Когато въртящият се възел има много малко аксиално пространство, стандартният цилиндричен плъзгащ пръстен често е твърде висок, за да се побере зад панел, вътре в съединение на робот или под въртяща се маса. Плъзгащият пръстен за палачинки решава това, като полага проводящите пътища плоски върху диск, поддържайки ниска височина на монтаж, като същевременно предава мощност, контролни сигнали и данни между неподвижни и въртящи се страни.
Това ръководство обяснява какво представлява пръстенът за палачинки, как се различава от капсулата, чрез -дизайн на отвор и барабан, кои спецификации са най-важни преди поръчка и когаплъзгащ се пръстен по поръчкае по-добрият отговор от стандартна част.
Какво представлява пръстенът за палачинки?
Плъзгащият пръстен за палачинки е плосък въртящ се електрически конектор. Вместо да подреждат проводящи пръстени по протежение на дълго цилиндрично тяло, проводящите пътеки се намират върху статор с форма на диск-с четки, контактуващи с тях, докато роторът се върти. Резултатът е много малка монтажна височина и сравнително по-голям външен диаметър.
Ще видите няколко имена, използвани за едно и също семейство продукти и те не винаги са идентични:
- Пръстен за палачинки- общият индустриален термин за оформлението на плосък диск.
- Плосък плъзгащ пръстенилиплъзгащ пръстен на диска- се използва взаимозаменяемо, като обикновено подчертава ниската-форма на профила.
- Плъзгащ пръстен за PCB- подгрупа, при която проводящите пътеки са гравирани върху печатна платка. Конструкцията на печатни платки е често срещана в дизайна на палачинки, но технически е метод на производство, а не синоним. За по-отблизо конструкцията на статора вижте този преглед наPCB статори в контактни пръстени за палачинки.
Електрическата функция е същата като на всеки друг контактен пръстен: непрекъснат трансфер на мощност или сигнали през въртящ се интерфейс, без обвиване на кабела. Механичният компромис-е това, което прави дизайна на палачинката отличителен - той връща аксиалната височина и в замяна иска радиално пространство.
Кога трябва да използвате пръстен за палачинки?
Плъзгащият пръстен за палачинки обикновено е правилният избор, когато три условия се подреждат едновременно:
- Системата се нуждае от непрекъснато или многократно въртене.
- Кабелите не трябва да се усукват, уморяват или увиват около оста.
- Височината на монтаж е ограничаващият фактор, но има достатъчно радиално разстояние за по-широк компонент.
Ако са налице само едно или две от тези условия, друготип хлъзгащ пръстенможе да служи по-добре. Типичните случаи на употреба включват роботизирани крайни-на-инструменти, въртящи се индексиращи маси под 100 оборота в минута, компактни клетки за автоматизация, камери и сензорни платформи, медицински и лабораторни въртящи се приспособления, опаковъчни машини и въртящи се маси, скрити зад плосък панел.
Пръстенът за палачинки подходящ ли е за вашия дизайн?
| Проектно състояние | Пръстен за палачинки |
|---|---|
| Височина на монтаж под 25 mm, радиално разстояние 60 mm или повече | Добре пасва |
| Скорост на въртене под приблизително 250 rpm, непрекъснат режим | Добре пасва |
| Смесено захранване с ниско{0}}напрежение плюс сигнали (CAN, RS-485, енкодер) | Добро прилягане с подходящо оформление |
| Скорост на въртене над 500 rpm или продължителни високи-токови натоварвания | Прегледайте алтернативите или заявете персонализирана оценка |
| Строго радиално ограничение на пространството, но аксиалната височина е щедра | Не е подходящ - помислете за капсула |
| Имате нужда от голям централен проходен{0}}отвор за вал или флуидна линия | Не е подходящ - помислете за-отвор |
| Силна вибрация, удар или сурова запечатана среда | Необходима е персонализирана оценка |
Защо пръстените за палачинки спестяват аксиално пространство
При компактните машини аксиалната височина обикновено се запазва по-трудно от радиалната ширина. Китката на робот, въртящият се индексатор или сензорната купола може да имат само 15–25 mm вертикално пространство зад въртящата се плоча. Дизайн на капсула с дължина 60–80 mm просто няма да пасне. Плосък контактен пръстен със същия брой вериги може да падне в това пространство, тъй като контактните пътища са подредени навън вместо нагоре.
