Tìm hiểu về robot hàn STEP? Có phù hợp với doanh nghiệp Việt Nam?

Thiếu thợ hàn tay nghề cao đang là bài toán của nhiều doanh nghiệp cơ khí. Chất lượng hàn giữa các ca sản xuất cũng khó duy trì đồng đều. Đồng thời, áp lực tăng sản lượng ngày càng lớn. Vì vậy, nhiều doanh nghiệp bắt đầu quan tâm đến tự động hóa công đoạn hàn. Tuy nhiên, vấn đề không chỉ nằm ở việc có nên sử dụng robot. Doanh nghiệp còn cần chọn giải pháp phù hợp với sản phẩm và ngân sách đầu tư.

Robot hàn STEP là lựa chọn đáng chú ý cho các ứng dụng hàn tự động trong công nghiệp. Robot có thể kết hợp với nguồn hàn, mỏ hàn, đồ gá và nhiều thiết bị ngoại vi. Hệ thống thực hiện các đường hàn lặp lại theo chương trình đã thiết lập. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể kiểm soát quá trình sản xuất tốt hơn. Vậy robot hàn STEP hoạt động như thế nào và có những ưu điểm gì? Giải pháp này có thực sự phù hợp với doanh nghiệp sản xuất tại Việt Nam?

Robot hàn STEP là gì?

Robot hàn STEP là robot công nghiệp của STEP được ứng dụng để tự động hóa chuyển động của mỏ hàn trong quá trình sản xuất. Đối với hàn hồ quang, robot 6 trục có thể điều khiển vị trí và tư thế mỏ hàn trong không gian, từ đó thực hiện các đường hàn theo quỹ đạo được kỹ thuật viên lập trình trước. Trong một chu kỳ cơ bản, sản phẩm được cố định trên đồ gá, robot di chuyển đến điểm bắt đầu, nguồn hàn tạo hồ quang và robot đưa mỏ chạy theo đường hàn với tốc độ, góc và quỹ đạo đã thiết lập. Sau khi hoàn thành, robot chuyển sang đường hàn tiếp theo hoặc trở về vị trí chờ.

Điều cần lưu ý là robot STEP chỉ là một phần của hệ thống hàn tự động. Để đưa vào sản xuất, doanh nghiệp còn cần nguồn hàn, mỏ hàn, bộ cấp dây, đồ gá, hệ thống an toàn và tùy ứng dụng có thể cần positioner, cảm biến hoặc thiết bị dò đường hàn.

Robot hàn STEP giải quyết bài toán gì cho doanh nghiệp?

Thợ hàn có kinh nghiệm thường xử lý linh hoạt nhiều tình huống trong thực tế. Tuy nhiên, sản xuất lặp lại hàng trăm sản phẩm mỗi ngày đặt ra nhiều thách thức. Việc duy trì tốc độ, góc mỏ và chất lượng đồng đều không hề đơn giản. Robot hàn phù hợp với những công việc có tính lặp lại cao như vậy.

Khi quy trình được thiết lập phù hợp, robot có thể lặp lại quỹ đạo qua từng chu kỳ. Khả năng này giúp giảm biến động chất lượng do thao tác thủ công. Doanh nghiệp cũng thuận lợi hơn khi kiểm soát thời gian và tiến độ sản xuất.

Robot hàn còn giảm thời gian người lao động phải trực tiếp làm việc gần khu vực hàn. Nhờ đó, họ hạn chế tiếp xúc với hồ quang, tia bắn, nhiệt và khói hàn. Người vận hành có thể chuyển sang cấp phôi, giám sát hệ thống và kiểm tra sản phẩm. Họ cũng tập trung xử lý các tình huống bất thường trong quá trình sản xuất.

Một hệ thống robot hàn STEP gồm những gì?

Khi tính toán đầu tư, doanh nghiệp không nên chỉ hỏi giá của cánh tay robot. Một cell robot hàn STEP thực tế thường được cấu thành từ nhiều thiết bị:

Tùy sản phẩm, một cell đơn giản có thể không cần tất cả thiết bị trên. Ngược lại, với chi tiết lớn hoặc đường hàn phức tạp, hệ thống có thể cần thêm positioner nhiều trục, trục chạy ngoài hoặc giải pháp nhận biết sai lệch đường hàn.

