CN108961892A - 一种基于六轴工业机器人的智能制造实训室设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于六轴工业机器人的智能制造实训室设备，具体是一种融机器人拆装和机器人应用两个部分组成的自动化实训平台；本发明除了提供拆装六轴工业机器人供学生拆装的实训教学和实训操作，帮助学生更深入地理解机器人的工作原理和内部结构，还提供可拆装工业机器人实训系统及指引；还提供包括搬运、码垛、焊接、打磨、喷涂等的实训教学和实训操作，使学生能充分了解机器人、掌握机器人从事实际智能工作，比之现有技术更有新颖性、创新性。

Description

一种基于六轴工业机器人的智能制造实训室设备

技术领域

本发明涉及一种基于六轴工业机器人的智能制造实训室设备，具体是一种 融机器人拆装和机器人应用两个部分组成的自动化实训平台。

背景技术

专利案例对比

中国专利申请号CN201610792829.9一种快速拆装的六轴工业机器人

该发明提供一种快速拆装的六轴工业机器人，所述快速拆装的六轴工业机 器人包括：一轴底座、腰关节转座、大臂、三四轴连接机构、小臂以及六轴； 所述的快速拆装的六轴工业机器人可应用于组装的机器人的教学领域中，其可 灵活演示组装过程，同时，发明的快速拆装的六轴工业机器人采用模块化设计， 安装和拆卸方便，有利于学员快速理解机器人的工作原理和内部结构；

针对上述发明专利申请，本发明提出一种基于六轴工业机器人的智能制造 实训室设备，具体是一种融机器人拆装和机器人应用两个部分组成的自动化实 训平台；所述机器人拆装部分包括备拆/装六轴工业机器人本体及可拆装工业机 器人实训系统；机器人应用部分包括焊接、喷涂、打磨、码垛等四部分组成； 可见，本发明同样也用于教学示范，供学员快速理解机器人的工作原理和内部 结构，虽与上述专利案例有共通之处，但是，本发明除了提供拆装六轴工业机 器人供学员理解机器人的工作原理和内部结构，还提供可拆装工业机器人实训 系统及指引；还提供包括焊接、喷涂、打磨、码垛等四部分的实训教学和实训 操作，比之专利案例更有新颖性、创新性；因此有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

本发明涉及一种基于六轴工业机器人的智能制造实训室设备，包括机器人 拆装实训室部分和机器人应用实训室两个部分组成；

所述机器人拆装实训室部分包括：

安全护栏1、装配桌2、装配工业机器人3、机器人电控箱4、工具箱5、备 拆工业工业机器人6、工具车7、电脑柜8、电脑9、零件放置架10、机器人装 配实训区1a、机器人拆卸实训区1b；以及工具、天车、测试线缆、精度检测 测试设备；

