发热元件单元、控制面板和机器人系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及发热元件单元、控制面板和机器人系统。根据实施方式的发热元件单元包括：发热元件；传热基座，所述发热元件设置在所述传热基座中；以及外壳，所述传热基座设置在所述外壳中。所述传热基座包括安装壁和侧壁，所述发热元件以紧密接触的状态安装在所述安装壁上，那些侧壁从所述安装壁的短边方向上的两端沿相同方向垂直地延伸并且被以接触的状态安装在所述外壳的内表面上。
【专利说明】发热元件单元、控制面板和机器人系统
【技术领域】
[0001]本文所讨论的实施方式涉及发热元件单元、控制面板和机器人系统。
【背景技术】
[0002]一般机器人系统包括:机器人，所述机器人由电动马达驱动以执行预定操作；以及控制面板，所述控制面板控制所述电动马达的驱动。所述电动马达由电流的经过来驱动，并且在电流停止时被制动。然而，当电流停止时，电动马达用作发电机并且产生再生电力。
[0003]常规上，在机器人系统中，再生电力通常由再生电阻转换为热量并且被散发到大气中。由于再生电阻达到相当高的温度，因此已经设想出该再生电阻的安装位置及其冷却装置的设计，但是冷却装置的冷却能力受限制。
[0004]为了解决该问题，在不具体地考虑再生电阻的安装位置和冷却装置的情况下，已经公开了一种有效地使用所产生热量的构造。在该构造中，由再生电阻产生的热量被用于将涂覆材料加热并保持在合适温度范围内，以便利用涂覆机器人保持高涂覆质量。
[0005]与现有技术相关的文献包括日本专利申请特开公报N0.10-193293。
[0006]但是，该文献中所公开的涉及现有技术的技术仅用于涂覆材料，例如涂覆机器人的涂覆材料，该涂覆材料的合适温度范围被限定。也就是说，该现有技术缺乏通用性。从外观的角度看，再生电阻优选地例如容纳在控制面板中。为了解决这些问题，需要开发出用于冷却如上所述达到高温的再生电阻的更有效的结构。虽然再生电阻在本文被示例为达到高温的发热元件，但是其他发热元件也具有共性问题。
[0007]实施方式的一方面在于提供能够有效地冷却发热元件的热量的发热元件单元、控制面板和机器人系统。
【发明内容】
[0008]根据实施方式的一方面的发热元件单元包括:发热元件；传热基座，所述发热元件设置在所述传热基座中；以及外壳，所述传热基座设置在所述外壳中。所述传热基座包括安装壁和侧壁，所述发热元件以紧密接触的状态安装在所述安装壁上，那些侧壁从所述安装壁的短边方向上的两端沿相同方向垂直地延伸并且被以接触的状态安装在所述外壳的内表面上。
[0009]实施方式的一方面提供一种能有效地冷却达到高温的发热元件的发热元件单元、控制面板和机器人系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]结合附图参考下述详细说明，将更好地理解本发明，从而将容易地获得对本发明及其许多伴随优点的更完整的认识，在附图中:
[0011]图1是根据实施方式的机器人系统的框图；
[0012]图2是用于说明机器人系统的不意图；[0013]图3A是用于说明根据实施方式的作为发热元件单元的再生电阻单元的图；
[0014]图3B是示出其中再生电阻单元被容纳在控制面板中的状态的图；
[0015]图4是再生电阻单元的局部剖切平面图；
[0016]图5是沿着图4的线V-V剖取的剖视图；
[0017]图6是用于说明再生电阻单元的后视图；
[0018]图7是示出作为再生电阻单元中的发热元件的再生电阻以及传热基座的图；以及
[0019]图8是用于说明供安装再生电阻的传热基座的图。
【具体实施方式】
[0020]在下文中，将参照附图详细地描述本申请中所公开的发热元件单元、控制面板和机器人系统的实施方式。本发明不限于以下描述的实施方式。
