Kun pyörivässä kokoonpanossa on hyvin vähän aksiaalista tilaa, tavallinen sylinterimäinen liukurengas on usein liian korkea mahtumaan paneelin taakse, robottiliitoksen sisään tai pyörivän pöydän alle. Pannukakun liukurengas ratkaisee tämän asettamalla johtavat polut litteäksi levylle, pitämällä asennuskorkeuden alhaisena siirtäen silti tehoa, ohjaussignaaleja ja dataa kiinteän ja pyörivän puolen välillä.
Tässä oppaassa kerrotaan, mikä pannukakun liukurengas on, miten se eroaa kapselista, -reiän ja rummun suunnittelun kautta, mitkä tekniset tiedot ovat tärkeimpiä ennen tilaamista ja milloinmukautettu liukurengason parempi vastaus kuin tavallinen osa.
Mikä on Pancake Slip Ring?
Pannukakun liukurengas on litteä pyörivä sähköliitin. Sen sijaan, että johtavia renkaita pinottaisiin pitkin pitkää lieriömäistä runkoa, johtavat radat sijaitsevat levyn-muotoisella staattorilla, ja harjat koskettavat niitä roottorin pyöriessä. Tuloksena on erittäin lyhyt asennuskorkeus ja verrattain suurempi ulkohalkaisija.
Näet useita nimiä samalle tuoteperheelle, eivätkä ne aina ole identtisiä:
- Pannukakun liukurengas- alan yleinen termi litteän levyn asettelulle.
- Litteä liukurengastailevyn liukurengas- käytetään vaihtokelpoisesti, yleensä korostaen matalan-profiilin muotoa.
- PCB liukurengas- osajoukko, jossa johtavat raidat syövytetään painetulle piirilevylle. Piirilevyn rakentaminen on yleistä pannukakkumalleissa, mutta se on teknisesti valmistusmenetelmä, ei synonyymi. Katso tästä yleiskatsauksesta staattorin rakennetta tarkemminPCB-staattorit pannukakkujen liukurenkaissa.
Sähköinen toiminto on sama kuin mikä tahansa muu liukurengas: jatkuva tehon tai signaalin siirto pyörivän liitännän kautta ilman kaapelikäärettä. Mekaaninen kompromissi- tekee pannukakun suunnittelusta erottuvan - se palauttaa aksiaalisen korkeuden ja pyytää vastineeksi radiaalista tilaa.
Milloin sinun pitäisi käyttää Pancake Slip Ring -rengasta?
Pannukakkurengas on yleensä oikea valinta, kun kolme ehtoa kohtaa samanaikaisesti:
- Järjestelmä tarvitsee jatkuvaa tai toistuvaa pyöritystä.
- Kaapelit eivät saa kiertyä, väsyä tai kiertyä akselin ympärille.
- Asennuskorkeus on rajoittava tekijä, mutta säteittäinen välys riittää leveämmälle komponentille.
Jos vain yksi tai kaksi näistä ehdoista on olemassa, toinenliukurengastyyppivoi palvella paremmin. Tyypillisiä käyttötapauksia ovat robotti-pää-varren työkalut, pyörivät indeksointipöydät, joiden nopeus on alle 100 rpm, kompaktit automaatiokennot, kamera- ja anturialustat, lääketieteen ja laboratorion pyörivät kalusteet, pakkauskoneet ja litteän paneelin taakse piilotetut levysoittimet.
