Kuvvet kontrollü harmonik mafsal aktüatörü nasıl seçilir? HONPINE TCHL ve HAG'ın ayrıntılı karşılaştırması

Kuvvet kontrollü bir harmonik eklem aktüatörü seçerken tork ve boyutları karşılaştırmaktan daha fazlasını değerlendirmek gerekir. Tork sensörü özellikleri, enkoder geri bildirimi, iletişim protokolleri, fonksiyonel güvenlik ve içi boş mil çapı; sistem entegrasyonunu ve kontrol performansını etkileyebilir. Bu kılavuzda HONPINE Teknik Direktörü, TCHL ve HAG harmonik eklem aktüatörü serilerini karşılaştırıyor, aralarındaki temel farkları açıklıyor ve insansı robotlar, iş birlikçi manipülatörler, hassas montaj, parlatma ve kuvvet kontrollü diğer uygulamalar için pratik bir seçim çerçevesi sunuyor.

Giriş: Farklı Kuvvet Kontrolü Gereksinimlerine Yönelik İki Harmonik Eklem Aktüatörü

Herkese merhaba, ben HONPINE Teknik Direktörüyüm. Bugün, isteğe bağlı entegre tork sensörleriyle sunulan iki harmonik eklem aktüatörüserisini tanıtacağım: TCHL ve HAG.

Her iki seri de benzer bir mekanik ve kontrol mimarisine sahiptir:

Çıkış flanşı → Harmonik redüktör → Tork sensörü → Çerçevesiz tork motoru → Fren → Aynı düzlemde çift enkoder → Entegre sürücü kartı

Ortak mimarilerine rağmen TCHL ve HAG, farklı mühendislik önceliklerini karşılamak üzere tasarlanmıştır. TCHL, harmonik transmisyonun hassasiyet avantajlarını korurken ağırlığı ve genel boyutları en aza indirmeye odaklanır. HAG ise sistem entegrasyonuna, belirli modellerde sunulan ek güvenlikle ilgili işlevlere ve daha kapsamlı şekilde belgelenmiş tork sensörü özelliklerine önem verir.

Peki bu iki seriyi birbirinden ayıran özellikler nelerdir ve mühendisler aralarında nasıl seçim yapmalıdır?

TCHL ve HAG: Temel Tasarım Önceliklerini Anlamak

HONPINE TCHL Harmonik Eklem Aktüatörü: Hafif Tasarıma Öncelik Verir

TCHL harmonik eklem aktüatörünün temel amacı, harmonik transmisyonun yüksek hassasiyet özelliklerini korurken ağırlığı ve kapladığı alanı en aza indirmektir.

Bu nedenle TCHL; eklem kütlesinin, kompakt boyutların ve dinamik tepkinin önemli tasarım unsurları olduğu insansı robotlar ve iş birlikçi robot kolları gibi uygulamalar için değerlendirilebilir.

TCHL serisinin temel özellikleri

Nihai seçimden önce mevcut konfigürasyonlar, modele özel teknik belgelerle karşılaştırılarak doğrulanmalıdır.

HONPINE HAG Harmonik Eklem Aktüatörü: Entegrasyon ve Güvenlikle İlgili Seçeneklere Öncelik Verir

HAG harmonik eklem aktüatörü, daha yüksek sistem entegrasyonuna, ek konfigürasyon seçeneklerine ve daha kapsamlı yayımlanmış tork sensörü özelliklerine odaklanır.

Seri daha geniş bir gövde boyutu aralığını kapsar ve tek turlu ile çok turlu mutlak enkoder geri bildirimi sunar. Modele özel doğrulama koşuluyla, belirli gövde boyutlarında entegre Güvenli Tork Kapatma (STO) mevcuttur.

HAG serisinin temel özellikleri

Yayımlanan sensör verileri, mühendislerin ölçüm hassasiyetini değerlendirmesine ve belirli bir konfigürasyonun kontrol gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını belirlemesine yardımcı olabilir. Ancak sensör doğrusalsızlığı tek başına, tüm robotik sistemin kuvvet kontrolü çözünürlüğünü veya doğruluğunu göstermez.

TCHL ile HAG Arasında Nasıl Seçim Yapılır: Altı Temel Seçim Kriteri？

Mühendisler fiyat veya nominal tork değerinden başlamak yerine, öncelikle belirli bir konfigürasyonu uygunsuz hâle getirebilecek sistem gereksinimlerini belirlemelidir.

