Bộ giảm tốc là gì và chúng hoạt động ra sao trong robot?

Bộ giảm tốc là một thiết bị quen thuộc với các doanh nghiệp tích hợp robot và ứng dụng công nghệ hiện đại trong các quy trình sản xuất. Hiểu rõ được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như đặc tính của từng loại bộ giảm tốc khác nhau, giúp doanh nghiệp có thể lựa chọn được loại thiết bị phù hợp áp dụng vào quy trình sản xuất của mình.

1. Bộ giảm tốc trong robot là gì?

Bộ giảm tốc (gear reducer) hay còn gọi là hộp số giảm tốc là bộ phận trung gian giữa động cơ và các bộ phận khác trong dây chuyền sản xuất, thiết bị này chịu trách nhiệm điều chỉnh tốc độ của động cơ điện cho phù hợp với yêu cầu sản xuất.

Các động cơ hiện nay có tốc độ quay khá lớn, nhưng trong một số trường hợp chuyên biệt, ta chỉ cần tốc độ quay nhỏ và ổn định. Cấu trúc hộp số giảm tốc là sự kết hợp của hai bánh răng: một ở đầu vào và một ở đầu ra. Do đó, thiết bị này được thiết kế đặc biệt để giảm tốc độ và nhân mô-men xoắn trong hệ thống.

2. Nguyên lý hoạt động của bộ giảm tốc robot công nghiệp

Bộ giảm tốc trong các cánh tay robot hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi tỷ số truyền động giữa bánh răng đầu vào và bánh răng đầu ra, để tạo ra sự chênh lệch về tốc độ và mô-men. Khi động cơ quay với tốc độ cao, chuyển động này được truyền vào bộ bánh răng bên trong hộp giảm tốc. Tại đây, các cặp bánh răng có số răng khác nhau sẽ ăn khớp với nhau và làm thay đổi số vòng quay cuối cùng.

Bánh răng đầu ra được thiết kế có số lượng răng nhiều hơn bánh răng đầu vào, số vòng quay của trục đầu ra sẽ giảm đi, trong khi mô-men xoắn tăng lên. Ngược lại, nếu cấu trúc bánh răng được thiết kế để tăng vòng quay, hệ thống sẽ ưu tiên tốc độ thay vì lực. Tỷ số giữa số răng hoặc số vòng quay của hai bánh răng chính là tỷ số truyền, yếu tố quyết định mức độ giảm tốc và tăng lực của bộ giảm tốc.

Ví dụ: Nếu bánh răng đầu ra có cấu tạo 100 răng và bánh răng đầu vào có cấu tạo 50 răng thì tỷ số truyền là 2:1. Trong trường hợp này số vòng của bánh răng đầu ra sẽ giảm 1/2 lần so với bánh răng đầu vào, và mô-men xoắn tại bánh răng đầu ra sẽ gần gấp đôi mô-men xoắn tại bánh răng đầu vào.

3. Lợi ích của bộ giảm tốc robot

Bộ giảm tốc mang lại nhiều lợi ích quan trọng trong hệ thống truyền động của các cánh tay robot, đặc biệt khi sử dụng với động cơ tốc độ cao. Các lợi ích khi sử dụng bộ giảm tốc – gear reducer trong cánh tay robot công nghiệp:

1. Giảm tốc độ đầu vào và tăng mô-men xoắn đầu ra: quá trình này giúp máy móc hoạt động ổn định và đáp ứng yêu cầu tải nặng. Nhờ sự kết hợp của các cặp bánh răng có tỷ số truyền khác nhau, bộ giảm tốc cho phép động cơ chạy ở tốc độ tối ưu mà vẫn tạo ra lực đủ mạnh ở đầu ra.
2. Giảm và tối ưu chi phí cho hoạt động của doanh nghiệp: chi phí mua bộ giảm tốc thường sẽ thấp hơn so với chi phí mua một động cơ có cùng công suất đầu ra. Thay vì phải mua một động cơ lớn, đắt tiền, bạn có thể chọn một động cơ nhỏ hơn và lắp thêm bộ giảm tốc để tăng mô-men xoắn, từ đó đạt được hiệu suất tương đương. Do đó, doanh nghiệp sẽ tiết kiệm được chi phí nếu sử dụng một động cơ nhỏ gắng bộ giảm tốc.
3. Giảm tải cho động cơ, kéo dài tuổi thọ bộ truyền động: Thay vì lắp đặt động cơ lớn để tạo lực trực tiếp, hệ thống có thể dùng động cơ nhỏ hơn kết hợp bộ giảm tốc để đạt được mô-men cần thiết. Điều này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn giảm chi phí bảo trì và tăng hiệu quả tổng thể của thiết bị.
4. Bảo vệ động cơ: bộ giảm tốc còn có chức năng chịu tải mô-men xoắn từ máy móc trong quá trình vận hành, nếu xảy ra hiện tượng động cơ quá tải, bộ giảm tốc sẽ hỏng trước để báo hiệu cho người vận hành. Ngoài ra, chi phí để thay một bộ giảm tốc mới không cao.
5. Tiết kiệm năng lượng: Sử dụng hộp số giảm tốc giúp động cơ tiêu hao năng lượng dư thừa, nâng cao năng suất vận hành. Động cơ có thể chạy ở tốc độ thấp để có thể đạt được yêu cầu của mô-men xoắn, tốc độ quay thấp hơn sẽ dẫn đến dòng điện tăng lên đáng kể.

4. Các loại bộ giảm tốc phổ biến trên thị trường

Hiện nay có rất nhiều loại bộ giảm tốc khác khau, hiểu được cấu tạo của từng loại giúp doanh nghiệp có thể ứng dụng hợp lý và hoạt động sản xuất.

• Bộ giảm tốc trục vít: đây là loại hộp số bao gồm đầu vào là trục vít kết hợp với bánh răng vít. Đây là loại hộp giảm tốc được ứng dụng phổ biến vì chúng có chi phí bảo dưỡng thấp, thiết kế nhỏ gọn nhưng có tỷ số truyền cao do đó có mô-men xoắn đầu ra cao.
•  Bộ giảm tốc hành tinh: đây là loại hộp số có tính chính xác cao, mô-men xoắn đầu ra lớn và hiệu suất cao và đặc biệt chính là tính năng giảm độ ồn so với các loại bánh răng khác. Bánh răng hành tinh thường được sử dụng cho các thiết bị cần trọng tải lớn trong không gian hạn chế.
• Bộ giảm tốc lốc xoáy: đây là loại hộp số ứng dụng nguyên tắc bánh răng lốc xoáy để cung cấp tỷ số truyền cao do đó có thể chịu được tải lớn và vận hành ổn định.  
• Bộ giảm tốc dạng sóng: đây là loại hộp số hoạt động dựa trên nguyên lý truyền động sóng biến dạng. Bộ giảm tốc sóng có tỷ số truyền động lớn, độ chính xác truyền cao. Ngoài ra thiết bị được lắp đặt nhỏ gọn, phù hợp cho robot hoặc các thiết bị cần chuyển động cực kỳ chính xác.

Kết Luận

Bộ giảm tốc là thành phần then chốt trong các hệ thống truyền động, giúp giảm tốc độ quay của động cơ đồng thời tăng mô-men xoắn, mang lại chuyển động mượt mà, chính xác và ổn định cho robot cũng như các thiết bị tự động hóa. Việc sử dụng bộ giảm tốc phù hợp không chỉ tối ưu hiệu suất vận hành mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị, giúp hệ thống hoạt động bền bỉ, tiết kiệm năng lượng và đáp ứng tốt các yêu cầu về tải trọng và độ chính xác.

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.