Az optoelektronikus stabilizáló kardáncsuklókban, a robotizált univerzális csuklókban, a levegőben lévő érzékelőberendezésekben és a hordozható exoskeletonokban gyakran olyan meghajtóegységekre van szükség, amelyek képesek többszögű mozgásra, üreges kábelvezetésre, rendkívül könnyű kialakításra és egyenletes, vibrációmentes működésre alacsony sebességen..
Sok tengerentúli K+F mérnök gyakran összekeveri a hagyományos keret nélküli robotcsuklós motorokat motorokkal a kardánkeret nélküli . Ez a két motortípus azonban nagyon eltérő működési feltételekre van optimalizálva.
Mi az a Gimbal keret nélküli motor?
Alapvető definíció
A kardánváz nélküli motor, más néven kardánkeret nélküli nyomatékmotor , az állandó mágneses, kefe nélküli, keret nélküli motor speciális típusa, amelyet kifejezetten kardánstabilizáló platformokhoz és többtengelyes univerzális csuklókhoz terveztek..
A hagyományos keret nélküli motorokhoz hasonlóan a motort csak formájában szállítjuk állórész tekercselés + állandó mágneses forgórész . Nem tartalmaz házat, csapágyakat vagy kimenő tengelyt. Önálló motorként nem üzemelhet, és közvetlenül a gimbal mechanikus szerkezetébe kell integrálni.
A legnagyobb különbség a kardáncsuklós keret nélküli motor és a hagyományos robotcsuklós keret nélküli motor között a vékony, lapos mágneses áramkör kialakítása , amely alacsony fordulatszámú tartónyomatékra és rendkívül alacsony fogazási nyomatékra van optimalizálva.
Az elsődleges cél nem a nagy sebességű forgás, hanem:
Kis szögű oda-vissza mozgás
Precíz szemlélettartás
Sima kis sebességű pozicionálás
Rezgéscsillapítás
Stabil működés kardánmechanizmusokban
Az állórész a kardántengely alapházához, míg a forgórész közvetlenül a kardántengely fő forgótengelyéhez van rögzítve. A kardántengely saját keresztgörgős csapágyai vagy precíziós miniatűr csapágyak biztosítják a forgást.
Egy nagy központi üreges furat van fenntartva a jel- és tápkábelek számára, megakadályozva a kábel többszöri elhajlását és kopását a többszögű mozgás során.
A jeladók, a hőmérséklet-érzékelők, a fékek és a motormeghajtók általában nem tartoznak a motorhoz . Ezeket az alkatrészeket a rendszer gyártója választja ki és integrálja a komplett berendezés követelményei szerint.
A kardoskeret nélküli motorok két fő szerkezeti típusa
Külső rotoros kardánváz nélküli motor
A forgórész az állórész külső részét veszi körül, így ez a kardánstabilizáló rendszerek legszélesebb körben használt konfigurációja.
Lapos, palacsintaszerű szerkezete nagyobb tartási nyomatékot biztosít azonos külső átmérő mellett, miközben fenntartja a mérsékelt forgórész tehetetlenségét és egyenletes, alacsony fordulatszámú mozgását.
Alkalmas:
Kamera stabilizáló gimbalok
Optoelektronikai érzékelő platformok
Kisméretű robotizált kardáncsuklók
Kompakt stabilizáló rendszerek
A HOLRY kardánmotor-sorozatának többsége külső rotoros konfigurációt használ.
Belső rotoros kardánváz nélküli motor
Belső rotoros konfigurációban a forgórész az állórész belsejében van elhelyezve.
Ez a kialakítás biztosítja:
Alacsonyabb forgórész tehetetlenség
Gyorsabb dinamikus válasz
Kisebb axiális vastagság
Viszonylag alacsonyabb nyomatékkibocsátás
Általában a következőkben használják:
Miniatűr gimbal mechanizmusok
Ügyes robotcsukló
Kisméretű légi felszerelés
Kompakt precíziós mozgásrendszerek
Gimbal Frameless Motors vs. Hagyományos Robot Keret nélküli Joint Motors
Sok mérnök próbál hagyományos robotizált keret nélküli motorokat használni kardánplatformokon. Ez gyakran eredményezhet alacsony sebességű vibrációt és instabil pozícionálást .
