CN109343603B - 工业机器人的电机温度自动补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业机器人的电机温度自动补偿装置，包括：热传递组件和连接热传递组件的控制组件。热传递组件包括：散热管和温度传感器。散热管用于缠绕在工业机器人的电机上，且散热管内流通有用于传递热量的循环液。温度传感器用于安装在电机上以检测电机的温度。控制组件包括：控制单元、液体温度处理单元、以及液体循环动力单元。液体温度处理单元包括：分别连接散热管的加热器和制冷器。上述工业机器人的电机温度自动补偿装置，利用温度传感器对工业机器人的电机的温度进行实时检测，并且根据所检测的温度值，对电机进行冷却或者加热，实现电机温度的自动补偿，使得电机拥有一个良好的温度状态，让电机能够正常运行。

Description

工业机器人的电机温度自动补偿装置

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种工业机器人的电机温度自动补偿装置。

背景技术

市场上部分的工业机器人为了达到高的防护等级，一般会选择将电机内置，即把所有的电机内置在工业机器人的本体内部，并且本体外壳密封，起到防尘防水的作用，其能够达到高的防护等级。而由于工业机器人的本体的内部空间有限，同时内部空气不流通，导致电机热量散发困难。传统的解决方法是在电机上贴散热片，让电机的热量传导到机器人本体上，通过本体铸件散热。此散热方式主要缺点是，散热片传导能力差，传热效率低；仅能在电机与铸件距离较小的面贴服，其他面还是通过空气对流和辐射散热，这样散热效率低。

此外，工业机器人的高度密封的结构还引起了另外一个问题，在机器人的外界环境温度比较低的情况下，当机器人启动时，由于温度较低，电机内部润滑油脂粘度较大，启动困难，容易损坏电机。传统的解决方法是使用较低粘度的润滑油脂，同时在电机运行前进行预热，这种方式能能够在一定程度上减低电机损耗，但是效果并不理想，如果环境温度较低(一般是零下)散热较快，电机很难保持在较好的工作温度。

因此，不管是在电机的启动或者运转中，都需要拥有一个良好的温度状态，使得电机能够正常运行。

发明内容

基于此，本发明提供一种工业机器人的电机温度自动补偿装置，利用温度传感器对工业机器人的电机的温度进行实时检测，并且根据所检测的温度值，对电机进行冷却或者加热，实现电机温度的自动补偿，使得电机拥有一个良好的温度状态，让电机能够正常运行。

一种工业机器人的电机温度自动补偿装置，包括：

热传递组件；热传递组件包括：散热管和温度传感器；散热管用于缠绕在工业机器人的电机上，且散热管内流通有用于传递热量的循环液；温度传感器用于安装在电机上以检测电机的温度；以及

连接热传递组件的控制组件；控制组件包括：电连接温度传感器的控制单元、电连接控制单元的液体温度处理单元、以及电连接控制单元的液体循环动力单元；控制单元用于接收温度传感器的温度电信号并且根据温度电信号控制液体温度处理单元及液体循环动力单元工作；液体温度处理单元包括：分别连接散热管的加热器和制冷器；加热器和制冷器分别电连接控制单元；液体循环动力单元连接散热管以驱动循环液在散热管内循环流动。

上述工业机器人的电机温度自动补偿装置，热传递组件中的温度传感器实时检测工业机器人的电机的温度，并且检测到当前温度值反馈给控制组件中的控制单元。散热管缠绕在电机上并且散热管内流通有用于传递热量的循环液。循环液在液体循环动力单元的驱动下在散热管内循环流动。控制组件可以独立放置在工业机器人的外部，控制单元将该当前温度值与预设的温度范围进行比对，若当前温度值低于预设的温度范围，则液体温度处理单元中的加热器对循环液进行加热，再通过循环液与电机进行热传递以提升电机的温度。若当前温度值高于预设的温度范围，则液体温度处理单元中的制冷器对循环液进行冷却，再通过循环液与电机进行热传递以降低电机的温度。通过上述设计，利用温度传感器对工业机器人的电机的温度进行实时检测，并且根据所检测的温度值，对电机进行冷却或者加热，实现电机温度的自动补偿，使得电机拥有一个良好的温度状态，让电机能够正常运行。

在其中一个实施例中，散热管缠绕于电机的外壳上且与电机的外壳的外壁距离为0～10mm。将散热管与电机的外壳之间的距离控制在10mm内，有利于电机与散热管内的循环液之间的热传递。

在其中一个实施例中，热传递组件还包括：连接散热管的散热架；散热管绕设在散热架上；散热架用于连接在电机的外壳上。通过散热架可以对散热管进行定型，并且可以预先将散热管固定在散热架上，然后一起组装到电机的外壳上，提高散热管的工作稳定性和组装便利性。

