Hướng dẫn lựa chọn robot Descartes – mô-men, chu kỳ, điều khiển và RFP cho nhà máy tại Thái Lan

Mở đầu: không thể chọn robot Descartes chỉ bằng khối lượng tải và hành trình trong catalog

Có những trường hợp việc lựa chọn robot Descartes chỉ dừng lại ở hai cột “khối lượng tải tối đa” và “hành trình” trong catalog. Một nhà máy đưa robot Descartes 2 trục vào công đoạn chuyển phôi từ khay sang băng tải, nhưng vì gắn phôi ở đầu một cánh tay dài nên ray dẫn hướng bị mòn sớm. Takt time tính từ tốc độ tối đa trong catalog lại không đạt được trên thực tế. Việc phân chia tín hiệu với PLC cấp trên mãi không chốt được nên thời gian khởi động dây chuyền bị kéo dài. Những yêu cầu tư vấn như vậy không hiếm ở các nhà máy vốn Nhật Bản tại Thái Lan.

Trước hết, xin tóm tắt quan điểm của bài viết. Bài viết này cho rằng việc lựa chọn robot Descartes được quyết định bởi 3 yếu tố sau.

• (1) Tải trọng và mô-men: mô-men tác dụng lên từng trục, tính từ khối lượng và vị trí trọng tâm (độ lệch, offset) của phôi và tay gắp, cùng với cấu hình đỡ một đầu (kiểu tay, arm type) hay đỡ hai đầu (kiểu gantry)
• (2) Điều kiện chuyển động và phương thức truyền động: quãng đường di chuyển, tốc độ, gia tốc tính ngược từ takt time, và phương thức truyền động như vít me bi, đai, thanh răng bánh răng, động cơ tuyến tính
• (3) Điều khiển, giao tiếp, an toàn: dùng bộ điều khiển chuyên dụng hay điều khiển trực tiếp từ PLC, tín hiệu với cấp trên, về gốc (homing), chức năng an toàn

Ngoài ra, bài viết bổ sung thêm (4) quãng đường cơ sở của tuổi thọ (giá trị được tính với giả định chạy bao nhiêu km) và độ chính xác của bề mặt lắp đặt, ghi các nội dung này vào RFP (hồ sơ mời chào giá), rồi kiểm tra lại tại FAT (kiểm tra trước khi xuất xưởng) và SAT (nghiệm thu tại hiện trường). Đó là lập trường của bài viết này.

(1) và (2) trông như hai hạng mục riêng biệt, nhưng chúng không độc lập với nhau. Gia tốc xuất hiện cả trong công thức tính mô-men lẫn trong hệ số của phép tính tuổi thọ, nên hai yếu tố này tác động theo kiểu nhân lên nhau. Điểm này sẽ được giải thích ở các chương sau, dựa trên tài liệu công khai của các nhà sản xuất.

Bài viết này không phải là khuyến nghị hay xếp hạng một sản phẩm cụ thể nào. Các số liệu và chức năng sản phẩm được giới thiệu dựa trên tài liệu công khai của từng hãng, dưới dạng “hãng đó giải thích rằng…”. Ngày truy cập của tất cả các nguồn là ngày 15 tháng 10 năm 2026. Phần ước tính chi phí ở nửa sau là các con số giả định được đặt ra riêng cho bài viết này.

Vì sao lúc này các nhà máy tại Thái Lan cân nhắc robot Descartes

Tại Thái Lan, xu hướng đầu tư vào tự động hóa vẫn tiếp diễn. Theo thông cáo của Ủy ban Đầu tư Thái Lan (BOI) (PR No.117/2569, ngày 23 tháng 7 năm 2026), trong tháng 1 đến tháng 6 năm 2026, số hồ sơ đăng ký ưu đãi đầu tư là 1.299 hồ sơ, khoảng 1,47 nghìn tỷ baht, tăng 37% so với cùng kỳ năm trước. Trong đó, lĩnh vực máy móc, tự động hóa và robot có 82 hồ sơ, khoảng 13,1 tỷ baht. Chính sách “Smart and Sustainable Industry”, nhắm tới việc thay mới máy móc, ứng dụng công nghệ số, đưa tự động hóa và robot vào sản xuất, có 132 hồ sơ, khoảng 17,2 tỷ baht. Tất cả đều là số liệu tính theo hồ sơ “đăng ký”, khác với số liệu tính theo hồ sơ “được phê duyệt”.

Về robot nói chung, có báo cáo World Robotics 2026 do Liên đoàn Robot Quốc tế (IFR) công bố ngày 24 tháng 9 năm 2026. Theo IFR, năm 2025 số robot công nghiệp đang vận hành trong các nhà máy trên thế giới là 5 triệu robot, tăng 9% so với năm trước, và số lượng lắp đặt trong năm là hơn 600.000 robot, tăng 11%. IFR công bố rằng số lắp đặt tại Trung Quốc năm 2025 là 354.000 robot, chiếm 59% của thế giới. Đây là số liệu của toàn thế giới. Số lượng robot lắp đặt hay đang vận hành tại Thái Lan không xác nhận được trong nội dung các tài liệu công khai của IFR (thông cáo báo chí và tài liệu họp báo).

Các số liệu về phía sản xuất thì không đồng nhất. Theo công bố của Liên đoàn Công nghiệp Thái Lan (FTI) mà chúng tôi kiểm tra qua trang tổng hợp Trading Economics (thông tin thứ cấp), sản lượng ô tô tháng 8 năm 2026 là 124.646 chiếc, tăng 10,93% so với cùng tháng năm trước; doanh số bán trong nước tháng 8 là 59.808 chiếc, tăng 25,59% so với cùng tháng năm trước. Mặt khác, xuất khẩu tháng 8 giảm 2,04% so với cùng tháng năm trước, và FTI dự báo sản lượng cả năm 2026 sẽ giảm 3,33% so với năm trước. Theo bản tin của Reuters (đăng trên The Star, ngày 30 tháng 9 năm 2026), chỉ số sản xuất công nghiệp chế tạo (MPI) tháng 8 năm 2026 tăng 4,44% so với cùng tháng năm trước. Cần lưu ý rằng Bộ Công nghiệp đã sửa đổi phương pháp tính MPI, bổ sung các sản phẩm điện tử và thay đổi trọng số.

Đây là số liệu của toàn Thái Lan hoặc của thế giới, không phản ánh nguyên trạng tình hình của từng nhà máy. Việc có đưa robot Descartes vào công đoạn của nhà máy mình hay không, cách thực tế là quyết định dựa trên số đo thực tế về thời gian thao tác và takt time, như sẽ trình bày ở các chương sau.

Robot Descartes là gì: tên gọi, cấu hình và khác biệt với SCARA, robot khớp nối

Tên gọi và định nghĩa

Bài viết này dùng “robot Descartes” làm tên gọi chung. Đây là loại robot ghép các trục chuyển động thẳng vuông góc với nhau và xác định vị trí bằng tọa độ X, Y, Z, còn được gọi là “robot tọa độ Descartes” hay “robot Cartesian (Cartesian robot)”. Cấu hình dạng cổng, trong đó trục X được đỡ bởi 2 ray song song, thường được gọi là “robot gantry”, và tên gọi này được dùng để chỉ robot Descartes kiểu gantry.

IFR nêu Cartesian robot (còn gọi là rectangular robot, gantry robot) là một trong các phân loại cơ cấu dựa trên ISO 8373:2021, và giải thích đó là robot “có trục của 3 khớp tịnh tiến tạo thành hệ tọa độ Descartes”. Định nghĩa robot công nghiệp của IFR lấy tiền đề là tay máy (manipulator) có thể lập trình với từ 3 trục trở lên. Vì vậy, bài viết này hiểu rằng thiết bị 2 trục hoặc bộ chấp hành (actuator) đơn trục đứng riêng có thể không nằm trong thống kê của IFR (bài viết không khẳng định điều này).

Các kiểu cấu hình

Cách phân loại cấu hình hơi khác nhau giữa các hãng.

Yamaha Motor, trong catalog robot Descartes XY-X của hãng, trình bày các biến thể cánh tay như sau.

• Arm type (kiểu tay): kiểu mà bàn trượt (carriage) của trục Y di chuyển
• Gantry type (kiểu gantry): kiểu mà đầu mút của trục Y được đỡ bằng ray dẫn hướng
• Moving arm type: kiểu mà chính cánh tay trục Y di chuyển
• Pole type: kiểu mà bàn trượt của trục Y di chuyển lên xuống
• XZ type

Festo giải thích rằng các cấu hình có thể chọn trong công cụ cấu hình Handling Guide Online của hãng là “Single-axis system (đơn trục)”, “2D linear gantry”, “2D planar surface gantry”, “3-dimensional gantry”, “3D cantilever system (3 trục kiểu đỡ một đầu)”.

igus giải thích cấu hình cơ bản của robot Descartes gồm trục cơ sở (trục X), trục ngang đặt trên đó (trục Y) và trục đỡ một đầu (trục Z). Hãng cho biết trục cơ sở thường được cấu thành từ 2 trục và một trục truyền (shaft) đồng bộ để 2 trục chạy song song, nhờ đó độ bền kết cấu được nâng lên.

