Seçim 1: Tork Yoğunluğu veya Boyut
Robotik eklemler için tork gereksinimlerini hesaplarken ilk yol ayrımına gelmiş olabilirsiniz: Bir robotik motorda boyutu artırmadan torku nasıl artırabilirsiniz?
Robotik eklemlerde kullanılan gövdesiz motorlarda tork, motor uzunluğu ya da çaptaki artışın karesi ile doğru orantılı artar. Diğer bir deyişle çapı iki katına çıkarmak torku dört kat artırır, buna D2L kuralı adı verilir. İlgili yükleri taşımak ve tutmak için gereken torku elde etmeye yönelik en yaygın yaklaşım, uzun olanlardan ziyade çapı daha geniş olan robotik motorlar kullanmaktadır, bu da eklemi çok büyük ve genel tasarıma entegrasyonu zor bir hâle getirebilir.
Ama daha büyük çaplı motorlarda başka kısıtlamalar da söz konusudur. Tipik olarak robotik eklemleri kompakt tutmak ve geri tepmeyi ortadan kaldırmak için kullanılan harmonik dişli tertibatı (gerilme dalgası dişlisi olarak da bilinir) ile iyi eşleşen hız ve tork oranlarına ihtiyaç duyar. Ama bu dişli sistemlerinin piyasada bulunabilen tasarımları yalnızca sınırlı bir aralıktadır. Standart bir motor bir robotik eklemde boyut, ağırlık ve performans optimizasyonu sağlayabilir mi? Veya ancak performans ödünlerine yol açacak daha uzun, daha maliyetli bir geliştirme döngüsüne mi neden olur?
Seçim 2: Hız veya Tork
Harmonik dişli sistemleri kompakt, sıfır tepmeli performansa ek olarak doğası gereği tipik olarak 30:1 ile 320:1 arasında değişen görece daha yüksek dişli oranları sunar. Bir harmonik dişli sisteminin yüksek oranı, yüksek ataletli yükleri sorunsuz şekilde hızlandırma/yavaşlatmama ve bunları hassas şekilde konumlandırma açısından avantajlar sağlar, ama bunun bedeli hızla ödenir.
Hız, endüstriyel süreçlerde performans açısından belirgin bir avantajdır, bu yüzden robotik mühendisleri yükleri hem hassas hem de hızlı şekilde taşımak için çabalarlar. Harmonik dişli içeren bir robotik eklemde, bu 4000 rpm ya da üstü çok yüksek giriş hızı iletebilen bir motorun kullanılması anlamına gelir. Buradaki sorun çoğu gövdesiz motorun, nominal hız aralıklarının üst sınırına yaklaştıklarında hızla tork kaybetmesidir.
Uygulama için gerekli olan hız aralığında yeterli torku muhafaza etmek önemli olduğunda yine performans ile boyut arasında bir seçim yapma gereksinimi doğar. Aralığın üst sınırında gereken torku muhafaza etmek için alt-orta hız aralığında çalışırken yük için daha büyük boyutlu bir motor seçer misiniz? Öyleyse eklemlerinizin idealde olması gerekenden daha büyük olması sorun değil mi? Özel tasarımlı motorlar mı istersiniz yoksa dişliler mi? Tutarlı tork performansıyla birlikte sağlam bir hız kabiliyeti elde etmek için kaç tasarım tekrarı gerekecek?
Seçim 3: Sıcaklık veya Performans
Gördüğümüz gibi robotik alanındaki motorların yeterli torka ve hıza sahip olması gerekiyor. Bu faktörlerin bir arada motorun genel hareket performansını tanımladığını düşünebilirsiniz. Ve bu performans motorun elektromanyetik verimliliğine bağlıdır. Tüm motorlarda, sarımlardan yayılan ısı şeklinde belli bir elektromanyetik enerji atığı vardır. Belirli bir akımda daha verimli bir motor daha yüksek performans sunar ve daha serin çalışırken, verimi düşük motorlar daha düşük performans sergiler ve daha fazla ısınır.
Yüksek tork ve yüksek hız için motorun daha yüksek akım çekmesi gerekir, bu da sıcaklıkların artmasına yol açar. Ama motor bir robotik eklemin kapalı yapısı içine yerleştirildiğinde bazı ek durumlar ortaya çıkar. Çoğu robotik motorunun nominal değeri, 125ºC ile 155ºC arasındaki maksimum sarım sıcaklığıdır (ortam sıcaklığı + sıcaklık artışı). Bir ortak çalışma robotu uygulamasında, yüksek olan sıcaklıklar insanlar için bir tehlike teşkil edebilir ve bu motorlar bu duruma göre tipik olarak daha düşük performanslıdır.
