1. 適用于工業(yè)機(jī)器人的回轉(zhuǎn)支承軸承類型及型號(hào)分析

我國工業(yè)機(jī)器人起步較晚，落后與歐美國家。而今經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。隨著其性能及其國際性的大環(huán)境的影響下，大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)“以機(jī)器代替人”成為一種可能，隨著國家的大力倡導(dǎo)，近來機(jī)器人衍生出AGV（移動(dòng)機(jī)器人）、點(diǎn)焊機(jī)器人、焊接機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、激光加工機(jī)器人、真空機(jī)器人、潔凈機(jī)器人等品種。優(yōu)點(diǎn)在于保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高工作效率、自動(dòng)化生產(chǎn)線、減少工傷事故。
　　回轉(zhuǎn)支承在工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用，從而被廣泛的稱之為“機(jī)器的關(guān)節(jié)”，工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)車間內(nèi)，從回轉(zhuǎn)支承與傳動(dòng)減速器的之間的關(guān)系來看，現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人常見的回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)大致有以下三種：
　　分體式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上主要采用交叉滾子回轉(zhuǎn)支承來承受工業(yè)機(jī)器人的傾覆力矩、軸向力、徑向力，包括動(dòng)態(tài)與靜態(tài)工況，傳動(dòng)減速機(jī)只承受回轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩，所以，此種工況下要求交叉滾子回轉(zhuǎn)支承軸承的精度較高，并以此來保證機(jī)器人的回轉(zhuǎn)精度。
　　一體式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，它在結(jié)構(gòu)上采用具有足夠承載能力的主軸承減速機(jī)，由減速機(jī)的主軸承承受工業(yè)機(jī)器人的全部傾覆力矩和軸向力，這樣話就不需要交叉滾子回轉(zhuǎn)支承軸承，通過減速機(jī)的主軸承提供較高精度，但這種減速機(jī)的造價(jià)較為昂貴。
  混合型回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，同時(shí)采用有一定承載能力的中空主軸承減速器和具有一定精度的交叉滾子軸承來共同完成支承和回轉(zhuǎn)的功能。工業(yè)機(jī)器人的轉(zhuǎn)臺(tái)同時(shí)與回轉(zhuǎn)傳動(dòng)減速機(jī)的輸出軸面板以及交叉滾子軸承的內(nèi)圈固定連接，交叉滾子回轉(zhuǎn)支承軸承的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于減速器輸出面板的彎曲剛度，所以在動(dòng)態(tài)工況下，彎曲力矩和軸向力矩主要由交叉滾子回轉(zhuǎn)支承軸承來承載。

2. 機(jī)器人機(jī)械手用回轉(zhuǎn)式減速器回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置

圍欄型回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置主要應(yīng)用在使用工況要求相對(duì)較高的情況下，如對(duì)回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)部分防塵、防雨、防腐蝕等要求較高場合，IP等級(jí)達(dá)到IP65?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置是一種新型的回轉(zhuǎn)類產(chǎn)品，通常也叫回轉(zhuǎn)支承通常由蝸桿、回轉(zhuǎn)支承、殼體、馬達(dá)等部件構(gòu)成。由于核心部件采用回轉(zhuǎn)支承，因此可以同時(shí)承受軸向力、徑向力、傾覆力矩?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)跟傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)類產(chǎn)品相比，具有安裝簡便、易于維護(hù)、更大程度上節(jié)省安裝空間等特點(diǎn)。該產(chǎn)品可以廣泛使用于重型平板運(yùn)輸車、集裝箱起重機(jī)、隨車吊、高空作業(yè)車、太陽能發(fā)電系統(tǒng)等工程機(jī)械及新能源領(lǐng)域

3. 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例分析

可將多種焊接工藝融合一體形成緊湊型多功能單元

通用單元將一臺(tái)KR 6-2型KUKA機(jī)器人集成于一個(gè)H形平臺(tái)的中央，利用一個(gè)回轉(zhuǎn)平臺(tái)，使生產(chǎn)過程中始終有一個(gè)焊接夾具在工作狀態(tài)，同時(shí)第二個(gè)夾具由操作員裝入工件，這樣操作員的操作對(duì)節(jié)拍沒有影響。