Bài viết này xem xét cấu hình theo 5 nhóm lớn: robot đơn trục, 2 trục kiểu tay (đỡ một đầu), 2 trục kiểu gantry (đỡ hai đầu), 3 trục (XYZ), và 3 trục kiểu đỡ một đầu. Robot đơn trục cũng là thành phần cấu tạo nên robot Descartes. Nếu ứng dụng chỉ cần một trục để đẩy, cấp hoặc định vị, đôi khi xi lanh điện là đủ. Cách chọn loại này được trình bày trong bài viết về lựa chọn xi lanh điện.

Khác biệt với SCARA và robot khớp nối

Về khác biệt giữa robot Descartes với SCARA và robot khớp nối (articulated), các hãng giải thích như sau. Tất cả đều là phần tự giới thiệu của nhà sản xuất.

• IAI (trang châu Âu): do có cấu trúc dạng mô-đun nên không bị quá khổ, chiếm ít diện tích hơn robot khớp nối. Kết cấu hình hộp nên ổn định và chịu uốn tốt. Lập trình đơn giản, chẳng hạn chuyển động lên xuống chỉ cần điều khiển 1 trục. Chi phí mua và bảo trì thường thấp hơn các robot phức tạp như robot khớp nối 6 trục. Vùng làm việc mở rộng tỷ lệ thuận với chiều dài trục. Phù hợp với các công đoạn dùng lực như ép, siết vít, phay.
• igus (bài blog ngày 6 tháng 4 năm 2020): không cần chuyển đổi lệnh chuyển động sang động học của robot nên việc lập trình rất đơn giản. Robot khớp nối có hình dạng cố định và không thể tích hợp vào mọi loại máy, thường được đặt độc lập bên ngoài máy. Vùng làm việc của SCARA có hình quả thận (kidney-shaped), tốc độ chậm hơn robot delta và nhanh hơn robot Descartes.
• Epson (trang của pháp nhân tại Ấn Độ): về dòng SCARA treo trần RS, hãng giải thích rằng do diện tích lắp đặt bằng không (zero footprint) nên có thể thay thế robot Descartes, robot gantry và SCARA thông thường. Đây là ví dụ về góc nhìn của một nhà sản xuất đề xuất dùng SCARA thay cho robot Descartes.

Bài viết này không khẳng định loại nào rẻ hơn hay loại nào chính xác hơn. Các tiêu chí để phán đoán gồm 5 điểm: hình dạng vùng làm việc (hình chữ nhật, hay hình quả thận hoặc cung tròn), độ cứng vững, công sức lập trình, diện tích lắp đặt, và khả năng kéo dài trục để mở rộng vùng làm việc. Phần so sánh 5 kiểu robot như robot khớp nối, SCARA, robot song song (parallel link) được tổng hợp trong bài viết so sánh 5 kiểu robot công nghiệp.

Việc cần quyết định đầu tiên: danh sách phôi, tay gắp và chuyển động

Trước khi mở catalog của từng model, hãy lập danh sách phôi, tay gắp và chuyển động. Yamaha Motor giải thích bước đầu tiên khi chọn robot Descartes là “xác nhận model phù hợp với ứng dụng và phạm vi chuyển động”. Hướng dẫn lựa chọn robot 2 trục của hãng tiến hành theo thứ tự sau.

1. Chọn biến thể cánh tay (kiểu tay, kiểu gantry…)
2. Chọn từ bảng hàng thỏa mãn hành trình trục Y và khối lượng tải
3. Chọn loại cáp
4. Chọn hành trình trục X
5. Chọn tốc độ
6. Xác định mã model

Festo giải thích rằng các thông tin đầu vào của công cụ cấu hình Handling Guide Online là “Payload (khối lượng tải)”, “Drive system of the axis (phương thức truyền động của trục)”, “Distance from the centre of the load (khoảng cách từ trọng tâm tải)”, “Working stroke (hành trình làm việc)”, “Reference cycle (chu kỳ tham chiếu)”. Có thể thấy tải trọng và khoảng cách trọng tâm (yếu tố 1), hành trình, chu kỳ tham chiếu và phương thức truyền động (yếu tố 2) chính là các mục đầu vào.

Để chuẩn bị đầy đủ các đầu vào này, bài viết khuyến nghị lập trước một bảng danh sách như sau.

Trong bảng này, mục dễ bị bỏ sót nhất là khối lượng và vị trí trọng tâm của tay gắp. Nếu chỉ so khối lượng phôi với khối lượng tải, không tính trọng lượng tay gắp, đồ gá và khoảng nhô ra ở đầu cánh tay, thì không thể ước tính được mô-men của yếu tố (1). Phương thức tay gắp và cách tính lực kẹp được trình bày trong bài viết về lựa chọn tay gắp robot. Bài viết này chỉ nhấn mạnh một điểm: khối lượng và trọng tâm của tay gắp là đầu vào cho việc lựa chọn phía robot.

Khối lượng tải thay đổi theo phương pháp tính và điều kiện của nhà sản xuất

Khi đọc “khối lượng tải tối đa” trong catalog, cần xác nhận đó là giá trị ở điều kiện nào. Lý do là ngay cả cùng một model, giá trị vẫn thay đổi theo tư thế lắp đặt, bước vít (lead) và hành trình.

Ví dụ cùng model nhưng thay đổi theo bước vít và tư thế

Trong bảng thông số của robot đơn trục FLIP-X T4L của Yamaha Motor (đường kính vít me bi 8 mm, hành trình 50–400 mm), các giá trị sau được nêu theo từng bước vít.

Nguồn: Bảng thông số FLIP-X của Yamaha Motor (T4L). Độ chính xác lặp lại vị trí là ±0,02 mm (theo chú thích của hãng là giá trị khi tiếp cận từ một phía).

Khi giảm bước vít, tốc độ giảm xuống, còn lực đẩy và khối lượng tải ở tư thế thẳng đứng tăng lên. Cũng có thể thấy khối lượng tải chênh lệch lớn giữa tư thế nằm ngang và thẳng đứng.

Với dòng Robonity của Yamaha Motor (thông số đăng trên MonotaRO), cũng đọc được xu hướng tương tự. LBAS04-6AP (bước vít 6 mm) đạt 400 mm/s, khối lượng tải nằm ngang 20 kg, thẳng đứng 5 kg, lực đẩy định mức 141 N. LBAS04-12AP (bước vít 12 mm) đạt 800 mm/s, nằm ngang 12 kg, thẳng đứng 2 kg, lực đẩy định mức 71 N. LGXS12-5 (bước vít 5 mm) đạt 300 mm/s, nằm ngang 115 kg, thẳng đứng 45 kg, lực đẩy định mức 1.360 N; LGXS12-10 (bước vít 10 mm) đạt 600 mm/s, nằm ngang 95 kg, thẳng đứng 25 kg, lực đẩy định mức 678 N.

Với robot 2 trục, giá trị thay đổi theo hành trình trục Y

Với XY-X của Yamaha Motor, khối lượng tải tối đa của robot 2 trục được nêu trong bảng theo từng hành trình trục Y (sẽ được trình bày thành bảng ở chương sau nữa). Trong tài liệu dòng sản phẩm của hãng, khối lượng tải tối đa của XY-X được nêu từ 4,5 kg của PXYx đến 40 kg của HXYx và HXYLx, kèm chú thích rằng đây là giá trị ở kiểu tay và loại dùng xích dẫn cáp. Khi cấu hình thay đổi thì giá trị cũng thay đổi, nên cần đọc mã model và cấu hình đi cùng nhau.

Bản thân phương pháp tính đã khác nhau giữa các nhà sản xuất

Trên màn hình lọc robot đơn trục của MISUMI (Nhật Bản), các mục “khối lượng tải tối đa (nằm ngang/thẳng đứng)” và “lực đẩy tối đa” có chú thích “Phương pháp tính khác nhau tùy theo nhà sản xuất. Vui lòng xem dữ liệu kỹ thuật của từng nhà sản xuất để biết chi tiết”. Festo ghi khối lượng tải tối đa của gantry tuyến tính và gantry mặt phẳng là “Dependent on the selected dynamic response (phụ thuộc vào đặc tính động đã chọn)”.

Vì vậy, bài viết này không khuyến nghị so sánh khối lượng tải theo kiểu đặt các nhà sản xuất cạnh nhau. Trước khi so sánh, hãy thống nhất xem đó là giá trị ở điều kiện nào về tư thế, bước vít, tốc độ, gia tốc, độ lệch và hành trình. Nếu không thống nhất được, cách dễ kiểm chứng hơn là gửi bảng danh sách của nhà máy mình (chương trước) cho từng hãng và yêu cầu họ trả lời liệu có đáp ứng được ở điều kiện đó hay không.

Mô-men cho phép và độ nhô cho phép: trọng tâm lệch làm rút ngắn tuổi thọ

Xét mô-men theo 3 phương

IAI xem mô-men cho phép của robot đơn trục là đại lượng thể hiện khả năng chịu tải của ray dẫn hướng tuyến tính (linear guide) tích hợp bên trong, và nêu theo 3 phương: Ma (pitching), Mb (yawing), Mc (rolling). Tài liệu kỹ thuật của hãng đưa ra công thức tính mô-men theo từng phương từ khối lượng phôi m1, khối lượng giá đỡ m2, khoảng cách đến trọng tâm của từng phần và gia tốc a (G).

Hãng chia mô-men cho phép thành 2 loại.

