为什么许多客户选择 HONPINE HPJM 谐波关节模组，仅多出 2 mm 的中空孔径？

为什么有些客户会选择 HONPINEHPJM 谐波关节模块，只为增加 2 mm 的中空孔径？在紧凑型机器人关节中，孔径略微增大，就能显著改善内部线缆布线、布线灵活性和整体系统集成。由于孔的截面积随直径的平方增加，额外增加 2 mm 所带来的可用空间可能远超预期。本文将探讨中空孔径对工程设计的影响，对比部分 HPJM 型号与同类产品，并说明孔径为何对人形机器人、协作机器人和工业自动化至关重要。

1. 增加 2 mm，面积增加的是 78%，而不只是 25%

中空孔径并不是衡量可用空间的线性指标。圆形孔的截面积使用公式 A = πD²/4 计算。因此，即使直径只增加 2 mm，也能显著扩大可用空间，尤其是在孔径较小的情况下。

例如，孔径从 Ø6 mm 增加到 Ø8 mm，截面积约增加 78%。同样增加 2 mm，从 Ø10 mm 增加到 Ø12 mm 时，截面积增加 44%；从 Ø16 mm 增加到 Ø18 mm 时增加 27%；从 Ø30 mm 增加到 Ø32 mm 时增加 14%。

2. 为什么中空孔径决定机器人关节能否支持内部线缆布线？

在机器人关节中，中空孔径直接影响电源线、通信线以及制动器或传感器线缆能否从内部布设。这对于人形机器人、协作机器人和紧凑型机械臂尤为重要，因为外部线缆可能妨碍运动、增加被勾挂的风险，并使系统集成更加复杂。

典型的全集成线缆布线方案可能需要容纳以下三组线缆：

• 电源线：两根导线，等效线缆直径约为 3.5 mm。

• EtherCAT 通信线：屏蔽线缆，外径约为 4.5 mm。

• 制动器和传感器线缆：直径约为 3 mm。

保护套和衬套会进一步压缩可用空间。假设这些部件合计需要约 2 mm 的空间，则有效内径可估算为：

有效孔径 ≈ 标称孔径 − 2 mm

这只是简化的工程估算。实际可容纳的线缆数量取决于线缆结构、连接器尺寸、布线路径、绝缘层、屏蔽层以及所需间隙。

Ø6 mm：内部布线空间有限

标称孔径为 Ø6 mm 时，估算的有效直径仅约为 Ø4 mm。这可能足以容纳一根较细的线缆，但要让电源线、通信线以及制动器或传感器线缆通过同一关节布设，难度会非常大。

对于要求三组线缆全部从关节内部通过的设计，Ø6 mm 孔径可能会使拟定的布线方案难以实施，除非采用不同的线缆配置或增加外部布线。

Ø8 mm：小幅增加即可为内部线缆布线创造条件

将孔径增加到 Ø8 mm，估算的有效直径约为 Ø6 mm。根据线缆尺寸和布线方式，这些额外空间可能足以让多组线缆通过关节。

这有助于实现集成度更高的内部线缆布线设计，但实际是否适配，仍须根据线束、连接器尺寸、保护部件和装配公差进行验证。仅凭线缆填充率并不能保证线束能够装入或在运行期间保持可靠。

对于需要反复弯折的机器人关节，线缆柔性和最小弯曲半径同样重要。动态线缆布线的初步设计中，常用的一项经验准则是最小弯曲半径约为线缆外径的四倍，但应以线缆制造商的规格为准。

对于外径为 3.5 mm 的线缆，按此准则计算，最小弯曲半径约为 14 mm。

因此，Ø8 mm 孔径可能适用于某些腕部关节或其他往复旋转范围有限的应用，旋转角度可能约为 ±90° 至 ±120°，具体取决于完整的线缆布线设计。但这并不意味着一定能达到该旋转范围：还须考虑线缆长度、内部布线路径、关节结构和运行周期。

连续 360° 旋转通常需要更周密的线缆管理方案，例如采用更大的中空孔、合适的旋转电气接口，或在适用情况下使用滑环。

这也是较大型 HPJM 型号采用 Ø25 mm 或 Ø32 mm 中空孔的原因之一：更大的内部空间可在要求较高的机器人和工业自动化应用中，为线缆布线和系统集成提供更大的灵活性。

3. HONPINE HPJM 系列的中空孔径与其他谐波关节模块相比如何？

中空孔径只是选择谐波关节模块时需要考虑的一个因素。整体尺寸、扭矩能力、模块长度、重量、编码器配置和集成要求也会影响最终选择。

不过，当内部线缆布线是重要的设计要求时，即使孔径只有小幅差异，也可能影响整个关节架构。

以下对比列出了部分 HONPINE HPJM 型号，以及其他制造商同类产品公开列出的规格。所列数据基于现有产品信息；在进行直接工程对比前，应对照制造商最新数据手册进行核实。

4. 较大的中空孔为何对机器人和自动化应用至关重要？

HPJM 谐波关节模块采用紧凑的一体化设计，部分型号具有相对较大的中空孔。这有助于工程师容纳内部线缆，减少对外部布线和额外结构改造的需求。

线缆集成更加灵活

额外的空间有助于容纳电源线、通信线、制动器和传感器线缆，但具体取决于线缆尺寸和布线要求。

机器人关节设计更加简洁

减少对外部线缆布线的依赖，有助于降低线缆与运动结构发生干涉的可能，并支持更加紧凑的机器人设计。

简化系统集成

较大的孔径可为人形机器人、协作机器人和机械臂的紧凑型关节设计提供更大的灵活性。

为特定应用的布线预留更多空间

较大的中空孔有助于容纳不同的线束和集成方案，但仍需进行尺寸验证。

紧凑结构实现高扭矩密度

HPJM 系列将谐波传动技术与集成式电机和反馈元件相结合，以满足空间受限的运动控制应用需求。

中空孔较大并不意味着某一关节模块在所有应用中都更优。工程师应将孔径与额定扭矩、峰值扭矩、扭转刚度、定位精度、热性能、重量和线缆弯曲要求结合起来评估。

5. 了解 HONPINE HPJM 谐波关节模块

HONPINEHPJM 谐波关节模块专为需要紧凑尺寸、集成功能和高扭矩密度的应用而设计。其不同的中空孔配置可为内部线缆布线提供更多灵活性，尤其适用于安装空间有限的机器人关节。

如果您正在为人形机器人、协作机器人、机械臂或工业自动化设备评估具有大中空孔的谐波关节模块，请联系 HONPINE，索取最新的 HPJM 产品目录和技术数据手册。

我们的团队可协助您比较型号尺寸、中空孔径、扭矩规格和集成选项，从而为您的应用确定合适的解决方案。