CubeMars สร้างกลุ่มมอเตอร์ทอร์กไร้โครงโดยมีสถาปัตยกรรมโรเตอร์สองแบบเป็นแกน: ซีรีส์ RI แบบโรเตอร์ใน (inrunner) และ ซีรีส์ RO แบบโรเตอร์นอก (outrunner) ทั้งสองจัดส่งเป็นชุดสเตเตอร์-โรเตอร์โดยไม่มีเปลือก ตลับลูกปืน หรือเพลา ปล่อยให้ขอบเขตเชิงกลเป็นหน้าที่ของผู้ออกแบบเครื่องจักร บทความนี้จัดวางข้อมูลที่ผู้ผลิตเผยแพร่สำหรับทั้งสองซีรีส์ไว้เคียงกัน และอธิบายว่าสถาปัตยกรรมแต่ละแบบเหมาะกับตำแหน่งใดในข้อต่อหุ่นยนต์

วิดีโอนำเสนออะไร

ภายใน 46 วินาที CubeMars จัดกรอบการเลือกนี้ให้เป็นคำถามเรื่องการจัดวางโรเตอร์ อินรันเนอร์วางสเตเตอร์ไว้ด้านนอกโดยโรเตอร์หมุนที่ศูนย์กลาง ให้ความเฉื่อยในการหมุนต่ำกว่าและตอบสนองเร็วกว่า ผู้ผลิตชี้ไปที่ข้อต่อความแม่นยำที่ต้องออกตัวและหยุดบ่อย เอาต์รันเนอร์วางสเตเตอร์ที่ศุนย์กลางโดยโรเตอร์หมุนรอบด้านนอก และแขนงัดที่ยาวกว่าให้ทอร์กมากขึ้นในพื้นที่เท่ากัน วิดีโอปิดท้ายด้วยเกณฑ์การเลือก: ทอร์ก ความเร็ว พื้นที่ว่าง ความต้องการเพลากลวง และการบูรณาการเชิงกล

วิดีโอต้นฉบับ

แหล่งที่มา: ช่อง YouTube ทางการของ CubeMars
วิดีโอ: มอเตอร์ทอร์กไร้โครง CubeMars ซีรีส์ RI และ RO

“ไร้โครง” หมายถึงอะไรในทางปฏิบัติ

มอเตอร์ทอร์กไร้โครงจัดส่งเป็นสองชิ้น: สเตเตอร์ที่พันขดลวดแล้วและวงแหวนโรเตอร์ โดยไม่มีเปลือก เพลาส่งออก หรือตลับลูกปืน ชุดประกบหรือยึดเข้ากับโครงสร้างข้อต่อโดยตรง จึงทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของมอเตอร์กลายเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางของข้อต่อ และรูกลวงตามแกนหมุนยังว่างสำหรับสาย เคเบิล วงแหวนสัมผัส หรือเพลาเข้าของชุดลดรอบ

ผลในทางปฏิบัติคือความกะทัดรัดและความโปร่งใสเชิงกล: ไม่ต้องออกแบบโดยคำนึงถึงเปลือกชุดลดรอบ และความแข็งของข้อต่อถูกกำหนดโดยโครงสร้างรับน้ำหนัก ไม่ใช่เปลือกมอเตอร์ สิ่งที่แลกมาคือการรองรับตลับลูกปืน การจัดแนว และการระบายความร้อนกลายเป็นหน้าที่ของผู้บูรณาการ การออกแบบไร้โครงให้รางวัลแก่ทีมที่รับผิดชอบการออกแบบโครงสร้างและความร้อนของข้อต่ออยู่แล้ว และเป็นข้อเสียสำหรับผู้ที่หาหน่วยสำเร็จรูป