Това е и причината плъзгащите пръстени за палачинки да се появяват по-често в OEM оборудване, отколкото в-инсталации с общо предназначение: частта е оформена около фиксирана механична обвивка, а не обратното.
Могат ли Pancake Slip Rings да предават мощност и данни заедно?
Да, но оформлението има значение. Плъзгащият пръстен за палачинки може да бъде проектиран да пренася постояннотоково захранване, вериги за управление на променлив ток, обратна връзка на енкодера, CAN, RS-485, USB 2.0 и Gigabit Ethernet на един и същи модул. Грешката е да се третират всички вериги като взаимозаменяеми. Те не са.
| Тип верига | Типичен диапазон | Основна грижа за дизайна |
|---|---|---|
| DC захранване | 5–48 V, 1–10 A на пръстен | Ширина на пръстена, контактно съпротивление, разсейване на топлината |
| Ниско{0}}скоростни цифрови сигнали (CAN, RS-485) | До ~1 Mbps | Маршрутизиране по-усукана двойка, отделяне от силовите пръстени |
| Обратна връзка от енкодера (инкрементална, абсолютна) | A/B/Z или SSI/BiSS | Диференциални двойки, екраниране, ниско ниво на шума |
| Високо{0}}скоростни данни (Ethernet, USB) | 100 Mbps – 1 Gbps | Контрол на импеданса, специални канали, EMI изолация - вижте нашияРъководство за проектиране на Ethernet контактен пръстен |
| Видео (HD-SDI, аналогово) | До 3G-SDI | 75 Ω съгласуване, коаксиално свързване, обратна загуба |
Ако Ethernet, обратната връзка на енкодера или аналоговото видео се намират на същия диск като захранването, позицията на тези пръстени, екраниращата стратегия и маршрутизирането на кабела трябва да бъдат определени, преди оформлението да бъде заключено. Да се опитвате да коригирате смущенията, след като машината е построена, е много по-скъпо, отколкото да отделите един час за преглед на оформлението в началото.
Плъзгащ пръстен за палачинки срещу други видове плъзгащи се пръстени
| Характеристика | палачинка | Капсула | Чрез-Bore | Барабан |
|---|---|---|---|---|
| Форма | Плосък диск | Малък цилиндър | Цилиндър с централен отвор | Дълъг цилиндър |
| Спестява аксиална височина | да | Ограничен | Ограничен | не |
| Спестява радиално пространство | не | да | Зависи от размера на отвора | да |
| Центрирайте през-дупка | По желание, ограничено | не | Да (основна функция) | Не е задължително |
| Типичен брой вериги | 2–56 | 2–24 | 4–100+ | 10–100+ |
| Типичен диапазон на скоростта | Ниска до умерена | Умерен | Умерено до високо | Умерен |
| Най-доброто за | Сглобки с-ограничена височина | Нуждае се от компактен диаметър | Преминава-през вал или течност | Висока плътност на веригата |
Правилото за най-кратко решение: изберете палачинка, когато височината е основният проблем, aплъзгащ пръстен на капсулатакогато диаметърът е основният проблем, и aчрез -плъзгащ пръстен на отворакогато вал, пневматична линия или кабелен сноп трябва да премине през центъра. За по-задълбочено сравнение вижтепрез-дупка срещу плъзгащ пръстен за палачинки.
Основни спецификации за потвърждение преди поръчка
Заявка като „имаме нужда от плосък контактен пръстен“ не е достатъчна за надеждна оферта. Информацията по-долу е това, което инженерният екип ще поиска по време на прегледа на проекта.
