2023年機器人行業(yè)迎來快速發(fā)展階段，其實我國很早已經(jīng)注重提升機器人產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展水平，先后出臺了一系列利好機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。

　　在機器人領域，中國已成為支撐世界機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中堅力量，尤以在2020年首次突破千億元大關為標志性事件，并且，中國工業(yè)機器人市場連續(xù)8年穩(wěn)居全球第一。

　　特斯拉可以復用其新能源車的軸承供應鏈加速機器人的降本。

　　特斯拉機器人根據(jù)不同位置的受力特點選用4種不同的軸承，其中深溝球軸承、四點接觸軸承、角接觸軸承技術壁壘較低，國內(nèi)已有成熟供應商。交叉滾子軸承制造難度大，全球主要供應商集中在日德，國內(nèi)人本股份具備小批量供應能力，國機精工具備技術儲備和產(chǎn)品。

　　軸承加工對磨床需求量大，要求高。海外高精度磨床交期長達18個月，國內(nèi)宇環(huán)數(shù)控、秦川機床、日發(fā)精機已具備國產(chǎn)替代的實力，為國產(chǎn)軸承廠擴產(chǎn)保駕護航。

　　工機器人核心零部件之精密減速器

　　精密減速器是連接動力源和執(zhí)行機構之間的中間裝置，其作用是降低伺服電機的高轉(zhuǎn)速、通過齒輪減速比放大伺服電機的原始扭矩，并提供高剛性保持、高精度定位。

　　精密減速器下游市場多點開花，除工業(yè)機器人外還可以應用至半導體設備、數(shù)控機床、醫(yī)療器械等對工作精度要求高的設備變速裝置上，加速各行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型。

　　在具備機器人供應鏈向國內(nèi)轉(zhuǎn)移、國際巨頭發(fā)展各遇瓶頸以及國產(chǎn)減速器突破量產(chǎn)的三點核心優(yōu)勢下，減速器國產(chǎn)替代具備強確定性。

　　減速器的軸承應用

　　主軸承幾乎承受了RV減速器的全部外載荷，因此需要具有高承載、高剛性及運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。

　　日本住友精密RV減速器選用薄壁圓錐滾子軸承作為主軸承。

　　主軸承材料的加工難點在于：套圈熱處理后的橢圓、套圈精磨后的平面翹曲以及接觸角測量及偏差的控制非常困難。

　　前兩者可以通過工藝優(yōu)化以及采用工序能力指數(shù)較高的加工設備改善，后者則需在產(chǎn)品設計及工藝制訂時就進行軸承套圈匹配優(yōu)化，以實現(xiàn)加工過程中接觸角偏差100%合格。

　　擺線輪支承軸承：承擺線輪圓周運動的作用，多選用M形金屬保持架和圓柱滾子組件。

　　軸承在實際應用過程中最突出的問題是保持架脫落金屬屑和軸承竄動導致擺線輪卡死，主要原因系車制、壓膜后的處理不當以及保持架方形兜孔被加工成了菱形造成軸向分力。

　　偏心軸支承軸承與太陽輪支承軸承：由于偏心軸的受力復雜，兩端需要受到支承軸承作用。

　　太陽輪支承軸承安裝于RV減速器行星架的剛性盤內(nèi)，主要起精確定位減速器太陽輪位置的作用。應用過程中需嚴格控制太陽輪支承軸承的徑向游隙。

　　軸承鋼材：我國的軸承鋼氧含量雖然可以控制到接近世界先進水平，但是在夾雜物的組成、數(shù)量、尺寸以及分布等方面不能夠得到穩(wěn)定控制，這會直接導致鋼材的疲勞性能低、服役時間短。

　　此外，我國軸承鋼在品種和規(guī)格方面并不完善，且生產(chǎn)的多是低檔次軸承鋼，鋼材的質(zhì)量、穩(wěn)定性及外觀較差，達不到較高的專業(yè)化生產(chǎn)，成本降低效果不明顯。

　　技術無捷徑，全產(chǎn)業(yè)鏈玩家需要堅持難而正確的自主研發(fā)道路，以助力國產(chǎn)RV減速器早日突破高端。

　　雖然海外軸承廠商的產(chǎn)品在性能上明顯優(yōu)于國內(nèi)，但由于一臺RV減速器需要配備9-15套軸承，若全部采用海外產(chǎn)品則成本較大，甚至會存在入不敷出的情況，因此國內(nèi)RV減速器廠商大多選擇國產(chǎn)軸承供應商。