在其中一个实施例中，散热架通过电机的法兰盘上的固定螺丝可拆连接在电机的外壳上。配合电机的法兰盘上的固定螺丝，可以将散热架快速地组装在电机上，提高装配的效率。

在其中一个实施例中，热传递组件还包括：连接散热管的循环液管；循环液管用于实现散热管与控制组件之间的循环液的流通。循环液管用于延伸到工业机器人的外部以连通控制组件。

在其中一个实施例中，循环液管和温度传感器的信号线预设在工业机器人的管包线内，可以随着工业机器人的组装一起装配好，提高装配的效率。

在其中一个实施例中，循环液为丁醇、导热油、或者水。

在其中一个实施例中，控制单元包括：控制电路、电连接控制电路的开关、以及电连接控制电路的显示屏；控制电路分别电连接温度传感器、液体温度处理单元和液体循环动力单元；控制电路用于接收温度传感器的温度电信号并且根据温度电信号控制液体温度处理单元及液体循环动力单元工作；开关用于控制控制电路的启动和关闭；显示屏用于显示温度传感器反馈的温度值。

在其中一个实施例中，液体循环动力单元包括：连通散热管的液压泵。

在其中一个实施例中，控制组件还包括：保护壳；保护壳用于收容控制单元、液体温度处理单元、以及液体循环动力单元。保护壳可以保护控制单元、液体温度处理单元、以及液体循环动力单元，提高设备的运作稳定性。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的工业机器人的电机温度自动补偿装置的流程示意图；

图2为图1所示的工业机器人的电机温度自动补偿装置中的热传递组件的示意图；

图3为图2所示的热传递组件中的散热架与电机的法兰盘的固定螺丝的组合示意图；

图4为图2所示的热传递组件与电机的组合示意图；

图5为图1所示的工业机器人的电机温度自动补偿装置中的控制组件的示意图；

图6为图5所示的控制组件中的内部结构分布示意图。

附图中各标号的含义为：

100-工业机器人的电机温度自动补偿装置；

10-热传递组件，11-散热管，12-温度传感器，13-散热架，131-圆环，132-支撑杆，14-循环液管；

20-控制组件，21-控制单元，211-控制电路，212-开关，213-显示屏，22-液体温度处理单元，221-加热器，222-制冷器，23-液体循环动力单元，24-保护壳；

200-电机，201-法兰盘，202-固定螺丝。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下文，请参阅图1至6，其为本发明的一种实施例的工业机器人的电机温度自动补偿装置100。需要说明的是，在附图中所出现的电机200并非本发明的工业机器人的电机温度自动补偿装置100的一部分，该电机100仅用于更清楚的阐述本发明的工业机器人的电机温度自动补偿装置100的结构。

如图1所示，该工业机器人的电机温度自动补偿装置100包括：热传递组件10和连接热传递组件10的控制组件20。其中，热传递组件10用于与工业机器人内的电机200组合，在检测电机200的温度值的同时，实现与电机200之间的热交换。而控制组件20则用于根据热传递组件10所反馈的电机200的温度值来控制热传递组件10与电机200之间的热交换的量。

如图2所示，热传递组件10包括：散热管11和温度传感器12。散热管11用于缠绕在工业机器人的电机200上，且散热管11内流通有用于传递热量的循环液。温度传感器12用于安装在电机200上以检测电机200的温度。其中，循环液可以为丁醇、导热油、或者水中的一种，又或者是其他的液体冷媒。

为了便于组装，在本实施例中，热传递组件10还包括：连接散热管11的散热架13。散热管11绕设在散热架13上。散热架13用于连接在电机200的外壳上。通过散热架13可以对散热管11进行定型，并且可以预先将散热管11固定在散热架13上，然后一起组装到电机200的外壳上，提高散热管11的工作稳定性和组装便利性。

进一步地，如图3和图4所示，在本实施例中，散热架13通过电机200的法兰盘201上的固定螺丝202可拆连接在电机200的外壳上。配合电机200的法兰盘201上的固定螺丝202，可以将散热架13快速地组装在电机200上，提高装配的效率。再者，如本实施例中所展示的，散热架13可以为导热的金属条弯折而成，其一端设有套接固定螺丝202的圆环131，另一端为平行于固定螺丝202的轴向设置的支撑杆132。在电机200的法兰盘201上的设有四个固定螺丝202，并且每个固定螺丝202都套设有一个散热架13。散热管11缠绕在散热架13的支撑杆132上以包裹在电机200的外壳上。

如图4所示，在本实施例中，散热管11缠绕于电机200的外壳上且与电机200的外壳的外壁距离为0～10mm，例如0mm、2mm、4mm、5mm、7mm、9mm或者10mm等。将散热管11与电机200的外壳之间的距离控制在10mm内，有利于电机200与散热管11内的循环液之间的热传递。

