盘点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

(1)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。

(2)薄壁角接触球轴承装配高度的精确控制。机器人结构紧凑，安装空间精确，要求轴承的装配髙的偏范严格，而且国外同类轴承的装配高也控制极为严格。由于薄壁角接触球轴承壁厚很小，极易产生变形，各尺寸精度难以精确控制，内外圈及滚动体选配尺寸难以严格控制，造成轴承装配后装配高偏差过大。因此，耍想实现薄壁角接触球轴承装酏高的精确控制，基至达到万能配对的目的，必须对轴承进行特殊的沟位置设计、磨加工工艺制订、精确的选配等，同时增加轴承凸出量的修磨工艺。

(3)薄壁轴承的精准装配技术。由于机器人专用系列精密轴承壁厚超薄，刚度差，采用普通的装配方法及模具，在加热装配合套时极易变形。因此，要实现薄壁轴承的精密装配，达到成品各项指标，必须采用针对薄壁轴承的装配尺寸选配、装配工艺制制订和特殊的装配模具及附件，对选配好的轴承套圈进行严格的修磨，制定详细、严格的装配工艺，并研制专用的装配合套工具及附件，以保证轴承装配后的精度。

(4)薄壁轴承套圈内外径非接触测量技术。薄壁轴承套圈壁厚非常薄.需要精密车和磨来达到所要求的公差，同时薄壁轴承套圈轮廓参数的测量精度要求也极高，采用传统的检测手段，如标准轴承外径测量使用的D913仪器，用0.001的扭簧表测量，要求有一定的测力，但是表的测力人为很难精确控制，直接影响薄壁套圈的外径测量精度，无法满足检测的需求。因此，需要对薄壁轴承套圈内外径测量方法进行研究，以非接触光学精密测鼉技术为基础，综合运动计算机主动视觉、图像处理、精密运动控制及计算机控制等相关技术，研制开发一套薄壁轴承套圈外轮廓专用测量仪器。

(5)基干机器人工况条件的轴承综合性能试验技术。为了考核和评价机器人轴承的性能，寿命及可靠性，装机前必须进行模拟试验或批量生产时抽样试验，以确保装机的轴承性能稳定可靠。由于机器人轴承结构的特殊性，需要研制专用的轴承的试验装置，并进行模拟工况试验，检测轴承的振动、温度.载荷、转速、摩擦力矩及旋转精度等性能，根椐所配套的机器人的用途及使用要求，制定相应的试验规范，完成规定数量和时限的寿命试验，并对试验后各项检测与实验前数据进行对比分析，从而评估轴承的使用性能、寿命及可靠性是否满足要求。