機(jī)器人平衡彈簧軸承與平衡桿活塞桿潤滑脂的研究與應(yīng)用

垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂，一般都需要平衡裝置，以減小驅(qū)動器的負(fù)荷和縮短啟動時間。機(jī)器人所采用的平衡機(jī)構(gòu)有以下幾種：配重平衡機(jī)構(gòu)、活塞推桿平衡機(jī)構(gòu)、彈簧平衡機(jī)構(gòu)這三種。今天小編主要給大家分享一下彈簧平衡機(jī)構(gòu)的潤滑部位與保養(yǎng)周期。這種平衡裝置結(jié)構(gòu)簡單，平衡效果好，易于調(diào)整，工作可靠，但增加了機(jī)器人手臂的慣量與關(guān)節(jié)軸的載荷。一般在機(jī)器人手臂的不平衡力矩比較小的情況下采用這種平衡機(jī)構(gòu)。

在機(jī)器人機(jī)設(shè)計中，特別是有回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的地方，就需要利用力矩平衡原理來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計。假設(shè)一臺極坐標(biāo)的機(jī)器人在設(shè)計時沒有考慮臂的平衡問題，機(jī)器人的臂端還有手腕，在進(jìn)行作業(yè)時尚需要裝末端執(zhí)行器或夾持器及重物。此時回轉(zhuǎn)軸前端的重力就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于回轉(zhuǎn)軸后部的重力。根據(jù)力矩平衡原理知道整個臂部處于不平衡狀態(tài)，在無驅(qū)動動力時，前端就會自然落下，容易引起事故的發(fā)生。而在選擇驅(qū)動電機(jī)功率時，逆時針回轉(zhuǎn)所需力矩就很大，而順時針回轉(zhuǎn)由于重力的作用則很小，所以電機(jī)輸出功率波動很大，而其額定功率又要按大力矩來設(shè)計。此時工作起來就不平穩(wěn)。因此在機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計中一定要考慮平衡問題。在噴涂機(jī)器人中常用的平衡方式有彈簧平衡系統(tǒng)。這是一種動態(tài)的平衡方式，它同樣是利用力矩平衡的原理來進(jìn)行設(shè)計的。設(shè)AB是手臂的一部分，AC是支座，中間有鉸接點(diǎn)A與手臂相連接。臂的重心在G處，其重量為M。AG的長度為L１，AB的長度是L。BC是拉力彈簧及其附件，彈簧與臂在B點(diǎn)鉸接，與支座在C點(diǎn)鉸接。支座CA與臂AB連線之間形成夾角θ，彈簧與臂AB連線的夾角為δ。由于拉力彈簧受到拉長形成一個拉力F。根據(jù)力矩平衡原理，必須使拉力F與彈簧拉力作用線至A點(diǎn)的距離的乘積等于手臂重量M與重心G至AC的距離的乘積，整個系統(tǒng)才能平衡，亦即必須滿足下列公式：M·L１·sinθ＝F·L·sinσ由于機(jī)器人作業(yè)時，手臂是圍繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動的，因此θ角是一個變量。同時由于手臂的轉(zhuǎn)動，使B點(diǎn)到C點(diǎn)的長度改變，因此拉力F也是一個變量，δ角也是隨θ角改變的變量。但結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在三角形ABC中，AC和AB的長度都已確定，因此當(dāng)θ角位置一定，δ角也可求出。根據(jù)任意三角形正弦和余弦定理可得到公式因此力矩平衡公式也可寫成因此只要在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，使彈簧的拉力符合公式的函數(shù)關(guān)系時，就能使系崐統(tǒng)在任何位置上都獲得平衡。但實際上由于結(jié)構(gòu)的限制、彈簧材質(zhì)的影響，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)摩擦力矩以及是否合理潤滑的影響以及其它很多因素的關(guān)系，需要增加很多系數(shù)。即使這樣也只能得到在某一區(qū)域內(nèi)的平衡。為了滿足機(jī)器人發(fā)展的不斷需求，比瑟奴潤滑劑針對不同工況的機(jī)器人平衡開發(fā)出了多款專用產(chǎn)品，Pseinu?(比瑟奴) B.GREASE-109/JR 機(jī)器人平衡彈簧機(jī)構(gòu)軸承潤滑脂 是由全合成基礎(chǔ)油，并添加（PSEINU)公司獨(dú)有的液態(tài)離子聚合物，以及抗氧、防銹等添加劑，經(jīng)特殊工藝制造而成。開發(fā)用于重載碼垛機(jī)器人的新型彈簧平衡機(jī)構(gòu)軸承與平衡彈簧桿使用。1.為機(jī)器人平衡桿定制的，含有A“粘性”添加劑、抗磨劑；2. 可使油脂在回流溫度（倒灌），不會聚在平衡桿的一端；3. 特殊結(jié)構(gòu)改進(jìn)劑，具有優(yōu)異的水平和垂直附著力；4. 滿足機(jī)器人平衡桿及平衡桿軸承使用，保養(yǎng)周期5000小時。工業(yè)機(jī)器人中另一種常用的平衡方式是氣動平衡，一般機(jī)器人的大臂常采用此種方式。設(shè)大臂AB與支座鉸接于O點(diǎn)，在大臂的尾部安裝有一氣缸，氣缸的活塞桿與支座鉸接于O２點(diǎn)，氣缸的缸體與連桿鉸接于O1點(diǎn)，連桿的另一端與大臂鉸接于O3點(diǎn)。當(dāng)氣缸與氣路相通，在缸體上產(chǎn)生一個向下的壓力F，而F的大小又滿足力矩平衡原理時，大臂就處于平衡狀態(tài)。而當(dāng)大臂繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動時，氣缸的缸體也隨之上下擺動。由于活塞桿是固定在支座上的，因此當(dāng)缸體上下擺動時，壓力F也隨之變化，產(chǎn)生一個與大臂轉(zhuǎn)動方向相反的平衡力矩，使大臂在動態(tài)情況下仍處于平衡狀態(tài)。針對焊接機(jī)器人平衡缸的潤滑，比瑟奴潤滑劑研制出了一款，耐高溫的潤滑脂，Pseinu?(比瑟奴) B.GREASE-113/JF 機(jī)器人平衡缸活塞桿潤滑脂 是一種全新開發(fā)合成的二合一式密封潤滑脂，具有優(yōu)良的化學(xué)惰性及氧化穩(wěn)定性，是機(jī)器人行業(yè)中使用的一種、長壽命的潤滑脂，用于高溫環(huán)境下的焊接機(jī)器人的重力平衡機(jī)構(gòu)平衡缸活塞桿使用。具有優(yōu)異的的氣密性、耐高溫300度、化學(xué)安定性和機(jī)械安定性；2.在溫度變化的環(huán)境下耐用，可長時間保持穩(wěn)定扭矩；3.與密封材料EPDM橡膠相容好，不會導(dǎo)致膨脹或者收縮；4.對烴類氣體和氫的溶解度小，與液壓油不相溶性；5.良好的靜態(tài)密封和動態(tài)密封潤滑性能。廣泛用于氣缸活塞的密封件和缸筒摩擦副的長壽命潤滑。包括，油缸油封、液壓制動缸等。在機(jī)器人系統(tǒng)中經(jīng)常采用幾種平衡方式，且由于在機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用了平衡系統(tǒng)，可使機(jī)器人減小驅(qū)動電機(jī)的功率，降低功率的波動，使機(jī)器人工作時平穩(wěn)，提高了機(jī)器人的動態(tài)性能。