Ennek alapvető oka az, hogy a két motortípust különböző mágneses áramköri és működési követelményekhez optimalizálták.
Hagyományos robotkeret nélküli csuklós motorok
Tervezési cél: Nagy folyamatos forgatónyomaték, nagy szögű folyamatos forgás, közepes sebességű működés mellett.
Fogaskeréknyomaték: A fogaskeréknyomaték követelményei viszonylag enyhék, mivel a motort elsősorban folyamatos robotforgatásra tervezték.
Forma: Általában vastagabb, nagy hangsúlyt fektetve a nagy nyomatékra.
Üzemi feltételek: Folyamatos oda-vissza vagy nagy szögű forgás, tehetetlenségi domináns terhelésekkel.
Tipikus alkalmazások: Egytengelyes váll-, könyök-, csípő- és térdízületek humanoid robotokban.
Gimbal keret nélküli motorok
Tervezési cél: Alacsony sebességű kis szögű mozgás, helyzettartás, zavarelhárítás és rezgéselnyomás.
Mágneses áramkör optimalizálása: Ferde mágnesek és töredékhornyos tekercsek használatosak a fogazási nyomaték minimalizálása és a sima mikroszögű mozgás biztosítása érdekében.
Forma: A lapos és vékony felépítés csökkenti a gimbal teljes méretét és súlyát.
Működési feltételek: Gyakori kis szögű oda-vissza mozgás és statikus helyzettartás külső zavarokkal szemben. A nagy fordulatszám általában szükségtelen.
Tipikus alkalmazások: Optoelektronikus gimbalok, robotizált csuklócsuklók, érzékelő és letapogató mechanizmusok, valamint hordozható exoskeleton ízületek.
Gimbal keret nélküli motorok a hagyományos, teljesen zárt kardánmotorokhoz képest
Sok kereskedelmi forgalomban kapható kardánmotort házzal és csapágyakkal ellátott komplett egységként szállítanak.
Fő előnyük a plug-and-play kényelem . Rögzített házméreteik és vastagságuk azonban korlátozhatja a berendezés üregébe való mély integrációt. Üreges furatméretük is korlátozott lehet, ami megnehezíti a kiterjedt rendszerszintű testreszabást.
A kardánkeret nélküli motor ezzel szemben közvetlenül a végberendezés mechanikai szerkezetébe van integrálva.
Ez nagyobb tervezési rugalmasságot biztosít, és a keret nélküli motorokat különösen alkalmassá teszi az OEM testreszabásához és tömeggyártási projektekhez.
A Gimbal keret nélküli motorok fő előnyei
Rendkívül alacsony fogónyomaték a sima, rázkódásmentes, kis sebességű mozgásért
A gimbal platformok egyik legnagyobb kihívása az alacsony sebességű vibráció és a hirtelen szemléletváltás.
A kardánváz nélküli motorok olyan technológiákat használnak, mint például a ferde állandó mágnesek és a töredékhornyos tekercsek , hogy jelentősen csökkentsék a fogazási nyomatékot.
Ez lehetővé teszi:
Ezek a jellemzők különösen fontosak az optoelektronikai stabilizáló rendszerekben, ahol még a kis motor által kiváltott zavarok is befolyásolhatják a képminőséget.
Lapos és vékony kialakítás könnyű, kompakt berendezésekhez
A szükségtelen alkatrészek, például házak és végburkolatok kiiktatásával a motor kompakt palacsintaszerű szerkezetet vesz fel, amely jelentősen csökkenti az axiális vastagságot.
A teljesen zárt, hasonló nyomatékot biztosító kardánmotorokhoz képest a keret nélküli motorok lényegesen kisebb tömeget érhetnek el.
