Hvordan opprettholder Skeleton-oljetetninger stabil tetting under ±180 graders storvinklet svingbevegelse i industriroboter?

Industriroboter opererer under høy presisjon og høye belastningsforhold, noe som gjør tetningsegenskapene for hver ledd kritisk viktige. Når leddakselen utfører en svingning på ±180°, står tradisjonelle tetningskonsepter overfor betydelige utfordringer. Høyfrekvent bevegelse med begrenset vinkel i reverserende retning tenderer til å forstyrre smørefilmen, noe som fører til at tetningsleppen ofte kommer i kontakt med akseloverflaten. Dette resulterer i økt friksjon, raskere slitasje, momentvariasjoner og varmeopphoping som til slutt kan nedbryte tetningsmaterialet. For å løse dette problemet kreves en helhetlig tilnærming som inkluderer materialevalg, leppedesign, varmehåndtering og nøyaktighet ved montering.

Materialevalg: Sikre lav friksjon og slitasjetålighet

Materialevalg er grunnleggende for å løse problemer knyttet til friksjon og slitasje. For denne typen bevegelse er prinsippet å bruke materialer med lav friksjon for hovedtetningen og materialer med høy elastisitet for hjelpetetningen.

Materiale for hovedtetning

PTFE-komposittmaterialer anbefales for den primære tetningsleppen. PTFE har en eksepsjonelt lav friksjonskoeffisient (ned til 0,02–0,1), utmerket selvsmøring og god slitasjemotstand, noe som gjør det ideelt for langvarig svingbevegelse.

Materialer for hjelpetetning

FKM og HNBR gir elastisitet, tetningsevne og motstand mot olje og temperatur. De fungerer pålitelig fra –50 °C til +150 °C og brukes ofte for støvlepper, statiske O-ringtettinger eller som elastiske bæreelementer for PTFE-primærtetninger.

Spesialmaterialer

For ekstreme forhold som høye temperaturer eller korrosive medier, tilbyr FFKM uvurdert kjemisk og termisk motstand. På grunn av sin høye kostnad reserveres det vanligvis for spesialiserte applikasjoner i kjemiske eller halvledermiljøer.

Leppedesign: Fra passiv blokkering til aktiv dynamisk tetting

Tradisjonelle leppedesigner er avhengige av passiv fysisk kontakt. Men svingrotasjon krever en mer aktiv tettingsmekanisme.

Hydrodynamisk leppegeometri

Ved bruk av Z-type, K-type eller S-type lepprofiler kan en mikropumpeeffekt oppstå under akselbevegelse. Denne effekten fører små mengder smøremiddel tilbake til tettingskammeret, noe som opprettholder smøring og reduserer friksjon.

Dobbelleppkonstruksjon

En dobbelleppkonfigurasjon skiller funksjonene tydelig:

Hovedleppen tetter smøremiddelet.

Sekundærleppen, vanligvis laget av elastisk gummimateriale, forhindrer inntrenging av støv og fukt.

Denne fordelingen forbedrer total tettingssikkerhet.

Fjærforbelastning: Stabilisering av kontakttrykk

Å opprettholde konsekvent kontakttrykk er avgjørende i sylindriske applikasjoner. En intern fjær gir nødvendig forbelastning for å sikre kontinuerlig kontakt mellom leppe og akselyte. Etter hvert som leppen slites, kompenserer fjæren automatisk, og hindrer ytelsesnedgang. Fjærer må ha høy slitestyrke og kjemisk stabilitet for å unngå slapphet eller brudd over tid.

Slitasjebestandighet og lavfriksjonsdesign

Slitasjebestandighet avhenger ikke bare av materialeegenskaper, men også av det totale systemdesignet.

Selvsmørende materialer

PTFE har evnen til å danne en overføringsfilm som betydelig reduserer slitasje. Fastlagsmater smøremidler som molybden-disulfid (MoS₂) kan ytterligere forbedre innkjøringsfasen og langtidsytelsen.

Avansert alternativ: Rulle-tettende strukturer

For ekstremt krevende applikasjoner kan en rulletetning benyttes. Ved å integrere rullelementer inne i tetningsringen, konverteres glidefriksjon til rullefriksjon, noe som reduserer dreiemomentet med mer enn 70 % og nesten eliminerer slitasje. Denne løsningen er dyrere og vanligvis brukt i høytilgjengelighetssystemer.

Termisk styring: Håndtering av varmeutvikling

Høye temperaturer er vanlig ved svingende bevegelser, så tettingssystemet må tåle varme og minimere varmeutvikling.

Materialer med bred temperaturrekkevidde

PTFE, FKM og HNBR opprettholder stabil ytelse fra –50 °C til +150 °C, noe som sikrer pålitelig tetting under varierende temperaturer.

Design med lav varmeproduksjon

Bruk av materialer med lav friksjon og optimalisering av kontakttrykk reduserer friksjonsvarme ved kilden, og forhindrer termisk aldring av tetningen.

Installasjon og systemintegrasjon: Presisjon er avgjørende

Selv den beste tetningsdesignen krever nøyaktig installasjon for å oppnå optimal ytelse.

Installasjonsnøyaktighet

Akselysflaten må oppfylle krav til hardhet og ruhet, og spesialiserte verktøy bør brukes for å sikre riktig justering og unngå deformasjon av leppen.

Modulære tetningsenheter

Mange leverandører tilbyr i dag forhåndsmonterte og forhåndssmurte tettingsmoduler. Disse forenkler installasjon, reduserer variasjoner og forbedrer konsekvens.

Lang levetid

Langsiktig tetningsytelse avhenger av strukturell stivhet og elastisk design. Et robustt metallkabinett forhindrer deformasjon under installasjon, mens de elastiske komponentene må balansere aksial utløpskompensasjon med stabil tetningskraft.

For industrirobotledd som opererer under ±180° tilbakevendende rotasjon, krever effektiv tetning en systemnær tilnærming. Ved å velge passende materialer som PTFE og FKM, optimalisere leppens geometri og fjærforbelastning, samt sikre riktig termisk og installasjonsstyring, er det mulig å redusere friksjon betydelig, minimere slitasje og opprettholde langsiktig tetningsstabilitet. For ekstreme miljøer kan avanserte strukturelle design eller spesialmaterialer vurderes for å sikre pålitelig ytelse under høy belastning og høyfrekvent drift.