Kuinka Skeleton Oil -tiivisteet ylläpitävät stabiilia tiivistystä ±180 asteen suurikulmaisessa palautuvassa liikkeessä teollisuusroboteissa?

Teollisuusrobotit toimivat korkean tarkkuuden ja suuren kuormituksen olosuhteissa, mikä tekee jokaisen liitoksen tiiviysominaisuuksista kriittisen tärkeitä. Kun liitosakseli suorittaa ±180° edestakaisen pyörimisliikkeen, perinteiset tiivisteiden käsitteet kohtaavat merkittäviä haasteita. Suuri taajuus ja rajoitetun kulman vaihtoliike häiritsevät usein voitelukalvoa, jolloin tiivisterengas koskettaa akselipintaa toistuvasti. Tämä johtaa kitkan kasvuun, kulumisen nopeutumiseen, vääntömomentin heiluntoihin ja lämmön kertymiseen, mikä lopulta voi heikentää tiiviysmateriaalia. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tarvitaan kattava lähestymistapa, joka yhdistää materiaalin valinnan, rengasprofiilin suunnittelun, lämmönhallinnan ja asennustarkkuuden.

Materiaalin valinta: Vähäinen kitka ja kulumiskestävyys

Materiaalin valinta on perustavanlaatuinen ratkaiseva tekijä kitka- ja kulumisongelmien ratkaisemisessa. Tämän tyyppiseen liikkeeseen pätee periaate käyttää päätiivisteessä matalan kitkan materiaaleja ja aputiivisteenä korkea-elastisia materiaaleja.

Päätiivistemateriaali

PTFE-komposiittimateriaalit suositellaan ensisijaisen tiivisterenkaan valmistukseen. PTFE tarjoaa erittäin alhaisen kitkakertoimen (0,02–0,1), erinomaisen itsevoitelun ja vahvan kulumisvastuksen, mikä tekee siitä ideaalin pitkäaikaiseen edestakaiseen liikkeeseen.

Aputiiviusten materiaalit

FKM ja HNBR tarjoavat kimmoisuutta, tiivistyskykyä sekä vastustuskykyä öljylle ja lämmölle. Ne toimivat luotettavasti –50 °C:sta +150 °C:iin ja niitä käytetään yleisesti pölynsulkuina, staattisina O-renkaina tai PTFE-ensisijaisten tiivisteiden kuminasina tukielementteinä.

Erikoismateriaalit

Äärioikeissa olosuhteissa, kuten korkeissa lämpötiloissa tai syövyttävissä väliaineissa, FFKM tarjoaa vertaansa vailla olevan kemiallisen ja lämpöisen kestävyyden. Korkean hinnan vuoksi sitä käytetään yleensä vain erityissovelluksissa kemiallisissa tai puolijohdeympäristöissä.

Tiivisterenkaiden rakenne: passiivisesta estoilmiöstä aktiiviseen dynaamiseen tiivistykseen

Perinteiset tiivisterenkaan rakenteet perustuvat passiiviseen fyysiseen kosketukseen. Kuitenkin edestakaiseen pyörimiseen tarvitaan aktiivisempi tiivistysmekanismi.

Hydrodynaaminen tiivisterenkaan geometria

Z-tyyppisten, K-tyyppisten tai S-tyyppisten huuliprofiilien käyttö voi aikaansaada mikropumppaustehon akselin liikkeen aikana. Tämä vaikutus palauttaa pieniä määriä voiteluainetta takaisin tiivistekammioon, ylläpitäen voitelua ja vähentäen kitkaa.

Kaksihuulirakenne

Kaksihuulirakenne jakaa toiminnot selkeästi:

Ensisijainen huuli tiivistää voiteluaineen.

Toissijainen huuli, joka on tyypillisesti muovista kumi, estää pölyn ja kosteuden pääsyn.

Tämä jako parantaa kokonaisturvallisuutta tiivistyksessä.