所述安全护栏1为工业标准安全护栏，规格93000X3000X1200MM；

所述装配桌2为铝型材骨架，桌面铺有冷轧板，尺寸：1800X1000X700MM，配有 防静电胶皮；

所述装配工业机器人3为六轴工业机器人；

所述机器人电控箱4用于控制六轴工业机器人的运转和各功能操作；

所述工具箱5为金属柜，可表面喷塑处理，可装脚轮或落地式；

所述备拆工业机器人6为六轴工业机器人；

所述工具车7工具车由钣金结构，表面喷塑处理，可配有脚轮，外形尺寸≤ 400*300*600mm(L*W*H)；

所述电脑柜8为金属柜或钣金结构，可表面喷塑处理，可装脚轮或落地式；

所述电脑为工控电脑或普通电脑；

所述零件放置架10为冷板制作，表面喷塑处理，尺寸≤2000X400X1600MM，配有 零件盒、工装夹具；

所述工具包括万用表、压线钳、剥线钳、剪线钳、尖嘴钳、活动扳手，十字 螺丝刀、一字螺丝刀；

所述天车用于机器人拆装时的稳固及定位；

所述测试线缆为编码器线、电源线及拆装资源包；

所述精度检测测试设备有千分表(精度≤0.5S)、分贝器(精度≤80分贝)；

所述机器人装配实训区1a是提供将拆卸的机器人零部件重装还原的场所；

所述机器人拆卸实训区1b是提供将机器人拆卸学习的场所；

所述机器人应用实训室包括：

机器人应用拆装工作站、机器人应用搬运工作站、机器人应用码垛工作站、机 器人应用焊接工作站、机器人应用打磨工作站、机器人应用喷涂工作站；

所述机器人拆装部分还包括可拆装工业机器人实训系统

所述实训系统：

(1)机器人应用拆装工作站拆装操作

1.机器人本体可以拆装到螺钉级，并提供拆装散件的实物图；

2.主要分为两部分拆装

第一部分为拆装关节IV、V、VI：

通过拆卸工业机器人的腕部前段中心轴、手腕前端轴承顶套、手腕前 端法兰、前爪法兰侧盖、手腕前端旋转法兰、前爪法兰等工业机器人的结 构部分，观察工业机器人关节IV(J4)，关节V(J5)，关节VI(J6)等 三个关节的传动系统中传动齿轮的布置和设计；

第二部分为拆装关节I、II、III

与上述操作大致相同，通过拆卸底盘旋转蜗杆轴承法兰、底盘旋转涡 轮箱体、大手臂摆线减速箱安装法兰、连杆等结构部分，观察工业机器人 关节I(J1)、关节II(J2)、关节III(J3)的传动系统的设计；

通过对工业机器人的整机拆装，观察六个关节的传动系统的设计，在 整体的驱动方面有所了解，集工业实操与教学功能于一体，在机器人底层 技术上，做到全面开放、便于二次开发，为后期机器人的示教、编程学习 奠定基础；

(2)机器人应用搬运工作站搬运操作

由机器人完成的工件的搬运，就是从一个加工位置转移到另一个加工位置 上，或将输送带传送过来的工件放置到指定的位置上；谈及工业机器人搬运就 不可不说搬运机器人工作站，它包括工业机器人、控制器、PLC、机器人末端 操作器等，并与生产控制系统相连接，以形成一个完整的集成化的搬运系统； 机器人末端操作器是该系统中较为重要的部分；针对搬运操作，末端操作器大 致可以分成夹钳式取料手和吸附式取料手；可根据工件的外形选择夹持的方式 从而选择取料手的驱动方式；

(搬运操作的机器人应用搬运工作站的技术要求与下文机器人应用码垛工作站的技术要求一致)

(3)机器人应用码垛工作站码垛操作

码垛操作与搬运操作大同小异，码垛操作是在搬运操作的基础上，增加堆 叠的作用；除了将工件从一个加工位置转移到另一个加工位置外，还在该加工 位置的指定位置处将工件有序地堆叠起来；码垛机械手的程序里所需要定位的 只有两点，1个是抓起点，1个是摆放点，这两点之间以外的轨道全由电脑来控 制，电脑自己会寻找这两点的最合理的轨道来移动，示教方法极为简单；

机器人应用码垛工作站技术要求：

1)、实训台架一套，外形尺寸：1500mm＊600mm＊1000mm，支架采用工业铝 材组装而成，带可移动式滚轮及脚杯，美观牢固；封板采用冷板剪折而成， 表面进行喷塑处理；

2)、搬运码垛输送线一套，实现对工件的传送；采用工业防滑输送带，三相220V25W异步电机，电机可由交流变频器EDS800-2S0004R驱动；尾端检测传 感器，输送线两侧配备护板，有效控制工件传送的姿势，同时防止工件的 侧滑；

3)、工件存放堆垛区1套，实现对工件的准确存放堆垛；底板为铝质材料，表 面氧化处理，配备两套底板，方便拆卸安装，便于交替更换，实现多方式 全方位训练；

4)、控制系统模块1套，包含PLC、开关电源、漏电开关等，采用快速接插板， 实现控制板与机台的快速连接，控制模块配置严格按照国家标准配备；

5)、气动夹具气动手爪，配手指气缸，真空发生器及真空吸盘，可以实现对工 件的夹取；以及配有工业级工程塑料材质的方形工件；

6)、开关控制盒开关控制按钮，工作指示灯面板为铝质材料，表面喷塑处理， 丝印版面，底座1.2钢板剪折成型，表面静电喷塑；

7)、安全护栏：3000X3000X1200MM，工业标准安全护栏；

(4)机器人应用焊接工作站焊接操作

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分，机器人由机器人本体和控 制柜(硬件及软件)组成；而焊接装备以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，(包 括其控制系统)、送焊丝机(弧焊)、焊枪等部分组成；其与上述的操作均需要 末端操作器，焊接操作的末端操作器则是焊枪，可以按照事先编写好的程序中 的所设计路线来完成焊接；

