Kuinka valita vaihdettavat BLDC-moottorit robottiaseisiin?

Nykyaikaiset robottivarret vaativat yhdistelmän suurta vääntömomenttia, tarkkaa sijoittelua, kompakteja mittoja, energiatehokkuutta ja pitkää käyttöikää . Käytetäänpä niitä teollisuusautomaatiossa, yhteiskäyttöroboteissa, lääketieteellisissä laitteissa, laboratoriojärjestelmissä tai autonomisissa palveluroboteissa, jokaiseen niveleen valittu moottori vaikuttaa suoraan yleiseen suorituskykyyn.

Erilaisten liikeratkaisujen joukossa Geared Brushless DC Motors (Geared Brushless DC Motors) on tullut yhdeksi yleisimmin käytetyistä vaihtoehdoista, koska niissä yhdistyvät harjattoman moottorin tehokkuus tarkkuusvaihteiston vääntömomentin moninkertaisuuteen.

Tässä oppaassa kerrotaan, kuinka insinöörit ja hankinta-ammattilaiset voivat valita oikean vaihteiston BLDC-moottorin robottikäsisovelluksiin ja korostaa samalla tärkeimmät tekniset tiedot, jotka vaikuttavat suorituskykyyn, luotettavuuteen ja järjestelmäintegraatioon.

Miksi Vaihdetetut BLDC-moottorit sopivat ihanteellisesti robottiaseisiin

Robottikäsi vaatii yleensä:

• Suuri ulostulomomentti

• Tasainen hidas toiminta

• Tarkka paikannus

• Vähäinen huolto

• Kompakti asennustila

• Pitkä käyttöikä

Geared BLDC -moottori yhdistää harjattoman moottorin vaihteistoon, mikä mahdollistaa järjestelmän tuottavan huomattavasti suuremman vääntömomentin säilyttäen samalla erinomaisen tehokkuuden ja hallittavuuden.

Perinteisiin harjattuihin moottoreihin verrattuna vaihdettavat BLDC-moottorit tarjoavat:

Nämä edut tekevät vaihdeisista BLDC-moottoreista erityisen sopivia robottikäsivarsien nivelille, joiden on suoritettava tuhansia toistuvia liikkeitä joka päivä.

Besfoc Vaihdetetut BLDC-moottorit

Besfoc Stepper Motor System Räätälöity palvelu

Besfoc-akseli Räätälöity palvelu

Vaihe 1: Laske tarvittava liitoksen vääntömomentti

Vääntömomentti on kriittisin parametri valittaessa moottoria robottikäsivarrelle.

Tarvittava vääntömomentti riippuu:

• Hyötykuorman paino

• Käsivarren pituus

• Yhteinen asento

• Kiihtyvyysprofiili

• Liikerata

• Turvallisuustekijä

Eri liitoksilla on erilaiset vääntömomenttivaatimukset.

Pohjaliitos

Pohjanivel tukee koko robottirakennetta ja vaatii yleensä suurimman vääntömomentin.

Olkanivel

Olkapäälle kohdistuu usein merkittäviä dynaamisia kuormituksia ja se vaatii voimakasta vääntömomenttia.

Kyynärpää

Kyynärpää tasapainottaa vääntö- ja nopeusvaatimukset.

Ranne nivel

Ranne asettaa tyypillisesti etusijalle tarkkuuden, herkkyyden ja kompaktin koon suurimman vääntömomentin edelle.

Insinöörit sisällyttävät yleensä 30–50 % turvamarginaalin laskettujen jatkuvan vääntömomentin vaatimusten yläpuolelle luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

Vaihe 2: Sovita moottorin nopeus sovelluksen vaatimuksiin

Robottivarsisovellusten nopeusvaatimukset vaihtelevat huomattavasti.

Nopeat sovellukset

Esimerkkejä:

• Poimi ja aseta robotit

• Pakkausautomaatio

• Lajittelujärjestelmät

Nämä sovellukset vaativat nopeaa kiihtyvyyttä ja suuria lähtönopeuksia.