ซีรีส์ RI: มอเตอร์ทอร์กไร้โครงแบบโรเตอร์ใน

ซีรีส์ RI คือด้านโรเตอร์ในของกลุ่มผลิตภัณฑ์ ตามข้อมูลของผู้ผลิต มอเตอร์เหล่านี้พัฒนาขึ้นสำหรับหุ่นยนต์ความแม่นยำสูงและระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม — โครงกระดูกภายนอก หุ่นยนต์สี่ขา และแขนหุ่นยนต์ร่วมงาน — และมีลักษณะเด่นคือความหนาแน่นทอร์กสูง ทอร์กคอกกิงต่ำ และความละเอียดการควบคุมถึง 0,01° ความกว้างและความหนาออกแบบมาสำหรับพื้นที่ติดตั้งจำกัด และซีรีส์นี้รองรับการปรับแต่ง

การเปรียบเทียบด้านล่างครอบคลุมเจ็ดรุ่นของ RI ตั้งแต่ 20 g ถึง 500 g โดยมีทอร์กสูงสุด 72 mN·m ถึง 4,95 N·m รูกลวงขยายขึ้นตามขนาดโครง จาก 11,6 mm บน RI20 ถึง 45 mm บน RI100 ซึ่งโดยปกติแล้วพารามิเตอร์นี้เองที่ตัดสินว่าข้อต่อสามารถร้อยสายผ่านมอเตอร์ได้หรือไม่

มอเตอร์ทอร์กไร้โครงแบบโรเตอร์ใน CubeMars ซีรีส์ RI — ข้อมูลจำเพาะที่เผยแพร่
รุ่นขนาดรู / เพลากลวงน้ำหนักทอร์กสูงสุด
RI20 KV600Ø25 × 14,5 mm11,6 mm20 g72 mN·m
RI30 KV260Ø38 × 14 mm17 mm40 g230 mN·m
RI50 KV100Ø54 × 27 mm22 mm180,8 g1,67 N·m
RI60 KV120Ø60 × 23 mm30 mm155,9 g1,63 N·m
RI70 KV95Ø76 × 24 mm38 mm270,4 g2,68 N·m
RI80 V2.0 KV75Ø85 × 27 mm40,5 mm411 g4,1 N·m
RI100 KV105Ø104 × 26 mm45 mm500 g4,95 N·m

ข้อมูลจำเพาะตามที่ผู้ผลิตเผยแพร่บนหน้าผลิตภัณฑ์ของตน รูระบุเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางรูทะลุหรือเส้นผ่านศูนย์กลางเพลากลวง ขึ้นอยู่กับรุ่น

ซีรีส์ RO: มอเตอร์ทอร์กไร้โครงแบบโรเตอร์นอก

ซีรีส์ RO ใช้แนวทางตรงกันข้าม: โรเตอร์หมุนภายนอกสเตเตอร์ CubeMars วางตำแหน่งกลุ่มนี้สำหรับหุ่นยนต์โดยเน้นรูกลวงขนาดใหญ่ และแบ่งแต่ละขนาดเป็นสองแบบ: Standard ที่มีเซ็นเซอร์ฮอลล์ และ Lite ที่ไม่มี ความแตกต่างนี้สำคัญในขั้นตอนการบูรณาการ เพราะข้อต่อที่ต้องการป้อนกลับการสับเปลี่ยนทางไฟฟ้าขณะออกตัวจะต้องใช้แบบที่มีเซ็นเซอร์ฮอลล์

ตารางด้านล่างมีห้ารุ่นของ RO ตั้งแต่ RO40 Lite 60 g ถึง RO100 710 g ทอร์กสูงสุดอยู่ระหว่าง 0,6 N·m ถึง 12 N·m และความเร็วรอบเปล่าที่เผยแพร่จะลดลงเมื่อขนาดโครงใหญ่ขึ้น จาก 5520 rpm บน RO60 เหลือ 2550 rpm บน RO100 ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่คาดได้จาก KV ที่ต่ำกว่าในรุ่นที่ใหญ่และมีทอร์กมากกว่า

