CN203895041U - 工业机器人实训系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种工业机器人实训系统，工业机器人实训系统包括：机床(30)，机床(30)上形成用于放置待加工工件(10)的第一放料位置以及放置加工后工件的第一取料位置；输送装置(40)，位于机床(30)的一侧，输送装置(40)上形成用于放置加工后工件的第二放料位置；工业机器人(50)，包括取料夹爪(51)和与取料夹爪(51)配合的驱动机构(52)，取料夹爪(51)在驱动机构(52)的驱动下在第一放料位置、第一取料位置以及第二放料位置之间移动。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中在数控机床上人工搬运工件时操作人员的劳动强度过大的问题。

Description

工业机器人实训系统

技术领域

本实用新型涉及自动化设备技术领域，具体而言，涉及一种工业机器人实训系统。

背景技术

现有技术中，数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，通过程序控制系统控制数控机床对待加工工件进行加工。数控机床具有精度高、刚性大以及生产率高的优点，加工后工件具有加工精度高和加工质量好的优点。一般情况下，机床对工件进行加工时，需要人工将工件搬运至机床上，加工后，还需要人工将加工后的工件搬运下来。这样，在搬运工件时，操作人员的劳动强度比较大，还可能由于误操作造成操作人员的不安全。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种工业机器人实训系统，以解决现有技术中在数控机床上人工搬运工件时操作人员的劳动强度过大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种工业机器人实训系统，包括：机床，机床上形成用于放置待加工工件的第一放料位置以及放置加工后工件的第一取料位置；输送装置，位于机床的一侧，输送装置上形成用于放置加工后工件的第二放料位置；工业机器人，包括取料夹爪和与取料夹爪配合的驱动机构，取料夹爪在驱动机构的驱动下在第一放料位置、第一取料位置以及第二放料位置之间移动。

进一步地，工业机器人实训系统还包括用于放置待加工工件的工件放置部，工件放置部上形成第二取料位置。

进一步地，工业机器人实训系统还包括围栏和用于检测工业机器人的工作范围内是否有物体进入的安全光幕，围栏设置在工业机器人和机床的周向外侧，围栏具有进出口以及避让输送装置的缺口，安全光幕设置在进出口处。

进一步地，进出口和输送装置分别位于机床的相对的两侧。

进一步地，工业机器人实训系统还包括主控制器，主控制器与机床、驱动机构和安全光幕均电连接。

进一步地，工业机器人实训系统还包括触摸屏、警示灯和按钮盒，触摸屏、警示灯和按钮盒均设置在进出口处，触摸屏、警示灯和按钮盒与主控制器均电连接。

进一步地，输送装置包括相互独立控制的第一输送线、第二输送线和第三输送线，第一输送线上设置有第一传感器，第二输送线上设置有第二传感器，第三输送线上设置有第三传感器，主控制器与第一传感器、第二传感器和第三传感器均电连接。

进一步地，工件放置部包括：多个放置位置，放置位置对应放置有一个待加工工件；多个第四传感器，多个第四传感器与多个放置位置一一对应地设置，多个第四传感器均与主控制器电连接。

进一步地，工业机器人实训系统还包括检测位于输送装置上的加工后工件是否合格的视觉检测系统，视觉检测系统位于输送装置的一侧。

进一步地，视觉检测系统包括显示器、分控制器和摄像部，分控制器与显示器以及摄像部均电连接，分控制器与主控制器通过工业以太网通讯连接。

应用本实用新型的技术方案，工业机器人实训系统包括机床、输送装置和工业机器人，工业机器人包括取料夹爪和与取料夹爪配合的驱动机构。当需要对待加工工件进行加工时，在驱动机构的驱动下，取料夹爪动作并抓取待加工工件，将待加工工件移动至机床上的第一放料位置。待加工工件位于第一放料位置后，机床对待加工工件进行加工处理。加工处理后，得到加工后工件，加工后工件位于第一取料位置。驱动机构控制取料夹爪抓取位于第一取料位置的加工后工件，然后将加工后工件移动至输送装置上的第二放料位置，由输送装置将加工后工件输送到下游工位。上述待加工工件和加工后工件的搬运都是通过工业机器人完成的，这样就不需要操作人员进行搬运，有效地减少了操作人员的劳动强度。同时，工业机器人实训系统集成了工业机器人和机床，还可以使实训人员同时学习工业机器人的操作过程以及机床的加工过程，实训内容丰富，便于有目的的学习，对教学和实训带来了极大的方便。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的工业机器人实训系统的实施例的立体结构示意图；

