כיצד מבצעת היציבות התרמית של מחבר M8 עבור רובוטים תעשייתיים במהלך פעולה רציפה?

一, מאפייני חומר: השפעה סינרגיסטית של - סגסוגת וחומר בידוד עמיד בטמפרטורה
היציבות התרמית של מחברי M8 מבוססת על הבחירה המדעית של מערכת החומרים שלהם. יצרני הזרם המרכזי משתמשים בסגסוגת נחושת כגרעין המוליך, עם מקדם התרחבות תרמי בלבד - שליש מזה של אלומיניום, ויכולים לשמור על יציבות ממדית של 0.000012/ תואר בטמפרטורה של -40 מעלות ל {}}} תואר. נטילת המחבר M8 של TXGA של TXGA כדוגמה, אנשי הקשר שלו מאמצים תהליך ציפוי ניקל נחושת, שעדיין יכול לשמור על התנגדות מגע של 0.5 מיקרומטר בטמפרטורה גבוהה של 200 מעלות, ולשפר את ביצועי התנגדות החום בשלוש פעמים בהשוואה לחומרי נחושת רגילים.
בחירת חומרי הבידוד היא קריטית לא פחות. שרף אפוקסי הפך לפיתרון הזרם המרכזי בגלל תכונות התנגדות החום והבידוד החשמלי המצוין שלו. טמפרטורת מעבר הזכוכית שלה (TG) יכולה להגיע ל -180 מעלות, ועולה בהרבה מהטמפרטורה הפנימית של רובוטים תעשייתיים במהלך פעולה רציפה. כמה דגמי קצה גבוהים {}}} משתמשים בפוליפנילן סולפיד (PPS) ובחומרים מורכבים של סיבי קרמיקה, המאפשרים לרכיבי הבידוד לשמור על עמידות לבידוד של 100 מ 'Ω במהירות של 150 מעלות, ומונעים למעשה את הסיכון לדליפה הנגרמת כתוצאה מהזדקנות תרמית.
2, תכנון פיזור חום: שילוב של אופטימיזציה מבנית וטכנולוגיית ניהול תרמית
במפרקי הרובוטים התעשייתיים, מחברי M8 צריכים לעמוד במקורות החום הכפולים של חימום ג'ול שנוצר על ידי חיכוך זרם ומכני רציף. כדי לפתור בעיה זו, התעשייה יצרה שלושה מסלולים טכנולוגיים עיקריים:
עיצוב ערוץ הולכה תרמית
על ידי אופטימיזציה של המבנה הפנימי של המחבר, נבנה נתיב הולכה תרמי מתכת. לדוגמה, המחבר ההיברידי M8 ממור אלקטרוניקה מטמיע גיליונות מוליכים תרמיים של נייר נחושת בין המגעים לדיור, ומגביר את יעילות ההולכה של החום ב- 40%. במערכת הטיפול בגלישה של Kuka KR Cybertech Nanorobot, תכנון זה מצמצם את הטמפרטורה הפנימית של המחבר מ 85 מעלות ל 65 מעלות, ומרחיב משמעותית את חיי השירות שלה.
יישום חומרי שינוי שלב
מלאו את תא האיטום של המחבר בחומר שינוי שלב מבוסס פרפין (PCM) וניצלו את תכונות ההיתוך והספיגה שלו כדי להשיג בקרת טמפרטורה פסיבית. נתונים ניסיוניים מראים כי לאחר שעתיים של פעולה רציפה, טווח התנודות הטמפרטורה הפנימית של מחבר M8 עם 5G PCM שנוסף מופחת ל ± 3 מעלות, שהוא כפול מיכולת החיץ התרמית בהשוואה לעיצובים מסורתיים.