　　在材料供應商選擇方面，不同于諧波減速器廠商外購海外柔輪材料，RV減速器廠商受限于零部件數(shù)量多帶來的成本問題，也傾向于選擇國內(nèi)材料供應商。

　　但選擇國產(chǎn)軸承、國產(chǎn)原材料必然會帶來產(chǎn)品一致性、穩(wěn)定性較差的問題。

　　當前，國產(chǎn)RV減速器在中低端領域尚可應用，但想在高端市場突圍還需要國內(nèi)軸承、材料廠商與RV減速器廠商在產(chǎn)品性能、功能提升上進一步研發(fā)積累。

　　延伸閱讀：--------------------------------

　　工業(yè)機器人軸承作為工業(yè)機器人的關鍵配套件之一，最適用于工業(yè)機器人的關節(jié)部位或者旋轉(zhuǎn)部位、機械加工中心的旋轉(zhuǎn)工作臺、機械手旋轉(zhuǎn)部、精密旋轉(zhuǎn)工作臺、醫(yī)療儀器、計量器具、IC制造裝置等。

　　工業(yè)機器人軸承特點

　　1、可承受軸向、徑向、傾覆等方向綜合載荷；

　　2、薄壁型軸承；

　　3、高回轉(zhuǎn)定位精度。

　　工業(yè)機器人軸承分類

　　主要包括兩大類用于工業(yè)機器人的軸承，一是等截面薄壁軸承，另一類是交叉滾子軸承。另外還有諧波減速器軸承、直線軸承、關節(jié)軸承等，但主要還是等截面薄壁軸承和交叉滾子軸承運用較多。

　　交叉滾子軸承

　　交叉滾子軸承，是圓柱滾子或圓錐滾子在呈90度的V形溝槽滾動面上通過隔離塊被相互垂直地排列，所以交叉滾子軸承可承受徑向負荷、軸向負荷及力矩負荷等多方向的負荷。

　　內(nèi)外圈的尺寸被小型化，極薄形式更是接近于極限的小型尺寸，并且具有高鋼性，且精度可達到P5、P4、P2級。因此適合于工業(yè)機器人的關節(jié)部和旋轉(zhuǎn)部、機械加工中心的旋轉(zhuǎn)臺，精密旋轉(zhuǎn)工作臺、醫(yī)療機器、計算器、軍工、IC制造裝置等設備。

　　交叉滾子軸承的特點：

　　1、具有出色的旋轉(zhuǎn)精度

　　交叉滾子軸承內(nèi)部結(jié)構采用滾子呈90°相互垂直交叉排列，滾子之間裝有間隔保持器或者隔離塊，可以防止?jié)L子的傾斜或滾子之間相互摩擦，有效防止了旋轉(zhuǎn)扭矩的增加。另外，不會發(fā)生滾子的一方接觸現(xiàn)象或者鎖死現(xiàn)象；同時因為內(nèi)外環(huán)是分割的結(jié)構，間隙可以調(diào)整，即使被施加預壓，也能獲得高精度的旋轉(zhuǎn)運動。

　　2、操作安裝簡化

　　被分割成兩部分的外環(huán)或者內(nèi)環(huán)，在裝入滾子和保持器后，被固定在一起，所以安裝時操作非常簡單。

　　3、承受較大的軸向和徑向負荷

　　因為滾子在呈90°的V型溝槽滾動面上通過間隔保持器被相互垂直排列，這種設計使交叉滾子軸承就可以承受較大的徑向負荷、軸向負荷及力矩負荷等所有方向的負荷。

　　4、大幅節(jié)省安裝空間

　　交叉滾子軸承的內(nèi)外環(huán)尺寸被最小限度的小型化，特別是超薄結(jié)構是接近極限的小型尺寸，并且具有高剛性，所以最適合于工業(yè)機器人的關節(jié)部位或者旋轉(zhuǎn)部位、機械加工中心的旋轉(zhuǎn)工作臺、機械手旋轉(zhuǎn)部、精密旋轉(zhuǎn)工作臺、醫(yī)療儀器、計量器具、IC制造裝置等廣泛用途。

