CN112014714A - 一种工业机器人安全板电路测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业机器人领域，具体是一种工业机器人安全板电路测试平台，包括外接的测试箱，还包括：输入模块，用于将待测试的元件的数据输入并传输伺服确认信号；控制模块，通过设置在测试箱导轨上的安全板的逻辑运算功能来控制安全输出电路；执行模块，当有安全信号输出时，执行设备接收安全信号后输出运行指令，通过将急停按钮、安全门锁、安全光栅、手压开关的电控回路均设计为双通道回路，使用安全等级较高的双通道控制方式，对安全元件性能的要求较高，因此所测试的结果更加安全可靠，待测试安全元件安装方便，只要接到对应的接口即可，无需编程，且更换元件方便，整个平台搭建简易，成本较低，可以方便灵活的对安全元件进行测试。

Description

一种工业机器人安全板电路测试平台

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，具体是一种工业机器人安全板电路测试平台。

背景技术

近年来，随着工业机器人技术的不断发展，机器人的安全性能也越来越被 重视，用户对机器人安全等级的要求也在逐渐提高，这就要求机器人生产厂家 在机器人的设计过程中不但要考虑安全原理的合理性，也同时要考虑安全元件 的可靠性，只有两者都能达到一定的标准，机器人的安全系统才能达到较高的 安全级别。

通常机器人生产厂家在选用安全元件的时候只是通过供应商提供的说明书 上陈述的内容进行选取，为降低成本，通常会选用价格相对低廉的元件，由于 供应商提供的产品质量参差不齐，无法保证所选用的安全元件能够满足使用的 要求，达到所需要的安全级别，而目前市场上没有合适的安全测试设备，因此 如何能够方便、可靠又高效的测试安全元件的性能，成了机器人研发设计中的 一项重要问题。

什么样的安全元件才是符合安全要求，并且具备高度的安全性能，需要机 器人的生产厂家能够对相关的安全元件具有分析和识别的能力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种工业机器人安全板电路测试平台。

一种工业机器人安全板电路测试平台，包括外接的测试箱，还包括：

输入模块，设置在测试箱的外表面，用于将待测试的元件的数据输入并传 输伺服确认信号；

控制模块，设置在测试箱内且用于接收输入模块传输的数据信息，通过设 置在测试箱导轨上的安全板的逻辑运算功能来控制安全输出电路；

执行模块，设置在测试箱内且用于接收控制模块的安全信号，当有安全信 号输出时，执行设备接收安全信号后输出运行指令。

所述的输入模块包括安装在测试箱面板上的急停按钮、安装在测试箱的防 护栅栏门上的安全门锁、安装在测试箱的上料通道处的安全光栅、手压开关， 所述的输入模块还包括伺服确认按钮和模式开关。

所述的伺服确认信号为单通道输入信号。

所述的急停按钮、安全门锁、安全光栅、手压开关的电控回路均为双通道 回路。

所述的控制模块为设置在测试箱导轨上通过安全板的逻辑运算功能来控制 安全输出电路的开关电源。

所述的执行模块包括设置在测试箱导轨上的控制器、安装在测试箱的镀锌 安装板上的驱动器、安装在测试箱面板上的伺服确认指示灯。

所述的安全信号分别用于显示控制器的急停信号和给驱动器的STO信号。

所述的安全板、控制器、驱动器均安装在测试箱内。

所述的安全板具有多个输入、输出的安全接口，安全板内部具有安全逻辑 功能，即插即用。

所述的安全板的输出为双回路冗余设计。

所述的测试箱的箱体底部左右开设有3个长方形的安装槽，所述的测试箱 上具有侧板，所述的侧板上焊接有直角支架，所述的直角支架在安装槽内设有 移动空间。

本发明的有益效果是：通过将急停按钮、安全门锁、安全光栅、手压开关 的电控回路均设计为双通道回路，使用安全等级较高的双通道控制方式，对安 全元件性能的要求较高，因此所测试的结果更加安全可靠，待测试安全元件安 装方便，只要接到对应的接口即可，无需编程，且更换元件方便，整个平台搭 建简易，成本较低，可以方便灵活的对安全元件进行测试；采用先进的插装结 构的测试箱，区别于常规螺钉组装方式，省去了两侧的紧固螺丝，侧板拆装非 常方便，无需其他辅助工具即可完成，只要打开测试箱顶部的盖板，侧板就可 以倾斜45度角，可方便的更换与维护侧板上的元件，大大提高了使用的效率。。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的安全板电路测试平台系统结构示意图；

图2为本发明的安全板电路测试平台测试箱拓扑图；

图3为本发明的安全板电路测试平台电气原理图；

图4为本发明的安全板电路测试平台工作流程图；

图5为本发明的测试箱立体结构示意图；

图6为本发明的测试箱局部立体结构示意图一；

图7为本发明的测试箱局部立体结构示意图二；

图8为本发明的测试箱内主要元件布局图；

附图中的标记为：

1、急停按钮；2、安全光栅；3、安全门锁；4、手压开关；5、模式开关； 6、伺服确认按钮；7、安全板；8、开关电源；9、驱动器；10、控制器；11、 伺服确认指示灯。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面对本发明进一步阐述。