如图1所示，在本实施例中，热传递组件10还可以包括：连接散热管11的循环液管14。循环液管14用于实现散热管11与控制组件20之间的循环液的流通。循环液管14用于延伸到工业机器人的外部以连通控制组件20。由于直接将散热管11与控制组件20连接会增加组装的难度，并且散热管11的导热系数高，所以容易与工业机器人外部的环境产生热交换，故，采用循环液管14来实现散热管11与控制组件20之间的循环液的流通，可以采用软质和导热系数较低的软管作为循环液管14使用。

进一步地，为了更方便组装，还可以将循环液管14和温度传感器12的信号线预设在工业机器人的管包线内，可以随着工业机器人的组装一起装配好，提高装配的效率。工业机器人中一般都设有用于走线的管包线，利用管包线可以将循环液管14和温度传感器12的信号线跟随工业机器人自身的数据线或者导线从工业机器人的内部引出到外部。

如图5和图6所示，控制组件20包括：电连接温度传感器12的控制单元21、电连接控制单元21的液体温度处理单元22、以及电连接控制单元21的液体循环动力单元23。控制单元21用于接收温度传感器12的温度电信号并且根据温度电信号控制液体温度处理单元22及液体循环动力单元23工作。液体温度处理单元22包括：分别连接散热管11的加热器221和制冷器222。加热器221和制冷器222分别电连接控制单元21。液体循环动力单元23连接散热管11以驱动循环液在散热管11内循环流动。

其中，液体循环动力单元23可以包括：连通散热管11的液压泵。通过液压泵来驱动散热管11中的循环液流动。

对于加热器221，其可以为电热丝或者电热片，又或者其他常见的加热元件。

对于制冷器222，其可以为水冷式制冷元件，或者风冷式制冷元件，又或者压缩机与冷媒构成的做功式的制冷元件。

如图5所示，为了便于操作，在本实施例中，控制单元21可以包括：控制电路211、电连接控制电路211的开关212、以及电连接控制电路211的显示屏213。控制电路211分别电连接温度传感器12、液体温度处理单元22和液体循环动力单元23。控制电路211用于接收温度传感器12的温度电信号并且根据温度电信号控制液体温度处理单元22及液体循环动力单元23工作。开关212用于控制控制电路211的启动和关闭，在本实施例中，该开关212为旋钮开关。显示屏213用于显示温度传感器12反馈的温度值。

进一步地，控制电路211还可以包括：连接温度传感器12的信号采集器、连接信号采集器的信号放大器、以及连接信号放大器的控制芯片。信号采集器接收温度传感器12所传送过来的温度电信号，然后通过信号放大器对温度电信号进行放大，然后输入到控制芯片中。

在本实施例中，控制组件20还可以包括：保护壳24。保护壳24用于收容控制单元21、液体温度处理单元22、以及液体循环动力单元23。保护壳24可以保护控制单元21、液体温度处理单元22、以及液体循环动力单元23，提高设备的运作稳定性。

工作原理简述：

电机200的启动阶段：在工业机器人开机前，开启控制组件20，检测电机200当前的温度，如果电机200当前的温度在预设的启动温度范围内，则启动机器人的电机200。如果电机200当前的温度不在预设的启动温度范围内，则二次判断电机200当前的温度是高于预设启动温度的最大值还是低于预设的启动温度的最小值。如果电机200当前的温度高于预设的启动温度范围的最大值，则液体温度处理单元22中的制冷器222启动工作，散热管11中的循环液在液体循环动力单元23的驱动下开始循环流动，循环液通过热交换对电机200进行降温，并实时监测电机200的温度，达到启动温度时，启动工业机器人。当电机200当前的温度低于预设的启动温度范围的最小值时，则液体温度处理单元22中的加热器221启动工作，散热管11中的循环液在液体循环动力单元23的驱动下开始循环流动，循环液通过热交换对电机200进行加热，并实时监测电机200的温度，达到启动温度时，启动工业机器人。

电机200的运行阶段：在工业机器人工作时，实时检测电机200当前的温度，如果电机200当前的温度处于预设的运行温度范围内，液体温度处理单元22与液体循环动力单元23均不工作。当电机200当前的温度高于预设的运行温度范围的最大值时，冷却器工作，循环液温度降低，通过热交换加速电机200散热，降低电机200温度，当电机200当前的温度恢复到预设的运行温度范围内之后，液体温度处理单元22与液体循环动力单元23停止工作。当电机200当前的温度低于预设的运行温度范围的最大值时，加热器221工作，循环液温度升高，通过热交换对电机200进行加热，提高电机200温度，当电机200当前的温度恢复到预设的运行温度范围内之后，液体温度处理单元22与液体循环动力单元23停止工作。