Onko Pancake Slip Ring oikea malliisi?
| Suunnittelun kunto | Pancake Slip Ring |
|---|---|
| Asennuskorkeus alle 25 mm, säteittäinen tila 60 mm tai enemmän | Hyvä istuvuus |
| Pyörimisnopeus alle noin 250 rpm, jatkuva käyttö | Hyvä istuvuus |
| Sekajännite | Hyvä istuvuus oikealla asettelulla |
| Pyörimisnopeus yli 500 rpm tai jatkuva korkea{1}}virtakuormitus | Tarkista vaihtoehtoja tai pyydä mukautettua arviointia |
| Tiukka radiaalinen tilaraja, mutta aksiaalinen korkeus on antelias | Ei sovi - harkitse kapselia |
| Tarvitset suuren keskireiän{0}}akselille tai nesteputkelle | Ei sovi - harkitse läpi-reikä |
| Voimakasta tärinää, iskua tai ankarasti suljettu ympäristö | Räätälöity arviointi vaaditaan |
Miksi pannukakun liukurenkaat säästävät aksiaalista tilaa
Kompakteissa koneissa aksiaalikorkeutta on yleensä vaikeampi varata kuin radiaalista leveyttä. Robottiranteessa, pyörivässä indeksaattorissa tai anturitornissa voi olla vain 15–25 mm pystysuoraa tilaa pyörivän levyn takana. Kapselimalli, jonka pituus on 60–80 mm, ei yksinkertaisesti sovi. Litteä liukurengas, jolla on sama piiriluku, voi pudota tähän tilaan, koska kosketinreitit on järjestetty ulospäin ylöspäin sijasta.
Tästä syystä pannukakkujen liukurenkaita esiintyy useammin OEM-laitteissa kuin yleisissä-käyttöasennuksissa: osa on muotoiltu kiinteän mekaanisen kuoren ympärille, ei päinvastoin.
Voivatko Pancake Slip Rings siirtää tehoa ja dataa yhdessä?
Kyllä, mutta ulkoasulla on väliä. Pannukakun liukurengas voidaan suunnitella kuljettamaan tasavirtaa, AC-ohjauspiirejä, lähettimen palautetta, CAN-, RS-485-, USB 2.0- ja Gigabit Ethernet -liitäntää samassa kokoonpanossa. Virhe on käsitellä kaikkia piirejä keskenään vaihdettavissa olevina. He eivät ole.
| Piirin tyyppi | Tyypillinen alue | Pääasiallinen suunnitteluyritys |
|---|---|---|
| DC teho | 5–48 V, 1–10 A per rengas | Renkaan leveys, kosketusvastus, lämmönpoisto |
| Hitaat{0}}nopeudet digitaaliset signaalit (CAN, RS-485) | Jopa ~1 Mbps | Kierretty{0}}parireititys, erotus virtarenkaista |
| Enkooderin palaute (inkrementaalinen, absoluuttinen) | A/B/Z tai SSI/BiSS | Differentiaaliparit, suojaus, hiljainen lattia |
| Nopea{0}}data (Ethernet, USB) | 100 Mbps – 1 Gbps | Impedanssin ohjaus, erilliset kanavat, EMI-eristys - katso meidänEthernet-liukurenkaan suunnitteluopas |
| Video (HD{0}}SDI, analoginen) | Jopa 3G-SDI | 75 Ω sovitus, koaksiaalikytkentä, paluuhäviö |
Jos Ethernet, enkooderin palaute tai analoginen video on samalla levyllä virran kanssa, näiden renkaiden sijainti, suojausstrategia ja kaapelin reititys on määritettävä ennen asettelun lukitsemista. Häiriöiden korjaaminen koneen rakentamisen jälkeen on paljon kalliimpaa kuin tunnin käyttäminen asettelun tarkistamiseen alussa.
Pancake Slip Ring vs. muut liukurengastyypit
| Ominaisuus | Pannukakku | Kapseli | -Reiän kautta | Rumpu |
|---|---|---|---|---|
| Muoto | Litteä levy | Pieni sylinteri | Sylinteri keskireiällä | Pitkä sylinteri |
| Säästää aksiaalisen korkeuden | Kyllä | Rajoitettu | Rajoitettu | Ei |
| Säästää säteittäistä tilaa | Ei | Kyllä | Riippuu reiän koosta | Kyllä |
| Keskitä{0}}reiän läpi | Valinnainen, rajoitettu | Ei | Kyllä (pääominaisuus) | Valinnainen |
| Tyypillinen piirien lukumäärä | 2–56 | 2–24 | 4–100+ | 10–100+ |
| Tyypillinen nopeusalue | Matalasta kohtalaiseen | Kohtalainen | Kohtalainen tai korkea | Kohtalainen |
| Parasta varten | Korkeus{0}}rajoitettu kokoonpano | Tarvitaan kompakti halkaisija | Ohjaa-akselin tai nesteen läpi | Suuri piirin tiheys |
Lyhin päätöksen sääntö: valitse pannukakku, kun korkeus on suurin ongelma, akapselin liukurengaskun halkaisija on suurin ongelma, ja a-reiän liukurenkaan läpikun akselin, pneumaattisen johdon tai kaapelinipun täytyy kulkea keskustan läpi. Jos haluat syvemmän vertailun, katsoläpi-reiän vs pannukakku liukurengas.