• Mô-men cho phép tĩnh: giá trị lớn nhất được phép tác dụng khi dừng. Hãng xem đây là “chỉ số hư hỏng (an index for damage)”
• Mô-men cho phép động: giá trị dùng để tính tuổi thọ định mức tiêu chuẩn. Hãng xem đây là “chỉ số tuổi thọ (an index for service life)”

Ngoài ra, hãng giải thích rằng giá trị cho phép tĩnh của loại bàn (table type) là giá trị ngay trên khối dẫn hướng, khi điểm tác dụng lùi xa thì độ võng và xoắn của bàn tăng lên, có nguy cơ gây hư hỏng.

Với FLIP-X T4L của Yamaha Motor, mô-men cho phép tĩnh được nêu là MY 15 N·m, MP 19 N·m, MR 18 N·m.

Độ nhô cho phép đi kèm tiền đề về tuổi thọ

Yamaha Motor định nghĩa “độ nhô cho phép (Allowable overhang)” của FLIP-X T4L là “khoảng cách từ tâm mặt trên con trượt đến trọng tâm vật được vận chuyển, khi tuổi thọ ray dẫn hướng là 10.000 km”. Hãng còn chú thích thêm “tuổi thọ được tính với model hành trình 300 mm”.

Dưới đây là ví dụ giá trị theo từng điều kiện, lấy từ bảng của hãng.

Nguồn: Bảng thông số FLIP-X của Yamaha Motor (T4L). Giá trị tính với tuổi thọ ray dẫn hướng 10.000 km và model hành trình 300 mm. Với tư thế thẳng đứng, chỉ xác nhận được giá trị phương A và phương C.

Cùng điều kiện nằm ngang, bước vít 12 mm, khi khối lượng tăng từ 2 kg lên 4,5 kg thì độ nhô cho phép phương A thu hẹp từ 433 mm xuống 223 mm. Ngoài ra, ở điều kiện treo tường, bước vít 2 mm, 6 kg, độ nhô cho phép phương B là 0 mm. Có thể thấy ngay cả cùng một sản phẩm, khoảng cách được phép lệch trọng tâm thay đổi rất lớn theo tư thế và khối lượng.

(1) và (2) tác động theo kiểu nhân lên nhau

Đến đây, xin giải thích điểm cốt lõi trong quan điểm của bài viết. Trong công thức của IAI, gia tốc a (G) xuất hiện trong phép tính mô-men động Ma và Mb. Hơn nữa, trong phép tính tuổi thọ của hãng, hệ số tải fw được phân theo độ lớn của gia tốc và giảm tốc.

Nguồn: IAI General Catalog 2020 Technical Reference.

Nghĩa là, nếu tăng gia tốc để rút ngắn takt time, mô-men tác dụng sẽ tăng, đồng thời hệ số tải cũng tăng. Đối với độ lệch trọng tâm (yếu tố 1) và gia tốc (yếu tố 2), có trường hợp dù đã chừa dư riêng cho từng yếu tố vẫn không đủ. Trong bảng của T4L của Yamaha Motor cũng vậy, khi thay đổi bước vít thì khối lượng tải, tốc độ tối đa và độ nhô cho phép cùng thay đổi.

Vì vậy, bài viết này khuyến nghị xuất trọng tâm tổng hợp của tay gắp và phôi từ CAD, tính Ma, Mb, Mc của từng trục đến cả giá trị khi gia tốc và giảm tốc, rồi so sánh với cả giá trị cho phép tĩnh và động. Hãy yêu cầu bản tính này trong RFP và khi nghiệm thu thì kiểm tra xem các tiền đề có thay đổi hay không. Cách tính tuổi thọ và dự tải (preload) của ray dẫn hướng tuyến tính tích hợp trong trục được trình bày chi tiết trong bài viết về lựa chọn linear guide.

Cách chọn giữa đỡ một đầu (kiểu tay) và đỡ hai đầu (kiểu gantry)

Những gì đọc được từ bảng của Yamaha

Trích từ hướng dẫn lựa chọn robot 2 trục trong catalog XY-X của Yamaha Motor, khối lượng tải tối đa của kiểu tay và kiểu gantry theo từng hành trình trục Y như sau. Hãng định nghĩa kiểu gantry là “kiểu mà đầu mút của trục Y được đỡ bằng ray dẫn hướng”.

Nguồn: Yamaha Motor XY-X Cartesian robots catalog (hướng dẫn lựa chọn robot 2 trục).

Từ bảng này có thể đọc được xu hướng: với kiểu tay, hành trình trục Y càng dài thì khối lượng tải tối đa càng giảm, còn kiểu gantry trong cùng dòng giữ được khối lượng tải đến hành trình trục Y dài hơn. Ví dụ với MXYx, ở trục Y 650 mm, kiểu tay là 16 kg, kiểu gantry là 30 kg. Tuy nhiên, đây là xu hướng mà bài viết đọc ra từ bảng, chứ Yamaha Motor không giải thích bằng văn bản rằng “kiểu đỡ một đầu thì…”.

Kiểu đỡ hai đầu đi kèm điều kiện về lắp đặt và đồng bộ

Do trục Y được đỡ ở cả hai đầu, kiểu gantry cần 2 trục (hoặc ray dẫn hướng) song song theo phương X. Vì vậy, độ song song của 2 trục và độ chính xác của bề mặt lắp đặt trở thành vấn đề.

• IAI giải thích rằng với gantry dùng 2 trục X (X1, X2), mối nối giữa trục X2 và trục Y được làm theo “kết cấu giá đỡ chốt (pin bracket)” để hấp thụ sai số song song giữa X1 và X2. Đây là kết cấu trong đó X1 và Y được nối cứng, giá đỡ phía Y có thể điều chỉnh theo phương xoay bằng 1 chốt song song, còn Y và X2 có thể trượt theo phương dọc trục nhờ 2 chốt nối.
• Festo giải thích rằng mô-đun X của gantry mặt phẳng được cấu thành bởi “2 trục truyền động nối với nhau bằng trục nối (YXCF)” hoặc “1 trục truyền động và một trục dẫn hướng riêng (YXCF-B)”.
• igus, như đã nêu, giải thích rằng trục cơ sở thường được cấu thành từ 2 trục và một trục truyền đồng bộ.

Giá trị yêu cầu đối với bề mặt lắp đặt sẽ được tổng hợp ở các chương sau (chương RFP). Việc chọn đỡ một đầu hay đỡ hai đầu được quyết định không chỉ dựa vào bảng khối lượng tải, mà còn tính đến việc có chuẩn bị được bề mặt lắp đặt hay không và cách đồng bộ 2 trục.

Với trục dài, cần xác nhận tiền đề về độ võng

Bosch Rexroth đưa ra ví dụ biểu đồ độ võng của mô-đun tuyến tính: với MKK-080, khi L = 3.000 mm, F = 1.500 N thì f = 1,8 mm, fmax = 2,3 mm và “không cần gối đỡ bổ sung”. Tuy nhiên, hãng giải thích rằng biểu đồ này có tiền đề là “cố định chắc chắn ở hai đầu (mỗi bên 200–250 mm), mỗi bên 6–8 bu lông, đế lắp đặt được cố định”. Khi dùng trục dài theo kiểu đỡ một đầu hoặc với ít điểm lắp đặt, điều kiện sử dụng sẽ nằm ngoài tiền đề này.

Tính ngược từ takt time: quãng đường, tốc độ, gia tốc và chu kỳ thực tế

Không tính chỉ bằng tốc độ tối đa trong catalog

Sai lầm thường gặp khi ước tính takt time là lấy quãng đường di chuyển chia cho tốc độ tối đa trong catalog để ra thời gian di chuyển. Chuyển động thực tế gồm 4 đoạn: tăng tốc, tốc độ không đổi, giảm tốc và ổn định (settling). Nếu quãng đường di chuyển ngắn, robot bắt đầu giảm tốc trước khi đạt tốc độ tối đa, nên tốc độ tối đa không phát huy tác dụng. Thời gian của 1 chu kỳ còn bao gồm thêm thời gian đóng mở tay gắp, thời gian tạo chân không, thời gian trao đổi tín hiệu với cấp trên và thời gian chờ.

Bài viết này khuyến nghị tính ngược takt time theo thứ tự sau.

1. Đo thực tế thao tác hiện tại và xác định thời gian mục tiêu của 1 chu kỳ
2. Từ thời gian mục tiêu, trừ đi thời gian gắp, nhả, trao đổi tín hiệu và chờ để ra thời gian dành cho di chuyển
3. Từ quãng đường di chuyển và điểm trung gian của từng trục, tính tốc độ và gia tốc cần thiết
4. Với gia tốc đó, kiểm tra xem mô-men và tuổi thọ ở chương trước nữa có đáp ứng được không
5. Nếu không đáp ứng được, quay lại một trong các phương án: giảm gia tốc, làm nhẹ tay gắp, kéo trọng tâm lại gần, chuyển cấu hình sang kiểu gantry, thay đổi phương thức truyền động

Bước kiểm tra thứ 4 chính là phần mà (1) và (2) tác động theo kiểu nhân lên nhau. Việc công cụ cấu hình của Festo lấy “Reference cycle (chu kỳ tham chiếu)” làm đầu vào cũng được cho là vì model có thể chọn thay đổi theo điều kiện chuyển động. Yamaha Motor cung cấp chức năng mô phỏng thời gian chu kỳ và tuổi thọ trên trang dành cho thành viên (bài viết này không sử dụng).