Механичен контролен списък
- Максимален външен диаметър и минимален вътрешен диаметър
- Максимална монтажна височина
- Схема на монтажен отвор, с PCD и размер на винта
- Посока и дължина на изхода на кабела
- Тип конектор, ако-е прекратен
- Покрита или отворена{0}}конструкция на дъски
- CAD чертеж или 3D модел на околната обвивка
Електрически контролен списък
- Брой силови вериги, с напрежение и ток на верига
- Брой сигнални вериги, групирани по протокол
- Изисквания за заземяване и изолация
- Екраниране за чувствителни линии
- Разграничение между захранването и високо{0}}скоростните данни
Контролен списък за сигнали
- Протокол (CAN, RS-485, Ethernet, USB, HD-SDI, тип енкодер)
- Необходима скорост на предаване на данни
- Вид и импеданс на кабела
- Приемливо ниво на шум или цел за BER
- Всеки тестов стандарт, изискван от крайния клиент
Контролен списък за околната среда и жизнения цикъл
- Работен температурен диапазон
- Прах, влага, химическо излагане
- ЗадължителноIP рейтингперIEC 60529
- Вибрационен и ударен профил
- Скорост на въртене и работен цикъл (непрекъснато, периодично)
- Очакван експлоатационен живот в обороти или часове
- Достъп за поддръжка след монтажа
Как да изберете правилния пръстен за палачинки
Стъпка 1. Първо дефинирайте пространствената обвивка.Потвърдете наличната височина, външен диаметър и централно разстояние, преди да обсъждате вериги. Механичната обвивка е първият филтър - ако една палачинка не пасва, никаква електрическа оптимизация няма да помогне.
Стъпка 2. Отделете списъци за захранване и сигнал.Таблица на вериги с напрежение, ток, протокол и тип кабел е по-полезна от едно число като "12 канала".
Стъпка 3. Проверете скоростта на въртене и работния цикъл.Дизайнът на палачинка е удобен при ниски до умерени скорости. Над 500 оборота в минута износването на контакта, шумът от четките и линейната скорост на външния-ръб започват да имат значение и трябва да се преглеждат за всеки отделен случай.
Стъпка 4. Преглед на риска за целостта на сигнала.Маркирайте поотделно високо{0}}скоростните данни, енкодера и аналоговите сигнали и вземете решение относно екранирането и разположението на канала навреме.
Step 5. Decide standard or custom. A стандартен пръстен за палачинкиработи, когато броят на вашите вериги, размерът и протоколите отговарят на съществуващ модел. В противен случай персонализираната версия е по-{1}}рентабилна от принудителното препроектиране на заобикалящата машина.
Стандартни срещу персонализирани пръстени за палачинки
| Вашата ситуация | Стандартна палачинка | Палачинка по поръчка |
|---|---|---|
| Брой общи вериги, прост DC + сигнал с ниска-скорост | да | Обикновено не е необходимо |
| Стегнат, не-стандартен модел на монтаж или посока на кабела | Ограничен | Препоръчва се |
| Смесена мощност и високо{0}}скоростни данни на един и същи диск | Ограничен | Препоръчва се |
| Специален корпус, уплътнение или материал (чисти помещения, хранителен-клас) | не | Задължително |
| Обем под 20 единици и стандартен каталог отговаря на спецификацията | да | Не е задължително |
Инженерен казус: Компактен грамофон за проверка
Типично запитване: грамофон за визуална-инспекция с 22 mm налична височина за монтаж, 90 mm свободен външен диаметър, непрекъснато въртене при 60 rpm и списък на вериги от 24 V DC захранване, абсолютен енкодер и 100 Mbps Ethernet към камерата.
Механичната обвивка изключва капсула и проходен -отвор в първия ден. Оформлението на палачинка беше потвърдено при първия преглед, но първоначалният схемен план постави Ethernet двойката в съседство с 24 V пръстена. По време на прегледа на дизайна ги разделихме с два предпазни пръстена, добавихме вътрешен заземен пръстен под Ethernet двойката и използвахме контролирано-импедансно насочване към статора. Проба от пред{6}}производство премина непрекъснатост, изолационно съпротивление (по-голямо или равно на 500 MΩ при 500 V DC), диелектрична якост (1000 V AC за 60 s) и тест за живот на 5 милиона оборота. Урокът беше познат: плоският профил сам по себе си не гарантира производителност - поставянето на пръстена, екранирането и дисциплината при тестване довършват работата.
Често срещани грешки, които трябва да избягвате
Първата грешка е да се третира "палачинка" като синоним на "компактен". Компактен е на височина, а не на диаметър. Ако вашето радиално пространство също е ограничено, разговорът трябва да започне с друго семейство пръстени.
