Kaip M8 jungties šiluminis stabilumas veikia pramoniniams robotams nuolatinio veikimo metu?

一, Medžiagos charakteristikos: Aukšto - atsparios temperatūros lydinio ir izoliacijos medžiagos sinergetinis poveikis
M8 jungčių šiluminis stabilumas grindžiamas jų medžiagų sistemos moksliniu pasirinkimu. Pagrindiniai gamintojai naudoja vario lydinį kaip laidžią šerdį, o šiluminio išsiplėtimo koeficientas yra tik vienas - trečias aliuminio ir gali išlaikyti 0,000012 laipsnio matmenų stabilumą {+105 laipsnis. Remiantis „TXGA“ pramoninės M8 laipsnio jungties pavyzdžiu, jo kontaktai priima vario nikelio dengimo procesą, kuris vis tiek gali išlaikyti 0,5 μ μ atsparumą kontaktiniam atsparumui aukštoje 200 laipsnių temperatūroje, pagerindamas šilumos atsparumo našumą tris kartus, palyginti su įprastomis vario medžiagomis.
Izoliacinių medžiagų pasirinkimas yra toks pat labai svarbus. Epoksidinė derva tapo pagrindiniu sprendimu dėl puikių atsparumo šilumai ir elektrinės izoliacijos savybės. Jo stiklo perėjimo temperatūra (TG) gali pasiekti 180 laipsnių, o nuolatinio veikimo metu viršija pramoninių robotų vidinę temperatūrą. Kai kuriuose aukštuose - galiniuose modeliuose naudojami polifenileno sulfido (PPS) ir keraminės pluošto kompozicinės medžiagos, kurios leidžia izoliacijos komponentams išlaikyti 100 m Ω izoliacijos atsparumą 150 laipsnių, o tai efektyviai užkerta kelią nuotėkio, kurį sukelia šiluminis senėjimas, riziką.
2, Šilumos išsklaidymo dizainas: struktūrinio optimizavimo ir šiluminio valdymo technologijos integracija
Pramoninių robotų sąnariuose M8 jungtys turi atlaikyti dvigubus šilumos šaltinius, kuriuos sukelia nuolatinė srovė ir mechaninė trintis. Norėdami išspręsti šią problemą, pramonė suformavo tris pagrindinius technologinius kelius:
Šilumos laidumo kanalo dizainas
Optimizuojant jungties vidinę struktūrą, sukonstruotas metalo šiluminio laidumo kelias. Pavyzdžiui, „M8“ hibridinė jungtis iš „Moore Electronics“ įterpia vario folijos šilumos laidus lakštus tarp kontaktų ir korpuso, padidindama šilumos laidumo efektyvumą 40%. „Kuka KR Cybertech Nanorobot“ vaflių tvarkymo sistemoje šis dizainas sumažina jungties vidinę temperatūrą nuo 85 laipsnių iki 65 laipsnių, žymiai prailgindama savo tarnavimo laiką.
Fazinių pokyčių medžiagų taikymas
Užpildykite jungties sandarinimo kamerą parafino pagrindu sukurta fazės keitimo medžiaga (PCM) ir panaudokite jos lydymosi ir šilumos absorbcijos savybes, kad pasiektų pasyvią temperatūros kontrolę. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad po 2 valandų nuolatinio veikimo M8 jungties vidinis temperatūros svyravimo diapazonas su 5 g PCM pridedama iki ± 3 laipsnio, o tai yra dvigubai didesnė nei šiluminis buferinė galia, palyginti su tradiciniais dizainais.
Priverstinis oro aušinimo integracija
Aukštai - galios scenarijams kai kurie gamintojai integruoja miniatiūrinius aušinimo ventiliatorius į jungties korpusą. „Yaskawa Motoman“ suvirinimo sistemoje - GP8 robotas M8 jungtis, sukurta su oro aušinimu, vis tiek gali išlaikyti stabilią darbinės temperatūrą, mažesnę kaip 60 laipsnių, esant 2000A srovei, tai yra 35 laipsnių mažesnė už natūralų aušinimo schemą.