Tarkkuussovellukset

Esimerkkejä:

• Lääketieteellinen robotiikka

• Puolijohdelaitteet

• Laboratorioautomaatio

Nämä järjestelmät asettavat paikannustarkkuuden ja liikkeen vakauden etusijalle maksiminopeuden edelle.

Moottorin ja vaihteiston yhdistelmän on tarjottava oikea tasapaino nopeuden ja vääntömomentin välillä.

Vaihe 3: Valitse sopiva välityssuhde

Vaihteisto määrittää, kuinka moottorin nopeus muunnetaan käyttökelpoiseksi lähtömomentiksi.

Yleisiä välityssuhteita ovat:

• 3:1

• 5:1

• 10:1

• 20:1

• 30:1

• 50:1

• 100:1

Pienemmät välityssuhteet

Edut:

• Suurempi nopeus

• Nopeampi vastaus

• Sopii paremmin kevyille robottikäsivarsille

Suuremmat välityssuhteet

Edut:

• Korkeampi vääntömomentti

• Parempi kantavuus

• Parannettu paikannusohjaus

Robottivarsien nivelissä oikean alennussuhteen valitseminen on usein tärkeämpää kuin pelkkä suuremman moottorin valinta.

Vaihe 4: Valitse oikea vaihteistotyyppi

Vaihteistolla on ratkaiseva rooli robottivarren vääntömomentin, tarkkuuden, tehokkuuden ja yleisen suorituskyvyn määrittämisessä. Sopivan vaihteistotyypin valitseminen varmistaa tasaisen liikkeen ja luotettavan toiminnan.

Planetaariset vaihdelaatikot

Planeettavaihteistoja käytetään laajalti robottikäsivarsissa kompaktin rakenteensa ja suuren vääntökapasiteetin ansiosta.

Edut:

• Korkea vääntömomenttitiheys

• Kompakti koko

• Korkea hyötysuhde

• Matalat takaiskuvaihtoehdot

• Pitkä käyttöikä

Sopii:

• Teollisuusrobotit

• Yhteistyörobotit

• Automatisoidut laitteet

Monia vaihdella varustettuja BLDC-moottoreita, mukaan lukien tarjoamat ratkaisut BesFocin , voidaan yhdistää planeettavaihteistoihin, jotta saadaan aikaan tasapaino vääntömomentin, tarkkuuden ja kestävyyden välillä robottiliitossovelluksissa.

Spur vaihteistot

Spur-vaihteistoissa on yksinkertainen ja kustannustehokas muotoilu.

Edut:

• Taloudellinen

• Helppo huoltaa

• Soveltuu kevyisiin sovelluksiin

Sopii:

• Koulutusrobotit

• Palvelurobotit

• Perusautomaatiojärjestelmät

Harmoniset vaihteistot

Harmoniset vaihteistot on suunniteltu sovelluksiin, jotka vaativat erittäin suurta paikannustarkkuutta.

Edut:

• Erittäin pieni vastareaktio

• Korkea tarkkuus

• Kompakti rakenne

Sopii:

• Lääketieteelliset robotit

• Tarkka automaatio

• Huippuluokan robottikädet

Vaihteistotyyppi tulee valita robottivarren vaaditun vääntömomentin, nopeuden, tarkkuuden ja budjetin mukaan. Useimmissa teollisissa ja yhteistoiminnallisissa robottisovelluksissa planeettavaihteiset BLDC-moottorit tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn ja luotettavuuden yhdistelmän.

Vaihe 5: Harkitse välysvaatimuksia

Välys vaikuttaa suoraan robottikäsivarren paikannustarkkuuteen.

Liiallinen takaisku voi aiheuttaa:

• Paikannusvirheet

• Vähentynyt toistettavuus

• Liikkeen epävakaus

• Matala asennustarkkuus

Suositellut vastaiskuarvot:

Tasaista ja tarkkaa liikettä vaativissa robottinivelissä suositaan usein pienivälisiä planeettavaihteistoja.