1. İletişim Protokolü: Önce Uyumluluğu Kontrol Edin

TCHL: EtherCAT / CAN FD

HAG: CANopen / EtherCAT

Yukarıda belirtilen özelliklere göre EtherCAT, iki serinin ortak seçeneğidir.

Kontrol sistemi CAN FD gerektiriyorsa, seçilen konfigürasyona bağlı olarak bu iki seri arasındaki aday TCHL'dir.

Sistem CANopen gerektiriyorsa, seçilen konfigürasyona bağlı olarak aday HAG'dir.

Sistem EtherCAT kullanıyorsa her iki seri de değerlendirilebilir; bu durumda diğer seçim kriterleri önem kazanır.

Bu, gözden kaçırılması en kolay entegrasyon kısıtlarından biridir. Tam arayüzü, protokol uygulamasını, konektörü ve desteklenen iletişim profilini teklif veya mekanik tasarım aşamasından sonra değil, ilk teknik görüşme sırasında doğrulayın.

2. Tek Turlu ve Çok Turlu Mutlak Enkoderler

TCHL: 17 bit tek turlu mutlak enkoder

HAG: 20 bit tek turlu + 12 bit çok turlu mutlak enkoder

Enkoder konfigürasyonu konum geri bildirimini, başlatma davranışını ve sistem entegrasyonunu etkiler.

TCHL, 17 bit tek turlu mutlak konum geri bildirimi sağlar. Bu, bir tur içindeki konumu belirler ancak tek başına çok turlu konum bilgisi sağlamaz. Sistem tasarımına bağlı olarak kontrolörün bir referanslama prosedürüne veya biriken dönüşleri izlemek için başka bir yönteme ihtiyacı olabilir.

HAG, 20 bit tek turlu ve 12 bit çok turlu geri bildirim sağlar. Bu özellik, robotun hem bir tur içindeki açısal konumu hem de birden fazla tur boyunca biriken dönüşü izlemesi gerektiğinde avantaj sağlayabilir.

Çok turlu geri bildirim belirlenmiş bir sistem gereksinimiyse HAG'i seçin. Bu özellik, özellikle koordineli çok eklemli sistemler ve tekrarlanabilir bir başlatma prosedürünün önemli olduğu uygulamalar için uygun olabilir.

Ancak çok turlu geri bildirim, her güç kesintisi koşulunda konumun korunacağını kendiliğinden garanti etmez. Mühendisler, enkoderin konumu koruma yöntemini ve başlatma davranışını üreticiyle doğrulamalıdır.

3. Fonksiyonel Güvenlik: STO Kullanılabilirliğini Değerlendirin

TCHL: Sağlanan özelliklerde STO belirtilmemiştir.

HAG: Belirli gövde boyutlarında entegre STO mevcuttur.

Güvenli Tork Kapatma (STO), etkinleştirildiğinde sürücünün tork üretmesini önleyen, güvenlikle ilgili bir işlevdir. Motor torkunu devre dışı bırakmak için tanımlı bir yöntem gerektiren uygulamalar açısından önem taşır.

İş birlikçi robotlarda, tıbbi veya rehabilitasyon ekipmanlarında ve insanlarla etkileşim hâlindeki robotik sistemlerde STO'nun kullanılabilirliği, sürücü mimarisinin önemli bir parçası olabilir.

Sağlanan özelliklere göre entegre STO gerektiğinde incelenmesi gereken seri HAG'dir. Ancak STO, HAG serisinin tamamında standart değildir. Kullanılabilirliği belirli gövde boyutu ve konfigürasyon için doğrulanmalıdır.

STO tek başına ISO 13849 veya IEC 61508 uyumluluğunu ya da bir makinenin tüm güvenlik gereksinimlerinin karşılandığını göstermez. Sistem düzeyinde risk değerlendirmesi, güvenlik mimarisi, doğrulama ve geçerli sertifikasyon gereksinimleri ayrıca ele alınmalıdır.

4. Tork Sensörü Özellikleri: Gerekli Performansı Doğrulayabiliyor musunuz?

TCHL: İsteğe bağlı tork sensörü; ölçüm aralığı ve hassasiyet bilgileri sağlanan özelliklerde yer almamaktadır.

HAG: İsteğe bağlı tork sensörü; ölçüm aralığı ve %0,5 doğrusalsızlık özelliği yayımlanmıştır.

