Nhờ đặc tính độ chính xác cao, tốc độ nhanh và khả năng hoạt động ổn định, robot 3 trục ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất và lắp ráp linh kiện điện tử, ô tô, xe máy. Cùng Intech Group tìm hiểu tổng quan và cách ứng dụng của nó trong sản xuất. 

Robot 3 trục là gì?

Robot 3 trục là gì? Đây là một thiết bị tự động hóa công nghiệp có khả năng di chuyển theo ba hướng tuyến tính trục X, trục Y và trục Z, giúp thực hiện các thao tác lặp đi lặp lại với độ chính xác cao. Với tên gọi khác là robot XYZ, loại robot này được thiết kế chuyên biệt để phục vụ trong dây chuyền sản xuất linh kiện điện tử, cơ khí, ô tô và xe máy.

Nhờ sự kết hợp chính xác, robot 3 trục giúp tăng năng suất trong sản xuất hàng loạt, giảm sai sót, nâng cao chất lượng thành phẩm và hỗ trợ doanh nghiệp tối ưu chi phí vận hành trong dài hạn.

Cấu tạo robot 3 trục

Một hệ thống robot 3 trục tiêu chuẩn được cấu thành từ bốn bộ phận chính:

• 03 bộ truyền động tuyến tính: Cho phép robot di chuyển theo ba phương không gian (X, Y, Z) để xử lý các tác vụ đa chiều với độ chính xác cao.

• 03 động cơ servo (Motor Servo Drive): Điều khiển chuyển động chính xác của từng trục, đảm bảo độ ổn định và mượt mà trong thao tác.

• Bộ điều khiển trung tâm (Controller): Là trung tâm xử lý tín hiệu, lập trình các thao tác robot và điều phối mọi hoạt động theo chu trình sản xuất đã thiết lập.

• Cổng tín hiệu I/O (10 cổng): Cho phép robot kết nối với các thiết bị ngoại vi, tiếp nhận và xuất tín hiệu điều khiển để thực hiện các thao tác tự động hóa.

Sự phối hợp giữa các thành phần này giúp robot vận hành linh hoạt, xử lý được những công việc yêu cầu độ tỉ mỉ cao mà con người khó có thể thao tác thủ công chính xác.

Nguyên lý hoạt động của robot 3 trục (Robot XYZ)

Nguyên lý hoạt động của robot 3 trục dựa trên sự phối hợp chặt chẽ giữa bộ điều khiển trung tâm (Controller), các động cơ servo và bộ truyền động tuyến tính. Trong đó:

• Bộ điều khiển trung tâm (Robot Controller) đóng vai trò như “bộ não” của hệ thống. Đối với những ứng dụng đơn giản, robot có thể sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) làm bộ điều khiển. Tuy nhiên, trong các ứng dụng yêu cầu tính phức tạp và chính xác cao, cần sử dụng Robot Controller chuyên dụng để lập trình và điều hành robot hiệu quả hơn.

• Kỹ sư lập trình các tác vụ và hành trình chuyển động vào bộ nhớ của bộ điều khiển. Khi được kích hoạt, controller sẽ truyền tín hiệu điều khiển đến ba động cơ servo (Motor Servo Drive).

• Các động cơ servo sau đó sẽ điều khiển các bộ truyền động tuyến tính để robot di chuyển đồng bộ theo các trục X, Y và Z đến vị trí đã định trước.

• Cuối cùng, cổng tín hiệu I/O (Input/Output) nhận và phát tín hiệu số, giúp kích hoạt các thao tác cụ thể hoặc dừng robot theo đúng quy trình đã được lập trình.

Nguyên lý này được áp dụng cho hầu hết các hệ thống robot XYZ, kể cả khi có sự khác biệt nhỏ trong cấu hình thiết bị.

Tính năng nổi bật của robot 3 trục

Robot 3 trục, hay còn gọi là robot XYZ, sở hữu nhiều tính năng vượt trội giúp nâng cao hiệu suất sản xuất và tự động hóa dây chuyền:

• Di chuyển ba chiều linh hoạt: Với cấu trúc ba trục chuyển động độc lập (X, Y, Z), robot có khả năng hoạt động trong không gian ba chiều, thực hiện các tác vụ chính xác tại nhiều vị trí khác nhau.

• Tối ưu hóa không gian lắp đặt: Robot 3 trục có thể tích hợp trên bàn làm việc, băng chuyền hoặc các hệ thống máy móc tự động, giúp tận dụng tối đa diện tích sản xuất.

• Chịu tải cao, vận hành ổn định: Với thiết kế chắc chắn, robot có thể xử lý các công việc yêu cầu lực tác động lớn hoặc di chuyển các linh kiện có trọng lượng nặng.

