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颠末半个世纪的开展,工业机器人果其反复精度高、可靠性好、抗卑劣情况才能强等优点,曾经正在汽车制造等多个范畴广泛应用。工业机器人的提高使用是汽车企业实现自动化出产,进步产品质量跟出产服从,勤俭劳动力跟制造本钱、加强行业竞争力的无效手腕。
海内工业机器人制造产业从20世纪80年月“七五”科技攻关起头起步,正在国度科技攻关项目“863”筹划的撑持下,颠末十几年的研制、出产跟使用,使中国的机器人产业从无到有,跨出了一大步。现阶段,从中国工业机器人市场来看,外洋入口的工业机器人所占重比力年夜,与外资品牌比拟,形成国产机器人正在无故障运转工夫、定位精度、定位速率和精度连结度方面的差异次要表现正在焦点零部件技巧没有达标。工业机器人轴承作为工业机器人的要害配套元件,对机器人的运行平稳性、反复定位精度、反转展转精确度和事情的可靠性等要害性能指标存在紧张影响。
工业机器人公用配套轴承的特色与分类
古代工业机器人的标的目的开展趋于轻型化,那便要求与其配套的轴承存在加倍轻巧的布局。因为轴承要正在有限的装置空间里知足工业机器人主机对轴承承载能力、精度、刚度跟摩擦力矩的机能要求,选用尺度的通用轴承很难知足这类要求,而薄壁轴承寻求形状极限尺寸,存在重量轻、体积小、精度高、寿命长等优秀机能,可能很好地解决这一问题。
工业机器人公用轴承次要有等截面薄壁轴承、薄壁穿插圆柱滚子轴承、RV减速器用轴承及谐波减速器用柔性轴承等,它们大多采取非标准、多滚动体等计划准则。
快递分拣机器人分解图1.等截面薄壁轴承
与平凡轴承分歧,该种轴承每一个系列中横截面大多为正方形,且尺寸被计划为固定值:正在同一个系列中横截面尺寸是稳定的,它没有随内径尺寸增大而增大,故称之为等截面薄壁轴承。等截面薄壁球轴承包罗薄壁四点打仗球轴承系列,薄壁角打仗球轴承系列跟薄壁深沟球轴承系列三种系列,多被使用于工业机器人的腰部、肘部、腕部。正在内径尺寸不异的环境下,薄壁等截面球轴承比尺度滚动轴承装的钢球数多,是以改良了轴承外部受力漫衍,减小了钢球与沟道打仗处的弹性变形,进步轴承的承载能力。
图1等截面薄壁轴承
2.薄壁穿插圆柱滚子轴承
薄壁穿插圆柱滚子轴承内部结构采取滚子呈90°彼此垂直穿插摆列,单个轴承能同时蒙受径向力、双向轴向力与颠覆力矩的配合作用,滚子之间装有距离连结器或许断绝块,可以防备滚子的倾斜或滚子间的彼此磨察,无效防备了摩擦力矩的增长。此外,滚子垂直穿插摆列的布局可以制止滚子的锁死景象;同时又由于轴承表里圈是宰割的布局,空隙可调,即便被施加压力,也能取得较下的扭转精度。薄壁穿插滚子轴承以其轻型布局与优越的机能次要用于机器手臂、要害式机器人肩部、腰部、臀部等。
分拣机器人会议分拣机器人怎么画图2薄壁穿插圆柱滚子轴承
3.RV减速器轴承
RV减速器又称周详轴承减速器,它以其体积小,抗冲击力强,扭矩年夜,定位精度初等诸多优点被广泛应用于工业机器人。关于RV减速器,轴承的形状布局、周详定位是其结构紧凑、刚性优秀、传动周详关键因素,RV减速器轴承包罗多种薄壁轴承系列及圆柱滚子保持架组件系列。
图3RV减速器及轴承组件
4.谐波减速器
智能视觉分拣机器人原理谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮发生可控弹性变形,应用柔性轴承可控的弹性变形去传送运动跟能源的,其特色是结构紧凑、运动精度高、传动比年夜,多用于中小转矩的机器人枢纽。柔性轴承是谐波减速器的核心部件,经由过程轴承的弹性变形到达下减速比的要求,并且,谐波减速器寿命次要在于柔性轴承寿命。柔性轴承事情中随柔轮的弹性变形不休的发生变化,不只蒙受轮回应力载荷,并且蒙受交变应力载荷。