該單元也可以用于別的場合：既可以單獨(dú)用一個(gè)機(jī)器人作為一個(gè)非常緊湊的機(jī)器人焊接單元使用，也可以配合其他機(jī)器人使用，后者可以揉合不同的機(jī)器人焊接工藝。

首先，操作員將工件裝載到焊接夾具上并且啟動(dòng)系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)平臺(tái)將夾具在機(jī)器人下方旋轉(zhuǎn)180度至其焊接區(qū)，配有Fronius CMT焊槍的KUKA KR 6-2伸入到夾具中開始焊接工件。

接下來，第二臺(tái)機(jī)器人，型號(hào)為KR 210 R2700 extra，配有X100氣動(dòng)伺服機(jī)器人焊鉗，也移動(dòng)至夾具中用點(diǎn)焊將各工件焊接到一起。焊接完成后，H型回轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，將第二個(gè)新裝載的夾具送入機(jī)器人的工作空間。

平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)將第一個(gè)夾具移回到操作員的工作空間，夾具以氣動(dòng)方式打開，操作員可將焊接好的零件取出。操作員裝載/卸載工件的工作不會(huì)對(duì)節(jié)拍產(chǎn)生影響。

把機(jī)器人安裝在H形平臺(tái)上的布置提高了機(jī)器人在夾具工作區(qū)內(nèi)執(zhí)行焊接時(shí)的可達(dá)性。安裝在平臺(tái)上的KR 6-2型KUKA機(jī)器人以其6kg的低負(fù)載和1600mm的工作半徑完美地匹配了標(biāo)準(zhǔn)弧焊任務(wù)。

機(jī)器人腕部的流線型設(shè)計(jì)確保機(jī)器人具有最小的破壞性輪廓線和最高的運(yùn)動(dòng)自由度。因此這位焊接專家能夠輕松到達(dá)工件上的所有焊接位置。KR 210 R2700 extra機(jī)器人能以很高的精度和速度執(zhí)行點(diǎn)焊任務(wù)。

與其他KR QUANTEC系列機(jī)器人一樣，其特點(diǎn)是極低的空間要求和廣泛的潛在應(yīng)用范圍。210kg的有效負(fù)荷和2926mm的可達(dá)距離，使其成為通用單元中點(diǎn)焊工藝的不二之選。

此外，該型號(hào)的六軸機(jī)器人可以輕松執(zhí)行搬運(yùn)或機(jī)加任務(wù)。這兩種機(jī)器人確保了機(jī)器人單元可以獲得完美和可測量的焊接效果。

農(nóng)業(yè)機(jī)械用工業(yè)機(jī)器人工作站

機(jī)器人焊接系統(tǒng)由含有兩個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的工作站組成，兩個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)以倒置的狀態(tài)安裝在C型龍門支柱上。

這兩個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)可在地面導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上移動(dòng)，配備有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)環(huán)-提升定位器。夾持直徑、夾持高度和長度都為5m。除此之外，也可裝卸重量最大為4,500kg的工件。刀具中心點(diǎn)(TCP)校準(zhǔn)是自動(dòng)實(shí)施的，以便能確保一貫的高應(yīng)用質(zhì)量。

每個(gè)機(jī)器人上方都設(shè)置有將過濾空氣返回至車間中的抽氣煙道。同時(shí)，系統(tǒng)還提供了允許兩個(gè)機(jī)器人切削加工同一零件或在一個(gè)工作站處分離多個(gè)零件的優(yōu)勢(shì)。

