SCARA机器人的花键大多用在升降旋转联动的地方，在校核承载能力的时候不能仅仅看样本上标注的额定载荷数值，实际工况中工件自重、末端执行器轴向力、旋转扭矩、偏心力矩以及高速启停时产生的惯性冲击都会一起发生，静态载荷可以满足要求，并不意味着动态安全，频繁启动和停止的时候动载荷要比静载荷更加危险。校核之前要把末端负载、自重、加减速惯性力、扭矩、偏心倾覆力矩等都整理好，然后根据花键系列、预压方式、螺母布置方法来参照厂家的基本静动额定载荷和允许力矩的数据，最后计算出疲劳寿命。双螺母支撑的时间间隔不同抗力矩的能力差别很大，冲击振动以及装配偏差都要留有一定的余地，这样才可以判定花键是否能够承受得住。
一、实际受力远比样本参数复杂
花键轴在SCARA中除了承受重量之外，还有工件重量、执行器轴向推力、旋转产生的扭矩、负载重心偏移所造成的倾覆力矩以及加减速时的惯性载荷等全部叠加在一起。去年调试一台四轴的时候就发现了静态计算下来载荷只有额定值的60%，但是运行了半年之后螺母就开始松动了，打开一看滚道磨损严重，就是因为没有考虑到高速往复运动时的冲击。
二、动态工况下的寿命隐患
静载荷合格并不代表可以使用，SCARA频繁启动和停止的时候瞬间加速度会使得实际负载达到静重的两倍以上。曾经有一条生产线末端抓取重量为3公斤，按照静态计算花键余量是足够的，但是每分钟循环40次，跑了八个月之后花键螺母间隙增大了0.05毫米，定位精度直接报废。对于动载荷部分没有完全掌握，设备使用寿命也无法得到保障。
三、螺母布置直接影响抗力矩能力
滚珠花键的承载能力与系列型号、尺寸和预压量有关，但是更重要的是螺母如何布置。单螺母结构只用一个支撑点来承受力矩，而双螺母支撑的情况下，两颗螺母之间的距离由原来的80mm拉伸到了现在的120mm，抗倾覆力矩提高了将近四成。我在选择型号的时候把两个螺母贴得过近了，认为这样可以节省空间，但是由于偏心载荷的作用，螺母开始出现偏磨现象，后来我把它们拉开间距之后才稳定下来。
四、校核方法需要综合计算
厂家样本中会给出基本动额定载荷、基本静额定载荷以及允许力矩这三个参数，但是进行实际校核的时候需要将轴向力、扭矩、偏心力矩、惯性载荷等等都考虑进去。寿命校核就更加复杂了，要用到平均等效载荷、行程、循环次数、运行速度、累计工作时间来计算疲劳寿命，并且还要留出一定的安全系数来应对冲击振动以及装配误差。说白了要把所有的受力情况都模拟出来，在技术手册上的曲线和公式上硬算，算出来的寿命至少要有1.5倍的安全余量才能使用。
总结
SCARA花键校核并不是查一下表格、核对一下数量这么简单的事情，要将轴向力、扭矩力矩、惯性载荷等等全部计算出来，并且根据螺母布置以及实际情况来判断设备是否能够达到预期寿命。静态合格并不代表动态安全，经常启动和停止的设备更要注意动载荷和疲劳寿命的问题，不能等到设备运行半年之后精度下降了才意识到之前计算时忽略了这些因素。本文由上隆自动化整理分享，选型或者使用中遇到的问题可以进行交流。