Ama güvenlik konusuna ek olarak yaygın anlamda anlaşılmayan başka bir sorun da vardır. 125ºC'nin altındaki sarım sıcaklıkları dişliler ve diğer bileşenler için hâlâ tehlikeli olacak kadar yüksektir. Sarım sıcaklıkları 85ºC'nin üzerine çıktığında lunrikantlar bozulabilir, dişliler erken aşınabilir ve tutma konumu toleransı arızalanabilir. Kodlayıcılar ve diğer geri bildirim cihazları gibi elektronik bileşenler güvenilmez hale gelebilir ve erkenden yanabilir. Her bileşen birbirine bağımlıdır ve bir tanesi aşırı ısı nedeniyle arızalandığında robot kullanılmaz hâle gelir.
O zaman soralım; motorun performansını düşürüp müşterinizin tüm operasyonunu yavaşlatır mıydınız? Veya müşterinin sürekli olarak arızalanan robotik kolların değiştirilmesine bağlı masraflarla ve çalışmama zamanı ile boğuşmasını bekleyebilir misiniz?
Birçok açıdan bu önemli bir seçimdir. Motor performansını belirtmede aşırı davranarak ya da performansını düşürerek yıkıcı sıcaklıkları önlemek mümkündür. Peki ama bu yol seçildiğinde boyut, tork ya da hızdan mutlaka ödün vermek gerekiyor mu? Daha iyi bir yol yok mu?
Seçim Yapmak Zorunda Kalmayın
Robotik motor pazarının mevcut durumunu açıkladık. Ama artık gelecek kapımıza dayandı.
Yıllarca süren araştırma ve geliştirmeden sonra Kollmorgen, özellikle robotik pazarına yönelik ve her türlü seçim zorunluluğunu ortadan kaldıran yeni gövdesiz motor neslini üretti. TBM™2G Serisini gururla sunuyoruz.
- TBM2G motorları, piyasadan temin edilebilecek harmonik dişliler ile eşleştirilmek için optimize edilmiş standart boyut seçenekleri sunarak bir yandan eklem boyutunu küçültürken diğer yandan maliyetli özelleştirme ihtiyacını ortadan kaldırıyor.
- En kısa ve en hafif elektromanyetik paketinde TBM2G motorları, 3 ile 15 kg arası kategorideki ortak çalışma robotlarının hız ve tork gereksinimlerini karşılayacak şekilde optimize edildi.
- Son derece kısa bir eksenel uzunluğu, daha küçük dış çapı ve daha geniş iç çapı olan TBM2G motorlar, sofistike yeni nesil robotların tasarımını basitleştiriyor.
- Gelişmiş materyaller ve inovatif sarım süreci, çok çeşitli hız ve yük gereksinimlerinde tutarlı performans sağlıyor.
- İsteğe bağlı entegre Hall sensörleri, genel motor uzunluğunu artırmadan komütasyon geri beslemesi sunuyor.
- Birden çok standart termal sensör seçeneği, robotik pazarındaki en popüler sürücülerle çalışıyor.
- 85ºC sarım sıcaklığını aşmadan sıra dışı performans sergileyecek şekilde tasarlanan TBM2G motorlar, lubrikantlar, elektronikler ve diğer robotik eklem bileşenleri için maksimum kullanım ömrü sağlanmasına yardım ediyor.
Bir Seçim Zorunluluğu Daha Ortadan Kalktı
Teoride bu üç seçimle tek bir büyük ödün vererek ilgilenebilirsiniz: Maliyetini karşılayarak özel bir motor ya da dişli sistemi tasarımı için geliştirme, prototip ve üretim sürecine yönelebilirsiniz. Ama TBM2G serisi ile bunu yapmanıza gerek kalmaz.
Kollmorgen, bu yeni nesil motorları en yüksek kaliteyle talep edebileceğiniz her ölçekte üretmek için ileri derecede otomatikleştirilmiş üretim süreçlerine sahiptir. Bu sayede pazara güvenle çıkabilirsiniz. Hep söylediğimiz gibi, TBM2G motorları tamamen "Robot Uyumludur".
İlginizi çekti mi? Daha fazlasını zevkle anlatabiliriz. Bir Kollmorgen mühendisi ile konuşarak daha kapasiteli bir iş modeli inşa etmenize yardım edebilecek daha kapasiteli robotlar için tasarlanana TBM2G serisi hakkındaki her şeyi öğrenebilirsiniz.
