工业机器人精度与轴承设计的关系

lonny1231 · 发表于 2018-12-29 13:15:00

工业机器人是一种新型的可以代替部分人工进行工业生产的高科技的智能机器设备。作为工业生产的机器人，无非可以用三个字来形容其要求：快、准、稳。
对于现在的机器人生产技术来说，快、准都更容易办到，而如果在做到快、稳的同时还要做到准，那就相对来说比较难了。
这里就定义了一个词：工业机器人的重复定位精度——工业机器人重复做某个动作（一般10--20次），每次与计划的位置的偏差的均值是它的重复定位精度，一般需用激光干涉仪来测量。
对于工业机器人来说，精度是相当重要的因素，它直接影响产品的质量与生产效率。而影响工业机器人的精度的主要因素就是轴承，那么什么样的轴承能使工业机器人会有较高的精度呢？
1、关键结构参数设计
工业机器人的轴承具有长寿命、高刚性、低摩擦的使用要求，所以在设计工业机器人的时候不仅要考虑尽可能大的额定动载荷，还需要精心选择每个结构参数的最佳值，以改善轴承零件接触应力分布，达到有利于润滑油膜形成的最佳接触状态，提高轴承的使用寿命。
2、套圈沟道位置
工业机器人的接触球轴承内、外圈采用整体结构，而且一般截面积只有相同内径标准轴承20％，所以就造成了保持架的径向壁厚取值很有限，如果把沟道位置设计在轴承宽度的中心，这样一来轴承就成了对称结构，同时保持架兜孔底部强度和密封圈的安装位置就将受到限制。因此，为保证轴承保持架具有足够的强度和密封圈有足够的安装空间，沟位置采取对两侧端面不对称的设计。
3、挡边高度的确定
工业机器人的接触球轴承处于工作状态时，在承受一定的径向载荷时，同时还要承受一定的轴向载荷。若承受的轴向载荷过大，可能造成钢球与内、外圈挡边边缘接触或挡边与滚道之间的接触椭圆被截断，这时候就会产生应力集中，轴承套圈就会受到磨损，从而影响精度。
因此，挡边高设计时，需根据轴承承受轴向载荷大小利用Hertz接触应力理论推算出轴承套圈最小挡边高度J，从而计算出套圈挡边直径。而在设计时考虑到接触球轴承截面积较小，在满足使用要求前提下，挡边高系数取值可以比深沟球轴承小。
4、密封结构设计
工业机器人的轴承的早起破坏一般是因为密封性不好，因为密封性不好，空气中的杂物或者其他污染物就容易进入轴承，从而使润滑脂逐渐失效，导致轴承损坏。所以轴承的密封性很关键。因此设计密封轴承时，既要考虑到密封，同时要考虑到轴承的具体工作要求和轴承的具体结构形式。
工业机器人正在朝小型化、轻量化、精密化发展。因此工业机器人用轴承的润滑最好采用带密封结构的润滑方式进行脂润滑。
5、针对工业机器人轴承壁薄的特点
轴承内圈与密封唇的配合方式一般有两种：
内圈密封唇与内圈挡边接触的接触式密封
内圈密封唇与内圈挡边接触的非接触式密封
接触式密封相对于非接触式密封防尘漏脂效果要好，但其摩擦力矩较大，温升较高，考虑到摩擦力矩较大，对机器人主机有不利影响，设计时一般采用非接触式密封结构。
另外由于轴承套圈壁很薄，轴承内、外圈易变形，所以内圈挡边可采用无槽结构，但要严格控制密封间隙。

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