Cánh Tay Robot Khí Nén: Cấu Tạo Và Cơ Chế Hoạt Động

Cánh tay robot khí nén được ứng dụng trong nhiều quy trình sản xuất công nghiệp. Cấu tạo và cơ chế vận hành của thiết bị này ra sao? Cùng HCTECH tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

1. Cấu tạo của cánh tay robot dùng khí nén

Cánh tay robot khí nén (pneumatic robot arm) là thiết bị được lập trình sẵn để sử dụng phục vụ các nhiệm vụ cụ thể của sản xuất, chế tạo và các ứng dụng công nghiệp. Hệ thống khí nén sẽ cung cấp dòng không khí phục vụ cho hoạt động của cánh tay robot.

Cánh tay robot khí nén đang thực hiện sắp xếp, đóng gói hàng

Cấu tạo của hệ thống khí nén bao gồm 5 bộ phận:

– Máy nén: tạo ra khí nén 

– Bình tích (bình chứa khí): Lưu trữ không khí

– Van điều khiển khí nén: kiểm soát luồng không khí

– Hệ thống điều khiển các van: các mạch điều khiển giúp điều khiển van di chuyển không khí giữa các bộ phận cần nó.

– Thiết bị truyền động: sử dụng khí nén để thực hiện các thao tác làm việc. Tùy theo thiết kế cánh tay robot mà chúng có thể có số lượng bộ truyền động khác nhau.

Dưới đây là hình ảnh mô tả 5 bộ phận của hệ thống cấp khí nén:

Các thành phần của hệ thống cấp khí nén cánh tay robot

Cánh tay robot có thiết kế tương tự như cánh tay người với một số khớp có thể di chuyển theo dọc trục hoặc xoay theo hướng nhất định.

Đế hoặc vai: là bộ phận cố định trên sàn hoặc trên một bề mặt cao để tạo nền tảng ổn định cho các phần còn lại của cánh tay.

Tiếp nối đến các các cơ cấu chấp hành gồm: cánh tay trên, khuỷu tay, cẳng tay, cổ tay và bàn tay. Các bộ phận này cho phép robot chuyển động linh hoạt và có thể thiết kế riêng lẻ để điều khiển chính xác.

Một số hệ thống cánh tay robot còn kết hợp sử dụng bộ tạo chân không là các máy bơm chân không khí nén (ejector vacuum pump) và giác hút. Hệ thống này phục vụ cho việc nâng/hạ và gắp/thả sản phẩm.

Hình ảnh dưới đây sẽ giúp bạn hình dung rõ hơn về cấu tạo của cánh tay robot khí nén:

Các bộ phận cấu tạo của một cánh tay robot dùng khí nén

2. Cánh tay robot khí nén hoạt động như thế nào?

Có bốn bước trong bất kỳ hệ thống khí nén nào khi cấp nguồn cho cánh tay robot. 

– Đầu tiên, máy nén khí hoạt động để tạo ra khí nén. Máy có thể sử dụng xăng hoặc điện.

– Từ máy nén, không khí được di chuyển vào bình tích khí. Tại đây, không khí được lưu trữ và đáp ứng ngay lập tức khi cánh tay robot cần để hệ thống có thể hoạt động được ngay. Thay vì hệ thống phải ngừng hoặc gián đoạn do phải đợi máy nén khí tạo ra đủ áp suất.

– Các van tại mỗi bộ phận sẽ cho phép từng thành phần khác nhau di chuyển. Các van sẽ được lập trình/điều khiển để bật- tắt không khí. Từ đó xác định chuyển động của từng bộ phận của cánh tay. 

– Cuối cùng, bộ phận truyền động sẽ chuyển thế năng do máy nén tạo ra thành động năng. Các bộ phận truyền động được lập trình để sử dụng động năng điều khiển cánh tay robot sử dụng khí nén.

Khí nén sử dụng để thay thế động cơ điện và động cơ phụ trong cánh tay robot. Từ đó giúp di chuyển hay thực hiện thao tác trên bộ phận đang được lắp ráp dễ dàng hơn.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cánh tay robot dùng khí nén

3. Ưu nhược điểm cả cánh tay robot dùng khí nén

Cánh tay robot dùng khí nén sử dụng cho đa dạng các ngành công nghiệp với nhiều ưu điểm. Tuy nhiên, chúng cũng không hoàn hảo tuyệt đối mà cũng có một số nhược điểm.

3.1. Ưu điểm

• Năng lượng khí nén giúp tạo ra chuyển động linh hoạt
• Độ chính xác cao (độ chính xác 2mm với độ lặp lại 0.02mm). Thao tác chính xác và lặp lại hoàn toàn giống nhau.
• Thao tác nhanh và tiết kiệm thời gian
• Đem lại năng suất cao, có thể vận hành liên tục và lâu dài cho một công việc ở dây chuyền sản xuất. 
• Rất ít xảy ra lỗi và hư hỏng, rủi ro thấp
• Độ an toàn cao: khi có vấn đề xảy ra, chỉ cần ngắt không khí đến cánh tay mà không cần phải cắt nguồn cung cấp cho toàn bộ hệ thống nhà máy.
• Ít bảo trì: Canh tay khí nén ít phải bảo trì và việc bảo trì, sửa chữa cũng dễ dàng và không tốn quá nhiều chi phí.
• Có khả năng làm việc trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.

Một số ưu điểm nổi bật của cánh tay robot

3.2. Nhược điểm

• Những cánh tay robot khí nén có chi phí hoạt động cao
• Bị hạn chế trong việc kiểm soát tốc độ tối thiểu của các cánh tay robot
• Dễ bị ẩm: các cánh tay khí nén có thể bị hư hại và tích tụ độ ẩm bên trong máy nén khí.
• Chi phí vận hành lâu dài cao.

4. Ứng dụng của cánh tay robot dùng khí nén

Cánh tay robot khí nén được sử dụng cho nhiều lĩnh vực sản xuất. Bên cạnh đó, chúng cũng phục vụ trong một số lĩnh vực đời sống khác.

– Chúng được sử dụng hữu ích cho các nhiệm vụ có tính lặp đi lặp lại hoặc các thao tác có nguy cơ gây nguy hiểm đối với con người. Một số công việc cần sử dụng cánh tay robot này có thể kể đến: sản xuất máy tính, hàn, xử lý vật liệu, lắp ráp,…

– Sử dụng để làm trợ lý phẫu thuật; sử dụng để tạo ra các bộ phận giả và dụng cụ chỉnh hình trong ngành y.

– Sử dụng trong hoạt hình điện tử, làm đồ chơi, làm thiết bị phục vụ giải trí

– Thu hoạch cây trồng, thử nghiệm trong phát triển nông nghiệp

– Cánh tay robot còn sử dụng cho các nghiên cứu, thí nghiệm…

Cánh tay robot ứng dụng trong công nghiệp và nhiều lĩnh vực đời sống

Trên đây là thông tin về cấu tạo, cơ chế hoạt động và ưu nhược điểm của cánh tay robot khí nén. Có thể thấy, đây là một thiết bị lý tưởng và nhiều tiềm năng để nâng cao chất lượng sản xuất. Theo dõi các thông tin hữu ích khác qua website hctechco.com nhé!