Ez különösen alkalmassá teszi őket olyan helyszűke alkalmazásokhoz, mint például:
Nagy üreges furat a megbízható belső kábelvezetéshez
A nagy központi üreges furat lehetővé teszi a jel- és tápkábelek közvetlen áthaladását a motoron.
A többszögű kardánmozgatás során a kábelek a közepén maradhatnak, ahelyett, hogy ismételten meghajolnának a mechanizmus körül.
Ez segít:
Csökkentse a kábel fáradását
Minimalizálja a kábel sérülését
Egyszerűsítse a rendszer huzalozását
A berendezések hosszú távú megbízhatóságának javítása
Közvetlen meghajtás nulla holtjátékkal a nagy pontosságú pozicionálásért
A forgórész közvetlenül a kardántengely fő forgótengelyére van felszerelve, így nincs szükség tengelykapcsolókra és redukciós fogaskerekekre.
Ez eltávolítja a sebességváltó holtjátékát, és lehetővé teszi:
Ezek a jellemzők különösen értékesek a precíziós érzékelő és optikai nyomkövető berendezésekben.
Rugalmas hőkezelés statikus tartási alkalmazásokhoz
A karimális mechanizmusok gyakran jelentős időszakokat töltenek el statikus pozíciótartási állapotban. Ezalatt a tekercsek folyamatosan feszültség alatt maradhatnak, és hőt termelhetnek.
Mivel a keret nélküli motor állórésze közvetlenül az alumíniumötvözet kardántalpra szerelhető, a hő közvetlenül a házba továbbítható.
A működési környezettől függően a hőátadás javítása érdekében cserepes és termikus tokozás is alkalmazható.
Ez segít megelőzni a túlmelegedést a hosszan tartó helyzettartás során.
Magas szintű testreszabhatóság a globális OEM projektekhez
A HOLRY kardánkeret nélküli motorok a következőket támogatják:
A motorok konfigurálhatók 24 V / 48 V alacsony feszültségű egyenáramú rendszerekhez , és adaptálhatók a megerőltető tengerentúli környezetekhez, beleértve a magas hőmérsékletet, az alacsony hőmérsékletet és a magas páratartalmú körülményeket.
A HOLRY átfogó angol nyelvű műszaki dokumentációt is tud nyújtani a nemzetközi OEM projektek támogatásához.
A Gimbal keret nélküli motorok korlátai
Előnyeik ellenére a kardánkeret nélküli motoroknak számos eredendő korlátja is van.
1. Magasabb integrációs követelmények
Mivel a motor nem tartalmaz csapágyakat vagy házat, a rendszermérnöki csapatnak meg kell terveznie a mechanikai üreget, ki kell választania a precíziós miniatűr csapágyakat, ki kell dolgoznia az összeszerelő szerszámokat és össze kell hangolnia a kódolót.
Ezért ezek a motorok nem ideálisak a megfelelő elektromechanikus integrációs képességekkel nem rendelkező ügyfelek számára.
2. Nagyon érzékeny az összeszerelés koncentrikusságára
A karmantyús mechanizmusok gyakran kompaktak, és nagyon kis forgórész-állórész légrésekkel rendelkeznek.
Az összeszerelés helytelen beállítása a forgórész és az állórész érintkezését, megnövekedett vibrációt és akár a motor meghibásodását is okozhatja.
A precíziós összeszerelési képességekkel nem rendelkező tengerentúli ügyfeleknél a meghibásodás kockázata jelentősen megnőhet.
3. Nem alkalmas nagy sebességű működésre
A motort elsősorban alacsony fordulatszámú mozgásra és tartási nyomatékra optimalizálták, nem pedig folyamatos nagy sebességű forgásra.
A Gimbal keret nélküli motorok fő alkalmazásai
Optoelektronikus érzékelő karmantyúk
Tipikus alkalmazások a következők:
Ezeknek a rendszereknek ellenállniuk kell a külső rezgéseknek, és meg kell őrizniük a stabil optikai orientációt.
A vékony motorszerkezet értékes beépítési helyet takarít meg, míg az üreges furat leegyszerűsíti az optikai, jel- és tápkábelek elvezetését.