[0021]首先，将参考图1和图2来描述根据实施方式的机器人系统的概要。图1是根据实施方式的机器人系统的框图，并且图2是用于说明机器人系统的示意图。在下文中，发热元件单元将作为再生电阻单元4被描述。
[0022]如图1所示，根据实施方式的机器人系统包括机器人I以及用于驱动所述机器人I的控制装置5。控制装置5控制用于驱动机器人I的电动马达(未示出)。机器人系统包括再生电阻单元4，所述再生电阻单元将由电动马达产生的再生电力转换为热能。机器人1、再生电阻单元4和控制装置5借助线缆3彼此连接。
[0023]如图1所示，控制装置5和再生电阻单元4都被容纳在控制面板2的壳体20中。将在下文详细地描述再生电阻单元4的构造以及用于将再生电阻4容纳在控制面板2中的结构。
[0024]机器人I不被具体地限制，只要该机器人包括由电动马达驱动的臂主体等即可。根据该实施方式的机器人系统包括所谓的竖直多关节机器人，如图2所示。
[0025]机器人I包括:主体部12，所述主体部被以可水平旋转的方式安装在基座11上；以及臂部13，所述臂部借助关节部以可旋转的方式与所述主体部12连接。机器人I还包括腕部14，所述腕部以可旋转的方式与臂部13的前端连接。如图2所示，臂部13包括第一臂131、第二臂132和第三臂133。
[0026]机器人I借助线缆3与控制面板2连接。如图2所示，控制面板2包括形成为大致矩形盒形状的壳体20。
[0027]如图2所示，壳体20在该壳体20的侧表面201的下部处设置有单元端口 24，再生电阻单元4通过所述单元端口被放入以及取出。单元端口 24典型地借助盖主体21来关闭，当再生电阻单元4被放入以及取出时，所述盖主体被移除。盖主体21借助螺钉22以可拆除的方式安装到壳体20上。
[0028]在本文将参考图3A至图8具体地描述再生电阻单元4。图3A是用于说明根据实施方式的用作发热元件单元的再生电阻单元4的图，并且图3B是示出了其中再生电阻单元4被容纳在控制面板2中的状态的图。图4是再生电阻单元4的局部剖切平面图，图5是沿着图4的线V-V剖取的剖视图，以及图6是用于说明再生电阻单元4的后视图。图7是示出了作为被包括在再生电阻单元4中的发热元件的再生电阻9以及传热基座8的图，图8是用于说明供安装再生电阻9的传热基座8的图。[0029]再生电阻单元4包括再生电阻9以及供安装再生电阻9的传热基座8。再生电阻9是用于产生热量的发热装置或产生热量的发热单元的示例。传热基座8是散热装置或散热单元的示例，所述散热装置或散热单元散发用作发热装置或发热单元的再生电阻9的热量。当在制动电动马达时停止通电时，再生电阻9通过将由作为发电机操作的电动马达所产生的再生电力转换为热量来消耗该再生电力。因此，再生电阻9变为高温发热元件。
[0030]再生电阻9的表面温度升高至大约100°C。因此不优选的是将高温再生电阻9暴露或者将该再生电阻9设置成紧邻控制机器人I的控制装置5。
[0031]从美学的观点看，优选的是将再生电阻9容纳在控制面板2中。因此，根据该实施方式的再生电阻单元4以如下方式构造成。
[0032]具体地，如图3A至图6所示，再生电阻单元4包括:再生电阻9 ;供设置该再生电阻9的传热基座8 ;以及外壳41，传热基座8设置在所述外壳中。外壳41是作为散热装置或散热单元的传热基座8的容纳单元的示例，或者是容纳传热基座8的容纳单元(所述传热基座8的至少一部分接触所述容纳单元)的示例。
[0033]根据该实施方式的再生电阻单元4在该实施方式中包括多个再生电阻9和传热基座8。具体地，例如，再生电阻单元4包括五个再生电阻9和五个传热基座8。再生电阻9和传热基座8以一对一的关系彼此对应。分别安装有再生电阻9的五个传热基座8平行地设置在外壳41中。
[0034]再生电阻9具有大致矩形盒形状，该矩形盒的安装到传热基座8的表面具有最大面积。如图5所示，再生电阻9在其安装表面的四个角部处借助螺钉91连接到传热基座8。
