專利名稱：用于平衡包括氣彈簧的兩個相互移動部件的平衡裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于平衡兩個相互移動部件的平衡裝置及其方法。該平衡裝置包括氣彈簧和壓縮機(jī)系統(tǒng)，其中壓縮機(jī)系統(tǒng)檢測氣彈簧中的壓力，并且如果壓力偏離預(yù)定值， 就調(diào)節(jié)該壓力。
背景技術(shù)：
在很多應(yīng)用場合，如液壓和機(jī)械系統(tǒng)中，用于平衡重量的平衡彈簧的使用，意味著部件可制造得更小、更便宜，且在某些情況下，可整個去掉。平衡彈簧應(yīng)用的一個普通領(lǐng)域是在工業(yè)機(jī)器人臂的平衡中，其中彈簧抵消相互移動的機(jī)械人部件的重力。依靠平衡彈簧彌補(bǔ)機(jī)器人臂自重的事實(shí)，機(jī)器人臂可被優(yōu)化，以能夠提升大且重的達(dá)到最大的負(fù)載，且用于機(jī)器人的驅(qū)動組件可以是更小而更緊湊的設(shè)計(jì)。各種形式的平衡彈簧被用于平衡工業(yè)機(jī)器人，例如液壓缸型彈簧、機(jī)械彈簧和氣彈簧。使用基于氣彈簧技術(shù)的平衡彈簧，與機(jī)械彈簧和液壓缸型彈簧相比，具有許多優(yōu)勢。除了其他方面，平衡氣彈簧比類似的液壓彈簧具有更高的效率。氣彈簧比機(jī)械彈簧能夠以最小的固定尺寸產(chǎn)生更大的力。此外，氣彈簧的平衡壓力可通過調(diào)節(jié)氣彈簧中的填充壓力以簡單的方式調(diào)節(jié)。隨著時間的推移，所有氣彈簧都會發(fā)生氣體泄漏，即便它們是密封的。這種氣體泄漏導(dǎo)致彈簧中氣體壓力減小。在許多工業(yè)應(yīng)用中，如用于鋼成型的沖壓工具，這是氣彈簧應(yīng)用最常見的領(lǐng)域，氣體泄漏不是問題，因?yàn)闅鈴椈刹畈欢喽ㄆ跈z修并在需要時修理。氣彈簧也對環(huán)境溫度的變化敏感。當(dāng)溫度變化時，彈簧中的氣體壓力也變化。彈簧中的壓力隨著溫度升高而增大，而彈簧中的壓力隨著溫度降低而降低。由于上述的弊端，認(rèn)為氣彈簧在工業(yè)機(jī)器人中用作平衡彈簧是不理想的。免維修的氣彈簧有表達(dá)性需求，即在任何給定時刻無論環(huán)境溫度怎樣，其在彈簧中保持恰當(dāng)?shù)臍鈮海虼丝梢员苊鈾C(jī)器人的以及因此由檢修彈簧的需要引起的生產(chǎn)的不必要的中斷。EP 1905551公開了一種用于工業(yè)機(jī)器人的平衡單元，其中平衡彈簧是機(jī)械彈簧。 供給彈簧加壓空氣以防止?jié)駳夂臀酃复┩笣B入彈簧單元。然而，該機(jī)械彈簧的運(yùn)行就像氣彈簧的運(yùn)行一樣，受到溫度變化的妨礙，且考慮到冷卻，在高溫時運(yùn)行必須中斷，這導(dǎo)致不必要的生產(chǎn)中斷。US 6，408，225公開了一種用于平衡具有氣彈簧的機(jī)器人臂的重量的裝置。測量彈簧中的壓力并用來控制機(jī)器人的運(yùn)動，以及在由于溫度變化或氣體泄漏導(dǎo)致的壓力超過/ 低于預(yù)定壓力界限的情況下自動斷開機(jī)器人驅(qū)動，從而避免損壞機(jī)器人。于是在其返回到
4運(yùn)行之前，為了恢復(fù)彈簧中的氣壓必須檢修機(jī)器人。根據(jù)這個系統(tǒng)，該單元必須中斷以恢復(fù)彈簧中的壓力，這對生產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，需要改進(jìn)的平衡彈簧，其作用是不受運(yùn)行環(huán)境中的溫度變化的影響，且是免維修的，從而使不必要的生產(chǎn)中斷可以減少到最小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種平衡裝置，其是堅(jiān)固的，且能夠維持其工作能力不受環(huán)境中溫度變化的影響，以及一種用于平衡的方法，其中與現(xiàn)有技術(shù)的氣彈簧相比，較少需要由于維修平衡裝置的平衡彈簧而導(dǎo)致的不必要的中斷。本發(fā)明更具體的目的包括提供一種平衡裝置和一種使用氣彈簧型免維修平衡彈簧用于平衡的方法，其中氣彈簧中的壓力可以在任一給定時刻保持，而不管彈簧中的任何氣體泄漏和環(huán)境溫度的變化，無需為了維修氣彈簧而中斷生產(chǎn)。本發(fā)明的實(shí)施例在接下來的說明書和附圖中示出。