工业机器人用减速器轴承
工业机器人用减速器轴承
- 2020/8/25 15:13:37
工业机器人用减速器轴承鉴于其有限的安装空间与高承载要求，往往被设计成薄壁、非标轴承，又由于减速器运动的高精度要求，轴承的加工制造要求极为严格。依据其应用不同，主要分为以下几类：RV 减速器轴承、谐波减速器轴承、摆线针轮减速器用轴承等。
1、RV 减速器轴承
RV 减速器是在摆线针轮传动基础上发展起来的，使用二级减速和中心圆盘支承结构。具有传动比大、传动效率高、运动精度高、回差小、低振动、刚性大和高可靠性等优点，是机器人的“御用”减速器。减速器的关键在于轴承的精密定位，要求轴承输出力矩大、精度高、负载大、体积小、重量轻、刚性高、低噪声、长寿命、运转平稳、安全靠性等优良性能，能在恶劣的工作环境长期连续工作，并具有高的抗冲击能力。主要用于机器人、焊接变位台（翻转台）、数控机床、精密雷达驱动控制等要求空间小、速比大的精密传动行业。
RV 减速器轴承包含：
1.1 薄壁角接触球轴承
该类型轴承主要用作减速器的主轴承，具有较大接触角，通常为 40°~50°，具有高精度、高刚性，对减速器的力矩刚性具有重要影响；轴承内外圈通常不等高，这一方面是由于减速器紧凑的结构限制，避免轴承在安装过程中出现干涉，另一方面也是为了轴承的润滑与散热方便；轴承保持架通常采用 PA66 注塑成型的冠形保持架。
薄壁角接触球轴承
1.2 薄壁深沟球轴承
该类轴承主要用在减速器的输出部位，要求精度高，输出平稳。
薄壁深沟球轴承
1.3 薄壁圆锥滚子轴承
该类轴承分为曲柄支撑用和主体支撑用两种，曲柄支撑用薄壁圆锥滚子轴承通常较小，置于曲柄两侧，起到支撑曲柄的作用；主体支撑用薄壁圆锥滚子轴承和薄壁角接触球轴承功能类似，用作减速器的主轴承。
薄壁圆锥滚子轴承
1.4 圆柱滚子（滚针）及保持架组件
该类轴承没有内外圈，使用时将其置于曲柄中间部位，以与之相配套的轴和孔为轴承的内外圈和滚道，起到支撑曲柄摆线轮的作用，结构非常紧凑。
滚针及保持架组件
2、谐波减速器轴承
谐波减速器曾经是用于机器人关节传动的主要装置，通过柔轮的弹性变形实现运动传递，弹性变形大。由于弹性变形会引起较大的弹性回差，导致机器人运动的准确性受到影响，主要应用于机器人小臂、腕部或手部等部位。谐波减速器在传递负载时，变形的柔轮与刚轮并非是共轭齿廓啮合，造成其保证运动精度寿命较低。因此，近年来，在很多高精度机器人传动中有逐渐被 RV 减速器取代的趋势。谐波减速器所需要的柔性轴承是使其能够运动起来的关键零部件，此类轴承在使用过程中会产生周期性的交变应力，加之轴承壁厚较薄，对轴承材料及加工制造都提出了极高的要求。
3、摆线针轮减速器用轴承
摆线针轮减速器是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的传动装置。在其输入轴上装有一个错位 180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成 H 机构，该滚柱轴承没有轴承外圈，两个摆线轮的中心孔充当偏心套上转臂轴承外圈及滚道。
除上述三类减速器之外，还有其他种类的减速器，如行星减速器等。工业机器人用减速器要求结构紧凑、输出功率大、传动链短、质量轻并且易于控制等，大量应用在工业机器人减速器上的主要还是 RV 减速器和谐波减速器。
机器人技术是未来的战略性高新技术，是智能制造的核心关键技术。轴承作为机器人重要关键配套件,被誉为机械的“关节”，对机器人的运转平稳性、重复定位精度、动作精确度以及工作的可靠性等关键性能指标具有重要影响。
随着我国制造业智能化改造升级，工业机器人需求量以每年25%~30%的速度增长，当前中国工业机器人市场约占全球市场份额三分之一，是世界第一大工业机器人应用市场。尽管国内工业机器人市场仍由外资主导,但国产品牌已逐步崛起,开始逐渐显现核心零部件国产化的趋势。在这个发展趋势中，横亘着许多阻挡国产化发展的技术障碍，同样也对我国的工业机器人轴承技术提出了新的要求。现代轴承工业的发展,需要及时跟踪、研究机器人产业呈现的技术动向及特征趋势,研判国内外机器人用轴承技术发展所处阶段水平和性能要求。
《工业机器人轴承技术专辑》，从机器人轴承发展综述、理论研究与设计、加工工艺与热处理、试验测试与应用四个方面收录了近年来国内外相关的技术文献，为统一格式, 对所收集的部分文章进行了编辑性修改，供有关科研、教学和技术人员开拓视野、学习和借鉴，也为国内轴承企业提供机器人轴承技术发展方向及路径。