使用了兩個(gè)尤其適用于中等有效負(fù)荷的KUKA KR 30 L16機(jī)器人。在可達(dá)距離最大為3,102mm和定位精度為0.07mm的情況下，這些機(jī)器人是用于精確焊接工作實(shí)施的理想選擇。得益于較長的關(guān)節(jié)機(jī)械臂和較長的連接機(jī)械臂，這些機(jī)器人具有非常大的工作行程，以便能創(chuàng)造更多新的生產(chǎn)可能。

這些機(jī)器人能用作地面安裝或屋頂安裝，也是用于個(gè)體系統(tǒng)布局的理想選擇。使用KUKA.Touch Sense軟件還能使得針對(duì)工件形狀或位置上的偏差進(jìn)行補(bǔ)償成為可能，這樣能確保工件上的運(yùn)動(dòng)路徑與主輪廓準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。KUKA.Arc Sense軟件利用電弧穿越傳感器實(shí)現(xiàn)縫隙跟蹤。

實(shí)施這種機(jī)器人自動(dòng)化解決方案能帶來明顯的生產(chǎn)率提升：在焊接以及裝卸過程中縮短了周期時(shí)間，從而使得制造時(shí)間縮短超過50%。

終端客戶和集成商都被基于機(jī)器人的解決方案所折服，并且不會(huì)排除進(jìn)一步應(yīng)用：“我們始終保持著與我們客戶的聯(lián)系，以便介紹我們提供的系統(tǒng)的優(yōu)化和創(chuàng)新。我們也計(jì)劃在Horsch公司生產(chǎn)過程中實(shí)施進(jìn)一步自動(dòng)化裝備的可能，”SMT Systemtechnik有限公司的員工Kristina Schreider補(bǔ)充道。

4. 雙正回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品用于工業(yè)機(jī)器人的案例介紹

汽車制造創(chuàng)新型機(jī)器人焊接系統(tǒng)

德國愛科集團(tuán)是一家開發(fā)和制造汽車技術(shù)、園林機(jī)械和航空領(lǐng)域創(chuàng)新產(chǎn)品的企業(yè)，在汽車制造領(lǐng)域，這家企業(yè)主要從事了耐用的AL-KO拖車軸和針對(duì)歐洲市場的組件的生產(chǎn)業(yè)務(wù)。

在汽車制造行業(yè)，零部件上的焊縫會(huì)承受非常高的動(dòng)態(tài)荷載，其中拖車軸的質(zhì)量尤為重要，因此拖車軸的焊接就成為焊接技術(shù)中最具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。為了在保證最高零部件質(zhì)量的同時(shí)保證無限的靈活性，就必須采用可靠的焊接工藝和最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)。

愛科集團(tuán)依靠領(lǐng)先系統(tǒng)集成商Robolution的兩個(gè)相同的焊接單元生產(chǎn)商用拖車軸用搖臂、防盜裝置及各種附加組件。

愛科集團(tuán)的生產(chǎn)計(jì)劃師Andreas Jehle總結(jié)了他們決定采用Robolution系統(tǒng)和庫卡焊接機(jī)器人的原因：“這些工作站處的生產(chǎn)主要為小批量，批次大小在10~500個(gè)零件的范圍內(nèi)，變體數(shù)量巨大。

利用Robolution帶有兩個(gè)不同的專用定位器的通用單元可帶來令人難以置信的靈活性，而使用KUKA KR 16可確保出色的質(zhì)量和生產(chǎn)率——這對(duì)于我們公司的要求配置來說是完美定制的組合?！?/span>

實(shí)際上，得益于5軸定位器和一種連接到系統(tǒng)長度方向面的額外專用定位器TurnFix，創(chuàng)新型的單元實(shí)現(xiàn)了令人難以置信的短的非生產(chǎn)時(shí)間?！跋到y(tǒng)智能地配置了軌道式定位器及TurnFix，這意味著可以在不中斷焊接過程的情況下在兩個(gè)工作站處裝載工件。

