Miksi jotkut robotit liikkuvat vaikuttavalla sujuvasti ja tarkasti, kun taas toiset kamppailevat massan, takaiskun tai rajoitetun nivelten suorituskyvyn kanssa? Monissa tapauksissa vastaus alkaa moottorin suunnittelusta. Kun roboteista tulee kompakteja, dynaamisempia ja integraatiovetoisempia, insinöörit kiinnittävät entistä enemmän huomiota kehyksettömään momenttimoottoriin ja sen rooliin suoravetoisissa liikejärjestelmissä.
A Kehyksetön momenttimoottori antaa robottien suunnittelijoille enemmän vapautta kuin perinteinen koteloitu moottori. Se voi auttaa pienentämään kokoa, parantamaan vääntömomenttitiheyttä, tukemaan tasaisempaa ohjausta ja sopimaan vaativiin asetteluihin robottikäsivarsissa, humanoidijärjestelmissä ja muissa kehittyneissä automaatiolaitteistoissa. Tästä syystä kiinnostus kehyksettömään robottimoottoriin, kehyksettömään robottiliitoksiin tarkoitettuun momenttimoottoriin ja robotiikan kehyksettömään suoravetomoottoriin kasvaa jatkuvasti.
Tässä artikkelissa keskustelemme kehyksettömän momenttimoottorin tärkeimmistä eduista, missä sitä käytetään robotiikassa, ja kuinka valita oikea moottori sovellukseesi. Opit myös, mitä vertailla ennen robotin nivelmoottorin valintaa, kuinka nämä moottorit tukevat kompakteja ja tehokkaita malleja ja mitä virheitä tulee välttää arvioinnin aikana.
Miksi kehyksetön momenttimoottori on järkevä robotiikassa?
Kehyksetön suoravetomoottori robotiikkaan on houkutteleva yhdestä pääasiallisesta syystä.
Se antaa suunnittelijalle enemmän hallintaa koko järjestelmään.
Sen sijaan, että hyväksyisit kiinteän moottoripaketin, integroit moottorin itse robottiin.
Tämä voi parantaa kokoa, painoa, tehokkuutta ja asettelua.
Suurin hyöty on suoraajo.
Monissa robotin nivelissä vähemmän voimansiirtoosia tarkoittaa vähemmän välystä.
Se tarkoittaa myös vähemmän kulumiskohtia.
Se tukee tasaisempaa liikettä ja tarkempaa paikantamista.
Tämä on yksi syy, miksi kehyksettömiä moottoreita käytetään laajalti robottikäsivarsissa ja tarkkuusmekatronisissa järjestelmissä.
Toinen suuri etu on vääntömomenttiheys.
Suuri vääntömomenttitiheysmoottori voi tuottaa voimakkaan tehon ahtaissa tiloissa.
Se on arvokasta kyynärpäissä, ranteissa, päätetoimijoissa ja kompakteissa pyörimisvaiheissa.
Kehyksettomat moottorit liittyvät vahvasti kompaktiin pakkaukseen, parempaan dynamiikkaan ja suureen vääntömomenttiin pienillä alueilla.
Huolto voi myös pudota.
Kehyksetön moottori vähentää usein ylimääräisten mekaanisten elementtien tarvetta.
Vähemmän osia voi vähentää kulumista, vähemmän melua ja vähemmän huoltoa ajan myötä.
Tämä ei tee jokaisesta mallista huoltovapaata.
Mutta se yksinkertaistaa usein mekaanista pinoa verrattuna kookkaampiin vaihtoehtoihin.
Kuinka kehyksetön momenttimoottori parantaa robotin nivelten suorituskykyä
Robotiikassa liikkeen laatu on yhtä tärkeä kuin raakatulos.
Moottori voi näyttää tehokkaalta paperilla.
Silti se voi toimia huonosti nivelessä.
Tästä syystä insinöörit keskittyvät ohjauksen sujuvuuteen, lämmönkestävyyteen ja pakkauksen istuvuuteen.
Robotin nivelmoottori tarvitsee vakaan vääntömomentin todellisen käyttöjaksonsa ajan.
Sen on myös reagoitava nopeasti käskyihin.
Nimellismomentti, nopeus, sähköinen aikavakio ja lämpöaikavakio ovat kaikki käytännön indikaattoreita valinnan aikana.
