具有渦流管的操縱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種操縱器(1)，其具有壓縮空氣管道(11)和位于操縱器(1)內(nèi)部的渦流管(20)。渦流管(20)包括氣體輸入端、熱氣輸出端和冷氣輸出端。渦流管(20)的氣體輸入端與壓縮空氣管道(11)相連接，并且渦流管(20)的冷氣輸出端用于冷卻操縱器(1)的元件(13)。
【專利說(shuō)明】
具有渦流管的操縱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種操縱器，特別是一種輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]操縱器是可自由編程的自動(dòng)控制多用途機(jī)器。其可以例如用于生產(chǎn)或安裝，來(lái)處理構(gòu)件或工件。操縱器可以由大量可運(yùn)動(dòng)的節(jié)肢或軸組成。通過(guò)電機(jī)、特別是伺服電機(jī)的有針對(duì)性的調(diào)節(jié)，可以使操縱器的各個(gè)軸運(yùn)動(dòng)。
[0003]特別是在輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人中，電子器件設(shè)置在操縱器內(nèi)部，并且往往通過(guò)由輕金屬制成的氣密性殼體與周?chē)h(huán)境分隔開(kāi)。電子器件在運(yùn)行中產(chǎn)生熱量，但是該熱量由于密封的結(jié)構(gòu)方式而難以散出并因此集聚在輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人內(nèi)部。在此，經(jīng)由操縱器表面的熱量散發(fā)往往并不充分?；谠撛颍p型結(jié)構(gòu)機(jī)器人的電子器件的故障率是相對(duì)較高的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]因此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種操縱器，其即使高溫環(huán)境下也可以使用。本實(shí)用新型的目的還在于提出一種至少部分地克服上述缺點(diǎn)的操縱器。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過(guò)一種操縱器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0006]本實(shí)用新型涉及一種操縱器、特別是一種輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人。輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人可以是特別小且輕的機(jī)器人，其可運(yùn)動(dòng)的節(jié)肢和軸至少部分地通過(guò)護(hù)套或殼體來(lái)遮護(hù)，以不受周?chē)h(huán)境的影響。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的操縱器具有壓縮空氣管道。該操縱器還具有渦流管，渦流管設(shè)置在操縱器的內(nèi)部。渦流管(例如Ranque-Hilsch渦流管)可以是沒(méi)有可運(yùn)動(dòng)部件的裝置，通過(guò)該裝置可以將流動(dòng)氣體分成熱流和冷流。渦流管具有氣體輸入端，氣體可以通過(guò)該氣體輸入端被導(dǎo)入渦流管中。渦流管還具有熱氣輸出端和冷氣輸出端，熱氣流和冷氣流可以分別從熱氣輸出端和冷氣輸出端離開(kāi)渦流管。根據(jù)本實(shí)用新型，渦流管的冷氣輸出端在此用于冷卻操縱器的元件。元件可以是操縱器的發(fā)熱元件，例如電子器件。
[0008]操縱器可以因此而至少被部分地冷卻，在此不需要進(jìn)行額外的維護(hù)，因?yàn)闇u流管被設(shè)計(jì)為無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的無(wú)源元件。由于提供了有效、主動(dòng)的冷卻，操縱器因此可以可靠地工作，從而大大減少了操縱器的故障。
[0009]冷氣流的溫度在此低于熱氣流的溫度。在此，冷氣流的溫度可以低于被導(dǎo)入渦流管的氣體的溫度。同樣，熱氣流的溫度可以比導(dǎo)入渦流管的氣體的溫度更高。熱氣流在此不必具有非常高的溫度，而是也可以是溫暖的氣流或空氣流。
