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控制多用途機(jī)器。其可以例如用于生產(chǎn)或安裝，來處理構(gòu)件或工件。操縱器可以由大量可運(yùn)動的節(jié)肢或軸組成。通過電機(jī)、特別是伺服電機(jī)的有針對性的調(diào)節(jié)，可以使操縱器的各個(gè)軸運(yùn)動。
[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，并且往往通過由輕金屬制成的氣密性殼體與周圍環(huán)境分隔開。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)用新型的目的通過一種操縱器來實(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)動的節(jié)肢和軸至少部分地通過護(hù)套或殼體來遮護(hù)，以不受周圍環(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)可以是沒有可運(yùn)動部件的裝置，通過該裝置可以將流動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)為無運(yùn)動部件的無源元件。由于提供了有效、主動的冷卻，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調(diào)溫閥來調(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。通過溫度調(diào)節(jié)還可以確保，只有少量的壓縮空氣通過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/或冷氣輸出端通過消音器與操縱器的周圍環(huán)境相連。熱氣流或冷氣流將通過一個(gè)或多個(gè)消音器從操縱器殼體導(dǎo)出，因此不會產(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圍環(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濾器。由此可以有利地實(shí)現(xiàn)25μπι或更小的過濾，更優(yōu)選實(shí)現(xiàn)5μπι或更小的過濾。因此，渦流管能夠無干擾地運(yùn)行，并由此使得冷卻器無干擾地運(yùn)行。在此，μπι為度量單位，通過過濾器過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”級可以表示由具有特定效率的過濾器過濾的顆粒尺寸。
[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)沒有壓縮空氣被導(dǎo)入渦流管。另一方面，可以通過打開止回閥來實(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)閥門的溫度傳感器相連接。
【附圖說明】
[0018]下面參照附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。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提供的冷氣流流過該熱交換器。冷氣流在此使熱交換器21冷卻，并在離開熱交換器21之后通過輸出端22排出到周圍環(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圍環(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，并最終排出到周圍環(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應(yīng)于如圖1所示的操縱器部分10來設(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)行器可以通過壓縮空氣來驅(qū)動。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通過軸控制電子器件13來驅(qū)動。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止回閥40與壓縮空氣管道11相連接。通過打開和關(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的冷氣流流過熱交換器21并使熱交換器21冷卻，然后通過輸出端22散發(fā)到周圍環(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的熱氣輸出端通過消音器23和輸出端24與周圍環(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其它的渦流管來冷卻，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/或冷氣輸出端通過消音器(23)與所述操縱器(I)的周圍環(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)的周圍環(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】B25J19/00GK205497477SQ201520803452
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年10月15日
【發(fā)明人】H·格斯奇科
【申請人】庫卡羅伯特有限公司