在當(dāng)今高速發(fā)展的智能制造和自動(dòng)化世界中，每一個(gè)細(xì)小的部分都起到了至關(guān)重要的作用。而在這其中，軸承作為確保機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，其重要性不容小覷。在本文中，我們將探討軸承在工業(yè) 4.0 背景下所扮演的角色，以及它為工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)所帶來(lái)的變革。

專(zhuān)業(yè)軸承供應(yīng)商 SMB Bearings 的總經(jīng)理 Chris Johnson 解釋了為什么軸承作為充分發(fā)揮更緊湊、更快速、更精確工業(yè)機(jī)器人潛力的重要組件不容忽視。

俗話說(shuō)："不忘本"。"它們是你現(xiàn)在所能做的一切的基礎(chǔ)"。供應(yīng)鏈管理者已將注意力轉(zhuǎn)向整合機(jī)器人和自動(dòng)化技術(shù)，以保持競(jìng)爭(zhēng)力。

在普華永道的《2020 數(shù)字工廠》報(bào)告中，98% 的受訪制造商表示，他們希望將數(shù)字技術(shù)集成到制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）中，以提高效率。倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化也越來(lái)越受歡迎，根據(jù) Interact Analysis 的數(shù)據(jù)，到 2025 年，這一市場(chǎng)將增長(zhǎng)近一倍，達(dá)到 680 億美元。

自動(dòng)化的普及可歸因于多種因素，包括大流行病和極端天氣對(duì)供應(yīng)鏈造成的破壞、電子商務(wù)的復(fù)雜性以及勞動(dòng)力短缺。后者的部分原因是美國(guó)的 "大辭職潮"，由于缺乏對(duì) COVID-19 的保護(hù)、工資停滯和生活成本上升，美國(guó)員工在 2021 年初開(kāi)始集體自愿辭職。

據(jù)英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道，"分析師稱(chēng)，長(zhǎng)期的勞動(dòng)力短缺加速了自動(dòng)化的普及，將一項(xiàng)節(jié)約成本的舉措轉(zhuǎn)變?yōu)楦?jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵問(wèn)題"，因?yàn)橹圃焐淘谌藛T短缺的情況下仍在尋求維持收入。文章指出，"供應(yīng)鏈經(jīng)理們現(xiàn)在把目光投向了日趨成熟的技術(shù)，以減輕勞動(dòng)力的壓力"，自動(dòng)化不僅關(guān)系到投資回報(bào)，還關(guān)系到業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

Gartner 也認(rèn)為，自動(dòng)化是取代人工、耗時(shí)流程的必由之路。Gartner 特別推薦超自動(dòng)化（hyperautomation），這是一種將人工智能、傳感器、機(jī)器學(xué)習(xí)和機(jī)器人流程自動(dòng)化等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用的趨勢(shì)，目的是盡可能多地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和 IT 流程自動(dòng)化。

新模式

可以肯定的是，工業(yè)界并不希望回到大流行之前的經(jīng)營(yíng)方式，而是正在向新的物流和供應(yīng)鏈模式遷移。

在這方面，機(jī)器人和自動(dòng)化將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化在降低成本、提高生產(chǎn)率、提高效率和競(jìng)爭(zhēng)力方面的能力是有目共睹的。每年，機(jī)器人都在加強(qiáng)與人類(lèi)的協(xié)作，并能以更小的占地面積實(shí)現(xiàn)相同的功能。

機(jī)器人通常用于單調(diào)的搬運(yùn)和裝配任務(wù)。然而，據(jù)預(yù)測(cè)，軟件和固件平臺(tái)以及與之相連的機(jī)器人將更多地集成到制造商的企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）中。與此同時(shí)，從生產(chǎn)和包裝到外科手術(shù)環(huán)境，以及倉(cāng)庫(kù)中的大規(guī)模應(yīng)用，機(jī)器人正變得更加緊湊、快速，并能執(zhí)行更加復(fù)雜和精確的任務(wù)。

無(wú)論應(yīng)用領(lǐng)域如何，機(jī)器人速度、機(jī)動(dòng)性和精度的提高都有賴(lài)于高精度軸承。鉻鋼混合軸承、陶瓷軸承和回轉(zhuǎn)支承在機(jī)器人應(yīng)用中都很常見(jiàn)，但 SMB Bearings 的客戶(hù)最常選擇的是薄壁軸承。

正確的軸承

機(jī)器人能夠以更高的精度和準(zhǔn)確度執(zhí)行任務(wù)的能力很大程度上歸功于使用薄壁軸承的研究和開(kāi)發(fā)——但它們是什么？

顧名思義，薄壁軸承非常薄且緊湊，寬度和厚度有限。例如，SMB Bearings 提供 EZO 品牌薄壁滾珠軸承，采用 SAE52100 鉻鋼或 440 級(jí)不銹鋼制成的開(kāi)式、屏蔽式或密封式軸承。它們?cè)O(shè)計(jì)用于承受徑向載荷以及兩個(gè)方向的中等推力載荷，并在薄型設(shè)計(jì)中提供高精度。