[0010]優(yōu)選操縱器還具有調(diào)溫閥，該調(diào)溫閥設(shè)置在壓縮空氣管道和渦流管的氣體輸入端之間。在此將調(diào)溫閥設(shè)置用于控制從壓縮空氣管道到渦流管的壓縮空氣供應(yīng)。因此，調(diào)溫閥可以控制:有多少壓縮空氣被提供給渦流管的氣體輸入端。溫度、流量和冷卻能力因此可以通過(guò)調(diào)溫閥來(lái)調(diào)節(jié)。由此使得能源消耗和壓縮空氣的損失能夠被有效地最小化。通過(guò)溫度調(diào)節(jié)還可以確保，只有少量的壓縮空氣通過(guò)渦流管從操縱器的壓縮空氣系統(tǒng)流失。因此，操縱器的需要供給壓縮空氣的其他組件的性能沒(méi)有受到限制。
[0011]優(yōu)選將壓縮空氣管道引向操縱器的手部法蘭和/或末端執(zhí)行器。由此，通過(guò)同一壓縮空氣管道，既可以確保末端執(zhí)行器的性能，又能夠保證利用熱交換器所進(jìn)行的冷卻。在此不需要附加的壓縮空氣管道。
[0012]優(yōu)選將渦流管的冷氣輸出端與操縱器內(nèi)部的熱交換器相聯(lián)接。優(yōu)選熱交換器自身又與操縱器的內(nèi)部電子器件導(dǎo)熱聯(lián)接。通過(guò)這樣的聯(lián)接可以實(shí)現(xiàn)換熱。優(yōu)選熱交換器可以作為散熱體有效地存儲(chǔ)由渦流管的冷氣輸出端提供的低溫。優(yōu)選散熱體在此可以存儲(chǔ)冷氣流的熱量，冷氣流的特征在于較低的溫度。因此，根據(jù)熱交換器的大小，可以為操縱器提供恒定、均勻的冷卻。
[0013]優(yōu)選渦流管的熱氣輸出端和/或冷氣輸出端通過(guò)消音器與操縱器的周?chē)h(huán)境相連。熱氣流或冷氣流將通過(guò)一個(gè)或多個(gè)消音器從操縱器殼體導(dǎo)出，因此不會(huì)產(chǎn)生額外的噪音干擾。優(yōu)選地，渦流管的冷氣輸出端還優(yōu)選在熱交換器之后與操縱器的周?chē)h(huán)境相連。
[0014]優(yōu)選壓縮空氣管道中和/或渦流管的氣體輸入端上的壓力是2-lObar，更優(yōu)選為4-8bar，更優(yōu)選為大約6bar。由此可以使渦流管具有有效的性能。
[0015]優(yōu)選通過(guò)渦流管的氣體輸入端的壓縮空氣質(zhì)量流(Massenstrom)是壓縮空氣管道中的壓縮空氣質(zhì)量流的1-20%，更優(yōu)選為5-15%，更優(yōu)選為大約10%。由此使得只有少部分的壓縮空氣被用于冷卻，并且例如能夠保持壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的末端執(zhí)行器的性能。
[0016]優(yōu)選操縱器在壓縮空氣管道上具有空氣過(guò)濾器。由此可以有利地實(shí)現(xiàn)25μπι或更小的過(guò)濾，更優(yōu)選實(shí)現(xiàn)5μπι或更小的過(guò)濾。因此，渦流管能夠無(wú)干擾地運(yùn)行，并由此使得冷卻器無(wú)干擾地運(yùn)行。在此，μπι為度量單位，通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾的顆粒的尺寸可以利用該度量單位標(biāo)記。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，“μπι”級(jí)可以表示由具有特定效率的過(guò)濾器過(guò)濾的顆粒尺寸。
[0017]優(yōu)選操縱器還具有止回閥，其被設(shè)計(jì)用于打開(kāi)和關(guān)閉從壓縮空氣管道到渦流管的氣體輸入端的壓縮空氣供應(yīng)。因此，止回閥具有兩個(gè)狀態(tài)，打開(kāi)狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)?？梢岳藐P(guān)閉狀態(tài)下的止回閥進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，使得例如當(dāng)操縱器的末端執(zhí)行器需要最大的壓力時(shí)，暫時(shí)沒(méi)有壓縮空氣被導(dǎo)入渦流管。另一方面，可以通過(guò)打開(kāi)止回閥來(lái)實(shí)現(xiàn)最大程度的冷卻。優(yōu)選操縱器的止回閥和/或調(diào)溫閥與用于調(diào)節(jié)一個(gè)/多個(gè)閥門(mén)的溫度傳感器相連接。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。相同的部件在此以相同的附圖標(biāo)記表示。其中:
[0019]圖1示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的操縱器部分;和
[0020]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式的操縱器。