如图1所示，一种工业机器人安全板电路测试平台，包括外接的测试箱， 还包括：

输入模块，设置在测试箱的外表面，用于将待测试的元件的数据输入并传 输伺服确认信号；

控制模块，设置在测试箱内且用于接收输入模块传输的数据信息，通过设 置在测试箱导轨上的安全板7的逻辑运算功能来控制安全输出电路；

执行模块，设置在测试箱内且用于接收控制模块的安全信号，当有安全信 号输出时，执行设备接收安全信号后输出运行指令。

通过将急停按钮1、安全门锁3、安全光栅2、手压开关4的电控回路均设 计为双通道回路，使用安全等级较高的双通道控制方式，对安全元件性能的要 求较高，因此所测试的结果更加安全可靠，待测试安全元件安装方便，只要接 到对应的接口即可，无需编程，且更换元件方便，整个平台搭建简易，成本较 低，可以方便灵活的对安全元件进行测试。

所述的输入模块包括安装在测试箱面板上的急停按钮1、安装在测试箱的防 护栅栏门上的安全门锁3、安装在测试箱的上料通道处的安全光栅2、手压开关 4，所述的输入模块还包括伺服确认按钮6和模式开关5。

所述的伺服确认信号为单通道输入信号。

如图2所示，测试时需提供380V电源进线，当主电源开关接通后，380V电 源经过滤波器滤除杂波后输入给驱动器9，开关电源8输入3相380VAC后，输 出24VDC，输出的24V直流电源给安全板7供电，当输入的安全元件都处于安全 工作状态时，安全板7输出安全信号给驱动器9和控制器10，当驱动器9和控 制器10都处于正常工作状态时，启动机器人，驱动器9输出电流，电机运行， 机器人运动，伺服确认指示灯11常亮。

所述的急停按钮1、安全门锁3、安全光栅2、手压开关4的电控回路均为 双通道回路，输出采用的双回路设计，两个通道同时输出，可以供接收信号的 设备进行双通道检测，并可进行触点串联类方式提高安全性能。

所述的控制模块为设置在测试箱导轨上通过安全板7的逻辑运算功能来控 制安全输出电路的开关电源8。

所述的执行模块包括设置在测试箱导轨上的控制器10、安装在测试箱的镀 锌安装板上的驱动器9、安装在测试箱面板上的伺服确认指示灯11。

所述的安全信号分别用于显示控制器10的急停信号和给驱动器9的STO信 号。

图3所示，急停按钮1的SEB1接到EMGCABINET接口，安全光栅2接到 STOP2接口，安全门锁3的SQ1接到STOP1接口，手压开关4的SB2接到POWER ON端口，模式开关5的SA1接到MODESELECTOR接口，输出的急停信号EMGOUTPUT 分别接到KA6和KA7这两个继电器的线圈端口，再通过KA6和KA7的触点接到 控制器的急停信号输入接口，输出的安全信号STO-MASTER接到驱动器9的STO 信号输入端，输出的伺服启动信号给伺服确认指示灯11，从而构成机器人的安 全测试系统。

所述的安全板7、控制器10、驱动器9均安装在测试箱内。

所述的安全板7具有多个输入、输出的安全接口，安全板7内部具有安全 逻辑功能，无需编程，即插即用。

安全板7可以达到PLe的安全等级，所以安全元件的连接方式也需要符合 此安全等级，其中急停按钮1、安全门锁3、安全光栅2和手压开关4都使用的 是双通道输入，输出的安全信号，包括急停输出信号和安全使能信号都是双回 路。

双通道是冗余设计的方式，当两通道之间的导通时差超过500ms时，安全 板会报警，切断输出信号，出现此种情况的原因可能是双通道其中一路的导线 脱落或是接触不良，另一种情况是安全元件质量问题，导致两个触点不能同时 导通。

双通道使用24V和0V两种供电模式，当两通道之间短路时，相当于24V短 路，安全板7会报警，并切断输出，可以有效的检测出安全元件两通道间短路 的情况，防止由于安全元件失效引起的安全隐患，是对安全功能的有效保护。

所述的安全板7的输出为双回路冗余设计。

如图8所示，图中标号12为通用的滤波器，图中标号a为左侧板，图中标 号b为后侧板，图中标号c为右侧板。

采用先进的插装结构的测试箱，区别于常规螺钉组装方式，省去了两侧的 紧固螺丝，侧板14的拆装非常方便，无需其他辅助工具即可完成，只要打开测 试箱顶部的盖板，侧板14就可以倾斜45度角，可方便的更换与维护侧板14上 的元件，大大提高了使用的效率。

如图5到图7所示，所述的测试箱的箱体底部左右开设有3个长方形的安 装槽12，所述的测试箱上具有侧板14，所述的侧板14上焊接有直角支架13， 所述的直角支架13在安装槽12内设有移动空间。