此外，如图1所示，在本实施例中，若工业机器人中设有多个电机200，可以在每个电机200上安装热传递组件10，并且将各个热传递组件10的散热管11通过循环液管14串联起来，然后连接到控制组件20中，而控制组件20则根据所获取到的多个温度电信号中的最低值或者最高值进行控制判断。而在其他实施例中，各个热传递组件10之间也可以是单独连接到控制组件20中，并且控制组件20中设有一一对应每个控制组件20的液体循环动力单元23和液体温度处理单元22，而控制单元21对每个电机200进行单独的温度补偿控制。另外，若工业机器人中设有多个电机200，也可以根据需求对指定的某个或者某几个电机200安装热传递组件10。

上述工业机器人的电机温度自动补偿装置100，热传递组件10中的温度传感器12实时检测工业机器人的电机200的温度，并且检测到当前温度值反馈给控制组件20中的控制单元21。散热管11缠绕在电机200上并且散热管11内流通有用于传递热量的循环液。循环液在液体循环动力单元23的驱动下在散热管11内循环流动。控制组件20可以独立放置在工业机器人的外部，控制单元21将该当前温度值与预设的温度范围进行比对，若当前温度值低于预设的温度范围，则液体温度处理单元22中的加热器221对循环液进行加热，再通过循环液与电机200进行热传递以提升电机200的温度。若当前温度值高于预设的温度范围，则液体温度处理单元22中的制冷器222对循环液进行冷却，再通过循环液与电机200进行热传递以降低电机200的温度。通过上述设计，利用温度传感器12对工业机器人的电机200的温度进行实时检测，并且根据所检测的温度值，对电机200进行冷却或者加热，实现电机200温度的自动补偿，使得电机200拥有一个良好的温度状态，让电机200能够正常运行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种工业机器人的电机温度自动补偿装置，其特征在于：包括：

热传递组件；所述热传递组件用于与工业机器人内的电机组合，在检测电机的温度值的同时，实现与电机之间的热交换；所述热传递组件包括：散热管和温度传感器；所述散热管用于缠绕在工业机器人的电机上，且所述散热管内流通有用于传递热量的循环液；所述温度传感器用于安装在电机上以检测电机的温度；所述热传递组件还包括：连接所述散热管的散热架；所述散热管绕设在所述散热架上；所述散热架用于连接在电机的外壳上；以及

连接所述热传递组件的控制组件；所述控制组件包括：电连接所述温度传感器的控制单元、电连接所述控制单元的液体温度处理单元、以及电连接所述控制单元的液体循环动力单元；所述控制单元用于接收所述温度传感器的温度电信号并且根据所述温度电信号控制所述液体温度处理单元及所述液体循环动力单元工作；所述液体温度处理单元包括：分别连接所述散热管的加热器和制冷器；所述加热器和所述制冷器分别电连接所述控制单元；所述液体循环动力单元连接所述散热管以驱动所述循环液在所述散热管内循环流动；

所述热传递组件还包括：连接所述散热管的循环液管；所述循环液管和所述温度传感器的信号线预设在工业机器人的管包线内；所述循环液管用于延伸到工业机器人的外部以连通所述控制组件，实现所述散热管与所述控制组件之间的所述循环液的流通；

所述散热管缠绕于电机的外壳上且与电机的外壳的外壁距离为0～10mm；所述散热架通过电机的法兰盘上的固定螺丝可拆连接在电机的外壳上；散热架为导热的金属条弯折而成，其一端设有套接固定螺丝的圆环，另一端为平行于固定螺丝的轴向设置的支撑杆。

2.根据权利要求1所述的工业机器人的电机温度自动补偿装置，其特征在于，所述循环液为丁醇、导热油、或者水。

3.根据权利要求1所述的工业机器人的电机温度自动补偿装置，其特征在于，所述控制单元包括：控制电路、电连接所述控制电路的开关、以及电连接所述控制电路的显示屏；所述控制电路分别电连接所述温度传感器、所述液体温度处理单元和所述液体循环动力单元；所述控制电路用于接收所述温度传感器的温度电信号并且根据所述温度电信号控制所述液体温度处理单元及所述液体循环动力单元工作；所述开关用于控制所述控制电路的启动和关闭；所述显示屏用于显示所述温度传感器反馈的温度值。

4.根据权利要求1所述的工业机器人的电机温度自动补偿装置，其特征在于，所述液体循环动力单元包括：连通所述散热管的液压泵。

5.根据权利要求1所述的工业机器人的电机温度自动补偿装置，其特征在于，所述控制组件还包括：保护壳；所述保护壳用于收容所述控制单元、所述液体温度处理单元、以及所述液体循环动力单元。

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