机器人应用焊接工作站技术要求：

(1)、柔性焊接工作平台外形尺寸：1200＊800＊750mm，脚轮可拆卸，方便移动 及安装，采用Φ16或Φ12孔径桌面；

(2)、平面底板：尺寸：1400＊1000＊8，底板为钢板，颜色亚光黑；

(3)、工装夹具：万能工装夹具，方便拆卸，可自由安装，位置互换；可提高 工作效率30％-50％；

(4)、安全护栏：3000X3000X1200MM，工业标准安全护栏；

(5)、配套焊接电源、送丝机构、冷却水箱、5米焊枪等；

集焊接、装配、检验为一体，侧面设有放置焊枪，打磨机的托架，使用方便， 外形美观；中间带抽屉，可存储文件、焊接附件、工具等；

(5)机器人应用打磨工作站打磨操作

工业机器人打磨操作是完成各种机加工件、铸件、非金属件的去毛刺、抛 光等工作；配合为工件设计的夹具一起工作，打磨机器人的第1关节实现末端 执行器前后移动，第2关节实现末端执行器的左右移动，第3关节实现末端执 行器的上下移动，第4-6关节实现末端执行器的姿态调整；这样打磨机器人就可 以像人一样通过变换身体和手腕姿态，完成一系列的打磨工作；

机器人应用打磨工作站技术要求：

(1)、流水线镀锌轮结构，链轮拖动，三相异步电机驱动，带变频调速功能， 配有沙发定位机构，尺寸≤1500X600X300MM；

(2)、总控制柜及系统钣金架构，标准工业电柜，PLC控制系统；

(3)、安全护栏：3000X3000X1200MM，工业标准安全护栏；

(6)机器人应用喷涂工作站喷涂操作

喷涂机器人又叫喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机 器人；喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱 动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等；大致上可以划分为 有气喷涂机器人和无气喷涂机器人两种；

喷涂机器人具有以下四点优点：(1)柔性大、工作范围大大；(2)提高喷涂质 量和材料使用率；(3)易于操作和维护；可离线编程，大大的缩短现场调试时 间；(4)设备利用率高，喷涂机器人的利用率可达90％-95％；

机器人应用喷涂工作站技术要求：

(1)、喷胶机器人系统6轴工业机器人，臂长1440MM，载重力：5KG，配有直 线导轨，机器人可快速左右移动，配有强力胶枪，可均匀的将胶水喷到沙 发表面；

(2)、喷胶房铝合金架构，800X600X1600MM，带观察窗口；

(3)、抽风系统大功率风机，能将喷胶房的胶水味顺利抽走；

(4)、流水线镀锌轮结构，链轮拖动，三相异步电机驱动，带变频调速功能， 配有沙发定位机构，尺寸≤1500X600X300MM；

(5)、总控制柜及系统钣金架构，标准工业电柜，PLC控制系统；

(6)、配套胶枪3把，标准喷涂工具；

(7)、安全护栏：3000X3000X1200MM，工业标准安全护栏。

综上所述

本发明除了提供拆装六轴工业机器人供学生拆装的实训教学和实训操作， 帮助学生更深入地理解机器人的工作原理和内部结构，还提供可拆装工业机器 人实训系统及指引；还提供包括搬运、码垛、焊接、打磨、喷涂等的实训教学 和实训操作，使学生能充分了解机器人、掌握机器人从事实际智能工作，比之 现有技术更有新颖性、创新性。

附图说明

图1是本发明优选实施例的立体结构示意图

具体实施方式

优选实施例

结合图1，图中：安全护栏1、装配桌2、装配六轴工业机器人3、机器人 电控箱4、工具柜5、备拆六轴工业机器人6、工具车7、电脑柜8、电脑9、零 件放置架10、机器人装配实训区1a、机器人拆卸实训区1b；

本图省略工具、天车、测试线缆、精度检测测试设备的显示，已在正文中 有描述。

本发明其余内容均在正文中以文字描述，不在另作图示。

Claims (10)