[0021]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0022]I操縱器
[0023]10，10a，10b，1c 操縱器部分
[0024]11壓縮空氣管道
[0025]12 支路
[0026]13電子器件模塊/軸控制電子器件
[0027]14末端執(zhí)行器
[0028]15a，15b 關(guān)節(jié)
[0029]16空氣過(guò)濾器
[0030]20渦流管
[0031]21熱交換器
[0032]22，24 輸出端
[0033]23消音器
[0034]30調(diào)溫閥
[0035]40止回閥
【具體實(shí)施方式】
[0036]圖1示出了操縱器部分10，該操縱器部分可以是操縱器臂或操縱器臂的一部分。在操縱器部分10中設(shè)有壓縮空氣管道11，其通過(guò)支路12與調(diào)溫閥30相連接。調(diào)溫閥30調(diào)節(jié)向渦流管20的壓縮空氣供應(yīng)。在渦流管20中，根據(jù)Georges J.Ranque和RudoIf Hilsch所描述的理論，通過(guò)支路12和調(diào)溫閥30或調(diào)溫閥30的氣體輸入端提供的壓縮空氣被分成熱氣流和冷氣流。在渦流管20的端部冷氣輸出端上設(shè)置熱交換器21，由渦流管20提供的冷氣流流過(guò)該熱交換器。冷氣流在此使熱交換器21冷卻，并在離開(kāi)熱交換器21之后通過(guò)輸出端22排出到周?chē)h(huán)境中。
[0037]例如，由渦流管20提供到熱交換器21的壓縮空氣可以在10°C和-50°C之間。熱交換器21與操縱器部分10的電子器件模塊13相聯(lián)接。由電子器件模塊13產(chǎn)生的熱量被熱交換器21吸收，并從熱交換器排放到逸出至周?chē)h(huán)境中的冷氣體中，由此使得電子器件模塊13被有效地冷卻。這種通過(guò)渦流管20的冷卻要比現(xiàn)有的壓縮空氣直接用于冷卻要有效得多。
[0038]在渦流管20的第二輸出端熱氣輸出端上設(shè)置消音器23。熱氣流通過(guò)該消音器從渦流管20到達(dá)另一輸出端24，并最終排出到周?chē)h(huán)境中。同樣，也可以在冷氣輸出端上設(shè)置相應(yīng)的消音器(未示出)。
[0039]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式的操縱器I。操縱器I包括多個(gè)操縱器部分10a、10b、10c，這些操縱器部分可以分別對(duì)應(yīng)于如圖1所示的操縱器部分10來(lái)設(shè)立。在操縱器I中設(shè)有壓縮空氣管道11，該壓縮空氣管道由壓縮空氣供應(yīng)裝置供給，其中還設(shè)有壓縮空氣過(guò)濾器16。壓縮空氣管道11通向操縱器I的末端執(zhí)行器14，該末端執(zhí)行器可以通過(guò)壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)。在各個(gè)操縱器部分10a、10b、10c之間設(shè)有關(guān)節(jié)15a、15b。關(guān)節(jié)15a通過(guò)軸控制電子器件13來(lái)驅(qū)動(dòng)。為了冷卻電子器件13設(shè)有渦流管20，該渦流管的氣體輸入端通過(guò)止回閥40與壓縮空氣管道11相連接。通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉止回閥40，可以選擇性地調(diào)節(jié)壓縮空氣向渦流管20的流入。
[0040]該渦流管20的工作原理類似于如圖1所示的渦流管20。該渦流管20的冷氣輸出端與熱交換器21相聯(lián)接，使得渦流管20的冷氣流流過(guò)熱交換器21并使熱交換器21冷卻，然后通過(guò)輸出端22散發(fā)到周?chē)h(huán)境中。熱交換器21又與軸控制電子器件13導(dǎo)熱聯(lián)接，使得該軸控制電子器件被冷卻。渦流管20的熱氣輸出端通過(guò)消音器23和輸出端24與周?chē)h(huán)境相連。
