حلقه پنکیک: چه زمانی از آن استفاده کنید و چگونه انتخاب کنید

حلقه لغزنده پنکیک یکی از معدود اتصالات الکتریکی دوار است که به طور خاص برای ماشین‌هایی ساخته شده است که نمی‌توانند یک ماژول نصب شده شافت بلند- را بپذیرند. به جای انباشتن حلقه‌های رسانا در امتداد یک محور، آنها را روی یک دیسک صاف قرار می‌دهد - ارتفاع محوری را برای قطر شعاعی معامله می‌کند. این انتخاب واحد طراحی، نحوه تعیین، نصب و صلاحیت مهندسان را تغییر می‌دهد. این راهنما از طریق اصل کار، جزئیات طراحی که در واقع بر عملکرد تأثیر می‌گذارد، نحوه مقایسه طراحی پنکیک با انواع کپسول و{5}}و پارامترهایی که باید انتخاب شما را هدایت کنند، می‌پردازد.

حلقه اسلیپ پنکیک چیست؟

حلقه لغزنده پنکیک یک حلقه لغزنده برقی به شکل{0} مسطح است که قدرت، سیگنال‌های کنترلی و داده‌ها را بین قسمت ثابت و چرخان منتقل می‌کند. همچنین به عنوان حلقه لغزش مسطح، حلقه لغزش دیسک، یا حلقه لغزش پایین-معروف است. در طرح‌های مدرن، مسیرهای رسانا اغلب بر روی یک برد مدار چاپی دایره‌ای حک می‌شوند - پیکربندی که معمولاً به نامحلقه لغزنده پنکیک استاتور PCB- با برس‌های فنری- که روی حلقه‌های مسی متحدالمرکز سوار می‌شوند.

مشخصه تعیین کننده هندسه است، نه عملکرد: مدارها به جای اینکه در امتداد محور چرخش روی هم چیده شوند، بر روی صفحه ای عمود بر محور چرخش چیده شده اند. این باعث می شود که دستگاه بسیار نازک باشد - فقط چند میلی متر در برخی از ساخت های سفارشی - به قیمت قطر بیرونی بزرگتر برای تعداد مدار مشابه.

چگونه یک حلقه پنکیک کار می کند

هر حلقه رسانای روی دیسک یک مسیر دایره ای بسته است. همانطور که دیسک با یک طرف دستگاه می چرخد، برس های سمت ثابت تماس لغزشی را با مسیرها حفظ می کنند. جریان و سیگنال ها بدون توجه به زاویه یا جهت چرخش به طور مداوم از طریق این تماس جریان می یابد.

یک مجموعه کار شامل یک بلوک برس است که چندین برس را در هر مسیر نگه می‌دارد (برای افزونگی و مقاومت کمتر در تماس)، دیسک با مسیرهای متحدالمرکز، جداکننده‌های عایق بین مسیرهای مجاور، سیم‌های سربی که به هر حلقه و برس ختم می‌شوند، و محفظه‌ای با یاتاقان‌ها برای ثابت نگه داشتن برس-برای{1}}فاصله ردیابی. تعداد برس‌ها در هر مسیر، فشار تماس و مواد برس با هم تعیین می‌کنند که مقاومت تماس در طول زمان و چرخه‌های چرخش چقدر پایدار می‌ماند.

درون طراحی: چه چیزی در واقع بر عملکرد تأثیر می گذارد

عبارت "ساختار به شکل دیسک{0} مسطح" نشان می دهد که چقدر مهندسی برای یک قابل اعتماد انجام می شود.انگشتر پنکیک. تصمیمات متعددی که در اوایل طراحی گرفته شده است، محدودیت های قطعه تمام شده را برطرف می کند.

طرح مسیر متحدالمرکز

شعاع مسیر هم سرعت لغزش خطی در تماس و هم جفت القایی بین مدارهای مجاور را تنظیم می کند. شعاع بزرگتر به معنای سرعت لغزش بیشتر در همان RPM است که سایش را تسریع می کند و نویز تماس را بالا می برد. مدارهای بسته شعاع کوچکتر به هم نزدیک‌تر می‌شوند و خطر تداخل سیگنال‌های حساس را افزایش می‌دهند. مهندسان معمولاً مسیرهای بیرونی را برای قدرت و مسیرهای داخلی را برای سیگنال - یا معکوس، بسته به استراتژی محافظ، رزرو می‌کنند.

