[發明專利]一種用于工業機器人的薄壁軸承的加工方法

在審

• 申請號: 201710120734.7
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106801706A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 陳寶國
• 申請（專利權）人: 江蘇萬達特種軸承有限公司
• 主分類號: F16C33/64
• 分類號: F16C33/64;F16C19/02;B23P15/00
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司11335
• 代理人: 孫民興

技術領域

本發明涉及軸承加工領域，具體涉及一種用于工業機器人的薄壁軸承的加工方法。

背景技術

現代工業機器人的方向發展趨于輕型化，這就要求與其配套的軸承具有更加輕便的結構。由于軸承要在有限的安裝空間里滿足工業機器人主機對軸承承載能力、精度、剛度和摩擦力矩的性能要求，選用標準的通用軸承很難滿足這種要求，而薄壁軸承追求外形極限尺寸，具有重量輕、體積小、精度高、壽命長等優良性能，能夠很好地解決這一問題。

工業機器人專用軸承主要有等截面薄壁軸承、薄壁交叉圓柱滾子軸承、RV減速器用軸承及諧波減速器用軸承等，它們大多采用非標準、多滾動體等設計原則。

1.等截面薄壁軸承與普通軸承不同，該種軸承每個系列中橫截面大多為正方形，且尺寸被設計為固定值。在同一個系列中橫截面尺寸是不變的，它不隨內徑尺寸增大而增大，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，多被應用于工業機器人的腰部、肘部、腕部。

在內徑尺寸相同的情況下，薄壁等截面球軸承比標準滾動軸承裝的鋼球數多，因此改善了軸承內部受力分布，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。

2.薄壁交叉圓柱滾子軸承內部結構采用滾子呈90°相互垂直交叉排列，單個軸承能同時承受徑向力、雙向軸向力與傾覆力矩的共同作用，滾子之間裝有間隔保持器或者隔離塊，可以防止滾子的傾斜或滾子間的相互磨察，有效防止了摩擦力矩的增加。另外，滾子垂直交叉排列的結構可以避免滾子的鎖死現象；同時又因為軸承內外圈是分割的結構，間隙可調，即使被施加壓力，也能獲得較高的旋轉精度。

薄壁交叉滾子軸承以其輕型結構與良好的性能主要用于機械手臂、關鍵式機器人肩部、腰部、臀部等。

RV減速器又稱精密軸承減速器，它以其體積小，抗沖擊力強，扭矩大，定位精度高等諸多優點被廣泛應用于工業機器人。對于RV減速器，軸承的外形結構、精密定位是其結構緊湊、剛性優良、傳動精密關鍵因素，RV減速器軸承包括多種薄壁軸承系列及圓柱滾子保持架組件系列。

諧波減速器是一種靠波發生器使柔輪產生可控彈性變形，利用薄壁軸承可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，其特點是結構緊湊、運動精度高、傳動比大，多用于中小轉矩的機器人關節。薄壁軸承是諧波減速器的核心部件，通過軸承的彈性變形達到高減速比的要求，而且，諧波減速器壽命主要取決于薄壁軸承壽命。薄壁軸承工作中隨柔輪的彈性變形不斷的發生變化，不僅承受循環應力載荷，而且承受交變應力載荷，是上述軸承中最難設計制造的專用軸承。

目前，洛陽軸研科技股份有限公司（軸研所）早在“七五”期間首次展開機器人技術攻關，承擔了其中的子課題《機器人專用軸承的開發研究》，對焊接、噴涂、裝配機器人用薄壁四點接觸球軸承和薄壁交叉圓柱滾子軸承進行了設計、試制、性能檢測及壽命試驗，與德國YAO及日本THK同類軸承對比結果，達到了國際同類產品技術水平。近年來，軸研科技股份有限公司對薄壁軸承的結構特點、剛度、精度、摩擦力矩、預緊和應用等進行探討，定性分析了薄壁軸承設計要考慮的問題和軸系支承剛度對軸承變形的影響，為國內工業機器人專用配套軸承的系列開發提供了有力的技術支撐和研究基礎。

洛陽LYC軸承公司針對諧波傳動用薄壁軸承的類型、結構特點、軸承材料及熱處理工藝、尺寸公差和旋轉精度、滾動體精度、游隙、檢驗方法等進行了深入研究。河南科技大學提出了輕量化綠色化長壽命薄壁四點接觸球軸承的結構設計方法，研究了軸承有效壁厚與承載能力、啟動摩擦力矩等關鍵性能指標之間的關系，找到了保證壽命與可靠性條件下的最小壁厚，從而提高軸承材料利用率、降低軸承重量，節約能源，性能指標超過了國外同類產品。

北京諧波技術研究所在考慮到薄壁軸承工作特點、滾動體離心力作用以及EHL油膜影響的前提下，提出了一種分析計算薄壁軸承載荷分布和接觸應力的方法，對于按照動負荷能力來計算薄壁軸承的許用載荷具有一定意義。

洛陽維斯格軸承、洛陽鴻元軸承、上海烈力軸承等單位也都憑借自己研發生產的工業機器人專用配套軸承或應用工程項目活躍在當今國內外工業機器人專用軸承市場上。此外，一些科研院所和大學也均在進行高端工業機器人軸承制造技術及應用項目方面的研發工作。

現有洛陽軸研科技股份有限公司申請的專利《一種工業機器人專用薄壁主軸承》，浙江五洲新春集團股份有限公司申請的專利《一種機器人軸承及其生產工藝》，瓦房店軸承集團有限責任公司申請的專利《一種用于工業機器人的轉盤軸承》等。