图2示出了图1的工业机器人实训系统的俯视示意图；

图3示出了图1的工业机器人实训系统的工业机器人的主视示意图；

图4示出了图3的工业机器人的俯视示意图；

图5示出了图4的工业机器人的A处放大示意图；

图6示出了图1的工业机器人实训系统的工件放置部以及工件的立体结构示意图；

图7示出了图6的工件的结构示意图；

图8示出了图6的工件的主视示意图；

图9示出了放置在图6的工件放置部上的第二托盘的立体结构示意图；

图10示出了放置在图1的工业机器人实训系统的输送装置上的第一托盘的立体结构示意图；以及

图11示出了图10的第一托盘的俯视示意图。

上述附图包括以下附图标记：

10、待加工工件；20、工件放置部；21、第二托盘；30、机床；40、输送装置；41、第一输送线；42、第二输送线；43、第三输送线；44、第一托盘；50、工业机器人；51、取料夹爪；52、驱动机构；60、主控制器；70、围栏。

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实用新型。

如图1、图4和图7所示，本实施例的工业机器人实训系统包括：机床30、输送装置40和工业机器人50，机床30上形成用于放置待加工工件10的第一放料位置以及放置加工后工件的第一取料位置，输送装置40位于机床30的一侧，输送装置40上形成用于放置加工后工件的第二放料位置，工业机器人50包括取料夹爪51和与取料夹爪51配合的驱动机构52，取料夹爪51在驱动机构52的驱动下在第一放料位置、第一取料位置以及第二放料位置之间移动。

应用本实施例的工业机器人实训系统，工业机器人实训系统包括机床30、输送装置40和工业机器人50，工业机器人50包括取料夹爪51和与取料夹爪51配合的驱动机构52。当需要对待加工工件10进行加工时，在驱动机构52的驱动下，取料夹爪51动作并抓取待加工工件10，将待加工工件10移动至机床30上的第一放料位置。待加工工件10位于第一放料位置后，机床30对待加工工件10进行加工处理。加工处理后，得到加工后工件，加工后工件位于第一取料位置。驱动机构52控制取料夹爪51抓取位于第一取料位置的加工后工件，然后将加工后工件移动至输送装置40上的第二放料位置，有输送装置40将加工后工件树松至下游工位。上述待加工工件10和加工后工件的搬运都是通过工业机器人50完成的，这样就不需要操作人员进行搬运，有效地减少了操作人员的劳动强度。同时，工业机器人实训系统集成了工业机器人50和机床30，还可以使实训人员同时学习工业机器人50的操作过程以及机床30的加工过程，实训内容丰富，便于有目的的学习，对的教学和实训带来了极大的方便。

在本实施例中，工业机器人实训系统还包括用于放置待加工工件10的工件放置部20，工件放置部20上形成第二取料位置。待加工工件10放置在工件放置部20上，工件放置部20用于存储待加工工件10，实际操作时，由工业机器人将待加工工件10从第二取料位置移至第一放料位置。

在本实施例中，工业机器人实训系统还包括围栏70和用于检测工业机器人50的工作范围内是否有物体进入的安全光幕，围栏70设置在工业机器人50和机床30的周向外侧，围栏70具有进出口以及避让输送装置40的缺口，安全光幕设置在进出口处。围栏70可以有效地防止操作人员进入到工业机器人50的工作范围内，保证操作人员的人身安全。为了有效地保证操作人员的人身安全，安全光幕设置在进出口处。当安全光幕检测有操作人员进入围栏70的进出口时，安全光幕发出检测的信号控制驱动机构52立即暂停运动。优选地，进出口和输送装置40分别位于机床30的相对的两侧。当然，进出口的位置设置并不限于上述设置位置，只要设置有进出口即可。

在本实施例中，工业机器人实训系统还包括主控制器60，主控制器60与机床30、驱动机构52和安全光幕均电连接。机床30和工业机器人50的联动协调工作通过通讯方式或者硬接线的方式连接到主控制器60上实现两者的数据交换。主控制器60控制机床30对待加工工件进行加工。主控制器60控制驱动机构52动作，进而驱动取料夹爪51在第二取料位置、第一放料位置、第一取料位置以及第二放料位置之间移动。工业机器人在搬运待加工工件或加工后工件的过程中，当安全光幕检测有操作人员进入围栏70的进出口时，安全光幕将检测的信号传递给主控制器60，主控制器60控制驱动机构52立即暂停运动，即工业机器人立即暂停搬运。这样可以有效防止因工业机器人动作伤害到操作人员的情况，有效地保护操作人员的人身安全。优选地，主控制器60为PLC程序控制柜，机床30为数控机床。PLC程序控制柜包括断路器、PLC、安全控制器(G9SP)、开关电源、保险丝、接线端子、中间继电器和变压器。安全光幕与安全控制器配合使用。