Vaihe 6: Arvioi kooderi- ja palautevaatimukset

Tarkka palaute on välttämätöntä robottikäsivarsille, jotka vaativat tarkkaa sijoittelua, tasaista liikettä ja luotettavaa toistettavuutta. Enkooderit tarjoavat reaaliaikaista tietoa moottorin asennosta ja nopeudesta, mikä mahdollistaa suljetun silmukan ohjauksen ja nopeuden, mahdollistaen suljetun silmukan ohjauksen.

Yleiset kooderivaihtoehdot

• Hall-anturit – Perusnopeus- ja kommutaatiopalaute.

• Inkrementtianturit – Soveltuvat tarkkaan asennon ja nopeuden säätöön.

• Magneettiset kooderit – Kompaktit, kestävät ja pölyn- ja tärinänkestävät.

• Absoluuttiset enkooderit – Antavat tarkat sijaintitiedot myös tehokatkon jälkeen.

Miksi Enkooderin palaute on tärkeää

Enkooderilla varustetut vaihdettavat BLDC-moottorit auttavat parantamaan:

• Paikannustarkkuus

• Liikkeen vakaus

• Toistettavuus

• Nopeuden säätö

• Moniakselinen synkronointi

Nämä edut ovat erityisen tärkeitä robottikäsivarsissa, joita käytetään kokoonpanoon, tarkastuksiin, lääkinnällisiin laitteisiin ja yhteistyörobotiikkaan.

Oikean palauteratkaisun valitseminen

Tarvittava kooderityyppi riippuu sovelluksen tarkkuusvaatimuksista. Peruskäsittelytehtävät vaativat vain yksinkertaista palautetta, kun taas erittäin tarkat robottiliitokset vaativat usein korkearesoluutioisia koodereita tarkkaan liikkeenhallintaan.

monet BesFoc-vaihteiset BLDC-moottorit tukevat kooderien integrointia, jolloin robottijärjestelmien suunnittelijat voivat saavuttaa eri robottikäsisovelluksissa vaaditun ohjaus- ja paikannussuorituskyvyn.

Vaihe 7: Priorisoi tehokkuus ja energiankulutus

Tehokkuus vaikuttaa sekä käyttökustannuksiin että lämpötehokkuuteen.

Tehokkaat vaihdemoottorit BLDC-moottorit tarjoavat:

• Pienempi energiankulutus

• Vähentynyt lämmöntuotanto

• Pidempi käyttöikä

• Parannettu akun suorituskyky mobiiliroboteissa

Tämä on erityisen tärkeää seuraaville:

• Autonomiset mobiilirobotit

• Palvelurobotit

• Yhteistyörobotit

• Jatkuvan tuotannon järjestelmät

Vaihe 8: Arvioi lämpöteho

Robottiaseet toimivat usein jatkuvasti vaativissa ympäristöissä.

Moottorin ylikuumeneminen voi johtaa:

• Vähentynyt tehokkuus

• Komponenttien ennenaikainen kuluminen

• Odottamaton seisokki

Tärkeitä huomioita ovat mm.

• Jatkuva virtaluokitus

• Huippuvirran luokitus

• Ympäristön käyttölämpötila

• Jäähdytyskyky

Oikean kokoisen moottorin tulee säilyttää vakaa suorituskyky maksimikäyttöolosuhteissa.

Vaihe 9: Harkitse tila- ja painorajoituksia

Robottivarsien suunnittelu keskittyy yhä enemmän järjestelmän kokonaispainon vähentämiseen.

Kompaktin moottorimallin etuja ovat:

• Nopeampi kiihtyvyys

• Vähentynyt inertia

• Pienempi energiankulutus

• Parempi dynaaminen suorituskyky

Tämä on erityisen tärkeää seuraaville:

• Yhteistyörobotit

• Palvelurobotit

• Lääketieteelliset robottijärjestelmät

• Moniakseliset robottikädet

Mitä ominaisuuksia sinun pitäisi etsiä vaihdetuista BLDC-moottorien toimittajasta?