• Độ chính xác cao: Là điểm mạnh nổi bật, giúp robot 3 trục đảm bảo chất lượng đồng đều trong lắp ráp và sản xuất linh kiện điện tử, ô tô và xe máy.

Những tính năng này khiến robot 3 trục trở thành lựa chọn lý tưởng cho các doanh nghiệp muốn tăng năng suất, giảm lỗi sản xuất và tối ưu chi phí vận hành.

Thành phần của robot 3 trục (Robot XYZ)

Robot 3 trục, hay còn gọi là robot XYZ, là một loại robot công nghiệp hoạt động dựa trên ba mặt phẳng chuyển động cơ bản: trục X (ngang), trục Y (dọc) và trục Z (cao độ). Dưới đây là các thành phần chính cấu tạo nên robot 3 trục và vai trò cụ thể của từng bộ phận:

1. Cánh tay thao tác (Manipulator Arm)

Cánh tay thao tác là bộ phận chính thực hiện các chuyển động và thao tác trong dây chuyền sản xuất. Bao gồm nhiều khớp và liên kết cơ khí, có thể lập trình được để thực hiện các tác vụ khác nhau như lắp ráp, sắp xếp hay vận chuyển sản phẩm. Các khớp có thể là khớp quay, khớp trượt hoặc khớp tịnh tiến, giúp robot di chuyển linh hoạt theo không gian ba chiều.

2. Bộ tác động cuối (End-Effector)

Bộ tác động cuối là thiết bị được gắn ở phần cuối của cánh tay robot, tùy biến theo nhiệm vụ cụ thể. Ví dụ: Kẹp gắp linh kiện điện tử, mỏ hàn hoặc đầu khoan, dao cắt, máy phun keo, hoặc thiết bị đóng gói.

Tính linh hoạt trong việc thay thế end-effector giúp robot 3 trục có thể ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành công nghiệp.

3. Bộ truyền động (Actuator)

Bộ truyền động có nhiệm vụ tạo ra chuyển động cho các khớp và cánh tay robot. Ba loại bộ truyền động phổ biến trong robot công nghiệp gồm:

• Bộ truyền động điện (Electric actuator) – Phổ biến trong robot chính xác.

• Bộ truyền động khí nén (Pneumatic actuator) – Phù hợp với chuyển động nhanh, nhẹ.

• Bộ truyền động thủy lực (Hydraulic actuator) – Dùng cho tải trọng lớn.

Các bộ truyền động này thường kết hợp với hệ thống cơ khí để điều chỉnh và chuyển đổi chuyển động theo mong muốn.

4. Bộ điều khiển trung tâm (Robot Controller)

Bộ điều khiển là trung tâm xử lý và quản lý toàn bộ hoạt động của robot giúp nhận dữ liệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra lệnh điều khiển đến các bộ truyền động. Bao gồm bộ vi điều khiển (Microcontroller), PLC công nghiệp và máy tính điều khiển chuyên dụng.

Bộ điều khiển càng mạnh, robot càng có khả năng xử lý tác vụ phức tạp, chính xác và nhanh chóng hơn.

5. Cảm biến (Sensors)

Cảm biến giúp robot tương tác với môi trường làm việc, cung cấp tín hiệu phản hồi để hệ thống điều khiển ra quyết định phù hợp. Một số loại cảm biến phổ biến:

• Cảm biến lực – áp suất

• Cảm biến từ trường

• Cảm biến siêu âm

• Cảm biến thị giác (camera AI)

Cảm biến góp phần nâng cao độ chính xác, an toàn và hiệu quả của robot trong quá trình làm việc.

Nguyên lý hoạt động của robot 3 trục theo trục X, Y, Z

Robot 3 trục hoạt động theo nguyên lý chuyển động tuyến tính độc lập trên ba trục X, Y, Z, giúp thực hiện các thao tác trong không gian ba chiều. Cụ thể:

Trục X – Chuyển động ngang (Trái ↔ Phải)

Trục X cho phép robot di chuyển theo phương ngang, từ trái sang phải hoặc ngược lại. Đây là chuyển động cơ bản, thường được dùng để mở rộng phạm vi tiếp cận bên trong không gian làm việc.

Trục Y – Chuyển động sâu (Tiến ↔ Lùi)

Trục Y giúp robot di chuyển theo chiều sâu, tiến về phía trước hoặc lùi về phía sau. Trục này đóng vai trò quan trọng khi robot cần tiếp cận các phôi hoặc chi tiết nằm sâu trong vùng thao tác.

Trục Z – Chuyển động thẳng đứng (Lên ↕ Xuống)

Trục Z cho phép robot nâng lên hoặc hạ xuống theo chiều thẳng đứng. Nhờ đó, robot có thể xử lý các tác vụ ở nhiều độ cao khác nhau, như lấy sản phẩm từ khay hoặc lắp linh kiện vào khuôn mẫu.

