SCARA機器人的花鍵大多用在升降旋轉聯動的地方，在校核承載能力的時候不能僅僅看樣本上標注的額定載荷數值，實際工況中工件自重、末端執行器軸向力、旋轉扭矩、偏心力矩以及高速啟停時產生的慣性沖擊都會一起發生，靜態載荷可以滿足要求，并不意味著動態安全，頻繁啟動和停止的時候動載荷要比靜載荷更加危險。校核之前要把末端負載、自重、加減速慣性力、扭矩、偏心傾覆力矩等都整理好，然后根據花鍵系列、預壓方式、螺母布置方法來參照廠家的基本靜動額定載荷和允許力矩的數據，最后計算出疲勞壽命。雙螺母支撐的時間間隔不同抗力矩的能力差別很大，沖擊振動以及裝配偏差都要留有一定的余地，這樣才可以判定花鍵是否能夠承受得住。
一、實際受力遠比樣本參數復雜
花鍵軸在SCARA中除了承受重量之外，還有工件重量、執行器軸向推力、旋轉產生的扭矩、負載重心偏移所造成的傾覆力矩以及加減速時的慣性載荷等全部疊加在一起。去年調試一臺四軸的時候就發現了靜態計算下來載荷只有額定值的60%，但是運行了半年之后螺母就開始松動了，打開一看滾道磨損嚴重，就是因為沒有考慮到高速往復運動時的沖擊。
二、動態工況下的壽命隱患
靜載荷合格并不代表可以使用，SCARA頻繁啟動和停止的時候瞬間加速度會使得實際負載達到靜重的兩倍以上。曾經有一條生產線末端抓取重量為3公斤，按照靜態計算花鍵余量是足夠的，但是每分鐘循環40次，跑了八個月之后花鍵螺母間隙增大了0.05毫米，定位精度直接報廢。對于動載荷部分沒有完全掌握，設備使用壽命也無法得到保障。
三、螺母布置直接影響抗力矩能力
滾珠花鍵的承載能力與系列型號、尺寸和預壓量有關，但是更重要的是螺母如何布置。單螺母結構只用一個支撐點來承受力矩，而雙螺母支撐的情況下，兩顆螺母之間的距離由原來的80mm拉伸到了現在的120mm，抗傾覆力矩提高了將近四成。我在選擇型號的時候把兩個螺母貼得過近了，認為這樣可以節省空間，但是由于偏心載荷的作用，螺母開始出現偏磨現象，后來我把它們拉開間距之后才穩定下來。
四、校核方法需要綜合計算
廠家樣本中會給出基本動額定載荷、基本靜額定載荷以及允許力矩這三個參數，但是進行實際校核的時候需要將軸向力、扭矩、偏心力矩、慣性載荷等等都考慮進去。壽命校核就更加復雜了，要用到平均等效載荷、行程、循環次數、運行速度、累計工作時間來計算疲勞壽命，并且還要留出一定的安全系數來應對沖擊振動以及裝配誤差。說白了要把所有的受力情況都模擬出來，在技術手冊上的曲線和公式上硬算，算出來的壽命至少要有1.5倍的安全余量才能使用。
總結
SCARA花鍵校核并不是查一下表格、核對一下數量這么簡單的事情，要將軸向力、扭矩力矩、慣性載荷等等全部計算出來，并且根據螺母布置以及實際情況來判斷設備是否能夠達到預期壽命。靜態合格并不代表動態安全，經常啟動和停止的設備更要注意動載荷和疲勞壽命的問題，不能等到設備運行半年之后精度下降了才意識到之前計算時忽略了這些因素。本文由上隆自動化整理分享，選型或者使用中遇到的問題可以進行交流。