Với hành trình dài, mức cài đặt tốc độ có thể bị hạ xuống

Với trục truyền động bằng vít me bi, tốc độ có thể bị giới hạn khi hành trình dài. Yamaha Motor chú thích về MXYx và HXYx của XY-X rằng “khi hành trình trục X dài hơn 850 mm, tùy điều kiện vận hành có thể xảy ra cộng hưởng của vít me bi (tốc độ tới hạn)”, và bảng trong catalog cho thấy ở hành trình dài, mức cài đặt tốc độ được hạ từ 80% xuống 40% (từ 1.200 mm/s xuống 480 mm/s). PXYx cũng có chú thích cùng nội dung cho trường hợp vượt quá 650 mm. Điều đó có nghĩa là nếu lấy hành trình dài hơn, tốc độ tối đa có thể giảm xuống tương ứng. Khi xem xét phần dư hành trình, cần kiểm tra cả ảnh hưởng đến tốc độ.

So sánh phương thức truyền động: vít me bi, đai, thanh răng bánh răng, động cơ tuyến tính

Thông số công khai theo từng sản phẩm

Về phương thức truyền động, bài viết không khái quát hóa kiểu “đai thì độ chính xác thấp” hay “vít me bi thì chậm”. Ở đây chỉ liệt kê các giá trị theo từng sản phẩm đã xác nhận được trong tài liệu công khai của các hãng. Sản phẩm khác nhau thì điều kiện cũng khác nhau, nên bảng này không thể hiện ưu thế hay nhược điểm giữa các phương thức.

Nguồn: Bosch Rexroth Linear modules MKK, MKR, MLR (R999000496/2026-06), Drives&Controls (ngày 29 tháng 6 năm 2022), catalog XY-X của Yamaha Motor. Độ chính xác lặp lại vị trí của Yamaha Motor theo chú thích của hãng là giá trị khi tiếp cận từ một phía.

Điều có thể nói từ bảng này chỉ dừng ở xu hướng của từng sản phẩm. Với XY-X của Yamaha Motor, loại truyền động đai (FXYBx, SXYBx) đạt ±0,04 mm, 1.875 mm/s và đáp ứng hành trình dài, còn các loại truyền động vít me bi như HXYx đạt ±0,01 mm, 1.200 mm/s. Với Bosch Rexroth, MKK dùng vít me bi đạt đến ±0,005 mm, còn MKR dùng đai đạt đến ±0,05 mm, đến 5 m/s, dài nhất 9.800 mm.

Vít me bi

Với vít me bi, bước vít quyết định sự phân bổ giữa tốc độ và lực đẩy (xem ví dụ FLIP-X T4L và Robonity ở trên). Ở hành trình dài có thể phát sinh giới hạn về tốc độ tới hạn (chương trước). Bosch Rexroth giải thích rằng với MKK-080, -110, -140, khi dùng gối đỡ vít (screw support, SPU), có thể chạy tốc độ cao với trục dài đến tối đa 5.400 mm (chỉ cho tư thế nằm ngang, tư thế thẳng đứng cần trao đổi riêng). Cách chọn cấp chính xác bước vít, dự tải và phương thức gối đỡ của vít me bi được trình bày trong bài viết về lựa chọn vít me bi.

Đai

Trong các sản phẩm ở bảng trên, truyền động đai nằm về phía hành trình dài và tốc độ cao. SXYBx của Yamaha Motor có X 150–3.050 mm, MKR của Bosch Rexroth dài nhất 9.800 mm. Về độ chính xác lặp lại vị trí, giá trị được nêu lớn hơn so với các sản phẩm truyền động vít me bi trong bảng trên là FXYx và HXYx của Yamaha Motor và MKK của Bosch Rexroth. Hãy xác định trước công đoạn cần độ chính xác đến mức nào rồi mới so sánh.

Thanh răng bánh răng

Trong bảng trên, thanh răng bánh răng được dùng ở drylin XXL của igus. Sản phẩm này kết hợp 2 trục đai răng với 1 trục thanh răng bánh răng.

Cũng có phương án cho robot khớp nối chạy dọc từ đầu này đến đầu kia của nhà máy. Đó là cấu hình đặt robot khớp nối lên trục di chuyển đặt sàn, được trình bày trong bài viết về lựa chọn trục di chuyển robot (trục thứ 7). Việc vận chuyển ở hành trình dài nên ghép bằng robot Descartes hay bằng trục di chuyển cùng robot khớp nối được so sánh dựa trên nội dung công việc và diện tích lắp đặt.

Động cơ tuyến tính

Danh mục robot đơn trục của MISUMI (Nhật Bản) có “Linear motor actuator 6 series” (bộ chấp hành động cơ tuyến tính dòng 6), hành trình 40–1.360 mm, khối lượng tải tối đa nằm ngang 15 kg, thẳng đứng 5 kg. Hãng giải thích “Nếu quý khách đang cân nhắc độ chính xác lặp lại vị trí, tốc độ cao, hành trình dài, điều khiển nhiều bàn trên cùng một trục, vui lòng cân nhắc từ sản phẩm này”. Hệ thống vận chuyển dùng động cơ tuyến tính để di chuyển độc lập nhiều bộ phận chuyển động (mover) được trình bày trong bài viết về lựa chọn hệ thống vận chuyển tuyến tính.

Độ rộng của các lựa chọn

Trên màn hình lọc robot đơn trục của MISUMI (Nhật Bản), có 7 lựa chọn phương thức truyền động: “vít me bi cán, vít me bi mài, đai, bánh răng, vít trượt, động cơ tuyến tính, thanh răng và bánh răng”. Yếu tố quyết định phương thức là tốc độ và gia tốc đã tính ngược ở chương trước, độ chính xác dừng cần thiết, hành trình, cùng với điều kiện về mô-men và tuổi thọ. Bài viết khuyến nghị không quyết định tên phương thức trước.

Cách đọc độ chính xác lặp lại vị trí

“Lặp lại” và “tuyệt đối” là hai chỉ số khác nhau

Độ chính xác lặp lại vị trí là độ phân tán khi quay về cùng một điểm nhiều lần. Nó là chỉ số khác với việc đến được tọa độ mục tiêu chính xác đến đâu (độ chính xác định vị tuyệt đối). IAI nêu rằng cấp chính xác bước vít của vít me bi của hãng tương đương C5 hoặc C10 theo JIS B 1192, với C10 thì sai số lượng di chuyển đại diện trên mỗi 300 mm là ±210μm, đồng thời ghi rõ không bảo đảm độ chính xác định vị tuyệt đối (absolute positioning accuracy is not guaranteed). Điều đó có nghĩa là dù độ chính xác lặp lại là ±0,01 mm, giá trị tuyệt đối của tọa độ chưa chắc đã khớp với độ chính xác đó.

Cách đo khác nhau giữa các nhà sản xuất

Cách đo độ chính xác lặp lại vị trí khác nhau trong tài liệu của các nhà sản xuất như sau.

Nguồn: tài liệu công khai của từng hãng (xem phần tài liệu tham khảo).

Cách đo khi tiếp cận từ một phía và cách đo khi tiếp cận từ cả hai phía cho ra giá trị có ý nghĩa khác nhau, dù là cùng một máy. Lý do là khi tiếp cận từ cả hai phía, khe hở (backlash) của vít hoặc đai và chênh lệch khi đảo chiều (lost motion của IAI, độ rộng đảo chiều U của Bosch Rexroth) sẽ được tính vào. Như ví dụ của igus, cũng có trường hợp trên trang của cùng một sản phẩm xuất hiện các giá trị với tên chỉ số khác nhau. Nếu chỉ nhìn giá trị để so sánh, sẽ thành ra so sánh các con số có điều kiện khác nhau.

Chỉ định cách đo trong RFP

Bài viết này khuyến nghị ghi “cách đo độ chính xác lặp lại vị trí” vào RFP: tiếp cận từ một phía hay hai phía, số lượng và vị trí điểm đo (giữa và hai đầu…), số lần, các điều kiện như nhiệt độ, cách thể hiện kết quả (có hiển thị 1/2 chênh lệch lớn nhất dưới dạng ± hay không). Tại FAT, đặt phôi đại diện lên và đo theo phương pháp đã thống nhất. Giá trị có thể khác nhau giữa trạng thái có phôi và không có phôi, nên cũng cần quyết định trước sẽ đo ở trạng thái nào.

So sánh khi đã thống nhất quãng đường cơ sở của tuổi thọ

Quãng đường cơ sở khác nhau giữa các nhà sản xuất

Tuổi thọ của robot Descartes và robot đơn trục thường được thể hiện bằng quãng đường chạy (km), nhưng quãng đường cơ sở đó khác nhau giữa các nhà sản xuất.

Nguồn: IAI General Catalog 2020 Technical Reference, THK Service Life (KR), bảng thông số FLIP-X của Yamaha Motor.

Cùng là “giá trị cho phép”, nhưng giá trị với tiền đề 5.000 km và giá trị với tiền đề 10.000 km không thể so sánh trực tiếp với nhau. Bài viết này khuyến nghị không đặt tuổi thọ hay giá trị cho phép của các nhà sản xuất cạnh nhau, mà yêu cầu họ tính tuổi thọ theo điều kiện của nhà máy mình rồi so sánh các bản tính đó.