在本实施例中，工业机器人实训系统还包括触摸屏、警示灯和按钮盒，触摸屏、警示灯和按钮盒均设置在进出口处，触摸屏、警示灯和按钮盒与主控制器60均电连接。警示灯用于指示设备就绪、复位、运行、故障等状态信息。复位、急停以及启停的命令在按钮盒上进行操作。警示灯包括黄色警示灯、绿色警示灯和红色警示灯。优选地，安全光幕、警示灯、按钮盒、触摸屏均设置在围栏70上。

如图2所示，在本实施例中，输送装置40包括相互独立控制的第一输送线41、第二输送线42和第三输送线43，第一输送线41上设置有第一传感器，第二输送线42上设置有第二传感器，第三输送线43上设置有第三传感器，主控制器60与第一传感器、第二传感器和第三传感器均电连接。第一输送线41上设置有滚筒和直流减速电机，第二输送线42上设置有传送带、伺服电机、伺服驱动器、端子箱和第一阻挡部，第三输送线43上设置有分离器和第二阻挡部。优选地，第一阻挡部和第二阻挡部均为电磁铁。如图10和图11所示，输送装置40还包括第一托盘44，输送加工后工件时，先将第一托盘44放置在第一输送线41上。第一传感器可以检测第一输送线41上是否有第一托盘44，第二传感器可以检测第一托盘44是否位于第二放料位置，第三传感器可以检测位于第三输送线43上的视觉检测位置是否有第一托盘44。输送装置40对加工后工件进行输送，将加工后工件输送到不同的位置以便对加工后工件进行加工处理(例如视觉检测系统)。

如图6和图8所示，在本实施例中，工件放置部20包括多个放置位置和多个第四传感器，放置位置对应放置有一个待加工工件10，多个第四传感器与多个放置位置一一对应地设置，多个第四传感器均与主控制器60电连接。如图9所示，工件放置部20还包括多个第二托盘21，第二托盘21上形成放置位置，第四传感器可以检测与第四传感器对应设置的第二托盘21上是否放置有待加工工件。当第四传感器检测在第二托盘21上有待加工工件时，第四传感器将检测的信号传递给主控制器60，主控制器60可以控制取料夹爪51取在第二托盘21上的待加工工件。优选地，多个放置位置的个数为八个，将八个放置位置设置成两行四列。当然，多个放置位置的个数并非限于此。工件放置部20还包括支架，第二托盘21和第四传感器均设置在支架上，支架呈框架结构。工件放置部20结构简单紧凑、体积小、价格便宜，第二托盘21可灵活更换，可根据存储待加工工件情况更换不同形状的托盘。

在本实施例中，工业机器人实训系统还包括检测位于输送装置40上的加工后工件是否合格的视觉检测系统，视觉检测系统位于输送装置40的一侧。优选地，视觉检测系统位于第三输送线43的一侧。视觉检测系统可以检测位于输送装置40上的加工后工件是否合格，当加工后工件合格时，第三输送线43将合格的加工后工件输送至下游工位，当加工后工件不合格时，可以通过工业机器人50将不合格的加工后工件移动至存放不合格的加工后工件的废料箱中。

在本实施例中，视觉检测系统包括显示器、分控制器和摄像部，分控制器与显示器以及摄像部均电连接，分控制器与主控制器60通过工业以太网通讯连接。视觉检测系统还包括电源、线缆和安装部，安装部用于安装显示器、分控制器、摄像部、电源、LED光源和线缆。优选地，分控制器为可编程控制器，摄像部为相机，安装部包括桌子和安装支架，电源包括光源电源和开关电源，开关电源给可编程控制器进行供电。更优选地，视觉检测系统为欧姆龙视觉系统，分控制器为欧龙视觉可编程控制器，摄像部为欧姆龙彩色相机，开关电源为24V开关电源，线缆为欧姆龙相机线缆。

如图3和图5所示，在本实施例中，工业机器人50为安川MH6机器人。安川MH6机器人不仅可以用于搬运，还可以用于弧焊。安川MH6机器人包括MOTOMAN MH6机器人、DX100控制柜以及DX100示教编程器，驱动机构52和取料夹爪51为MOTOMAN MH6机器人。DX100示教编程器具有操控、示教和编程等功能。根据搬运要求，在MOTOMAN MH6机器人安装有电磁阀和气爪。