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于平衡兩個相互移動部件的平衡裝置，其中平衡裝置布置成抵消至少一個移動部件的重力，平衡裝置包括氣彈簧，其作用在兩個移動部件之間；和壓縮機(jī)系統(tǒng)，其被布置成感應(yīng)氣彈簧中的壓力，如果壓力偏離預(yù)定值，并調(diào)節(jié)該壓力。此處“兩個相互移動部件”的含義為，例如，工業(yè)機(jī)器人的兩個部件。當(dāng)由于氣體泄漏或環(huán)境溫度變化導(dǎo)致彈簧中壓力發(fā)生變化時，該平衡裝置通過壓縮機(jī)系統(tǒng)提供氣彈簧的自動壓力補(bǔ)償。壓力補(bǔ)償?shù)哪康牟皇钱a(chǎn)生單元的運(yùn)動，而是為了在每一個給定時刻保證氣彈簧中恰當(dāng)?shù)膲毫?。壓力補(bǔ)償可在通過平衡裝置平衡的單元的運(yùn)行過程中發(fā)生，其結(jié)果是形成基本免維修平衡彈簧，并且使得用于維修平衡裝置的彈簧的不必要生產(chǎn)中斷的次數(shù)最小化。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，平衡裝置的壓縮機(jī)系統(tǒng)可包括壓縮機(jī)和自動控制系統(tǒng)， 其包括壓力傳感器和壓力控制閥，自動控制系統(tǒng)基于來自壓力傳感器的信號適于控制壓縮機(jī)和/或壓力控制閥。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，平衡裝置的自動控制系統(tǒng)可存儲壓縮機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并基于運(yùn)行數(shù)據(jù)生成檢修指示。例如，檢測指示可在壓縮機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的壓力補(bǔ)償后給出。另外，檢測指示可在某一運(yùn)行時間已結(jié)束后、或在其他適當(dāng)參數(shù)的測量后被給出。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，壓力傳感器可測量平衡氣彈簧中的氣體壓力，如果壓力降低到預(yù)定的限定值以下，向自動控制系統(tǒng)給出信號以開啟壓縮機(jī)，目的是增加彈簧中的壓力。當(dāng)達(dá)到所需的壓力時，壓縮機(jī)可關(guān)閉。另一方面，如果氣體傳感器測出的壓力超過預(yù)定的限定值，壓力控制閥能夠打開，目的是降低氣彈簧中的壓力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，壓縮機(jī)系統(tǒng)可以與氣彈簧一體，這意味著其可被固定地布置在氣彈簧上，且能封入同一殼體中。這樣，可得到緊湊的壓縮機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以想到不同類型的壓縮機(jī)用在本發(fā)明平衡裝置的壓縮機(jī)系統(tǒng)中。壓縮機(jī)可以由電力驅(qū)動、氣動驅(qū)動或由氣缸驅(qū)動。壓縮機(jī)也可以由平衡彈簧的相對運(yùn)動驅(qū)動。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，移動部件可連接，例如，兩個各自相互移動的壓縮機(jī)部件隨著他們相對彼此移動，適于在壓縮機(jī)的加壓腔中產(chǎn)生壓力增加。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，平衡氣彈簧中充入的流體和從壓縮機(jī)系統(tǒng)中提供給彈簧以確保其中正確壓力的流體，可以大體上是惰性氣體，如空氣和/或氮?dú)?。根?jù)本發(fā)明的另一方面，膜和/或過濾器可布置在壓縮機(jī)入口的前方，以阻止?jié)駳夂臀酃笣B透進(jìn)入壓縮機(jī)系統(tǒng)和氣彈簧中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于提供氣體到氣彈簧的外部壓力源可連接到壓縮機(jī)的入口。外部壓力源可包括現(xiàn)有的氣體管道系統(tǒng)，其安裝在平衡裝置使用的位置，其中氣體管道系統(tǒng)可聯(lián)接在壓縮機(jī)的入口上。用于提供氣體到氣彈簧的外部壓力源可包括連接到平衡裝置的氣罐。氣罐可安裝在平衡裝置上。另外地，氣罐可放置在平衡裝置的邊上。