安装时，将侧板14直接插入安装槽12内即可，不需要在侧边加螺丝紧固， 可提高拆装效率，侧板14可以打开到45度的位置，方便更换与维护侧板上的 元件，大大提高了使用的效率，闭合箱体时，只需将侧板竖直立起，与顶部的 盖板用螺丝固定即可。

如图4所示，本发明的使用方法：对安全元件测试系统的使用方法和工作流 程做相关的介绍：

第一步，连接所有待测试的安全元件，给测试箱供电，查看系统是否正常 无报警，如果有报警，检查报警发生的原因，并进行故障处理，处理结束，系 统状态正常后进行下一步测试；

第二步，按压急停按钮1，查看急停按钮1按下后系统是否报警，如果系统 报警，一种原因可能是接线端掉线，需检查导线连接情况，如果掉线或是接触 不良，需重新连接导线，确保导线压接牢固，另一种原因可能是急停按钮1本身 质量的问题，即两个触点不能同时动作或是有一个触点无法断开，如果是上述 原因则证明急停按钮1不满足使用要求，需要更换急停按钮1，继续测试，如果 更换元件测试后经反复测试都不再发生报警，则可进行下一步测试；

第三步，安全门锁3的测试方式和急停按钮1的测试方式相同，此处就不再 赘述；

第四步，测试安全光栅2，测试时需要人为的切断安全光栅2的光束，查看 光束被阻断后安全板是否报警，如果报警则证明安全光栅2的两通道输出信号不 能同时导通，此时要查看安全光栅2的发射端和接收端的光束是否对准，如果对 准，则接收端的指示灯会变绿色，如果指示灯亮，但安全板7还是报警，则证明 安全光栅2质量不合格，无法满足要求，需更换安全光栅2继续测试，如果更换 安全光栅2后经反复测试后不再发生报警，则可以进行下一步测试；

第五步，首先按压伺服确认按钮6的SB2，此时安全板7安全使能信号输出， 驱动器9接收到STO信号，使能导通同时输出抱闸信号，机器人抱闸打开，电机 处于使能状态，接下来，将模式开关打到手动模式档，按压手压开关4，需注意 的是手压开关4有三档，即OFF-ON-OFF三档，只有按到中档即ON的状态时才能导 通，如果用力过大，按到三挡OFF档，是不能导通的，按压手压开关4后，检查 安全板7是否报警，如果报警，则需检查问题出现在哪里，首先可以检查导线是 否接触牢固，如果导线连接没有问题，则需要更换手压开关4，更换手压开关4 后再进行反复测试，如果不报警，则可以启动机器人，如果机器人能够正常运行，证明以上所选的所有安全元件均满足使用要求，可以应用到机器人的设计 中。至此完成了所有测试的步骤。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会 有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：包括外接的测试箱，还包括：

输入模块，设置在测试箱的外表面，用于将待测试的元件的数据输入并传输伺服确认信号；

控制模块，设置在测试箱内且用于接收输入模块传输的数据信息，通过设置在测试箱导轨上的安全板(7)的逻辑运算功能来控制安全输出电路；

执行模块，设置在测试箱内且用于接收控制模块的安全信号，当有安全信号输出时，执行设备接收安全信号后输出运行指令。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的输入模块包括安装在测试箱面板上的急停按钮(1)、安装在测试箱的防护栅栏门上的安全门锁(3)、安装在测试箱的上料通道处的安全光栅(2)、手压开关(4)，所述的输入模块还包括伺服使能按钮(6)和模式选择开关(5)。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的伺服确认信号为单通道输入信号。

4.根据权利要求2所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的急停按钮(1)、安全门锁(3)、安全光栅(2)、手压开关(4)的电控回路均为双通道回路。

5.根据权利要求1所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的控制模块为设置在测试箱导轨上通过安全板(7)的逻辑运算功能来控制安全输出电路的开关电源(8)。

6.根据权利要求1所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的执行模块包括设置在测试箱导轨上的控制器(10)、安装在测试箱的镀锌安装板上的驱动器(9)、安装在测试箱面板上的伺服确认指示灯(11)。

7.根据权利要求6所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的安全信号分别用于显示控制器(10)的急停信号和给驱动器(9)的STO信号。

8.根据权利要求6所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的安全板(7)、控制器(10)、驱动器(9)均安装在测试箱内。

9.根据权利要求1所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的安全板(7)具有多个输入、输出的安全接口，安全板(7)内部具有安全逻辑功能，即插即用，所述的安全板(7)的输出为双回路冗余设计。

10.根据权利要求1所述的一种工业机器人安全板电路测试平台，其特征在于：所述的测试箱的箱体底部左右开设有3个长方形的安装槽(12)，所述的测试箱上具有侧板(14)，所述的侧板(14)上焊接有直角支架(13)，所述的直角支架(13)在安装槽(12)内设有移动空间。

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