มอเตอร์ทอร์กไร้โครงแบบโรเตอร์นอก CubeMars ซีรีส์ RO — ข้อมูลจำเพาะที่เผยแพร่
รุ่นขนาดน้ำหนักทอร์กสูงสุดความเร็วรอบเปล่าแบบ
RO40 KV140 LiteØ46,3 × 13 mm60 g0,6 N·m3400 rpmLite (ไม่มีฮอลล์)
RO50 KV108 LiteØ61,7 × 14,5 mm105 g0,9 N·m2600 rpmLite (ไม่มีฮอลล์)
RO60 KV115 StandardØ73,8 × 23 mm248 g2,4 N·m5520 rpmStandard (มีฮอลล์)
RO80 KV105 StandardØ92,6 × 26,4 mm352 g4 N·m5040 rpmStandard (มีฮอลล์)
RO100 KV55 StandardØ113,5 × 36,2 mm710 g12 N·m2550 rpmStandard (มีฮอลล์)

ข้อมูลจำเพาะตามที่ผู้ผลิตเผยแพร่บนหน้าผลิตภัณฑ์ของตน «Standard» และ «Lite» หมายถึงแบบที่มีและไม่มีเซ็นเซอร์ฮอลล์ตามลำดับ

โรเตอร์ในหรือโรเตอร์นอก: สถาปัตยกรรมแตกต่างกันอย่างไร

การเลือกระหว่างสองซีรีส์ส่วนใหญ่เป็นคำถามว่าข้อต่อจะรับขอบเขตทางกายภาพแบบใดได้ โรเตอร์ในรวมมวลหมุนไว้ใกล้แกน ทำให้ความเฉื่อยของโรเตอร์ต่ำและเหมาะกับข้อต่อที่ต้องเร่งความเร็วเร็ว ตัวเลข RI ที่เผยแพร่สะท้อนเรื่องนี้ โดยรุ่น RI ที่ใหญ่ที่สุดทำได้ 4,95 N·m ที่ 500 g โรเตอร์นอกวางโรเตอร์ที่รัศมีใหญ่กว่า ซึ่งเอื้อต่อการสร้างทอร์กที่ความเร็วต่ำ: RO100 ให้ 12 N·m หรือประมาณสองเท่าครึ่งของค่าสูงสุดของ RI100 ที่น้ำหนัก 710 g

เปรียบเทียบ RI (โรเตอร์ใน) กับ RO (โรเตอร์นอก) ที่จุดสูงสุดของแต่ละกลุ่ม
คุณลักษณะRI100 KV105RO100 KV55
การจัดวางโรเตอร์โรเตอร์ในโรเตอร์นอก
เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก104 mm113,5 mm
ความยาวตามแนวแกน26 mm36,2 mm
น้ำหนัก500 g710 g
ทอร์กสูงสุด4,95 N·m12 N·m
รู45 mmรูกลวงขนาดใหญ่
ป้อนกลับการสับเปลี่ยนขึ้นอยู่กับรุ่นฮอลล์ในแบบ Standard

ค่าเหล่านี้เป็นข้อมูลที่ผู้ผลิตเผยแพร่ ทั้งสองรุ่นเป็นรุ่นที่ใหญ่ที่สุดในซีรีส์ของตนและไม่ใช่สิ่งทดแทนโดยตรง

ความยาวตามแนวแกนเป็นตัวเลขชี้ขาดที่สอง ซีรีส์ RI ยังคงบาง — 13 mm ถึง 27 mm ตลอดทั้งกลุ่ม — เหมาะกับข้อต่อที่มอเตอร์ต้องซ่อนอยู่ในส่วนของแขนขา กลุ่ม RO สูงกว่า และ RO100 ด้วยความยาว 36,2 mm ต้องการพื้นที่ตามแนวแกนมากกว่าที่ข้อมือหรือข้อเท้าขนาดกะทัดรัดจะมีให้

