工業(yè)機器人軸承的關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)機器人的發(fā)展趨于輕量化，軸承要安裝在有限的空間，必須體積小、重量輕，也就是輕量化。但同時，機器人的高載荷、高回轉(zhuǎn)精度、高運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、高定位速度、高重復(fù)定位精度、長壽命、高可靠性的性能，要求配套的機器人軸承必須具備高承載能力、高精度、高剛度、低摩擦力矩、長壽命、高可靠性的性能。輕量化和高性能是一對矛盾。

與普通軸承不同，等截面薄壁軸承毎個系列中橫截面大多為正方形，且尺寸被設(shè)計為固定值（見圖1)：在同一個系列中橫截面尺寸是不變的，它不隨內(nèi)徑尺寸增大而增大，故稱之為等截面薄壁軸承。等截面薄壁球軸承包括薄壁四點接觸球軸承系列，薄壁角接觸球軸承系列和薄壁深溝球軸承系列三種系列，多被應(yīng)用于工業(yè)機器人的腰部、肘部、腕部等要求截面尺寸小、有限制的部位。在內(nèi)徑尺寸相同的情況下，薄壁等截面球軸承比標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承裝的鋼球數(shù)多，因此改善了軸承內(nèi)部受力分布，減小了鋼球與溝道接觸處的彈性變形，提高軸承的承載能力。

圖1.等截面薄壁軸承

圖2：十字交叉滾子軸承

圖3：RV減速機軸承

諧波減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形，利用柔性軸承可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、運動精度高、傳動比大，多用于中小轉(zhuǎn)矩的機器人關(guān)節(jié)。

諧波減速器軸承根據(jù)使用場合可分為外圈分體、內(nèi)圈整體的CSF/CSG系列諧波減速器軸承和內(nèi)外圈整體的SHF/SHG系列諧波減速器軸承兩大類。諧波減速器軸承的滾動體為圓柱滾子，其分布在互成90度垂直排列的V型滾道里。諧波減速器軸承的結(jié)構(gòu)特點使得一個諧波減速器軸承就可以同時承受軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩等各方向的承受載荷，并具有很高的剛度、旋轉(zhuǎn)精度及復(fù)合承載能力；機器人諧波減速器軸承亦屬交叉滾子軸承系列，軸承精度高、運轉(zhuǎn)靈活、游隙小、誤差?。煌庑尉o湊，軸承自帶有安裝孔，便于客戶直接安裝，適合于各種不同類型諧波減速器。該類軸承約占中國工業(yè)機器人軸承市場35%的份額。而且增長很快。

CSF/CSG系列諧波減速器專用交叉滾子軸承（見圖4）與普通的交叉滾子軸承結(jié)構(gòu)上稍有不同，基本結(jié)構(gòu)形式類似，采用外圈分割型，內(nèi)圈整體結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)交叉滾子軸承相比，內(nèi)外套圈上加工有很多安裝孔，尤其是內(nèi)圈，從外到內(nèi)一般有三層不通尺寸和數(shù)量的安裝螺紋孔，這是外觀上與基本型交叉滾子軸承最大的卻別。材質(zhì)都采用GCr15軸承鋼，外圈熱處理采用整體淬火工藝，而內(nèi)圈采用滾道表面高頻淬火工藝，這是與普通交叉滾子軸承工藝相比最大的區(qū)別之處；該諧波減速器用交叉滾子軸承運轉(zhuǎn)摩擦力矩的平穩(wěn)性和精度對諧波減速器齒嚙合力及運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性具有直接的影響，更直接影響了諧波減速器的使用壽命，因此，諧波減速器專用十字交叉滾子軸承的質(zhì)量好壞直接決定了諧波減速器的使用效果和壽命。

圖4：CSF/CSG諧波減速器專用十字交叉滾子軸承

諧波減速器專用交叉滾子軸承（見圖5），其外圈和內(nèi)圈均為整體結(jié)構(gòu)，安裝對性能沒有任何影響，能夠獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)精度（最高可達(dá)0.002mm）和摩擦力矩；適用于SHF/SHG系列、CSD系列諧波減速器。

圖5：SHF/SHG系列諧波減速器專用十字交叉滾子軸承

諧波減速器專用交叉滾子軸承（見圖6），外圈和內(nèi)圈也都為整體結(jié)構(gòu)，但其內(nèi)圈與諧波減速器剛輪為一體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減小了諧波減速器的厚度和重量，采用特殊的材料和熱處理工藝，使其具有優(yōu)異的性能，適用于SHD系列諧波減速器。

圖6：SHD系列諧波減速器專用十字交叉滾子軸承

是諧波減速器的核心部件之一，通過柔性軸承的彈性變形達(dá)到高減速比的要求，而且諧波減速器的壽命也很大程度上取決于柔性軸承(見圖7)壽命。柔性軸承工作中隨柔輪的彈性變形不斷的發(fā)生變化，不僅承受循環(huán)應(yīng)力載荷，而且承受交變應(yīng)力載荷。

圖7：柔性軸承