Zakaj se nekateri roboti premikajo z osupljivo gladkostjo in natančnostjo, medtem ko se drugi borijo z maso, zračnostjo ali omejeno zmogljivostjo sklepov? V mnogih primerih se odgovor začne pri oblikovanju motorja. Ker roboti postajajo bolj kompaktni, dinamični in temeljijo na integraciji, inženirji namenjajo večjo pozornost brezogrodnemu momentnemu motorju in njegovi vlogi v sistemih gibanja z neposrednim pogonom.
A Navorni motor brez okvirja daje oblikovalcem robotov več svobode kot tradicionalni motor v ohišju. Pomaga lahko pri zmanjšanju velikosti, izboljšanju gostote navora, podpira bolj tekoč nadzor in ustreza zahtevnim postavitvam v robotskih rokah, humanoidnih sistemih in drugi napredni opremi za avtomatizacijo. Zato zanimanje za momentne motorje brez okvirja za robote, momentni motor brez okvirja za robotske spoje in motor brez okvirja z direktnim pogonom za robotiko še naprej narašča.
V tem članku bomo razpravljali o glavnih prednostih momentnega motorja brez okvirja, kjer se uporablja v robotiki, in o tem, kako izbrati pravega za vašo aplikacijo. Naučili se boste tudi, kaj primerjati, preden izberete motor robotskega zgloba, kako ti motorji podpirajo kompaktne visoko zmogljive zasnove in katerim napakam se je treba izogniti med ocenjevanjem.
Zakaj je navorni motor brez okvirja smiseln v robotiki
Motor brez okvirja z direktnim pogonom za robotiko je privlačen iz enega glavnega razloga.
Oblikovalcu daje večji nadzor nad celotnim sistemom.
Namesto da bi sprejeli fiksni motorni paket, motor integrirate v sam robot.
To lahko izboljša velikost, težo, učinkovitost in postavitev.
Največja prednost je neposreden pogon.
V mnogih spojih robotov manj delov menjalnika pomeni manjšo zračnost.
Pomeni tudi manj obrabnih točk.
To podpira bolj gladko gibanje in natančnejše pozicioniranje.
To je eden od razlogov, da se motorji brez okvirja pogosto uporabljajo v robotskih rokah in natančnih mehatroničnih sistemih.
Druga pomembna prednost je gostota navora.
Motor z visoko gostoto navora lahko zagotovi močno moč v tesnem prostoru.
To je dragoceno v komolcih, zapestjih, končnih efektorjih in kompaktnih rotacijskih stopnicah.
Motorji brez okvirja so močno povezani s kompaktno embalažo, izboljšano dinamiko in visokim navorom pri majhnih odtisih.
Tudi vzdrževanje lahko pade.
Motor brez okvirja pogosto zmanjša potrebo po dodatnih mehanskih elementih.
Manj delov lahko pomeni manjšo obrabo, manj hrupa in manj servisiranja skozi čas.
Zaradi tega vsaka zasnova ne zahteva vzdrževanja.
Toda pogosto poenostavi mehanski sklad v primerjavi z zajetnejšimi alternativami.
Kako navorni motor brez okvirja izboljša delovanje robotskega sklepa
V robotiki je kakovost gibanja pomembna enako kot surov izhod.
Motor je na papirju lahko videti močan.
Kljub temu lahko slabo deluje v sklepu.
Zato se inženirji osredotočajo na gladkost nadzora, toplotno stabilnost in prileganje embalaže.
potrebuje Motor z zglobom robota stabilen navor v svojem dejanskem delovnem ciklu.
Prav tako se mora hitro odzivati na ukaze.
Nazivni navor, hitrost, električna časovna konstanta in termična časovna konstanta so vsi praktični indikatorji med izbiro.
Skupaj oblikujeta, kako hitro in kako gladko se bo sklep odzval.
Nizka stopnja je še ena ključna prednost.
V roki robota zobanje doda neželeno valovanje.
To lahko poškoduje gladko gibanje pri nizki hitrosti.
Prav tako lahko zmanjša natančnost pri občutljivih potezah.
Za visoko natančno robotiko se pogosto priporočajo zasnove z nizkim zobanjem.
Tudi toplotno obnašanje je pomembnejše, kot mnogi kupci pričakujejo.
Motor lahko za kratek čas doseže močan najvišji navor.
Toda robotski sklepi pogosto potrebujejo ponovljivo neprekinjeno delovanje.
Če toplota ne more učinkovito zapustiti strukture, lahko motor izgubi stabilnost, učinkovitost ali življenjsko dobo.
Zato štejejo toplotna odpornost, možnosti hlajenja in vgrajeno toplotno zaznavanje.
