Hur väljer man ett harmoniskt ledställdon med kraftreglering? En ingående jämförelse mellan HONPINE TCHL och HAG

Att välja ettharmoniskt ledställdon med kraftregleringinnebär mer än att jämföra vridmoment och mått. Specifikationer för vridmomentsensorer, återkoppling från pulsgivare, kommunikationsprotokoll, funktionell säkerhet och hålaxelns storlek kan alla påverka systemintegrationen och reglerprestandan. I den här guiden jämför HONPINEs tekniska chef seriernaTCHLochHAG harmoniskt ledställdon, förklarar de viktigaste skillnaderna och presenterar ett praktiskt urvalsramverk för humanoida robotar, kollaborativa robotarmar, precisionsmontering, polering och andra kraftreglerade tillämpningar.

Introduktion: Två harmoniska ledställdon för olika krav på kraftreglering

Hej allihop, jag är teknisk chef på HONPINE. I dag ska jag presentera två serier av harmoniska ledställdonmed inbyggda vridmomentsensorer som tillval: TCHL och HAG.

Båda serierna har en liknande mekanisk arkitektur och styrarkitektur:

Utgående fläns → harmonisk reducerare → vridmomentsensor → ramlös vridmomentsmotor → broms → koplanära dubbla pulsgivare → integrerat drivkort

Trots att de har samma grundarkitektur är TCHL och HAG utformade för att möta olika tekniska prioriteringar. TCHL fokuserar på att minimera vikt och yttermått, samtidigt som precisionsegenskaperna hos harmonisk transmission bibehålls. HAG betonar systemintegration, ytterligare säkerhetsrelaterade funktioner på utvalda modeller och mer fullständigt dokumenterade specifikationer för vridmomentsensorer.

Vad skiljer då dessa två serier åt, och hur bör ingenjörer välja mellan dem?

TCHL jämfört med HAG: Förstå deras grundläggande konstruktionsprioriteringar

HONPINE TCHL harmoniskt ledställdon: Prioriterar låg vikt

Huvudmålet med TCHL harmoniskt ledställdonär att minimera vikten och installationsutrymmet, samtidigt som harmonisk transmissions höga precision bibehålls.

Det gör TCHL till ett alternativ att överväga i tillämpningar där ledernas massa, kompakta mått och dynamiska respons är viktiga konstruktionsfaktorer, bland annat i humanoida robotar och kollaborativa robotarmar.

Viktiga specifikationer för TCHL-serien

Tillgängliga konfigurationer bör kontrolleras mot den specifika modellen och dess tekniska dokumentation före det slutliga valet.

HONPINE HAG harmoniskt ledställdon: Prioriterar integration och säkerhetsrelaterade tillval

HAG harmoniskt ledställdonfokuserar på högre systemintegrationsgrad, fler konfigurationsalternativ och mer omfattande publicerade specifikationer för vridmomentsensorer.

Serien omfattar ett bredare utbud av ramstorlekar och erbjuder återkoppling från absoluta pulsgivare med enkelvarvs- och flervarvsavläsning. Utvalda ramstorlekar finns med inbyggd Safe Torque Off (STO), med förbehåll för bekräftelse för den specifika modellen.

Viktiga specifikationer för HAG-serien

Publicerade sensordata kan hjälpa ingenjörer att utvärdera mätprecisionen och avgöra om en viss konfiguration uppfyller deras reglerkrav. Sensorens olinjäritet räcker dock inte för att fastställa den totala kraftregleringens upplösning eller precision i det kompletta robotsystemet.

Så väljer du mellan TCHL och HAG: Sex viktiga urvalskriterier？

I stället för att börja med pris eller nominellt vridmoment bör ingenjörer först identifiera de systemkrav som kan göra en konfiguration olämplig.

1. Kommunikationsprotokoll: Kontrollera kompatibiliteten först

TCHL: EtherCAT / CAN FD

HAG: CANopen / EtherCAT

Utifrån specifikationerna ovan är EtherCAT det gemensamma alternativet för de två serierna.

Om styrsystemet kräver CAN FD är TCHL ett alternativ bland dessa två serier, med förbehåll för vald konfiguration.

Om systemet kräver CANopen är HAG ett alternativ, med förbehåll för vald konfiguration.

Om systemet använder EtherCAT kan båda serierna övervägas, och de återstående urvalskriterierna blir viktiga.

Det här är ett av de integrationskrav som lättast förbises. Bekräfta exakt gränssnitt, protokollimplementering, kontaktdon och kommunikationsprofil som stöds vid den inledande tekniska diskussionen, inte efter offertförfrågan eller den mekaniska konstruktionen.

2. Absoluta pulsgivare med enkelvarvs- respektive flervarvsavläsning

TCHL: 17-bitars absolut pulsgivare med enkelvarvsavläsning

HAG: 20-bitars absolut pulsgivare med enkelvarvsavläsning + 12-bitars absolut pulsgivare med flervarvsavläsning

Pulsgivarkonfigurationen påverkar positionsåterkoppling, uppstartsbeteende och systemintegration.