Những lợi ích đáng chú ý khi ứng dụng robot hàn STEP

Duy trì chuyển động hàn có tính lặp lại

Trong hàn tự động, robot có khả năng thực hiện lại quỹ đạo đã được lập trình với chuyển động ổn định. Khi phôi và đồ gá có độ chính xác tốt, vị trí và tư thế mỏ hàn giữa các sản phẩm có thể được duy trì nhất quán hơn. Đây là lợi thế đáng chú ý đối với các doanh nghiệp sản xuất hàng loạt hoặc có nhiều đường hàn giống nhau.

Dễ kiểm soát cycle time

Robot thực hiện chương trình theo một chu kỳ xác định, vì vậy doanh nghiệp có thể dự tính thời gian hoàn thành một sản phẩm dễ hơn so với quy trình phụ thuộc hoàn toàn vào thao tác thủ công. Tuy nhiên, khi đánh giá năng suất cần tính cả thời gian gá phôi, lấy sản phẩm, vệ sinh mỏ và các thao tác phụ. Tốc độ chuyển động của robot không phản ánh toàn bộ cycle time của cell.

Hỗ trợ giải quyết bài toán nhân lực

Hàn là công việc yêu cầu kỹ năng và môi trường làm việc tương đối khắc nghiệt. Với những doanh nghiệp cần duy trì sản lượng lớn qua nhiều ca, việc tuyển và giữ đội ngũ thợ hàn phù hợp có thể trở thành vấn đề. Robot có thể đảm nhiệm những đường hàn lặp lại, trong khi nhân sự có kinh nghiệm tập trung vào thiết lập quy trình, kiểm tra chất lượng, xử lý sản phẩm phức tạp và quản lý hệ thống.

Có thể thay đổi chương trình khi thay đổi sản phẩm

Robot không chỉ thực hiện duy nhất một đường hàn. Doanh nghiệp có thể xây dựng nhiều chương trình cho các mã sản phẩm khác nhau nếu chúng nằm trong phạm vi làm việc và cấu hình của cell. Tuy nhiên, khả năng chuyển đổi còn phụ thuộc nhiều vào đồ gá. Nếu mỗi sản phẩm cần một bộ gá hoàn toàn khác nhau, thời gian chuyển đổi cũng phải được tính vào hiệu quả chung của dây chuyền.

Robot hàn STEP có phù hợp với doanh nghiệp Việt Nam không?

Câu trả lời là có thể rất phù hợp, nhưng không phải với mọi công đoạn hàn. Thay vì đánh giá theo quy mô doanh nghiệp, nên xem xét đặc điểm sản xuất. Một doanh nghiệp vừa và nhỏ vẫn có thể đầu tư robot hiệu quả nếu có một nhóm sản phẩm được sản xuất đều đặn với số lượng đủ lớn. Ngược lại, một nhà máy lớn nhưng thường xuyên sản xuất đơn chiếc, sản phẩm thay đổi liên tục cũng chưa chắc phù hợp với robot hàn cố định. Robot hàn STEP đáng cân nhắc khi doanh nghiệp có sản phẩm tương đối ổn định, đường hàn lặp lại nhiều, cần tăng năng suất hoặc muốn giảm sự phụ thuộc vào thao tác thủ công.

Những ngành nào tại Việt Nam có thể ứng dụng robot hàn STEP?

Cơ khí chế tạo

Đây là một trong những nhóm có nhiều cơ hội tự động hóa. Robot có thể được nghiên cứu ứng dụng cho khung máy, giá đỡ, cụm kết cấu, bàn ghế kim loại và các sản phẩm cơ khí được sản xuất theo lô.

Ô tô, xe máy và linh kiện

Những chi tiết có kết cấu tương đối ổn định và sản lượng lớn là đối tượng phù hợp với robot hàn. Việc tự động hóa cũng giúp kiểm soát tốt hơn chu kỳ giữa các sản phẩm.

Tủ điện, vỏ máy và kim loại tấm

Các sản phẩm kim loại tấm thường có nhiều đường hàn lặp lại. Nếu đồ gá được thiết kế tốt, robot có thể thực hiện nhiều vị trí hàn trong cùng một chương trình.

Kết cấu thép

Robot có thể được ứng dụng cho một số sản phẩm kết cấu thép có tính lặp lại. Tuy nhiên, với chi tiết lớn, sai số phôi và biến dạng là vấn đề cần đặc biệt quan tâm. Hệ thống có thể cần positioner, trục chạy hoặc công nghệ dò đường hàn tùy bài toán.

Khi nào chưa nên đầu tư robot hàn?

