CN105643637A - 一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，包括：用于系统自动控制的系统控制模块、用于手动松开抱闸的手动控制模块、用于减少抱闸反应时间的线圈能量释放模块、以及用于监测按钮是否发生故障的安全检测模块；系统控制模块设于机器人的控制柜内；手动控制模块设于机器人上；系统控制模块、手动控制模块和线圈能量释放模块分别与机器人电机的抱闸线圈接口连接；安全监测模块与手动控制模块连接。本发明增加了手动松抱闸控制的安全检测装置，避免因为误松抱闸而造成的工业事故。

Description

一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器

技术领域

本发明涉及机械控制器领域，具体涉及一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器。

背景技术

在工业机器人控制系统中，机器人本体各关节所用的伺服电机通常都是带抱闸的电机，而电机的抱闸线圈的打开与抱死的控制通常由机器人控制柜给出的；当机器人控制柜出现故障不能给出松抱闸信号时，需要工作人员手动将工业机器人本体电机抱闸打开，使各关节调整到合适的位置来进行维修时，这部分的控制功能通常是由抱闸控制装置上的按钮来实现的。而抱闸手动控制用的按钮可能因长期使用而老化失效。而按钮失效有两种可能：一种失效是按钮按下实际触点未动作，此种情况机器人抱闸不会打开，则不会产生危险；另一种失效是按钮触点粘连而不会弹起复位，若抱闸手动控制用的按钮触点出现这种失效情况，当接通手动控制抱闸电源时工业机器人用电机抱闸一直打开则可能出现掉头的危险，可能会对操作人员造成伤害。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，增加了手动松抱闸控制的安全检测装置，避免因为误松抱闸而造成的工业事故。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，包括：用于系统自动控制的系统控制模块、用于手动松开抱闸的手动控制模块、用于减少抱闸反应时间的线圈能量释放模块、以及用于监测按钮是否发生故障的安全检测模块；系统控制模块设于机器人的控制柜内；手动控制模块设于机器人上；系统控制模块、手动控制模块和线圈能量释放模块分别与机器人电机的抱闸线圈接口连接；安全监测模块与手动控制模块连接。

进一步的，所述系统控制模块包括一个控制柜信号接口，所述控制柜信号接口包括一个信号端子和一个接地端子；信号端子通过一个二极管与抱闸线圈接口的高电平端连接；接地端子接24VGND，且与抱闸线圈接口的低电平端连接。

进一步的，所述手动控制模块包括不少于两组抱闸控制按钮的常开触点和常闭触点；每个常开触点包括第一端子和第二端子，第一端子与抱闸线圈接口的高电平端连接，第二端子接24V电源；每个常闭触点包括逻辑输出端子和逻辑输入端子，逻辑输入端子接入3.3V电源。

进一步的，所述安全检测模块包括逻辑与门电路、光耦和指示灯；逻辑与门电路的输入端与不少于两组逻辑输出端子连接，逻辑与门电路的输出端通过光耦与指示灯连接。

进一步的，所述线圈能量释放模块包括续流二极管与能量释放电阻；每个抱闸线圈分别对应设置一个续流二极管与能量释放电阻，所述续流二极管的阳极与能量释放电阻的一端连接，所述能量释放电阻的另一端与连接抱闸线圈接口的低电平端连接，所述续流二极管的阴极与连接抱闸线圈接口的高电平端连接，构成续流释放回路。

本发明所提供的一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，具有以下优点：

增加了手动松抱闸控制的安全检测装置，大幅提高手动送抱闸时的安全性，避免因按钮粘连误松抱闸而造成的工业事故；

结构简单，成本低廉，可靠性强；

扩展性强，可自由增减抱闸电机的数量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器的结构示意图。

图2为图1的电路接线示意图。

图3为安全监测模块的电路接线示意图。

附图标记说明：

1、控制柜信号接口2、常开触点

3、续流二极管4、二极管

5、抱闸线圈接口6、常闭触点

7、信号端子8、接地端子

9、高电平端10、低电平端

11、第一端子12、第二端子

13、逻辑输出端子14、逻辑输入端子

15、逻辑与门电路16、光耦

17、指示灯18、能量释放电阻

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1，本实施例公开了一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，包括：用于系统自动控制的系统控制模块、用于手动松开抱闸的手动控制模块、用于减少抱闸反应时间的线圈能量释放模块、以及用于监测按钮是否发生故障的安全检测模块；系统控制模块设于机器人的控制柜内；手动控制模块设于机器人上；系统控制模块、手动控制模块和线圈能量释放模块分别与机器人电机的抱闸线圈接口5连接；安全监测模块与手动控制模块连接。

