Hinzufügen eines externen Kühlkörpers zu einem Dynamixel RX-24F-Servo?

Hobby-Servos sind für die echte Robotik aus mehreren Gründen im Allgemeinen nicht ausreichend: Qualität, Präzision, Bewegungsbereich, Drehmoment usw.

In der Zwischenzeit sind Industrieservos wie ABB, Emerson, GE usw. im Allgemeinen sowohl schwer als auch teuer und nicht für die Betätigung im kleinen humanoiden Maßstab geeignet. Ebenso ist der Bau eines eigenen Servos aus Motoren, Getrieben und Encodern vergleichbar mit dem Versuch, eine eigene CPU zu entwickeln, um nur einen Motor zu steuern - zu viele Details behindern die eigentliche Arbeit.

Es gibt eine Zwischenstufe von Servos - preisgünstig, angemessen leistungsfähig und angemessen steuerbar - in Form der Konkurrenzmarken von Dynamixel- und HerculeX-Servos.

Die kleinsten Angebote in diesen Bereichen sind im Allgemeinen nicht stark genug für eine reale Interaktion, aber der nächste Schritt ist vielversprechend. Für die Robotis Dynamixel-Linie ist dies das RX-24F-Servo (Preis zwischen dem billigen AX-12F und dem nächsten Schritt des MX-28R) Es schaltet sich vor thermischer Überlastung ab, wenn Sie tatsächlich versuchen, es mit Nennlast zu betreiben - etwas, das ich von einem Hobby-Servo erwarten würde, aber nicht von einem Robotik-Servo.

Wenn Sie jetzt auf den MX-28R umsteigen, verdoppelt sich der Preis. Wenn also der RX-24F-Wärmefehler behoben werden könnte, wäre er zu einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis positioniert.

Hat jemand Erfahrung in der Bereitstellung zusätzlicher Kühlung für dieses Servo? Alles, von thermisch klebenden Kühlkörpern über das Gehäuse bis hin zum Bohren von Löchern und Verlegen von Kühlflüssigkeitsschläuchen zu heißen Teilen im Innenraum, wäre ein vernünftiger Ansatz. Bevor ich jedoch viel Zeit und Mühe damit verbringe, dies zu untersuchen, möchte ich eine zweite Meinung einholen - ist es möglich, hat jemand Erfahrung damit, ist es das wert?

Das Problem mit den Dynamixel-Servos ist, dass sie in einem isolierenden Plastikmantel eingeschlossen sind. Es gibt keine Konvektion und kein gutes wärmeleitendes Material, um Wärme effizient abzulassen.

Das erste, was ich vorschlagen würde, ist, etwas Luft zu bekommen. Bewegte Luft hat eine überraschende Fähigkeit, etwas Heißes zu kühlen. Sie brauchen kaum Bewegung, um gute Ergebnisse zu erzielen. Wenn Sie bereit sind, das Servo zu hacken, hacken Sie das Kunststoffgehäuse weg. Zerlegen Sie es zuerst und entfernen Sie auch die Platine und den Motor, wenn Sie die Schrauben lösen können. Platzieren Sie die Zahnräder an einem sauberen und sicheren Ort, sodass Sie sich daran erinnern können, in welcher Reihenfolge sie wieder verwendet werden.

Nehmen Sie nun Ihren Dremmel heraus und entfernen Sie vorsichtig einen Teil des Gehäuses um den Motor (grüne Bereiche). Sie möchten genug entfernen, damit Luft durch das Gehäuse strömen kann . Auf der einen Seite, auf der anderen. Beachten Sie die Kunststoffoberfläche unter den Zahnrädern. Es macht keinen Sinn, in den Zahnradhohlraum zu schneiden. Auf diese Weise können Schmutzpartikel in die Getriebekette gelangen und diese blockieren. Halten Sie also Ihren Schnitt hinter dieser Kunststoffoberfläche.

Achten Sie auch darauf, dass Sie kein Material um die Schrauben (rote Bereiche) entfernen. Das wollen Sie, wenn Sie den Motor wieder zusammenbauen.

Wenn Sie dies tun, erhalten Sie einen zusätzlichen Leistungsspielraum, bevor es überhitzt. Dies gilt insbesondere dann, wenn Sie den Motor so montieren können, dass die kühle Luft unten eintritt und die warme Luft oben austritt. Es ist sogar noch besser, wenn Sie mit einem kleinen Ventilator Luft durch das Gehäuse blasen können. Wenn Sie mehrere Motoren nahe beieinander haben, können Sie möglicherweise mit einem einzigen Lüfter Luft durch alle Motoren blasen.

Um festzustellen, wie viel Kühlung Sie benötigen, müssen Sie den Wärmewiderstand berechnen und wie schnell Wärme erzeugt wird.

Zu diesem Zweck können Sie es für einen bestimmten Zeitraum (bei maximaler Last) verwenden und dann nicht mehr verwenden. Messen Sie während dieser Zeit, wie die Temperatur steigt und fällt.

$power = voltage \times current$

Durch Messen der Lufttemperatur erhalten Sie auch den Wärmewiderstand zwischen dem Gehäuse und der Umgebungslufttemperatur.

Danach können Sie den Wärmewiderstand wie ein elektrisches Netzwerk behandeln (siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_resistance ). Durch Hinzufügen von Kühlkörpern von Wärmerohren wird lediglich ein anderer Weg für die Wärme mit geringerem Widerstand hinzugefügt.

Den Widerstand eines Kühlkörpers oder eines Wärmerohrs finden Sie in den Datenblättern. Anschließend können Sie abschätzen, wie sich das Hinzufügen auf den gesamten Wärmewiderstand des Netzwerks auswirkt. Anhand der Wärmeableitungsrate, des Wärmewiderstands und der maximalen Nenntemperatur erkennen Sie, ob dies ausreicht.