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工业机器人专用轴承的研究现状与发展趋势

导读: 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。

  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,该种轴承毎个系列中横截面大多为正方形,且尺寸被设计为固定值(见图1):在同一个系列中横截面尺寸是不变的,它不随内径尺寸增大而增大,故称之为等截面薄壁轴承。等截面薄壁球轴承包括薄壁四点接触球轴承系列,薄壁角接触球轴承系列和薄壁深沟球轴承系列三种系列,多被应用于工业机器人的腰部、肘部、腕部。在内径尺寸相同的情况下,薄壁等截面球轴承比标准滚动轴承装的钢球数多,因此改善了轴承内部受力分布,减小了钢球与沟道接触处的弹性变形,提高轴承的承载能力。

  

  图1:等截面薄壁轴承

  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(见图2>。另外,滚子垂直交叉排列的结构可以避免滚子的锁死现象;同时又因为轴承内外圈是分割的结构,间隙可调,即使被施加压力,也能获得较高的旋转精度。薄壁交叉滚子轴承以其轻型结构与良好的性能主要用于机械手臂、关键式机器人肩部、腰部、臀部等。

  

  图2:交叉滚子轴承

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