Yhdessä ne muokkaavat, kuinka nopeasti ja sujuvasti nivel reagoi.
Matala hammastus on toinen tärkeä etu.
Robottikäsivarressa hammastus lisää ei-toivottua aaltoilua.
Se voi vahingoittaa sujuvaa liikettä alhaisella nopeudella.
Se voi myös heikentää tarkkuutta herkissä liikkeissä.
Erittäin tarkkaan robotiikkaan suositellaan usein matalaa hammastusta.
Myös lämpökäyttäytyminen on tärkeämpää kuin monet ostajat odottavat.
Moottori voi lyödä hetkeksi voimakkaan huippuvääntömomentin.
Mutta robottinivelet tarvitsevat usein toistettavaa jatkuvaa suorituskykyä.
Jos lämpö ei pääse poistumaan rakenteesta tehokkaasti, moottori voi menettää vakauden, tehokkuuden tai käyttöiän.
Siksi lämpövastus, jäähdytysvaihtoehdot ja integroitu lämpöanturi vaikuttavat.
Lopuksi kehyksettömät mallit auttavat koko liitospakettia.
Ne jättävät tilaa laakereille, kaapeleille, liukurenkaille tai muille sisäisille komponenteille.
Tämä pakkausvapaus on erityisen hyödyllinen kompakteissa robottiliitoksissa ja onttoreikäisissä asetteluissa.
Parhaat robottisovellukset kehyksettömille momentimoottoreille
Kaikki robottijärjestelmät eivät tarvitse a kehyksetön moottori .
Mutta useat sovellustyypit hyötyvät siitä voimakkaasti.
1. Teollisuusrobottien liitokset
Teollisuusvarret tarvitsevat toistettavan liikkeen, suuren vääntömomentin ja kompaktin pakkauksen.
Kehyksetön vääntömomenttimoottori robottiliitoksille voi tukea suoraa käyttöä tai erittäin integroituja liitosmoduuleja.
Tämä auttaa vähentämään vastaiskua ja parantamaan liikkeen tarkkuutta.
2. Yhteistyörobotit
Kobotit toimivat usein ihmisten lähellä.
Tämä lisää tasaisen liikkeen, alhaisen melun ja puhtaan pakkauksen arvoa.
Kompakti robottitoimimoottori voi auttaa insinöörejä pienentämään liitoksen kokoa ja parantamaan vastetta.
Hiljaisempi toiminta ja alhaisempi tärinä ovat myös merkittäviä etuja näissä järjestelmissä.
3. Lääketieteellinen ja kirurginen robotiikka
Lääketieteellisillä roboteilla on tiukat tila- ja tarkkuusrajoitukset.
Ne hyötyvät myös alhaisesta melutasosta ja hienostuneesta ohjauksesta.
Lääketieteellisten laitteiden katsotaan usein sopivan hyvin kehyksettömään moottoritekniikkaan.
4. Humanoidi- ja palvelurobotit
Humanoidirobotin nivelmoottorin on usein oltava kompakti, kevyt ja energiatietoinen.
Tämä tekee vääntömomenttitiheydestä ja integrointivapaudesta erityisen arvokkaita.
Akkukäyttöiset järjestelmät hyötyvät myös tehokkaasta pakkauksesta ja pienemmästä massasta.
Pienjännitteiset kehyksettömät versiot voivat olla houkuttelevia myös mobiilirobotiikassa.
5. Tarkkuusautomaation osajärjestelmät
Kehyksettömistä suoravetokonsepteista hyötyvät myös karvat, pyörivät vaiheet, puolijohdetyökalut ja mekatroniset akselit.
Nämä eivät ole täysrobotteja, mutta niillä on samat liikeprioriteetit: tiiviys, tasaisuus ja tarkka ohjaus.
Sovellus |
Miksi kehyksetön sopii |
Mitä katsoa |
Teollisuuden robottikäsi |
Kompakti suoravetoinen nivelrakenne |
Jatkuva vääntömomentti, lämpö, välyskohteet |
Cobot |
Tasainen liike, pienempi melu, pienemmät nivelet |
Turvamarginaalit, säätimen viritys |
Kirurginen robotti |
Tarkkuus, hiljainen, tiukka pakkaus |
Lämpörajat, integraation laatu |
Humanoidi robotti |
Painon säästö, kompaktit toimilaitteet |
Tehokkuus, jännite, käyttösuhde |
Tarkka automaatio |
Matala hammastus, korkea ohjaustarkkuus |
Aaltoilu, jäähdytys, linjaus |
Kehyksetön moottori vs. BLDC-moottori tai sisäinen servo
Monet ostajat vertaavat kehyksetöntä moottoria BLDC-moottoriin ikään kuin ne olisivat täysin eri luokkia.
