具有涡流管的操纵器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种操纵器(1)，其具有压缩空气管道(11)和位于操纵器(1)内部的涡流管(20)。涡流管(20)包括气体输入端、热气输出端和冷气输出端。涡流管(20)的气体输入端与压缩空气管道(11)相连接，并且涡流管(20)的冷气输出端用于冷却操纵器(1)的元件(13)。
【专利说明】
具有涡流管的操纵器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种操纵器，特别是一种轻型结构机器人。
【背景技术】
[0002]操纵器是可自由编程的自动控制多用途机器。其可以例如用于生产或安装，来处理构件或工件。操纵器可以由大量可运动的节肢或轴组成。通过电机、特别是伺服电机的有针对性的调节，可以使操纵器的各个轴运动。
[0003]特别是在轻型结构机器人中，电子器件设置在操纵器内部，并且往往通过由轻金属制成的气密性壳体与周围环境分隔开。电子器件在运行中产生热量，但是该热量由于密封的结构方式而难以散出并因此集聚在轻型结构机器人内部。在此，经由操纵器表面的热量散发往往并不充分。基于该原因，轻型结构机器人的电子器件的故障率是相对较高的。
【实用新型内容】
[0004]因此，本实用新型的目的在于提出一种操纵器，其即使高温环境下也可以使用。本实用新型的目的还在于提出一种至少部分地克服上述缺点的操纵器。
[0005]本实用新型的目的通过一种操纵器来实现。
[0006]本实用新型涉及一种操纵器、特别是一种轻型结构机器人。轻型结构机器人可以是特别小且轻的机器人，其可运动的节肢和轴至少部分地通过护套或壳体来遮护，以不受周围环境的影响。
[0007]根据本实用新型的操纵器具有压缩空气管道。该操纵器还具有涡流管，涡流管设置在操纵器的内部。涡流管(例如Ranque-Hilsch涡流管)可以是没有可运动部件的装置，通过该装置可以将流动气体分成热流和冷流。涡流管具有气体输入端，气体可以通过该气体输入端被导入涡流管中。涡流管还具有热气输出端和冷气输出端，热气流和冷气流可以分别从热气输出端和冷气输出端离开涡流管。根据本实用新型，涡流管的冷气输出端在此用于冷却操纵器的元件。元件可以是操纵器的发热元件，例如电子器件。
[0008]操纵器可以因此而至少被部分地冷却，在此不需要进行额外的维护，因为涡流管被设计为无运动部件的无源元件。由于提供了有效、主动的冷却，操纵器因此可以可靠地工作，从而大大减少了操纵器的故障。
[0009]冷气流的温度在此低于热气流的温度。在此，冷气流的温度可以低于被导入涡流管的气体的温度。同样，热气流的温度可以比导入涡流管的气体的温度更高。热气流在此不必具有非常高的温度，而是也可以是温暖的气流或空气流。
[0010]优选操纵器还具有调温阀，该调温阀设置在压缩空气管道和涡流管的气体输入端之间。在此将调温阀设置用于控制从压缩空气管道到涡流管的压缩空气供应。因此，调温阀可以控制:有多少压缩空气被提供给涡流管的气体输入端。温度、流量和冷却能力因此可以通过调温阀来调节。由此使得能源消耗和压缩空气的损失能够被有效地最小化。通过温度调节还可以确保，只有少量的压缩空气通过涡流管从操纵器的压缩空气系统流失。因此，操纵器的需要供给压缩空气的其他组件的性能没有受到限制。
[0011]优选将压缩空气管道引向操纵器的手部法兰和/或末端执行器。由此，通过同一压缩空气管道，既可以确保末端执行器的性能，又能够保证利用热交换器所进行的冷却。在此不需要附加的压缩空气管道。
[0012]优选将涡流管的冷气输出端与操纵器内部的热交换器相联接。优选热交换器自身又与操纵器的内部电子器件导热联接。通过这样的联接可以实现换热。优选热交换器可以作为散热体有效地存储由涡流管的冷气输出端提供的低温。优选散热体在此可以存储冷气流的热量，冷气流的特征在于较低的温度。因此，根据热交换器的大小，可以为操纵器提供恒定、均匀的冷却。
[0013]优选涡流管的热气输出端和/或冷气输出端通过消音器与操纵器的周围环境相连。热气流或冷气流将通过一个或多个消音器从操纵器壳体导出，因此不会产生额外的噪音干扰。优选地，涡流管的冷气输出端还优选在热交换器之后与操纵器的周围环境相连。
