Không nhất thiết phải là một nhà máy sản xuất hàng loạt với sản lượng lớn. Trên thực tế, phần lớn các nhà sản xuất lần đầu tìm hiểu về tự động hóa đều không thuộc nhóm này. Gần 60% nhà sản xuất cho biết họ muốn bắt đầu với một hệ thống nhỏ rồi từng bước mở rộng, thay vì ngay từ đầu đầu tư vào một dây chuyền lớn và phức tạp. Đây là một hướng tiếp cận hợp lý.
Điều quan trọng hơn sản lượng tuyệt đối là mức độ lặp lại của chi tiết. Một sản phẩm có số lượng vừa phải nhưng được sản xuất thường xuyên thường là lựa chọn phù hợp hơn so với một đơn hàng cực lớn nhưng chỉ thực hiện một lần. Ổn định và lặp lại hiệu quả hơn sản lượng lớn nhưng không thường xuyên. Nếu muốn xác định công việc nào là lựa chọn tốt nhất để bắt đầu, hãy xem xét những loại chi tiết thường được ưu tiên tự động hóa trước.
Có thể gá chi tiết giống nhau trong mọi chu kỳ không? Hầu hết các chi tiết phù hợp với tự động hóa đều cần đồ gá, tức là một hệ thống giúp định vị chi tiết ở cùng một vị trí trong mỗi chu kỳ. Nếu chi tiết có thể được gá giữ với độ lặp lại cao mà vẫn đảm bảo mỏ hàn dễ dàng tiếp cận, đó là một điều kiện thuận lợi. Ngược lại, nếu chi tiết có hình dạng bất thường, khó kẹp giữ mà không che khuất vị trí hàn, đây là vấn đề thiết kế cần được giải quyết sớm, bởi đồ gá đóng góp một phần rất lớn vào khả năng tạo ra mối hàn ổn định.
Đây cũng là lúc một thay đổi nhỏ trong chính chi tiết có thể mang lại hiệu quả đáng kể. Bổ sung một đặc điểm định vị, một tai gá hoặc một thay đổi nhẹ trong thiết kế mối hàn đôi khi có thể biến một chi tiết khó tự động hóa thành một chi tiết dễ xử lý hơn. Những thay đổi này nên được thảo luận trước khi thiết kế chi tiết được phê duyệt hoàn toàn. Hệ thống đồ gá không chỉ có nhiệm vụ giữ chi tiết ở vị trí. Cách thiết kế đồ gá tác động đến quy trình làm việc, chất lượng và hiệu quả hoàn vốn đầu tư (ROI) cũng quan trọng như robot.
Chi tiết phản ứng như thế nào dưới tác động của nhiệt? Cuối cùng là quá trình hàn. Một số vật liệu và cấu hình liên kết tương đối dễ kiểm soát, trong khi những loại khác có xu hướng bị dịch chuyển hoặc bị biến dạng. Các chi tiết có thành mỏng dễ bị biến dạng nhiệt, một số vật liệu co kéo khi nguội, và robot với khả năng tạo đường hàn nhanh, đồng nhất đôi khi còn làm những xu hướng này bộc lộ rõ hơn so với hàn thủ công, bởi nhiệt được đưa vào vật liệu đều giống nhau ở mỗi lượt hàn. Không có yếu tố nào trong số này đồng nghĩa với việc chi tiết đó không thể tự động hóa. Tuy nhiên, trình tự hàn, nhiệt đầu vào và phương án gá giữ phải được thiết kế để có thể tính đến các đặc tính đó. Mục tiêu là dự đoán được những phản ứng này trước khi cell hàn được xây dựng, thay vì chỉ phát hiện vấn đề sau khi hệ thống đã hoàn thành.
Cách nhanh hơn để đánh giá Năm yếu tố gồm: khả năng tiếp cận mối hàn, tính đồng nhất, sản lượng, khả năng gá đặt và phản ứng của chi tiết dưới tác động nhiệt chính là phần lớn những gì một người thợ hàn giàu kinh nghiệm cân nhắc trong vài phút đầu tiên khi quan sát một chi tiết. Công ty Cloos đã chuyển cách tư duy này thành một danh sách kiểm tra 21 tiêu chí đánh giá mức độ sẵn sàng cho tự động hóa, giúp doanh nghiệp có thể tự đánh giá nhà máy sản xuất chỉ trong vài phút. Danh sách đánh giá hiện trạng trên nhiều phương diện, từ chi tiết, hệ thống đồ gá, mặt bằng sản xuất đến đội ngũ nhân sự và khả năng hỗ trợ, qua đó chỉ ra những điểm cần củng cố trước khi doanh nghiệp đầu tư.
Để xem các bài viết khác về “Hàn”, hãy nhấn vào đây.
Nguồn: Shop Metalworking Technology