Công thức tuổi thọ và ví dụ tính của IAI

IAI đưa ra công thức tuổi thọ theo mô-men như sau.

L = (CM × fWS ÷ (M × fw × fα))³ × URL

Trong đó, L là tuổi thọ (km), CM là mô-men cho phép động, M là mô-men tác dụng, fWS là hệ số tải tiêu chuẩn (hãng nêu thông thường là 1,2), fw là hệ số tải (phân loại theo gia tốc, giảm tốc ở chương trước nữa), fα là hệ số lắp đặt, URL là tuổi thọ định mức tiêu chuẩn. Tất cả các hệ số đều nằm bên trong lũy thừa bậc 3.

Ví dụ tính của hãng như sau. Với RCP5-SA6C, nằm ngang, cố định toàn bộ mặt, gia tốc và giảm tốc 0,5G, phôi 8 kg (trọng tâm 100 mm), giá đỡ 2 kg (trọng tâm 50 mm), thì M = 8,82 N·m, CM = 24,6 N·m, fw = 1,25, và hãng nêu tuổi thọ là 95.980 km.

Ngoài ra, hãng giải thích rằng khi mô-men 0,5CM (một nửa mô-men cho phép động) tác dụng lên model có tuổi thọ định mức tiêu chuẩn 5.000 km, tuổi thọ sẽ là 40.000 km (gấp 8 lần). Đây là quan hệ: khi mô-men tác dụng giảm một nửa, do tác động theo lũy thừa bậc 3 nên tuổi thọ tăng gấp 8 lần. Nói ngược lại, nếu lệch trọng tâm ra xa hoặc tăng gia tốc làm mô-men tăng lên, tuổi thọ sẽ giảm theo lũy thừa bậc 3.

Phương pháp lắp đặt cũng nằm trong phép tính tuổi thọ

Hệ số lắp đặt fα của IAI là 1,0 với cố định toàn bộ mặt, 1,2 với cố định hai đầu và 1,5 với cố định một phần. Hãng giải thích rằng “về nguyên tắc, hãy sử dụng tất cả các lỗ ren trên mặt lắp đặt”. Nếu bớt bu lông lắp đặt, chính điều kiện của phép tính tuổi thọ sẽ thay đổi. Các hạng mục kiểm tra lắp đặt sẽ được tổng hợp ở chương RFP.

Điều khiển và giao tiếp: bộ điều khiển chuyên dụng hay điều khiển trực tiếp từ PLC

Phần được quyết định bởi điều khiển và giao tiếp (quan điểm của chúng tôi)

Các yếu tố (1) và (2) ở trên được tài liệu của nhà sản xuất trực tiếp xem là đầu vào của việc lựa chọn. Đối với yếu tố (3) gồm điều khiển, giao tiếp và an toàn, các nguồn không viết rằng “model được quyết định bởi yếu tố (3)”. Tuy nhiên, phần lớn sự chậm trễ khi khởi động và khó khăn trong bảo trì phát sinh ở đây, nên bài viết này cho rằng yếu tố (3) cũng là một trong các trục quyết định model và cấu hình. Đây là quan điểm thực tiễn của chúng tôi.

Ví dụ về các lựa chọn

Yamaha Motor nêu các mạng trường mà bộ điều khiển đa trục RCX340 hỗ trợ gồm CC-Link, DeviceNet, EtherNet/IP, Ethernet, EtherCAT, PROFIBUS, PROFINET. Phương thức phát hiện gốc được nêu gồm Absolute (tuyệt đối), Incremental (tương đối) và Semi-absolute (bán tuyệt đối).

Trên màn hình lọc robot đơn trục của MISUMI (Nhật Bản), mục “loại vào ra” có các lựa chọn như NPN, PNP, CC-Link, DeviceNet, Ethernet, EtherCAT, IO-Link, PROFINET, và phần driver cũng có các lựa chọn như “ME30 (EtherCAT / EtherNet/IP)”, “MA30 (positioner, xung)”.

IAI cung cấp phần mềm lựa chọn model (lựa chọn model nhiều điểm, lựa chọn model 2 điểm, lựa chọn model R-unit) và hướng dẫn lựa chọn bộ điều khiển.

Cách quyết định mà bài viết khuyến nghị

Dùng bộ điều khiển chuyên dụng để chạy các trục và trao đổi tín hiệu với PLC cấp trên qua I/O hoặc mạng trường, hay điều khiển trực tiếp servo amplifier hoặc driver từ PLC. Cả hai cách đều có ưu điểm và công sức riêng. Bài viết này khuyến nghị quyết định trước các điểm sau.

• Model PLC cấp trên và mạng trường, số trạm và số điểm I/O có thể dùng
• Đơn vị của lệnh chuyển động (chỉ định số vị trí hay chỉ định tọa độ)
• Tín hiệu bắt tay (khởi động, hoàn thành, lỗi, hoàn thành về gốc, sẵn sàng vận hành) và thời điểm
• Khi có lỗi, dùng tín hiệu nào để dừng cái gì và phục hồi ra sao
• Ai giữ chương trình và tham số, sao lưu ở đâu

Cách đặt hàng hệ thống servo và tiến hành FAT/SAT được tổng hợp trong bài viết về đặt hàng hệ thống điều khiển servo và FAT/SAT.

Thống nhất về về gốc

Việc về gốc có tác dụng cả khi khởi động lẫn khi phục hồi sau lỗi. Yamaha Motor nêu cảm biến tiệm cận dùng để phát hiện vị trí gốc là “loại tiếp điểm B (thường đóng)”, và giải thích rằng nếu thay bằng cảm biến tiếp điểm A (thường mở) thì không thể dùng để phát hiện vị trí gốc. Ngoài ra, hãng giải thích rằng FLIP-X T4L có thể chọn gốc ở phía đối diện với động cơ. Để không nhầm loại tiếp điểm khi thay linh kiện trong bảo trì, hãy ghi cả mã model cảm biến vào danh sách phụ tùng dự phòng.

Xử lý cáp

Cáp ở phần chuyển động là bộ phận dễ phát sinh hỏng hóc ở robot Descartes. XY-X của Yamaha Motor có loại dùng xích dẫn cáp và loại cáp tự đỡ (whipover). Hãng yêu cầu khi bổ sung cáp vào xích dẫn cáp phải giữ tỷ lệ chiếm chỗ ở mức 30% trở xuống. Về loại cáp tự đỡ, hãng giải thích rằng nếu đặt tải lên sẽ là nguyên nhân gây chùng hoặc đứt cáp, và với hành trình dài cũng có thể xuất hiện độ chùng. Dây của người dùng ở loại xích dẫn cáp được nêu là 10 lõi 0,3 sq. Loại cáp tự đỡ có sẵn dây của người dùng và ống khí (φ4×2 ống).

Nếu bổ sung dây điện hoặc ống khí của tay gắp về sau, điều kiện về tỷ lệ chiếm chỗ và độ chùng sẽ thay đổi. Hãy đính kèm danh sách cáp và ống vào RFP và xác nhận dùng loại nào, có thể bổ sung đến mức nào. Cách xem xét bán kính uốn và mức lấp đầy của xích dẫn cáp được trình bày trong bài viết về lựa chọn xích dẫn cáp.

An toàn: hàng rào, màn chắn sáng, vị trí của tiêu chuẩn và pháp luật

Bản sửa đổi năm 2025 của ISO 10218

Các tiêu chuẩn an toàn cho robot công nghiệp ISO 10218-1 và ISO 10218-2 đã được sửa đổi năm 2025. Theo The Robot Report (ngày 18 tháng 2 năm 2025), bản sửa đổi đã tích hợp các yêu cầu an toàn cho ứng dụng cộng tác (trước đây là ISO/TS 15066), làm rõ các yêu cầu an toàn chức năng, bổ sung yêu cầu an ninh mạng, và đưa vào nội dung về nạp và dỡ phôi thủ công cũng như bộ phận công tác cuối (end effector) (trước đây là TR 20218-1 và -2). Part 1 đề cập đến thiết kế và chế tạo robot, Part 2 đề cập đến thiết kế và tích hợp ứng dụng robot công nghiệp và cell robot.

Bài báo đó trích dẫn định nghĩa robot công nghiệp của ISO 10218-1:2025 với ý chính là “tay máy đa năng được điều khiển tự động, có thể lập trình lại, có thể lập trình với từ 3 trục trở lên, được cố định hoặc đặt trên nền tảng di động, dùng cho các ứng dụng tự động hóa trong môi trường công nghiệp”. Bài viết này chưa kiểm tra được nội dung gốc của tiêu chuẩn, đây là thông tin thứ cấp. Từ định nghĩa này có thể hiểu rằng robot Descartes có thể lập trình với từ 3 trục trở lên có thể được xếp vào robot công nghiệp. Bài viết này không phán đoán về cách xử lý đối với cấu hình từ 2 trục trở xuống hoặc bộ chấp hành đơn trục đứng riêng.

Yamaha Motor giải thích rằng bộ giám sát tốc độ RCX3-SMU của hãng hỗ trợ các chức năng an toàn như STO, SS1, giám sát tốc độ (SLS), giám sát vùng (SLP) (đối tượng là robot tiêu chuẩn từ 3 trục trở lên). Các tiêu chuẩn tuân thủ được ghi trên trang của hãng là ISO10218-1:2011, IEC 62061:2021, EN ISO 13849-1:2015, và hãng cho biết đã được TÜV SÜD chứng nhận bên thứ ba. Việc tuân thủ phiên bản 2025 không xác nhận được trên trang đó.