שילוב קירור אוויר מאולץ
עבור תרחישי כוח גבוהים -, יש יצרנים משלבים מאווררי קירור מיניאטוריים בבכירת המחבר. במערכת הריתוך של ה- Yaskawa Motoman - רובוט GP8, מחבר M8 המעוצב עם קירור אוויר יכול עדיין לשמור על טמפרטורת הפעלה יציבה מתחת ל 60 מעלות בזרם 2000A, הנמוך ב -35 מעלות מתוכנית הקירור הטבעית.
3, יכולת הסתגלות סביבתית: אימות זעזוע תרמי ממעבדה לקו ייצור
הסביבה המתחלפת בטמפרטורה גבוהה ונמוכה של קווי ייצור רובוטים תעשייתיים מהווה אתגר קשה ליציבות התרמית של המחברים. כדוגמה לקיחת סדנת ריתוך לרכב, הרובוט צריך להתחיל בסביבה בטמפרטורה נמוכה של -10 מעלות ולחמם עד טמפרטורת עבודה של 60 מעלות תוך 3 דקות. הלם תרמי קיצוני זה יכול בקלות להוביל לחיבוק חומרי וכישלון חותם.
כדי להתמודד עם תרחישים כאלה, הענף קבע תקני בדיקה קפדניים:
מבחן רכיבה על אופניים בטמפרטורה: על פי תקן IEC 60068-2-14, המחבר צריך להשלים 1000 מחזורים בין -40 מעלות לבין +85, שבמהלכו תנודת התנגדות המגע צריכה להיות פחות מ- 0.1M Ω.
בדיקת הלם תרמי: טבלו את המחבר לסירוגין במי קרח 0 מעלות ושמן חם 85 מעלות, כאשר כל זמן השריפה לא פחות מ -30 דקות, כדי לבדוק את אמינות מבנה האיטום.
טווח ארוך גבוה - הזדקנות טמפרטורה: הפעל ברציפות למשך 1000 שעות בתא טמפרטורה ולחות קבוע של 85 מעלות ו- 85% RH כדי לאמת את התאימות בין חומרי בידוד לחלקי מתכת.
נתוני הבדיקה בפועל של קו ייצור אריזת מוליכים למחצה מראים כי לאחר 18 חודשים של פעולה רציפה, שיעור הכישלון של מחבר M8 שנבדק לעיל הוא 0.3% בלבד, שהוא נמוך ב -90% מזה של מוצרים לא מותאמים. ביניהם, קופסת מפעיל החיישן של הוצאתם מחוברת באופן מקומי דרך מחברי M8, מקצרת את אורך הכבל ב- 60% ומפחיתה את הכוח האינרציאלי של הזרוע הרובוטית ב -45%, ומפחיתה בעקיפין את ייצור החום.
4, ניתוח מקרה טיפוסי של יישומים
במערכת בקרת הרובוט של Fanuc R-30IB, מחבר M8 אחראי להעברת האות בין מקודד המנוע 6 צירים לנהג. התוכנית המקורית השתמשה במחבר M8 רגיל, אך לאחר 8 שעות של פעולה רציפה, הייתה תופעה של אובדן מסגרת אות. שפר את היציבות התרמית באמצעות השיפורים הבאים:
שדרוג חומרים: חלקי המגע מוחלפים בסגסוגת נחושת Beryllium, והמוליכות התרמית מוגברת ל 180W/(M · K), שגובהה 30% מחומר נחושת;
אופטימיזציה מבנית: אימוץ תכנון עמודת פיזור חום חלול, הגדלת שטח הפנים ב -40% ושיפור יעילות פיזור החום ב- 25%;
שיפור איטום: החלפת סיליקון מסורתי בטבעות Fluororubber o -, מגבלת ההתנגדות לטמפרטורה העליונה הוגדלה מ -150 מעלות ל -200 מעלות.
לאחר השיפוץ, המחבר פעל ברציפות במשך 72 שעות בטמפרטורת הסביבה של 45 מעלות ללא כל תקלות, וה- MTBF (זמן ממוצע בין תקלות) של המערכת הוארך מ- 2000 שעות ל 8000 שעות.