Tärkeimmät tiedot, jotka on vahvistettava ennen tilaamista
Pyyntö, kuten "Tarvitsemme tasaisen liukurenkaan" ei riitä luotettavaan tarjoukseen. Alla olevia tietoja insinööritiimi pyytää suunnittelun arvioinnin aikana.
Mekaaninen tarkistuslista
- Suurin ulkohalkaisija ja pienin sisähalkaisija
- Suurin asennuskorkeus
- Asennusreikäkuvio PCD:llä ja ruuvikoolla
- Kaapelin ulostulon suunta ja pituus
- Liittimen tyyppi, jos se on ennalta{0}}päätetty
- Kotelo tai avoin{0}}lautarakennus
- CAD-piirustus tai 3D-malli ympäröivästä kirjekuoresta
Sähköinen tarkistuslista
- Virtapiirien lukumäärä, jännite ja virta piiriä kohti
- Signaalipiirien lukumäärä protokollan mukaan ryhmiteltynä
- Maadoitus- ja eristysvaatimukset
- Suojaus herkille linjoille
- Virran ja nopean{0}}tiedon erottelu
Signaalin tarkistuslista
- Protokolla (CAN, RS-485, Ethernet, USB, HD-SDI, enkooderityyppi)
- Vaadittu tiedonsiirtonopeus
- Kaapelin tyyppi ja impedanssi
- Hyväksyttävä melutaso tai BER-tavoite
- Mikä tahansa loppuasiakkaan vaatima testistandardi
Ympäristön ja elinkaaren tarkistuslista
- Käyttölämpötila-alue
- Pöly, kosteus, kemiallinen altistuminen
- PakollinenIP-luokitusperIEC 60529
- Tärinä- ja iskuprofiili
- Pyörimisnopeus ja toimintajakso (jatkuva, ajoittainen)
- Odotettu käyttöikä kierroksina tai tunteina
- Pääsy huoltoon asennuksen jälkeen
Kuinka valita oikea pannukakkurengas
Vaihe 1. Määritä ensin tilakirjekuori.Varmista käytettävissä oleva korkeus, ulkohalkaisija ja keskivälys ennen kuin keskustelet piireistä. Mekaaninen kirjekuori on ensimmäinen suodatin - jos pannukakku ei mahdu, mikään sähköinen optimointi ei auta.
Vaihe 2. Erottele teho- ja signaaliluettelot.Piiritaulukko, jossa on jännite, virta, protokolla ja kaapelityyppi, on hyödyllisempi kuin yksittäinen numero, kuten "12 kanavaa".
Vaihe 3. Tarkista pyörimisnopeus ja käyttösuhde.Pannukakkumalli on mukava pienillä tai kohtalaisilla nopeuksilla. Yli 500 rpm:n kulumisella, harjan melulla ja ulkoreunan -lineaarisella nopeudella alkaa olla merkitystä, ja ne on tarkistettava tapauskohtaisesti.
Vaihe 4. Tarkista signaalin eheysriski.Merkitse nopeat{0}}data-, enkooderi- ja analogiset signaalit erikseen ja päätä suojauksesta ja kanavien sijoittelusta ajoissa.
