CN107263510A - 一种机器人控制柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人控制柜，包括箱体、用户接口界面、操作面板、安装板和主控接口板；并以第一断路器代替现有技术中的主令开关，并采用设置于操作面板上的上电旋转手柄控制该第一断路器，便于操作及检修；且该上电旋转手柄由连接杆及非导电体材质的底座组成，实现了触电隔离，提高了设备安全性。

Description

一种机器人控制柜

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种机器人控制柜。

背景技术

随着科技的进步和发展，机器人已经广泛应用于各种领域；控制柜作为机器人的主要部分，是机器人的核心部件，制约着机器人的应用发展和广泛推广。

现有技术中，机器人控制柜采用主令开关控制机器人的上电和断电。而其不仅存在检修不方便的问题，还存在短路、触电的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种机器人控制柜，以解决现有技术中主令开关检修不便且存在安全隐患的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种机器人控制柜，包括：

箱体；

通过所述箱体表面上的开口，设置于所述箱体内的用户接口界面；

设置于所述箱体表面上的操作面板；所述操作面板上设置有上电旋转手柄；所述上电旋转手柄包括：连接杆及非导电体材质的底座；

设置于所述箱体内的安装板和主控接口板；所述安装板上设置有与所述主控接口板相连的控制保护及信号回路；所述控制保护及信号回路中包括与电源相连的第一断路器；所述第一断路器的控制端通过所述连接杆与所述底座相连。

优选的，所述操作面板上还设置有：急停按钮、指示灯及功能选择按钮；其中：

所述功能选择按钮为嵌入式金属材质的按钮；

所述指示灯为嵌入式金属材质的指示灯；

所述急停按钮为带有防护罩的按钮。

优选的，所述用户接口界面在所述箱体上的设置表面，与所述操作面板在所述箱体上的设置表面对立，且设置有端子外壳；

所述用户接口界面设置于所述端子外壳内，所述用户接口界面包括：固定于所述箱体上的IO端口板，和，焊接于所述IO端口板上的连接器；其中，所述连接器的板端通过线束与所述主控接口板进行连接；且所述IO端口板外侧，在所述连接器的周边区域，设置有相应功能标识。

优选的，所述主控接口板包括：与所述控制保护及信号回路相连的安全接口板及非安全接口板；其中：

所述安全接口板通过线束与所述用户接口界面相连；

所述非安全接口板直插叠加在所述IO端口板内侧。

优选的，所述控制保护及信号回路包括：在所述安装板上进行分区域布置和布线的主回路、保护回路、信号回路及控制自锁回路；其中：

所述主回路包括：与电源线相连的电源重载连接器、与所述电源重载连接器相连且带漏电保护的所述第一断路器、与所述第一断路器相连的交流滤波器、与所述交流滤波器相连的第二断路器和第三断路器、连接于所述第二断路器与机器臂重载连接器之间的第一直流电源及与所述第三断路器相连的第二直流电源；

所述信号回路包括：与系统上电、示教使能、伺服使能、急停、待机及联机的指示灯相连的相应指示信号产生电路。

优选的，所述控制保护及信号回路中，各个器件之间均设置有相应的电气间隙和爬电距离。

优选的，所述箱体内的各个接点均设置有防护罩或者隔离罩。

优选的，还包括：设置于所述箱体侧门上的示教器钣金架。

优选的，所述箱体采用预设厚度的碳钢板制作而成，且所述箱体上的接口开孔处设置有加强筋。

优选的，所述箱体上的过线孔内圈上设置有护线齿。

本发明提供的所述机器人控制柜，包括箱体、用户接口界面、操作面板、安装板和主控接口板；并以第一断路器代替现有技术中的主令开关，并采用设置于操作面板上的上电旋转手柄控制该第一断路器，便于操作及检修；且该上电旋转手柄由连接杆及非导电体材质的底座组成，实现了触电隔离，提高了设备安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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是本发明实施例提供的机器人控制柜的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的机器人控制柜的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的底座的示意图；

图4是本发明实施例提供的连接杆的示意图；

图5是本发明实施例提供的操作面板的示意图；

图6是本发明实施例提供的功能选择按钮的剖视图；

图7是本发明实施例提供的急停按钮的示意图；

图8是本发明另一实施例提供的机器人控制柜的内部结构示意图；

图9是本发明实施例提供的用户接口界面的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的端子的标识示意图；