Končno, dizajni brez okvirja pomagajo pri celotnem skupnem paketu.
Puščajo prostor za ležaje, kable, drsne obroče ali druge notranje komponente.
Ta svoboda pakiranja je še posebej uporabna pri kompaktnih spojih robotov in postavitvah z votlo izvrtino.
Najboljše robotske aplikacije za momentne motorje brez okvirja
Vsak robotski sistem ne potrebuje a motor brez okvirja .
Toda več vrst aplikacij ima veliko koristi od tega.
1. Spoji industrijskih robotov
Industrijsko orožje potrebuje ponovljivo gibanje, visok navor in kompaktno embalažo.
Momentni motor brez okvirja za robotske spoje lahko podpira direktni pogon ali visoko integrirane spojne module.
To pomaga zmanjšati zračnost in izboljšati natančnost gibanja.
2. Sodelujoči roboti
Koboti pogosto delujejo v bližini ljudi.
To poveča vrednost gladkega gibanja, nizkega hrupa in čiste embalaže.
Kompakten robotski pogonski motor lahko inženirjem pomaga zmanjšati velikost spoja in izboljšati odziv.
Tišje delovanje in manjše tresljaje sta tudi pomembni prednosti teh sistemov.
3. Medicinska in kirurška robotika
Medicinski roboti imajo stroge omejitve prostora in natančnosti.
Prednost imajo tudi nizek hrup in izpopolnjen nadzor.
Medicinske naprave pogosto veljajo za zelo primerne za tehnologijo motorjev brez okvirja.
4. Humanoidni in servisni roboti
mora Zgibni motor humanoidnega robota biti pogosto kompakten, lahek in varčen z energijo.
Zaradi tega sta gostota navora in svoboda integracije še posebej dragoceni.
Sistemom na baterije koristita tudi učinkovita embalaža in manjša masa.
Nizkonapetostne različice brez okvirja so lahko privlačne tudi za mobilno robotiko.
5. Podsistemi precizne avtomatizacije
Kardanske podstavke, rotacijske stopnje, polprevodniška orodja in mehatronske osi prav tako koristijo konceptom neposrednega pogona brez okvirja.
To niso popolni roboti, vendar imajo enake prioritete gibanja: kompaktnost, gladkost in natančen nadzor.
Aplikacija |
Zakaj Frameless ustreza |
Kaj gledati |
Industrijska robotska roka |
Kompaktna oblika zgloba z neposrednim pogonom |
Nenehni cilji navora, toplote, zračnosti |
Cobot |
Gladko gibanje, nižji hrup, manjši spoji |
Varnostne meje, nastavitev krmilnika |
Kirurški robot |
Natančnost, nizka raven hrupa, tesno pakiranje |
Toplotne meje, kakovost integracije |
Humanoidni robot |
Prihranki pri teži, kompaktni aktuatorji |
Učinkovitost, napetost, delovni cikel |
Natančna avtomatizacija |
Nizko zobanje, visoka natančnost krmiljenja |
Valovanje, hlajenje, poravnava |
Motor brez okvirja v primerjavi z motorjem BLDC ali nameščenim servo
Mnogi kupci primerjajo motor brez okvirja in motor BLDC, kot da gre za popolnoma različni kategoriji.
To je lahko zavajajoče.
Motor brez okvirja je lahko brezkrtačen.
Bolj uporabna primerjava je običajno motor brez okvirja v primerjavi z motorjem v ohišju ali predpakiranim servo.
Motor v ohišju prispe pripravljen za montažo.
Vključuje že ohišje, gred in ležajni sistem.
Tako je integracija lažja in hitrejša.
Pogosto je prava izbira, ko je čas oblikovanja kratek ali je embalaža manj zahtevna.
Navorni motor brez okvirja zahteva več inženirskega dela.
Določiti morate gred, razporeditev ležajev, hladilno pot in mehanski vmesnik.
Toda v zameno dobite veliko več svobode optimizacije.
To lahko proizvede manjši, lažji in bolj integriran končni robotski sklep.
Kateri je torej boljši?
Nobeden ne zmaga vsakič.
Motor v zaprtem prostoru je lažji.
Motor brez okvirja je bolj prilagodljiv.
Pri visoko zmogljivi motorni robotski roki brez okvirja je ta prilagodljivost lahko vredna dodatnega truda pri oblikovanju.
Nasvet: Izberite motorje v ohišju za hitrost do trga. Izberite motorje brez okvirja za optimizacijo sklepov glede na zmogljivost.
Kako izbrati pravi momentni motor brez okvirja
Tukaj številni projekti robotike uspejo ali propadejo.
