机器人轴承综述.doc

机器人轴承发展现状报告 轴承是国民经济的战略物资，是装备制造业的关键基础件。建国六十多年来，特别是改革开放以来，我国轴承工业持续较快发展，已成为轴承产量和销售额位居世界第三的轴承生产大国。但是，由于发展方式、产业结构、自主创新和品牌建设等方面存在的矛盾和问题，我国轴承工业大而不强，与世界轴承强国还有很大的差距。 我国轴承业继日本、美国和德国之后世界第四。但与世界轴承工业强国相比，我国轴承业还存在较大差距，主要表现为高精度、高技术含量和高附加产品比例偏低、产品稳定性差、可靠性低、寿命短等。 工业机器人轴承是主要应用于工业机器人的轴承，是工业机器人的关键配套件之一。主要包括两大类：一是等截面薄壁轴承，另一类是十字交叉圆柱滚子轴承。另外还有谐波减速器轴承、直线轴承、关节轴承等，但主要是前两种轴承。 首先注意机器人的关节类型，然后决定采用哪种轴承。例如，腰部轴承的回转精度和刚度要求很高；机器人的末端如肘和腕处，尺寸紧凑、重量轻以及对恶劣环境良好的适应性是关键。如同大多数机器人一样，设计机器人的轴承必须考虑到一定的承载能力、速度能力、使用寿命，如回转精度和几何尺寸等机械特性、环境要求等。例如内、外套圈沟道曲率半径系数的大小直接影响轴承的载荷容量、寿命、刚性以及摩擦力矩等性能参数。 图1它是一个由七个开式系列,五个密封系列组成的薄壁轴承家族。开式系列有三种类型:径向接触型、角接触型和四点接触型。密封系列有二种类型:径向接触型和四点接触型。 使用等截面薄壁轴承,可以节省空间,降低重量,显著降低摩擦,并提供良好的旋转精度，使主机的轻型化、小型化成为可能。 图2是十字交叉圆柱滚子轴承，其结构特点是:圆柱滚子在轴承内外圆滚道内相互垂直交叉排列。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。轴承的承载能力大,刚性好,回转精度高,安装简便。交叉圆柱滚子轴承产品主要结构有:整体型、外圈分离型和内圈分离型。对于有防污染和防漏油需要的,可以在轴承两侧面安装密封圈。 图1 等截面薄壁轴承 图2 十字交叉圆柱滚子轴承 四点接触滚珠轴承，可以同时承受径向力、轴向力和力矩，并不必成对安装，而且还具有薄的横断面。 薄型断面轴承的径向横断面用于保持孔径不变。但是薄型断面或微型轴承具有一定的限制。通常，薄型轴承的承载能力比不上常规断面轴承。 轻型滚珠轴承载荷有一定的限制。 薄型圆锥滚珠轴承可以承受较大的载荷，但必须成对使用， 薄型轴承的轴承环具有比较高的弹性，故其受到壳体的严格限制。但其可以广泛的应用于中型载荷的机器人全部关节。 转台轴承[4]的主要特点是整体的，具有安装螺孔、密封、以及适当的齿圈，这样可以有效地节省材料和装配时间。另外，单个转台轴承在安装时不需要调整内部间隙。常用在重载机器人腰关节处和腕处，但是他必须根据用户的使用情况设计，不是标准元件。 洛阳维斯格轴承[5,6]有限公司多年来一直致力于工业机器人轴承的研究与开发，现已形成等截面薄壁轴承、交叉圆柱滚子轴承、谐波减速器柔性轴承三大类型系列产品，产品从内径 Φ15mm 到外径 Φ650mm, 精度从 P0 到 P2 级均可生产制造，完全能够满足工业机器人主机厂的需要。 球轴承[2,10，13]： 球轴承是机器人和机械手机构中最常用的轴承。它能承受径向和轴向载荷。摩擦较小。其机器人专用轴承四点接触式设计以及高精度加工。这种轴承比同等轴径的常规中系列四点接触轴承轻25倍。它的内圈(或外圈)由两个半圈精确拼配而成，而其整体外围(或内圈)的沟曲率半径较小，使钢球与内、外圈在四个“点”上接触。既加大了径向负荷能力。又能以紧凑的尺寸承受很的两个方向的轴向负荷，并且有很好的两个方向的轴向限位能力，因为它的轴向游隙相对较小。而其接触角(一般取为35度)又较大。 无密封圈 (b)无密封圈 图 2 薄壁四点接触球轴承 薄壁四点接触球轴承[11]通常有带密封圈和不带密封圈的结构形式(见图2)。其主要由内圈、外圈、保持架、钢球或非接触式密封圈组成。内、外圈均为整体结构，钢球与内、外圈沟道呈四点接触，保持架为冠形插人式结构。能承受径向载荷、双向推力载荷和倾覆力矩。其横截面尺寸相同，不随内、外径的变化而改变。适合安装在工业机器人的腕部、肘部等关节部位。 满滚子结构 (b)带隔离快的结构 图3 薄壁交叉滚子轴承 薄壁交叉滚子轴承[10]通常有满滚子结构和带冲压保持架或隔离件的结构形式。为便于装配。交叉滚子轴承滚动体外因或内圈采用双半结圈薄整四点接艟球轴承构，用螺钉连接，内、外因滚道与轴承轴线呈450角，滚道之间交替放置互成90度的圆柱滚子。滚子直径一般应大于滚