آرایش برس و فشار تماس

دو یا چند برس در هر مسیر استاندارد هستند زیرا کنتاکت‌های موازی مقاومت تماس را کاهش می‌دهند، سایش را یکنواخت می‌کنند و از دست دادن لحظه‌ای تماس را در طول ارتعاش تحمل می‌کنند. فشار باید به اندازه کافی بالا باشد تا تماس را ثابت نگه دارد اما به اندازه کافی کم باشد تا سایش و اصطکاک را کنترل کند. برس‌ها معمولاً آلیاژهای چند انگشتی-فلز گرانبها-برای مسیرهای سیگنال، و نقره-گرافیت یا کامپوزیت‌های کربنی برای مسیرهای توان جریان بالاتر- هستند.

عایق، خزش و ترخیص

مسیرهای مجاور به فاصله سطحی (خزش) و فاصله هوا (ترخیص) برای کنترل ولتاژ کاری به اضافه یک حاشیه ایمنی نیاز دارند. این توسط استانداردهایی مانندالزامات هماهنگی عایق IEC 60664و زیرلایه عایق انتخابی - معمولاً کامپوزیت‌های Tg FR4، پلی‌آمید یا PTFE معمولاً بالا- - حد بالایی را در دمای عملیاتی و مقاومت در برابر رطوبت تعیین می‌کند.

جداسازی برق و سیگنال

اختلاط مدارهای{0}}قدرت جریان بالا و مدارهای سیگنال سطح پایین- روی یک دیسک بدون استراتژی جداسازی یک حالت خرابی رایج است. کوپلینگ القایی و خازنی بین مسیرهای مجاور نویز را به خطوط سیگنال تزریق می کند. دفاع عملی شامل فاصله فیزیکی، حلقه‌های محافظ متصل به زمین، و سیم‌کشی جفتی{4}}پیچیده محافظ در سمت سیگنال است. برای اترنت، رمزگذار، ویدئو، یا سیگنال‌های حسگر سطح پایین-، این طرح‌بندی باید قبل از ثابت شدن پاکت مکانیکی - و نه بعد از آن انجام شود.

سپر و زمین

برای سیگنال‌های حساسی مانند اترنت گیگابیتی، ویدیوی HD{0}SDI و پالس‌های رمزگذار، محافظت سطح مدار-معمولاً به حلقه‌های زمین اختصاصی روی دیسک و پایان سپر پیوسته در روتور و استاتور نیاز دارد. ببینیدنحوه کنترل نویز الکتریکی در حلقه های لغزندهبرای تکنیک های خاص

قطر-معادل ارتفاع

هر مدار اضافی یا شعاع (تراک های بیشتر در همان صفحه) یا ارتفاع (یک لایه دیسک دوم) اضافه می کند. دوبرابر کردن تعداد دیسک قطر را کوچک نگه می دارد اما عمق بلوک برس را دو برابر می کند، که می تواند دلیل انتخاب پنکیک را در وهله اول شکست دهد. این معامله اصلی برای مذاکره با طراح حلقه لغزش در جلو است.

پنکیک در مقابل کپسول در مقابل از طریق-حلقه لغزشی

انتخاب فاکتور فرم مناسب به ندرت مربوط به پنکیک در مقابل "سنتی" است - این یک مقایسه سه-باحلقه لغزش کپسولواز طریق -حلقه لغزش سوراخ، هر یک برای یک پاکت مکانیکی متفاوت مناسب است.

برای مقایسه عمیق‌تر با انواع{0}ازطریق، نگاه کنیداز طریق-حلقه لغزش در مقابل حلقه لغزش پنکیک.

چه زمانی یک حلقه پنکیک انتخاب کنید - و چه زمانی از آن اجتناب کنید

طرح پنکیک را زمانی انتخاب کنید که:

• ارتفاع نصب محوری محدودیت مکانیکی اولیه است و ساختار اطراف می تواند قطر بزرگتری را در خود جای دهد.
• سرعت چرخش کم تا متوسط ​​است، زیر سقف RPM منتشر شده توسط سازنده برای قطر دیسک انتخابی.
• تعداد مدار کم است، یا بودجه پروژه اجازه می دهد یک دیسک-قطر یا چند لایه بزرگ-.
• این برنامه از نصب{0} رو روی یک پلت فرم چرخان صاف، نمایه ساز یا صفحه گردان سود می برد.