Khi ba trục X, Y, Z hoạt động đồng thời, robot có thể di chuyển linh hoạt theo không gian ba chiều, định vị chính xác và thực hiện đa dạng các thao tác như sắp xếp linh kiện, lắp ráp sản phẩm, phun keo, hàn, khoan, cắt, đóng gói và phân loại sản phẩm.

Đây chính là nền tảng hoạt động của robot Descartes 3 trục, một giải pháp tự động hóa phổ biến trong sản xuất hiện đại.

Ứng dụng của robot 3 trục trong sản xuất công nghiệp

Robot 3 trục là lựa chọn lý tưởng trong nhiều quy trình sản xuất nhờ khả năng di chuyển linh hoạt theo ba trục X, Y, Z.

1.Xử lý vật liệu

Robot 3 trục rất hiệu quả trong việc vận chuyển vật liệu giữa các công đoạn sản xuất. Chúng có thể thực hiện các tác vụ như tải/dỡ nguyên vật liệu, đóng gói sản phẩm số lượng lớn, làm việc trong môi trường nhiệt độ cao,... Với khả năng định vị chính xác, robot có thể lấy các bộ phận, lắp ráp và sắp xếp chúng đúng vị trí trên dây chuyền sản xuất.

2. Hàn tự động

Nhờ vào độ chính xác lặp lại cao, robot 3 trục thường được sử dụng trong các ứng dụng hàn như hàn điểm, hàn hồ quang. Chúng đặc biệt phổ biến trong sản xuất ô tô và thiết bị công nghiệp, nơi yêu cầu độ chính xác và tốc độ cao.

3. Sơn và phủ bề mặt

Robot có thể thực hiện việc sơn phủ với độ đồng đều cao. Từ sơn tĩnh điện, mạ kim loại đến các lớp phủ chống ăn mòn tất cả đều có thể được thực hiện tự động bằng robot 3 trục, giúp tăng chất lượng và tiết kiệm vật liệu.

4. Xếp và dỡ pallet

Robot 3 trục được ứng dụng rộng rãi trong hoạt động logistics, đặc biệt là xếp/dỡ hàng hóa lên xuống pallet. Với độ chính xác cao và khả năng lập trình linh hoạt, robot giúp tối ưu hóa không gian lưu trữ và tăng năng suất làm việc.

5. Kiểm tra và thử nghiệm

Tích hợp với các hệ thống cảm biến và thiết bị đo lường, robot 3 trục có thể thực hiện các nhiệm vụ kiểm tra chất lượng như: kiểm tra quang học, đo lực/mô-men xoắn, kiểm tra rò rỉ,... giúp đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.

Các dòng robot tương tự robot 3 trục trong công nghiệp

Bên cạnh robot 3 trục, còn có nhiều dòng robot khác được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất và lắp ráp. Mỗi loại có ưu điểm riêng và được lựa chọn tùy theo đặc thù công việc.

1. Robot 6 trục

Robot 6 trục có sáu bậc tự do (X, Y, Z, A, B, C), cho phép chuyển động phức tạp trong không gian 3D và xoay đa chiều. Chúng phù hợp cho các tác vụ đòi hỏi độ linh hoạt cao như lắp ráp linh kiện điện tử, gia công chi tiết có hình dạng phức tạp hay thao tác trong môi trường hạn chế.

2. Robot SCARA

Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) có 4 trục chuyển động (X, Y, Z và R) và nổi bật với độ cứng vững trong mặt phẳng ngang. SCARA thường được dùng trong các công việc lắp ráp tốc độ cao, xử lý vật nhỏ, hoặc phân loại sản phẩm trong các ngành như điện tử, chế tạo linh kiện.

3. Robot Delta

Robot Delta sử dụng ba cánh tay song song để thao tác trong không gian ba chiều (X, Y, Z). Với thiết kế tối ưu cho tốc độ và độ chính xác, Delta phù hợp với các nhiệm vụ nhẹ như gắp/ đặt linh kiện, đóng gói hoặc phân loại sản phẩm trong ngành dược phẩm, thực phẩm, và điện tử.

Kết luận

Trên đây là những thông tin tổng quan về robot 3 trục và các ứng dụng nổi bật trong sản xuất. Nếu doanh nghiệp của bạn đang tìm kiếm giải pháp tự động hóa toàn diện từ cũng như các hệ thống băng tải, băng chuyền cho đến giải pháp nhà máy thông minh hãy liên hệ ngay với Intech Group để được tư vấn và hỗ trợ một cách nhanh chóng, hiệu quả.