图11是本发明实施例提供的安全接口板的示意图；

图12是本发明实施例提供的非安全接口板的示意图；

图13是本发明实施例提供的主回路的电路结构图；

图14是本发明实施例提供的信号回路的电路结构图；

图15是本发明实施例提供的信号回路的另一电路结构图；

图16是本发明另一实施例提供的安装板的器件布置示意图；

图17是本发明实施例提供的器件的电气间隙示意图；

图18是本发明实施例提供的另一器件的电气间隙示意图；

图19是本发明实施例提供的接点的示意图；

图20是本发明实施例提供的示教器钣金架的结构示意图；

图21是本发明实施例提供的护线齿的安装示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种机器人控制柜，以解决现有技术中主令开关检修不便且存在安全隐患的问题。

具体的，该机器人控制柜，参见图1至图4，包括：

箱体100；

通过箱体100表面上的开口，设置于箱体100内的用户接口界面；

设置于箱体100表面上的操作面板200；操作面板200上设置有上电旋转手柄；上电旋转手柄包括：连接杆及非导电体材质的底座；

设置于箱体100内的安装板300和主控接口板；安装板300上设置有与主控接口板相连的控制保护及信号回路；控制保护及信号回路中包括与电源相连的第一断路器；第一断路器的控制端通过连接杆与底座相连。

参见图1，箱体100包括：前表面101、后表面102、侧门103、另一个侧门、顶面和底面。操作面板200设置于前表面101上，利于操作人员操作和观察。

图2所示为打开后表面102之后、箱体100内部的示意图，安装板300竖直设置于箱体100内。

图3展示了上电旋转手柄中非导电体材质的底座；图4展示了上电旋转手柄的连接杆。

由图3和图4可以看出，上电旋钮手柄通过连接杆和底座同第一断路器连接，操作人员对于上电旋钮手柄的操作无需开门，正常情况下在箱体100的外部即可进行上电或断电操作，有效地避免触电事故的发生；且操作轻便、能够实现安全隔离，上电和断电的状态清晰，有效提高的设备安全性、可靠性。

本实施例提供的该机器人控制柜，包括箱体100、用户接口界面、操作面板200、安装板300和主控接口板；并以第一断路器代替现有技术中的主令开关，并采用设置于操作面板200上的上电旋转手柄控制该第一断路器，便于操作及检修；且该上电旋转手柄由连接杆202及非导电体材质的底座201组成，实现了触电隔离，提高了设备安全性。

本发明另一实施例提供了一种具体的机器人控制柜，在上述实施例及图1至图4的基础之上，优选的，参见图5，操作面板200上不仅设置有上电旋转手柄201，还设置有：急停按钮202、指示灯及功能选择按钮203；其中：

功能选择按钮203为嵌入式金属材质的按钮；

指示灯为嵌入式金属材质的指示灯；

急停按钮202为带有防护罩的按钮。

指示灯可以视其应用环境进行设定，比如可以包括：待机指示灯STANDBY、上电指示灯POWER、示教使能指示灯TEACH PENDANT ENABLE、急停指示灯EMERGENCY STOP、伺服使能指示灯MANIPULATORON以及联机指示灯等，此处不做具体限定，图5仅为一种示例，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

值得说明的是，现有技术中机器人控制柜选用常规式塑料按钮及指示灯，头部突出柜体15mm左右，在现场搬运或使用时，容易发生碰撞，造成元件损坏。

而本实施例提供的该机器人控制柜，其功能选择按钮203和指示灯为不锈钢材质，防护等级IP67，安装形式为嵌入式，如图6所示，突出机箱100外仅为2mm，有效避免搬运过程中的磕碰及损坏，并提升设备的整体使用寿命。并且，为急停按钮202采用红色蘑菇头式，并加上黄色警示标牌和保护罩，如图7所示，位置易接近，颜色明显；在出现紧急情况时，方便操作人员操作，可实现紧急断开，从而排出故障、恢复安全状态。

因此，该机器人控制柜的操作面板200不仅满足显示、报警、提示、保护、操作、紧急处理等功能，相比常规操作面板，其还具有布局紧凑、形式美观、操作简便、安全可靠、故障率低、信息齐全等优点。

本发明另一实施例还提供了另外一种具体的机器人控制柜，在上述实施例及图1至图7的基础之上，优选的，用户接口界面在箱体100上的设置表面，与操作面板200在箱体100上的设置表面对立，且设置有端子外壳500；参见图8。

用户接口界面设置于端子外壳500内，用户接口界面参见图9，包括：固定于箱体100上的IO端口板，和，焊接于IO端口板上的连接器；其中，所述连接器的板端通过线束与所述主控接口板进行连接；且所述IO端口板外侧，在所述连接器的周边区域，设置有相应功能标识。