Robot univerzális csuklóízületek
A kardánváz nélküli motorok a következőkben használhatók:
Több szabadságfokú mozgást biztosítanak, miközben csökkentik a végfelhasználó súlyát, és sima mikrobeállítást tesznek lehetővé a megfogás és a manipuláció során.
Hordozható exoskeletonok és rehabilitációs felszerelések
Az alkalmazások a következők:
Viselhető exoskeleton ízületek
Rehabilitációs képzési mechanizmusok
Kompakt segítő mozgásrendszerek
A súly kritikus szempont a hordható felszereléseknél. A keret nélküli motorok könnyű kialakítása a sima, alacsony fordulatszámú mozgással kombinálva javítja a felhasználó kényelmét és biztonságát.
Speciális ipari és orvosi precíziós gimbalmechanizmusok
A lehetséges alkalmazások a következők:
Orvosi képalkotó forgó modulok
Laboratóriumi precíziós pozicionáló platformok
Speciális ellenőrző berendezések
Precíziós érzékelő rendszerek
Ezek az alkalmazások általában a következőket igénylik:
Nem javasolt alkalmazások: Nagy sebességű folyamatos forgási mechanizmusok, gyors prototípusok megfelelő mechanikai integrációs képességek nélkül és egyszerű egytengelyes, nagy nyomatékú alkalmazások. A hagyományos keret nélküli csuklós motorok általában alkalmasabbak ezekre az alkalmazásokra.
Öt kulcsfontosságú tényező karmantyús keret nélküli motor kiválasztásakor
Sok tengerentúli vásárló elsősorban a névleges nyomaték alapján választja ki a motorokat, miközben figyelmen kívül hagyja a kardán-specifikus paramétereket, mint például a fogasnyomaték, a tartási nyomaték, a motor vastagsága és a rotor tehetetlensége..
Ez nehézségeket okozhat a rendszerintegráció és az üzembe helyezés során.
Különböztesse meg a tartási nyomatékot a csúcsnyomatéktól
A legtöbb kardánalkalmazás statikus helyzettartást és kis szögű oda-vissza mozgást foglal magában.
Ezért a kulcsparaméter a folyamatos tartási nyomaték , amely meghatározza a motor külső zavarokkal szembeni ellenálló képességét.
A csúcsnyomaték főként a rövid távú gyorsulásokra és a gyors mozgásokra vonatkozik.
Magas hőmérsékletű tengerentúli környezetben javasolt a 20–30%-os nyomaték biztonsági ráhagyása megtartani , ahelyett, hogy kizárólag a legnagyobb nyomaték alapján választana motort.
Fordítson fokozott figyelmet a fogaszási nyomatékra
A fogaskeréknyomaték a kardánmotorok egyik legfontosabb paramétere, mivel közvetlenül befolyásolja az alacsony fordulatszámú simaságot és a vibrációt.
Optoelektronikai és precíziós kardángyűrűs alkalmazásokhoz ajánlott előnyben részesíteni az alábbi motorokat:
Fogaskeréknyomaték ≤ a névleges nyomaték 2%-a
A hagyományos robotizált keret nélküli motoroknak általában kevésbé szigorúak a fogaskeréknyomaték követelményei. Közvetlenül a gimbal platformokon történő használata könnyen rezgést és a pozíciósodródást eredményezhet.
Ellenőrizze a motor vastagságát, külső átmérőjét és üreges furatát
A gimbal mechanizmusok belső tere gyakran rendkívül korlátozott.
Az axiális vastagság ezért kritikus tervezési korlát.
Az üreges furat átmérőjét is ellenőrizni kell, hogy elegendő hely legyen a jel- és tápkábelek számára.
A HOLRY támogatja a testreszabott lapos és vékony motorterveket a kompakt mechanikai üregekhez.
Match Rotor Inertia
A gimbalrendszereknek gyorsan kell reagálniuk a külső zavarokra.