Vị trí của mốc “80W” tại Nhật Bản

Khi tham chiếu tiêu chuẩn của nhà máy tại Nhật Bản hoặc của trụ sở chính tại Nhật Bản, mốc “80W” thường được nhắc đến. Theo tài liệu “Trích các quy định pháp luật liên quan đến robot công nghiệp” của Hiệp hội Robot Nhật Bản (JARA) (cập nhật đến ngày 30 tháng 10 năm 2018), 80W không phải là con số nằm trong chính Điều 150-4 của Quy tắc An toàn và Vệ sinh Lao động. Trong Thông báo số 51 năm Showa 58 (1983) của Bộ Lao động, “máy có động cơ dẫn động với công suất định mức (với máy có từ 2 động cơ dẫn động trở lên thì lấy động cơ có công suất định mức lớn nhất) từ 80W trở xuống” được nêu là một trong các loại máy nằm ngoài định nghĩa robot công nghiệp. Ngoài loại này còn có các loại máy khác cũng nằm ngoài định nghĩa, và 80W chỉ là một trong các điều kiện đó.

Điều 150-4 là quy định yêu cầu lắp đặt hàng rào, vách bao che… khi có nguy cơ phát sinh nguy hiểm do tiếp xúc với robot công nghiệp. Theo tờ rơi của Bộ Y tế, Lao động và Phúc lợi Nhật Bản (tháng 12 năm 2013, Heisei 25), thông tư năm 2013 (Kihatsu 1224 số 2) đã làm rõ rằng làm việc cộng tác là có thể khi qua đánh giá rủi ro có thể đánh giá rằng nguy cơ nguy hiểm không còn, hoặc khi sử dụng đúng theo điều kiện sử dụng một robot công nghiệp được thiết kế, chế tạo, lắp đặt theo ISO 10218-1:2011 và -2:2011 (giới hạn ở trường hợp đã lập hồ sơ kỹ thuật và tuyên bố hợp quy).

IAI, trên trang web của hãng, tổng hợp các ví dụ về thiết bị không thuộc diện robot công nghiệp theo cách hiểu của hãng. Ví dụ, loại đơn trục có động cơ từ 80W trở xuống, loại tổ hợp nhiều trục có trục X, Y, Z đều trong phạm vi 300 mm theo mọi phương… Trên cơ sở đó, hãng giải thích rằng với robot Descartes của hãng, những cấu hình dùng dù chỉ 1 trục đơn có hành trình vượt quá 300 mm và đồng thời công suất động cơ vượt quá 80W… thì thuộc diện robot công nghiệp.

Bài viết này không cho rằng “từ 80W trở xuống thì không cần hàng rào”. Việc có thuộc diện hay không được phán đoán dựa trên toàn bộ cấu hình, gồm công suất động cơ của từng trục, phạm vi chuyển động, nội dung chuyển động… Việc có cần hàng rào hay không được quyết định bằng đánh giá rủi ro. Thông tư nói trên tham chiếu ISO 10218 phiên bản 2011, và bài viết này chưa xác nhận được việc sửa đổi thông tư lấy phiên bản 2025 làm tiền đề.

Pháp luật của Thái Lan

Tại Thái Lan, quy định cấp Bộ (Ministerial Regulation) của Bộ Lao động năm 2021 (năm Phật lịch 2564) (tiêu chuẩn quản lý an toàn và vệ sinh đối với máy móc, cần trục và nồi hơi, đăng công báo ngày 6 tháng 8 năm 2021) được áp dụng cho máy móc nói chung. Quy định này đặt ra các yêu cầu như không sử dụng vượt quá định mức và năng lực trong thông số hoặc hướng dẫn sử dụng của máy (Điều 10), gắn ký hiệu màu đóng mở theo thông lệ quốc tế cho công tắc của máy tự động và bảo vệ để công tắc không bị bật do vật va chạm (Điều 15(3)), che chắn các bộ phận truyền động lực như trục, đai, puli (Điều 15(4)), thiết bị bảo vệ cho máy tạo hình như máy ép phun, máy thổi (Điều 15(7)). Trong nội dung văn bản không thấy từ “หุ่นยนต์ (robot)”.

Quy tắc An toàn và Vệ sinh Lao động của Nhật Bản không áp dụng cho nhà máy tại Thái Lan. Quan điểm của bài viết này là tại các nhà máy ở Thái Lan, biện pháp an toàn được quyết định bằng cách kết hợp quy định cấp Bộ của Thái Lan, các tiêu chuẩn mà khách hàng hoặc trụ sở chính yêu cầu, và đánh giá rủi ro của chính nhà máy.

Hàng rào và màn chắn sáng

Việc bảo vệ xung quanh robot Descartes được xem xét bằng tổ hợp hàng rào cố định, cửa có khóa liên động (interlock), màn chắn sáng (light curtain), giám sát vùng… Với các công đoạn mà người cần tiếp cận để cấp phôi hoặc chuyển đổi sản phẩm, hãy quyết định ngay từ giai đoạn RFP: người đi vào từ đâu và khi đó dừng cái gì. Khoảng cách an toàn và tiêu chí nghiệm thu của màn chắn sáng được trình bày trong bài viết về lựa chọn màn chắn sáng an toàn.

Thông tin công khai của các nhà sản xuất chính và cách xác nhận giá

Những gì xác nhận được trong tài liệu công khai

Những gì xác nhận được trong tài liệu công khai của các nhà sản xuất chính được sắp xếp theo thứ tự bảng chữ cái dưới đây. Thứ tự và lượng thông tin không thể hiện khuyến nghị hay ưu thế.

Nguồn: tài liệu công khai của từng hãng (xem phần tài liệu tham khảo).

Cách xác nhận giá

Giá robot Descartes thay đổi rất lớn theo cấu hình, hành trình, động cơ, bộ điều khiển, tay gắp, khung đế và biện pháp an toàn. Giá công khai chỉ xác nhận được ở dạng các mảnh rời rạc như sau. Mỗi giá trị có điều kiện khác nhau, nên không thể so sánh với nhau hay xem như mặt bằng giá. Trên trang Mỹ của igus (ngày truy cập 15 tháng 10 năm 2026), giá niêm yết của XY Actuator (vùng làm việc 500×100 mm, động cơ có encoder) là 1.291,70 USD, XY Gantry là 1.683,50 USD, XYZ Gantry (vùng làm việc 500×500×100 mm) là 2.461,10 USD, Palletizing Gantry Robot từ 13.467,50 USD. Đây là giá niêm yết bằng đô la Mỹ trên trang Mỹ, không ghi phân loại thuế, và không rõ phí vận chuyển hay giá tại Thái Lan. drylin XXL được đưa tin tại thời điểm công bố năm 2022 là từ 7.000 euro (8.000 bảng Anh) đã bao gồm hệ thống điều khiển. Trên MonotaRO (cùng ngày truy cập), bộ chấp hành đơn trục không kèm động cơ Robonity Basic của Yamaha Motor mã LBAS04-6AP-50 (hành trình 50 mm, bước vít 6 mm) có giá 129.800 yên (chưa thuế), 142.780 yên (đã gồm thuế) mỗi chiếc, LBAS04-12AP-50 (bước vít 12 mm) là 119.800 yên (chưa thuế), 131.780 yên (đã gồm thuế), Robonity Advanced mã LGXS12-5-100 (hành trình 100 mm, bước vít 5 mm) là 169.800 yên (chưa thuế), 186.780 yên (đã gồm thuế). Các sản phẩm này không kèm động cơ, động cơ và bộ điều khiển tính riêng. Trên MISUMI (Nhật Bản), Linear motor actuator 6 series loại tiêu chuẩn hiển thị từ 72.200 yên, SMC electric actuator kiểu con trượt dòng LEFS từ 47.391 yên (đều là đơn giá thông thường, chưa thuế, giá thấp nhất của dòng sản phẩm). Giá công khai của robot Descartes hoàn chỉnh của IAI và Yamaha Motor không xác nhận được ở cả Nhật Bản lẫn Thái Lan. Giá thực tế cần được xác nhận bằng cách lấy báo giá kèm theo bảng danh sách đã nêu.

Yêu cầu cần ghi trong RFP và tiêu chí nghiệm thu FAT/SAT

Yêu cầu cần ghi trong RFP

Nội dung các chương trước được tổng hợp thành các yêu cầu cần ghi trong RFP. Các con số trong bảng được ghi nguyên giá trị của nguồn.

Giá trị yêu cầu đối với bề mặt lắp đặt khác nhau giữa các nhà sản xuất và sản phẩm. IAI nêu chênh lệch chiều cao mặt lắp đặt giữa trục X1 và trục X2 của gantry từ 0,05 mm trở xuống trên mỗi 500 mm khoảng cách giữa các trục, và kích thước phần giá đỡ chốt nằm trong khoảng 2±1 mm trên toàn hành trình. Festo nêu độ phẳng mặt lắp đặt của gantry mặt phẳng từ 0,1 mm trở xuống trên mỗi 1 m, và giải thích rằng dù xuất xưởng ở dạng thành phẩm, khi lắp đặt vẫn cần điều chỉnh theo mặt lắp đặt. Cả hai giá trị đều là giá trị của sản phẩm đó.

