CN111015694B - 一种用于协作机器人的控制柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于协作机器人的控制柜，包括柜体、安装于柜体内的电源机构、主控制器、散热机构、拓展面板；所述电源机构，由两个电源模块组成；所述主控制器，外部采用机械封装，用于根据机器人系统上电顺序控制各模块电源输出；所述拓展面板上设有多个拓展接口，所述拓展接口为控制柜与协作机器人之间进行供电及通信连接的接口；所述散热机构与所述电源机构连接，所述电源机构与所述主控制器连接，所述主控制器与所述多个拓展接口连接；所述柜体的动力线缆与通信线缆分类布线、输入动力线缆与输出动力线缆分类布线。本发明一方面安装维护方便，另一方面具有良好的抗电磁干扰特性，且能够提高人机交互的多样性。

Description

一种用于协作机器人的控制柜

技术领域

本发明涉及协作机器人控制柜技术领域，具体涉及一种用于协作机器人的控制柜。

背景技术

控制柜作为协作机器人的组件之一，电源的选配、电气件的布置、结构件的设计等直接关系到控制柜电气功能的实现，以及整机的振动、散热效果、IP防护等级、电磁干扰、安装维修便易性等。基于控制柜电器功能的实现以及对整机振动、散热、电磁干扰等问题的考量，电源选配、电器件布置、结构件设计等因素，均需要进行比较全面、系统的分析及优化。现有技术中，对前述因素多数只是进行部分改进和/或优化。如中国实用新型专利CN204616234U公告的一种工业用机器人控制柜，其主要对控制柜的内部电器件及其安装、连接方式进行了优化；再如中国发明专利申请CN105658010A公开的一种机器人控制柜，其主要针对控制柜里面的电磁干扰进行了改进。易言之，现有技术仅是对电源选配、电器件布置及结构件设计进行部分或局部的优化或改进。简言之，现有技术中的控制柜主要存在如下问题：单电源无法满足协作机器人对不同电压、不同功率的需求；外部接口单一，无法满足协作机器人对接口拓展的需求；控制柜内部电气部件排布分散，不便于安装及维护；控制柜内部布线复杂，存在信号干扰；风扇滤网不易更换，无法长久保持控制柜IP等级。