Đây là câu hỏi quan trọng không kém “khi nào nên đầu tư”. Robot hàn có thể chưa phải lựa chọn tối ưu nếu doanh nghiệp chủ yếu sản xuất đơn chiếc, sản phẩm thay đổi liên tục hoặc số lượng mỗi mã rất thấp. Tương tự, nếu phôi có sai lệch lớn nhưng chưa có khả năng kiểm soát bằng đồ gá hoặc cảm biến, robot cũng khó phát huy lợi thế về tính lặp lại. Một trường hợp khác là doanh nghiệp chỉ nhìn vào giá cánh tay robot mà chưa tính đến chi phí nguồn hàn, đồ gá, an toàn, lập trình và tích hợp. Khi đó, dự toán đầu tư ban đầu dễ thấp hơn đáng kể so với chi phí thực tế của cell hoàn chỉnh.

Đừng chọn robot chỉ dựa vào tải trọng

Đối với robot gắp sản phẩm, tải trọng thường là một trong những thông số đầu tiên được quan tâm. Với robot hàn, bài toán có phần khác. Mỏ hàn thường không quá nặng, trong khi tầm với, vùng làm việc và tư thế cổ tay lại ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tiếp cận đường hàn. Chẳng hạn, một robot có tải trọng dư rất nhiều nhưng tầm với thiếu 200 mm vẫn không thể thực hiện vị trí mong muốn. Ngược lại, lựa chọn robot có tầm với quá lớn cũng có thể làm tăng diện tích cell và chi phí không cần thiết. Vì vậy, cách lựa chọn tốt hơn là dựa trên bản vẽ sản phẩm, dựng layout và kiểm tra vùng làm việc trước khi quyết định model robot STEP.

Đồ gá – yếu tố dễ bị bỏ qua khi đầu tư robot hàn

Robot có thể lặp lại chính xác quỹ đạo, nhưng điều đó chỉ có ý nghĩa khi sản phẩm cũng được đặt ở vị trí tương đối ổn định. Nếu phôi thứ nhất và phôi thứ hai lệch nhau đáng kể, robot vẫn chạy theo chương trình cũ. Kết quả là mỏ hàn có thể không còn nằm đúng vị trí mong muốn. Đây là lý do đồ gá cần được xem là một phần của giải pháp robot hàn, không phải phụ kiện bổ sung sau cùng. Đối với sản phẩm có sai số khó kiểm soát, cần đánh giá thêm giải pháp dò hoặc bám đường hàn thay vì kỳ vọng robot tự xử lý mọi sai lệch.

Có cần Positioner khi sử dụng robot STEP?

Không phải mọi cell đều cần positioner. Với sản phẩm đơn giản và các đường hàn nằm trong vùng robot dễ tiếp cận, đồ gá cố định có thể đã đáp ứng. Positioner trở nên hữu ích khi chi tiết cần được xoay hoặc nghiêng để tạo tư thế hàn thuận lợi. Với những sản phẩm có nhiều mặt, positioner còn giúp robot tiếp cận tốt hơn mà không phải lựa chọn cánh tay có tầm với quá lớn. Một số dây chuyền sử dụng positioner hai trạm: robot hàn tại một phía trong khi người vận hành gá sản phẩm ở phía còn lại. Cách bố trí này giúp giảm thời gian chờ giữa hai chu kỳ.

Robot hàn STEP có thay thế hoàn toàn thợ hàn?

Không nên nhìn robot hàn theo hướng “một robot thay bao nhiêu thợ”. Robot mạnh ở khả năng thực hiện các chuyển động lặp lại, nhưng con người vẫn cần thiết trong việc xây dựng quy trình hàn, chuẩn bị sản phẩm, lập trình, kiểm tra chất lượng, bảo trì và xử lý những tình huống bất thường.

Đặc biệt, kinh nghiệm của người hiểu công nghệ hàn vẫn rất quan trọng. Robot có thể lặp lại một chương trình rất chính xác, nhưng nếu thông số hoặc quy trình ban đầu chưa phù hợp thì việc lặp lại chính xác cũng không tạo ra mối hàn tốt. Cách tiếp cận hiệu quả hơn là để robot đảm nhiệm công việc lặp lại và để nhân sự có chuyên môn tập trung vào những công việc cần đánh giá, điều chỉnh và ra quyết định.

Doanh nghiệp cần chuẩn bị gì trước khi hỏi giải pháp robot hàn STEP?

