工業機器人專用配套軸承軸承不僅是工業機器人關節系統轉動與運動的核心部件,作為承載元件,其整體性能優劣對系統的安全、高效的運行有著至關重要的作用。薄壁軸承柔性特征對機器人動態性能、載荷能力及運動精度的影響已不容忽視。
1.工業機器人配套軸承設計原則
通常,通用軸承結構形式及主參數的確定是以額定動載荷為目標函數,在-定的約束條件下,通過優化得到。薄壁軸承在使用過程中,不僅要有較大的額定動載荷以保證軸承有足夠的承載能力,還要有較強的剛度和較小的摩擦力矩以保證機器人主機的定位精度、靈活運轉。因此,在軸承設計分析過程中.應將額定動載荷、剛度和摩擦力矩3個指標作為目標函數進行多目標優化設計,同時著重考慮這些參數的變化對軸承性能方面所產生的不同影響。
柔性軸承屬于特殊的薄壁球軸承,部分設計可參照薄壁球軸承的設計方法,如主參數鋼球直徑、溝曲率系數、溝徑的選擇和計算、材料的選擇、熱處理及車、磨加工工藝等。但由干它的特殊使用要求,其主參數如鋼球數量、球組節圓直徑、檔邊直徑、填球角.保持架球兜直徑和形狀、游隙的選取和計算公式需要作相應改變。
2.機器人用軸承關鍵技術
(1)薄壁軸承負游隙的精準控制技術。工業機器人軸承要求運轉平穩,要有合適的啟動摩擦力矩,因此軸承生產、裝配時要有合適量的負游隙。軸承的負游隙過大或過小會直接影響軸承的噪聲、振動與壽命,由干機器人用薄壁軸承內外套圈的壁厚較薄,采用加載方式測量游隙時,易導致套圈變形,負游隙的量很難控制,需要采用特殊的加工裝配方法和工藝,并使用特殊的裝配工具。
(2)薄壁角接觸球軸承裝配高度的精確控制。機器人結構緊湊,安裝空間精確,要求軸承的裝配髙的偏范嚴格,而且國外同類軸承的裝配高也控制極為嚴格。由于薄壁角接觸球軸承壁厚很小,極易產生變形,各尺寸精度難以精確控制,內外圈及滾動體選配尺寸難以嚴格控制,造成軸承裝配后裝配高偏差過大。因此,耍想實現薄壁角接觸球軸承裝酏高的精確控制,基至達到萬能配對的目的,必須對軸承進行特殊的溝位置設計、磨加工工藝制訂、精確的選配等,同時增加軸承凸出量的修磨工藝。
(3)薄壁軸承的精準裝配技術。由于機器人專用系列精密軸承壁厚超薄,剛度差,采用普通的裝配方法及模具,在加熱裝配合套時極易變形。因此,要實現薄壁軸承的精密裝配,達到成品各項指標,必須采用針對薄壁軸承的裝配尺寸選配、裝配工藝制制訂和特殊的裝配模具及附件,對選配好的軸承套圈進行嚴格的修磨,制定詳細、嚴格的裝配工藝,并研制專用的裝配合套工具及附件,以保證軸承裝配后的精度。
(4)薄壁軸承套圈內外徑非接觸測量技術。薄壁軸承套圈壁厚非常薄.需要精密車和磨來達到所要求的公差,同時薄壁軸承套圈輪廓參數的測量精度要求也極高,采用傳統的檢測手段,如標準軸承外徑測量使用的D913儀器,用0.001的扭簧表測量,要求有一定的測力,但是表的測力人為很難精確控制,直接影響薄壁套圈的外徑測量精度,無法滿足檢測的需求。因此,需要對薄壁軸承套圈內外徑測量方法進行研究,以非接觸光學精密測鼉技術為基礎,綜合運動計算機主動視覺、圖像處理、精密運動控制及計算機控制等相關技術,研制開發一套薄壁軸承套圈外輪廓專用測量儀器。
(5)基干機器人工況條件的軸承綜合性能試驗技術。為了考核和評價機器人軸承的性能,壽命及可靠性,裝機前必須進行模擬試驗或批量生產時抽樣試驗,以確保裝機的軸承性能穩定可靠。由于機器人軸承結構的特殊性,需要研制專用的軸承的試驗裝置,并進行模擬工況試驗,檢測軸承的振動、溫度.載荷、轉速、摩擦力矩及旋轉精度等性能,根椐所配套的機器人的用途及使用要求,制定相應的試驗規范,完成規定數量和時限的壽命試驗,并對試驗后各項檢測與實驗前數據進行對比分析,從而評估軸承的使用性能、壽命及可靠性是否滿足要求。
(審核編輯: 智匯海洋)
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