[0014]优选压缩空气管道中和/或涡流管的气体输入端上的压力是2-lObar，更优选为4-8bar，更优选为大约6bar。由此可以使涡流管具有有效的性能。
[0015]优选通过涡流管的气体输入端的压缩空气质量流(Massenstrom)是压缩空气管道中的压缩空气质量流的1-20%，更优选为5-15%，更优选为大约10%。由此使得只有少部分的压缩空气被用于冷却，并且例如能够保持压缩空气驱动的末端执行器的性能。
[0016]优选操纵器在压缩空气管道上具有空气过滤器。由此可以有利地实现25μπι或更小的过滤，更优选实现5μπι或更小的过滤。因此，涡流管能够无干扰地运行，并由此使得冷却器无干扰地运行。在此，μπι为度量单位，通过过滤器过滤的颗粒的尺寸可以利用该度量单位标记。本领域技术人员应该理解，“μπι”级可以表示由具有特定效率的过滤器过滤的颗粒尺寸。
[0017]优选操纵器还具有止回阀，其被设计用于打开和关闭从压缩空气管道到涡流管的气体输入端的压缩空气供应。因此，止回阀具有两个状态，打开状态和关闭状态。可以利用关闭状态下的止回阀进行有效的调节，使得例如当操纵器的末端执行器需要最大的压力时，暂时没有压缩空气被导入涡流管。另一方面，可以通过打开止回阀来实现最大程度的冷却。优选操纵器的止回阀和/或调温阀与用于调节一个/多个阀门的温度传感器相连接。
【附图说明】
[0018]下面参照附图对本实用新型进行详细说明。相同的部件在此以相同的附图标记表示。其中:
[0019]图1示出了根据一种实施方式的操纵器部分;和
[0020]图2示出了根据本实用新型的另一种实施方式的操纵器。
[0021]其中，附图标记说明如下:
[0022]I操纵器
[0023]10，10a，10b，1c 操纵器部分
[0024]11压缩空气管道
[0025]12 支路
[0026]13电子器件模块/轴控制电子器件
[0027]14末端执行器
[0028]15a，15b 关节
[0029]16空气过滤器
[0030]20涡流管
[0031]21热交换器
[0032]22，24 输出端
[0033]23消音器
[0034]30调温阀
[0035]40止回阀
【具体实施方式】
[0036]图1示出了操纵器部分10，该操纵器部分可以是操纵器臂或操纵器臂的一部分。在操纵器部分10中设有压缩空气管道11，其通过支路12与调温阀30相连接。调温阀30调节向涡流管20的压缩空气供应。在涡流管20中，根据Georges J.Ranque和RudoIf Hilsch所描述的理论，通过支路12和调温阀30或调温阀30的气体输入端提供的压缩空气被分成热气流和冷气流。在涡流管20的端部冷气输出端上设置热交换器21，由涡流管20提供的冷气流流过该热交换器。冷气流在此使热交换器21冷却，并在离开热交换器21之后通过输出端22排出到周围环境中。
[0037]例如，由涡流管20提供到热交换器21的压缩空气可以在10°C和-50°C之间。热交换器21与操纵器部分10的电子器件模块13相联接。由电子器件模块13产生的热量被热交换器21吸收，并从热交换器排放到逸出至周围环境中的冷气体中，由此使得电子器件模块13被有效地冷却。这种通过涡流管20的冷却要比现有的压缩空气直接用于冷却要有效得多。
[0038]在涡流管20的第二输出端热气输出端上设置消音器23。热气流通过该消音器从涡流管20到达另一输出端24，并最终排出到周围环境中。同样，也可以在冷气输出端上设置相应的消音器(未示出)。
[0039]图2示出了根据本实用新型的另一种实施方式的操纵器I。操纵器I包括多个操纵器部分10a、10b、10c，这些操纵器部分可以分别对应于如图1所示的操纵器部分10来设立。在操纵器I中设有压缩空气管道11，该压缩空气管道由压缩空气供应装置供给，其中还设有压缩空气过滤器16。压缩空气管道11通向操纵器I的末端执行器14，该末端执行器可以通过压缩空气来驱动。在各个操纵器部分10a、10b、10c之间设有关节15a、15b。关节15a通过轴控制电子器件13来驱动。为了冷却电子器件13设有涡流管20，该涡流管的气体输入端通过止回阀40与压缩空气管道11相连接。通过打开和关闭止回阀40，可以选择性地调节压缩空气向涡流管20的流入。