TCHL ger absolut positionsåterkoppling med 17-bitars enkelvarvsavläsning. Den anger positionen inom ett varv, men ger inte i sig positionsinformation för flera varv. Beroende på systemkonstruktionen kan styrenheten behöva en referenskörning eller en annan metod för att hålla reda på det sammanlagda antalet rotationer.

HAG ger återkoppling med 20-bitars enkelvarvsavläsning och 12-bitars flervarvsavläsning. Detta kan vara en fördel när en robot behöver hålla reda på både vinkelpositionen inom ett varv och den sammanlagda rotationen över flera varv.

Välj HAG när flervarvsåterkoppling är ett definierat systemkrav. Det kan vara särskilt relevant för system med samordnade leder och tillämpningar där en repeterbar uppstartsprocedur är viktig.

Flervarvsåterkoppling garanterar dock inte automatiskt att positionen bibehålls vid alla typer av strömavbrott. Ingenjörer bör bekräfta pulsgivarens metod för att bevara positionen och dess uppstartsbeteende med tillverkaren.

3. Funktionell säkerhet: Utvärdera tillgängligheten för STO

TCHL: STO anges inte i de tillhandahållna specifikationerna.

HAG: Inbyggd STO finns tillgänglig för utvalda ramstorlekar.

Safe Torque Off (STO) är en säkerhetsrelaterad funktion som hindrar drivenheten från att generera vridmoment när funktionen aktiveras. Den är relevant i tillämpningar där det krävs en definierad metod för att stänga av motorns vridmoment.

För kollaborativa robotar, medicinsk utrustning eller rehabiliteringsutrustning och robotbaserade system för samarbete mellan människa och robot kan tillgång till STO vara en viktig del av drivenhetsarkitekturen.

Utifrån de tillhandahållna specifikationerna är HAG den serie som bör undersökas när inbyggd STO krävs. STO är dock inte standard i hela HAG-serien. Tillgängligheten måste bekräftas för den specifika ramstorleken och konfigurationen.

STO i sig fastställer inte heller att kraven i ISO 13849 eller IEC 61508, eller maskinens fullständiga säkerhetskrav, är uppfyllda. Riskbedömning på systemnivå, säkerhetsarkitektur, validering och tillämpliga certifieringskrav måste hanteras separat.

4. Specifikationer för vridmomentsensorer: Kan du verifiera den prestanda som krävs?

TCHL: Vridmomentsensor som tillval; mätområde och uppgifter om precision saknas i de tillhandahållna specifikationerna.

HAG: Vridmomentsensor som tillval; mätområde och specifikation om 0,5 % olinjäritet publicerade.

I kraftreglerade tillämpningar är en vridmomentsensor bara utgångspunkten. Ingenjörer behöver också förstå dess mätområde, olinjäritet, upplösning, bandbredd, överlastkapacitet och signalegenskaper.

TCHL-serien erbjuder konfigurationer med vridmomentsensor som tillval, men relevanta uppgifter om mätområde och precision bör hämtas för den exakta modellen innan kvantitativa prestandaåtaganden görs.

HAG tillhandahåller en mer komplett uppsättning publicerade specifikationer för vridmomentsensorer, inklusive mätområde och olinjäritet. Det ger ingenjörer en mer praktisk utgångspunkt för att utvärdera mätfel och avgöra om mätområdet motsvarar det förväntade vridmomentet i tillämpningen.

Sensorens fullskaleområde och olinjäritet kan exempelvis bidra till att uppskatta dess bidrag till mätfelet. Dessa värden fastställer dock inte i sig det minsta detekterbara vridmomentet eller den faktiska kraftregleringens upplösning i det kompletta systemet.

Om vridmomentsåterkoppling är central för tillämpningen bör du jämföra sensorns fullständiga specifikationer innan det slutliga valet görs.

5. Ramstorlek och vridmomentkapacitet: Anpassa leden till belastningen

TCHL: Ramstorlekar upp till 32; den tillhandahållna jämförelsen anger ett nominellt vridmoment på upp till 169 N·m.

HAG: Ramstorlekar upp till 40 och 45; den tillhandahållna jämförelsen anger ett nominellt vridmoment på upp till 557 N·m.

Vilket ledställdon som passar beror på mer än robotens totala nyttolast. Kraven på ledvridmoment varierar med armlängd, länkmassa, acceleration, gravitation, arbetscykel och yttre krafter.

TCHL är värt att utvärdera för kompakta, lätta leder där minimering av massan är en viktig prioritering.

HAG erbjuder större ramstorlekar och ett högre vridmomentsområde i den tillhandahållna jämförelsen. Därför kan serien vara lämpligare för leder med tung belastning, robotbaser, midjeleder och industriella tillämpningar med höga krav på vridmoment.

Kontrollera nominellt vridmoment, toppvridmoment, tillåtet varvtal, termiska gränser, arbetscykel samt tillåtna radiella och axiella belastningar för den exakta modellen före valet. Använd inte toppvridmoment som ersättning för kontinuerligt nominellt vridmoment.