3, Aplinkos pritaikymas: šiluminis šoko patvirtinimas iš laboratorijos iki gamybos linijos
Aukštos ir žemos temperatūros kintama pramoninių robotų gamybos linijų aplinka kelia didelį iššūkį šiluminiam jungčių stabilumui. Automobilių suvirinimo dirbtuvių, kaip pavyzdį, robotas turi pradėti nuo žemos temperatūros aplinkos –10 laipsnių ir per 3 minutes įkaitinti iki 60 laipsnių darbinės temperatūros. Šis ekstremalus šiluminis šokas gali lengvai sukelti medžiagų įkyrią ir sandarinimo gedimą.
Siekdama susidoroti su tokiais scenarijais, pramonė nustatė griežtus testavimo standartus:
Temperatūros ciklo testas: Remiantis IEC 60068-2-14 standartu, jungtis turi atlikti 1000 ciklų nuo –40 laipsnių ir +85 laipsnio, kurio metu kontaktinio pasipriešinimo svyravimas turėtų būti mažesnis nei 0,1M Ω.
Šiluminio smūgio testas: panardinkite jungtį pakaitomis į 0 laipsnių ledinį vandenį ir 85 laipsnių karštą aliejų, kiekvieno mirkymo laikas ne trumpesnis kaip 30 minučių, kad patikrintų sandarinimo struktūros patikimumą.
Ilgalaikis aukštas - temperatūros senėjimas: nuolat veikia 1000 valandų pastovioje temperatūros ir drėgmės kameroje esant 85 laipsnių ir 85% RH, kad patikrintumėte izoliacijos medžiagų ir metalinių dalių suderinamumą.
Faktiniai puslaidininkių pakuotės gamybos linijos bandymo duomenys rodo, kad po 18 mėnesių nepertraukiamo veikimo aukščiau išbandytos M8 jungties gedimo dažnis yra tik 0,3%, tai yra 90% mažesnis nei neoptimizuotų produktų. Tarp jų, jutiklio pavaros dėžutė yra sujungta per M8 jungtis, o kabelio ilgis sutrumpėja 60% ir sumažina robotinės rankos pasukimo inercinę jėgą 45%, netiesiogiai sumažinant šilumos susidarymą.
4, tipinė taikymo atvejo analizė
„Fanuc R-30IB“ robotų valdymo sistemoje M8 ​​jungtis yra atsakinga už signalo perdavimą tarp 6 ašių variklio kodavimo įrenginio ir tvarkyklės. Originaliame plane buvo naudojama įprasta M8 jungtis, tačiau po 8 valandų nuolatinio veikimo buvo signalo rėmo praradimo reiškinys. Pagerinti šiluminį stabilumą atliekant šiuos patobulinimus:
Medžiagos atnaujinimas: kontaktinės dalys keičiamos berilio vario lydinio, o šilumos laidumas padidinamas iki 180 W/(m · k), kuris yra 30% didesnis nei vario medžiaga;
Struktūrinis optimizavimas: tuščiavidurio šilumos išsklaidymo kolonėlės projekto pritaikymas, padidėjęs paviršiaus plotas 40% ir padidina šilumos išsklaidymo efektyvumą 25%;
Sandarinimo tobulinimas: Tradicinio silikono pakeitimas fluorubber O - žiedais, viršutinė atsparumo temperatūros riba padidėjo nuo 150 laipsnių iki 200 laipsnių.
Po renovacijos jungtis nuolat veikė 72 valandas, esant 45 laipsnių aplinkos temperatūrai be jokių gedimų, o sistemos MTBF (vidutinis laikas tarp gedimų) buvo pratęsta nuo 2000 valandų iki 8000 valandų.