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(lǐng)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(guān)為標(biāo)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(fù)用其新能源車的軸承供應(yīng)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(shù)壁壘較低，國內(nèi)已有成熟供應(yīng)商。交叉滾子軸承制造難度大，全球主要供應(yīng)商集中在日德，國內(nèi)人本股份具備小批量供應(yīng)能力，國機精工具備技術(shù)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(dá)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(gòu)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(yīng)用至半導(dǎo)體設(shè)備、數(shù)控機床、醫(yī)療器械等對工作精度要求高的設(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)備改善，后者則需在產(chǎn)品設(shè)計及工藝制訂時就進(jìn)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(yīng)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(dǎo)致擺線輪卡死，主要原因系車制、壓膜后的處理不當(dāng)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(fù)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(yīng)用過程中需嚴(yán)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(jìn)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(dǎo)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(dá)不到較高的專業(yè)化生產(chǎn)，成本降低效果不明顯。

　　技術(shù)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?xí)嬖谌氩环蟪龅那闆r，因此國內(nèi)RV減速器廠商大多選擇國產(chǎn)軸承供應(yīng)商。

　　在材料供應(yīng)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(yīng)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(dāng)前，國產(chǎn)RV減速器在中低端領(lǐng)域尚可應(yīng)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(jìn)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(guān)鍵配套件之一，最適用于工業(yè)機器人的關(guān)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(guān)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(fù)荷、軸向負(fù)荷及力矩負(fù)荷等多方向的負(fù)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(dá)到P5、P4、P2級。因此適合于工業(yè)機器人的關(guān)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(shè)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(gòu)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(gòu)，間隙可以調(diào)整，即使被施加預(yù)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(fù)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(shè)計使交叉滾子軸承就可以承受較大的徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷及力矩負(fù)荷等所有方向的負(fù)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(gòu)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(guān)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(jìn)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(xué)/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(gòu)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(gòu)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(gòu)，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(fù)合結(jié)構(gòu)、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(yīng)用于工業(yè)機器人腰部回轉(zhuǎn)、關(guān)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(guān)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(yīng)用于工業(yè)機器人。對于RV減速器，軸承的外形結(jié)構(gòu)、精密定位是其結(jié)構(gòu)緊湊、剛性優(yōu)良、傳動精密等關(guān)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(gòu)緊湊、運動精度高、傳動比大，多用于中小轉(zhuǎn)矩的機器人關(guān)節(jié)。

　　工業(yè)機器人軸承的關(guān)鍵技術(shù)

　　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(fù)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(shè)計技術(shù)

　　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(shè)計分析，主參數(shù)的確定，不能單以額定動載荷為目標(biāo)函數(shù)，而要以額定動載荷、剛度和摩擦力矩等指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)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(shù)

　　（1）機器人軸承動態(tài)質(zhì)量高精度檢測技術(shù)；

　?。?/span>2）薄壁軸承套圈微變形熱處理加工工藝；

　?。?/span>3）基于磨削變質(zhì)層控制的軸承套圈精磨加工工藝；

　?。?/span>4）薄壁軸承負(fù)游隙的精確控制技術(shù)；

　?。?/span>5）薄壁角接觸球軸承的凸出量的精確控制技術(shù)；

　?。?/span>6）薄壁軸承的精密裝配技術(shù)；

　　（7）薄壁軸承套圈非接觸測量技術(shù)。