Hvordan opretholder Skeleton-olietætninger stabil tætning under ±180 graders store vinkler med svingende bevægelse i industrirobotter?

Industrirobotter fungerer under højpræcise og høje belastningsforhold, hvilket gør tætningsydelsen i hver ledd vigtig. Når leddesakslen udfører en reciprok rotering på ±180°, står traditionelle tætningskoncepter over for betydelige udfordringer. Bevægelsen med høj frekvens og begrænset vinkel tendenser til at forstyrre smørefilmen, hvorved tætlæben ofte kommer i kontakt med akseloverfladen. Dette resulterer i øget friktion, akkumuleret slid, momentvariationer og varmeopbygning, som til sidst kan nedbryde tætningsmaterialet. For at løse dette problem kræves en helhedsorienteret tilgang, der integrerer materialevalg, læbeudformning, varmehåndtering og installationsnøjagtighed.

Materialevalg: Sikring af lav friktion og slidstyrke

Materialevalg er afgørende for at løse problemer med friktion og slid. For denne type bevægelse gælder princippet om at anvende materialer med lav friktion til den primære tætning og materialer med høj elasticitet til den sekundære tætning.

Primært tætningsmateriale

PTFE-kompositmaterialer anbefales til den primære tætningslæbe. PTFE har en ekstremt lav friktionskoefficient (ned til 0,02–0,1), fremragende selvsmøring og god slidstyrke, hvilket gør det ideelt til langvarig reciprok bevægelse.

Materialer til hjælpetætninger

FKM og HNBR giver elasticitet, tætningsevne samt modstand mod olie og temperatur. De fungerer pålideligt fra –50°C til +150°C og anvendes typisk til støvlæber, statiske O-ringstætninger eller som elastiske understøttelseselementer for PTFE-primærtætninger.

Specielle materialer

Ved ekstreme forhold såsom høje temperaturer eller ætsende medier tilbyder FFKM uslåelig kemisk og termisk modstand. På grund af de høje omkostninger anvendes det typisk kun i specialiserede applikationer inden for kemisk industri eller halvledermiljøer.

Læbeudformning: Fra passiv blokering til aktiv dynamisk tætning

Traditionelle læbeudformninger er baseret på passiv fysisk kontakt. Men reciprok rotation kræver en mere aktiv tætningsmekanisme.

Hydrodynamisk læbegeometri

Ved brug af Z-type, K-type eller S-type læbelprofiler kan der opstå en mikropumpende effekt under akselbevægelse. Denne effekt returnerer små mængder smøremiddel tilbage til tætningskammeret, hvilket opretholder smøringen og reducerer friktion.

Dobbeltlæbe-Struktur

En dobbeltlæbekonfiguration adskiller funktionerne tydeligt:

Den primære læbe tætner smøremidlet.

Den sekundære læbe, typisk fremstillet af elastisk gummi, forhindrer indtrængen af støv og fugt.

Denne opdeling øger den samlede tætningspålidelighed.

Fjederforbelastning: Stabilisering af kontakttryk

Opretholdelse af konstant kontakttryk er afgørende i vekslende anvendelser. En intern fjeder leverer den nødvendige forbelastning for at sikre kontinuerlig kontakt mellem læbe og akseloverflade. Når læben slidtes, kompenserer fjederen automatisk, så ydelsen ikke forringes. Fjedre skal have høj udmattelsesbestandighed og kemisk stabilitet for at undgå slappe af eller knække over tid.

Slidstyrke og lavfriktionsdesign

Slidstyrke afhænger ikke kun af materialeegenskaber, men også af det samlede systemdesign.

Selvsmørende materialer

PTFE's evne til at danne en overføringsfilm reducerer markant slidet. Faststof-smøremiddelbelægninger såsom molybdændisulfid (MoS₂) kan yderligere forbedre indløbning ved start og langtidsholdbarhed.

Avanceret mulighed: Rulle-sejlkonstruktioner

Til ekstremt krævende anvendelser kan en rulle-type tætning anvendes. Ved at integrere rulleelementer i tætningsringen omdannes glidegnidning til rullegnidning, hvilket reducerer drejningsmomentet med mere end 70 % og næsten eliminerer slid. Denne løsning er dyrere og typisk anvendt i højtydende systemer.

Termisk styring: Håndtering af varmeudvikling

Høje temperaturer er almindelige ved pendulbevægelser, så tætningssystemet skal tåle varme og minimere varmeudviklingen.

Materialer med bred temperaturinterval

PTFE, FKM og HNBR bibeholder stabil ydeevne fra –50°C til +150°C, hvilket sikrer pålidelig tætning under varierende temperaturer.

Design med lav varmepåvirkning

Anvendelse af materialer med lav friktion og optimering af kontakttryk reducerer friktionsvarme ved kilden og forhindrer termisk ældning af tætningen.

Installation og systemintegration: Præcision er afgørende

Selv den bedste tætningsdesign kræver præcis installation for at opnå optimal ydeevne.

Installationsnøjagtighed

Akseloverfladen skal opfylde kravene til hårdhed og ruhed, og specialværktøj bør anvendes for at sikre korrekt justering og undgå deformation af læberne.

Modulære tætningsmonteringer

Mange leverandører tilbyder i dag forudmonterede og forudsmurte tætningsmoduler. Disse forenkler installationen, reducerer variationer og forbedrer ensartethed.

Lang levetid

Langsigtet tætningsydelse afhænger af strukturel stivhed og elastisk design. Et robustt metalhus forhindrer deformation under installation, mens de elastiske komponenter skal skabe en balance mellem kompensation for aksleccentricitet og stabil tætningskraft.

For industrirobotleder, der arbejder under ±180° vekslende rotation, kræver effektiv tætning en systemorienteret tilgang. Ved at vælge passende materialer såsom PTFE og FKM, optimere læbelgeometri og fjederforbelastning samt sikre korrekt termisk håndtering og installation, er det muligt at reducere gnidning markant, minimere slid og opretholde langsigtet tætningsstabilitet. I ekstreme miljøer kan avancerede konstruktionsdesign eller specialmaterialer overvejes for at sikre pålidelig ydelse under høj belastning og højfrekvent drift.