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工業關節導電滑環(Industrial Joints Slip Rings)

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工業關節很多人會想到軸承,其實不然,在導電滑環行業里面,很多人都會說導電滑環是未來智能化機器人的關節。其中,在這些高端設備和智能自動化設備里面,關鍵的技術零部件在于導電滑環關節,所有的指令最后都下達到關節馬達,在旋轉關節中通過導電滑環來傳輸信號和電流,控制關節的活動,并實現智能化機器人的最終構想。要實現機器為人類服務,就必須要機械設備如人體一樣,擁有很多的關節來支撐靈活的活動。隨著現代工業的崛起,人類通過制造和使用各種機械工具,生產力得到了極大的提高,生產資料以及生產成本也大幅降低,由于人類的探索精神和追求精神,全自動機器人和半自動化機械設備已經成為工業制造追求的一個目標。

導電滑環發展到現在,電刷成為一個主流。大家知道,過去的碳刷導電滑環,體積龐大,從而導致過去很多機械設備不得不制造非常龐大的整體設備來適應,而且使用壽命不長,碳刷容易損耗,過一段時間就得換一批碳刷,維護和使用都不是很方便。后來就出現了銅環電刷以及貴金屬電刷,這種導電滑環的使用壽命大大加長,穩定性也有了很大的提高,由于電刷非常精細,所有電刷導電滑環能作出體積很小的工藝,現在市場上有很多微型導電滑環,大部分都是用電刷制作的。而更先進的就是水銀滑環,優點很多,傳輸電流大,轉數快,壽命長。致命缺點就是價格昂貴,一般的機械設備用了后整機價格大幅上揚,消減了在市場上的競爭力。所以這種導電滑環一般用在高端設備或者精密儀器,以及實驗室里面,用量不是很大的地方。在所有機器人研究的國家里面,其中日本是最早從事機器人研究的一個國家,由于日本的地小人多,科技比較先進,因此日本投入從事機器人是一個比較有實用價值的國家。從上世紀70年代,第一臺機器人問世,那個時候的機器人比較簡單,行動遲緩,很多時候都是做一些簡單的動作,與其說是機器人不如說是一種外觀像人的機械設備而已。隨著世界工業制造的進步,工藝水平的提高,尤其是微電腦技術和cpu技術的運用,使得機器人的發展有了一個質的提高。現代機器人不但有敏捷的身手,還有一定思考和模仿能力的大腦。大腦的技術得益出cpu強大的運算能力和處理能力,而敏捷的身手就來自于導電滑環關鍵技術的提高。導電滑環的類型從過去的碳刷到后臺的電刷,以及現在的水銀滑環,技術越來越先進,效率也越來越高,體積也越來越小。

導電滑環這種特殊的工業零部件,在未來的智能化機器人的制造和研究過程中,扮演了一個很重要的角色,工藝的提高,加工的進步,從而讓導電滑環這個特殊的零部件發揮了一個不可或缺的作用。成為工業關節是未來趨勢的必然,也是微型導電滑環產業發展的最終目標。

導電滑環的工作原理:

隨著我國現代化工業化水平不斷的提高,導電滑環已廣泛應用于各個領域。什么是導電滑環?導電滑環的工作原理是怎樣的呢?導電滑環也叫:集電環、電氣旋轉接頭、滑環、集流環、回流環、線圈、換向器、轉接器;屬于電接觸滑動連接應用范疇,實現兩個相對轉動機構的圖像、數據信號及動力傳遞的精密輸電裝置。

導電滑環是利用導電環的滑動接觸、靜電耦合或電磁耦合,在固定座架轉動部件與滾動或滑動部件之間傳遞電信號和電能傳遞的精密輸電裝置。廣泛應用于要求提供無限制、連續或斷續旋轉的設備上,提供多通路的旋轉動力、數據的機電系統。其大大簡化系統結構,避免導線在旋轉過程中造成扭傷。

