Warum entscheiden sich viele Kunden für HONPINE HPJM Harmonic Joint Modules, wenn der Hohlwellendurchmesser nur 2 mm größer ist?

Warum entscheiden sich manche Kunden für das HONPINEHPJM-Harmonic-Joint-Modul wegen nur 2 mm mehr Hohlwellendurchmesser? Bei kompakten Roboterachsen kann eine geringfügige Vergrößerung des Bohrungsdurchmessers einen erheblichen Unterschied bei der internen Kabelführung, der Flexibilität der Verkabelung und der Systemintegration insgesamt ausmachen. Da sich die Bohrungsfläche mit dem Quadrat des Durchmessers vergrößert, können zusätzliche 2 mm deutlich mehr nutzbaren Raum schaffen als erwartet. Dieser Artikel beleuchtet die technischen Auswirkungen des Hohlwellendurchmessers, vergleicht ausgewählte HPJM-Modelle mit vergleichbaren Produkten und erläutert, warum der Bohrungsdurchmesser bei humanoiden Robotern, kollaborativen Robotern und der industriellen Automatisierung wichtig ist.

1. Zusätzliche 2 mm bedeuten eine Flächenzunahme von 78 %, nicht nur von 25 %

Der Durchmesser einer Hohlbohrung ist kein linearer Maßstab für den nutzbaren Raum. Die Querschnittsfläche einer kreisförmigen Bohrung wird mit der Formel A = πD²/4 berechnet. Daher kann selbst eine Durchmesserzunahme um 2 mm einen erheblichen Zuwachs an verfügbarem Raum bewirken, insbesondere bei kleineren Bohrungen.

Wird beispielsweise der Bohrungsdurchmesser von Ø6 mm auf Ø8 mm vergrößert, nimmt die Querschnittsfläche um etwa 78 % zu. Dieselbe Zunahme um 2 mm ergibt beim Wechsel von Ø10 mm auf Ø12 mm einen Flächenzuwachs von 44 %, von Ø16 mm auf Ø18 mm von 27 % und von Ø30 mm auf Ø32 mm von 14 %.

2. Warum entscheidet der Hohlwellendurchmesser darüber, ob eine Roboterachse eine interne Kabelführung ermöglicht?

Bei Roboterachsen wirkt sich der Hohlwellendurchmesser unmittelbar darauf aus, ob Stromkabel, Kommunikationskabel sowie Leitungen für Bremsen oder Sensoren intern geführt werden können. Dies ist besonders wichtig bei humanoiden Robotern, kollaborativen Robotern und kompakten Roboterarmen, da externe Kabel die Bewegung behindern, das Risiko des Hängenbleibens erhöhen und die Systemintegration erschweren können.

Eine typische Anordnung für eine vollständig integrierte Kabelführung muss möglicherweise drei Kabelgruppen aufnehmen:

• Stromkabel: zwei Leiter mit einem äquivalenten Kabeldurchmesser von etwa 3,5 mm.

• EtherCAT-Kommunikationskabel: ein abgeschirmtes Kabel mit einem Außendurchmesser von etwa 4,5 mm.

• Brems- und Sensorleitungen: mit einem Durchmesser von etwa 3 mm.

Schutzschläuche und Buchsen können den verfügbaren Raum zusätzlich einschränken. Wird für diese Komponenten zusammen ein Platzbedarf von etwa 2 mm angenommen, lässt sich der effektive Innendurchmesser wie folgt abschätzen:

Effektiver Bohrungsdurchmesser ≈ nominaler Bohrungsdurchmesser − 2 mm

Dies ist eine vereinfachte technische Schätzung. Die tatsächliche Kabelkapazität hängt von der Kabelkonstruktion, den Abmessungen der Steckverbinder, der Kabelführungsgeometrie, der Isolierung, der Abschirmung und dem erforderlichen Abstand ab.

Ø6 mm: Begrenzter Platz für die interne Verkabelung

Bei einem nominalen Bohrungsdurchmesser von Ø6 mm beträgt der geschätzte effektive Durchmesser nur etwa Ø4 mm. Damit lässt sich möglicherweise ein einzelnes kleines Kabel führen; Strom-, Kommunikations- sowie Brems- oder Sensorleitungen gemeinsam durch dieselbe Achse zu führen, ist jedoch äußerst schwierig.

Bei Konstruktionen, bei denen alle drei Kabelgruppen intern durch die Achse geführt werden müssen, kann eine Bohrung von Ø6 mm die geplante Kabelführung ohne eine andere Kabelkonfiguration oder eine zusätzliche externe Führung unpraktikabel machen.

Ø8 mm: Eine kleine Vergrößerung, die eine interne Kabelführung ermöglichen kann

Durch die Vergrößerung des Bohrungsdurchmessers auf Ø8 mm ergibt sich ein geschätzter effektiver Durchmesser von etwa Ø6 mm. Je nach Kabelabmessungen und Kabelführungsanordnung kann dieser zusätzliche Platz es ermöglichen, mehrere Kabelgruppen durch die Achse zu führen.

Dadurch kann eine stärker integrierte interne Kabelführung realisierbar werden. Die tatsächliche Passform muss jedoch anhand des Kabelbündels, der Steckverbindergrößen, der Schutzkomponenten und der Montagetoleranzen überprüft werden. Allein das Packungsverhältnis der Kabel gewährleistet nicht, dass ein Bündel passt oder im Betrieb zuverlässig bleibt.

Bei Roboterachsen mit wiederholten Biegebewegungen sind die Flexibilität der Kabel und der Mindestbiegeradius gleichermaßen wichtig. Als häufig verwendete vorläufige Richtlinie für dynamische Kabelführungen gilt ein Mindestbiegeradius von etwa dem Vierfachen des Kabelaußendurchmessers; die Angaben des Kabelherstellers haben jedoch Vorrang.