แต่ละซีรีส์เหมาะกับที่ใด

ทั้งสองซีรีส์มุ่งเป้าไปที่กลุ่มเครื่องจักรกว้างๆ เดียวกัน แต่ขนาดที่เผยแพร่นำพวกเขาไปสู่ข้อต่อที่ต่างกัน กลุ่ม RI ด้วยหน้าตัดที่บางและรูเล็กในขนาดล่าง เหมาะกับข้อต่อที่เบาและมีข้อจำกัดด้านพื้นที่: RI20 และ RI30 ที่ 20 g และ 40 g อยู่ในสะโพกของ หุ่นยนต์โครงกระดูกภายนอก หรือขาของหุ่นยนต์สี่ขาขนาดเล็กได้อย่างเป็นธรรมชาติ ซึ่งทุกกรัมถูกแบกรับโดยผู้สวมใส่หรือโดยงบประมาณเพย์โหลด รุ่น RI ที่ใหญ่กว่าจะย้ายไปที่แกนของแขนหุ่นยนต์ร่วมงาน ซึ่งรู 45 mm ของ RI100 เว้นที่ให้ชุดสายที่ต้องผ่านข้อต่อหมุน

กลุ่ม RO มุ่งเน้นไปที่ข้อต่อที่แลกพื้นที่ตามแนวแกนกับทอร์กและรูทะลุขนาดใหญ่ แกนฐานของ แขนหุ่นยนต์ร่วมงาน สะโพกของ หุ่นยนต์สี่ขา ที่หนัก หรือข้อต่อโครงกระดูกภายนอกที่ต้องการทั้งทอร์กและช่องว่างสำหรับเดินสาย เป็นกรณีทั่วไปสำหรับแบบ Standard ส่วนแบบ Lite ที่ 60 g และ 105 g เป็นตัวเลือกที่เน้นน้ำหนักเมื่อข้อต่อสามารถสับเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องป้อนกลับจากฮอลล์

ข้อสังเกตในการบูรณาการ

สามประเด็นเป็นตัวตัดสินการติดตั้งไร้โครงส่วนใหญ่ ประการแรกคือการป้อนกลับการสับเปลี่ยน: แบบ RO Standard มาพร้อมเซ็นเซอร์ฮอลล์และแบบ Lite ไม่มี ดังนั้นตัวควบคุมที่ต้องการตำแหน่งโรเตอร์ขณะออกตัวต้องจับคู่กับแบบที่ถูกต้อง ประการที่สองคือรู: ต้องให้ทางผ่านแก่ชุดสาย วงแหวนสัมผัส หรือเพลาชุดลดรอบที่ข้อต่อใช้งานจริง และค่ารูที่เผยแพร่ในซีรีส์ RI อยู่ระหว่าง 11,6 mm ถึง 45 mm ประการที่สามคือเส้นทางความร้อน หากไม่มีเปลือก ความร้อนของสเตเตอร์ต้องระบายออกผ่านโครงสร้างที่ถูกยึดติด ดังนั้นพื้นผิวติดตั้งจึงกลายเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบความร้อน

สำรวจบน ToBMS

รุ่นที่กล่าวถึงในบทความนี้มีดังต่อไปนี้ และสามารถเปรียบเทียบเคียงกันได้:

สิบสองรุ่นจากที่มีอยู่ในหมวดหมู่มอเตอร์ทอร์กไร้โครงในปัจจุบันเป็นของซีรีส์ RI และ RO และทั้งกลุ่มเผยแพร่โดย CubeMars

สรุป

ซีรีส์ RI และ RO ครอบคลุมสถาปัตยกรรมไร้โครงมาตรฐานสองแบบจากผู้ผลิตรายเดียว ซึ่งทำให้การเปรียบเทียบชัดเจนเป็นพิเศษ: แบรนด์เดียวกัน รูปแบบข้อมูลที่เผยแพร่เดียวกัน และการแบ่งแยกที่ชัดเจนระหว่างการออกแบบโรเตอร์ในที่บางและเบา กับการออกแบบโรเตอร์นอกที่แลกความยาวตามแนวแกนกับทอร์กและขนาดรู สำหรับข้อต่อที่มีงบประมาณตามแนวแกนจำกัด ซีรีส์ RI เป็นจุดเริ่มต้นตามธรรมชาติ สำหรับข้อต่อที่ต้องการทอร์กและช่องว่างเดินสายมากกว่าความบาง ซีรีส์ RO — โดยเฉพาะแบบ Standard ที่มีเซ็นเซอร์ฮอลล์ — เป็นจุดเริ่มต้นที่ดีกว่า