Dober izbirni postopek se začne pri prijavi, ne pri katalogu.
Začnite z navorom, hitrostjo in delovnim ciklom
Najprej določite zahtevani stalni navor.
Nato določite najvišji navor, območje hitrosti in profil gibanja.
Ne določajte velikosti samo za kratke izbruhe.
Robotski sklep običajno živi v ponavljajočih se termičnih ciklih in ne v eni idealni preskusni točki.
Preverite fizično velikost in zaslonko
Premer spoja, pot gredi, napeljava kabla in strukturni ovoj so pomembni.
Motor lahko doseže cilj navora, vendar še vedno ne doseže cilja pakiranja.
Velikost motorja in prostorske omejitve so glavni izbirni filtri v številnih robotskih projektih.
Preverite konstanto motorja in konstanto navora
Izbirno delo pogosto močno poudarja Km in Kt. .
Višja konstanta motorja na splošno podpira boljše ustvarjanje navora glede na izgubo.
Konstanta navora se mora uskladiti tudi z vašimi cilji glede hitrosti, napetosti in učinkovitosti.
To niso samo kataloški dodatki.
Vplivajo na toplotno rezervo in učinkovitost nadzora v realnem svetu.
Preverite nizko napenjanje in fazno ravnotežje
Za natančno robotiko je nizko število zobnikov pomembno.
Enako velja za gladko sinusno obnašanje navora.
Fazno neravnovesje lahko povzroči neenakomeren navor in dodatno obrabo.
Zaradi tega so te podrobnosti še posebej pomembne za napredne roke in sisteme za fino gibanje.
Ujemite krmilnik in napajalnik
Napajalna napetost in največji tok morata ustrezati motorju in spojni elektroniki.
Dober motor lahko še vedno razočara, če je voznik slabo usklajen.
Pomembna je tudi povezava motorja s krmilnikom, prilagojenim aplikaciji.
Poglejte ceno v kontekstu
Cene se nikoli ne sme presojati samo.
Vprašajte, kaj motor zmanjša drugje.
Lahko zmanjša potrebe po menjalniku, zmanjša vzdrževanje ali izboljša kompaktnost spoja.
Kljub temu bi morali kupci preveriti garancijo, podporo in kaj je vključeno v dobavni paket.
Integracijski dejavniki, ki lahko povečajo ali zmanjšajo učinkovitost
A motor brez okvirja živi v vaši zasnovi.
Tako je kakovost integracije pomembna enako kot kakovost motorja.
Na prvem mestu je mehanska poravnava.
Postavitev rotorja in statorja mora ostati natančna.
Slaba poravnava lahko poveča hrup, zmanjša učinkovitost in zmanjša življenjsko dobo ležaja.
Lepljenje, aksialno vpenjanje in stiskanje so običajne integracijske poti, od katerih ima vsaka svoje kompromise.
Sledi pot hlajenja.
Če struktura ne more dobro prenašati toplote, spoj morda nikoli ne bo dosegel pričakovanega neprekinjenega navora.
Zato se toplotno upravljanje pojavlja v skoraj vseh referencah za izbiro.
Nekateri sistemi uporabljajo hlajenje s prostim zrakom.
Drugi potrebujejo močnejše toplotne vmesnike ali tekoče hlajenje.
Pomembna je tudi združljivost povratnih informacij.
Motor mora brezhibno delovati z dajalniki, krmilnimi zankami in preostalim spojnim skladom.
Pred končno izbiro je treba preveriti združljivost z robotskim krmilnim sistemom.
Inrunner ali Outrunner: kateri dizajn brez okvirja je boljši?
Vsi motorji brez okvirja se ne obnašajo enako.
Vrsta zasnove spreminja hitrost, hlajenje, profil navora in možnosti pakiranja.
Inrunner Frameless Torque Motor postavi rotor v stator.
Zasnove Inrunner so pogosto povezane z višjimi vrtljaji na minuto, močnim toplotnim upravljanjem, kompaktno velikostjo in primerno za visoko zmogljive aplikacije.
Motor brez okvirja Outrunner uporablja večji polmer rotorja.
To pogosto podpira višji navor pri nižjih vrtljajih.
Zasnove prehitevalcev so pogosto povezane z večjim navorom, večjo magnetno površino in učinkovitostjo pri nižji hitrosti.
Zaradi tega so lahko privlačni za spoje robotov z neposrednim pogonom.
Obstajajo tudi specializirane različice.
Servo motorji brez okvirja z nizkim zobanjem se osredotočajo na gladko gibanje in minimalno valovanje navora.
Momentni motorji brez okvirja z direktnim pogonom poudarjajo kompaktnost, nizko vztrajnost in fleksibilnost oblikovanja.