Se voi olla harhaanjohtavaa.
Kehyksetön moottori voi itsessään olla harjaton malli.
Hyödyllisempi vertailu on yleensä kehyksetön moottori vs. koteloitu moottori tai valmiiksi pakattu servo.
Koteloitu moottori saapuu valmiina asennettavaksi.
Se sisältää jo kotelon, akselin ja laakerijärjestelmän.
Tämä tekee integroinnista helpompaa ja nopeampaa.
Se on usein oikea valinta, kun suunnitteluaika on lyhyt tai pakkaus on vähemmän vaativa.
Kehyksetön momenttimoottori vaatii enemmän suunnittelutyötä.
Sinun on määriteltävä akseli, laakerijärjestely, jäähdytyspolku ja mekaaninen liitäntä.
Mutta vastineeksi saat paljon enemmän optimointivapautta.
Tämä voi tuottaa pienemmän, kevyemmän ja integroidumman lopullisen robottiliitoksen.
Joten kumpi on parempi?
Kumpikaan ei voita joka kerta.
Koteloitu moottori on helpompi.
Kehyksetön moottori on joustavampi.
Tehokkaan kehyksettömän moottorirobotin käsivarren joustavuus voi olla suunnittelutyön arvoista.
Vinkki: Valitse markkinoille asennetut moottorit nopeutta varten. Valitse kehyksettömät moottorit suorituskykyyn perustuvaan liitosoptimointiin.
Kuinka valita oikea kehyksetön momenttimoottori
Tässä monet robotiikkaprojektit onnistuvat tai epäonnistuvat.
Hyvä valintaprosessi alkaa sovelluksesta, ei luettelosta.
Aloita vääntömomentista, nopeudesta ja käyttösuhteesta
Määritä ensin tarvittava jatkuva vääntömomentti.
Määritä sitten huippuvääntömomentti, nopeusalue ja liikeprofiili.
Älä kokoa vain lyhyitä sarjoja varten.
Robottiliitos elää yleensä toistuvissa lämpösykleissä, ei yhdessä ihanteellisessa testipisteessä.
Tarkista fyysinen koko ja aukko
Liitoksen halkaisija, akselin reitti, kaapelin reititys ja rakenteellinen vaippa ovat tärkeitä.
Moottori voi saavuttaa vääntömomenttitavoitteen, mutta silti epäonnistua pakkaustavoitteessa.
Moottorin koko ja tilarajoitukset ovat ensisijaisia valintasuodattimia monissa robotiikkaprojekteissa.
Tarkista moottorin vakio ja momenttivakio
Valintatyössä painotetaan usein Km ja Kt .
Korkeampi moottorivakio yleensä tukee parempaa vääntömomentin muodostusta suhteessa häviöön.
Vääntömomenttivakion on myös oltava nopeus-, jännite- ja tehokkuustavoitteidesi mukainen.
Nämä eivät ole vain luettelon lisäyksiä.
Ne vaikuttavat lämpömarginaaliin ja todelliseen ohjauksen suorituskykyyn.
Tarkista alhainen hammastus ja vaihetasapaino
Tarkkuusrobotiikassa alhainen hammastus on tärkeää.
Samoin tasainen sinimuotoinen vääntömomentin käyttäytyminen.
Vaiheepätasapaino voi aiheuttaa epätasaisen vääntömomentin ja ylimääräisen kulumisen.
Tämä tekee näistä yksityiskohdista erityisen tärkeitä edistyneille käsivarsille ja hienoliikejärjestelmille.
Yhdistä ohjain ja virtalähde
Syöttöjännitteen ja maksimivirran tulee sopia moottoriin ja liitoselektroniikkaan.
Hyvä moottori voi silti pettää, jos kuljettaja on huonosti sovitettu.
Myös moottorin yhdistäminen sovellukseen viritettyyn ohjaimeen on tärkeää.
