小型回轉(zhuǎn)支承作為工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵配套件,是其不可或缺的一部分。目前，從機(jī)器人的發(fā)展趨勢來看，現(xiàn)代機(jī)器人向更輕型化、精密化、智能化的方向發(fā)展, 這就要求與其配套的回轉(zhuǎn)支承具有更加輕型的結(jié)構(gòu)，制造裝配工藝更加先進(jìn)，通常情況下, 工業(yè)機(jī)器人回轉(zhuǎn)支承的安裝空間非常有限, 回轉(zhuǎn)支承要在有限的安裝空間里滿足機(jī)器人主機(jī)對回轉(zhuǎn)支承承載能力、剛度、精度和摩擦力矩的性能要求。選用標(biāo)準(zhǔn)的回轉(zhuǎn)支承很難滿足這種要求, 而輕型回轉(zhuǎn)支承能夠很好地解決了這一問題。

1 ?輕型回轉(zhuǎn)支承的特點(diǎn)分析

輕型四點(diǎn)接觸球回轉(zhuǎn)支承被廣泛應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位,工業(yè)機(jī)器人用回轉(zhuǎn)支承通常有密封和非密封兩種結(jié)構(gòu)形式, 具有鋼球直徑小、數(shù)量多, 能承受徑向載荷、雙向軸向載荷和傾覆力矩的特點(diǎn)。

2 ?主參數(shù)分析

輕型回轉(zhuǎn)支承主參數(shù)的確定是以額定動(dòng)載荷為目標(biāo)函數(shù), 在一定的約束條件下, 通過優(yōu)化得到。對于工業(yè)機(jī)器人用輕型回轉(zhuǎn)支承, 不僅要有較大的額定動(dòng)載荷以保證有足夠的承載能力, 還要有足夠的剛度以保證機(jī)器人主機(jī)的定位精度和較小的摩擦力矩以保證靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。因此, 僅以額定動(dòng)載荷為目標(biāo)函數(shù)來確定該軸承的主參數(shù)是不合理的。這就要求以額定動(dòng)載荷、剛度和摩擦力矩作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),找到球徑和球數(shù)的最佳匹配形式，更為合理的選型。

3 ?關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)分析

對于工業(yè)機(jī)器人用輕型回轉(zhuǎn)支承, 套圈溝道曲率半徑系數(shù)、溝道位置、擋邊高度是重要的結(jié)構(gòu)參數(shù), 在設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮。輕型回轉(zhuǎn)支承的徑向尺寸很小, 為增加保持架的強(qiáng)度,必須加大保持架的寬度。由于受密封圈位置的限制, 為增大保持架的寬度, 該回轉(zhuǎn)支承采用非對稱溝位置的設(shè)計(jì)方式。

4 ?變形與剛度

在內(nèi)徑尺寸相同條件下, 輕型回轉(zhuǎn)支承比普通回轉(zhuǎn)支承容納的鋼球數(shù)量多, 因此改善了軸承內(nèi)部應(yīng)力的分布, 減小了鋼球與溝道接觸處的彈性變形, 提高了回轉(zhuǎn)支承的剛度。由于輕型回轉(zhuǎn)支承通常對軸承座的剛度比較敏感,因此,該軸承的設(shè)計(jì)需對回轉(zhuǎn)支承和軸承座這一軸系的剛度進(jìn)行系統(tǒng)分析, 以保證輕型回轉(zhuǎn)支承的使用性能。