[0035]如图6至图8所示，传热基座8包括:供安装再生电阻9的电阻安装壁81 ;以及侧壁82a和82b，这些侧壁从电阻安装壁81的短边方向上的两端沿相同方向垂直地延伸。也就是说，传热基座8形成为导槽形状(大致U形)。
[0036]传热基座8的电阻安装壁81是供再生电阻9以紧密接触的状态安装的表面，并且该表面大于再生电阻9的安装表面。也就是说，电阻安装壁81的与再生电阻9紧密接触的表面用作传热表面，来自高温再生电阻9的热量被传送到所述传热表面。侧壁82a和82b用作分别借助螺钉85a和85b在接触状态下安装到外壳41的内表面的安装表面。作为安装表面的侧壁82a和82b将从电阻安装壁81传送的热量传送到外壳41。
[0037]如上所述，传热基座8能够将处于悬置状态下的再生电阻9保持在外壳41中并且从再生电阻9直接吸收热量以通过热传导将所吸收的热量散发到外壳41。
[0038]再生电阻9和传热基座8设置成使它们的长边方向彼此一致。也就是说，再生电阻9在这样的位置被安装到电阻安装壁81，在该位置，再生电阻9的长边方向沿着传热基座8的长边方向。
[0039]如图6所示，外壳41由外壳主体41a和上盖41b形成而具有大致方管形状。外壳主体41a在剖面图中具有带有开口的大致U形形状。上盖41b在平面图中具有矩形形状并且借助螺钉85c被安装到外壳主体41a的开口。冷却风扇6设置在外壳41的对置开口中的一个开口上。借助该构造，外壳41形成为风洞。
[0040]如图3A至图6所示，安装成包封再生电阻9的每个传热基座8均安装到外壳41，使得所述外壳的长边方向与来自冷却风扇6的冷却空气流动所沿的方向(参考图5中的箭头60)对准。五个传热基座8沿其短边方向以预定间隔设置。如图6所示，每个传热基座8均设置成与相邻的传热基座8分开。然而，如果在相应的再生电阻9之间形成有通风空间，那么传热基座8的上侧壁82a和下侧壁82b中的至少一个可以彼此接触。
[0041]如上所述，再生电阻9借助传热基座8以悬置状态设置在用作风洞的外壳41中。如图6和图7所示，传热基座8沿其短边方向以预定间隔设置。因此，每个再生电阻9设置在分离的空气导管中。
[0042]也就是说，传热基座8用作来自冷却风扇6的空气的引导件。这意味着每个再生电阻9均可以单独且有效地接收来自冷却风扇6的空气。再生电阻9能通过用作传热基座8的相对大的传热表面的电阻安装壁81来释放热量。上述构造提高了再生电阻9的冷却效果。冷却风扇6是用于冷却再生电阻9的冷却装置的示例或者是气冷该再生电阻9的气冷单元的示例。
[0043]如上所述，根据该实施方式的传热基座8具有有利于再生电阻9的安装并且引导来自冷却风扇6的空气流的形状。
[0044]如上所述，根据该实施方式的传热基座8具有电阻安装壁81以及侧壁82a和82b，所述电阻安装壁形成为大致竖直的表面，所述那些侧壁从所述电阻安装壁81的短边方向上的两端大致彼此平行地延伸。由于与电阻安装壁81相对的一侧是开口，因此再生电阻9能够被容易地安装到传热基座8的电阻安装壁81。
[0045]如图8所示，传热基座8形成为使得在其安装状态下，上侧壁82a比下侧壁82b窄(参考图3A和图3B)。因此如图8所示，当传热基座8被旋拧到外壳41上时，紧固工具100(例如，螺丝刀)可被保持在大致竖直的位置。要注意，不是使得上侧壁82a的宽度比下侧壁82b的宽度小，而是可以在上侧壁82a上形成凹槽或孔，紧固工具100能被插入所述凹槽或孔中。
[0046]传热基座8的侧壁82a设置有与螺钉85a对应的螺钉孔86a，并且侧壁82b设置有与螺钉85b对应的螺钉孔86b。
[0047]如上所述，根据该实施方式的再生电阻单元4通过将传热基座8形成为导槽形状而能将再生电阻9的热量容易地释放到外壳41。外壳41用作风洞，这显著地提高了再生电阻单元4的冷却能力。
