Sự kết hợp giữa độ bám, độ lặp lại, hướng chuyển động và tính đồng nhất của vật liệu đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất của các thiết bị tự động tốc độ cao.

Những thay đổi đột ngột trong quá trình tự động hóa tốc độ cao dễ trở thành hiện tượng thường xuyên. Chỉ cần một trong mười nghìn chu kỳ gắp bằng giác hút cũng có thể đủ để làm dừng dây chuyền sản xuất nhiều lần trong một ca làm việc. Tương tự, việc dừng mềm quá chậm có thể gây ra sự thay đổi vị trí của chi tiết sắp được kiểm tra hoặc thao tác trước khi camera hoặc dụng cụ có thể tiếp cận.

Các chi tiết cao su tại các khớp nối của dây chuyền sản xuất tự động là những chi tiết thực hiện các chức năng này vì chúng có thể bám chặt vào nhau, linh hoạt, giảm rung động và trở lại hình dạng ban đầu.

Hiệu quả của chúng chỉ phụ thuộc vào các điều kiện không vượt quá mức độ nhiệt độ, hao mòn và sai lệch sản xuất đã được xác định.

Nâng vật nặng với tốc độ nhanh hơn sẽ làm thay đổi cách thức thiết kế sản phẩm.

Nếu một bộ phận hoạt động tốt trong quá trình lắp đặt ở điều kiện tốc độ chậm, điều đó không nhất thiết có nghĩa là nó sẽ hoạt động tốt ở tốc độ sản xuất. Ví dụ, gia tốc nhanh có thể khiến mép hút bị tách khỏi sản phẩm. Gioăng có thể bị nóng lên. Các bộ phận giảm chấn có thể vẫn đang bật trở lại khi có va chạm tiếp theo. Do đó, tốc độ làm thay đổi tỷ lệ tải và số chu kỳ.

Do đó, việc xác định các bộ phận cao su trong hệ thống tự động hóa tốc độ cao với các thông số như thời gian chu kỳ, gia tốc và thời gian dừng là rất quan trọng. Chỉ tốc độ tối đa của máy thôi là chưa đủ. Có những trường hợp bộ phận này có thể phải chịu ứng suất cực độ: ví dụ như trong trường hợp dừng khẩn cấp, thay đổi hướng đột ngột hoặc tiếp xúc ngắn ở cuối hành trình.

Theo Liên đoàn Robot Quốc tế, đến năm 2025, số lượng robot công nghiệp được lắp đặt trên toàn cầu sẽ đạt 603.000 đơn vị. Con số này cho thấy số lượng robot đang hoạt động trên toàn thế giới đã vượt quá năm triệu. Do đó, các hệ thống tự động hóa do robot điều khiển cần có giao diện robot-robot đáng tin cậy và linh hoạt để giúp đảm bảo tính khả dụng của dây chuyền sản xuất.

Bộ kẹp phải duy trì độ tin cậy ngay cả khi sản phẩm có sự thay đổi.

Các cốc hút chân không bằng cao su dùng trong tự động hóa có khả năng bám sát hình dạng của vật cần gia công và đồng thời tạo ra đường viền cần thiết để giữ vật phẩm bằng chân không. Hình dạng của mép cốc, kích thước của cốc, thiết kế bên trong ống thổi, độ cứng của vật liệu và tình trạng bề mặt đều góp phần vào hiệu suất làm kín. Một môi trường chân không kín cần hiệu suất cốc khác nhau tùy thuộc vào chất nền - một tấm kim loại nhẵn, một hộp bìa cứng xốp và một túi mềm dẻo sẽ cần những đặc tính rất khác nhau.

Lực nâng tĩnh chỉ là điểm tham chiếu. Trong quá trình chuyển động với tốc độ nhanh hơn, quán tính có thể làm dịch chuyển chính vật thể hoặc khiến mép bịt kín nhấc khỏi bề mặt giữ. Việc thử nghiệm cơ cấu hút cần phải tính đến gia tốc đã được lên kế hoạch, tư thế của robot, trọng tâm của sản phẩm và bất kỳ dầu, bột hoặc hơi ẩm nào trên bề mặt.

Một trường hợp nghiên cứu của Schmalz mô tả một hệ thống robot xử lý các linh kiện bán dẫn bằng 176 giác hút phẳng làm từ vật liệu NBR-ESD. Nhà cung cấp báo cáo tốc độ mục tiêu lên đến 31.000 chip mỗi giờ. Chuyển động dọc trục nhỏ và khả năng kiểm soát phóng điện tĩnh điện rất quan trọng vì các linh kiện nhạy cảm và cần được đặt chính xác.

