Hộp số robot và sự kết hợp với robot công nghiệp

Robot công nghiệp ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng làm việc chính xác, an toàn và hiệu quả. Trong đó, hộp số robot giúp truyền động và mô-men xoắn cho robot hoạt động ổn định. Mỗi loại robot công nghiệp đều có yêu cầu kỹ thuật riêng, đòi hỏi loại hộp số chuyên dụng phù hợp . Vì vậy, doanh nghiệp cần hiểu rõ từng loại robot và chọn đúng hộp số robot để đảm bảo vận hành hiệu quả.

Bài viết này sẽ giúp doanh nghiệp hiểu rõ hơn về sự kết hợp giữa hộp số robot và từng loại robot công nghiệp, từ đó lựa chọn giải pháp phù hợp nhất.

1. Hộp số robot là gì?

Hộp số robot là một thiết bị truyền động khép kín, được sử dụng chủ yếu để giảm tốc độ và tăng mô-men xoắn cho nhiều tác vụ cơ học. 

Hiện nay, có 3 loại hộp số robot được sử dụng phổ biến: 

• Hộp số Harmonic : Hộp số tận dung cơ chế đàn hồi và biến dạng điều hòa để truyền công suất với độ chính xác cao. Ưu điểm nổi bật của hộp số này là tỷ số truyền lớn, kích thước nhỏ gọn và độ rơ gần bằng không. 
• Hộp số cycloidial: Hộp số cycloidal hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển động quay lệch tâm của đĩa cycloid. Hộp số này đem lại hiệu suất truyền động cao, độ cứng xoắn lớn, và tuổi thọ dài ngay cả trong điều kiện tải nặng hoặc làm việc liên tục.
• Hộp số hành tinh: Hộp số hành tinh là loại truyền động bánh răng phổ biến nhất trong lĩnh vực robot, hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa bánh răng trung tâm, các bánh răng hành tinh (planet gears) và vòng răng trong (ring gear).Tính năng nổi bật của hộp số hành tinh là hiệu suất truyền động lên đến 90%, kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và mô-men xoắn đầu ra cao.

2. Sự kết hợp giữa hộp số robot và robot công nghiệp

2.1 Hộp số cho Dây đai đơn

Trong cấu trúc robot hai trục, dây đai đơn đóng vai trò là phần tử truyền động chính, được cố định và căng tại đầu tải để truyền mô-men xoắn và chuyển động giữa các trục. Cơ chế dẫn hướng của dây đai thông qua nhiều puly lệch hướng giúp phân bố lực đều, hạn chế rung lắc và duy trì chuyển động tuyến tính mượt mà giữa hai trục. 

Để đảm bảo độ chính xác và độ cứng vững cho chuyển động tuyến tính sử dụng dây đai, hộp số hành tinh là lựa chọn tối ưu. Loại hộp số này giúp tăng mô-men xoắn đầu ra của động cơ servo, đồng thời giảm tốc độ quay và độ rơ xuống mức cực thấp. Khi kết hợp với dây đai, hộp số hành tinh giúp điều phối chuyển động ổn định, đảm bảo bánh răng hoặc puly đai ăn khớp chính xác, tránh hiện tượng trễ hoặc trượt trong quá trình tăng tốc và giảm tốc.

2.2 Hộp số cho Robot Cartesian

Robot Descartes là dạng robot công nghiệp ba trục tuyến tính, di chuyển theo ba hướng vuông góc với nhau. Cấu trúc dạng cổng trục cho phép robot đạt được phạm vi làm việc rộng, độ chính xác cao trong chuyển động thẳng và khả năng chịu tải lớn, đặc biệt trong các ứng dụng lắp ráp, gắp đặt và gia công cơ khí chính xác.

Trong robot Descartes, hộp số hành tinh đóng vai trò truyền lực trung gian giữa động cơ servo và cơ cấu dẫn động tuyến tính. Nhiệm vụ chính của hộp số này là tăng mô-men xoắn đầu ra, giảm tốc độ quay và ổn định chuyển động của trục dẫn động. Nhờ có độ rơ thấp và hiệu suất truyền động cao, hộp số hành tinh giúp robot di chuyển chính xác, êm ái và duy trì độ lặp lại cao trong suốt quá trình vận hành.

Ngoài ra, hộp số còn giúp giảm tải cho động cơ, nâng cao độ bền và tuổi thọ của toàn hệ thống, đảm bảo robot Descartes hoạt động ổn định, mạnh mẽ và hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao.

2.3 Hộp số cho Cánh tay Robot

Cánh tay robot là cơ cấu cơ khí mô phỏng cấu trúc và chức năng của cánh tay con người, bao gồm nhiều khớp nối cho phép chuyển động quay hoặc tịnh tiến theo các phương khác nhau. Mỗi khớp đóng vai trò như một bậc tự do (DOF), tạo nên chuỗi động học linh hoạt giúp robot thực hiện các thao tác phức tạp như hàn, sơn,…. Với đặc điểm làm việc đòi hỏi độ chính xác cao, chuyển động mượt và khả năng lặp lại ổn định, cánh tay robot yêu cầu một hệ truyền động có độ rơ cực thấp và phản hồi nhanh.

Trong số các loại hộp số robot, hộp số Harmonic được xem là lựa chọn phù hợp nhất cho cánh tay robot. Hộp số này giúp tăng mô-men xoắn đầu ra của động cơ servo, duy trì độ chính xác vị trí và độ lặp lại cao tại các khớp chuyển động. Nhờ độ cứng vững và độ êm vượt trội, hộp số giúp cánh tay robot hoạt động ổn định, linh hoạt và chính xác.