　　等截面薄壁軸承

　　薄壁等截面軸承又叫薄壁套圈軸承，它精度高、非常安靜以及承載能力很強。薄壁套圈軸承可以是深溝球軸承、四點接觸軸承、角接觸球軸承，薄壁等截面軸承橫截面大多為正方形。在這些系列中，即使是更大的軸直徑和軸承孔，橫截面也保持不變。這些軸承因此稱為等截面。

　　薄壁等截面軸承優(yōu)點

　　薄壁型軸承實現(xiàn)了極薄型的軸承斷面，也實現(xiàn)了產(chǎn)品的小型化、輕量化。產(chǎn)品的多樣性擴展了其用途范圍。

　　薄壁等截面軸承產(chǎn)品特性

　　為了得到軸承的低摩擦扭矩、高剛性、良好的回轉(zhuǎn)精度，使用了小外徑的鋼球。中空軸的使用，確保了輕量化和配線的空間。薄壁型6700、6800系列有各種防塵蓋形式、帶法蘭形式、不銹鋼形式、寬幅形式等，品種齊全。

　　薄壁等截面軸承主要用途

　　步進電機、醫(yī)療器械、辦公器械、檢測儀器、減速/變速裝置、工業(yè)機器人、光學/映像器械、旋轉(zhuǎn)編碼器。

　　薄壁十字交叉滾子軸承

　　薄壁十字交叉圓柱滾子軸承內(nèi)部結(jié)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?jié)L子的傾斜或滾子間的相互摩擦，有效防止了摩擦力矩的增加。

　　另外，滾子垂直交叉排列的結(jié)構可以避免滾子的鎖死現(xiàn)象；同時又因為軸承內(nèi)外圈是分割的結(jié)構，間隙可調(diào)，即使被施加壓力，也能獲得較高的旋轉(zhuǎn)精度。十字交叉滾子軸承以其輕型復合結(jié)構、回轉(zhuǎn)精度高、剛性好、摩擦力矩穩(wěn)定等良好的性能廣泛應用于工業(yè)機器人腰部回轉(zhuǎn)、關節(jié)式機器人肩部、臂、手腕等回轉(zhuǎn)部位。

　　RV減速器軸承

　　RV減速器又稱精密關節(jié)減速器，它以其體積小，抗沖擊力強，扭矩大，定位精度高等多優(yōu)點被廣泛廣泛應用于工業(yè)機器人。對于RV減速器，軸承的外形結(jié)構、精密定位是其結(jié)構緊湊、剛性優(yōu)良、傳動精密等關鍵因素，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。

　　諧波減速器專用軸承

　　諧波減速器是一種用波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形，利用柔性軸承可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，其特點是結(jié)構緊湊、運動精度高、傳動比大，多用于中小轉(zhuǎn)矩的機器人關節(jié)。

　　工業(yè)機器人軸承的關鍵技術

　　現(xiàn)代工業(yè)機器人的發(fā)展趨于輕量化，軸承要安裝在有限的空間，必須體積小、重量輕，也就是輕量化。但同時，機器人的高載荷、高回轉(zhuǎn)精度、高運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、高定位速度、高重復定位精度、長壽命、高可靠性的性能，要求配套的機器人軸承必須具備高承載能力、高精度、高剛度、低摩擦力矩、長壽命、高可靠性的性能。輕量化和高性能是一對矛盾。

　　設計技術

　　工業(yè)機器人用薄壁軸承不僅要保證有足夠的承載能力，而且要求精確定位、運轉(zhuǎn)靈活，因此，軸承設計分析，主參數(shù)的確定，不能單以額定動載荷為目標函數(shù)，而要以額定動載荷、剛度和摩擦力矩等指標作為目標函數(shù)進行多目標優(yōu)化設計，同時要采用基于套圈和機架變形的薄壁軸承有限元分析方法。

　　制造技術

　?。?/span>1）機器人軸承動態(tài)質(zhì)量高精度檢測技術；

　　（2）薄壁軸承套圈微變形熱處理加工工藝；

　　（3）基于磨削變質(zhì)層控制的軸承套圈精磨加工工藝；

　　（4）薄壁軸承負游隙的精確控制技術；

　?。?/span>5）薄壁角接觸球軸承的凸出量的精確控制技術；

　?。?/span>6）薄壁軸承的精密裝配技術；

　?。?/span>7）薄壁軸承套圈非接觸測量技術。