Robotik için Fırçasız Motor: Tork Yoğunluğu, Vuruntu ve Özel Entegrasyon

Bir Ar-Ge mühendisi bir keresinde bize, drone test tezgahında mükemmel performans gösteren fırçasız bir motorun robot kolunda birkaç dakika içinde durduğunu söylemişti. Sebebi güç eksikliği değildi. Bu, drone üreticisi tarafından kullanılan sürekli tork spesifikasyonu ile bir robot ekleminin talep ettiği düşük hızlı, yüksek tutma torku profili arasındaki uyumsuzluktu. Robotik için fırçasız bir motor, yer çekimine karşı konumunu korumalı, 20 RPM'de düzgün bir şekilde hareket etmeli ve sık sık başlatma-durdurma döngülerine termal hasar olmadan dayanmalıdır. Bu tamamen farklı bir spesifikasyon ortamıdır.

Tedarik mühendisleri sıklıkla aynı hatayı yaparlar: Bir katalogdaki en yüksek yüksüz devir/dakikaya göre bir motor seçerler, ardından gerçek bağlantı hızındaki sürekli torkun yetersiz kaldığını keşfederler. Sonuç, aylar süren bir yeniden tasarımdır.

Robotik için Fırçasız Motoru Ne Tanımlar?

Robotik için fırçasız bir motor, en yüksek yüksüz RPM yerine yüksek tork yoğunluğu, düşük vuruntu torku ve kapalı döngü konum geri bildirimi için tasarlanmış üç fazlı senkron bir makinedir.

Tahrikli drone motorunu ortak aktüatörle karşılaştırdığınızda fark açıkça ortaya çıkıyor. Yüksek RPM'de itme-ağırlık için bir drone motoru seçilmiştir. Düşük hızda sürekli tork için bir robot eklem motoru seçilir; genellikle harmonik bir dişli kutusu, torku artırırken çıkış hızını 20-60 RPM'ye düşürür. Kritik parametreler tork yoğunluğu (motor kütlesinin kilogramı başına nm), vuruntu torku (düzensiz dönüşe neden olan manyetik tetik) ve sargı esnekliğidir.

Sargılara ve kodlayıcılara da uygulama düzeyinde karar verilir. 24 VDC bilek ekseni için çalışan bir motor, ağır bel ekseni için 310 VDC sargıya ihtiyaç duyabilir ve kodlayıcı tipinin kontrol cihazı girişine uygun olması gerekir. Bunlar katalog seçimleri değil; bunlar mühendislik seçimleridir.

Düşük Hızdaki Sürekli Tork Neden Yüksüz Devir Sayısını Geride Bırakıyor?

Düşük RPM'de sürekli tork, bir robotun bir yükü taşıyıp taşıyamayacağını belirler; veri sayfasındaki maksimum hız yoktur.

Kol sabitken bile yer çekimi her zaman motora etki eder. 2 kg'lık bir alet taşıyan bir bilek ekseninin, aleti sabit tutabilmesi için 50-100 RPM'de kabaca 0,5 ila 1,5 Nm sürekli torka ihtiyacı vardır. Bir dirsek ekseninin 3-8 nm'ye ihtiyacı vardır. Tam yük taşıyan bir omuz ekseninin 15-40 Nm'ye ihtiyacı olabilir. 6000 RPM'lik yüksüz hız burada önemli değildir çünkü eklem hiçbir zaman bu hızın yakınında çalışmaz.

Motor Platformlarının Robotik Ortak Mimariyle Eşleştirilmesi

Ortak mimari, motor çerçevesini ve dişli kutusunu belirlemelidir, tersi değil.

Yüksek yüklü omuz bağlantıları, sıfır boşluk ve yüksek enerji yoğunluğu sunan harmonik dişli motorlardan yararlanır. Jiangsu Retek Motion Co., Ltd. (Retek Motion), ağır omuz ve bel eksenlerine uyan 200 Nm harmonik dişli motor sunmaktadır. İşbirlikçi kollar ve mobil manipülatörler üzerindeki orta yük taşıma kapasitesi, 60 Nm dişli motorlarla iyi çalışır. Kompakt, omuza monte tıbbi robotlar için, dişli başlıklı 42mm'lik dıştan koşucu fırçasız motor, küçük bir alanda güç yoğunluğu sağlar.

