เสถียรภาพทางความร้อนของขั้วต่อ M8 ทำงานได้อย่างไรสำหรับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในระหว่างการทำงานอย่างต่อเนื่อง

一, ลักษณะของวัสดุ: ผลเสริมฤทธิ์กันของโลหะผสมที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและวัสดุฉนวนกันความร้อน -
ความเสถียรทางความร้อนของตัวเชื่อมต่อ M8 ขึ้นอยู่กับการเลือกทางวิทยาศาสตร์ของระบบวัสดุของพวกเขา ผู้ผลิตกระแสหลักใช้โลหะผสมทองแดงเป็นแกนนำไฟฟ้าที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายความร้อนเพียงหนึ่งเดียว - ที่สามของอลูมิเนียมและสามารถรักษาเสถียรภาพมิติได้ 0.000012/ องศาในช่วงอุณหภูมิ -40 องศาถึง +105 การใช้ตัวเชื่อมต่อระดับอุตสาหกรรม M8 ของ TXGA เป็นตัวอย่างการติดต่อของมันใช้กระบวนการชุบนิกเกิลทองแดงซึ่งยังคงสามารถรักษาความต้านทานการสัมผัสที่ 0.5 μΩที่อุณหภูมิสูง 200 องศาปรับปรุงประสิทธิภาพการดื้อยาสามเท่าเมื่อเทียบกับวัสดุทองแดงทั่วไป
การเลือกวัสดุฉนวนนั้นมีความสำคัญเท่าเทียมกัน อีพอกซีเรซินได้กลายเป็นสารละลายกระแสหลักเนื่องจากความต้านทานความร้อนที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติฉนวนไฟฟ้า อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของแก้ว (TG) สามารถถึง 180 องศาซึ่งเกินอุณหภูมิภายในของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในระหว่างการทำงานอย่างต่อเนื่อง รุ่น end - สูงบางรุ่นใช้ polyphenylene sulfide (PPS) และวัสดุคอมโพสิตเส้นใยเซรามิกซึ่งช่วยให้ส่วนประกอบฉนวนกันความร้อนสามารถรักษาความต้านทานของฉนวน 100m Ωที่ 150 องศาป้องกันความเสี่ยงของการรั่วไหลที่เกิดจากความร้อน
2, การออกแบบการกระจายความร้อน: การบูรณาการการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างและเทคโนโลยีการจัดการความร้อน
ที่ข้อต่อของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวเชื่อมต่อ M8 จำเป็นต้องทนต่อแหล่งความร้อนคู่ของความร้อนจูลที่เกิดจากแรงเสียดทานในปัจจุบันและกลไกอย่างต่อเนื่อง เพื่อแก้ปัญหานี้อุตสาหกรรมได้จัดตั้งเส้นทางเทคโนโลยีที่สำคัญสามเส้นทาง:
การออกแบบช่องทางความร้อน
โดยการปรับโครงสร้างภายในของตัวเชื่อมต่อให้เหมาะสมจะสร้างเส้นทางการนำความร้อนด้วยโลหะ ตัวอย่างเช่นขั้วต่อไฮบริด M8 จาก Moore Electronics ฝังแผ่นความร้อนด้วยความร้อนของทองแดงฟอยล์ระหว่างหน้าสัมผัสและที่อยู่อาศัยเพิ่มประสิทธิภาพการนำความร้อน 40% ในระบบการจัดการเวเฟอร์ของ Kuka KR Cybertech nanorobot การออกแบบนี้จะช่วยลดอุณหภูมิภายในของตัวเชื่อมต่อจาก 85 องศาเป็น 65 องศาซึ่งยืดอายุการใช้งานอย่างมีนัยสำคัญ
การประยุกต์ใช้วัสดุเปลี่ยนเฟส
เติมห้องปิดผนึกของขั้วต่อด้วยวัสดุเปลี่ยนเฟสพาราฟิน (PCM) และใช้คุณสมบัติการหลอมละลายและการดูดซับความร้อนเพื่อให้ได้การควบคุมอุณหภูมิแบบพาสซีฟ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังจากการทำงานอย่างต่อเนื่อง 2 ชั่วโมงช่วงความผันผวนของอุณหภูมิภายในของขั้วต่อ M8 ที่เพิ่ม 5G PCM จะลดลงเป็น± 3 องศาซึ่งเป็นสองเท่าของความสามารถในการบัฟเฟอร์ความร้อนเมื่อเทียบกับการออกแบบแบบดั้งเดิม
การรวมการระบายความร้อนของอากาศ
สำหรับสถานการณ์พลังงานสูง - ผู้ผลิตบางรายรวมพัดลมระบายความร้อนขนาดเล็กเข้ากับตัวเชื่อมต่อ ในระบบการเชื่อมของหุ่นยนต์ Yaskawa - หุ่นยนต์ GP8 ขั้วต่อ M8 ที่ออกแบบมาพร้อมกับการระบายความร้อนของอากาศยังสามารถรักษาอุณหภูมิการทำงานที่มั่นคงต่ำกว่า 60 องศาที่กระแสไฟฟ้า 2000a ซึ่งต่ำกว่าโครงการระบายความร้อนตามธรรมชาติ 35 องศา
3, การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม: การตรวจสอบความร้อนจากการตรวจสอบความร้อนจากห้องปฏิบัติการถึงสายการผลิต
สภาพแวดล้อมการสลับอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำของสายการผลิตหุ่นยนต์อุตสาหกรรมก่อให้เกิดความท้าทายอย่างรุนแรงต่อความเสถียรทางความร้อนของตัวเชื่อมต่อ การใช้เวิร์คช็อปการเชื่อมรถยนต์เป็นตัวอย่างหุ่นยนต์ต้องเริ่มต้นในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ -10 องศาและร้อนถึงอุณหภูมิการทำงาน 60 องศาภายใน 3 นาที การกระแทกทางความร้อนที่รุนแรงนี้สามารถนำไปสู่การ embrittlement ของวัสดุและความล้มเหลวของแมวน้ำ
เพื่อรับมือกับสถานการณ์ดังกล่าวอุตสาหกรรมได้กำหนดมาตรฐานการทดสอบที่เข้มงวด:
การทดสอบการปั่นจักรยานอุณหภูมิ: ตามมาตรฐาน IEC 60068-2-14 ตัวเชื่อมต่อจะต้องเสร็จสิ้น 1,000 รอบระหว่าง -40 องศาและ +85 องศาในระหว่างที่ความผันผวนของความต้านทานต่อการสัมผัสควรน้อยกว่า 0.1m Ω
การทดสอบการกระแทกด้วยความร้อน: แช่ตัวเชื่อมต่อสลับกันในน้ำน้ำแข็ง 0 องศาและน้ำมันร้อน 85 องศาโดยแต่ละเวลาแช่ไม่น้อยกว่า 30 นาทีเพื่อทดสอบความน่าเชื่อถือของโครงสร้างการปิดผนึก
ระยะยาวสูง - อายุอุณหภูมิ: ทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงในห้องอุณหภูมิคงที่และความชื้นที่ 85 องศาและ 85% RH เพื่อตรวจสอบความเข้ากันได้ระหว่างวัสดุฉนวนและชิ้นส่วนโลหะ
ข้อมูลการทดสอบจริงของสายการผลิตบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์แสดงให้เห็นว่าหลังจากการดำเนินการอย่างต่อเนื่อง 18 เดือนอัตราความล้มเหลวของตัวเชื่อมต่อ M8 ที่ทดสอบข้างต้นอยู่ที่ 0.3% ซึ่งต่ำกว่าผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้รับการกระตุ้น 90% ในหมู่พวกเขากล่องแอคทูเอเตอร์เซ็นเซอร์ของการเชื่อมต่อในพื้นที่ผ่านตัวเชื่อมต่อ M8 ทำให้ความยาวสายเคเบิลลดลง 60% และลดแรงเฉื่อยของแขนหุ่นยนต์แกว่ง 45% ลดการสร้างความร้อนทางอ้อม
4, การวิเคราะห์กรณีแอปพลิเคชันทั่วไป
ในระบบควบคุมหุ่นยนต์ FANUC R-30IB ตัวเชื่อมต่อ M8 มีหน้าที่ในการส่งสัญญาณระหว่างตัวเข้ารหัสมอเตอร์ 6 แกนและไดรเวอร์ แผนเดิมใช้ขั้วต่อ M8 ปกติ แต่หลังจากการทำงานอย่างต่อเนื่อง 8 ชั่วโมงมีปรากฏการณ์การสูญเสียเฟรมสัญญาณ ปรับปรุงความมั่นคงทางความร้อนผ่านการปรับปรุงดังต่อไปนี้:
การอัพเกรดวัสดุ: ชิ้นส่วนที่ติดต่อจะถูกแทนที่ด้วยโลหะผสมทองแดงเบริลเลียมและค่าการนำความร้อนเพิ่มขึ้นเป็น 180W/(M · K) ซึ่งสูงกว่าวัสดุทองแดง 30%
การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง: การออกแบบคอลัมน์การกระจายความร้อนกลวงเพิ่มพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น 40% และปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายความร้อน 25%;
การปรับปรุงการปิดผนึก: การแทนที่ซิลิโคนแบบดั้งเดิมด้วยฟลูออโรเบ็น o - วงแหวนขีด จำกัด การต้านทานอุณหภูมิส่วนบนเพิ่มขึ้นจาก 150 องศาเป็น 200 องศา
หลังจากการปรับปรุงตัวเชื่อมต่อดำเนินการอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 72 ชั่วโมงที่อุณหภูมิแวดล้อม 45 องศาโดยไม่มีข้อบกพร่องใด ๆ และ MTBF (เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว) ของระบบขยายจาก 2,000 ชั่วโมงเป็น 8000 ชั่วโมง