发明内容

本发明意在提供一种用于协作机器人的控制柜，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

一种用于协作机器人的控制柜，包括柜体，其改进之处在于：还包括安装于柜体内的电源机构、主控制器、散热机构、拓展面板；

所述电源机构，由两个电源模块组成，外部采用机械封装，用于提供供电系统控制电源和动力电源；

所述主控制器，外部采用机械封装，用于根据机器人系统上电顺序控制各模块电源输出；

所述拓展面板上设有多个拓展接口，所述拓展接口为控制柜与协作机器人之间进行供电及通信连接的接口；

所述散热机构与所述电源机构连接，所述电源机构与所述主控制器连接，所述主控制器与所述多个拓展接口连接；

所述柜体的动力线缆与通信线缆分类布线、输入动力线缆与输出动力线缆分类布线。

优选的，还包括与主控制器连接的PLC控制模块，所述PLC控制模块用于实现协作机器人的通信控制、信号输入输出。

优选的，所述PLC控制模块包括PLC耦合器、普通DI模块、普通DO模块、EtherCat通信模块、RS485通信模块。

优选的，所述柜体还包括用于安装PLC控制模块的导轨安装机构。

优选的，所述导轨安装机构包括安装导轨和端子排安装板，所述PLC控制模块安装于所述端子排安装板上。

优选的，还包括与主控制器连接的安全控制器，所述安全控制器用于接收和输出安全信号。

优选的，所述安全信号包括所述安全控制器接收到的急停信号以及输出的伺服控制器断电信号，所述急停信号由与所述安全控制器连接的控制柜急停按钮输出。

优选的，所述电源机构中设有均流装置，所述均流装置用于控制每个电源模块的输出电压和输出电流，以使得每个电源模块的输出电压变化相同、输出电流按功率份额均摊。

优选的，所述两个电源模块的功率均为1500W。

优选的，所述两个电源模块中均设有电磁环。

优选的，所述主控制器外壳的上顶板可拆卸式安装于外壳上，或者固定安装于外壳上。

优选的，所述通信线缆的外层设有屏蔽层。

优选的，所述通信线缆和动力线缆的外层设有屏蔽层。

优选的，所述拓展面板包括第一面板、第二面板，所述拓展接口设置于第一面板和/或第二面板上，所述拓展接口用于控制柜接口功能的拓展及转换。

优选的，所述拓展接口包括：

功能拓展接口；

IO拓展接口；

协作机器人本体接口；

控制柜急停按钮；

示教器接口，所述示教器接口与主控制器连接，用于连接写作机器人的示教器；

USB接口、DVI-D接口，所述USB接口及DVI-D接口与主控制器连接，用于连接各种外部设备；

上电按钮，所述上电按钮与主控制器连接，用于进行上电操作；

主开关，所述主开关与电源机构连接，用于供电的通断；

供电输入接口，所述供电输入接口为控制柜的供电接口。

优选的，所述第一面板、第二面板可拆卸地安装于柜体上。

优选的，所述第一面板、第二面板与所述柜体之间采用螺纹连接，螺纹孔采用面板背面压铆螺母。

优选的，所述散热机构包括滤网机构和风扇，所述滤网可拆卸的安装于滤网机构上。

优选的，所述滤网机构与柜体的壳体、风扇之间采用密封连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

本发明中使用双电源供电方案，满足不同负载系列的协作机器人对功率的需求，且满足国际通用输入供电范围(110V～250V)；整个电源模块进行机械封装设计，一方面安装维护方便，另一方面具有良好的抗电磁干扰特性；

本发明设计有丰富的外设接口，提高了人机交互的多样性；

本发明中电气系统采用模块化设计，便于电气部件的安装，具有良好的可维护性；

本发明中电气系统采用动力线缆与通讯线缆分类布线、输入动力线缆与输出动力线缆分类布线的形式，提高了整个电气系统的抗干扰能力；

本发明中通过增加电磁环、滤波器、屏蔽线缆等部件，使得整个控制柜系统具有较好的抗电磁干扰性能；

本发明中风扇滤网可拆卸，便于更换维护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为本发明的流程示意图一；

图4为本发明的流程示意图二。

附图中的附图标记依次为：100、柜体，200、电源机构，300、主控制器，301、外壳，400、导轨安装机构，401、安装导轨，402、端子排安装板，500、散热机构，501、滤网机构，502、风扇，600、拓展面板，601、第一面板，602、第二面板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1：

参照附图1-4，一种用于协作机器人的控制柜，包括柜体100，其改进之处在于：还包括安装于柜体100内的电源机构200、主控制器300、散热机构500、拓展面板600；