Für ein Kabel mit einem Außendurchmesser von 3,5 mm ergibt sich nach dieser Richtlinie ein Mindestbiegeradius von etwa 14 mm.

Daher kann eine Bohrung von Ø8 mm für bestimmte Handgelenkachsen oder andere Anwendungen mit begrenzter Hin- und Herdrehung geeignet sein, möglicherweise für einen Bereich von etwa ±90° bis ±120°, abhängig von der gesamten Kabelführung. Dies garantiert jedoch keinen bestimmten Drehbereich: Auch die Kabellänge, die interne Kabelführungsgeometrie, die Achskonstruktion und die Betriebszyklen müssen berücksichtigt werden.

Eine kontinuierliche Drehung um 360° erfordert im Allgemeinen eine sorgfältiger ausgelegte Kabelmanagementlösung, beispielsweise eine größere Hohlbohrung, eine geeignete elektrische Drehdurchführung oder gegebenenfalls einen Schleifring.

Dies ist auch ein Grund dafür, dass größere HPJM-Modelle Hohlbohrungen mit Ø25 mm oder Ø32 mm bieten: Mehr Platz im Inneren kann bei anspruchsvollen Anwendungen in der Robotik und industriellen Automatisierung mehr Flexibilität für die Kabelführung und Systemintegration schaffen.

3. Wie schneidet die HONPINE-HPJM-Serie beim Hohlwellendurchmesser im Vergleich zu anderen Harmonic-Joint-Modulen ab?

Der Hohlwellendurchmesser ist nur ein Faktor bei der Auswahl einesHarmonic-Joint-Moduls. Auch die Gesamtabmessungen, das Drehmoment, die Modullänge, das Gewicht, die Encoderkonfiguration und die Integrationsanforderungen beeinflussen die endgültige Entscheidung.

Wenn die interne Kabelführung jedoch eine wichtige Konstruktionsanforderung ist, kann selbst ein relativ geringer Unterschied im Bohrungsdurchmesser die gesamte Achsarchitektur beeinflussen.

Der folgende Vergleich zeigt ausgewählte HONPINE-HPJM-Modelle zusammen mit öffentlich angegebenen Spezifikationen vergleichbarer Produkte anderer Hersteller. Die Angaben basieren auf den verfügbaren Produktinformationen und sollten vor einem direkten technischen Vergleich anhand der aktuellen Herstellerdatenblätter überprüft werden.

4. Warum ist eine größere Hohlbohrung für Robotik- und Automatisierungsanwendungen wichtig?

DasHPJM-Harmonic-Joint-Modulvereint ein kompaktes integriertes Design mit einer relativ großen Hohlbohrung bei ausgewählten Modellgrößen. Dadurch können Ingenieure interne Verkabelung unterbringen und zugleich den Bedarf an externer Kabelführung und zusätzlichen strukturellen Anpassungen verringern.

Flexiblere Kabelintegration

Der zusätzliche Platz kann die Unterbringung von Strom-, Kommunikations-, Brems- und Sensorleitungen erleichtern, vorbehaltlich der Kabelabmessungen und Kabelführungsanforderungen.

Aufgeräumtere Konstruktion von Roboterachsen

Eine geringere Abhängigkeit von externer Kabelführung kann dazu beitragen, Störungen durch bewegliche Strukturen zu minimieren und eine kompaktere Roboterkonstruktion zu unterstützen.

Vereinfachte Systemintegration

Eine größere Bohrung kann bei der Konstruktion kompakter Achsen für humanoide Roboter, kollaborative Roboter und Roboterarme mehr Flexibilität bieten.

Mehr Platz für anwendungsspezifische Verkabelung

Eine größere Hohlbohrung kann die Unterbringung unterschiedlicher Kabelbündel und Integrationsanforderungen erleichtern, vorbehaltlich einer Maßprüfung.

Hohe Drehmomentdichte in kompakter Bauform

Die HPJM-Serie kombiniert Harmonic-Getriebetechnologie mit integrierten Motor- und Rückführungskomponenten für Motion-Control-Anwendungen mit begrenztem Bauraum.

Eine größere Hohlbohrung macht ein Achsmodul nicht automatisch für jede Anwendung überlegen. Ingenieure sollten den Bohrungsdurchmesser zusammen mit Nenndrehmoment, Spitzendrehmoment, Torsionssteifigkeit, Positioniergenauigkeit, thermischer Leistung, Gewicht und Anforderungen an die Kabelbiegung bewerten.

5. Entdecken Sie die HONPINE-HPJM-Harmonic-Joint-Module

DieHONPINE-HPJM-Harmonic-Joint-Modulesind für Anwendungen konzipiert, die kompakte Abmessungen, integrierte Funktionalität und eine hohe Drehmomentdichte erfordern. Ihre Hohlbohrungskonfigurationen bieten zusätzliche Flexibilität bei der internen Kabelführung, insbesondere in Roboterachsen mit begrenztem Einbauraum.

Wenn Sie Harmonic-Joint-Module mit großer Hohlbohrung für humanoide Roboter, kollaborative Roboter, Roboterarme oder Anlagen der industriellen Automatisierung evaluieren, wenden Sie sich an HONPINE, um den aktuellen HPJM-Produktkatalog und die technischen Datenblätter anzufordern.

Unser Team unterstützt Sie beim Vergleich von Modellabmessungen, Hohlwellendurchmessern, Drehmomentspezifikationen und Integrationsoptionen, um eine geeignete Lösung für Ihre Anwendung zu ermitteln.