CN105504564A - 一种用于擦玻璃机器人的同步带及其制造方法 - Google Patents

一种用于擦玻璃机器人的同步带及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于擦玻璃机器人的同步带，同步带由胶料和强力线绳浇注而成，所述胶料包括以下组分，各组分按重量份计：25-45份氯磺化聚乙烯、20-40份苯乙烯-丁二烯-异戊二烯橡胶、10-30份二氧化硅制品、6-10份炭黑、4-5份硫化剂、1-3份软化剂、1.0-1.5份促进剂、0.5-0.7份防老剂。

Description

一种用于擦玻璃机器人的同步带及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种同步带，尤其涉及一种用于擦玻璃机器人的同步带及其制造方法。
背景技术
随着国内经济的发展，城市高层建筑成倍的增长，衍生出繁重的壁面清洗任务，许多国家已对建筑壁面的清洗要求做出了明确规定，目前大部分的高楼外壁玻璃采用人工清洗完成，这种方式不仅投入大、效率低，还极其危险。另一方面，越来越奇特的建筑结构使清洗的难度成倍增加，采用传统的清洗方法已无能为力。擦玻璃机器人应运而生，其采用人工智能技术，除了会自动导航路径外，还能自动擦完整片玻璃后自动停止。擦玻璃机器人的使用将大大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，具有相当的社会、经济意义和广阔的应用前景。
目前市场上已经有各种各样的擦玻璃机器人，常用的擦玻璃机器人一般包括控制单元、驱动单元、行走单元、吸附装置和清洁单元。擦玻璃机器人通过控制单元控制驱动单元，从而驱动行走单元行走，并通过吸附装置吸附在玻璃上。行走单元中的行走装置可使擦玻璃机器人在玻璃工作表面行走时保持比较平稳的状态，而没有震动。常见的擦玻璃机器人的行走单元则是通过同步带实现在玻璃上的移动。同步带是一根内周表面设有等间距齿形的环行带，转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。传输用同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大。擦玻璃机器人一般需要在玻璃上不断的行走，对玻璃进行擦洗，才能保证玻璃擦洗均匀干净。然而，当玻璃湿润以后，同步带与湿玻璃之间的摩擦系数大大降低，导致机器在玻璃上打滑而不能正常运行，严重的甚至还会掉落，危及窗下行人的安全。因而，控制擦玻璃机器人的同步带与干、湿玻璃间的摩擦系数成为擦玻璃机器人能否正常运作的关键问题之一。
目前常见的同步带表面材料有聚氨酯橡胶、丁腈橡胶、硅胶等。聚氨酯橡胶是早期的同步带主体经常采用的材料，聚氨酯橡胶具有一般液体橡胶的优点，耐磨性好、工艺简单、成型方便，但是，聚氨酯橡胶的耐热和耐水性较差，在80℃左右就容易发粘，在潮湿的环境下容易水解，导致同步带的强度明显下降，另外聚氨酯材料与干玻璃的摩擦系数为3.7、与湿玻璃摩擦系数0.4。丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强，但是，丁腈橡胶耐低温性差、耐臭氧性差，绝缘性能低劣，弹性稍低。丁腈胶材料与干玻璃的摩擦系数为1.8、与湿玻璃的摩擦系数为0.4；透明硅胶是无色或皮肤色油状液体，硫化后成为柔软的弹性材料.温度范围在-65℃至200℃下可长期使用并保持其柔软弹性性能，有电性能和化学稳定性，耐水、耐臭氧、耐气候老化，无腐蚀性，有生理惰性，无毒无味，线收缩率低，透明硅胶材料与干玻璃的摩擦系数为1.7、与湿玻璃的摩擦系数为湿摩擦系数0.4。当同步带与玻璃之间摩擦系数比较大时，擦玻璃机器人往往因为无法克服同步带与玻璃之间较大的摩擦力而导致擦玻璃装置在玻璃上走不动，或者运行不畅，影响了擦玻璃装置的性能；当同步带与玻璃之间摩擦系数比较小时，机器在玻璃上易打滑而不能正常运行。因而制备一种与干、湿玻璃的摩擦系数均适宜的新型同步带，成为迫切需要解决的事情。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于擦玻璃机器人的同步带，该同步带的湿玻璃摩擦系数较高，有利于避免擦玻璃机器人在湿玻璃上移动时出现打滑。
本发明的另一个目的在于提供一种用于擦玻璃机器人的同步带，该同步带的抗拉强度较高。
本发明的另一个目的在于提供一种制造上述同步带的方法。
为达到以上目的，本发明提供一种用于擦玻璃机器人的同步带，所述同步带由胶料和强力线绳浇注而成，所述胶料包括以下组分，各组分按重量份计：
所述强力线绳为涤纶纤维或芳纶纤维。涤纶纤维和芳纶纤维的寿命长，具有良好的耐高温性能。
所述胶料中二氧化硅制品选自以下一种或几种：含水二氧化硅、无水胶态二氧化硅(即微粉硅胶)、纳米二氧化硅。
所述胶料中的炭黑是一种无定形碳，其比表面积非常大。炭黑是同步带补强填充体系中重要的补强填充剂，对同步带的物理机械性能和加工工艺都有重要影响。优选地，炭黑的粒径为50nm～100nm。
优选地，所述胶料中的硫化剂为硫磺。
优选地，所述胶料中的软化剂为芳烃、石蜡油或石油树脂。以上三类软化剂均属于石油系软化剂。石油系软化剂是石油炼制过程中的加工产物，也是橡胶加工中使用最多的软化剂，具有软化效果好，来源丰富，成本低廉的特点。
优选地，所述胶料中的促进剂为促进剂TMTD。
优选地，所述胶料中的防老剂为防老剂4010。防老剂4010又名N-环己基-N′-苯基对苯二胺。
本发明还提供一种所述同步带的制造方法，包括以下步骤：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85～95℃，炼胶时间为20～30min：
