Como as pezas de estanquidade Skeleton manteñen un sellado estable baixo movementos recíprocos de ángulo grande de ±180 graos en robots industriais?

Os robots industriais operan baixo condicións de alta precisión e elevada carga, o que fai que o rendemento de estanquidade de cada articulación sexa crítico. Cando o eixe da articulación realiza un movemento de rotación recíproca de ±180°, os conceptos tradicionais de estanquidade enfóntanse a retos significativos. O movemento de inversión de alta frecuencia e ángulo limitado tende a interromper a película de lubricación, facendo que o labio de estanquidade entre frecuentemente en contacto coa superficie do eixe. Isto provoca maior fricción, desgaste acelerado, fluctuacións de par e acumulación térmica que pode, finalmente, degradar o material de estanquidade. Abordar este problema require unha aproximación integral que integre selección de materiais, deseño do labio, xestión térmica e precisión na instalación.

Selección de Material: Garantir Baixa Fricción e Resistencia ao Desgaste

A elección do material é fundamental para resolver problemas de fricción e desgaste. Para este tipo de movemento, o principio consiste en empregar materiais de baixa fricción para a estanquidade principal e materiais de alta elasticidade para a estanquidade auxiliar.

Material da Estanquidade Principal

Recoméndanse materiais compostos de PTFE para o labio de sellado primario. O PTFE ofrece un coeficiente de fricción excepcionalmente baixo (tan baixo como 0,02–0,1), unha excelente auto-lubricación e forte resistencia ao desgaste, o que o fai ideal para movementos alternativos a longo prazo.

Materiais para selos auxiliares

O FKM e o HNBR proporcionan elasticidade, capacidade de sellado e resistencia ao aceite e á temperatura. Funcionan de forma fiadora desde –50°C ata +150°C e úsanse habitualmente para labios antipolvo, O-rings estáticos ou como elementos de soporte elásticos para selos primarios de PTFE.

Materiais especiais

Para condicións extremas como altas temperaturas ou medios corrosivos, o FFKM ofrece unha resistencia química e térmica sen igual. Debido ao seu alto custo, adoita reservarse para aplicacións especializadas en ambientes químicos ou semicondutores.

Deseño do labio: do bloqueo pasivo ao sellado dinámico activo

Os deseños tradicionais de labio baséanse no contacto físico pasivo. Porén, a rotación alternativa require un mecanismo de sellado máis activo.

Xeometría do labio hidrodinámico

O uso de perfís labiais de tipo Z, K ou S pode xerar un efecto de microbombado durante o movemento do eixe. Este efecto devolve pequenas cantidades de lubricante á cámara de estanquidade, mantendo a lubricación e reducindo o rozamento.

Estrutura de duplo labio

Unha configuración de duplo labio separa claramente as funcións:

O labio principal sela o lubricante.

O labio secundario, normalmente feito de borracha elástica, impide a entrada de po e humidade.

Esta división mellora a confiabilidade xeral do sellado.

Precarga do resorte: Estabilización da presión de contacto

Manténse unha presión de contacto constante é esencial nas aplicacións de movemento alternativo. Un resorte interno proporciona a precarga necesaria para asegurar o contacto continuo entre o labio e a superficie do eixe. Cando o labio se desgasta, o resorte compénsao automaticamente, evitando a degradación do rendemento. Os resortes deben ofrecer alta resistencia á fatiga e estabilidade química para evitar o afrouamento ou rotura ao longo do tempo.

Deseño resistente ao desgaste e de baixo rozamento

A resistencia ao desgaste depende non só das propiedades do material senón tamén do deseño xeral do sistema.

Materiais auto-lubricantes

O PTFE é capaz de formar unha película de transferencia que reduce significativamente o desgaste. Os revestimentos de lubricantes sólidos, como o dissulfuro de molibdeno (MoS₂), poden mellorar a entrada en funcionamento e o rendemento a longo prazo.

Opción avanzada: Estruturas de peche por rodadura

Para aplicacións extremadamente demandantes, pódese empregar un peche do tipo rodante. Ao integrar elementos rodantes dentro do anel de peche, o froito deslizante convértese en froito por rodadura, reducindo o par en máis do 70% e case eliminando o desgaste. Esta solución é máis cara e adoita usarse en sistemas de alta confiabilidade.

Xestión térmica: Xestionar a xeración de calor

As altas temperaturas son comúns no movemento alternativo, polo que o sistema de peche debe ser tolerante ao calor e minimizar a súa xeración.

Materiais para amplia gama de temperaturas

O PTFE, o FKM e o HNBR manteñen un rendemento estable desde –50°C ata +150°C, garantindo un sellado fiábel a través de diferentes temperaturas.

Deseño de baixa xeración de calor

O uso de materiais de baixo froito e a optimización da presión de contacto reducen o calor fricciona no seu orixe, evitando o envellecemento térmico do selo.

Instalación e integración do sistema: a precisión é fundamental

Incluso o mellor deseño de selo require unha instalación precisa para acadar o máximo rendemento.

Precisión na instalación

A superficie do veo debe cumprir os requisitos de dureza e rugosidade, e deben empregarse ferramentas especializadas para asegurar un aliñamento axeitado e evitar a deformación dos labios.

Conxuntos modulares de selado

Moitos fornecedores ofrecen agora módulos de sellado preensamblados e prelubricados. Estes simplifican a instalación, reducen a variabilidade e melloran a consistencia.

Durabilidade a longo prazo

O desempeño de estanquidade a longo prazo depende da rigidez estrutural e do deseño elástico. Unha carcasa metálica robusta evita a deformación durante a instalación, mentres que os compoñentes elásticos deben equilibrar a compensación do desalineamento do eixe cunha forza de estanquidade estable.

Para as articulacións de robots industriais que operan baixo rotación alternativa de ±180°, un sellado eficaz require un enfoque a nivel de sistema. Ao seleccionar materiais apropiados como o PTFE e o FKM, optimizar a xeometría dos labios e a precarga das molas, e garantir un xestión térmica e de instalación axeitada, é posíbel reducir considerablemente o froito, minimizar o desgaste e manter a estabilidade do sellado a longo prazo. Para ambientes extremos, poden considerarse deseños estruturais avanzados ou materiais especiais para asegurar un desempeño fiábel baixo operacións de alta carga e alta frecuencia.