图4谐波减速器及柔性轴承
工业机器人公用配套轴承现有技巧
工业机器人公用配套轴承轴承不只是工业机器人枢纽体系迁移转变与运动的核心部件,作为承载元件,其整体机能好坏对系统的平安、高效的运转有着至关重要的作用。薄壁轴承柔性特点对机器人静态机能、载荷才能及运动精度的影响已不容忽视。
1.工业机器人配套轴承计划准则
平常通用轴承布局情势及主参数的肯定是以额外动载荷为方针函数,正在必然的约束条件下,经由过程优化失掉。薄壁轴承正在利用进程中,不只要有较大的额外动载荷以保障轴承有充足的承载能力,还要有较强的刚度跟较小的摩擦力矩以保障机器人主机的定位精度、灵巧运行。是以正在轴承计划剖析进程中应将额外动载荷、刚度跟摩擦力矩3个目标作为方针函数停止多方针优化计划,同时侧重思量这些参数的变更对轴承机能方面所发生的分歧影响。
柔性轴承属于特别的薄壁球轴承,部门计划可参照薄壁球轴承的计划方式,如主参数钢球直径、沟曲率系数、沟径的取舍跟计较、资料的取舍、热处理及车、磨加工工艺等。但因为它的特别利用要求,其主参数如钢球数目、球组节圆直径、挡边直径、填球角、保持架球兜直径跟外形、游隙的拔取跟计算公式须要作响应转变。
2.机器人用轴承关键技术
薄壁轴承背游隙的精准控制技术。工业机器人轴承要求运行安稳,要有适合的启动摩擦力矩,是以轴承出产、拆卸时要有适合量的背游隙。轴承的背游隙过大或过小会间接影响轴承的噪声、振动与寿命,因为机器人用薄壁轴承表里套圈的壁厚较薄,采取加载加载方法丈量游隙时,易招致套圈变形,背游隙的量很易节制,须要采取特别的加工拆卸方式跟工艺,并利用特别的拆卸对象。
薄壁角打仗球轴承拆卸高度的正确节制。机器人结构紧凑,装置空间正确,要求轴承的拆卸下的误差严厉,并且国外同类轴承的拆卸下也节制极为严厉。因为薄壁角打仗球轴承套圈壁厚很小,极易发生变形,各尺寸精度难以正确节制,表里圈及滚动体选配尺寸难以严格控制,形成轴承拆卸后拆卸下误差过大。是以,要念实现薄壁角打仗球轴承拆卸下的正确节制,以至到达全能配对的目标,必需对轴承停止特别的沟地位计划、磨加工工艺制订、正确的选配等,同时增长轴承凸出量的修磨工艺。
薄壁轴承的精准拆卸技巧。因为机器人公用系列周详轴承壁厚超薄,刚度好,采取平凡的拆卸方式及模具,正在加热装共同套时极易变形。是以,要实现薄壁轴承的周详拆卸,到达废品的各项目标,必需采取针对薄壁轴承的拆卸尺寸选配、拆卸工艺制订跟特别的拆卸模具及附件,对选配好的轴承套圈停止严厉的修磨,拟定具体、严厉的拆卸工艺,并研制公用的装共同套对象及附件,以保障轴承拆卸后的精度。
分拣机器人的应用空间薄壁轴承套圈表里径非打仗丈量技巧。薄壁轴承套圈壁厚十分薄须要周详车跟磨来到达所要求的公役,同时薄壁轴承套圈表面参数的丈量精度要求也极下,采取传统的检测手腕,如尺度轴承外径丈量利用的D913仪器,用0.001的扭簧表丈量,要求有必然的测力,可是表的测力人为很难正确节制,间接影响薄壁套圈的外径丈量精度,没法知足检测的需要。是以,须要对薄壁轴承套圈表里径测量方法停止研讨,以非打仗光学周详丈量技巧为根底,综合运动计算机自动视觉、图像处理、周详运动节制及计算机控制等相关技巧,研制开发一套薄壁轴承套圈中表面公用丈量仪器。
基于机器人工况前提的轴承综合性能实验技巧。为了审核跟评估机器人轴承的机能、寿命及可靠性,装机前必需停止模拟实验或批量生产时抽样实验,以确保装机的轴承机能不变靠得住。因为机器人轴承布局的特殊性,须要研制公用的轴承的试验装置,并停止模拟工况实验,检测轴承的振动、温度、载荷、转速、摩擦力矩及扭转精度等机能,依据所配套的机器人的用途及利用要求,拟定响应的实验范例,实现划定数目跟时限的寿命实验,并对实验后各项检测与试验前数据停止比照剖析,从而评价轴承的使用性能、寿命及可靠性是不是满足要求。