Jousiesijännitys: Kosketuspaineen stabilointi

Kosketuspaineen yhtenäinen ylläpito on olennaisen tärkeää palautuvissa sovelluksissa. Sisäinen jousi tarjoaa tarvittavan esijännityksen varmistaakseen jatkuvan kosketuksen huulen ja akselin pinnan välillä. Kun huuli kuluminen etenee, jousi kompensoi automaattisesti, estäen suorituskyvyn heikkenemisen. Jousien on oltava korkean väsymisvastuksen ja kemiallisen stabiiliuden omaavia, jotta ne eivät veny tai haurastu ajan myötä.

Kulumisvastus ja alhaisen kitkan rakenne

Kulumisvastus riippuu paitsi materiaalimateriaaleista myös koko järjestelmän suunnittelusta.

Itselubrikoivat materiaalit

PTFE:n kyky muodostaa siirtokalvo vähentää kulutusta merkittävästi. Kiinteät voitelukalvot, kuten molybdeenisulfidi (MoS₂), voivat parantaa käyttöönottoa ja pitkäaikaista suorituskykyä.

Edistynyt vaihtoehto: Vierintatiivitekniikat

Erittäin vaativiin sovelluksiin voidaan käyttää vierintatyypin tiivistettä. Tiivistysrenkaaseen upotetut vierintäelementit muuntavat liukumiskitkan vierintakitkaksi, mikä vähentää vääntömomenttia yli 70 %:lla ja melkein poistaa kulumisen. Tämä ratkaisu on kalliimpi ja yleensä käytössä korkean luotettavuuden järjestelmissä.

Lämmönhallinta: Lämmöntuotannon hallinta

Korkeat lämpötilat ovat yleisiä edestakaisessa liikkeessä, joten tiivistysjärjestelmän on kestettävä lämpöä ja minimoitava lämmöntuotanto.

Laaja lämpötila-alue -materiaalit

PTFE, FKM ja HNBR säilyttävät stabiilin suorituskykynsä –50 °C:sta +150 °C:seen, mikä takaa luotettavan tiivistyksen vaihtelevissa lämpötiloissa.

Alhaisen lämpöpudistuksen suunnittelu

Alhaisen kitkan materiaalien käyttö ja kosketuspaineen optimointi vähentävät kitkasta aiheutuvaa lämpöä johtuen, estäen tiivisteen lämpöikääntymisen.

Asennus ja järjestelmäintegraatio: Tarkkuus on avaintekijä

Vaikka tiivisteen suunnittelu olisi paras mahdollinen, tarkka asennus vaaditaan optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Asennustarkkuus

Akselin pinnan on täytettävä kovuus- ja karheusvaatimukset, ja on suositeltavaa käyttää erikoistyökaluja varmistaaksesi oikea asemointi ja välttääkseen rengasten muodonmuutokset.

Modulaariset tiivistejärjestelmät

Monet toimittajat tarjoavat nykyään esiasennettuja ja esivoiteluita tiivisteratkaisuja. Nämä yksinkertaistavat asennusta, vähentävät vaihtelua ja parantavat johdonmukaisuutta.

Pitkäaikainen kestävyys

Pitkäaikainen tiivisteominaisuus riippuu rakenteellisesta jäykkyydestä ja elastisesta suunnittelusta. Luja metallikotelo estää muodonmuutoksen asennuksen aikana, kun taas joustavien osien on pystyttävä tasapainottamaan akselin heittoon kompensointi ja vakaa tiivistysvoima.

Teollisuusrobottien nivelten toimiessa ±180° edestakaisessa pyörimisliikkeessä tehokas tiivistys edellyttää systeemitasoista lähestymistapaa. Käyttämällä soveltuvia materiaaleja, kuten PTFE:tä ja FKM:ää, optimoimalla huuligeometriaa ja jousen esijännitettä sekä varmistamalla asianmukainen lämpö- ja asennushallinta, voidaan kitkaa merkittävästi vähentää, kulumista minimoitua ja ylläpitää pitkäaikaista tiivistystasapainoa. Ääriolosuhteissa voidaan harkita kehittyneempiä rakennesuunnitteluja tai erikoismateriaaleja luotettavan suorituskyvyn takaamiseksi suurilla kuormituksilla ja korkeataajuudella toiminnassa.