Để đánh giá nhanh một công đoạn có phù hợp tự động hóa hay không, doanh nghiệp nên chuẩn bị bản vẽ hoặc mẫu sản phẩm, vật liệu, chiều dày, vị trí đường hàn, loại mối hàn và sản lượng mong muốn. Nếu đang hàn thủ công, một video quay trọn chu kỳ từ lúc gá phôi đến khi lấy sản phẩm ra cũng cung cấp rất nhiều thông tin. Từ đó có thể phân tích thời gian hàn thực tế, thao tác phụ, số lần xoay sản phẩm và những khó khăn người thợ đang gặp phải. Các dữ liệu này là cơ sở để xác định robot STEP phù hợp, có cần positioner hay không, thiết kế đồ gá ra sao và mức độ tự động hóa nào hợp lý.

HDE – Phân phối và triển khai giải pháp robot hàn STEP

HDE – Công ty Cổ phần Điện Hải Dương hiện phân phối robot hàn STEP tại Việt Nam. Giải pháp hướng đến nhu cầu tự động hóa công đoạn hàn trong các doanh nghiệp sản xuất. HDE tiếp cận dự án từ bài toán sản xuất thực tế của từng doanh nghiệp.

Việc lựa chọn robot không chỉ dựa trên thông số trong catalogue. Sản phẩm, đường hàn, vật liệu và sản lượng đều cần được xem xét. Điều kiện thực tế tại nhà máy cũng là yếu tố quan trọng. Từ đó, HDE đánh giá robot, nguồn hàn và đồ gá phù hợp với ứng dụng. Positioner và hệ thống điều khiển cũng được lựa chọn theo yêu cầu của từng dự án. Doanh nghiệp có thể cung cấp bản vẽ hoặc mẫu sản phẩm để HDE đánh giá. Hình ảnh hoặc video công đoạn hàn hiện tại cũng giúp làm rõ yêu cầu. Sản lượng mục tiêu là cơ sở quan trọng để xây dựng phương án phù hợp.

Câu hỏi thường gặp về robot hàn STEP

Doanh nghiệp nhỏ có nên đầu tư robot hàn STEP?

Quy mô doanh nghiệp không phải yếu tố quyết định. Nếu có sản phẩm hàn lặp lại với sản lượng ổn định và bài toán kinh tế phù hợp, doanh nghiệp vừa và nhỏ vẫn có thể hưởng lợi từ robot hóa.

Mua robot STEP có phải mua thêm nguồn hàn không?

Một cell hàn cần nguồn hàn phù hợp. Có thể tận dụng nguồn hiện có trong một số trường hợp nếu thiết bị đáp ứng yêu cầu công nghệ và có khả năng kết nối cần thiết. Cần kiểm tra cụ thể trước khi triển khai.

Robot STEP có thể hàn nhiều sản phẩm khác nhau không?

Có thể xây dựng nhiều chương trình cho các sản phẩm khác nhau nếu kích thước, vùng làm việc và cấu hình cell đáp ứng. Đồ gá cũng cần được thiết kế phù hợp với việc chuyển đổi sản phẩm.

Robot hàn có giúp mối hàn đẹp hơn không?

Robot giúp kiểm soát chuyển động ổn định hơn, nhưng chất lượng mối hàn còn phụ thuộc vào nguồn hàn, thông số công nghệ, vật liệu, khí bảo vệ, độ chính xác của phôi và đồ gá. Vì vậy không thể chỉ thay thợ hàn bằng robot rồi mặc định chất lượng sẽ tốt hơn.

Làm sao biết sản phẩm hiện tại có phù hợp với robot hàn STEP?

Cách tốt nhất là đánh giá trực tiếp sản phẩm và quy trình hiện tại. Các thông tin quan trọng gồm bản vẽ, kích thước, vật liệu, đường hàn, sản lượng, cycle time và mức sai lệch của phôi.

Kết luận

Robot hàn STEP là giải pháp đáng cân nhắc cho các doanh nghiệp Việt Nam có công đoạn hàn lặp lại, sản lượng tương đối ổn định và nhu cầu nâng cao mức độ tự động hóa. Tuy nhiên, hiệu quả của dự án phụ thuộc vào cả robot, nguồn hàn, đồ gá, thiết bị ngoại vi và đặc điểm sản phẩm. Vì vậy, thay vì bắt đầu bằng câu hỏi “robot giá bao nhiêu”, doanh nghiệp nên bắt đầu từ sản phẩm cần hàn và mục tiêu sản xuất. Từ đó, HDE có thể hỗ trợ đánh giá và xây dựng cấu hình robot hàn STEP phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.