1.本发明涉及一种基于六轴工业机器人的智能制造实训室设备，包括机器人拆装实训室部分和机器人应用实训室两个部分组成。

2.根据权利要求1所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人拆装实训室部分包括：安全护栏1、装配桌2、装配工业机器人3、机器人电控箱4、工具箱5、备拆工业工业机器人6、工具车7、电脑柜8、电脑9、零件放置架10、机器人装配实训区1a、机器人拆卸实训区1b；以及工具、天车、测试线缆、精度检测测试设备；所述安全护栏1为工业标准安全护栏，规格93000X3000X1200MM；所述装配桌2为铝型材骨架，桌面铺有冷轧板，尺寸：1800X1000X700MM，配有防静电胶皮；所述装配工业机器人3为六轴工业机器人；所述机器人电控箱4用于控制六轴工业机器人的运转和各功能操作；所述工具箱5为金属柜，可表面喷塑处理，可装脚轮或落地式；所述备拆工业机器人6为六轴工业机器人；所述工具车7工具车由钣金结构，表面喷塑处理，可配有脚轮，外形尺寸≤400*300*600mm(L*W*H)；所述电脑柜8为金属柜或钣金结构，可表面喷塑处理，可装脚轮或落地式；所述电脑为工控电脑或普通电脑；所述零件放置架10为冷板制作，表面喷塑处理，尺寸≤2000X400X1600MM，配有零件盒、工装夹具；所述工具包括万用表、压线钳、剥线钳、剪线钳、尖嘴钳、活动扳手，十字螺丝刀、一字螺丝刀；所述天车用于机器人拆装时的稳固及定位；所述测试线缆为编码器线、电源线及拆装资源包；所述精度检测测试设备有千分表(精度≤0.5S)、分贝器(精度≤80分贝)；所述机器人装配实训区1a是提供将拆缷的机器人零部件重装还原的场所；所述机器人拆卸实训区1b是提供将机器人拆缷学习的场所。

3.根据权利要求1所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人应用实训室包括：机器人应用拆装工作站、机器人应用搬运工作站、机器人应用码垛工作站、机器人应用焊接工作站、机器人应用打磨工作站、机器人应用喷涂工作站。

4.根据权利要求3所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人应用拆装工作站拆装机器人本体可以拆装到螺钉级，并提供拆装散件的实物图。

5.根据权利要求4所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人应用拆装工作站主要从事两部分拆装，第一部分为拆装关节IV、V、VI：通过拆卸工业机器人的腕部前段中心轴、手腕前端轴承顶套、手腕前端法兰、前爪法兰侧盖、手腕前端旋转法兰、前爪法兰等工业机器人的结构部分，观察工业机器人关节IV(J4)，关节V(J5)，关节VI(J6)等三个关节的传动系统中传动齿轮的布置和设计；第二部分为拆装关节I、II、III与上述第一部分为拆装操作大致相同，通过拆卸底盘旋转蜗杆轴承法兰、底盘旋转涡轮箱体、大手臂摆线减速箱安装法兰、连杆等结构部分，观察工业机器人关节I(J1)、关节II(J2)、关节III(J3)的传动系统的设计；通过对工业机器人的整机拆装，观察六个关节的传动系统的设计，在整体的驱动方面有所了解，集工业实操与教学功能于一体，在机器人底层技术上，做到全面开放、便于二次开发，为后期机器人的示教、编程学习奠定基础。

6.根据权利要求3所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人应用搬运工作站由机器人完成的工件的搬运，就是从一个加工位置转移到另一个加工位置上，或将输送带传送过来的工件放置到指定的位置上，它包括工业机器人、控制器、PLC、机器人末端操作器等，并与生产控制系统相连接，以形成一个完整的集成化的搬运系统；所述机器人末端操作器是该系统中较为重要的部分；针对搬运操作，末端操作器大致可以分成夹钳式取料手和吸附式取料手；可根据工件的外形选择夹持的方式从而选择取料手的驱动方式。

7.根据权利要求3所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人应用码垛工作站由码垛机械手程序里定位的两点，1个是抓起点，1个是摆放点，这两点之间以外的轨道全由电脑来控制，电脑自己会寻找这两点的最合理的轨道来移动；所述机器人应用码垛工作站具有的技术要求：

