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

1 ?輕型回轉支承的特點分析

輕型四點接觸球回轉支承被廣泛應用在工業機器人的關節部位,工業機器人用回轉支承通常有密封和非密封兩種結構形式, 具有鋼球直徑小、數量多, 能承受徑向載荷、雙向軸向載荷和傾覆力矩的特點。

2 ?主參數分析

輕型回轉支承主參數的確定是以額定動載荷為目標函數, 在一定的約束條件下, 通過優化得到。對于工業機器人用輕型回轉支承, 不僅要有較大的額定動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器人主機的定位精度和較小的摩擦力矩以保證靈活運轉。因此, 僅以額定動載荷為目標函數來確定該軸承的主參數是不合理的。這就要求以額定動載荷、剛度和摩擦力矩作為目標函數進行多目標優化設計,找到球徑和球數的最佳匹配形式，更為合理的選型。

3 ?關鍵結構參數分析

對于工業機器人用輕型回轉支承, 套圈溝道曲率半徑系數、溝道位置、擋邊高度是重要的結構參數, 在設計中需要重點考慮。輕型回轉支承的徑向尺寸很小, 為增加保持架的強度,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, 該回轉支承采用非對稱溝位置的設計方式。

4 ?變形與剛度

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