[0040]该涡流管20的工作原理类似于如图1所示的涡流管20。该涡流管20的冷气输出端与热交换器21相联接，使得涡流管20的冷气流流过热交换器21并使热交换器21冷却，然后通过输出端22散发到周围环境中。热交换器21又与轴控制电子器件13导热联接，使得该轴控制电子器件被冷却。涡流管20的热气输出端通过消音器23和输出端24与周围环境相连。
[0041]本领域技术人员应当理解的是，并不仅仅只有涡流管20可以设置在操纵器I中。操纵器I的其它电子器件例如可以通过其它的涡流管来冷却，例如位于关节15b上的相应的轴控制电子器件(未示出)。本领域技术人员还要明白，并非必须使用作为附加元件的热交换器21来提供冷却，但是其可以提高冷却。例如，热交换器的冷气流可以直接被导入或吹到操纵器I的待冷却的器件上，以散发该器件的热量。
【主权项】
1.一种操纵器(I)，其特征在于，具有压缩空气管道(11)和位于所述操纵器(I)内部的涡流管(20)，其中， 所述祸流管(20)包括气体输入端、热气输出端和冷气输出端， 所述涡流管(20)的气体输入端与所述压缩空气管道(11)相连接，并且 所述涡流管(20)的冷气输出端用于冷却所述操纵器(I)的元件。2.根据权利要求1所述的操纵器(I)，其特征在于，所述操纵器还具有调温阀(30)，所述调温阀被设置在所述压缩空气管道(11)与所述涡流管(20)的气体输入端之间，并被设计用于控制从所述压缩空气管道(11)到所述涡流管(20)的压缩空气供应。3.根据权利要求1或2所述的操纵器(I)，其特征在于，所述涡流管(20)的冷气输出端与所述操纵器(I)内的热交换器(21)相联接。4.根据权利要求3所述的操纵器(I)，其特征在于，所述热交换器(21)与所述操纵器(I)的内部电子器件(13)导热联接。5.根据权利要求1或2所述的操纵器(I)，其特征在于，所述涡流管(20)的热气输出端和/或冷气输出端通过消音器(23)与所述操纵器(I)的周围环境相连。6.根据权利要求1或2所述的操纵器(I)，其特征在于，所述涡流管(20)的冷气输出端与所述操纵器(I)的周围环境相连。7.根据权利要求1或2所述的操纵器(I)，其特征在于，所述压缩空气管道(11)中和/或所述涡流管(20)的气体输入端上的压力是2-lObar。8.根据权利要求7所述的操纵器(I)，其特征在于，所述压缩空气管道(11)中和/或所述涡流管(20)的气体输入端上的压力是4-8bar。9.根据权利要求8所述的操纵器(I)，其特征在于，所述压缩空气管道(11)中和/或所述涡流管(20)的气体输入端上的压力是6bar。10.根据权利要求1或2所述的操纵器(I)，其特征在于，通过所述涡流管(20)的气体输入端的压缩空气质量流是所述压缩空气管道(11)中的压缩空气质量流的1-20 %。11.根据权利要求10所述的操纵器(I)，其特征在于，通过所述涡流管(20)的气体输入端的压缩空气质量流是所述压缩空气管道(11)中的压缩空气质量流的5-15 %。12.根据权利要求11所述的操纵器(I)，其特征在于，通过所述涡流管(20)的气体输入端的压缩空气质量流是所述压缩空气管道(11)中的压缩空气质量流的10 %。13.根据权利要求1或2所述的操纵器(I)，其特征在于，所述操纵器还具有位于所述压缩空气管道(11)上的空气过滤器(16)。14.根据权利要求1或2所述的操纵器(I)，其特征在于，所述压缩空气管道(11)被引向所述操纵器(I)的手部法兰和/或末端执行器。15.根据权利要求1或2所述的操纵器(I)，其特征在于，所述操纵器还具有止回阀(40)，所述止回阀被设计用于打开和关闭从所述压缩空气管道(11)到所述涡流管(20)的气体输入端的压缩空气供应。
【文档编号】B25J19/00GK205497477SQ201520803452
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年10月15日
【发明人】H·格斯奇科
【申请人】库卡罗伯特有限公司