Vaihe 5. Päätä vakio tai mukautettu. A tavallinen pannukakun liukurengastoimii, kun piirien lukumäärä, koko ja protokollat sopivat olemassa olevaan malliin. Muuten mukautettu versio on kustannustehokkaampi- kuin ympäröivän koneen uudelleensuunnittelun pakottaminen.
Vakio vs. mukautetut pannukakkurenkaat
| Sinun tilanteesi | Normaali pannukakku | Mukautettu pannukakku |
|---|---|---|
| Yhteinen piiriluku, yksinkertainen DC + pieni-nopeussignaali | Kyllä | Yleensä ei tarvita |
| Tiukka, ei--standardi kiinnityskuvio tai kaapelin suunta | Rajoitettu | Suositeltava |
| Sekoitettu teho ja nopea{0}}data samalla levyllä | Rajoitettu | Suositeltava |
| Erityinen kotelo, tiiviste tai materiaali (puhdastila, elintarvike{0}}laatu) | Ei | Pakollinen |
| Tilavuus alle 20 yksikköä ja vakioluettelo vastaa spesifikaatiota | Kyllä | Valinnainen |
Tekninen tapaustutkimus: Kompakti tarkastuslevysoitin
Tyypillinen tiedustelu: visio-tarkistuslautanen, jossa on 22 mm:n asennuskorkeus, 90 mm:n ulkohalkaisija vapaa, jatkuva pyörimisnopeus 60 rpm ja piiriluettelo 24 V DC tehosta, absoluuttinen kooderi ja 100 Mbps Ethernet kameraan.
Mekaaninen vaippa sulki pois kapselin ja läpi{0}}reiän ensimmäisenä päivänä. Pannukakkujen asettelu vahvistettiin ensimmäisessä katsauksessa, mutta alkuperäinen piirisuunnitelma asetti Ethernet-parin 24 V renkaan viereen. Suunnittelun tarkistuksen aikana erotimme ne kahdella suojarenkaalla, lisäsimme Ethernet-parin alle sisemmän maadoitusrenkaan ja käytimme ohjattua -impedanssireititystä staattorissa. Esituotantonäyte läpäisi jatkuvuuden, eristysvastuksen (suurempi tai yhtä suuri kuin 500 MΩ 500 V DC:ssä), dielektrisen lujuuden (1000 V AC 60 s) ja 5 miljoonan kierroksen kestotestin. Oppitunti oli tuttu: tasainen profiili ei yksinään takaa suorituskykyä - renkaan sijoittelua, suojausta ja testikuria viimeistelemään työtä.
Yleiset virheet vältettävät
Ensimmäinen virhe on käsitellä "pannukakkua" synonyymina "kompakti". Se on kompakti korkeudeltaan, ei halkaisijaltaan. Jos säteittäinen tilasi on myös rajallinen, keskustelun tulisi alkaa toisesta liukurengasperheestä.
Toinen virhe on jättää signaaliprotokollat määrittelemättä. "Jotkut signaalilinjat" ei ole eritelmä. Ethernetillä, kooderilla ja analogisella videolla on kullakin oma asettelunsa, suojauksensa ja testivaatimukset.
Kolmas virhe on virran aliarviointi rengasta kohti. Litteä kiekko haihduttaa lämpöä eri tavalla kuin lieriömäinen runko. Renkaan leveys ja kontaktimateriaali asettavat käytännön virtarajan, eivät pelkästään luettelonumeroa.
Neljäs virhe on se, että liukurenkaiden toimittaja otetaan mukaan liian myöhään. Kun kotelo, moottori ja anturi on kiinnitetty, liukurenkaan jäljellä oleva tila on usein väärän muotoinen. Toimittajan tuominen mekaanisen layoutin aikana säästää ainakin yhden version.
FAQ
K: Mikä on Pancake Slip Ring?
V: Pannukakun liukurengas on litteä pyörivä sähköliitin, jossa on johtavia raitoja, jotka on järjestetty levyn muotoiselle staattorille. Se välittää tehoa ja signaaleja pyörivän liitännän kautta pitäen asennuskorkeuden lyhyenä, minkä vuoksi sitä kutsutaan joskus litteäksi liukurenkaaksi tai levyn liukurenkaaksi.