Ağır Hizmet Robot Bağlantıları için 200 Nm Harmonik Dişli Motor Bu motor, sıfır boşlukla 200 Nm tork sağlıyor ve bu da onu hassas ve tekrarlanabilir konumlandırma gerektiren robotlardaki ağır omuz ve bel eksenleri için uygun hale getiriyor. Ürünü Görüntüle →

İşbirlikçi Robotlar ve Manipülatörler için 60 Nm Dişli Motor 60 Nm nominal torka sahip bu dişli motor, orta yük kapasiteli işbirlikçi kollara ve mobil manipülatörlere uyar ve çeşitli robotik görevler için güvenilir performans sağlar. Ürünü Görüntüle →

Tıbbi Robotik için Dişli Kafalı 42mm Outrunner Fırçasız Motor Bu kompakt 42 mm'lik, dişli başlıklı fırçasız motor, omuza monteli tıbbi robotik uygulamaları için ideal olan yüksek tork ve hassas kontrol sunar. Ürünü Görüntüle →

Harmonik dişli kutuları tekrarlanabilir konumlandırma için gerekli olan sıfır boşluk sunar. Planet dişli kutuları daha ucuzdur ve darbe yüklerini daha iyi tolere eder, dolayısıyla kaldırımlara ve rampalara çarpan mobil robot tekerleklerine uygundur. Motor çerçevesi vites kutusu seçimini takip eder, tersi değil.

Bir robot bağlantısı için herhangi bir aday motoru değerlendirirken bu kontrol listesini kullanın:

• Sıfır hızda tepe torku değil, çalışma hızında sürekli torku kontrol edin.
• Uygulanan dişli kutusu oranıyla vuruntu torkunu ölçün.
• IP derecesinin yıkama veya toza maruz kalma koşullarıyla eşleştiğini doğrulayın.
• Kodlayıcı geri bildiriminin robot kontrol cihazıyla uyumlu olduğunu doğrulayın.
• Dişli kutusu muhafazasındaki termal yolu değerlendirin.

BLDC Kasa Boyutları Arasında Tork Yoğunluğu Karşılaştırması

Daha büyük bir çerçeve her zaman orantılı olarak daha fazla kullanılabilir tork üretmez çünkü sarım doldurma faktörü ve ısı dağıtımı çap ve eksenel uzunluğa göre değişir.

Retek Motion'ın fırçasız DC hattı 28 mm'den 130mm'ye kadar uzanır. 24 VDC serisindeki temsili sürekli tork değerleri yaklaşık olarak 42 mm motor için 0,4 Nm, 57mm için 0,8 Nm, 76 mm için 1,6 Nm, 80mm için 2,2 Nm, 100 mm için 3,5 Nm ve 130 mm için 6,5 Nm'dir. İlerleme, rotor çapıyla kübik ilişkiye daha yakındır, bu nedenle çerçeve boyutu seçimi öncelikle bir termal tasarım problemidir.

Robotik Motor Tedarikçisinde Nelere Bakılmalı?

Çoğu robot eklemi özel bir motor projesi gerektirdiğinden mühendislik esnekliği ve dikey üretim entegrasyonu kataloğun genişliğinden daha önemlidir.

Retek Motion, 2018'den beri kendi bünyesinde fırçasız DC motorlar tasarlıyor ve üretiyor. Şirket ayrıca tek çatı altında CNC ile işlenmiş dişli kutusu muhafazaları, döküm bileşenleri ve kablo tesisatları da üretiyor. Bu kombinasyon, bir robot üreticisinin birden fazla tedarikçiyi koordine etmeden sarma, kodlayıcı ve konnektör konfigürasyonlarını yinelemesine olanak tanır.

Belirli kullanım durumları için Retek'in düşük dişli fırçasız motorlar çıkıştaki konum dalgalanmasını azaltırken yüksek torklu fırçasız DC motorlar Yükler dinamik olduğunda gereken marjı sağlar.

Sıkça Sorulan Sorular

Robotik için fırçasız motor ile normal BLDC motor arasındaki fark nedir?

Düşük hızda sürekli tork, düşük vuruntu ve geri besleme uyumluluğu için bir robotik fırçasız motor belirtilirken, normal bir BLDC motor genellikle en yüksek hız ve yüksek çıkış gücü için derecelendirilir.

Bir robot eklemi için gerekli sürekli torku nasıl hesaplarım?

Yük kütlesini moment kolunun uzunluğuyla çarpın, yansıtılan atalet ve dişli kutusu kayıplarını ekleyin, ardından en az 3x güvenlik faktörünü uygulayın.

Fırçasız motorlu bir robot için harmonik bir dişli kutusu planet dişli kutusundan daha mı iyi?

Harmonik dişli kutuları hassas kol eklemleri için sıfır boşluk ve yüksek redüksiyon sağlar; Planet dişli kutuları, mobil tahrik tekerlekleri için şok yüklerini daha iyi idare eder.

Robotik için entegre denetleyiciye sahip özel bir fırçasız motor alabilir miyim?

Evet. Entegre kontrolör ve özel sarma seçenekleri standarttır ve dikey olarak entegre edilmiş bir tedarikçi aynı zamanda dişli kutusu mahfazasını ve kablo demetini de üretebilir.