از طراحی پنکیک خودداری کنید زمانی که:

• فضای شعاعی تنگ است - یک حلقه لغزش کپسول تقریباً همیشه همان تعداد مدار را در یک ردپای کوچکتر قرار می دهد.
• دستگاه برای عبور از محور چرخش به کابل، شیلنگ یا شفت نیاز دارد - طراحی سوراخ از طریق- پاسخ درست است.
• برنامه به طور مداوم در RPM بالا اجرا می شود، جایی که سایش، جهش تماس و نویز الکتریکی به شدت در شعاع های بزرگ بالا می روند.
• برای جداسازی و محافظت مناسب، باید سیگنال‌های{0}}قدرت و- با پهنای باند بالا را بدون فضا ترکیب کنید.

کاربردها و دلیل مهندسی پشت هر کدام

میزهای چرخشی و ایندکسرها

جداول نمایه سازی در خطوط مونتاژ، بازرسی و بسته بندی اغلب تنها میلی متر فاصله در زیر صفحه صفحه دارند. یک حلقه لغزنده پنکیک مستقیماً بر روی پایین سکوی چرخان قرار می گیرد و سیگنال های قدرت و کنترل را به وسایل، سنسورها و دریچه های پنوماتیک در سطح بالایی بدون طولانی شدن ستون هدایت می کند.

مفاصل رباتیک و افکت‌های انتهایی-

اتصالات ربات فشرده - به ویژه در بازوهای مشترک و افکتورهای انتهایی دوار - از حلقه‌های لغزنده روی-نصب شده بهره می‌برند که حداقل طول را به زنجیره سینماتیکی اضافه می‌کنند. طراحی هایی که گشتاور کم، نویز سیگنال کم و تحمل لرزش را ترکیب می کنند در این سازه ها رایج هستند.

دستگاه های تصویربرداری پزشکی و چرخشی

سیستم‌های تصویربرداری که منبع یا آشکارساز را به دور بیمار می‌چرخانند، به نویز الکتریکی بسیار کم در خطوط سیگنال و سایش قابل پیش‌بینی در طول هزاران چرخه نیاز دارند. طرح‌های پنکیک زمانی کاربردی هستند که هندسه دروازه‌ای فضایی را برای قطر بیرونی بزرگ‌تر باقی می‌گذارد اما جایی برای یک ماژول محوری طولانی ندارد. انتخاب مواد، پایداری مقاومت تماس، و تست EMC به جای رتبه بندی فعلی به تنهایی، به عوامل دروازه در اینجا تبدیل می شوند.

سکوهای رادار و آنتن

چرخش مداوم 360- درجه با انتقال RF و DC پایدار، نیاز اصلی است. حلقه های لغزنده پنکیک با پایه های چرخان کوتاه و پهن مناسب است. برای پایه های بلندتر که یک موجبر مرکزی یا دسته کابلی را حمل می کنند، معمولاً طراحی از طریق سوراخ ترجیح داده می شود.

دوربین‌ها و سرهای نظارتی را بچرخانید-

سرهای پان{0}}شیب و دوربین مدار بسته برق DC، ویدئو (آنالوگ یا HD-SDI) را با هم ترکیب می‌کنند و سیگنال‌های اتوبوس را در یک محفظه کوچک کنترل می‌کنند. ضریب شکل پنکیک به طور طبیعی در زیر صفحه دوربین قرار می گیرد، اما پشته سیگنال{3}}بالا نیاز به محافظ دقیقی دارد تا ویدیو را تمیز و عاری از نوارهای افقی نگه دارد.

تجهیزات تست و اندازه گیری

برای دستگاه‌های آزمایشی که ولتاژهای کوچک یا خروجی‌های سنسور دقیق را از یک دستگاه دوار اندازه‌گیری می‌کنند، مقاومت تماس و تغییرات آن بیشتر از جریان نامی اهمیت دارد. ترکیب‌های{1}}برس فلزی و حلقه گرانبها در اینجا پیش‌فرض هستند و واحد معمولاً با حداکثر تغییر مقاومت تماس مجاز-به جای جریان مشخص می‌شود.

