Kaip skeleto aliejaus tarpinės užtikrina stabilų sandarumą esant ±180 laipsnių dideliam kampiniam grįžtamajam judesiu pramonės robotuose?

Pramoniniai robotai veikia esant dideliam tikslumui ir aukštai apkrovai, todėl kiekvieno sąnario sandarumo našumas yra kritinis. Kai jungiamoji ašis atlieka ±180° grįžtamąjį sukimąsi, tradicinės sandarumo koncepcijos susiduria su reikšmingais iššūkiais. Dažnas riboto kampo pakeitimas linkio link dažnai sutrikdo tepimo plėvelę, dėl ko sandariklio lūpa nuolat liečiasi prie ašies paviršiaus. Tai sukelia padidėjusią trintį, greitesnį dilimą, sukimo momento svyravimus bei šilumos kaupimąsi, galintį galiausiai pažeisti sandariklio medžiagą. Šiai problemai spręsti reikia visapusiško požiūrio, kuris apimtų medžiagų parinkimą, lūpos konstrukciją, šilumos valdymą ir montavimo tikslumą.

Medžiagų parinkimas: užtikrinantis mažą trintį ir atsparumą dilimui

Medžiagos pasirinkimas yra pagrindinis sprendžiant trinties ir dilimo problemas. Tokiam judėjimui taikomas principas – pirminiam sandarikliui naudoti mažos trinties medžiagas, o pagalbiniam sandarinimui – didelės elastingumo medžiagas.

Pirminės sandariklio medžiagos

Pagrindinei hermetikacijai rekomenduojami PTFE kompozitinės medžiagos. PTFE pasižymi išskirtinai žemu trinties koeficientu (nuo 0,02 iki 0,1), puikiu savaiminiu tepimu ir dideliu atsparumu dilimui, todėl yra idealus ilgalaikiam grįžtamajam judesiu.

Papildomų tarpinių medžiagos

FKM ir HNBR suteikia elastingumą, hermetiškumą bei atsparumą aliejui ir temperatūrai. Jos patikimai veikia nuo –50 °C iki +150 °C ir dažnai naudojamos kaip dulkių tarpinės, statinės O‑žiedų tarpinės arba kaip elastingi PTFE pagrindinių sandarų atraminiai elementai.

Specialios medžiagos

Ekstremalioms sąlygoms, tokioms kaip aukšta temperatūra ar agresyvios terpės, FFKM siūlo nepakartojamą cheminę ir šiluminę atsparumą. Dėl didelės kainos ji paprastai skiriama specializuotoms cheminių ar puslaidininkių aplinkoms.

Tarpinės konstrukcija: nuo pasyvaus užblokavimo iki aktyvaus dinaminio hermetizavimo

Tradicinės tarpinių konstrukcijos remiasi pasyviu fiziniu kontaktu. Tačiau grįžtamasis sukamasis judesys reikalauja aktyvesnio hermetizavimo mechanizmo.

Hidrodinaminė lūpos geometrija

Naudojant Z tipo, K tipo arba S tipo lūpos profilius galima sukurti mikro siurbimo efektą besisukant velenui. Šis efektas grąžina nedideles tepimo medžiagos kiekius atgal į sandarinimo kamerą, palaikant tepimą ir mažinant trintį.

Dviguba lūpos struktūra

Dvigubos lūpos konfigūracija aiškiai atskiria funkcijas:

Pagrindinė lūpa sandarina tepimo medžiagą.

Antrinė lūpa, dažniausiai pagaminta iš elastingo gumos, neleidžia patekti dulkėms ir drėgmei.

Ši funkcijų pasidalijimas padidina bendrą sandarinimo patikimumą.