工业机器人实训系统的设备的启动、停止、复位以及急停命令均来自按钮盒。

工业机器人实训系统的工作过程如下：

设备启动前，确定输送装置40上没有第一托盘和加工后工件，取料夹爪51和机床30的卡盘上均没有待加工工件或加工后工件。

设备启动前需要满足如下条件：工业机器人50选择远程模式、工业机器人50在作业原点、工业机器人50伺服已接通、无工业机器人50报警错误、无工业机器人50电池报警、无急停标志、运行急停记忆、无运行标志(停止中)、安全光幕没有动作、第一传感器没有检测到第一托盘44、第二传感器器没有检测到第一托盘44、第三传感器没有检测到第一托盘44、工件放置部20有待加工工件10、机床30就绪、无故障。满足上述条件时，黄灯常亮，否则黄灯熄灭。没有满足要求时需要按复位按钮进行复位，复位时黄灯警示灯以2HZ闪烁。

设备就绪中，按启停按钮，工业机器人实训系统运行，绿灯警示灯亮、工业机器人50程序启动。运行时，需要人工把第一托盘44托盘放到第一输送线41的传送开始位置，当第一传感器检测有第一托盘44时，第一传感器将检测的信号传递给主控制器60，主控制器60控制延时启动直流减速电机和伺服电机。伺服电机和直流减速电机启动后，滚筒将第一托盘44从第一输送线41上输送到第二输送线42上，然后传送带将第一托盘44输送到第二放料位置。当第一托盘44运动至当第二放料位置时，第二传感器检测到第一托盘44以及第一托盘44被第二输送线42上的电磁铁阻挡住。第二传感器将检测的信号传递给主控制器60，主控制器60控制延时停止伺服电机和直流减速电机。伺服电机和直流减速电机停止后，主控制器60控制机床30打开机床30的安全门，主控制器60再控制驱动机构52驱动取料夹爪51将工件放置部20上的待加工工件从第二取料位置搬运到机床30的加工平台上的第一放料位置。待加工工件位于第一放料位置后，主控制器60控制机床30安全门关闭，机床30的夹紧卡盘进行夹紧，夹紧后机床30对待加工工件进行加工处理。加工后，主控制器60控制驱动机构52驱动取料夹爪51将加工后工件从第一取料位置移至第二放料位置，即将加工后工件放置在第一托盘44上。加工后工件位于第二放料位置后，第二输送线42上的电磁铁得电，传送带延时启动伺服电机。第一托盘44离开第二放料位置，第二输送线42上的电磁铁复位。伺服电机启动后，将加工后工件和第一托盘44输送至第三输送线43上。当第三传感器检测到位于第三输送线43上的视觉检测位置有第一托盘44时，被第三输送线43上的电磁铁阻挡住，第三传感器将检测的信号传递给主控制器60，主控制器60控制延时停止伺服电机。伺服电机停止后，视觉检测系统延时拍照(检测加工后工件的内径)，拍照完成，第三输送线43上的电磁铁得电，主控制器60控制延时启动伺服电机，等第一托盘44离开后，第三输送线43上的电磁铁复位。

在本实施例中，将工件放置部20上的多个放置位置进行编号，取料夹爪51抓取待加工工件时按照编号的编排顺序进行抓取，工业机器人实训系统自动识别放置位置是否有待加工工件，当其中一个放置位置没有待加工工件时，工业机器人实训系统自动从另一个放置位置抓取待加工工件。

在工业机器人实训系统的运行过程中，急停按钮一旦动作，工业机器人实训系统立即停止，急停按钮复位后，还需要按复位按钮进行复位。复位操作可以采用自动复位，但是，自动复位比较困难，也不安全。从安全角度考虑，采用手动复位操作，工业机器人50通过示教编程器手动复位到工作原点，机床30要在机床操作盒上进行手动复位。

如果工业机器人实训系统存在故障，红色警示灯将常亮。工业机器人实训系统故障包括：传送带故障、伺服电机故障、工业机器人50报警错误、工业机器人50电池报警、第二输送线42上的电磁铁得电超时报警、第三输送线43上的电磁铁得电超时报警、机床30报警、机床30的安全门开关超时报警、急停中、安全光幕动作和通讯故障。