Chu kỳ bôi trơn cần được xác nhận trong hướng dẫn sử dụng của từng nhà sản xuất. Ví dụ, Bosch Rexroth giải thích rằng khi có bụi bẩn, rung động, tải va đập thì cần rút ngắn chu kỳ bôi trơn lại, và ngay cả trong điều kiện thông thường, do mỡ bị suy giảm chất lượng nên cần bôi trơn lại mỗi 2 năm. Hãng cũng giải thích rằng không được chuyển đổi qua lại giữa mỡ và dầu, không dùng chất bôi trơn có chứa hạt rắn (graphit, molypden disulfua). Đây là chú thích về sản phẩm của hãng này, không áp dụng nguyên trạng cho các nhà sản xuất khác. NSK giải thích rằng Robot Modules được trang bị bộ bôi trơn K1 nên không cần bảo dưỡng.

Về biên bản kiểm tra khi xuất xưởng, Bosch Rexroth nêu các tùy chọn gồm báo cáo tiêu chuẩn (kiểm tra chức năng cơ khí và điện, thiết kế đúng theo xác nhận đơn hàng), đo mô-men ma sát trên toàn hành trình, sai lệch bước vít của vít me bi, độ chính xác định vị theo VDI/DGQ 3441. Bài viết này khuyến nghị chỉ định trong RFP loại biên bản nào sẽ được kèm theo.

FAT (kiểm tra trước khi xuất xưởng)

• Đo takt time thực tế ở trạng thái đã gắn phôi đại diện và tay gắp. Ghi lại theo từng phần phân rã của thời gian mục tiêu (di chuyển, gắp, trao đổi tín hiệu, chờ)
• Đo độ chính xác lặp lại vị trí theo cách đo đã thống nhất trong RFP
• Chạy toàn hành trình và kiểm tra giá trị dòng điện của bộ điều khiển có đồng đều hay không. IAI giải thích rằng khi dùng kết hợp ray dẫn hướng ngoài, sau khi điều chỉnh độ song song, cần kiểm tra lực cản trượt có đồng đều trên toàn hành trình hay không, thông qua độ đồng đều của giá trị dòng điện bằng “chức năng giám sát dòng điện của bộ điều khiển”
• Kiểm tra các tiền đề của bản tính mô-men và bản tính tuổi thọ (khối lượng phôi, trọng tâm, gia tốc, phương pháp lắp đặt) có khớp với máy thực tế hay không
• Chạy thử toàn bộ việc về gốc, phát hiện lỗi và dừng, phục hồi sau lỗi
• Nhận biên bản kiểm tra khi xuất xưởng

SAT (nghiệm thu tại hiện trường)

• Đo và ghi lại xem chênh lệch chiều cao và độ phẳng của bề mặt lắp đặt có nằm trong giá trị yêu cầu của nhà sản xuất hay không
• Kiểm tra bu lông lắp đặt đã được bắt vào tất cả các lỗ hay chưa, phương pháp lắp đặt có khớp với bản tính hay không
• Với kiểu gantry hoặc khi dùng kết hợp ray dẫn hướng ngoài, kiểm tra lại độ đồng đều của giá trị dòng điện trên toàn hành trình
• Kiểm tra tín hiệu với PLC cấp trên (khởi động, hoàn thành, lỗi, hoàn thành về gốc…) theo đúng trình tự của dây chuyền thực tế
• Kiểm tra các chức năng an toàn (cửa, màn chắn sáng, dừng khẩn cấp, giám sát vùng) có hoạt động đúng như đã quyết định trong đánh giá rủi ro hay không
• Kiểm tra nhân viên hiện trường có thực hiện được trên thực tế quy trình phục hồi sau lỗi như mất điện, dừng khẩn cấp, gắp phôi thất bại hay không
• Quy định cấp Bộ của Thái Lan có nêu việc sử dụng trong phạm vi định mức; lưu lại bằng văn bản các điều kiện để sử dụng trong phạm vi định mức đó (khối lượng tải, tốc độ, gia tốc) như là điều kiện vận hành

Ước tính mô hình chi phí và hiệu quả (số liệu giả định)

Tất cả các con số từ đây trở đi đều là số liệu giả định được đặt ra riêng cho bài viết này. Đây không phải là báo giá hay chi phí nhân công thực tế.

Nhà máy giả định

Giả định một nhà máy linh kiện điện tử vốn Nhật Bản tại Thái Lan. Công đoạn chuyển sản phẩm đúc từ khay sang băng tải đang được làm thủ công, mỗi ca 1 người, 2 ca. Đưa 1 robot Descartes 2 trục kiểu gantry vào công đoạn này. Hạng mục chi phí được tính chỉ là chi phí nhân công của thao tác chuyển phôi. Không tính sự ổn định chất lượng hay tổn thất do dừng máy.

Tiền đề (giá trị cơ sở, theo năm)

Chi phí đầu tư

Tổng chi phí ban đầu là 550.000 + 200.000 + 250.000 + 200.000 = 1.200.000 THB.

Hiệu quả và số năm hoàn vốn

Trong trường hợp cơ sở, giả định rằng việc bổ sung khay và chuyển đổi sản phẩm vẫn còn khối lượng công việc tương đương 0,5 người, và phần còn lại tương đương 1,5 người có thể được bố trí sang công đoạn khác. Theo phép tính này, trong 432.000 THB/năm hiện tại, 324.000 THB/năm trở thành hiệu quả.

Cách đọc ước tính

Số năm hoàn vốn thay đổi rất lớn tùy vào việc “có thể bố trí người sang công đoạn khác hay không”. Cùng một thiết bị, nếu bố trí lại được 1,5 người thì khoảng 4,5 năm, nếu chỉ 1 người thì khoảng 7,7 năm. Nếu không có công đoạn để bố trí lại, hiệu quả sẽ không thể hiện dưới dạng chi phí nhân công.

Ước tính này không tính các hiệu quả ngoài chi phí nhân công (ổn định chất lượng, ứng phó với thiếu nhân lực ca đêm…). Ở những nhà máy mà các yếu tố đó có tác dụng, hiệu quả sẽ trông lớn hơn ước tính. Mặt khác, nếu xảy ra các tình huống như takt time không đạt mục tiêu, khởi động bị chậm, ước tính mô-men quá lạc quan khiến phải thay ray dẫn hướng sớm hơn, thì thời gian hoàn vốn sẽ kéo dài.

Bài viết này khuyến nghị trước khi đầu tư, đo thực tế thời gian thao tác và takt time hiện tại rồi đối chiếu với yêu cầu takt time trong RFP. Khi có giá trị đo thực tế, có thể xem xét bằng con số, chứ không phải bằng giả định, việc takt time của robot có đủ hay không, và việc bổ sung khay, chuyển đổi sản phẩm còn lại tương đương bao nhiêu người.

Câu hỏi thường gặp

Robot Descartes và SCARA khác nhau thế nào?

Robot Descartes ghép các trục thẳng vuông góc với nhau, vùng làm việc có hình chữ nhật. SCARA chuyển động bằng các khớp quay trong mặt phẳng nằm ngang, và igus giải thích vùng làm việc của nó có hình quả thận. IAI giải thích về robot Descartes rằng kết cấu hình hộp nên chịu uốn tốt, lập trình đơn giản, chẳng hạn chuyển động lên xuống chỉ cần điều khiển 1 trục. Mặt khác, Epson giải thích rằng SCARA treo trần có diện tích lắp đặt bằng không nên có thể thay thế robot Descartes. Cả hai đều là phần tự giới thiệu của nhà sản xuất. Hãy so sánh theo hình dạng vùng làm việc, độ cứng vững, công sức lập trình, diện tích lắp đặt và khả năng kéo dài trục.

Khi lựa chọn robot Descartes, cần xác nhận điều gì đầu tiên?

Đó là danh sách phôi, tay gắp và chuyển động. Không chỉ khối lượng phôi, mà cần xuất cả khối lượng tay gắp, đồ gá, giá đỡ và vị trí trọng tâm tổng hợp (độ lệch). Sau đó ghi quãng đường di chuyển, takt time, độ chính xác dừng, tư thế lắp đặt, môi trường và tín hiệu với cấp trên. Cả Yamaha Motor và Festo đều lấy ứng dụng và phạm vi chuyển động, khối lượng tải, khoảng cách từ trọng tâm, hành trình và chu kỳ làm đầu vào cho việc lựa chọn.

Nên dùng robot gantry và kiểu đỡ một đầu trong trường hợp nào?

Từ bảng trong hướng dẫn lựa chọn XY-X của Yamaha Motor có thể đọc được xu hướng: kiểu tay (đỡ một đầu) có khối lượng tải tối đa giảm khi hành trình trục Y dài ra, còn kiểu gantry (đỡ hai đầu) giữ được khối lượng tải đến hành trình trục Y dài (đây là cách đọc của bài viết). Ví dụ với MXYx, ở trục Y 650 mm, kiểu tay là 16 kg, kiểu gantry là 30 kg. Tuy nhiên, kiểu gantry đi kèm điều kiện về độ song song của 2 trục X và độ chính xác của bề mặt lắp đặt. Hãy quyết định dựa trên cả khối lượng tải lẫn khả năng chuẩn bị bề mặt lắp đặt.