氣罐應(yīng)充氣到預(yù)定壓力水平，其低于氣彈簧中的壓力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果平衡氣彈簧中發(fā)生了過大的壓力，氣體可回到氣罐， 只要?dú)夤拗械膲毫Φ陀趶椈芍械膲毫?。根?jù)本發(fā)明的另一方面，在外部氮?dú)庠吹奈恢茫稍趬嚎s機(jī)入口的前方設(shè)置膜，用于從空氣中分離氮?dú)猓沟弥挥械獨(dú)膺M(jìn)入壓縮機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于平衡兩個相互移動部件的方法，其用于抵消移動部件中的至少一個的重力，其中平衡是由包括作用在移動部件之間的氣彈簧的平衡裝置進(jìn)行，其方法包括感測氣彈簧中的壓力，并且如果壓力偏離預(yù)定值，就調(diào)節(jié)該壓力。憑借用于平衡的方法包括對氣彈簧中氣體壓力變化的感測和補(bǔ)償?shù)氖聦?shí)，該變化是氣體泄漏和環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的，可在任何給定時刻確保氣彈簧中適當(dāng)?shù)膲毫?。壓力補(bǔ)償可發(fā)生在運(yùn)行中，其結(jié)果是減少檢修平衡彈簧的需要并使得不必要的生產(chǎn)中斷的次數(shù)最少。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法包括基于包含在自動控制系統(tǒng)中的壓力傳感器的信號控制含在壓縮機(jī)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法包括通過所述兩個部件之間的相對運(yùn)動來驅(qū)動壓縮機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法包括存儲自動控制系統(tǒng)中的壓縮機(jī)生成的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并基于該運(yùn)行數(shù)據(jù)生成檢修指示。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法包括通過聯(lián)接在壓縮機(jī)入口的外部壓力源提供氣體到壓縮機(jī)。該外部壓力源可包括連接到平衡裝置的氣罐。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法包括在氣彈簧中發(fā)生過高壓力時將氣體返回到氣罐。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法包括通過在壓縮機(jī)入口的前方設(shè)置的膜從空氣中分離氮?dú)?，使得只有氮?dú)膺M(jìn)入壓縮機(jī)。根據(jù)該平衡方法，可以得到上述優(yōu)點(diǎn)和與平衡裝置有關(guān)的替代實(shí)施例。結(jié)合附圖閱讀和理解如下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他方面對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。


現(xiàn)參考附圖，其示出本發(fā)明可能采用的物理形狀和某些部件以及部件的裝置的幾種非限定實(shí)施例，其中
圖1是平衡裝置的示意圖，其平衡兩個相互移動部件；圖2是具有壓縮機(jī)系統(tǒng)和平衡彈簧的平衡裝置的示意圖。圖3是平衡裝置的三維示意圖；圖4是具有用于氣體壓縮的系統(tǒng)的平衡裝置的示意圖；圖5是具有電力驅(qū)動的壓縮機(jī)的示意圖；圖6以四個步驟示出了圖5中電力驅(qū)動壓縮機(jī)的基本功能；圖7是具有氣動直接驅(qū)動的壓縮機(jī)的示意圖；圖8以四個步驟示出了圖7中示出的具有氣動直接驅(qū)動的壓縮機(jī)的基本功能；圖9是氣動壓力開關(guān)的示意圖；圖10是由氣缸驅(qū)動的壓縮機(jī)的示意圖；和圖11是由平衡彈簧的相對移動驅(qū)動的壓縮機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參考附圖，其中示出的僅是為了示出本發(fā)明非限制實(shí)施例，而不是限定它們，圖 1示出了平衡裝置1，其平衡兩個相互移動部件2、3。圖2和圖3示出了平衡裝置1，其包括平衡氣彈簧4和壓縮機(jī)系統(tǒng)5。