1)、实训台架一套，外形尺寸：1500mm＊600mm＊1000mm，支架采用工业铝材组装而成，带可移动式滚轮及脚杯，封板采用冷板剪折而成，表面进行喷塑处理；

2)、搬运码垛输送线一套，实现对工件的传送；采用工业防滑输送带，三相220V 25W异步电机，电机可由交流变频器EDS800-2S0004R驱动；尾端检测传感器，输送线两侧配备护板，有效控制工件传送的姿势，同时防止工件的侧滑；

3)、工件存放堆垛区1套，实现对工件的准确存放堆垛；底板为铝质材料，表面氧化处理，配备两套底板，方便拆卸安装，便于交替更换，实现多方式全方位训练；

4)、控制系统模块1套，包含PLC、开关电源、漏电开关等，采用快速接插板，实现控制板与机台的快速连接，控制模块配置严格按照国家标准配备；

5)、气动夹具气动手爪，配手指气缸，真空发生器及真空吸盘，可以实现对工件的夹取；以及配有工业级工程塑料材质的方形工件；

6)、开关控制盒开关控制按钮，工作指示灯面板为铝质材料，表面喷塑处理，丝印版面，底座1.2钢板剪折成型，表面静电喷塑；

7)、安全护栏：3000X3000X1200MM，工业标准安全护栏。

8.根据权利要求3所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人应用焊接工作站焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分，机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成；而焊接装备以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，(包括其控制系统)、送焊丝机(弧焊)、焊枪等部分组成；其与上述的操作均需要末端操作器，焊接操作的末端操作器则是焊枪，可以按照事先编写好的程序中的所设计路线来完成焊接；机器人应用焊接工作站技术要求：

(1)、柔性焊接工作平台外形尺寸：1200＊800＊750mm，脚轮可拆卸，方便移动及安装，采用Φ16或Φ12孔径桌面；

(2)、平面底板：尺寸：1400＊1000＊8，底板为钢板，颜色亚光黑；

(3)、工装夹具：万能工装夹具，方便拆卸，可自由安装，位置互换；可提高工作效率30％-50％；

(4)、安全护栏：3000X3000X1200MM，工业标准安全护栏；

(5)、配套焊接电源、送丝机构、冷却水箱、5米焊枪等；

集焊接、装配、检验为一体，侧面设有放置焊枪，打磨机的托架，使用方便，外形美观；中间带抽屉，可存储文件、焊接附件、工具等。

9.根据权利要求3所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人应用打磨工作站打磨操作是打磨机器人完成各种机加工件、铸件、非金属件的去毛刺、抛光等工作；配合为工件设计的夹具一起工作，打磨机器人的第1关节实现末端执行器前后移动，第2关节实现末端执行器的左右移动，第3 关节实现末端执行器的上下移动，第4-6关节实现末端执行器的姿态调整；

这样打磨机器人就可以像人一样通过变换身体和手腕姿态，完成一系列的打磨工作；机器人应用打磨工作站技术要求：

(1)、流水线镀锌轮结构，链轮拖动，三相异步电机驱动，带变频调速功能，配有沙发定位机构，尺寸≤1500X600X300MM；

(2)、总控制柜及系统钣金架构，标准工业电柜，PLC控制系统；

(3)、安全护栏：3000X3000X1200MM，工业标准安全护栏。

10.根据权利要求3所述的智能制造实训室设备，其特征在于：所述机器人应用喷涂工作站喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人；喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷漆机器人还包括有气喷涂机器人或无气喷涂机器人两种；机器人应用喷涂工作站技术要求：

(1)、喷胶机器人系统6轴工业机器人，臂长1440MM，载重力：5KG，配有直线导轨，机器人可快速左右移动，配有强力胶枪，可均匀的将胶水喷到沙发表面；

(2)、喷胶房铝合金架构，800X600X1600MM，带观察窗口；

(3)、抽风系统大功率风机，能将喷胶房的胶水味顺利抽走；

(4)、流水线镀锌轮结构，链轮拖动，三相异步电机驱动，带变频调速功能，配有沙发定位机构，尺寸≤1500X600X300MM；

(5)、总控制柜及系统钣金架构，标准工业电柜，PLC控制系统；

(6)、配套胶枪3把，标准喷涂工具；

(7)、安全护栏：3000X3000X1200MM，工业标准安全护栏。