系统控制模块用于系统自动控制，工业机器人控制系统正常运行时，通过控制柜给出的抱闸控制信号来控制机器人本体各关节伺服电机的抱闸打开或抱死，达到自动控制的效果。

手动控制模块用于手动松开抱闸，当机器人出现故障或紧急状况，电机出现卡死等情况，当控制柜已不能给出抱闸控制信号时，工作人员可通过手动控制模块手动控制伺服电机抱闸打开或抱死。

线圈能量释放模块用于减少抱闸反应时间，当电机抱闸由打开到抱死的过程中，即抱闸线圈由得电到失电过程中，由于电机抱闸内部存在电感线圈等储能元件，因而抱闸线圈的工作需要一定的反应时间。线圈能量释放模块可使储能元件中存储的电量迅速放掉，从而减少抱闸的反应时间。

安全检测模块用于检测抱闸控制按钮是否出现触点粘连的故障，若触点粘连时给出故障信号，提示此时通过手动控制模块接入抱闸电源时机器人有掉头的危险。

作为优选，所述系统控制模块包括一个控制柜信号接口1，所述控制柜信号接口1包括一个信号端子7和一个接地端子8；信号端子7通过一个二极管4与抱闸线圈接口5的高电平端9连接；接地端子8接24VGND，且与抱闸线圈接口5的低电平端10连接。当控制柜通过信号端子7接入24V时，则通过二极管4接到抱闸线圈接口5的高电平端9也得到24V信号，则通过抱闸线圈接口5连接的机器人本体电机的抱闸打开；当控制柜将24V断开时，则通过二极管4接到抱闸线圈接口5的高电平端9的24V信号也将断开，则通过抱闸线圈接口5连接的机器人本体电机的抱闸抱死，从而实现电机抱闸系统的自动控制功能。

请参阅图2和图3，作为优选，所述手动控制模块包括不少于两组抱闸控制按钮的常开触点2和常闭触点6；每个常开触点2包括第一端子11和第二端子12，第一端子11与抱闸线圈接口5的高电平端9连接，第二端子12接24V电源；每个常闭触点6包括逻辑输出端子13和逻辑输入端子14，逻辑输入端子14接入3.3V电源。

作为优选，所述安全检测模块包括逻辑与门电路15、光耦16和指示灯17；逻辑与门电路15的输入端与不少于两组逻辑输出端子13连接，逻辑与门电路15的输出端通过光耦16与指示灯17连接。

当工业机器人控制系统故障时，即无法由控制柜的信号端子7正常给出控制信号时，工作人员需要手动按下机器人本体电机各轴抱闸控制按钮。如果手动控制模块没有发生任何故障，抱闸控制按钮没有发生粘连，当按下抱闸控制按钮时，常闭触点6断开而常开触点2闭合，与手动控制抱闸电源24V连接的第二端子12与第一端子11接通，抱闸线圈接口5接通24V，对应的抱闸被打开，这个轴将可以自由运动；当工作人员不按按钮时，按钮复位使常开触点2断开，手动控制抱闸电源24V断开，电机的抱闸处于抱死状态。