Piab đã công bố một trường hợp khác liên quan đến các sản phẩm ăn nhẹ đóng gói trên robot FlexPicker. Các cốc bị mòn đã gây mất chân không và làm rơi sản phẩm. Nhà cung cấp cho biết rằng việc sử dụng cốc hình chữ nhật khác và hệ thống hút chân không đã cải thiện năng suất của robot lên 70% bằng cách giảm thiểu tình trạng rơi sản phẩm.

Đây là các trường hợp do nhà cung cấp công khai, không phải kết quả của khách hàng Yida. Chúng cho thấy lý do tại sao các giác hút cao su dùng trong tự động hóa phải phù hợp với bề mặt, chuyển động và thiết kế chân không. Các số liệu được báo cáo không thể áp dụng cho dây chuyền khác mà không cần tiến hành thử nghiệm riêng.

Chuyển động lặp đi lặp lại làm lộ ra những điểm yếu trong hình học.

Các loại gioăng mềm, ống thổi, màng ngăn và vòng đệm cáp có thể chuyển động hàng triệu lần trong một dây chuyền tự động. Các vết nứt thường bắt đầu ở những nơi tập trung ứng suất: sự chuyển đổi độ dày đột ngột, chân nếp gấp, cạnh được cắt hoặc ranh giới kẹp. Một hợp chất bền chắc không thể sửa chữa được hình dạng khiến một khu vực nhỏ phải chịu phần lớn chuyển động.

Hành trình và tốc độ cần được ghi lại riêng biệt. Hành trình ngắn với tần số rất cao có thể tạo ra nhiệt và gây mỏi, trong khi hành trình dài không thường xuyên có thể tạo ra ứng suất cực đại lớn hơn. Độ lệch góc và độ xoắn cũng cần được ghi rõ khi chuyển động không hoàn toàn tuyến tính.

Các bộ phận cao su tùy chỉnh có thể tích hợp các gờ gắn, mép hoặc các phần giảm ứng suất, giảm số lượng các chi tiết riêng biệt trong quá trình lắp ráp. Việc tích hợp cũng giúp các kích thước được đúc trở thành một phần của chuyển động. Dụng cụ, độ dày thành và kẹp phải giữ vùng linh hoạt ở vị trí dự định.

Rung động có thể xuyên qua sản phẩm và cảm biến.

Cách ly rung động bằng các lớp cao su là một trong những phương pháp khả thi có thể được xây dựng bên dưới mặt đất, điểm kết nối giữa bộ truyền động và khung, camera và đầu cuối. Vị trí khác nhau của chúng sẽ tương ứng với các mục đích khác nhau. Ví dụ, ngoài việc giảm rung động sàn nhà, nó còn có thể giúp tránh hiệu ứng mờ nhòe trong hình ảnh hoặc bảo vệ cảm biến lực khỏi va đập của dụng cụ, tùy thuộc vào phương pháp thực hiện.

Độ đàn hồi cao hơn cũng có thể gây ra một số biến dạng không mong muốn. Một đế hơi đàn hồi có thể làm chậm quá trình thiết lập chuyển động và giảm độ cứng khi định vị. Khả năng cách ly cần được kiểm tra dựa trên tần số rung động do máy tạo ra cũng như trọng lượng mà nó chịu tải và mức độ chuyển động có thể chấp nhận được, chứ không chỉ dựa vào độ cứng.

Để thực hiện cách ly rung động bằng cao su, các phép đo cần bao gồm mọi loại giai đoạn khởi động máy, điều kiện vận hành bình thường, thay đổi tốc độ và dừng khẩn cấp. Một bộ phận hoạt động xuất sắc ở một tần số nhất định có thể bị ảnh hưởng kém hơn khi máy được tăng tốc hơn nữa.

Các bộ phận hãm và giảm xóc cần một thời gian mới sẵn sàng hoạt động.

Trong nhiều trường hợp, các nút chặn cao su được đúc thành các bộ phận giảm chấn, bảo vệ các thanh trượt, cửa, pallet và các bộ phận khác khỏi tác động khi kết thúc chuyển động. Lực mà chúng tạo ra tăng lên khi bị nén; mặt khác, hiện tượng trễ bên trong làm tiêu tán một phần năng lượng chuyển động thành nhiệt. Sau nhiều va chạm, nhiệt độ có thể tăng lên đáng kể, làm thay đổi hành vi của bộ phận mà không làm cho bộ phận trở lại hình dạng ban đầu.