Kuvvet kontrollü uygulamalarda tork sensörünün bulunması yalnızca başlangıç noktasıdır. Mühendislerin ayrıca sensörün ölçüm aralığını, doğrusalsızlığını, çözünürlüğünü, bant genişliğini, aşırı yük kapasitesini ve sinyal işleme özelliklerini anlaması gerekir.

TCHL serisi isteğe bağlı tork sensörü konfigürasyonları sunar; ancak nicel performans taahhütlerinde bulunmadan önce ilgili modelin ölçüm aralığı ve hassasiyet verileri edinilmelidir.

HAG, ölçüm aralığı ve doğrusalsızlık da dâhil olmak üzere daha kapsamlı bir yayımlanmış tork sensörü özellikleri seti sunar. Bu, mühendislere sensör hatasını değerlendirmek ve ölçüm aralığının uygulamada beklenen torkla uyumlu olup olmadığını belirlemek için daha elverişli bir başlangıç noktası sağlar.

Örneğin, sensörün tam ölçek aralığı ve doğrusalsızlığı, ölçüm hatasına katkısını tahmin etmeye yardımcı olabilir. Ancak bu değerler tek başına minimum algılanabilir torku veya tüm sistemin gerçek kuvvet kontrolü çözünürlüğünü belirlemez.

Tork geri bildirimi uygulamanın temel unsurlarındansa nihai seçimden önce sensörün tüm özelliklerini karşılaştırın.

5. Gövde Boyutu ve Tork Kapasitesi: Eklemi Yüke Uygun Seçin

TCHL: 32'ye kadar gövde boyutları; sağlanan karşılaştırmada nominal tork 169 N·m'ye kadar listelenmiştir.

HAG: 40 ve 45'e kadar gövde boyutları; sağlanan karşılaştırmada nominal tork 557 N·m'ye kadar listelenmiştir.

Uygun eklem aktüatörü yalnızca robotun toplam taşıma kapasitesine bağlı değildir. Eklem torku gereksinimleri kol uzunluğuna, bağlantı elemanı kütlesine, ivmeye, yerçekimine, çalışma çevrimine ve dış kuvvetlere göre değişir.

Eklem kütlesini azaltmanın öncelik taşıdığı kompakt ve hafif eklemler için TCHL değerlendirilebilir.

Sağlanan karşılaştırmada HAG daha büyük gövde boyutları ve daha yüksek bir tork aralığı sunar. Bu nedenle ağır yük taşıyan eklemler, robot tabanları, bel eklemleri ve yüksek tork gereksinimi olan endüstriyel uygulamalar için daha uygun olabilir.

Seçimden önce ilgili modelin nominal torkunu, tepe torkunu, izin verilen hızını, termal sınırlarını, çalışma çevrimini ve izin verilen radyal ve eksenel yüklerini doğrulayın. Sürekli nominal tork yerine tepe torkunu kullanmayın.

6. İçi Boş Mil Çapı: Kablo Yönlendirmesi İçin Yeterli Alan Bırakın

İçi boş mil çapı; güç kablolarının, enkoder hatlarının, tork sensörü kablolarının ve diğer bağlantıların robot kolundan geçirilmesini etkileyebilir.

Değerler, sağlanan karşılaştırmaya dayanmaktadır ve güncel model çizimleriyle doğrulanmalıdır.

17 ve 20 gövde boyutlarında listelenen HAG içi boş mil çapı 16,8 mm, TCHL içinse 12 mm'dir. 32 boyutunda listelenen ölçüler sırasıyla 28 mm ve 22 mm'dir.

Bu farklar, özellikle kompakt çok eksenli kollarda, bir eklemden birden fazla kablo demetinin geçirilmesi gerektiğinde önem taşıyabilir.

Daha geniş bir içi boş mil kablo yönlendirmesini kolaylaştırabilir; ancak mühendisler konektör boyutlarını, bükülme yarıçapını, kablo hareketini, gerilim azaltmayı ve tüm hareket aralığı boyunca gerekli boşluğu da dikkate almalıdır.

Uygulamanız İçin Doğru Kuvvet Kontrollü Harmonik Eklem Aktüatörünü Seçme

TCHL'i Ne Zaman Seçmelisiniz?

HONPINE TCHL, harmonik transmisyonun hassasiyet avantajlarını korurken öncelikli olarak hafif ve kompakt entegrasyon sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.