Vaihdetettua BLDC-moottoria valittaessa on tärkeää arvioida paitsi moottorin tekniset tiedot myös käytettävissä olevat mukautusvaihtoehdot.

Robottikäsivarsiprojekteissa valmistajat, jotka tarjoavat laajan valikoiman moottori- ja vaihteistokokoonpanoja, voivat yksinkertaistaa järjestelmän kehitystä.

Tyypillisiä vaihtoehtoja voivat olla:

• Useita kehyskokoja

• Planeettavaihteiston kokoonpanot

• Spur-vaihteistovaihtoehdot

• Erilaisia ​​välityssuhteita

• Integroidut enkooderiratkaisut

• Mukautetut akselimallit

• Jännitteen räätälöinti

• Sovelluskohtaiset käämimallit

Esimerkiksi valmistajat, kuten BesFoc, tarjoavat vaihteistoisia harjattomia tasavirtamoottoriratkaisuja, jotka kattavat useat moottorin halkaisijat, vaihteistokokoonpanot ja alennussuhteet. Näiden vaihtoehtojen avulla insinöörit voivat sovittaa moottorin suorituskyvyn robottivarsien nivelten erityiseen vääntömomentti-, nopeus- ja tilatarpeeseen lisäämättä merkittävästi järjestelmän monimutkaisuutta.

Sen sijaan, että valitsisivat yhden koon moottorin, monet robotiikkakehittäjät hyötyvät siitä, että he valitsevat konfiguroitavia hammastettuja BLDC-alustoja, jotka voidaan optimoida saman robottivarren eri akseleille.

Kuinka BesFoc Geared BLDC -moottorit voivat tukea robottivarsisovelluksia

Arvioidessaan robottijärjestelmiin tarkoitettuja BLDC-moottoreita insinöörit keskittyvät yleensä neljään keskeiseen vaatimukseen:

1. Korkea vääntömomentti

2. Kompaktit mitat

3. Tarkka liikkeenohjaus

4. Pitkäaikainen luotettavuus

BesFocin vaihteistolla varustettu harjaton tasavirtamoottorivalikoima vastaa näihin vaatimuksiin seuraavilla tavoilla:

• Pienikokoiset moottorimallit, jotka sopivat ahtaisiin robottiliitoksiin

• Useita planeettavaihteistovaihtoehtoja vääntömomentin optimointiin

• Erilaisia ​​alennussuhteita vastaamaan nopeus- ja kuormitusvaatimuksia

• Hiljainen toiminta yhteistyö- ja palveluroboteille

• Pitkäikäinen harjaton moottoritekniikka

• Enkooderiyhteensopivuus suljetun silmukan paikannussovelluksiin

• Muokattavat sähköiset ja mekaaniset kokoonpanot

Nämä ominaisuudet tekevät vaihdeisista BLDC-moottoreista sopivia robottisovelluksiin, kuten:

• Teollisuuden robottikäsivarret

• Yhteistyörobotit (Cobots)

• Lääketieteen automaatiojärjestelmät

• Laboratoriorobotiikka

• Tarkastusrobotit

• Koulutusrobotiikan alustat

• Palvelu- ja toimitusrobotit

Tarkan moottorin valinnan tulee aina perustua sovelluskohtaisiin laskelmiin, jotka koskevat vääntömomenttia, nopeutta, käyttösuhdetta ja paikannusvaatimuksia.