Ezért a forgórész tehetetlenségét gondosan hozzá kell igazítani a mechanikai rendszerhez.
Ha a tehetetlenségi nyomaték túl nagy vagy rosszul illeszkedik, a platform oszcillálhat, és a PID hangolás megnehezülhet.
A motor kiválasztásakor a szállítónak meg kell adnia a forgórész tehetetlenségi értékét , hogy a rendszer gyártója dinamikus szimulációkat és mozgásszabályozási számításokat végezhessen.
Vegye figyelembe a tengerentúli környezetvédelmi és elektromos követelményeket
A magas hőmérsékletű területeken a hővezető képesség javítása érdekében tekercselés szükséges lehet.
Alacsony hőmérsékletű környezetben alacsony hőmérsékletnek ellenálló mágneseket kell választani a lemágnesezés kockázatának csökkentése érdekében.
A motor buszfeszültségének kompatibilisnek kell lennie a rendszer tápellátásával is.
Nemzetközi OEM-projektek esetén a beszállítóknak ideális esetben biztosítaniuk kell:
Gyakori integrációs hibák
1. hiba: Keret nélküli kardánmotor cseréje hagyományos váz nélküli robotmotorra
A hagyományos keret nélküli motorokat általában nagy szögű elforgatásra optimalizálták.
A fogaskeréknyomatékuk túl nagy lehet a kis szögű kardánmozgáshoz, ami folyamatos vibrációt és instabil helyzettartást eredményez.
Még ha a névleges nyomaték egyezik is, a közvetlen csere általában nem javasolt.
2. hiba: Kezelje úgy, mint egy komplett kardánmotort
A kardánkeret nélküli motor jellemzően csak az állórészből és a forgórészből áll.
Nem tartalmazza a komplett kardánrendszerhez szükséges csapágyakat, mechanikai támasztékot vagy jeladót.
Nem egyszerűen önálló, kész kardánmotorként működtethető.
A megfelelő mechanikai integráció nélküli közvetlen feszültség a forgórész és az állórész érintkezését és az állandó mágnes károsodását okozhatja.
3. hiba: A koncentricitásra és a légrésre vonatkozó követelmények figyelmen kívül hagyása
A karmantyús mechanizmusok kompaktak, és gyakran nagyon kicsi a rotor-állórész légrés.
A rossz koncentrikusság a következőkhöz vezethet:
Rezgés
Zaj
Rotor-állórész érintkező
Fokozott kopás
Motorhiba
A szállítónak világos angol nyelvű összeszerelési dokumentációt kell benyújtania, amely meghatározza a szükséges légrést és a koncentrikussági tűréseket.
4. hiba: Csak a forgatónyomatékra összpontosítunk, és figyelmen kívül hagyjuk a hajtónyomatékot
A motor elegendő nyomatékot biztosíthat, miközben továbbra is túlzott fogazási nyomatékkal rendelkezik.
Ez alacsony sebességű vibrációt, instabil gimbal-mozgást és képremegést okozhat az optikai rendszerekben.
Kardánkeret nélküli motor vásárlásakor a vásárlóknak tényleges fogaskeréknyomaték-vizsgálati adatokat kell kérniük a szállítótól.
5. hiba: A hőkezelés figyelmen kívül hagyása statikus tartás közben
A kardánrendszerek hosszabb ideig egy meghatározott helyzetben maradhatnak, ami miatt a tekercsek feszültség alatt maradnak és hőt termelnek.
Mivel a keret nélküli motornak nincs saját teljes hűtőszerkezete, a hőelvezetésnek nagymértékben a kardánházon kell támaszkodnia.
Forró éghajlaton történő alkalmazások esetén a termikus tervezést a projekt elején kell értékelni.
Ellenkező esetben túlmelegedés és állandó mágneses lemágnesezés léphet fel.
GYIK
1. kérdés: A kardánkeret nélküli motorhoz szükség van sebességváltóra?
V: A legtöbb gimbal platform közvetlen meghajtású konfigurációt használ, és nem igényel sebességváltót.