該壓縮機(jī)系統(tǒng)可包括壓縮機(jī)6和自動控制系統(tǒng)7。該自動控制系統(tǒng)7可包括壓力傳感器8和壓力控制閥9。基于來自壓力傳感器8的信號，壓縮機(jī)6和/或壓力控制閥9可被控制，從而使氣彈簧4中的壓力可調(diào)節(jié)。該自動控制系統(tǒng)7可設(shè)計(jì)為將平衡彈簧4中的氣體壓力維持在預(yù)定限定值。該壓力傳感器8測量氣彈簧4中的氣體壓力以及，如果壓力降到預(yù)定限定值以下，自動控制系統(tǒng) 7向壓縮機(jī)6發(fā)出啟動信號，使得氣彈簧4中的氣體壓力升高。當(dāng)達(dá)到所需的壓力時，壓縮機(jī)6關(guān)閉。另一方面，如果壓力傳感器8測出的壓力超過預(yù)定的限定值，壓力控制閥9打開，目的是降低氣彈簧4中的壓力。用于維持平衡裝置1中的壓力的流體可以是惰性氣體， 如空氣和/或氮?dú)?。流體可從任意形式的外部壓力源供應(yīng)到該裝置?；谝欢ㄇ疤岚惭b且適應(yīng)于例如使用氮?dú)獾娜我猬F(xiàn)有的管道系統(tǒng)，可直接聯(lián)接到壓縮機(jī)的入口 10，如圖4所示。 另一種替代裝置是使用氣罐11形式的外部壓力源。該氣罐U可充氣體到預(yù)定壓力水平， 且可聯(lián)接到壓縮機(jī)的入口 10。如在平衡系統(tǒng)中發(fā)生了過高的壓力且壓力控制閥9被觸發(fā)的情況下，氣體能夠通過聯(lián)接到壓力控制閥9出口的管道返回到氣罐11。這樣的配置需要平衡系統(tǒng)中的壓力高于氣罐11中的壓力。該外部壓力源可安裝在平衡裝置1的附近或直接安裝在其上。在另一個實(shí)施例中，膜(未示出)，其在壓縮機(jī)入口 10把氮?dú)鈴目諝庵羞^濾出，用來替代外部壓力源。這樣，只有氮?dú)饽苓M(jìn)入壓縮機(jī)6，該壓縮機(jī)壓縮氮?dú)?。不同類型的壓縮機(jī)6可用在平衡裝置1中。在第一實(shí)施例中，電力驅(qū)動壓縮機(jī)6 示于圖5。該電力壓縮機(jī)包括如下主要組件·缸筒12，其具有兩個直徑以及止回閥13 ；·活塞14，其具有兩個密封直徑以及內(nèi)置止回閥15 ； 底部部件16，其具有止回閥17 ；·螺桿 18 ；和，
·電動馬達(dá)19，其具有變速箱20。電動壓縮機(jī)的活塞14由電動馬達(dá)19驅(qū)動。電動馬達(dá)的變速箱20的輸出軸21聯(lián)接到螺桿18，螺桿轉(zhuǎn)而通過螺紋孔22與活塞14連接。電動馬達(dá)19的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過螺桿 18傳遞到活塞14，活塞在缸筒12中沿直線路徑運(yùn)動。電動驅(qū)動壓縮機(jī)的基本功能在圖6中以四個步驟示出步驟1-壓縮機(jī)的起始位置。步驟2-活塞14開始在缸筒12中沿直線路徑運(yùn)動。缸筒12的第一腔23中的流體通過活塞14中的內(nèi)置止回閥15流到缸筒12中的第二腔M。步驟3-活塞14繼續(xù)運(yùn)動，直到其接觸到底部部件16并且所有流體已從第一腔23 輸送到第二腔對。步驟4-接著電動馬達(dá)19反轉(zhuǎn)，螺桿18改變轉(zhuǎn)動方向。因此，活塞14開始以與步驟2中相反的方向直線運(yùn)動。第二腔M中的流體從而被壓縮，并從第二腔M通過出口，缸筒的止回閥13，輸出到平衡彈簧4的腔中或到氣罐11中。與此同時，新的流體通過底部部件16的止回閥17吸入到第一腔23中。當(dāng)活塞14在上部位置時，電動馬達(dá)19再次改變轉(zhuǎn)動方向，且壓縮機(jī)準(zhǔn)備開始一個新的循環(huán)。該過程反復(fù)進(jìn)行，直到當(dāng)平衡彈簧4中達(dá)到適當(dāng)?shù)膲毫r，自動控制系統(tǒng)7切斷電動馬達(dá)19的電流。為了使得流體壓縮效率最大，活塞14應(yīng)在電動馬達(dá)19改變方向之前已到達(dá)端部位置，使活塞14能在相反的方向繼續(xù)運(yùn)動。解決這個問題有各種方法。解決這個問題最簡單的方法是用電流控制電動馬達(dá)19旋轉(zhuǎn)的反向。當(dāng)活塞14到達(dá)端部位置時，電動馬達(dá)19 開始更努力工作，且經(jīng)過馬達(dá)的電流增大。當(dāng)電流超出一預(yù)定值時，向電動馬達(dá)19發(fā)出信號以改變旋轉(zhuǎn)方向，活塞14以反方向運(yùn)動。