Spyruoklės pirminis apkrovimas: kontaktinio slėgio stabilizavimas

Grįžtamąjį judesį atliekančiose sistemose nuolatinio kontaktinio slėgio palaikymas yra būtinas. Vidinė spyruoklė užtikrina reikiamą pirminę apkrovą, kad tarp lūpos ir veleno paviršiaus visada būtų kontaktas. Besidėvint lūpai, spyruoklė automatiškai kompensuoja susidėvėjimą, neleisdama savybėms blogėti. Spyruoklės turi būti aukštos nuovargio atsparumo ir cheminės stabilumo, kad laikui bėgant nesusilpnėtų ar nesulūžtų.

Dilimo atsparumas ir mažos trinties dizainas

Dilimo atsparumas priklauso ne tik nuo medžiagos savybių, bet ir nuo bendros sistemos konstrukcijos.

Savaiminio tepimo medžiagos

PTFE gebėjimas sudaryti perkėlimo plėvelę žymiai sumažina dilimą. Kietieji tepimo sluoksniai, tokie kaip molibdeno disulfidas (MoS₂), gali dar labiau pagerinti pradinį pritaikymąsi ir ilgalaikį našumą.

Išplėstinė parinktis: ritininės tarpinės konstrukcijos

Ypač reikalaujamosioms aplikacijoms galima naudoti ritinės tipo tarpinę. Įterpus ritinėlius į tarpinės žiedą, slydimo trintis pakeičiama riedėjimo trintimi, dėl ko sukimo momentas sumažėja daugiau nei 70 %, o dilimas beveik pašalinamas. Šis sprendimas yra brangesnis ir paprastai naudojamas aukštos patikimumo sistemose.

Šilumos valdymas: šilumos generavimo tvarkymas

Stūmokliniame judesyje aukšta temperatūra yra įprasta, todėl tarpinės sistema turi ištverti šilumą ir kuo labiau sumažinti šilumos generavimą.

Platus temperatūrų diapazonas

PTFE, FKM ir HNBR išlaiko stabilų našumą nuo –50 °C iki +150 °C, užtikrindami patikimą sandarumą esant kintamai temperatūrai.

Žemo šilumos generavimo dizainas

Naudojant mažo trinties medžiagas ir optimizuojant kontaktinį slėgį, sumažinama trinties šiluma jos šaltinyje, neleidžiama tarpinei termiškai senėti.

Montavimas ir sistemos integracija: tikslumas turi reikšmę

Net geriausias tarpinės dizainas reikalauja tikslaus montavimo, kad būtų pasiekiamas optimalus našumas.

Montavimo tikslumas

Ašies paviršius turi atitikti kietumo ir šiurkštumo reikalavimus, o specializuoti įrankiai turėtų būti naudojami, kad būtų užtikrintas tinkamas lygiagretumas ir išvengta lūpų deformacijos.

Modulinės sandarinimo detalės

Daugelis tiekėjų dabar siūlo iš anksto surinktas ir iš anksto suteptas sandarinimo modulines detales. Jos supaprastina montavimą, sumažina kintamumą ir pagerina vientisumą.

Ilgalaikė ilgaamžiškumas

Ilgalaikis sandarinimo našumas priklauso nuo konstrukcinio standumo ir elastingo dizaino. Patvaresnis metalinis korpusas neleidžia deformacijos montavimo metu, o tamprios dalys turi suderinti ašies nusidėvėjimo kompensavimą su stabilia sandarinimo jėga.

Pramoninių robotų sąnariams, veikiantiems esant ±180° grįžtamajam sukimosi režimui, efektyvus sandarinimas reikalauja sisteminio požiūrio. Parinkus tinkamus medžiagų tipus, tokius kaip PTFE ir FKM, optimizuojant lūpų geometriją ir spyruoklės pirminę apkrovą bei užtikrinant tinkamą šiluminį ir montavimo valdymą, galima žymiai sumažinti trintį, mažinti dėvėjimąsi ir išlaikyti ilgalaikį sandarinimo stabilumą. Ekstremalioms aplinkoms gali būti svarstomi pažangūs konstrukciniai sprendimai arba specialios medžiagos, kad būtų užtikrintas patikimas veikimas didelės apkrovos ir didelio dažnio veikimo sąlygomis.