[0048]典型地，冷却风扇6的能力和数量因而被选择成使得可以获得适合于再生电阻9的数量的通风能力(冷却能力)。由于根据该实施方式的再生电阻单元4显著地提高了再生电阻9的冷却能力，因此可以采用具有比常规采用的更小尺寸的冷却风扇6。在本文中，在考虑外壳41的宽度以及再生电阻9和传热基座8的数量的情况下，两个冷却风扇6沿外壳41的宽度方向平行地设置，以获得足够的风洞效应。
[0049]如图2所示，根据该实施方式的其冷却能力被提高的再生电阻单元4可以例如连同控制面板2的壳体20中的其他控制装置5 —起被设置。因此，除了控制面板2之外并不需要单独地安装用于容纳再生电阻9的壳体，这在安装空间方面是有利的并且改善了其外观。
[0050]上述的示例示出了在剖面图中具有大致U形形状的传热基座8，但是形状并不具体地局限于此。传热基座8如下设置即可:该传热基座8设置有电阻安装壁81以及侧壁82和82，用作发热元件的再生电阻9在紧密接触的状态下安装到所述电阻安装壁，所述那些侧壁分别从电阻安装壁81的两端延伸并且在接触的状态下安装到外壳41的内表面。传热基座8例如在剖面图中可具有I形形状、在剖面图中具有大致C形形状、或在剖面图中具有大致Z形形状。
[0051]将主要参考图2、图3A和图3B来描述用于将再生电阻单元4容纳在控制面板2中的结构。
[0052]如图2、图3A和图3B所示，再生电阻单元4被容纳在控制面板2的壳体20的下部中。再生电阻单元4借助支承构件7被以可滑动的方式设置。也就是说，再生电阻单元4的外壳41以可滑动的方式设置在支承构件7上，所述支承构件设置在控制面板2的壳体20中。因此，甚至作为相对沉重的物体的再生电阻单元4也能够容易地被放入控制面板2的壳体20中以及从该壳体20被取出。
[0053]该构造允许即使一个人也能容易地将再生电阻单元4放入壳体20中的预定位置以及从该预定位置取出。
[0054]以可滑动的方式支承再生电阻单元4的外壳41的两个支承构件7以预定间隔彼此平行地设置在壳体20的底表面上。每个支承构件7均具有形成为轨道形状的金属支承主体70以及设置在支承主体70的表面上的滑动板71。
[0055]也就是说，例如由耐热树脂形成并且具有低摩擦阻力的滑动板71在支承构件7中以可滑动并且直接接触的方式接触外壳41。
[0056]轨道形状的支承主体70形成为倒置的U形形状以实现足够的强度和轻量化，并且使得外壳41在其自身与控制面板2的壳体20的底表面之间设置有预定间隙。
[0057]由此，作为沉重物体并且达到高温的再生电阻单元4借助支承构件7被设置在控制面板2的壳体20中。由于支承构件7形成为倒置的U形形状，因此在高温再生电阻单元4的外壳41与控制面板2的壳体20的底表面之间形成一定间隙。因此，再生电阻单元4的热量几乎不立即传送到壳体20。
[0058]支承构件7设置成使其一端面向在控制面板2的壳体20的侧表面201上形成的单元端口 24(参考图2)。也就是说，如图3A和图3B所示，支承构件7横跨再生电阻单元4的长边方向延伸。
[0059]因此，容纳在壳体20中的再生电阻单元4定位成使其供设置冷却风扇6的上侧定位在控制面板2的壳体20的一个边缘表面侧并且使其下侧定位在另一边缘表面202侧。虽然在图2中未示出，但是用于抽吸外部空气的多个狭缝形成于控制面板2的壳体20的一个边缘表面上，并且用于排出空气的多个狭缝形成在另一边缘表面上。
[0060]如图3B所示，具有悬臂支承结构的支承件25设置在控制面板2的壳体20内部。支承件25包括由机器螺钉26固定的基端部25a以及向上倾斜地延伸的前端部25b。支承件25具有预定的弹性力，并且与支承构件7协作以简单且可靠地保持再生电阻单元4。[0061 ] 再生电阻单元4借助沿由图3B中的箭头400所示的方向滑动通过单元端口 24(参考图2)而被容纳在壳体20内部。也就是说，再生电阻单元4在支承构件7的滑动板71上被平滑地推动以在沿着箭头400的方向上滑动通过单元端口 24。然后，使得再生电阻单元4的侧表面部中的一个侧表面部的上表面抵抗来自支承件25的向下挤压力而滑动。结果，再生电阻单元4被容易地挤压并支承在控制面板2中。
