工业机器人轴承选型方法

工业机器人轴承选型方法

一、 工业机器人轴承概述

工业机器人轴承是机器人的核心配套部件，主要应用于机器人的关节部位、旋转部位，以及机械加工中心的旋转工作台、机械手、精密仪器、医疗设备和IC制造装置等。

主要轴承类型包括：

• 等截面薄壁轴承
• 交叉圆柱滚子轴承
• 谐波减速器轴承
• 直线轴承
• 关节轴承

二、 工业机器人的发展趋势与轴承性能要求

现代工业机器人正向轻量化发展，要求轴承体积小、重量轻。然而，机器人对高载荷、高回转精度、高运转平稳性、高定位速度、高重复定位精度、长寿命和高可靠性的要求，决定了配套轴承必须具备以下性能：

• 高承载能力
• 高精度
• 高刚度
• 低摩擦力矩
• 长寿命
• 高可靠性

三、 工业机器人轴承选型方法详解

1. 型号选择

根据机器人的不同应用部位，选择合适的轴承类型：

• ① 等截面薄壁轴承

  • 细分类型： 薄壁四点接触球轴承、薄壁角接触球轴承、薄壁深沟球轴承。
  • 适用部位： 工业机器人的腹部、肘部、腕部。
  • 技术要求： 精度需达到 P5级，要求寿命 6000小时 以上。

• ② 薄壁交叉圆柱滚子轴承

  • 特点： 结构紧凑、回转精度高、刚性好、摩擦力矩稳定。
  • 适用部位： 机器人腰部回转、肩部、臂、手腕等回转部位。
  • 技术要求： 精度需达到 P4级，要求寿命 6000小时 以上。

• ③ RV减速机轴承

  • 构成： 通常由多种薄壁轴承、圆柱滚子保持架组件等构成。
  • 技术要求： 精度需达到 P4级，温升不超过 30°C，要求寿命 6000小时 以上。

• ④ 谐波减速机轴承

  • 特点： 结构紧凑、运动精度高、传动比大，属于交叉滚子轴承系列，轴承自带安装孔，便于安装。该类轴承市场份额增长迅速，约占工业机器人轴承市场的35%。
  • 适用部位： 中小转矩的机器人关节。
  • 技术要求： 精度需达到 P5级（部分要求P4级），要求寿命 6000小时 以上。
  • 选型依据： 轴承型号通常由用户技术人员根据配套产品的使用条件和承受负荷进行选择。

2. 轴承游隙的选择

游隙的选择直接影响轴承的运行精度和寿命。选型时不能仅提供型号和等级，必须考虑实际工况：

• 轴承转速
• 工作温度
• 配合公差

以上因素直接关系到轴承游隙的确定，需要技术人员根据实际情况合理选择。

3. 润滑脂的选择

润滑脂对轴承的运行性能和寿命至关重要，选择依据主要包括：

• 轴承转速
• 耐温性能
• 噪音要求
• 起动力矩

4. 轴承密封型式的选择

密封形式主要分为接触式和非接触式两种，需根据具体需求权衡选择：

• 接触式密封：
  • 优点： 防尘性能好。
  • 缺点： 起动力矩大。
• 非接触式密封：
  • 优点： 起动力矩小。
  • 缺点： 密封性能相对较差。