在具体的实际应用中，用户接口界面可以由IO端口板、连接器、跨接件、双头接线工具等组成。并且，还可以采用不同颜色进行功能的区分，使得各种功能的连接器一目了然，而且在侧标识各接口的功能定义，并配上特制的双头接线工具，便于操作人员接线。

连接器分为板端和线端两部分，打破连接器的常规使用情况，板端采用焊针插座，直接焊接在IO端口板上，通过线束与主控接口板进行连接；而线端采用孔型连接器，出厂时空着，不接导线，由操作人员根据原理图和自身需求进行选择性的连接，从而调动操作人员的主动性，提升设备的兼容性和功能性。

连接器为多用途弹簧连接器，其采用笼式弹簧接线技术，可适用于单股、多股及细多股导线，接线安全、快捷、可靠，并有防错插保护功能。

双头连接工具自行设计，可同时打开2位孔型连接器的端子，方便跨接件的连接，也可同时连接两条导线，有效提高连线的工作效率。

值得说明的是，现有技术中由于所有外接端子不在外端子壳内，部分端子在柜体内，过于分散，而且外端子壳没有预留同内部贯通的穿线孔，使得操作人员在用外接端子时，有时无法关闭机箱门，存在安全隐患。

本实施例提供的该机器人控制柜，使用专用连接器，把所有外接端子设计在端子外壳500内，解决了上述问题。

并且，现有技术中由于USB和网络接口距离散热风扇太近，随着风扇带动箱内外空气的流动，造成接口堆积尘土及水汽，从而使USB及网口发生接触不良和损坏情况。

本实施例提供的该机器人控制柜，可以把用户接口界面设置于箱体100的后表面102，使得USB和网络接口移到机箱后面下方安装，远离故障源。

另外，现有技术中由于端子无组别和序列标识，无法进行区分，使得端子同图纸无法对应，给使用、维修带来诸多困难。

而本实施例提供的该机器人控制柜，可以通过对端子按图纸加贴对应分组标识和位号标识，如图10所示，使得操作人员在使用和维修时，可以根据图纸方便快捷地查找和连接。

本发明另一实施例还提供了另外一种具体的机器人控制柜，在上述实施例及图1至图10的基础之上，优选的，主控接口板包括：与控制保护及信号回路相连的安全接口板及非安全接口板；其中：

安全接口板通过线束与用户接口界面相连；

非安全接口板直插叠加在IO端口板内侧。

在具体的实际应用中，参见图11，安全接口板安装在安装板上，外接端子采用焊接型连接器，同非安全接口板直插叠加安装在端子外壳后部，两部分通过两根20P线束直接进行连接即可，其连接方式可以采用5557连接器进行对接，如图12所示。

值得说明的是，现有技术中其主控接口板同外接端子连接导线多，并且采用插拔式接线端子，而且是螺钉接线方式，每根导线都需手动进行连接，费时费工。使用和维修时，也造成许多的不方便，严重影响生产效率；并且存在安全保护缺失的问题。

而本实施例提供的该机器人控制柜，通过将主控接口板划分为安全功能和非安全功能，对其进行一分为二，分割成非安全接口板和安全接口板。并且通过上述连接方式，彻底提高生产效率，只需直接对插即可。不仅提高生产及质检效率，还降低生产工人的劳动强度和故障率；并且，相比现有技术增加了安全保护性能。

本发明另一实施例还提供了另外一种具体的机器人控制柜，在上述实施例及图1至图12的基础之上，优选的，控制保护及信号回路包括：在安装板300上进行分区域布置和布线的主回路、保护回路、信号回路及控制自锁回路；其中：

主回路如图13所示，包括：与电源线W1相连的电源重载连接器XS1、与电源重载连接器XS1相连且带漏电保护的第一断路器QF1、与第一断路器QF1相连的交流滤波器ZF1、与交流滤波器ZF1相连的第二断路器QF2和第三断路器、连接于第二断路器QF2与机器臂重载连接器XS2之间的第一直流电源T1及与第三断路器QF3相连的第二直流电源T2；

带漏电保护的第一断路器QF1为电源总开关，作用是对整个系统进行通断、控制、保护。

交流滤波器ZF1是为了解决交流电源及开关电源等设备或系统的电磁干扰问题，有效抑制功率开关管动作时对电网产生的宽频电磁干扰，解决传导发射测试1MHZ以下超标的问题。