首先導電滑環制造廠商在結構設計上要保證接觸可靠,保證所有的線路連續接通。導電滑環組件是由滑環體、電刷組件、固定支架、深溝球軸承等幾大重要部件構成,其每個部件的設
計和制造工藝都會影響到滑環的使用壽命。其滑環芯軸導電環材料通常是采用紫銅、黃銅等材料,在導電環表面上還需鍍多層貴金屬物質,起到減少阻抗使金屬體在瞬間能迅速導通延長滑環耐磨壽命和降低電器噪音等優點,為保證電刷與導電滑環的導電環充分接觸,導電環又被設計成“U”形環。另外其內部的電刷組件采用的是貴金屬合金絲加工成型.電刷材料有:鈹銅、銀鎳合金、金鎳合金、銀石墨和銅石墨合成的電刷,電刷絲是靠彈性壓力與“U”形環槽的滑動接觸,以此來傳遞信號及電流的導通,因此,要求電刷所用材料的導電性能要非常好,彈性壓力對滑環的壓強要適當,減小滑環的偏心和晃動偏差、耐磨性好、摩擦力矩小、便于維護。還要考慮屏蔽、阻抗匹配、噪聲電壓等。

導電滑環是負責為旋轉體連通、輸送能源與信號的電氣部件,它能夠提高系統性能,簡化系統結構,避免導線在旋轉過程中造成的扭傷,可經過導電滑環的特殊性可以避免導線在旋轉過程中造成的扭傷。根據導電滑環性能可以分為:高/低速導電滑環、高/低壓導電滑環、高/低溫導電滑環、高清導電滑環、防水導電滑環、防爆導電滑環等,其中高速導電滑環是為高速旋轉的精密設備中,需在旋轉平臺上與靜止平臺上之間傳輸低電流或信號的精密設備提供了有效的解決方案。

這幾年隨工業自動化的發展,導電滑環的火爆應用,很多制造機械設備都有應用,大大解決設備傳輸電氣繞線問題。設備運作效率低是企業生產中普遍存在的問題,不僅嚴重制約了企業的發展,也造成能源方面的極大浪費。提高設備運作效率和降低生產耗能是提高產品質量和產量的重要手段。因此,很多企業都引用了高速運作的精密設備。降低設備故障次數,提高產品質量和產量。解決傳輸信號問題,使用普通導電滑環速度達不到高速設備運作的速度,如果使用這些普通導電滑環都會引起設備事故,甚至造成企業大規模停產和給企業帶來嚴重的經濟損失。為此,滑環制造設計廠家經過不斷的實驗和研發出高速旋轉的導電滑環——高速導電滑環!利用高速導電滑環不僅能夠精確無誤的傳輸信號,同時還能保證設備正常運作,又能進一步提高企業經濟效益的目的。

高速導電滑環是根據最近幾年的機械設備要求而出現,他要求轉速在每分鐘幾萬轉以上,由于導電滑環的結構決定了高轉速的時候的接觸以及阻抗的大小,因此對高速導電滑環應用非常高。高轉速導電滑環采用專用技術,選用具有高耐磨、高壽命的材質,多觸點接觸保證電源和信號傳輸的可靠性,具有低力矩、低損耗、高穩定性、超長壽命的特點。

導電滑環的應用領域:

1.研制和提供能量轉換機械,包括將熱能、化學能、原子能、電能、流體壓力能和天然機械能轉換為適合于應用的機械能的各種動力機械,以及將機械能轉換為所需要的其他能量的能量變換機械。
2.研制和提供用以生產各種產品的機械,包括農、林、牧、漁業機械和礦山機械以及各種重工業機械和輕工業機械等。
3.研制和提供從事各種服務的機械,如物料搬運機械,交通運輸機械,醫療機械,辦公機械,通風、采暖和空調設備以及除塵、凈化、消聲等環境保護設備等。
4.研制和提供家庭和個人生活用的機械,如洗衣機、電冰箱、鐘表、照相機、運動器械和娛樂器械等。
5.研制和提供各種機械設備。

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