所述电源机构200，由两个电源模块组成，外部采用机械封装，用于提供供电系统控制电源和动力电源；

所述主控制器300，外部采用机械封装，用于根据机器人系统上电顺序控制各模块电源输出；

所述拓展面板600上设有多个拓展接口，所述拓展接口为控制柜与协作机器人之间进行供电及通信连接的接口；

所述散热机构500与所述电源机构200连接，所述电源机构200与所述主控制器300连接，所述主控制器300与所述多个拓展接口连接；

所述柜体100的动力线缆与通信线缆分类布线、输入动力线缆与输出动力线缆分类布线。

进一步的，本实施例中，所述供电系统中各个电源根据不同模块的功率及电压需求选定相应参数。

进一步的，本实施例中，所述供电系统汇总的动力电源为机器人本体提供电力，所述供电系统的供电范围为110-250V。

实施例2：

在实施例1的基础上，还包括与主控制器300连接的PLC控制模块，所述PLC控制模块用于实现协作机器人的通信控制、信号输入输出。

实施例3：

在实施例2的基础上，所述PLC控制模块包括PLC耦合器、普通DI模块、普通DO模块、EtherCat通信模块、RS485通信模块。

实施例4：

在实施例1-3任一的基础上，所述柜体100还包括用于安装PLC控制模块的导轨安装机构400。

实施例5：

在实施例4的基础上，所述导轨安装机构400包括安装导轨401和端子排安装板402，所述PLC控制模块安装于所述端子排安装板402上。

本实施例中，将协作机器人的机械臂所需的各种端子集成在端子排安装板402上，方便端子排等安装及整体维修。

进一步的，本实施例中，所述安装导轨401和端子排安装板402具有一定的长度冗余，方便后期端子的选型优化及功能扩展。

实施例6：

在实施例1的基础上，还包括与主控制器300连接的安全控制器，所述安全控制器用于接收和输出安全信号。

实施例7：

在实施例6的基础上，所述安全信号包括所述安全控制器接收到的急停信号以及输出的伺服控制器断电信号，所述急停信号由与所述安全控制器连接的控制柜急停按钮输出。

实施例8：

在实施例1的基础上，所述电源机构200中设有均流装置，所述均流装置用于控制每个电源模块的输出电压和输出电流，以使得每个电源模块的输出电压变化相同、输出电流按功率份额均摊。

本实施例中，设置均流装置，保证每个电源模块的输出电压变化相同，输出电流按功率份额均摊。

实施例9：

在实施例8的基础上，所述两个电源模块的功率均为1500W。

实施例10：

在实施例9的基础上，所述两个电源模块中均设有电磁环。

本实施例中，在每个电源模块中增设了电磁环，能较好地解决电磁干扰，从而保证每个电源模块良好的EMC特性。

实施例11：

在实施例1的基础上，所述主控制器300外壳301的上顶板可拆卸式安装于外壳301上，或者固定安装于外壳301上。

本实施例中，外壳301的上顶板采用可拆卸式连接，能够提高主控制器300外部的机械封装结构的安装和维修性能。当然，外壳301的上顶板也可以直接固定安装于外壳301上。

实施例12：

在实施例1的基础上，所述通信线缆的外层设有屏蔽层。

本实施例中，通过在通信线缆的外层增设屏蔽层，可以有效降低信号干扰。

实施例13：

在实施例1的基础上，所述通信线缆和动力线缆的外层设有屏蔽层。

本实施例中，通信线缆的外层增设屏蔽层，能够降低信号干扰；动力线缆外层增设屏蔽层，可以有效降低电磁辐射。

实施例14：

在实施例1的基础上，所述拓展面板600包括第一面板601、第二面板602，所述拓展接口设置于第一面板601和/或第二面板602上，所述拓展接口用于控制柜接口功能的拓展及转换。

实施例15：

在实施例14的基础上，所述拓展接口包括：

功能拓展接口；

IO拓展接口；

协作机器人本体接口；

控制柜急停按钮；

示教器接口，所述示教器接口与主控制器连接，用于连接写作机器人的示教器；

USB接口、DVI-D接口，所述USB接口及DVI-D接口与主控制器连接，用于连接各种外部设备；

上电按钮，所述上电按钮与主控制器连接，用于进行上电操作；

主开关，所述主开关与电源机构200连接，用于供电的通断；

供电输入接口，所述供电输入接口为控制柜的供电接口。

实施例16：

在实施例14的基础上，所述第一面板601、第二面板602可拆卸地安装于柜体100上。

本实施例中，两个面板采用可拆卸式安装，方便面板上的拓展接口的安装及维修。

实施例17：

在实施例14或15的基础上，所述第一面板601、第二面板602与所述柜体100之间采用螺纹连接，螺纹孔采用面板背面压铆螺母。

本实施例中，采用面板背面压铆螺母，减少了各个拓展接口安装时的备料及安装难度，提高了拓展接口的安装效率，方便后期拆卸及维修。

实施例18：

在实施例1的基础上，所述散热机构500包括滤网机构501和风扇502，所述滤网可拆卸的安装于滤网机构501上。

本实施例中，滤网可拆卸的安装于滤网机构501上，使得滤网可以进行拆卸、更换，便于维修、降低维修成本，同时更好地保持整体的通风性。

进一步的，本实施例中，所述风扇502的数量为一个、两个或三个，也可以根据需要设置为其他数量。

实施例19：

在实施例18的基础上，所述滤网机构501与柜体100的壳体、风扇502之间采用密封连接。

进一步的，本实施例中，密封连接可采用胶水密封，也可采用其他形式。

本实施例中，由于采用了密封连接，从而保持了控制柜整体的IP防护等级。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请所述的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于协作机器人的控制柜，包括柜体（100），其特征在于：还包括安装于柜体（100）内的电源机构（200）、主控制器（300）、散热机构（500）、拓展面板（600）；