(2)将强力线绳整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将所述成型模具放入烘箱中，于95～120℃下加热35～60min后取出；
(3)将步骤(1)得到的胶料注入步骤(2)中的成型模具内进行离心浇注，直至有胶料从模腔溢出为止，将成型模具移入烘箱中于100～120℃下热处理1.5-2.5h，冷却脱模后即得到所述同步带。
值得一提的是，在步骤(2)中，成型模具包括内模和外模，在加工时，先将强力线绳缠绕在内模上，然后再将外模与内模组装在一起放入烘箱中。
优选地，步骤(3)具体的为：将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100～120℃下热处理1.5-2.5h，冷却脱模后即得到所述同步带。
本发明的上述优选实施例具有以下有益效果：
1.本发明同步带与传统同步带相比，其湿玻璃摩擦系数得到极大的提升，使得使用本发明同步带的擦玻璃机器人在工作时更稳定，不易打滑。
2.苯乙烯-丁二烯-异戊二烯橡胶含有大量双键，易受臭氧作用而龟裂，而氯磺化聚乙烯有优异的耐臭氧性，将两者按一定配比组合实现了优势互补，使得同步带不易龟裂，由于用在擦玻璃机器人上的同步带通常的使用环境为户外，通过提高同步带的耐臭氧性，有利于提高同步带的使用寿命。
3.本发明的同步带通过添加炭黑和二氧化硅制品，极大的提高了同步带的耐磨性以及机械强度。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
实施例2
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
实施例3
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
对比例4
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
对比例5
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
对比例6
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
实施例7
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
实施例8
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
实施例9
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
对比例10
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
对比例11
按照如下步骤，制造同步带：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85℃，炼胶时间为25min：
(2)将涤纶纤维整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将成型模具放入烘箱中，于95℃下加热60min后取出；
(3)将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100℃下热处理2.5h，冷却脱模后即得到同步带。
对实施例以及对比例1-11制备的各同步带进行测试，测试结果如表1所示。其中干玻璃摩擦系数和湿玻璃摩擦系数是指同步带表面材料与表面无润滑的和表面湿润的玻璃之间的摩擦系数。摩擦系数测试方法为：按照中华人民共和国化工行业标准HG/T2729-1995，采用济南兰光机电技术有限公司MXD-01A摩擦系数仪测试橡胶片在玻璃片干、湿状态下的动摩擦系数，样品长×宽×高尺寸为63mm×63mm×2mm，拉伸速度为150mm/min，测试滑动距离为140mm，测试5次求平均值。产品拉伸强度是依据标准ASTMD638-塑料拉伸测试方法进行测试。
表1
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种用于擦玻璃机器人的同步带，其特征在于，所述同步带由胶料和强力线绳浇注而成，所述胶料包括以下组分，各组分按重量份计：
2.根据权利要求1所述的同步带，其特征在于，所述二氧化硅制品选自以下一种或几种：含水二氧化硅、无水胶态二氧化硅、纳米二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的同步带，其特征在于，所述强力线绳为涤纶纤维或芳纶纤维。
4.一种用于擦玻璃机器人的同步带的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将原料按照以下配比进行炼胶，炼胶温度为85～95℃，炼胶时间为20～30min：
(2)将强力线绳整齐地缠绕在成型模具的内模模具上，将所述成型模具放入烘箱中，于95～120℃下加热35～60min后取出；
(3)将步骤(1)得到的胶料注入步骤(2)中的成型模具内进行离心浇注，直至有胶料从模腔溢出为止，将成型模具移入烘箱中于100～120℃下热处理1.5～2.5h，冷却脱模后即得到所述同步带。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将步骤(1)所得胶料注入步骤(2)中的成型模具内，在2000r/min速度下进行离心浇注至有胶料从模腔溢出为止，继续在2000r/min速度下离心旋转3～5min后停止离心机转动，将成型模具移入烘箱中于100～120℃下热处理1.5～2.5h，冷却脱模后即得到所述同步带。
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