Katso hintaa kontekstissa
Hintaa ei koskaan pidä arvioida yksin.
Kysy mitä moottori vähentää muualla.
Se voi vähentää vaihteiston tarpeita, vähentää huoltoa tai parantaa nivelten tiiviyttä.
Ostajien tulee kuitenkin tarkistaa takuu, tuki ja toimituspakkauksen sisältö.
Integrointitekijät, jotka voivat tehdä tai heikentää suorituskykyä
A kehyksetön moottori asuu suunnittelussasi.
Joten integroinnin laatu on yhtä tärkeä kuin moottorin laatu.
Mekaaninen kohdistus tulee ensin.
Roottorin ja staattorin sijoittelun on oltava tarkka.
Huono kohdistus voi lisätä melua, heikentää tehokkuutta ja vaurioittaa laakerin käyttöikää.
Liimaus, aksiaalinen kiinnitys ja puristussovitus ovat yleisiä integrointipolkuja, joista jokaisella on omat kompromissinsa.
Jäähdytyspolku tulee seuraavaksi.
Jos rakenne ei pysty siirtämään lämpöä hyvin, liitos ei välttämättä koskaan saavuta odotettua jatkuvaa vääntömomenttia.
Siksi lämmönhallinta näkyy lähes kaikissa valintaviitteissä.
Jotkut järjestelmät käyttävät vapaailmajäähdytystä.
Toiset tarvitsevat vahvempia lämpörajapintoja tai nestejäähdytystä.
Myös palautteen yhteensopivuudella on merkitystä.
Moottorin on toimittava sujuvasti kooderien, ohjaussilmukoiden ja muun liitospinon kanssa.
Yhteensopivuus robotin ohjausjärjestelmän kanssa tulee tarkistaa ennen lopullista valintaa.
Inrunner vai Outrunner: kumpi kehyksetön malli sopii paremmin?
Kaikki kehyksettömät moottorit eivät toimi samalla tavalla.
Suunnittelutyyppi muuttaa nopeutta, jäähdytystä, vääntömomenttiprofiilia ja pakkausvaihtoehtoja.
Sisäänrunkoinen kehyksetön momenttimoottori sijoittaa roottorin staattorin sisään.
Inrunner-mallit yhdistetään usein korkeampiin kierroslukuihin, vahvaan lämmönhallintaan, kompaktiin kokoon ja hyvään sopivuuteen korkean suorituskyvyn sovelluksiin.
Outrunner kehyksetön moottori käyttää suurempaa roottorin sädettä.
Se tukee usein suurempaa vääntömomenttia alhaisemmilla kierrosluvuilla.
Outrunner-mallit liittyvät usein suurempaan vääntömomenttiin, suurempaan magneettiseen pinta-alaan ja alhaisempaan tehokkuuteen.
Tämä voi tehdä niistä houkuttelevia suoravetoisille robottiliitoksille.
Myös erikoisversioita on olemassa.
Matalat kehyksettömät servomoottorit keskittyvät tasaiseen liikkeeseen ja minimaaliseen vääntömomentin värähtelyyn.
Suoravetoiset kehyksettömät vääntömomenttimoottorit korostavat kompaktisuutta, pientä hitautta ja suunnittelun joustavuutta.
Nämä ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä kehyksettömässä vääntömomenttimoottorirobotiikassa ja tarkkuusliitoksissa.
Moottorin tyyppi |
Paras istuvuus |
Tärkein etu |
Inrunner |
Nopeammat robottialijärjestelmät |
Parempi jäähdytys ja kierroslukupotentiaali |
Outrunner |
Pienemmät nopeudet, suuremman vääntömomentin nivelet |
Vahva vääntömomentti suuremmalta roottorin säteeltä |
Alhainen servo |
Tarkka robotiikka |
Tasaisempi hidas liike |
Kehyksetön suorakäyttö |
Kompaktit integroidut liitokset |
Pieni inertia ja tiukka pakkaus |
Yleisiä virheitä valittaessa kehyksetöntä momenttimoottoria roboteille
Ensimmäinen virhe on valita vain huippuvääntömomentin mukaan.
Huippuluvut näyttävät vaikuttavilta.
Mutta robottiliitokset kestävät jatkuvia vaatimuksia, lämpörajoja ja käyttöjaksoa.