机器人轴承个性技巧研讨近况
海内工业机器人配套轴承大部分依赖入口,少数厂家虽然出产制造工业机器人配套轴承,但批量小、种类规格少,零部件通用化水平低,供货周期长,本钱下,并且质量没有不变,这些因素严峻制约了海内工业机器人产业的畸形开展。
现阶段,我国处置工业机器人配套轴承研发的单元大多集合正在河南洛阳。洛阳轴研科技股份有限公司早正在“七五”时代初次开展机器人技巧攻关,负担了此中的子课题《机器人公用轴承的开辟研讨》,对焊接、喷涂、拆卸机器人用薄壁四点打仗球轴承跟薄壁穿插圆柱滚子轴承停止了计划、试制、机能检测及寿命实验,与德国YAO及日本THK同类轴承比照成果,到达了国际同类产品技术水平。研制产物使用于大连组合机床研究所12千克焊接机器人、广州机床研究所50千克搬运机器人、机器工业自动化研究所75千克焊接机械人均知足主机要求。近年来,轴研科技股份有限公司对薄壁轴承的布局特色、刚度、精度、摩擦力矩、预紧跟使用等停止商量,定性分析了薄壁轴承计划要思量的问题跟轴系支承刚度对轴承变形的影响,为海内工业机器人公用配套轴承的系列开辟供给了无力的技巧支持跟研讨根底。
洛阳LYC轴承公司针对谐波传动用柔性轴承的类型、布局特色、轴承资料及热处理工艺、尺寸公役跟扭转精度、滚动体精度、游隙、磨练方式等停止了深入研究。河南科技大学提出了轻量化绿色化长寿命薄壁四点打仗球轴承的结构设计方式,研讨了轴承无效壁厚与承载能力、启动摩擦力矩等要害性能指标之间的关联,找到了保障寿命与可靠性前提下的最小壁厚,从而进步轴承资料利用率、降低轴承重量,节约能源,性能指标跨越了国外同类产物。
北京谐波技巧研究所正在思量到柔性轴承事情特色、滚动体向心力作用和EHL油膜影响的条件下,提出了一种剖析计较柔性轴承载荷漫衍跟接触应力的方式,关于依照动负荷才能去计较柔性轴承的许用载荷存在必然意思。
洛阳维斯格轴承、洛阳鸿元轴承、上海烈力轴承等单元也皆依附本人研发出产的工业机器人公用配套轴承或使用工程项目活泼正在现今国内外工业机器人公用轴承市场上。另外,一些科研院所跟大学也均正在停止高端工业机器人轴承制造技巧及使用名目方面的研发事情。
我国工业机器人配套轴承发展趋势
只管我国轴承行业的开展范围曾经十分重大,可是海内工业机器人配套轴承中,大部分依赖入口。现阶段海内少数厂家虽然出产制造工业机器人配套轴承,也果批量小、种类规格少,零部件通用化水平低,供货周期长,本钱初等缘故原由,正在海内市场的销售额占总销售额的比例不到10%。我国从20世纪80年月起头,接连投进数亿元资金,花了几十年的工夫,对机器人焦点零部件停止攻关跟研发。从产品设计上来看,海内工业机器人配套轴承的应知足轻量化、高精度、高可靠性三大目标,从行业开展上来看,国产机器人轴承须要向产物要多样化、规模化跟国际化开展,正在进步轴承质量的同时美满的实验范例及尺度,早日实现工业机器人配套轴承国产化的方针。
轴承是工业机器人紧张的要害零部件之一,它的国产化关联到国产机器人产业的整体竞争力。针对国产机器人产业开展需要,迫切需要展开工业机器人配套轴承研制和产业化关键技术研发,确保轴承各项性能指标均到达国际进步前辈程度的条件下降低生产本钱,为进一步美满工业机器人产业系统做筹备,争夺正在2020年培养3~5家存在国际竞争力的龙头企业跟8~10个配套产业集群,以进步国产机器人的市场竞争力,鞭策智能配备产业开展。
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