Yleiset robottivarsisovellukset vaihdettaville BLDC-moottoreille

Teollisuusautomaatio

• Kokoonpanorobotit

• Hitsausrobotit

• Pakkauslaitteet

• Materiaalinkäsittelyjärjestelmät

Yhteistyörobotiikka

• Ihmisen ja koneen yhteistyö

• Joustavat valmistussolut

Lääketieteelliset laitteet

• Kirurgiset apujärjestelmät

• Kuntoutusrobotit

• Diagnostiset automaatiolaitteet

Laboratorioautomaatio

• Näytteenkäsittelyrobotit

• Tarkkuusannostelujärjestelmät

Palvelurobotiikka

• Toimitusrobotit

• Vieraanvaraisuusrobotit

• Vähittäiskaupan automaatiojärjestelmät

Vaihteiston BLDC-moottorin valinnan tarkistuslista

Ennen kuin päätät moottorin valinnan, tarkista seuraavat asiat:

✔ Vaadittu jatkuva vääntömomentti

✔ Huippuvääntömomenttivaatimukset

✔ Lähtönopeusvaatimukset

✔ Vaihteiston alennussuhde

✔ Vaihteistotyyppi

✔ Jämäyksen erittely

✔ Enkooderin resoluutio

✔ Moottorin hyötysuhde

✔ Lämpöteho

✔ Yhteensopivuus käyttöjakson kanssa

✔ Asennustilan rajoitukset

✔ Painorajoitukset

✔ Viestintä- ja ohjausvaatimukset

✔ Luotettavuusodotukset

✔ Ympäristöystävälliset käyttöolosuhteet

Johtopäätös

Oikean valinta BLDC-moottori Robottikäsivarren vaatii huolellisen vääntömomentin, nopeuden, vaihteistosuhteen, välyksen, paikannustarkkuuden, tehokkuuden, lämpösuorituskyvyn ja mekaanisen integraation arvioinnin. Hyvin sovitettu moottorin ja vaihteiston yhdistelmä voi parantaa merkittävästi robottivarren tarkkuutta, tuottavuutta ja pitkän aikavälin luotettavuutta.

Teollisuus-, yhteistyö-, lääketieteellisiä tai huoltorobotteja kehittäville insinööreille konfiguroitavat ratkaisut, kuten planeettavaihteiset BLDC-moottorit, joissa on enkooderin takaisinkytkentä ja useat alennussuhteet, tarjoavat tarvittavan joustavuuden kunkin robottinivelen optimointiin. Valmistajat, kuten BesFoc, tarjoavat laajan valikoiman harjattomia DC-moottorivaihtoehtoja, jotka voidaan mukauttaa erilaisiin robottikäsiarkkitehtuureihin, mikä auttaa suunnittelijoita saavuttamaan halutun vääntömomentin, nopeuden, kompaktin ja tarkkuuden tasapainon ilman tarpeetonta monimutkaisuutta.

Valitsemalla vaihdella varustettu BLDC-moottori todellisten sovellusvaatimusten perusteella sen sijaan, että maksimoisivat tehon, robottivarsijärjestelmät voivat saavuttaa tasaisemman liikkeen, suuremman tarkkuuden, paremman energiatehokkuuden ja pidemmän käyttöiän.

UKK:

1. Mikä on vaihdella varustettu BLDC-moottori ja miksi sitä käytetään robottikäsivarsissa?

BesFoc Vastaus:
Vaihteistolla varustettu BLDC-moottori yhdistää harjattoman tasavirtamoottorin vaihteistoon, mikä tuottaa suuremman vääntömomentin pienemmillä nopeuksilla. Robottikäsivarsissa tämä yhdistelmä tarjoaa tasaisen liikkeen, tarkan ohjauksen, kompaktin koon ja pitkän käyttöiän, mikä tekee siitä ihanteellisen nivelten käyttö- ja asemointitehtäviin.

2. Kuinka määritän robottikäsinivelen vaaditun vääntömomentin?

BesFoc-vastaus:
Vaadittava vääntömomentti riippuu tekijöistä, kuten hyötykuorman painosta, varren pituudesta, liitoksen sijainnista, kiihtyvyydestä ja käyttöolosuhteista. Insinöörien tulee laskea sekä jatkuvat että huippuvääntömomenttivaatimukset ja sisällyttää asianmukainen turvamarginaali luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

3. Mikä vaihteiston suhde on paras robottikäsisovelluksiin?

BesFoc Vastaus:
Ihanteellinen välityssuhde riippuu halutusta nopeuden ja vääntömomentin välisestä tasapainosta. Pienemmät välit nopeuttavat liikettä, kun taas korkeammat suhteet lisäävät vääntömomenttia ja kuormankäsittelykykyä. BesFoc tarjoaa useita vaihteistosuhteita, jotka auttavat vastaamaan moottorin suorituskykyyn tiettyjen robottikäsivarsien vaatimuksiin.