另一種方式可以是使用限位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)電動馬達(dá)19方向的改變。進(jìn)一步的另一種方式使用定時循環(huán)作為改變馬達(dá)19旋轉(zhuǎn)方向的手段。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，具有氣動直接驅(qū)動的壓縮機(jī)用在平衡裝置1中。這種壓縮機(jī)包括如下主要部件，如圖7所示·具有兩個不同的直徑的缸筒沈，其包括兩個軟管27J8和止回閥四；·活塞30，其具有兩個不同的直徑和內(nèi)置止回閥31 ；·上部壓力控制閥32 ；·下部壓力控制閥33 ； 高壓閥 34;·調(diào)節(jié)閥；35 ；和 壓力開關(guān)36。具有氣動直接驅(qū)動的壓縮機(jī)6與具有電力驅(qū)動的壓縮機(jī)非常相似。當(dāng)系統(tǒng)中的壓力降低到低于較低的預(yù)定壓力水平時，壓力開關(guān)36允許流體流過調(diào)節(jié)閥35且通過其上部軟管27流入缸筒沈中，如圖8中的步驟1所示。接著活塞30開始向下運(yùn)動，同時流體通過活塞的止回閥31從缸筒三個腔中的第一個37流向第二腔38，所述腔由活塞30和缸筒沈之間的空間構(gòu)成。當(dāng)活塞30到達(dá)其端部位置中的一個時，第一腔37中的壓力增加，且上部壓力控制閥32被激發(fā)以允許流體流向調(diào)節(jié)閥35，其從而發(fā)出改變方向的信號。此時， 可以開始向第三腔39充入流體。當(dāng)調(diào)節(jié)閥35收到改變方向的信號時，流體流過缸筒的下部軟管觀到第三腔39且活塞30開始以相反的方向移動。流體在第二腔38中的壓縮現(xiàn)在開始并且壓力增加，從而導(dǎo)致流體開始通過其止回閥四從缸筒的第二腔38流向平衡彈簧 4的腔(未示出)。當(dāng)活塞30到達(dá)其另一端部位置時，第三腔39中的壓力增加且低壓控制閥33被激活以允許流體流向調(diào)節(jié)閥35，其從而發(fā)出改變方向的信號，壓縮機(jī)6準(zhǔn)備開始新的循環(huán)。此過程反復(fù)進(jìn)行直到當(dāng)平衡彈簧4中的適當(dāng)壓力已達(dá)到時，壓力開關(guān)36關(guān)閉流體流動。如果平衡彈簧4中的壓力過高，高壓閥34被激活以排除氣體直到達(dá)到適當(dāng)?shù)膲毫Α?氣動控制調(diào)節(jié)閥35可用電力控制調(diào)節(jié)閥35代替。電力控制調(diào)節(jié)閥35可設(shè)置為例如通過定時循環(huán)切換位置。由于為此目的設(shè)計(jì)的壓力開關(guān)36是非常少見的，這種開關(guān)可根據(jù)圖9設(shè)計(jì)。該壓力開關(guān)包括如下主要組件·閥夕卜殼40 ；·滑動件 41 ；·彈簧 42 ；·可調(diào)彈簧螺旋件43 ；·平衡彈簧連接件44 ； 流體入口 45;和 流體出口 46。當(dāng)平衡彈簧4中的壓力降低到低于預(yù)定水平時，開關(guān)36的彈力將是主要的且滑動件41將向下運(yùn)動。這允許流體從入口 45流向出口 46。當(dāng)平衡彈簧44中的壓力增加到足夠大，滑動件41向上運(yùn)動以中斷流體流動。在第三個替代的實(shí)施例中，如圖10所示，壓縮機(jī)6由氣壓缸47驅(qū)動。其空氣壓縮的基本原理與如圖5和6所示的電力驅(qū)動壓縮機(jī)相同。不同的是使用了氣壓缸47代替具有螺桿18的電力馬達(dá)19以產(chǎn)生活塞48的運(yùn)動。為了使氣壓缸47改變方向，使用換向閥 49，其可以是電力或氣動控制。氣動控制的變體通過與如圖7和8所示的氣動直接驅(qū)動的壓縮機(jī)同樣的原理控制，且電力控制變體可設(shè)置為例如通過定時循環(huán)改變開關(guān)位置。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，壓縮機(jī)6通過如圖11所示的平衡彈簧4的相對運(yùn)動驅(qū)動。 壓縮機(jī)6的壓縮循環(huán)的基本原理與之前實(shí)施例的相同。當(dāng)平衡彈簧4被激活時，活塞桿50 常位于基本相同的位置并僅進(jìn)行小的往復(fù)運(yùn)動。這些運(yùn)動通過彈簧安裝座51和彈簧52傳遞到壓縮機(jī)6，因此需要提供所需的電力以進(jìn)行其壓縮。