Şu uygulamalar için değerlendirilebilir:

Eklem kütlesinin azaltılmasının önemli olduğu insansı robot eklemleri.

Paketleme alanının kısıtlı olduğu iş birlikçi robot kolları.

EtherCAT veya CAN FD kullanan kompakt robotik sistemler.

Tek turlu mutlak geri bildirimin kontrol gereksinimlerini karşıladığı uygulamalar.

Seçilen tork sensörü konfigürasyonunun gerekli ölçüm performansına uygunluğu doğrulanmış kuvvet kontrollü uygulamalar.

TCHL, hafif robotların tümü için kendiliğinden daha iyi bir seçim değildir. Seçilen model yine de uygulamanın tork, hız, rijitlik, termal ve sensör gereksinimlerini karşılamalıdır.

HAG'i Ne Zaman Seçmelisiniz?

HONPINE HAG; sistem entegrasyonuna, genişletilmiş gövde boyutu seçeneklerine ve daha kapsamlı belgelenmiş tork sensörü özelliklerine daha fazla önem veren uygulamalar için tasarlanmıştır.

Şu uygulamalar için değerlendirilebilir:

• Daha yüksek tork gereksinimi olan robotik eklemler.

• Daha büyük gövde boyutları gerektiren endüstriyel manipülatörler.

• Tek turlu ve çok turlu mutlak enkoder geri bildirimi gerektiren uygulamalar.

• CANopen veya EtherCAT kullanan sistemler.

• Desteklenen bir gövde boyutunda entegre STO gerektiren tasarımlar.

Yayımlanmış tork sensörü parametrelerinin mühendislik doğrulaması açısından önemli olduğu kuvvet kontrollü uygulamalar.

HAG, zorlu uygulamalar için daha uygun olabilir; ancak nihai karar yalnızca seri adına göre değil, tam olarak seçilen modelin özelliklerine göre verilmelidir.

Kuvvet Kontrolünde Tork Algılayan Harmonik Eklem Aktüatörleri Neden Önemlidir?

Entegre tork sensörüne sahip bir harmonik eklem aktüatörü, kapalı çevrim kuvvet kontrolü için eklem seviyesinde tork geri bildirimi sağlayabilir. Kontrolör, yalnızca komut verilen motor akımına veya önceden tanımlanmış bir hareket yörüngesine bağlı kalmak yerine, robotun tepkisini ayarlamak için ölçülen eklem torkunu girdi olarak kullanabilir.

Bu özellik, temas kuvvetlerinin yönetilmesi gereken hassas montaj, taşlama, parlatma ve benzeri süreçlerde değerlidir.

Kontrollü temasın ve duyarlı hareketin önemli olduğu iş birlikçi robotlarda, rehabilitasyon ekipmanlarında ve teleoperasyon sistemlerinde uyumlu etkileşimi de destekleyebilir.

Gerçek kuvvet kontrolü performansı; sensör özellikleri, kontrolör tasarımı, iletişim gecikmesi, mekanik rijitlik, sürtünme, kalibrasyon ve kontrol döngüsü ayarı dâhil olmak üzere tüm sisteme bağlıdır. Entegre tork sensörü önemli bir kolaylaştırıcı bileşendir ancak tek başına belirli bir kuvvet kontrolü doğruluğu veya fonksiyonel güvenlik düzeyini garanti etmez.

Sonuç: Yalnızca Ürün Özelliklerine Göre Değil, Sistem Gereksinimlerine Göre Seçin

TCHL ve HAG, kuvvet kontrollü harmonik eklem aktüatörü kategorisinde farklı öncelikleri karşılar.

TCHL hafif ve kompakt tasarıma odaklanır. HAG ek enkoder özellikleri, daha büyük gövde boyutları ve daha kapsamlı yayımlanmış tork sensörü özellikleri sunar; belirli konfigürasyonlarda STO mevcuttur.

En etkili seçim süreci, sistemin vazgeçilmez gereksinimleriyle başlar: iletişim protokolü, enkoder geri bildirimi, güvenlik mimarisi, tork ölçüm performansı, yük kapasitesi ve kablo yönlendirme alanı. Bu kısıtlar belirlendikten sonra mühendisler, en uygun aktüatörü bulmak için kalan parametreleri karşılaştırabilir.

Teknik belgeleri talep etmek ve kuvvet kontrollü robotik uygulamanıza uygun TCHL veya HAG konfigürasyonunu görüşmek için HONPINE ile iletişime geçin.