So sánh độ chính xác lặp lại vị trí như thế nào?

Trước tiên hãy thống nhất cách đo. Yamaha Motor nêu giá trị khi tiếp cận từ một phía, IAI nêu cách định vị 7 lần từ cùng một phía và đo tại giữa và gần hai đầu, Bosch Rexroth nêu phép đo từ cả hai phía theo VDI/DGQ 3441. Tiếp cận từ một phía hay hai phía thì ý nghĩa của giá trị khác nhau. Ngoài ra, độ chính xác lặp lại là chỉ số khác với độ chính xác định vị tuyệt đối. Hãy chỉ định cách đo trong RFP và đo theo cách đó tại FAT.

Khi lựa chọn robot đơn trục, điểm nào dễ bị bỏ sót?

Đó là quãng đường cơ sở của tuổi thọ và ảnh hưởng của gia tốc. IAI nêu tuổi thọ định mức tiêu chuẩn là 5.000 km với ROBO Cylinder và 10.000 km với robot đơn trục (một số model khác), còn THK nêu tải trọng động định mức cơ bản của LM Guide dựa trên quãng đường chuẩn 50 km. Các giá trị có tiền đề khác nhau không thể so sánh trực tiếp. Ngoài ra, trong công thức tuổi thọ của IAI, mô-men tác dụng ảnh hưởng theo lũy thừa bậc 3, và hệ số tải thay đổi theo độ lớn của gia tốc và giảm tốc. Hãy yêu cầu nhà cung cấp tính tuổi thọ có đưa vào cả độ lệch trọng tâm lẫn gia tốc.

Giá robot Descartes là bao nhiêu?

Giá công khai của robot Descartes hoàn chỉnh của IAI và Yamaha Motor không xác nhận được ở cả Nhật Bản lẫn Thái Lan. Những gì xác nhận được chỉ là các mảnh rời rạc như giá niêm yết bằng đô la Mỹ trên trang Mỹ của igus (từ 1.291,70 USD của XY Actuator đến mức từ 13.467,50 USD của Palletizing Gantry Robot), hay bộ chấp hành đơn trục không kèm động cơ của Yamaha Motor trên MonotaRO (từ 119.800 yên đến 169.800 yên mỗi chiếc, chưa thuế). Do khác nhau về tiền tệ, thời điểm, có hay không có động cơ và bộ điều khiển, nên không thể dùng làm mặt bằng giá. Bài viết khuyến nghị lấy báo giá kèm theo bảng danh sách.

Robot Descartes có cần hàng rào an toàn không?

Điều này tùy vào cấu hình và cách sử dụng. Mốc 80W của Nhật Bản là một trong các điều kiện nằm ngoài định nghĩa robot công nghiệp theo Thông báo số 51 năm Showa 58 (1983) của Bộ Lao động, không có nghĩa là “từ 80W trở xuống thì không cần hàng rào”. Quy tắc An toàn và Vệ sinh Lao động của Nhật Bản không áp dụng cho nhà máy tại Thái Lan, còn tại Thái Lan, quy định cấp Bộ năm 2021 về an toàn máy móc được áp dụng cho máy móc nói chung. Việc có cần và kết hợp hàng rào, cửa, màn chắn sáng… như thế nào được quyết định bằng đánh giá rủi ro.

Tổng kết

• Bài viết này cho rằng việc lựa chọn robot Descartes không thể quyết định chỉ bằng khối lượng tải và hành trình trong catalog
• Chọn theo 3 yếu tố: (1) tải trọng và mô-men (độ lệch trọng tâm, đỡ một đầu hay đỡ hai đầu), (2) điều kiện chuyển động tính ngược từ takt time và phương thức truyền động, (3) điều khiển, giao tiếp, an toàn. Yếu tố (3) là quan điểm thực tiễn của chúng tôi
• (1) và (2) tác động theo kiểu nhân lên nhau. Trong công thức của IAI, gia tốc nằm trong mô-men, và hệ số tải của phép tính tuổi thọ cũng thay đổi theo độ lớn của gia tốc và giảm tốc
• Khối lượng tải thay đổi theo phương pháp tính của nhà sản xuất và theo tư thế, bước vít, hành trình. Không so sánh theo kiểu đặt các nhà sản xuất cạnh nhau, mà yêu cầu họ trả lời theo điều kiện của nhà máy mình
• Từ bảng của Yamaha Motor có thể đọc được xu hướng: kiểu tay có khối lượng tải giảm khi hành trình trục Y dài ra, còn kiểu gantry giữ được. Kiểu gantry đi kèm điều kiện về bề mặt lắp đặt và độ song song
• So sánh phương thức truyền động bằng thông số công khai theo từng sản phẩm, không khái quát hóa theo tên phương thức
• Với độ chính xác lặp lại vị trí, chỉ định cách đo trong RFP, như tiếp cận từ một phía hay hai phía
• Quãng đường cơ sở của tuổi thọ (5.000 km, 10.000 km, chuẩn 50 km…) khác nhau giữa các nhà sản xuất. Yêu cầu nộp bản tính tuổi thọ
• Về an toàn, không diễn giải mốc 80W của Nhật Bản thành “không cần hàng rào”, mà quyết định dựa trên quy định cấp Bộ của Thái Lan, tiêu chuẩn và đánh giá rủi ro
• Trong ước tính bằng số liệu giả định, thời gian hoàn vốn ở trường hợp cơ sở là khoảng 4,5 năm, nếu chỉ bố trí lại được 1 người thì khoảng 7,7 năm. Kết quả thay đổi rất lớn tùy vào việc có bố trí lại được hay không

TOMAS TECH sẵn sàng tiếp nhận tư vấn ngay từ các giai đoạn ban đầu như lập danh sách phôi và tay gắp, kiểm tra bản tính mô-men, sắp xếp yêu cầu cho RFP. Nếu quý vị đang cân nhắc đưa robot Descartes vào sử dụng, xin vui lòng liên hệ qua trang liên hệ.

Tài liệu tham khảo

• XY-X Cartesian robots catalog (Yamaha Motor, PDF)
• CARTESIAN ROBOTS Product Lineup XY-X Series (Yamaha Motor, PDF)
• FLIP-X Specification sheet (Yamaha Motor, PDF)
• Câu hỏi thường gặp về robot Descartes (Yamaha Motor, tiếng Nhật)
• Câu hỏi thường gặp về robot tiêu chuẩn nói chung (Yamaha Motor, tiếng Nhật)
• Multi-axis controller RCX340, RCX341 (Yamaha Motor)
• Speed Monitoring Unit RCX3-SMU (Yamaha Motor)
• General Catalog 2020 Technical Reference (IAI America, PDF)
• Về tiêu chuẩn an toàn của robot công nghiệp (IAI, tiếng Nhật)
• Trang chủ IAI (tiếng Nhật)
• Linear robots for multidimensional movements (IAI Industrieroboter GmbH)
• Linear modules MKK, MKR, MLR (Bosch Rexroth, PDF)
• Linear gantries (Festo, PDF)
• Planar surface gantries (Festo, PDF)
• XYZ Gantry (igus)
• What robot types are there, and what robot is the right one for my application? (igus Blog)
• Easy to set up gantry robot (Drives&Controls)
• Service Life (KR), LM Guide Actuator (THK)
• NSK Robot Modules (NSK Americas)
• Lựa chọn và mua trực tuyến robot đơn trục (MISUMI, tiếng Nhật)
• Bộ chấp hành đơn trục không kèm động cơ dòng Robonity, model Basic (MonotaRO, tiếng Nhật)
• Bộ chấp hành đơn trục không kèm động cơ dòng Robonity, model Advanced (MonotaRO, tiếng Nhật)
• Trích các quy định pháp luật liên quan đến robot công nghiệp (Hiệp hội Robot Nhật Bản, PDF, tiếng Nhật)
• Làm rõ tiêu chuẩn an toàn cho phép làm việc cộng tác giữa robot công nghiệp và con người (Bộ Y tế, Lao động và Phúc lợi Nhật Bản, PDF, tiếng Nhật)
• Về việc sửa đổi một phần thông tư thi hành Điều 150-4 Quy tắc An toàn và Vệ sinh Lao động liên quan đến robot công nghiệp (Cục Lao động tỉnh Mie, tiếng Nhật)
• Quy định cấp Bộ về tiêu chuẩn quản lý an toàn và vệ sinh đối với máy móc, cần trục và nồi hơi, năm Phật lịch 2564 (bản sao công báo, đăng trên SHECU, Đại học Chulalongkorn, PDF)
• Industrial Robots (IFR)
• Five Million Robots now Operate in Factories Globally (IFR)
• China Installs 59 Percent of World’s Industrial Robots (IFR, PDF)
• ISO 10218 industrial robot safety standard receives major overhaul (The Robot Report)
• PR No.117/2569 1H 2026 Investment (Thailand Board of Investment, PDF)
• Measure for Industrial Upgrades towards Smart and Sustainable Industry (Thailand Board of Investment, PDF)
• Thailand Car Sales Soar 25.59% in August (Trading Economics)
• Thai August factory output rises 4.44% y/y, beats forecast (The Star, bản tin Reuters)
• Epson Robots RS3 (Epson India)
• Gudel gantry robot systems (Process Online)
• Güdel gantry robots (Food Processing)