如果平衡氣彈簧41，在某些階段， 應(yīng)進(jìn)行較大運(yùn)動，那么彈簧52將壓縮或拉伸以能夠?qū)崿F(xiàn)整個沖程。彈簧安裝座51可垂直調(diào)節(jié)，其意味著壓縮機(jī)6的運(yùn)行位置可根據(jù)平衡氣彈簧4的活塞桿50的典型工作行程調(diào)節(jié)。 彈簧52可以是螺旋彈簧、氣彈簧或其他彈簧元件。也有一些時候，平衡彈簧4在整個沖程運(yùn)行。在這種情況下，上述實(shí)施例中的彈簧 52可省略并替換為固定元件。參考優(yōu)選的實(shí)施例，該發(fā)明已被描述。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的這些和其他改變以及其他實(shí)施例根據(jù)在此的公開是顯而易見的，其中之前描述事項(xiàng)應(yīng)被解讀為僅僅是本發(fā)明的示例，而不是限制。希望是包括在所附權(quán)利要求中的范圍中所有如此的改動和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于平衡兩個相互移動的部件0，3)的平衡裝置(1)，其被配置成抵消所述移動部件0，3)中至少一個的重力，所述平衡裝置(1)包括作用在所述移動部件之間的氣彈簧(4)，其特征在于:與所述氣彈簧(4)流體連通的壓縮機(jī)系統(tǒng)(5)，所述壓縮機(jī)系統(tǒng)( 被配置成感測所述氣彈簧中的壓力，并且，如果所述壓力偏離預(yù)定壓力值，那么調(diào)節(jié)該壓力，所述壓縮機(jī)系統(tǒng)(5)包括壓縮機(jī)(6)和自動控制系統(tǒng)(7)，如果所述氣彈簧(4)中的壓力偏離所述預(yù)定壓力值，其適于向所述氣彈簧(4)提供氣體或從其中排出氣體，以保持所述氣彈簧(4)中的所述預(yù)定壓力值，所述自動控制系統(tǒng)(7)包括壓力傳感器(8)和壓力控制閥(9)，所述壓力傳感器(8)適于感測所述氣彈簧中的壓力，所述壓力控制閥(9)適于調(diào)節(jié)氣體流向和 /或流出所述氣彈簧(4)的流動，所述自動控制系統(tǒng)(7)適于根據(jù)來自所述壓力傳感器(8) 的信號控制所述壓縮機(jī)(6)和/或所述壓力控制閥(9)的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述平衡裝置(1)，其中所述壓縮機(jī)系統(tǒng)( 與所述氣彈簧(4) 一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的所述平衡裝置(1)，其中所述自動控制系統(tǒng)(7)適于存儲來自所述壓縮機(jī)系統(tǒng)(5)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并基于所述運(yùn)行數(shù)據(jù)生成檢修指示。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的所述平衡裝置(1)，其中所述壓縮機(jī)(6)選自由電力驅(qū)動壓縮機(jī)、氣動直接驅(qū)動壓縮機(jī)和由氣壓缸驅(qū)動的壓縮機(jī)組成的組中。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的所述平衡裝置(1)，其中所述壓縮機(jī)(6)適于由所述兩個部件(2，；3)之間的運(yùn)動來驅(qū)動。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的所述平衡裝置(1)，其中所述移動部件(2，；3)連接到分別相互移動的壓縮機(jī)部件，并適于因它們彼此相對運(yùn)動在壓縮腔中產(chǎn)生壓力增加。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的所述平衡裝置(1)，其中供給到所述氣彈簧(4)的流體基本是惰性氣體。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的所述平衡裝置(1)，其中用于供應(yīng)氣體的外部壓力源聯(lián)接到所述壓縮機(jī)(6)的入口(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的所述平衡裝置(1)，其中所述外部壓力源是氣罐(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的所述平衡裝置(1)，其中所述氣罐(11)充氣到預(yù)定壓力水平，所述預(yù)定壓力水平低于所述氣彈簧中的壓力水平。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的所述平衡裝置(1)，其中用于使氣體返回到所述氣罐(11) 的管道連接到所述壓力控制閥(9)的出口，所述管道設(shè)計(jì)成當(dāng)所述氣彈簧中出現(xiàn)過過高壓力時使氣體返回到所述氣罐中