所述电源机构（200），由两个电源模块组成，外部采用机械封装，用于提供供电系统控制电源和动力电源；

所述主控制器（300），外部采用机械封装，用于根据机器人系统上电顺序控制各模块电源输出；

所述拓展面板（600）上设有多个拓展接口，所述拓展接口为控制柜与协作机器人之间进行供电及通信连接的接口；

所述散热机构（500）与所述电源机构（200）连接，所述电源机构（200）与所述主控制器（300）连接，所述主控制器（300）与所述多个拓展接口连接；

所述柜体（100）的动力线缆与通信线缆分类布线、输入动力线缆与输出动力线缆分类布线；

所述供电系统中各个电源根据不同模块的功率及电压需求选定相应参数，所述供电系统汇总的动力电源为机器人本体提供电力，所述供电系统的供电范围为110-250V；

所述柜体（100）还包括用于安装PLC控制模块的导轨安装机构（400），所述导轨安装机构（400）包括安装导轨（401）和端子排安装板（402），所述PLC控制模块安装于所述端子排安装板（402）上，所述安装导轨401和端子排安装板402具有一定的长度冗余，方便后期端子的选型优化及功能扩展；

所述拓展面板（600）包括第一面板（601）、第二面板（602），所述拓展接口设置于第一面板（601）和/或第二面板（602）上，所述拓展接口用于控制柜接口功能的拓展及转换；所述第一面板（601）、第二面板（602）可拆卸地安装于柜体（100）上，所述第一面板（601）、第二面板（602）与所述柜体（100）之间采用螺纹连接，螺纹孔采用面板背面压铆螺母；

所述散热机构（500）包括滤网机构（501）和风扇（502），滤网可拆卸的安装于滤网机构（501）上；所述滤网机构（501）与柜体（100）的壳体、风扇（502）之间采用密封连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：还包括与主控制器（300）连接的PLC控制模块，所述PLC控制模块用于实现协作机器人的通信控制、信号输入输出。

3.根据权利要求2所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：所述PLC控制模块包括PLC耦合器、普通DI模块、普通DO模块、EtherCat通信模块、RS485通信模块。

4.根据权利要求1所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：还包括与主控制器（300）连接的安全控制器，所述安全控制器用于接收和输出安全信号。

5.根据权利要求4所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：所述安全信号包括所述安全控制器接收到的急停信号以及输出的伺服控制器断电信号，所述急停信号由与所述安全控制器连接的控制柜急停按钮输出。

6.根据权利要求1所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：所述电源机构（200）中设有均流装置，所述均流装置用于控制每个电源模块的输出电压和输出电流，以使得每个电源模块的输出电压变化相同、输出电流按功率份额均摊。

7.根据权利要求6所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：所述两个电源模块的功率均为1500W。

8.根据权利要求7所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：所述两个电源模块中均设有电磁环。

9.根据权利要求1所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：所述主控制器（300）外壳（301）的上顶板可拆卸式安装于外壳（301）上，或者固定安装于外壳（301）上。

10.根据权利要求1所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：所述通信线缆和动力线缆的外层设有屏蔽层。

11.根据权利要求1所述的一种用于协作机器人的控制柜，其特征在于：所述拓展接口包括：

功能拓展接口；

IO拓展接口；

协作机器人本体接口；

控制柜急停按钮；

示教器接口，所述示教器接口与主控制器连接，用于连接写作机器人的示教器；

USB接口、DVI-D接口，所述USB接口及DVI-D接口与主控制器连接，用于连接各种外部设备；

上电按钮，所述上电按钮与主控制器连接，用于进行上电操作；

主开关，所述主开关与电源机构（200）连接，用于供电的通断；

供电输入接口，所述供电输入接口为控制柜的供电接口。

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