Toinen virhe on lämmön huomioimatta jättäminen.
Moottori voi läpäistä vääntömomentin tarkistuksen ja silti epäonnistua todellisessa toiminnassa, koska lämpö ei pääse poistumaan liitoksesta tarpeeksi nopeasti.
Lämmönhallintaa tulisi käsitellä suunnittelun ydinkysymyksenä, ei jälkikäteen.
Kolmas virhe on liikkeen laadun huomiotta jättäminen.
Matala hammastus, vääntömomentin aaltoilu ja vaihetasapaino vaikuttavat kaikki sujuvaan robotin liikkeeseen.
Tästä tulee entistä tärkeämpää lääketieteellisissä roboteissa, koboteissa ja tarkkuusaseissa.
Neljäs virhe on ylimitoitus.
Isompi moottori saattaa tuntua turvallisemmalta.
Mutta ylimäärittely voi lisätä massaa, massaa ja kustannuksia.
Se voi myös vähentää tehokkuutta, jos moottori ei enää vastaa todellista toimintapistettä.
Tarkka istuvuus on yleensä parempi kuin tarpeeton bulkki.
Vinkki: Robottiikassa ylimitoitus voi heikentää suorituskykyä melkein yhtä paljon kuin alimitoitus.
Johtopäätös
Kehyksetön momenttimoottori ei ole helpoin moottorivalinta.
Mutta robotiikassa se on usein yksi älykkäimmistä.
Se auttaa insinöörejä rakentamaan pienempiä liitoksia.
Se tukee suoraa ajoa.
Se parantaa pakkausvapautta.
Ja se voi tarjota edistyneiden robottien tarvitseman tarkkuuden, vääntömomenttitiheyden ja liikkeen laadun.
Oikea valinta lähtee yhteisestä tarpeesta.
Määritä ensin vääntömomentti, nopeus, käyttösuhde ja lämpöpolku.
Tarkista sitten koko, aukko, hammastus, vakiot, ohjaimen sovitus ja integrointimenetelmä.
Tämä prosessi antaa sinulle paljon paremmat mahdollisuudet valita oikea kehyksetön bldc-moottori tai suoravetoinen robottinivelmoottori työhön.
B2B-ostajien kannalta keskeinen opetus on yksinkertainen.
Älä osta vain moottorin ominaisuuksien perusteella.
Osta järjestelmän mukaan.
Siinä kehyksettömän momenttimoottorin todellinen arvo. näkyy
Lopuksi, oikean kehyksettömän moottorin valinta riippuu koko liikejärjestelmästä, ei pelkästään luettelonumeroista. Hyvin sovitettu ratkaisu voi parantaa tehokkuutta, tarkkuutta ja pitkän aikavälin luotettavuutta. SDM MAGNETICS tuo lisäarvoa tukemalla kehittyneitä moottori- ja magneettikomponenttiratkaisuja vaativiin robotiikkasovelluksiin, auttaen asiakkaita rakentamaan kompakteja, tehokkaita ja suorituskykyyn keskittyviä tuotteita.
FAQ
K: Mikä on kehyksetön momenttimoottori robotiikassa?
V: Se on moottorisarja, jossa on vain roottori ja staattori, sisäänrakennettu robotin niveleen kompaktia suorakäyttöistä liikettä varten.
K: Miksi käyttää kehyksetöntä momenttimoottoria robottiliitoksissa?
V: Se auttaa vähentämään välystä, säästämään tilaa, parantamaan vääntömomenttitiheyttä ja tukemaan tasaisempaa, tarkempaa ohjausta.
K: Kuinka valitsen kehyksettömän momenttimoottorin?
V: Tarkista jatkuva vääntömomentti, nopeus, käyttösuhde, lämpörajat, koko, aukko ja ohjaimen yhteensopivuus.
K: Onko kehyksetön momenttimoottori parempi kuin sisäinen BLDC-moottori?
V: Se tarjoaa enemmän integrointivapautta, mutta sisällä olevat moottorit on helpompi asentaa ja nopeampi ottaa käyttöön.
K: Ovatko kehyksettömät vääntömomenttimoottorit kalliita?
V: Yksikkökustannukset voivat olla korkeammat, mutta ne voivat vähentää vaihteiston tarvetta, huoltoa ja liitoskokoa koko järjestelmässä.