12.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的所述平衡裝置(1)，其中膜設(shè)置在所述壓縮機(jī)(6)的入口(10)的前方，所述膜設(shè)計(jì)成從空氣中分離出氮?dú)猓沟脙H有氮?dú)膺M(jìn)入所述壓縮機(jī)(6)。
13.一種用于平衡兩個相互移動部件(2，；3)的方法，其用于抵消所述移動部件(2，3)中的至少一個的重力，其平衡由包括作用在所述移動部件之間的氣彈簧的平衡裝置(1) 進(jìn)行，其特征在于如下步驟通過壓縮機(jī)系統(tǒng)(5)感測所述氣彈簧(4)中的壓力，并當(dāng)所述壓力偏離預(yù)定值時，響應(yīng)氣體泄漏或溫度變化，調(diào)節(jié)所述氣彈簧中的壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的所述方法，包括下述步驟根據(jù)來自包含在自動控制系統(tǒng)(7)中的壓力傳感器(8)的信號，控制包含在所述壓縮機(jī)系統(tǒng)(5)中的壓縮機(jī)(6)和/或壓力控制閥(9)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的所述方法，包括下述步驟通過所述兩個部件(2，；3)之間的相對運(yùn)動驅(qū)動所述壓縮機(jī)(6)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15任一項(xiàng)的所述方法，包括下述步驟存儲所述自動控制系統(tǒng) (7)中的所述壓縮機(jī)系統(tǒng)( 生成的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并基于所述運(yùn)行數(shù)據(jù)生成檢修指示。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-16任一項(xiàng)的所述方法，包括下述步驟通過聯(lián)接到所述壓縮機(jī) (6)的入口(10)的外部壓力源提供氣體到所述壓縮機(jī)(6)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的所述方法，其中，所述外部壓力源包括連接到所述平衡裝置(1) 的氣罐(11)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的所述方法，包括下述步驟如果所述氣彈簧中發(fā)生過高壓力，使得氣體返回到所述氣罐(11)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13-16任一項(xiàng)的所述方法，包括下述步驟通過設(shè)置在所述壓縮機(jī) (6)的入口(10)前方的膜將氮?dú)鈴目諝庵蟹蛛x，使得僅有氮?dú)膺M(jìn)入所述壓縮機(jī)(6)。
全文摘要
一種用于平衡兩個相互移動部件的平衡裝置和方法，其被布置為抵消移動部件中至少一個的重力。平衡裝置包括氣彈簧和壓縮機(jī)系統(tǒng)。壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為感測氣彈簧中的壓力并且如果該壓力偏離預(yù)定值調(diào)節(jié)該壓力。平衡裝置可用于平衡工業(yè)機(jī)器人臂，且能夠維持其工作能力不受任何氣體泄漏和環(huán)境溫度變化的影響，因而由檢修平衡裝置的平衡彈簧的需要引起的不必要的中斷發(fā)生得非常少。
文檔編號F16F9/52GK102333971SQ201080009498
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者比約恩·林貝爾, 約翰·魯內(nèi)松, 約翰內(nèi)斯·薩穆埃爾松 申請人:斯特羅姆肖爾曼股份公司