第二断路器QF2用于对第一直流电源T1进行通断、控制和保护，第三断路器QF3用于对第二直流电源T2进行通断、控制和保护。

信号回路如图14和15所示，包括：与系统上电指示灯HL1、示教使能指示灯HL6、伺服使能指示灯HL5、急停指示灯HL3、待机指示灯HL2及联机指示灯HL4相连的相应指示信号产生电路。各个指示信号产生电路与上述第二直流电源的相应输出端相连；并且，由iOF状态指示接点QF1、导轨开关SA1与上述各个指示灯相连，使用不同颜色指示灯，能够及时反映或显示设备和线路正常与非正常工作状态信息，方便操作人员读取和操作。

保护回路采用多级保护措施，对电气设备和线路进行漏电、短路、过载和失压等各种保护。

控制自锁回路如图14所示，主要由继电器RELAYA、继电器RELAYB、接触器KM1等组成，完成逻辑控制要求，并有效提高控制电路的可靠性、保证设备运行的安全与可靠。

本实施例提供的该机器人控制柜，控制保护及信号回路采用多级保护，具有漏电、短路、过载和失压等各种安全保护功能。拥有保护全面、安全可靠、预警多样等优点。

值得说明的是，现有技术中由于电气元件布置无原则，位置杂乱，一、二次元件放置在一起，没有进行区分摆放，易造成互相电磁干扰，进而容易造成误动作。

而本实施例提供的该机器人控制柜按照规范要求，把主回路和控制用回路元件进行分区域布置和布线，有效避免互相干扰；力保所有元件安装在安装板上，便于安装和维修。如图16所示，左侧为安装板正面的电路设置，右侧为安装板背面的电路设置。图16所示仅为一种示例，各个器件的具体位置并不一定限定于此，还可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

本发明另一实施例还提供了另外一种具体的机器人控制柜，在上述实施例及图1至图16的基础之上，优选的，控制保护及信号回路中，各个器件之间均设置有相应的电气间隙和爬电距离。

现有技术中，由于各元器件之间的没有足够的电气间隙和爬电距离，布局不合理，造成空间狭小，存在绝缘、散热、安全、干涉等不符合标准要求的问题，而且存在装配耗时、维修困难、安全隐患。

而本实施例提供的该机器人控制柜，按照标准要求，对各部件之间电气间隙和爬电距离的进行重新布置。如图17和18所示。图17和图18所示仅为一种示例，并不一定限定于此，还可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，箱体100内的各个接点均设置有防护罩或者隔离罩。

现有技术中的电气元件的接线端子外露，没加设专业的防护措施，因此存在安全功能缺陷，不符合安全认证要求。

而本实施例提供的该机器人控制柜，对裸露、可触及到的各接点加设防护罩或隔离罩，确保安全，防止触电、短路等事故的发生。如图19所示。这些措施不仅可防止操作人员触电，而且可有效隔离灰尘并避免电磁干扰，从而，降低事故发生率和设备故障率。

优选的，该机器人控制柜参见图1和图20，还包括：设置于箱体100侧门上的示教器钣金架600。

现有技术中，其示教器的钣金架无支撑，造成挂钩磨损示教器后盖，示教器后盖的下部直接同箱体接触，造成相互摩擦，从而使得箱门及示教器后盖产生大面积划痕。

而本实施例提供的该机器人控制柜，通过重新设计示教器钣金架600，对示教器进行有效托举和固定，防止同箱门直接接触，有效避免相互的磨损。

优选的，该机器人控制柜，其箱体采用预设厚度的碳钢板制作而成，且箱体上的接口开孔处设置有加强筋。

现有技术中，其箱体采用铝材质，质地较软，而且接口开孔处结构单薄，强度低，使得重载连接器及航插接口无法紧固，在插拔时箱体变形严重。

而本实施例提供的该机器人控制柜，其箱体由预设厚度，比如1.2mm，的碳钢板加工而成，有效保证其强度和承载力；并在接口开孔处加设加强筋。

在具体的实际应用中，箱体尺寸可以为600mm×565mm×220mm，加上把手和地脚后箱体高度变为683mm。参见图1，其前表面101，也即箱体100上的结构框架，由前上组焊件和后下组焊件焊接而成，表面进行黑色喷塑处理，能够有效防止锈蚀和划痕产生，左右侧门均采用弹簧销轴同结构框架连接。