当手动控制模块发生故障，抱闸控制按钮发生粘连时，失效有两种情况：一种是按钮按下但实际触点未动作，即常闭触点6粘连，常开触点2一直是常开状态，手动控制抱闸电源24V一直没有被接通，这种情况下机器人抱闸不会打开，则不会产生危险；另一种失效是常开触点2粘连而不会复位，即使抱闸控制按钮松开以后，工业机器人用电机抱闸还是一直打开出现掉头的危险。为避免此种情况的发生，本发明加入了安全监测模块。在常闭触点6的逻辑输入端子14接入3.3V，抱闸控制按钮未按下时逻辑输出端子13应该为逻辑高电平。以图2和图3为例，共有n组抱闸控制按钮，对应有n个逻辑输出端子13，分别输出监测信号Fo1、Fo2、Fo3…Fon，将检测信号Fo1、Fo2、Fo3…Fon接入到逻辑与门电路15的输入端，当检测信号Fo1、Fo2、Fo3…Fon全为逻辑高时逻辑与门电路15输出端输出的信号Fo也是3.3V高电平,此时光耦16不导通，ERR为高，指示灯17不亮；若抱闸控制按钮的其中某个按钮的常开触点2粘连时，对应的常闭触点6必然断开，此按钮对应的检测信号(Fo1、Fo2、Fo3…Fon其中之一)不是逻辑高电平，逻辑与门电路15输出端输出的信号Fo为逻辑低电平，此时光耦16导通，ERR为低，指示灯17被点亮，警报此时接通手动控制抱闸电源24V时机器人有掉头的危险。作为优选，也可以将ERR信号接入到控制柜中，从而实现按钮状态的实时监控。

作为优选，所述线圈能量释放模块包括续流二极管3与能量释放电阻18；每个抱闸线圈分别对应设置一个续流二极管3与能量释放电阻18，续流二极管3的阳极与能量释放电阻的一端连接，能量释放电阻18的另一端与连接抱闸线圈接口5的低电平端10连接，续流二极管3的阴极与连接抱闸线圈接口5的高电平端9连接，构成续流释放回路。

当电机抱闸由打开到抱死的过程中，即抱闸线圈由得电到失电过程中，由续流二极管3与能量释放电阻18提供续流释放回路，迅速将抱闸线圈储存的电量释放掉，达到减少抱闸反应时间的目的。从而减小了抱闸由打开到抱死这个过程中机器人处于不确定性的几率，提高了机器人系统的稳定性。

本发明提供的一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，增加了手动松抱闸控制的安全检测装置，大幅提高手动送抱闸时的安全性，避免因按钮粘连误松抱闸而造成的工业事故。控制器结构简单，成本低廉，可靠性强，且扩展性强，可自由增减抱闸电机的数量。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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)

1.一种带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，其特征在于，包括：用于系统自动控制的系统控制模块、用于手动松开抱闸的手动控制模块、用于减少抱闸反应时间的线圈能量释放模块、以及用于监测按钮是否发生故障的安全检测模块；系统控制模块设于机器人的控制柜内；手动控制模块设于机器人上；系统控制模块、手动控制模块和线圈能量释放模块分别与机器人电机的抱闸线圈接口连接；安全监测模块与手动控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，其特征在于：所述系统控制模块包括一个控制柜信号接口，所述控制柜信号接口包括一个信号端子和一个接地端子；信号端子通过一个二极管与抱闸线圈接口的高电平端连接；接地端子接24VGND，且与抱闸线圈接口的低电平端连接。

3.根据权利要求2所述的带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，其特征在于：所述手动控制模块包括不少于两组抱闸控制按钮的常开触点和常闭触点；每个常开触点包括第一端子和第二端子，第一端子与抱闸线圈接口的高电平端连接，第二端子接24V电源；每个常闭触点包括逻辑输出端子和逻辑输入端子，逻辑输入端子接入3.3V电源。

4.根据权利要求3所述的带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，其特征在于：所述安全检测模块包括逻辑与门电路、光耦和指示灯；逻辑与门电路的输入端与不少于两组逻辑输出端子连接，逻辑与门电路的输出端通过光耦与指示灯连接。

5.根据权利要求1所述的带安全监测装置的工业机器人电机抱闸控制器，其特征在于：所述线圈能量释放模块包括续流二极管与能量释放电阻；每个抱闸线圈分别对应设置一个续流二极管与能量释放电阻，所述续流二极管的阳极与能量释放电阻的一端连接，所述能量释放电阻的另一端与连接抱闸线圈接口的低电平端连接，所述续流二极管的阴极与连接抱闸线圈接口的高电平端连接，构成续流释放回路。