A miniatűr precíziós sebességváltó csak nagy teherbírású vagy nagy terhelésű kardánszerkezetekhez szükséges.
2. kérdés: A gimbal keret nélküli motor tartalmaz kódolót és féket?
V: A szabványos termékek általában nem tartalmaznak kódolót vagy féket.
Ezek a komplett berendezés követelményei szerint kiválasztott rendszerszintű komponensek.
A HOLRY lefoglalhat érzékelő rögzítési interfészt, hogy megkönnyítse a jeladó integrációját a berendezés gyártója által.
3. kérdés: Milyen műszaki dokumentumokat kell kérniük a tengerentúli vásárlóknak a szállítótól?
V: Az ajánlott dokumentáció a következőket tartalmazza:
Motor adatlap
Nyomaték és tartási nyomaték görbék
Fogaskeréknyomaték vizsgálati jelentés
A rotor tehetetlenségi adatai
A rotor-állórész légrés követelményei
Koncentricitás és szerelési tűrések
Tekercsellenállás és induktivitás paraméterei
Angol nyelvű összeszerelési kézikönyv
Vonatkozó export- és tanúsítási dokumentáció
4. kérdés: Hogyan válasszak a külső rotoros és a belső rotoros kardánkeret nélküli motor között?
V: Nagyobb tartónyomatékot és lapos, vékony kardánszerkezetet igénylő alkalmazásoknál általában a külső forgórészes kialakítást részesítik előnyben.
Azoknál a miniatűr mechanizmusoknál, ahol a rendkívül alacsony tehetetlenség és a gyors dinamikus reakció a prioritás, a belső forgórészes kialakítás megfelelőbb lehet.
5. kérdés: Melyek a gimbal keret nélküli motorok leggyakoribb meghibásodási okai?
V: A hibák gyakori okai a következők:
Túlzott fogazási nyomaték, ami vibrációt okoz
Az összeszerelés rossz koncentrikussága, ami a forgórész és az állórész érintkezését okozza
Nem megfelelő hőkezelés statikus tartás közben
Túlmelegedés és állandó mágneses lemágnesezés
Nem megfelelő motor-meghajtó paraméter-illesztés
Helytelen szabályozási paraméterek, amelyek attitűd oszcillációt okoznak
Következtetés
A HOLRY a gimbal keret nélküli motorok és a keret nélküli nyomatékmotorok kutatás-fejlesztésére és gyártására specializálódott.
A HOLRY szabványos és testreszabott kardánkeret nélküli motorokat is kínál, beleértve a belső forgórészes és külső rotoros lapos motorsorozatokat , olyan alkalmazásokhoz, mint az optoelektronikus kardáncsukló, a robotizált csuklócsuklók, a hordozható exoskeletonok és a precíziós stabilizáló berendezések.
Átfogó angol nyelvű műszaki dokumentációval és OEM mérnöki támogatással a HOLRY támogatja a globális ügyfeleket a termék teljes életciklusa során, a prototípus fejlesztéstől a tömeggyártásig.
Ha jelenleg kardánhajtású motort választ, vegye fel a kapcsolatot a HOLRY műszaki csapatával a terhelési viszonyairól, a rendelkezésre álló beépítési helyéről és a megcélzott exportpiacról, hogy ingyenes motorválasztási értékelést kapjon..
Русский
English
العربية
Français
Español
Português
Deutsch
italiano
日本語
한국어
Nederlands
Tiếng Việt
ไทย
Polski
Türkçe
አማርኛ
Bahasa Melayu
தமிழ்
Filipino
Bahasa Indonesia
magyar
Română
Čeština
हिन्दी
فارسی
Kiswahili
Slovenčina
Slovenščina
Norsk
Svenska
українська
Ελληνικά
Suomi
עברית
Dansk
বাংলা
Hrvatski
Afrikaans
Gaeilge
Eesti keel
Māori
සිංහල
Azərbaycan dili
Euskara
Беларуская мова
Български
guarani
Kreyòl ayisyen
Kurdî
Lietuvių
Македонски
తెలుగు