箱体是电气控制设备的载体，用于容纳电气和电子设备的小型机壳，此箱体属于套装式、固定式机柜，防护等级IP54。

相比现有技术中的箱体，本实施例中的箱体结构紧凑、空间充足、运输方便、装卸快捷、安全可靠、区域划分合理。

优选的，参见图21，箱体100上的过线孔内圈上设置有护线齿。

现有技术中，由于过线孔没有进行防护，使得导线同箱体接触，从而导线同过线孔周围发生摩擦，长时间就造成导线及护套线损坏。

而本实施例提供的该机器人控制柜，采用对应的护线齿，在过线孔内圈上进行安装，能够有效隔离过线孔四周同导线之间的接触和磨损。

由上述内容可以得到，本申请提供的该机器人控制柜，采用方便快捷的操作界面、多级保护及先进的控制回路、强大兼容性的用户接口界面，其作用是对操作人员及设备进行全面保护、对被控机器人形成有效保护和控制，满足各类用户的不同需要，有效提高设备的安全性、适应性、兼容性、可操作性及实用性；并提升设备的可生产性及使用寿命。相比功能单一的现有技术，本申请提供的该机器人控制柜具有结构合理、搬运快捷、操作简便、安全可靠、信息齐全、保护全面、预警多样、兼容性好、防错插保护及工作效率高等优点，可满足机器人在各行各业的应用。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术操作人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种机器人控制柜，其特征在于，包括：

箱体；

通过所述箱体表面上的开口，设置于所述箱体内的用户接口界面；

设置于所述箱体表面上的操作面板；所述操作面板上设置有上电旋转手柄；所述上电旋转手柄包括：连接杆及非导电体材质的底座；

设置于所述箱体内的安装板和主控接口板；所述安装板上设置有与所述主控接口板相连的控制保护及信号回路；所述控制保护及信号回路中包括与电源相连的第一断路器；所述第一断路器的控制端通过所述连接杆与所述底座相连。

2.根据权利要求1所述的机器人控制柜，其特征在于，所述操作面板上还设置有：急停按钮、指示灯及功能选择按钮；其中：

所述功能选择按钮为嵌入式金属材质的按钮；

所述指示灯为嵌入式金属材质的指示灯；

所述急停按钮为带有防护罩的按钮。

3.根据权利要求1所述的机器人控制柜，其特征在于，所述用户接口界面在所述箱体上的设置表面，与所述操作面板在所述箱体上的设置表面对立，且设置有端子外壳；

所述用户接口界面设置于所述端子外壳内，所述用户接口界面包括：固定于所述箱体上的IO端口板，和，焊接于所述IO端口板上的连接器；其中，所述连接器的板端通过线束与所述主控接口板进行连接；且所述IO端口板外侧，在所述连接器的周边区域，设置有相应功能标识。

4.根据权利要求3所述的机器人控制柜，其特征在于，所述主控接口板包括：与所述控制保护及信号回路相连的安全接口板及非安全接口板；其中：

所述安全接口板通过线束与所述用户接口界面相连；

所述非安全接口板直插叠加在所述IO端口板内侧。

5.根据权利要求1所述的机器人控制柜，其特征在于，所述控制保护及信号回路包括：在所述安装板上进行分区域布置和布线的主回路、保护回路、信号回路及控制自锁回路；其中：

所述主回路包括：与电源线相连的电源重载连接器、与所述电源重载连接器相连且带漏电保护的所述第一断路器、与所述第一断路器相连的交流滤波器、与所述交流滤波器相连的第二断路器和第三断路器、连接于所述第二断路器与机器臂重载连接器之间的第一直流电源及与所述第三断路器相连的第二直流电源；

所述信号回路包括：与系统上电、示教使能、伺服使能、急停、待机及联机的指示灯相连的相应指示信号产生电路。

6.根据权利要求5所述的机器人控制柜，其特征在于，所述控制保护及信号回路中，各个器件之间均设置有相应的电气间隙和爬电距离。

7.根据权利要求1至6任一所述的机器人控制柜，其特征在于，所述箱体内的各个接点均设置有防护罩或者隔离罩。

8.根据权利要求1至6任一所述的机器人控制柜，其特征在于，还包括：设置于所述箱体侧门上的示教器钣金架。

9.根据权利要求1至6任一所述的机器人控制柜，其特征在于，所述箱体采用预设厚度的碳钢板制作而成，且所述箱体上的接口开孔处设置有加强筋。

10.根据权利要求1至6任一所述的机器人控制柜，其特征在于，所述箱体上的过线孔内圈上设置有护线齿。