ماشین آلات بسته بندی و بسته بندی

بسته‌بندی‌های کششی، پالت‌سازها و پرکننده‌های چرخشی، حلقه لغزنده را در معرض گرد و غبار، زباله‌های فیلم و گهگاه غبار روغن قرار می‌دهند. واحد پنکیک مشخص شده برای این خطوط باید دارای رتبه ورودی مناسب باشد - را ببینیدتفسیر رتبه IP حلقه لغزش- و به جای باز کردن مخاطبین، از بلوک های قلم مو مهر و موم شده استفاده کنید.

نحوه انتخاب حلقه اسلیپ پنکیک: پارامترها به ترتیب اولویت

مهندسان و طراحان OEM معمولاً این لیست را تنظیم می کنند و هر محدودیت را قبل از حرکت به محدودیت بعدی حل می کنند.

1. پاکت مکانیکی.حداکثر ارتفاع مجاز، قطر بیرونی موجود، هرگونه نیاز به سوراخ داخلی و رابط نصب. این همان چیزی است که در وهله اول طرح را به سمت پنکیک سوق داد. برای هر چیز دیگری سقف تعیین می کند.
2. مدار را بشمارید و مخلوط کنید.شمارش را به مدارهای برق، کنترل و سیگنال جدا کنید. ترکیب تصمیم می‌گیرد که آیا یک دیسک کافی است یا به یک طرح چند لایه یا ترکیبی نیاز است.
3. جریان و ولتاژ در هر مدار.مدارهای قدرت مواد تماس و عرض مسیر را هدایت می کنند. ولتاژ باعث ایجاد فاصله عایق و استحکام دی الکتریک می شود.
4. نوع سیگنالرمزگذار، اترنت، CAN، RS{1}}485، USB، و HD{2}}SDI هر کدام دارای امپدانس، محافظ و نویز تماس متفاوتی هستند. پروتکل ها را با نام مشخص کنید، نه فقط "سیگنال".
5. سرعت چرخش.RPM پیوسته به اضافه هر مقدار پیک یا کوتاه{0}}. هر دو را بر اساس رتبه بندی سازنده برای قطر دیسک انتخابی تأیید کنید، زیرا رتبه بندی با شعاع تغییر می کند.
6. محیط زیست.محدوده دمای عملیاتی، رطوبت، گرد و غبار، غبار روغن، مشخصات ارتعاش، و درجه IP مورد نیاز.
7. عمر سرویس.کل دورهای مورد انتظار یا ساعات کارکرد، و اینکه آیا واحد قابل سرویس-می باشد.
8. خاتمه و نصب.طول سیم، نوع رابط، و ویژگی‌های نصب (فلنج، سوراخ‌های رزوه‌دار، الگوی شکاف) - معمولاً آخرین جزئیات است، اما اشتباه کردن ساده‌ترین آنهاست.

هنگامی که دو محدودیت با - تضاد دارند، به عنوان مثال، ارتفاع کم و تعداد مدار زیاد -، این نکته مهمی است که باید با سازنده صحبت کرد تا اینکه یک قطعه استاندارد را مجبور کرد.

طراحی مواد و تماس

پشته مواد مقاومت تماس، کف سر و صدا، نرخ سایش و دمای عملیاتی را تعیین می کند.

• سیگنال مخاطبینترکیبات طلا-آلیاژ یا طلا-روی-طلا، مقاومت تماس را زیر چند ده میلیون اهم حفظ می‌کنند و در اتمسفرهای صنعتی مختلط در برابر کدر شدن مقاومت می‌کنند.
• مخاطبین برق.کامپوزیت‌های نقره-گرافیت یا آلیاژهای روکش نقره-برای جریان‌های بالاتر استفاده می‌شوند، جایی که اتلاف گرما و تحمل قوس بیشتر از نویز مطلق اهمیت دارد.
• عایق.ورقه‌های مبتنی بر{0}}Tg FR4، پلی‌آمید یا PTFE-زیاد رایج هستند. ماده انتخاب شده دمای کار را محدود می کند و بر مقاومت در برابر رطوبت تأثیر می گذارد.
• مسکن.آلومینیوم آنودایز شده برای مصارف عمومی-. فولاد ضد زنگ برای محیط‌های دریایی، مواد غذایی یا شستشو-.
• بلبرینگ.بلبرینگ‌های شیاردار عمیق-درزدار یا مهر و موم شده معمولی هستند. کلاس دقت برای برآورده کردن ریزش شعاعی که برس ها تحمل می کنند انتخاب شده است.