[0041]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，并不僅僅只有渦流管20可以設(shè)置在操縱器I中。操縱器I的其它電子器件例如可以通過(guò)其它的渦流管來(lái)冷卻，例如位于關(guān)節(jié)15b上的相應(yīng)的軸控制電子器件(未示出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還要明白，并非必須使用作為附加元件的熱交換器21來(lái)提供冷卻，但是其可以提高冷卻。例如，熱交換器的冷氣流可以直接被導(dǎo)入或吹到操縱器I的待冷卻的器件上，以散發(fā)該器件的熱量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種操縱器(I)，其特征在于，具有壓縮空氣管道(11)和位于所述操縱器(I)內(nèi)部的渦流管(20)，其中， 所述禍流管(20)包括氣體輸入端、熱氣輸出端和冷氣輸出端， 所述渦流管(20)的氣體輸入端與所述壓縮空氣管道(11)相連接，并且 所述渦流管(20)的冷氣輸出端用于冷卻所述操縱器(I)的元件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱器(I)，其特征在于，所述操縱器還具有調(diào)溫閥(30)，所述調(diào)溫閥被設(shè)置在所述壓縮空氣管道(11)與所述渦流管(20)的氣體輸入端之間，并被設(shè)計(jì)用于控制從所述壓縮空氣管道(11)到所述渦流管(20)的壓縮空氣供應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操縱器(I)，其特征在于，所述渦流管(20)的冷氣輸出端與所述操縱器(I)內(nèi)的熱交換器(21)相聯(lián)接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的操縱器(I)，其特征在于，所述熱交換器(21)與所述操縱器(I)的內(nèi)部電子器件(13)導(dǎo)熱聯(lián)接。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操縱器(I)，其特征在于，所述渦流管(20)的熱氣輸出端和/或冷氣輸出端通過(guò)消音器(23)與所述操縱器(I)的周?chē)h(huán)境相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操縱器(I)，其特征在于，所述渦流管(20)的冷氣輸出端與所述操縱器(I)的周?chē)h(huán)境相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操縱器(I)，其特征在于，所述壓縮空氣管道(11)中和/或所述渦流管(20)的氣體輸入端上的壓力是2-lObar。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的操縱器(I)，其特征在于，所述壓縮空氣管道(11)中和/或所述渦流管(20)的氣體輸入端上的壓力是4-8bar。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的操縱器(I)，其特征在于，所述壓縮空氣管道(11)中和/或所述渦流管(20)的氣體輸入端上的壓力是6bar。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操縱器(I)，其特征在于，通過(guò)所述渦流管(20)的氣體輸入端的壓縮空氣質(zhì)量流是所述壓縮空氣管道(11)中的壓縮空氣質(zhì)量流的1-20 %。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的操縱器(I)，其特征在于，通過(guò)所述渦流管(20)的氣體輸入端的壓縮空氣質(zhì)量流是所述壓縮空氣管道(11)中的壓縮空氣質(zhì)量流的5-15 %。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的操縱器(I)，其特征在于，通過(guò)所述渦流管(20)的氣體輸入端的壓縮空氣質(zhì)量流是所述壓縮空氣管道(11)中的壓縮空氣質(zhì)量流的10 %。13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操縱器(I)，其特征在于，所述操縱器還具有位于所述壓縮空氣管道(11)上的空氣過(guò)濾器(16)。14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操縱器(I)，其特征在于，所述壓縮空氣管道(11)被引向所述操縱器(I)的手部法蘭和/或末端執(zhí)行器。15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操縱器(I)，其特征在于，所述操縱器還具有止回閥(40)，所述止回閥被設(shè)計(jì)用于打開(kāi)和關(guān)閉從所述壓縮空氣管道(11)到所述渦流管(20)的氣體輸入端的壓縮空氣供應(yīng)。
【文檔編號(hào)】B25J19/00GK205497477SQ201520803452
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日
【發(fā)明人】H·格斯奇科
【申請(qǐng)人】庫(kù)卡羅伯特有限公司