Втората грешка е оставянето на сигналните протоколи недефинирани. „Някои сигнални линии“ не е спецификация. Ethernet, енкодерът и аналоговото видео имат свои собствени изисквания за оформление, екраниране и тестване.
Третата грешка е подценяването на тока на пръстен. Плоският диск разсейва топлината по различен начин от цилиндричното тяло. Ширината на пръстена и контактният материал определят практическото ограничение на тока, а не само каталожният номер.
Четвъртата грешка е включването на доставчика на контактни пръстени твърде късно. Докато корпусът, моторът и енкодерът са фиксирани, оставащото пространство за контактния пръстен често е с грешна форма. Въвеждането на доставчика по време на механичното оформление спестява поне една ревизия.
ЧЗВ
Въпрос: Какво представлява пръстенът за палачинки?
О: Плъзгащият пръстен за палачинки е плосък въртящ се електрически съединител с проводящи пътеки, разположени върху статор с форма на диск-. Той предава мощност и сигнали през въртящ се интерфейс, като същевременно поддържа къса височина на монтажа, поради което понякога се нарича плосък плъзгащ пръстен или дисков плъзгащ пръстен.
Въпрос: Кога трябва да използвам пръстен за палачинки вместо капсула?
О: Изберете палачинка, когато аксиалната височина е ограничаващият фактор и имате радиално свободно пространство. Изберете капсула, когато обвивката с диаметър е тясна, но имате достатъчно височина за малко цилиндрично тяло.
Въпрос: Плъзгащите пръстени за палачинки подходящи ли са за високо-скоростно въртене?
О: Те са най-удобни при ниски до умерени скорости, обикновено до няколкостотин оборота в минута. Над това, линейната скорост на външния-ръб, износването на четките и шумът на сигнала започват да имат значение и дизайнът се нуждае от преглед--отделно.
В: Може ли Pancake Slip Ring да предава Ethernet или USB?
A: Да. Gigabit Ethernet, 100 Mbps Ethernet и USB 2.0 могат да бъдат внедрени в палачинков дизайн, но те се нуждаят от импедансно-контролирано маршрутизиране, специални канали и екраниране от съседни захранващи пръстени. Обсъдете протокола с доставчика, преди оформлението да бъде заключено.
В: Каква е разликата между ПХБ Плъзгащ пръстен и Плъзгащ пръстен за палачинки?
О: Плъзгащият пръстен на PCB описва метода на конструиране - проводящите пътеки са гравирани върху печатна платка. Палачинката описва цялостната форма. Повечето модерни плъзгащи се пръстени тип "палачинка" използват статор на печатна платка, но не всеки плъзгащ пръстен, базиран на печатна платка, е "палачинка".
В: Каква информация е необходима за персонализирана оферта за пръстени за палачинки?
О: Най-малко: инсталационен плик, списък на вериги с напрежение и ток за захранваща линия и протокол за сигнална линия, скорост на въртене, работен цикъл, работна среда, целеви IP рейтинг и очаквано количество. Чертеж на заобикалящия монтаж съкращава значително прегледа на дизайна.
В: Колко дълго издържа пръстенът за палачинки?
A: Експлоатационният живот зависи от скоростта на въртене, текущото натоварване, контактния материал и околната среда. Добре-проектираните модули рутинно достигат десетки милиони обороти при продължителна работа с ниска-скорост, но цифрата трябва да бъде потвърдена спрямо конкретния работен цикъл.
Резюме
Плъзгащите се пръстени за палачинки са практическият отговор, когато въртящ се комплект има височината на филия хляб и бюджета на прецизен инструмент. Те освобождават аксиално пространство, поддържат смесено предаване на мощност и сигнал и се адаптират добре към OEM механични обвивки - при условие, че радиалното пространство, скоростта на въртене и оформлението на сигнала са прегледани честно от самото начало.
Ако имате инсталационен плик и списък с вериги, това е достатъчно, за да започнете. От там изборът между стандартпръстен за палачинкии аперсонализиран дизайнобикновено става ясно при първия технически преглед. За проекти, включващи чувствителни сигнали за обратна връзка или системи за визуализация на въртящи се платформи, специалниятресурси за сигнални пръстени за роботика и UAVсъщо може да си струва да прочетете преди вашето запитване.