Te lastnosti so zelo pomembne za robotiko navornih motorjev brez okvirja in natančne spoje.
Vrsta motorja |
Najboljše prileganje |
Glavna prednost |
Inrunner |
Visokohitrostni robotski podsistemi |
Boljši potencial hlajenja in vrtljajev |
Prehitevalec |
Spoji z nižjo hitrostjo in višjim navorom |
Močan navor zaradi večjega polmera rotorja |
Servo z nizkim zobanjem |
Natančna robotika |
Bolj gladko gibanje pri nizki hitrosti |
Direktni pogon brez okvirja |
Kompaktni integrirani spoji |
Nizka vztrajnost in tesno pakiranje |
Pogoste napake pri izbiri momentnega motorja brez okvirja za robote
Prva napaka je izbira samo glede na največji navor.
Najvišje številke izgledajo impresivno.
Toda robotski spoji živijo na podlagi stalnih zahtev, toplotnih omejitev in delovnega cikla.
Druga napaka je ignoriranje toplote.
Motor lahko prestane preverjanje navora in še vedno odpove v dejanskem delovanju, ker toplota ne more zapustiti spoja dovolj hitro.
Toplotno upravljanje je treba obravnavati kot temeljno vprašanje načrtovanja in ne kot naknadno razmišljanje.
Tretja napaka je spregledanje kakovosti gibanja.
Nizko zobanje, valovanje navora in ravnovesje faz vplivajo na gladko robotsko gibanje.
To postane še bolj pomembno pri medicinskih robotih, kobotih in natančnih rokah.
Četrta napaka je prevelika velikost.
Večji motor se morda zdi varnejši.
Toda prevelika specifikacija lahko poveča maso, količino in stroške.
Prav tako lahko zmanjša učinkovitost, če motor ne ustreza več dejanski delovni točki.
Natančno prileganje je običajno boljše od nepotrebne količine.
Nasvet: V robotiki lahko prevelika velikost škoduje učinkovitosti skoraj tako močno kot premajhna.
Zaključek
Momentni motor brez okvirja ni najlažja izbira motorja.
Toda za robotiko je pogosto eden najpametnejših.
Inženirjem pomaga zgraditi manjše spoje.
Podpira direktni pogon.
Izboljša svobodo pakiranja.
Poleg tega lahko zagotovi natančnost, gostoto navora in kakovost gibanja, ki jih potrebujejo napredni roboti.
Prava izbira se začne pri skupni zahtevi.
Najprej določite navor, hitrost, delovni cikel in toplotno pot.
Nato preverite velikost, zaslonko, nazobčanje, konstante, prileganje krmilnika in način integracije.
Ta postopek vam daje veliko boljše možnosti, da izberete pravi motor bldc brez okvirja ali robotski zglobni motor z neposrednim pogonom za to delo.
Za kupce B2B je ključna lekcija preprosta.
Ne kupujte samo po specifikacijah motorja.
Nakup po sistemskem prileganju.
Tu se pokaže prava vrednost momentnega motorja brez okvirja .
Skratka, izbira pravega motorja brez okvirja je odvisna od sistema polnega gibanja in ne samo od kataloških številk. Dobro usklajena rešitev lahko izboljša učinkovitost, natančnost in dolgoročno zanesljivost. SDM MAGNETICS dodaja vrednost s podporo naprednim rešitvam motorjev in magnetnih komponent za zahtevne robotske aplikacije, s čimer strankam pomaga pri izdelavi kompaktnih, učinkovitih izdelkov, osredotočenih na zmogljivost.
pogosta vprašanja
V: Kaj je navorni motor brez okvirja v robotiki?
O: To je motorni komplet samo z rotorjem in statorjem, vgrajenim v robotski zglob za kompaktno gibanje z neposrednim pogonom.
V: Zakaj uporabljati navorni motor brez okvirja za spoje robotov?
O: Pomaga zmanjšati zračnost, prihrani prostor, izboljša gostoto navora in podpira bolj gladek in natančen nadzor.
V: Kako izberem momentni motor brez okvirja?
O: Preverite stalni navor, hitrost, delovni cikel, toplotne meje, velikost, zaslonko in združljivost krmilnika.
V: Ali je navorni motor brez okvirja boljši od vgrajenega BLDC motorja?
O: Ponuja več svobode pri integraciji, vendar je motorje v zaprtih prostorih lažje namestiti in hitreje uvesti.
V: Ali so momentni motorji brez okvirja dragi?
O: Stroški na enoto so lahko višji, vendar lahko zmanjšajo potrebe po menjalniku, vzdrževanje in velikost spoja v celotnem sistemu.