6. Hålaxeldiameter: Se till att det finns tillräckligt med utrymme för kabeldragning

Hålaxeldiametern kan påverka dragningen av strömkablar, pulsgivarkablar, ledningar till vridmomentsensorer och andra anslutningar genom en robotarm.

Värdena baseras på den tillhandahållna jämförelsen och bör verifieras mot aktuella modellspecifika ritningar.

För ramstorlek 17 och 20 är den angivna fria håldiametern för HAG 16,8 mm, jämfört med 12 mm för TCHL. För storlek 32 är de angivna måtten 28 mm respektive 22 mm.

Skillnaderna kan spela roll när flera kabelknippen måste dras genom en led, särskilt i kompakta fleraxliga robotarmar.

En större fri håldiameter kan förenkla kabeldragningen, men ingenjörer bör också ta hänsyn till kontaktdonens mått, böjradie, kabelrörelser, dragavlastning och det fria utrymme som behövs genom hela rörelseområdet.

Så väljer du rätt harmoniskt ledställdon för kraftreglering i din tillämpning

När bör du välja TCHL?

HONPINE TCHL är i första hand konstruerat för lätt och kompakt integration, samtidigt som precisionsegenskaperna hos harmonisk transmission bibehålls.

Det är värt att utvärdera för:

Leder till humanoida robotar där det är viktigt att minska ledmassan.

Kollaborativa robotarmar med begränsat installationsutrymme.

Kompakta robotsystem som använder EtherCAT eller CAN FD.

Tillämpningar där absolut återkoppling med enkelvarvsavläsning uppfyller reglerkraven.

Kraftreglerade tillämpningar där den valda konfigurationen med vridmomentsensor har verifierats mot de mätprestanda som krävs.

TCHL är inte automatiskt det bästa valet för alla lätta robotar. Den valda modellen måste fortfarande uppfylla tillämpningens krav på vridmoment, hastighet, styvhet, termiska egenskaper och sensorprestanda.

När bör du välja HAG?

HONPINE HAG är utformat för tillämpningar där större vikt läggs vid systemintegration, fler ramstorlekar och mer fullständigt dokumenterade specifikationer för vridmomentsensorer.

Det är värt att utvärdera för:

• Robotleder med högre krav på vridmoment.

• Industriella manipulatorer som kräver större ramstorlekar.

• Tillämpningar som behöver absolut återkoppling med enkelvarvs- och flervarvsavläsning.

• System som använder CANopen eller EtherCAT.

• Konstruktioner som kräver inbyggd STO i en ramstorlek där funktionen stöds.

Kraftreglerade tillämpningar där publicerade parametrar för vridmomentsensorer är viktiga för teknisk validering.

HAG kan passa bättre för krävande tillämpningar, men det slutliga beslutet bör baseras på specifikationerna för den exakta modellen, inte enbart på serienamnet.

Varför är harmoniska ledställdon med vridmomentsensor viktiga för kraftreglering?

Ett harmoniskt ledställdon med integrerad vridmomentsensor kan ge återkoppling av vridmoment på lednivå för reglering av kraft i en sluten slinga. I stället för att enbart förlita sig på beordrad motorström eller en fördefinierad rörelsebana kan styrenheten använda uppmätt ledvridmoment som indata för att justera robotens respons.

Denna funktion är värdefull vid precisionsmontering, slipning, polering och andra processer där kontaktkrafter behöver regleras.

Den kan även stödja följsam interaktion i kollaborativa robotar, rehabiliteringsutrustning och fjärrstyrningssystem, där kontrollerad kontakt och responsiva rörelser är viktiga.

Den faktiska kraftregleringsprestandan beror på hela systemet, inklusive sensoregenskaper, styrenhetens utformning, kommunikationsfördröjning, mekanisk styvhet, friktion, kalibrering och inställning av reglerkretsen. En inbyggd vridmomentsensor är en viktig möjliggörande komponent, men den garanterar inte i sig en viss nivå av kraftregleringsprecision eller funktionell säkerhet.

Avslutande tankar: Välj utifrån systemkrav, inte bara produktspecifikationer

TCHL och HAG möter olika prioriteringar inom kategorin harmoniska ledställdon för kraftreglering.

TCHL betonar låg vikt och kompakt konstruktion. HAG erbjuder fler pulsgivarfunktioner, större ramstorlekar och mer fullständiga publicerade specifikationer för vridmomentsensorer, med STO tillgängligt för utvalda konfigurationer.

Den effektivaste urvalsprocessen börjar med systemets grundläggande krav som inte är förhandlingsbara: kommunikationsprotokoll, pulsgivaråterkoppling, säkerhetsarkitektur, mätprestanda för vridmoment, lastkapacitet och utrymme för kabeldragning. När dessa begränsningar har fastställts kan ingenjörer jämföra de återstående parametrarna för att hitta det lämpligaste ställdonet.

Kontakta HONPINE för att begära teknisk dokumentation och diskutera lämplig TCHL- eller HAG-konfiguration för din kraftreglerade robotapplikation.