Robotik Eklem Modülleri Nasıl Seçilir ve Kullanılır？

Merhaba, ben HONPINE Teknik Direktörü Theodore Li. Bu makalede, mekanik montaj, elektrik bağlantıları, iletişim yapılandırması ve kontrol ayarlarını ele alarak robotik eklem modüllerinin nasıl seçileceğini ve devreye alınacağını HONPINE HPJM harmonik eklem modülü serisi üzerinden açıklayacağım.

Bir robotik eklem modülü; sürücü elektroniğini, redüksiyon mekanizmasını, enkoderleri ve freni kompakt, silindirik bir gövdede bir araya getirir. Ancak modülün teslim alınması, robotunuzun çalışmaya hazır olduğu anlamına gelmez. Yanlış seçim, kablo bağlantılarını ve iletişim mimarisini yeniden tasarlamanıza yol açabilir; hatalı bağlantılar ise devreye alma sırasında iletişim hatalarına ve tekrarlanan alarmlara neden olabilir.

Uygulama sürecini çoğu zaman yavaşlatan unsur, ürün seçimini başarılı bir işletime bağlayan net bir iş akışının bulunmamasıdır. Sürecin tamamını anlamak, mühendislerin gereksiz değişikliklerden kaçınmasına ve sistemlerini daha verimli biçimde çalıştırmasına yardımcı olur.

1. Robotik Eklem Modülü Nasıl Seçilir: Örnek Olarak HPJM Serisi

HONPINE HPJM serisi, 30 ila 170 mm arasında dış çap seçenekleri sunar; ürün gamının tamamında tek enkoderli ve çift enkoderli konfigürasyonlar mevcuttur. Böylece el becerisi gerektiren robotik ellerdeki kompakt eklemlerden daha büyük insansı robot kalça eklemlerine kadar farklı boyutlardaki eklemler için seçenekler sunulur.

Erken aşamada kesinleştirilmesi gereken kararlardan biri iletişim arayüzüdür. Tek enkoderli HPJM modülleri CAN iletişimi kullanırken çift enkoderli sürümler CAN ve EtherCAT'i destekler. El uygulamalarında, seçilen aktüatöre ve sistem mimarisine bağlı olarak genellikle RS-485 kullanılır.

HONPINE olarak, mekanik tasarımı tamamlamadan önce iletişim veri yolunun ve güç kaynağı mimarisinin belirlenmesini vurguluyoruz. Bu kararlar kontrol cihazını, kablo yerleşimini ve entegrasyon stratejisini etkiler. Bunları prototip montajından sonraya bırakmak gereksiz değişikliklere yol açabilir.

2. Entegre Eklem Modüllerinin Kurulumu ve Kullanımı Neden Daha Kolaydır?

Modern hafif eklem modüllerinin başlıca avantajlarından biri, entegrasyon işlerinin büyük bölümünün fabrikada tamamlanması ve böylece müşterinin uygulama sürecinin kolaylaşmasıdır. HPJM harmonik eklem modülü; servo sürücüyü, enkoder sistemini, çerçevesiz tork motorunu, freni ve harmonik redüktörü tek bir ünitede birleştirir.

Bu entegre tasarım, kurulum ve işletimi kolaylaştırırken rutin bakım gereksinimlerini de azaltır. Geniş merkezî delik, kabloların ve pnömatik hortumların geçirilmesi için de alan sağlar ve mühendislerin robot boyunca bağlantıları düzenlemesine yardımcı olur.

Mekanik montaj yine de özen gerektirir. Modül entegrasyonu kolaylaştırsa da montaj hassasiyeti, çevresindeki yapıyla sağlanmalıdır. Montaj yüzeyleri ve hizalama, mekanik bileşenleriniz tarafından uygun şekilde oluşturulmalıdır. Entegre tasarım, hassas ve sağlam montaj gerekliliğini ortadan kaldırmaz.

3. Elektrik Bağlantıları: Güç ve İletişim

Elektrik bağlantıları iki temel bağlantıdan oluşur: güç ve iletişim. Yanlış bir bağlantı modülün çalışmasını engelleyebileceği veya devreye alma sırasında arızalara neden olabileceği için her iki bağlantı da dikkatle yapılmalıdır.

HPJM modülü, belirlenmiş pozitif ve negatif terminallere sahip dikdörtgen bir güç konnektörü kullanır. Güç kaynağını bağlamadan önce, ilgili modelin konnektör çizimini kullanarak kutupları doğrulayın. CAN arayüzünde üç bağlantı bulunur: CAN high için H, CAN low için L ve toprak için G.

EtherCAT arayüzünde Tx+, Tx−, Rx+ ve Rx− iletişim sinyallerinin bulunduğu ayrı IN ve OUT portları yer alır. T568B kablo renk kodlamasına göre bunlar sırasıyla beyaz/turuncu, turuncu, beyaz/yeşil ve yeşil renklere karşılık gelir. Kabloları hazırlarken veya kontrol ederken daima modül için belirtilen konnektör pin dizilimini izleyin.

Çift enkoderli modüllerde EtherCAT ve CAN arayüzleri aynı anda mevcut olabilir. Ancak her iki arayüzden gelen kontrol komutları aynı anda etkin olamaz. EtherCAT, CAN'e göre önceliklidir; bu nedenle kontrol cihazı yapılandırmasında kullanılacak komut kaynağı dikkate alınmalıdır.

