機(jī)器人平衡彈簧軸承與平衡桿活塞桿潤(rùn)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(dòng)器的負(fù)荷和縮短啟動(dòng)時(shí)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(rùn)滑部位與保養(yǎng)周期。這種平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)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(lái)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。假設(shè)一臺(tái)極坐標(biāo)的機(jī)器人在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮臂的平衡問(wèn)題，機(jī)器人的臂端還有手腕，在進(jìn)行作業(yè)時(shí)尚需要裝末端執(zhí)行器或夾持器及重物。此時(shí)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(gè)臂部處于不平衡狀態(tài)，在無(wú)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力時(shí)，前端就會(huì)自然落下，容易引起事故的發(fā)生。而在選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率時(shí)，逆時(shí)針回轉(zhuǎn)所需力矩就很大，而順時(shí)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(dòng)很大，而其額定功率又要按最大力矩來(lái)設(shè)計(jì)。此時(shí)工作起來(lái)就不平穩(wěn)。因此在機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)中一定要考慮平衡問(wèn)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(dòng)態(tài)的平衡方式，它同樣是利用力矩平衡的原理來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(zhǎng)度為L(zhǎng)１，AB的長(zhǎng)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(zhǎng)形成一個(gè)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(gè)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(shí)，手臂是圍繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此θ角是一個(gè)變量。同時(shí)由于手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)，使B點(diǎn)到C點(diǎn)的長(zhǎng)度改變，因此拉力F也是一個(gè)變量，δ角也是隨θ角改變的變量。但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在三角形ABC中，AC和AB的長(zhǎng)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(xiě)成因此只要在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，使彈簧的拉力符合公式的函數(shù)關(guān)系時(shí)，就能使系崐統(tǒng)在任何位置上都獲得平衡。但實(shí)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(rùn)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(rùn)滑劑針對(duì)不同工況的機(jī)器人平衡開(kāi)發(fā)出了多款產(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(rùn)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(kāi)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(huì)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(shí)。工業(yè)機(jī)器人中另一種常用的平衡方式是氣動(dòng)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(gè)向下的壓力F，而F的大小又滿足力矩平衡原理時(shí)，大臂就處于平衡狀態(tài)。而當(dāng)大臂繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣缸的缸體也隨之上下擺動(dòng)。由于活塞桿是固定在支座上的，因此當(dāng)缸體上下擺動(dòng)時(shí)，壓力F也隨之變化，產(chǎn)生一個(gè)與大臂轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的平衡力矩，使大臂在動(dòng)態(tài)情況下仍處于平衡狀態(tài)。針對(duì)焊接機(jī)器人平衡缸的潤(rùn)滑，比瑟奴潤(rùn)滑劑研制出了一款，耐高溫的潤(rùn)滑脂，Pseinu®(比瑟奴) B.GREASE-113/JF 機(jī)器人平衡缸活塞桿潤(rùn)滑脂 是一種全新開(kāi)發(fā)合成的二合一式密封潤(rùn)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)中使用的一種高效、長(zhǎng)壽命的潤(rùn)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(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定扭矩；3.與密封材料EPDM橡膠相容好，不會(huì)導(dǎo)致膨脹或者收縮；4.對(duì)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(dòng)態(tài)密封潤(rùn)滑性能。廣泛用于氣缸活塞的密封件和缸筒摩擦副的長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑。包括，油缸油封、液壓制動(dòng)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(jì)中采用了平衡系統(tǒng)，可使機(jī)器人減小驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率，降低功率的波動(dòng)，使機(jī)器人工作時(shí)平穩(wěn)，提高了機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能。