2.4 Hộp số cho Robot Delta

Robot Delta là robot ba trục, lý tưởng cho không gian làm việc nhỏ và các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao. Đây là loại robot nhanh nhất, chuyên thực hiện các nhiệm vụ gắp và đặt vật liệu nhẹ với tần suất lớn. Cấu trúc song song của robot yêu cầu các khớp quay phải cực kỳ cứng vững và có quán tính thấp để đáp ứng gia tốc mạnh và thay đổi hướng liên tục.

Hộp số lý tưởng cho robot Delta là Hộp số Harmonic . Chúng đảm bảo độ cứng xoắn cao tại khớp, giảm quán tính và cho phép robot vận hành ổn định ở chu kỳ làm việc cực ngắn. Độ rơ rất thấp giúp tránh lỗi theo dõi, trong khi mô-men xoắn cao kết hợp quán tính thấp hỗ trợ truyền động năng động và chính xác cho các chuyển động tốc độ cao.

2.5 Hộp số cho Xe tự hành (AGV)

Xe tự hành dẫn đường (AGV) là loại robot di động được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất và kho vận để vận chuyển vật liệu tự động. AGV di chuyển theo tuyến đường cố định được thiết lập sẵn thông qua dây dẫn, nam châm, cảm biến quang hoặc laser, giúp đảm bảo độ chính xác và an toàn khi hoạt động trong môi trường có con người hoặc thiết bị khác. 

Trong hệ thống truyền động của AGV, hộp số hành tinh là sự lựa chọn phù hợp vì nó giúp khuếch đại mô-men xoắn, đảm bảo xe có thể khởi động trơn tru, di chuyển ổn định và chịu tải nặng trong quá trình vận hành.

Ngoài ra, nhờ độ cứng vững và độ chính xác truyền động cao, hộp số hành tinh giúp duy trì tốc độ ổn định và phản ứng nhanh với tín hiệu điều khiển, giảm hao mòn cơ học và kéo dài tuổi thọ hệ thống truyền động. 

2.6 Hộp số cho Robot AMR

Robot di động tự động (AMR) là thế hệ robot vận chuyển hiện đại, có khả năng nhận biết môi trường xung quanh và di chuyển độc lập. Khác với robot tự hành AGV, vốn dựa vào đường đi cố định hoặc đường ray và cần giám sát người vận hành, AMR sử dụng cảm biến, camera, trí tuệ nhân tạo và thuật toán lập kế hoạch tuyến đường để tự định hướng, chọn lộ trình và tránh chướng ngại vật. Khi gặp vật cản bất ngờ, robot có thể giảm tốc, dừng hoặc đổi hướng để tiếp tục nhiệm vụ, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Do hoạt động gần con người, AMR yêu cầu hộp số vận hành êm ái và gọn nhẹ nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cao. Hộp số hành tinh được sử dụng để cung cấp mô-men xoắn và kiểm soát tốc độ cho từng bánh xe dẫn động, giúp robot di chuyển, quay và định vị một cách ổn định, linh hoạt trong môi trường làm việc năng động.

2.7 Hộp số cho Robot SCARA

Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) là loại robot công nghiệp có cấu trúc khớp nối hai đoạn, linh hoạt trong mặt phẳng X-Y nhưng cứng vững theo phương Z, rất thích hợp cho các thao tác lắp ráp tốc độ cao và chính xác.

Trong cấu trúc này, hộp số Harmonic giúp tăng mô-men xoắn, giảm tốc độ quay của động cơ servo và loại bỏ độ rơ gần như hoàn toàn. Nhờ đó, robot đạt được độ chính xác lặp lại cực cao, chuyển động mượt mà và ổn định ngay cả khi thao tác trong không gian hẹp. Với đặc tính tỷ số truyền lớn, thiết kế nhỏ gọn và độ cứng xoắn cao, hộp số sóng điều hòa giúp SCARA vận hành chính xác và hiệu quả trong các ứng dụng lắp ráp điện tử và tự động hóa chính xác.

Kết luận

Hộp số là thành phần then chốt giúp robot công nghiệp và robot di động hoạt động chính xác, ổn định và hiệu quả. Doanh nghiệp cần hiểu rõ đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của từng loại robot để lựa chọn hộp số phù hợp với cấu trúc và nhiệm vụ cụ thể.

Việc lựa chọn đúng hộp số không chỉ đảm bảo robot vận hành mượt mà, đạt độ chính xác cao mà còn tối ưu hóa hiệu suất làm việc, nâng cao độ bền của thiết bị và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

Đọc thêm: 

Thiết Bị Robot là kênh phân phối trực tuyến các bộ phận, thiết bị robot mới hoặc đã qua sử dụng, các cảm biến robot, dầu mỡ robot và các linh kiện cơ khí. Tại đây, chúng tôi tự hào cung cấp khối lượng lớn vật tư từ các thương hiệu và nhà cung cấp lớn, bao gồm: FANUC, ABB, Kuka, Yaskawa, Mitsubishi, Staubli, Hyundai, CKD, v.v.

Liên hệ ngay để được Thiết bị robot tư vấn trực tiếp:

Hotline: 091 9225 197

Địa chỉ: 97/2 Kha Vạn Cân, phường Hiệp Bình, TP.HCM

=============

Facebook: Linh kiện robot.