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工业机器人专用轴承电机配件的研究现状与发展趋势

时间:2019-12-30 19:00

  经过半个世纪的发展,工业机器人因其重复精度高、可靠性好、抗恶劣环境能力强等优点,已经在汽车制造等多个领域广泛应用。工业机器人的普及应用是汽车企业实现自动化生产,提高产品质量和生产效率,节约劳动力和制造成本、增强行业竞争力的有效手段。

  国内工业机器人制造产业从20世纪80年代;七五科技攻关开始起步,在国家科技攻关项目;863计划的支持下,经过十几年的研制、生产和应用,使中国的机器人产业从无到有,跨出了一大步。目前,从中国工业机器人市场来看,国外进口的工业机器人所占重比较大,与外资品牌相比,造成国产机器人在无故障运行时间、定位精度、定位速度以及精度保持度方面的差距主要体现在核心零部件技术不达标。工业机器人轴承作为工业机器人的关键配套元件,对机器人的运转平稳性、重复定位精度、回转精确度以及工作的可靠性等关键性能指标具有重要影响。

  工业机器人专用配套轴承的特点与分类

  现代工业机器人的方向发展趋于轻型化,这就要求与其配套的轴承具有更加轻便的结构。由于轴承要在有限的安装空间内满足工业机器人主机对轴承承载能力、精度、刚度和摩擦力矩的怍能要求,选用标准的通用轴承很难满足这种要求,而薄壁轴承追求外形极限尺寸,具有重量轻、体枳小、精度高、寿命长等优良性能,能够很好地解决这一问题。

  工业机器人专用轴承主要有等截面薄壁轴承、薄壁交叉圆柱滚子轴承、RV减速机轴承及谐波减速器用柔性轴承等,它们大多采用非标准、多滚动体等设计原则。

  1.等截面薄壁轴承

  与普通轴承不同,该种轴承?案鱿盗兄泻峤孛娲蠖辔??叫危?页叽绫簧杓莆?潭ㄖ担涸谕?桓鱿盗兄泻峤孛娉叽缡遣槐涞模??凰婺诰冻叽缭龃蠖?龃螅?食浦??冉孛姹”谥岢小5冉孛姹”谇蛑岢邪?ū”谒牡憬哟デ蛑岢邢盗校?”诮墙哟デ蛑岢邢盗泻捅”谏罟登蛑岢邢盗腥?窒盗校?啾挥τ糜诠ひ祷?魅说难?俊⒅獠俊⑼蟛俊T谀诰冻叽缦嗤?那榭鱿拢?”诘冉孛媲蛑岢斜缺曜脊龆?岢凶暗母智蚴?啵?虼烁纳屏酥岢心诓渴芰Ψ植迹?跣×烁智蛴牍档澜哟ゴΦ牡?员湫危?岣咧岢械某性啬芰Α?/p>

  2.薄壁交叉圆柱滚子轴承

  薄壁交叉圆柱滚子轴承内部结构采用滚子呈90°相互垂直交叉排列,单个轴承能同时承受径向力、双向轴向力与倾覆力矩的共同作用,滚子之间装有间隔保持器或者隔离块,可以防止滚子的倾斜或滚子间的相互磨察,有效防止了摩擦力矩的增加。

  4.谐波减速器

  谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控弹性变形,利用柔性轴承可控的弹性变形来传递运动和动力的,其特点是结构紧凑、运动精度高、传动比大,多用于中小转矩的机器人关节。柔性轴承是谐波减速器的核心部件,通过轴承的弹性变形达到高减速比的要求,而且,谐波减速器寿命主要取决于柔性轴承寿命。柔性轴承工作中随柔轮的弹性变形不断的发生变化,不仅承受循环应力载荷,而且承受交变应力载荷。

  工业机器人专用配套轴承现有技术

  工业机器人专用配套轴承轴承不仅是工业机器人关节系统转动与运动的核心部件,作为承载元件,其整体性能优劣对系统的安全、高效的运行有着至关重要的作用。薄壁轴承柔性特征对机器人动态性能、载荷能力及运动精度的影响已不容忽视。

  1.工业机器人配套轴承设计原则

  通常,通用轴承结构形式及主参数的确定是以额定动载荷为目标函数,在-定的约束条件下,通过优化得到。薄壁轴承在使用过程中,不仅要有较大的额定动载荷以保证轴承有足够的承载能力,还要有较强的刚度和较小的摩擦力矩以保证机器人主机的定位精度、灵活运转。因此,在轴承设计分析过程中.应将额定动载荷、刚度和摩擦力矩3个指标作为目标函数进行多目标优化设计,同时着重考虑这些参数的变化对轴承性能方面所产生的不同影响。

  柔性轴承属于特殊的薄壁球轴承,部分设计可参照薄壁球轴承的设计方法,如主参数钢球直径、沟曲率系数、沟径的选择和计算、材料的选择、热处理及车、磨加工工艺等。但由干它的特殊使用要求,其主参数如钢球数量、球组节圆直径、档边直径、填球角.保持架球兜直径和形状、游隙的选取和计算公式需要作相应改变。

  2.机器人用轴承关键技术

  薄壁轴承负游隙的精准控制技术。工业机器人轴承要求运转平稳,要有合适的启动摩擦力矩,因此轴承生产、装配时要有合适量的负游隙。轴承的负游隙过大或过小会直接影响轴承的噪声、振动与寿命,由干机器人用薄壁轴承内外套圈的壁厚较薄,采用加载方式测量游隙时,易导致套圈变形,负游隙的量很难控制,需要采用特殊的加工装配方法和工艺,并使用特殊的装配工具。


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