محدودیت ها و حالت های رایج شکست

مشخصات واقع بینانه راه هایی را توضیح می دهد که حلقه های لغزنده پنکیک در سرویس با شکست مواجه می شوند.

• ساییدگی برس روی مسیرهای بیرونی با RPM بالا.بیرونی ترین مسیرها بیشترین سرعت لغزش را دارند و سریعترین سایش را دارند. تعیین یک واحد در انتهای بالای RPM نامی آن، عمر را به طور قابل توجهی کوتاه می کند.
• تداخل بین مسیرهای سیگنال مجاور.بدون حلقه های زمین یا جداسازی کافی، رمزگذار یا سیگنال های ویدیویی نویز را از مسیرهای برق مجاور دریافت می کنند.
• ورود در محیط های غبارآلود یا روغنی.بلوک های برس باز ارزان هستند اما زباله ها را جمع می کنند. بلوک ها یا محفظه های مهر و موم شده هزینه بیشتری دارند اما در فاصله زمانی بین خرابی ها بازپرداخت می کنند.
• جهش تماس ناشی از لرزش-.برنامه‌هایی که لرزش قابل توجهی دارند به برس‌های اضافی در هر مسیر و طراحی تماس{0} با فشار بالاتر نیاز دارند.
• افزایش حرارت تحت جریان زیاد مداومپهنای مسیر و تعداد قلم موها باید برای وضعیت ثابت-و نه فقط حداکثر جریان اندازه‌گیری شوند.

هنگامی که به یک حلقه پنکیک سفارشی نیاز دارید

یک قطعه استاندارد با اکثر برنامه‌هایی که محدودیت‌ها رایج هستند، مناسب است: چند مدار قدرت، تعداد انگشت شماری مدار سیگنال، RPM متوسط، محیط داخلی. فراتر از آن، الفحلقه پنکیک سفارشیمعمولاً ارزش بهتری نسبت به وادار کردن یک مدل استاندارد به یک پوشش دشوار ارائه می دهد. محرک های معمول برای سفارشی سازی عبارتند از:

• فضای نصب بسیار نازک-در میلی متر تک رقمی-.
• یک سوراخ داخلی خاص برای کابل ها، شفت ها یا خطوط هیدرولیک.
• انتقال مختلط به - توان بالا-و اترنت گیگابیتی یا HD{2}}SDI در همان واحد نیاز دارد.
• حفاظت IP65 یا بالاتر، یا عملکرد در اتمسفرهای شیمیایی تهاجمی.
• ادغام با فلنج های نصب موجود یا فرمت های اتصال اختصاصی.
• صلاحیت برای معیارهای پذیرش پزشکی، دفاعی یا هوافضا.

خلاصه

هنگامی که فضای محوری محدودیت غالب است و فضایی برای رشد شعاعی وجود دارد، یک حلقه لغزش پنکیک پاسخ درستی است. هندسه مسطح ارتفاع را با قطر عوض می‌کند، و آن معامله واحد طرح‌بندی مسیر -، تعداد برس‌ها، فاصله عایق‌ها، استراتژی محافظ و انتخاب مواد را تغییر شکل می‌دهد. انتخاب را به عنوان یک تصمیم مهندسی به جای جستجوی کاتالوگ در نظر بگیرید: ابتدا پوشش مکانیکی، سپس ترکیب مدار، جریان و ولتاژ، پروتکل های سیگنال، RPM و محیط را به ترتیب تأیید کنید. برای کاربردهای سخت، یک طراحی سفارشی که به درستی مهندسی شده باشد، هر بار بهتر از یک قطعه استاندارد اجباری عمل می کند.