[0062]当期望更牢固地固定再生电阻单元4时，再生电阻单元4的外壳41的侧表面借助板形固定构件45 (参考图3B)旋拧到支承构件7上。由此，包括滑动板71的支承构件7通过结合支承件25而可以施加更大的效果。
[0063]上述实施方式已经借助发热元件单元、控制面板和机器人系统被示例。该控制面板被描述为被包括在机器人系统中的控制面板2。
[0064]但是控制面板不必局限于在机器人系统中使用的控制面板。可采用包括再生电阻单元4的任何控制面板。例如，可采用在电力转换器(例如，逆变器或变流器)中使用的控制面板。此外，控制面板中的容纳结构可以与上文所述的相同。
[0065]根据上述的实施方式，发热元件单元包括:用于产生热量的发热装置；用于保持发热装置并且借助热传导散发来自发热装置的热量的散热装置；以及用于容纳散热装置的容纳装置。散热装置包括用于直接吸收来自发热装置的热量的吸热装置以及用于将来自吸热装置的热量传递到容纳装置的传热装置。发热元件单元还包括用于强劲地冷却发热装置的冷却装置。
[0066]根据上述的实施方式，发热元件单元中的散热方法包括:发热单元；散热单元，所述散热单元将发热单元保持在紧密接触状态并且通过热传导来散发来自发热单元的热量；以及容纳单元，所述容纳单元容纳散热单元，其中该散热单元的至少一部分接触所述容纳单元。散热单元直接吸收来自发热单元的热量，并且将所吸收的热量传递到容纳单元。发热元件单元中的散热方法还包括气冷该发热单元的气冷单元。散热单元将处于悬置状态的发热单元保持在容纳单元中，并且借助来自气冷单元的冷却空气强劲地冷却该发热单元。
【权利要求】
1.一种发热元件单元，所述发热元件单元包括: 发热元件； 传热基座，所述发热元件设置在所述传热基座中；以及 外壳，所述传热基座设置在所述外壳中，其中， 所述传热基座包括安装壁和侧壁，所述发热元件以紧密接触的状态安装在所述安装壁上，那些侧壁从所述安装壁的短边方向上的两端沿相同方向垂直地延伸并且被以接触的状态安装在所述外壳的内表面上。
2.根据权利要求1所述的发热元件单元，其中，所述发热元件是再生电阻，所述再生电阻将由电动马达产生的再生电力转换为热能。
3.根据权利要求1或2所述的发热元件单元，其中， 所述外壳形成为两端具有开口的风洞；并且 所述发热元件单元还包括冷却风扇，所述冷却风扇设置在相对的所述开口中的一个开口处。
4.根据权利要求3所述的发热元件单元，所述发热元件单元进一步包括沿所述侧壁的短边方向以预定间隔设置在所述外壳中的一个或多个传热基座，使得所述传热基座的长边方向与来自所述冷却风扇的冷却空气流动所沿的方向对准。
5.根据权利要求1或2所述的发热元件单元，其中，所述发热元件和所述传热基座设置成使它们的长边方向彼此一致。
6.一种控制面板，所述控制面板容纳根据权利要求1或2所述的发热元件单元。
7.一种机器人系统，所述机器人系统包括: 控制面板，所述控制面板容纳根据权利要求1或2所述的发热元件单元以及用于电动马达的控制装置；以及 机器人，所述机器人由所述电动马达驱动。
8.根据权利要求7所述的机器人系统，其中，所述发热元件单元的所述外壳借助支承构件以可滑动的方式设置在所述控制面板的壳体中。
9.根据权利要求8所述的机器人系统，其中， 所述支承构件包括: 轨道形状的支承主体，所述支承主体设置在所述壳体的底表面上并且支承所述外壳；以及 滑动板，所述滑动板设置在所述支承主体的表面上并且以可滑动的方式接触所述外壳。
【文档编号】B25J13/06GK103945674SQ201310182164
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2013年1月22日
【发明者】大渕义隆 申请人:株式会社安川电机