K: Milloin minun pitäisi käyttää Pancake Slip -rengasta kapselin sijaan?
V: Valitse pannukakku, kun aksiaalinen korkeus on rajoittava tekijä ja sinulla on säteittäistä tilaa. Valitse kapseli, kun kuoren halkaisija on tiukka, mutta sinulla on tarpeeksi korkeutta pienelle lieriömäiselle rungolle.
K: Soveltuvatko pannukakkurenkaat nopeaan{0}}pyöritykseen?
V: Ne ovat mukavimpia alhaisilla tai kohtalaisilla nopeuksilla, tyypillisesti useisiin satoihin kierroksiin minuutissa. Tämän yläpuolella ulkoreunan-lineaarinen nopeus, harjan kuluminen ja signaalikohina alkavat olla tärkeitä, ja suunnittelu vaatii tapauskohtaista-tarkistusta.
K: Voiko Pancake Slip Ring lähettää Ethernetin tai USB:n?
V: Kyllä. Gigabit Ethernet, 100 Mbps Ethernet ja USB 2.0 voidaan kaikki toteuttaa pannukakkumallilla, mutta ne tarvitsevat impedanssi-ohjatun reitityksen, erilliset kanavat ja suojauksen viereisiltä virtarenkailta. Keskustele protokollasta toimittajan kanssa ennen kuin asettelu lukitaan.
K: Mitä eroa on PCB-liukurenkaalla ja pannukakun liukurenkaalla?
V: Piirilevyn liukurengas kuvaa rakennusmenetelmää - johtavat radat syövytetään painetulle piirilevylle. Pannukakku kuvaa yleistä muotoa. Useimmissa nykyaikaisissa pannukakkujen liukurenkaissa käytetään PCB-staattoria, mutta kaikki PCB-pohjaiset liukurenkaat eivät ole pannukakkuja.
K: Mitä tietoja tarvitaan mukautettuun pannukakkurengastarjoukseen?
V: Vähintään: asennuskuori, piiriluettelo jännitteellä ja virralla teholinjaa kohti ja protokollaa signaalilinjaa kohti, pyörimisnopeus, käyttöjakso, käyttöympäristö, IP-tavoiteluokitus ja odotettu määrä. Piirustus ympäröivästä kokoonpanosta lyhentää suunnittelun tarkastelua merkittävästi.
K: Kuinka kauan pannukakun liukurengas kestää?
V: Käyttöikä riippuu pyörimisnopeudesta, nykyisestä kuormituksesta, kosketusmateriaalista ja ympäristöstä. Hyvin -suunnitellut yksiköt saavuttavat rutiininomaisesti kymmeniä miljoonia kierroksia jatkuvassa alhaisella-nopeuksilla, mutta luku on vahvistettava suhteessa käyttöjaksoon.
Yhteenveto
Pannukakkurenkaat ovat käytännöllinen vastaus, kun pyörivä kokoonpano on leipäviipaleen korkeus ja tarkkuusinstrumentin budjetti. Ne vapauttavat aksiaalista tilaa, tukevat sekoitettua tehon ja signaalin siirtoa ja sopeutuvat hyvin OEM:n mekaanisiin verhoihin -, jos säteittäinen tila, pyörimisnopeus ja signaalin asettelu tarkistetaan rehellisesti alusta alkaen.
Jos sinulla on asennuskuori ja piiriluettelo, se riittää aloittamiseen. Siitä eteenpäin valinta standardin välilläpannukakun liukurengasja amukautettu suunnitteluyleensä selviää ensimmäisessä teknisessä katsauksessa. Hankkeisiin, jotka sisältävät herkkiä palautesignaaleja tai visiojärjestelmiä pyörivillä alustoilla, omistettusignaalin liukurengasresurssit robotiikkaan ja UAV:henkannattaa myös lukea ennen kyselyä.