4. İletişim Yapılandırması: CAN ve EtherCAT

İletişim, ayrı eklemleri koordineli bir robotik sisteme bağlar. CAN ve EtherCAT'in kendilerine özgü yapılandırma gereksinimleri vardır; seçim, kontrol cihazı platformuna, eklem sayısına ve gereken güncelleme hızına göre yapılmalıdır.

HPJM serisi için belirtilen CAN iletişim hızı 1 Mbps'dir. Yedi motorlu bir uygulamada iletişim güncelleme hızı yaklaşık 300 Hz'dir. Her modüle benzersiz bir CAN ID atanmalıdır. ID'lerin sıralı atanması, birden fazla modül içeren sistemlerin yönetimini, sorun gidermesini ve genişletilmesini kolaylaştırır.

HPJM serisi, 100 Mbps hızında EtherCAT iletişimini ve 4 kHz'e kadar desteklenen iletişim güncelleme hızlarını destekler. EtherCAT, birden fazla slave cihaz arasında kısa iletişim çevrimlerini sürdürmek üzere tasarlanmıştır. Bununla birlikte, ulaşılabilir güncelleme hızı gerçek master, ağ yapılandırması ve proses verisi gereksinimleri için doğrulanmalıdır.

Bir EtherCAT sistemi bir master ve birden fazla slave cihazdan oluşur. Master, TwinCAT veya CODESYS gibi bir yazılım platformu ya da Inovance ve HCFA gibi üreticilerin uyumlu bir PLC'si olabilir. İlk testlerde TwinCAT veya CODESYS çalıştıran bir bilgisayar, iletişimi ve temel işlevleri doğrulamak için kullanışlı bir platform sunar.

Ağı bağlarken master'ın EtherCAT bağlantısını ilk slave'in IN portuna bağlayın, ardından bu slave'in OUT portunu sonraki slave'in IN portuna bağlayın. Kalan modüller için aynı sırayı izleyin. IN'den OUT'a doğru doğru bağlantı sırasını korumak, beklenen ağ topolojisinin ve slave tanımlamasının korunmasına yardımcı olur.

5. Kontrol ve Devreye Alma: Eklem Hareket Ettiriliyor

Kablo bağlantıları ve iletişim yapılandırması tamamlandıktan sonraki adım, eklemin kontrol cihazınıza doğru şekilde yanıt vermesini sağlamaktır. Kullanılabilir çalışma modları arasında konum kontrolü, hız kontrolü, akım veya tork kontrolü ve hibrit kuvvet-konum kontrolü bulunur. Bu modlar; konumlandırma ve yörünge takibinden insanlarla, araçlarla ve çevreyle uyumlu etkileşime kadar çeşitli uygulamaları destekler.

HPJM eklem motorları IEC 61800-7 çerçevesini ve CiA 402 sürücü durum makinesini izler. Uygulamada devreye alma; başlatma, devre dışı durum, hazır olma, etkinleştirme ve çalışma aşamalarından geçer. Kontrol cihazı, açılıştan hemen sonra hareket komutları göndermek yerine her durum geçişi için uygun komutları vermelidir. Kesin geçiş sırası ve controlword ayarları, seçilen modülün belgelerine uygun olmalıdır.

HPJM modüllerinde sorun gidermeye yardımcı olmak için alarm kodları ile yeşil ve mavi durum göstergeleri de bulunur. Yaygın sorunlar arasında CAN arayüzünün açılamaması, bir iletişim cihazının başka bir uygulama tarafından kullanılıyor olması, sürücü çipi arızaları, aşırı gerilim, düşük gerilim ve enkoder arızaları yer alır. İlgili sorun giderme talimatları, bu durumların nasıl kontrol edileceğini ve çözüleceğini açıklar.

Devreye alma sırasında hareket komutları vermeden önce statusword değerini ve etkin arıza bilgilerini okuyun. Bu, gerçek sorunun belirlenmesine yardımcı olur ve gereksiz deneme yanılmaları azaltır.

6. HONPINE, Müşterilerin Seçim Hatalarından Kaçınmasına Nasıl Yardımcı Olur?

HONPINE, farklı uygulama gereksinimlerine yönelik çeşitli robotik eklem modülü serileri sunar. Harmonik eklem modüllerimiz arasında HPJM, TCHL ve HAG serileri; planet eklem modüllerimiz arasında ise JRM ve HPA serileri bulunur. Seçim sürecinin başlangıcında, uygun bir konfigürasyon önermek için müşterinin bütçesini ve çalışma koşullarını değerlendiriyoruz.

Bir robotik eklem modülünün başarıyla uygulanması, birbiriyle bağlantılı beş adımdan oluşur: doğru teknik özelliklerin seçilmesi, modülün hassas ve sağlam biçimde monte edilmesi, elektrik bağlantılarının tamamlanması, iletişim ağının yapılandırılması ve modülün sürücü durum makinesine göre devreye alınması. Her adım güvenilir çalışmaya katkıda bulunur ve sürecin başında alınan kararlar sonraki çalışmaları etkiler.

HONPINE; seçim, prototip oluşturma, küçük parti üretimi ve seri teslimat boyunca bire bir teknik destek sağlar. Eklem yükü gereksinimlerinizi, kontrol cihazı platformunuzu ve üretim takviminizi bize iletin; uygulamanıza uygun bir robotik eklem modülü seçmenize yardımcı olalım.