有了這種配置，庫卡機(jī)器人已經(jīng)被證明可始終處于繁忙狀態(tài)，而幾乎無任何非生產(chǎn)時(shí)間。盡管需要連續(xù)裝載，但KR 16設(shè)備能提供出色的性能。這些六軸機(jī)器人快速、精確并且能產(chǎn)生出色的焊接結(jié)果——而這些結(jié)果正是作為高質(zhì)量車軸制造商的愛科集團(tuán)具有決定性重要性的標(biāo)準(zhǔn)。” Andreas Jehle表示。

愛科集團(tuán)并不將非生產(chǎn)性材料作為存貨保存。將要被下訂單的生產(chǎn)會(huì)被作為當(dāng)天的訂單進(jìn)行準(zhǔn)備生產(chǎn)，對(duì)于這兩種焊接單元，這意味著它們隨時(shí)都是可用的。如果系統(tǒng)在很長時(shí)間內(nèi)都沒有工作，則這就會(huì)自動(dòng)阻礙整個(gè)車軸生產(chǎn)的進(jìn)行，結(jié)果就毫無疑問產(chǎn)生停機(jī)時(shí)間。

Robolution的銷售主管Thomas Büttner解釋了系統(tǒng)是如何為獲得最高可用性而被微調(diào)的：“系統(tǒng)總體可用性必須高于98%，將系統(tǒng)中所有組件的可用性相乘，意味著只能通過一貫使用市場上可獲得的最佳產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。

毫無疑問，系統(tǒng)概念方案也必須是正確的。由于Robolution擁有多年的機(jī)器人焊接系統(tǒng)制造方面的經(jīng)驗(yàn)以及其一貫使用最佳質(zhì)量的組件，各種用戶如愛科集團(tuán)就可可靠地獲得具有可靠工藝的整個(gè)系統(tǒng)?！?/span>

在愛科它們能淋漓盡致地證明此觀點(diǎn)。這兩個(gè)系統(tǒng)中更新的一款已經(jīng)投入工作不到兩年時(shí)間，盡管有大量的多班次工作，但在這些時(shí)間內(nèi)還從未出現(xiàn)過重大事故。

目前，系統(tǒng)中只保存了不到100種適用于各種零件形狀的不同方案。在大多數(shù)情況下，只需在5min內(nèi)就可切換至另外一種零件形狀。

零件范圍從各種小型零件擴(kuò)展至最大長度為800mm的零件。而兩種系統(tǒng)配置相同，這也被Andreas Jehle視作是每日生產(chǎn)中的主要優(yōu)勢(shì)：“在任何時(shí)候我們都可將完整的焊接方案和夾具從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)中，這樣就提供了額外的靈活性。另外，存儲(chǔ)和備品備件保存也非常方便。

如果一個(gè)系統(tǒng)上發(fā)生事故，則我們能在損失任何時(shí)間的情況下在另一個(gè)系統(tǒng)上完成特別緊迫訂單中的產(chǎn)品焊接，但是到目前為止我們還不需要依靠此應(yīng)急策略?！?/span>

在系統(tǒng)中使用庫卡焊接機(jī)器人是愛科集團(tuán)的明確規(guī)定，并且此決定是正確的，Thomas Büttner認(rèn)為：“Robolution是系統(tǒng)集成商，并且沒有與任何一家機(jī)器人制造商聯(lián)姻，而庫卡是世界上最好的焊接機(jī)器人制造商之一，其能讓客戶對(duì)制造商的規(guī)格說明變得對(duì)我們非常明確和簡單?！睈劭萍瘓F(tuán)質(zhì)量保證部對(duì)焊接系統(tǒng)的高性能表示肯定。

愛科集團(tuán)對(duì)于Robolution的通用單元和庫卡機(jī)器人感到完全滿意?！皫炜C(jī)器人的性能和可仿效的編程令我們印象深刻，我們的員工到目前為止對(duì)庫卡控制器非常熟悉，非常感謝此款控制器提供的各種可能。另外，我們認(rèn)為Robolution和庫卡提供的服務(wù)非常周到，” Andreas Jehle總結(jié)到。