薄壁軸承的橫截面不會(huì)隨著孔徑的增加而改變。內(nèi)環(huán)和外環(huán)的尺寸差別很小，因此空間要求不需要改變。這些類(lèi)型的軸承有助于機(jī)器人小型化、減輕重量并減少扭矩?fù)p失。

然而，這些軸承的薄度也帶來(lái)了設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。例如，如果在沒(méi)有任何潤(rùn)滑劑的情況下旋轉(zhuǎn)薄壁軸承的內(nèi)圈，然后用手指和拇指輕輕擠壓外圈，內(nèi)圈將停止旋轉(zhuǎn)。這展示了該設(shè)備令人難以置信的靈活性。

如果套圈成型不完美，即使是微小的差異也會(huì)使軸承無(wú)法平穩(wěn)運(yùn)行，產(chǎn)生熱量和噪音，增加軸承故障的風(fēng)險(xiǎn)。因此，制造過(guò)程必須極其精確，以確保兩個(gè)環(huán)具有盡可能高的圓度，以及軸承本身良好的噪音水平。

例如，手術(shù)室中的機(jī)器人（其中一些使用 EZO 品牌軸承）現(xiàn)在能夠執(zhí)行復(fù)雜的手術(shù)，大大減少對(duì)患者的影響，縮短恢復(fù)時(shí)間。使用軸承的其他應(yīng)用包括機(jī)器人外骨骼，使倉(cāng)庫(kù)工人能夠舉起更重的重量，以及讓社會(huì)護(hù)理人員舉起人以降低受傷風(fēng)險(xiǎn)。

抓住任何物體

英國(guó)影子機(jī)器人公司是最先進(jìn)的擬人機(jī)器人手的設(shè)計(jì)者和制造商，在制造靈巧機(jī)器人方面擁有多年經(jīng)驗(yàn)，這些機(jī)器人可以在科研設(shè)施等領(lǐng)域執(zhí)行靈活的任務(wù)。但與智能抓取系統(tǒng)?不同，這些類(lèi)型的機(jī)器人不適合工業(yè)應(yīng)用。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)堅(jiān)固可靠，采用人工智能技術(shù)，能夠拾取多種類(lèi)型的物體，從而減少工廠對(duì)人手的需求。扭矩傳感確保機(jī)器人手能夠最準(zhǔn)確、最可靠地抓住任何物體。

為了正常工作，該系統(tǒng)需要尺寸精度公差非常嚴(yán)格的特定軸承。該公司聯(lián)系了 SMB Bearings，該公司推薦并供應(yīng)其EZO 薄型精密軸承，重要的是，這些軸承的形狀和尺寸相同。軸承尺寸的任何不一致都會(huì)影響機(jī)器人關(guān)節(jié)位置的準(zhǔn)確性和整體行為。

Shadow Robot 公司的測(cè)試和反復(fù)試驗(yàn)證明了正確的摩擦系數(shù)及其相應(yīng)的油脂填充百分比，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。這些軸承具有適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量、公差和一致性水平。這些特性確保軸承中的摩擦力可預(yù)測(cè)且準(zhǔn)確，從而提供控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所必需的摩擦力水平。

最后，客戶(hù)稱(chēng)贊 EZO 薄型精密軸承易于安裝，并且對(duì)其機(jī)器人的使用壽命至關(guān)重要，他們甚至預(yù)計(jì)該軸承的使用壽命比智能抓取系統(tǒng)的大多數(shù)其他部件都要長(zhǎng)。所有軸承均按照客戶(hù)的具體規(guī)格提供。

目前，智能技術(shù)和工業(yè) 4.0 已成為每個(gè)制造商和供應(yīng)鏈管理者的首要議程。雖然軸承作為智能技術(shù)可能不是人們最關(guān)心的話題，但它們?nèi)匀皇顷P(guān)鍵部件，對(duì)于許多自動(dòng)化技術(shù)（尤其是機(jī)器人）的最佳性能至關(guān)重要。

畢竟，如果軸承能夠?qū)崿F(xiàn)智能抓取系統(tǒng)等智能系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)健性，那么制造商“永遠(yuǎn)不要忘記基礎(chǔ)知識(shí)”至關(guān)重要，因?yàn)檫@是充分利用工業(yè) 4.0 的基礎(chǔ)。

隨著工業(yè) 4.0 的持續(xù)發(fā)展，對(duì)軸承的需求和關(guān)注度正在增加。對(duì)于機(jī)器人和自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，高質(zhì)量、高性能的軸承是不可或缺的組件。對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，選擇正確的軸承可以提高機(jī)器的性能、準(zhǔn)確性和可靠性，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

SMB Bearings一直致力于為其客戶(hù)提供高質(zhì)量的軸承，無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)的還是定制的。為了確保機(jī)器人和自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)到其最大的潛力，確保選擇合適的軸承是至關(guān)重要的。

在未來(lái)，我們期待軸承技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新，以滿(mǎn)足工業(yè)界對(duì)更高性能、更高效率和更長(zhǎng)壽命的要求。而在此過(guò)程中，軸承將繼續(xù)是智能制造、自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)的無(wú)聲英雄。