4. Miksi pieni vastaisku on tärkeää robottikäsissä?

BesFoc-vastaus:
Matala välys minimoi hammaspyörän hampaiden välisen liikkeen katoamisen, mikä parantaa paikannustarkkuutta ja toistettavuutta. Tämä on erityisen tärkeää robottisovelluksissa, kuten kokoonpanossa, tarkastuksessa ja tarkassa käsittelyssä, joissa tarkka liike vaikuttaa suoraan suorituskykyyn.

5. Minkä tyyppistä vaihdelaatikkoa käytetään yleisesti robottivarsimoottoreissa?

BesFoc Vastaus:
Planeettavaihteistot ovat yleisimpiä valintoja, koska ne tarjoavat korkean vääntömomenttitiheyden, kompaktit mitat, korkean hyötysuhteen ja pienen välyksen. Ne sopivat hyvin teollisuusroboteille, yhteistyöroboteille ja automatisoiduille laitteille.

6. Kuinka tärkeää enkooderin palaute on robottikäsivarsijärjestelmissä?

BesFoc Vastaus:
Enkooderin palaute on välttämätöntä suljetun silmukan liikkeenohjauksessa. Se mahdollistaa tarkan paikantamisen, nopeuden säätelyn ja toistettavan liikkeen. Sovelluksen vaatimuksista riippuen BesFoc-vaihteiset BLDC-moottorit voivat tukea erilaisia ​​enkooderivaihtoehtoja ohjaustehokkuuden parantamiseksi.

7. Mitä jännitevaihtoehtoja on tyypillisesti saatavana vaihdettaville BLDC-moottoreille?

BesFoc-vastaus:
Vaihdetettuja BLDC-moottoreita on yleisesti saatavana useilla jännitteillä, mukaan lukien 12V, 24V, 36V ja 48V kokoonpanot. Sopiva jännite riippuu robottijärjestelmän tehoarkkitehtuurista ja suorituskykyvaatimuksista.

8. Miten moottorin tehokkuus vaikuttaa robottivarren suorituskykyyn?

BesFoc-vastaus:
Moottorin korkeampi hyötysuhde vähentää energiankulutusta ja lämmöntuotantoa ja parantaa järjestelmän yleistä luotettavuutta. Tämä on erityisen tärkeää robottikäsivarsille, jotka toimivat jatkuvasti tai saavat virtansa mobiilialustalla olevista paristoista.

9. Voidaanko vaihdella varustettuja BLDC-moottoreita räätälöidä erilaisiin robottivarsien malleihin?

BesFoc Vastaus:
Kyllä. BesFoc tarjoaa erilaisia ​​moottorikokoja, vaihteistokokoonpanoja, alennussuhteita, enkooderivaihtoehtoja ja mekaanisia mukautuksia. Näiden vaihtoehtojen avulla insinöörit voivat optimoida suorituskykyä erilaisille robottikäsivarsien nivelille ja sovellusvaatimuksille.

10. Mitä tulee ottaa huomioon valittaessa BLDC-moottorin toimittajaa?

BesFoc-vastaus:
Keskeisiä näkökohtia ovat tuotteen laatu, vaihteistovaihtoehdot, räätälöintimahdollisuudet, tekninen tuki, tuotannon johdonmukaisuus ja pitkän aikavälin luotettavuus. Toimittaja, jolla on laajat moottori- ja vaihteistokonfiguraatiot, voi yksinkertaistaa robottijärjestelmien kehittämistä ja integrointia.