工业机器人实训系统的人机界面的实训内容包括：就绪指示、运行指示、故障指示、启动按钮、停止按钮、复位按钮、机床30旁路旋钮、安全光幕旁路旋钮、滚动条显示报警内容、各种就绪条件的指示以及下游工位的就绪条件的指示。人机界面是指触摸屏上的画面、状态和按钮等。

而本实施例的工业机器人实训系统不仅集成了数控加工和工业机器人，而且还集成了视觉、伺服、PLC技术、工业以以太网、触摸屏、仓储管理等技术，工业机器人实训系统既有实际产生的功能，又有模拟加工的功能。在实际教学中，主要以模拟加工为主，有效地避免实训过程中的材料损耗、环境污染。这样给中高职学生的教学和实训带来了极大的方便。工业机器人实训系统可以完成如下实训内容：数控PLC和加工程序的编程和维护实训、工业机器人各种模式的操作、机器人示教、编程、工业机器人的仓储搬运、PLC编程技术、伺服拖动技术、以太网通讯技术以及图纸的测绘和系统设计。优选地，工业机器人实训系统的实训内容包括：工业机器人50实训项目和伺服实训项目。工业机器人50包括工业机器人50单轴操作、直角坐标操作、工具坐标操作、工业机器人50工具坐标设定、工业机器人50原点设定、工业机器人50直线示教内容、工业机器人50圆弧示教内容、工业机器人50曲线示教内容、工业机器人50编程以及工业机器人50安全保护区域设置。伺服实训项目包括伺服参数设置、伺服自动整定、伺服通讯控、伺服定位控制、伺服速度控制、伺服转矩控制、触摸屏组态技术、PLC通讯、视觉检测系统通讯、伺服通讯以及触摸屏通讯。

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

Claims (10)

1.一种工业机器人实训系统，其特征在于，包括：

机床(30)，所述机床(30)上形成用于放置待加工工件(10)的第一放料位置以及放置加工后工件的第一取料位置；

输送装置(40)，位于所述机床(30)的一侧，所述输送装置(40)上形成用于放置所述加工后工件的第二放料位置；

工业机器人(50)，包括取料夹爪(51)和与所述取料夹爪(51)配合的驱动机构(52)，所述取料夹爪(51)在所述驱动机构(52)的驱动下在所述第一放料位置、所述第一取料位置以及所述第二放料位置之间移动。

2.根据权利要求1所述的工业机器人实训系统，其特征在于，还包括用于放置所述待加工工件(10)的工件放置部(20)，所述工件放置部(20)上形成第二取料位置。

3.根据权利要求2所述的工业机器人实训系统，其特征在于，还包括围栏(70)和用于检测所述工业机器人(50)的工作范围内是否有物体进入的安全光幕，所述围栏(70)设置在所述工业机器人(50)和所述机床(30)的周向外侧，所述围栏(70)具有进出口以及避让所述输送装置(40)的缺口，所述安全光幕设置在所述进出口处。

4.根据权利要求3所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述进出口和所述输送装置(40)分别位于所述机床(30)的相对的两侧。

5.根据权利要求3所述的工业机器人实训系统，其特征在于，还包括主控制器(60)，所述主控制器(60)与所述机床(30)、所述驱动机构(52)和所述安全光幕均电连接。

6.根据权利要求5所述的工业机器人实训系统，其特征在于，还包括触摸屏、警示灯和按钮盒，所述触摸屏、所述警示灯和所述按钮盒均设置在所述进出口处，所述触摸屏、所述警示灯和所述按钮盒与所述主控制器(60)均电连接。

7.根据权利要求5所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述输送装置(40)包括相互独立控制的第一输送线(41)、第二输送线(42)和第三输送线(43)，所述第一输送线(41)上设置有第一传感器，所述第二输送线(42)上设置有第二传感器，所述第三输送线(43)上设置有第三传感器，所述主控制器(60)与所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器均电连接。

8.根据权利要求5所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述工件放置部(20)包括：

多个放置位置，所述放置位置对应放置有一个所述待加工工件(10)；

多个第四传感器，所述多个第四传感器与所述多个放置位置一一对应地设置，所述多个第四传感器均与所述主控制器(60)电连接。

9.根据权利要求5所述的工业机器人实训系统，其特征在于，还包括检测位于所述输送装置(40)上的所述加工后工件是否合格的视觉检测系统，所述视觉检测系统位于所述输送装置(40)的一侧。

10.根据权利要求9所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述视觉检测系统包括显示器、分控制器和摄像部，所述分控制器与显示器以及摄像部均电连接，所述分控制器与所述主控制器(60)通过工业以太网通讯连接。