Năng lượng, tốc độ mà các vật thể tiến lại gần nhau, điện thế lệch hướng và tần suất xảy ra các sự kiện như vậy là những thông số đầu vào cần được sử dụng chính xác.

Đối với loại cản xe được lựa chọn chỉ dựa trên tải trọng tĩnh tối đa mà nó chịu được, rất có thể cản xe sẽ bị nén đến mức tối đa và do đó, tải trọng cực đại mà nó có thể truyền tải sẽ có giá trị rất cao.

Ngoài ra, nếu điểm tiếp xúc không nằm ở trung tâm, miếng chèn có thể bị uốn cong hoặc cao su có thể bị cắt do tác động lực cắt tại cả hai điểm tiếp xúc.

Các vòng đệm phải hạn chế ma sát và ngăn ngừa ô nhiễm.

Các gioăng động trong xi lanh khí nén, bộ phận định vị, bộ phân phối, v.v., phải kiểm soát sự rò rỉ ở mức thấp nhất mà không tạo ra lực phá vỡ đáng kể.

Việc vận hành hệ thống làm kín với tần suất quá cao có thể dẫn đến tiêu hao chất bôi trơn và làm bề mặt tiếp xúc bị mài mòn, từ đó dẫn đến tích tụ nhiệt. Hơn nữa, nếu một hạt nhỏ bị kẹt trong gioăng, nó có thể trở thành nguồn mài mòn chính gây ra hiện tượng hao mòn sau mỗi lần vận hành.

Các bộ phận hoạt động ở tốc độ rất cao phải chịu được các hóa chất mạnh như chất tẩy rửa, dầu công nghiệp, bụi bẩn hoặc cặn thức ăn. Nhìn chung, khả năng chống chịu với các hóa chất khác nhau thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào loại vật liệu, do đó, cần phải quyết định dựa trên thành phần thực tế của vật liệu được sử dụng cộng với điều kiện tiếp xúc thực tế.

Trên thực tế, một gioăng được sử dụng trong dây chuyền sản xuất thực phẩm, pin hoặc chất bán dẫn có thể phải tuân thủ các yêu cầu làm sạch không chỉ về tính chất cơ học mà quan trọng hơn là ngay cả khi linh kiện vẫn còn trong tình trạng tốt. Sự hiện diện của các hạt, chất chiết xuất, vết bẩn và đặc tính tĩnh điện trong linh kiện có thể ảnh hưởng đến toàn bộ quy trình.

Tính nhất quán trong sản xuất càng quan trọng hơn ở năng suất cao.

Một thay đổi nhỏ về độ dày, độ cứng hoặc quá trình đóng rắn của mép có thể ít ảnh hưởng trong quá trình thử nghiệm thủ công nhưng lại làm thay đổi thời gian nhả trên máy tốc độ cao. Bản vẽ cần xác định kích thước và điều kiện bề mặt kiểm soát độ bám, ma sát, luồng khí hoặc khả năng phục hồi.

Các linh kiện cao su chế tạo riêng nên được lấy mẫu từ nhiều khoang và lô sản xuất khác nhau khi sự biến đổi có thể ảnh hưởng đến thời gian sản xuất trên dây chuyền. Kiểm tra chức năng có thể bổ sung cho việc kiểm tra kích thước. Ví dụ, thử nghiệm giảm áp suất chân không có kiểm soát, thử nghiệm lực uốn hoặc thử nghiệm kéo có thể phát hiện ra sự thay đổi mà kiểm tra trực quan thông thường không thể nhận thấy.

Tiêu chuẩn chung thiết lập những gì?

Tiêu chuẩn ISO 10218-1:2025 quy định về an toàn robot công nghiệp, trong khi ISO 10218-2:2025 đề cập đến các ứng dụng và hệ thống robot. Chúng không đánh giá tuổi thọ mỏi của một chi tiết bất kỳ như cốc, gioăng, bộ phận giảm chấn hoặc giá đỡ.

Tiêu chuẩn ASTM D430 cung cấp các thử nghiệm mỏi động so sánh cho vật liệu cao su và vải cao su. Tiêu chuẩn này nêu rõ rằng không có sự tương quan chính xác nào với điều kiện sử dụng thực tế vì điều kiện sử dụng rất khác nhau. Thử nghiệm trên mẫu thử không thể tái tạo hình dạng đúc, tải trọng ban đầu và nhiệt độ của dây chuyền sản xuất.

Tiêu chuẩn ASTM D471 đánh giá sự thay đổi sau khi tiếp xúc với chất lỏng có kiểm soát, còn ASTM D575 đo lường hành vi chịu nén. Chúng có thể giúp so sánh các vật liệu, nhưng không tiêu chuẩn nào thể hiện độ tin cậy theo chu kỳ, hiệu suất kẹp hoặc độ chính xác của máy móc đối với các bộ phận cao su trong dây chuyền sản xuất tự động.

Trình tự xác thực bộ phận hoàn thiện

Bắt đầu bằng việc xác định đặc điểm vật liệu, kích thước và tình trạng trực quan. Kiểm tra các cạnh niêm phong, thành mềm, các chi tiết ghép nối và các khu vực đã được cắt gọt. Lắp ráp các bộ phận bằng dụng cụ sản xuất trên phần cứng khớp nối theo giới hạn dung sai cho phép.

Chạy thử nghiệm chức năng ở tốc độ chậm để xác nhận sự phù hợp và hoạt động cơ bản, sau đó tăng tốc độ lên mức sản xuất dự kiến. Đo lường các thông số liên quan đến công việc của chi tiết: rò rỉ chân không, tỷ lệ lấy mẫu thành công, ma sát, độ dịch chuyển, lực tác động, độ rung hoặc thời gian chu kỳ.

Thêm các điều kiện nhiệt độ, độ nhiễm bẩn, hóa chất và làm sạch đã được chỉ định. Sử dụng các sản phẩm tiêu biểu, vì sự khác biệt về bề mặt có thể chi phối kết quả kẹp giữ. Bao gồm các điểm dừng và khởi động lại đã được lên kế hoạch khi chi tiết nguội hoặc thư giãn trong thời gian chờ.

Tiếp tục thực hiện chu kỳ kiểm tra tương ứng với khoảng thời gian bảo trì đề xuất. Kiểm tra lại các số liệu ban đầu theo kế hoạch. Sau khi kiểm tra, hãy kiểm tra các vết nứt, độ mài mòn, biến dạng vĩnh viễn, sự dịch chuyển của chất kết dính và bất kỳ sự chuyển dịch cặn bẩn nào sang sản phẩm hoặc máy móc.

Xác định giới hạn chấp nhận được trước khi thử nghiệm. Một tuyên bố như "không có lỗi" là quá mơ hồ đối với một dây chuyền sản xuất tốc độ cao. Kế hoạch cần xác định các lỗi cho phép như bỏ sót linh kiện, rò rỉ, thay đổi lực, rung động, sai lệch kích thước và hư hỏng có thể nhìn thấy.

Thông tin cần thiết trước khi phát triển

Cung cấp thời gian chu kỳ, tốc độ, gia tốc, hành trình, điều kiện va đập và số chu kỳ hàng năm. Thêm thông tin về diện tích bề mặt sản phẩm, mức độ chân không, áp suất, tải trọng, nhiệt độ, hóa chất, quy trình làm sạch, bôi trơn và không gian lắp đặt có sẵn.

Nêu rõ giới hạn chức năng và hậu quả của sự cố. Các chi tiết hữu ích bao gồm tỷ lệ lỗi chọn cho phép, thời gian nhả khuôn, rò rỉ, thời gian ổn định, ký hiệu sản phẩm và khoảng thời gian thay thế dự kiến. Ảnh hoặc video về chuyển động có thể làm rõ các tải trọng khó thể hiện trên bản vẽ chi tiết.

Làm việc với Yida

Công ty TNHH Sản phẩm Cao su Chính xác Dalian Yida chuyên phát triển các bộ phận đàn hồi đúc khuôn cho thiết bị do khách hàng thiết kế. Quá trình đánh giá của chúng tôi bao gồm khả năng đúc khuôn, các tùy chọn hợp chất, hình dạng quan trọng và các đặc điểm kiểm tra đối với các bộ phận được sử dụng trong hệ thống xử lý tự động, làm kín, giảm chấn và bảo vệ.

Điểm xuất phát hữu ích nhất là tình trạng dây chuyền sản xuất chứ không phải là yêu cầu vật liệu chung chung. Khi có sẵn dữ liệu về tốc độ, chuyển động, môi trường và kết quả chấp nhận, Yida có thể hỗ trợ lập kế hoạch mẫu cho các bộ phận cao su tự động hóa tốc độ cao mà không cần coi thử nghiệm vật liệu tiêu chuẩn là bằng chứng về hiệu suất của sản phẩm hoàn thiện trên dây chuyền.