一种工业机器人教学工作站 |
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| 申请号 | CN201710693364.6 | 申请日 | 2017-08-14 | 公开(公告)号 | CN107492298A | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 北京华航唯实机器人科技股份有限公司; | 发明人 | 谭龙庆; 许妍妩; 李慧; 王晓熳; 迟澄; 姚蝶; 庞浩; 成萍; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及教学设备领域，尤其涉及一种工业 机器人 教学工作站，其包括 工业机器人 本体、控制柜、工业机器人 示教器 和 工作台 ；工业 机器人本体 与控制柜电连接，工业机器人本体与控制柜通讯连接；工业机器人示教器与控制柜通讯连接，工业机器人示教器内存储有工业机器人本体的动作指令；控制柜包括操作面板，控制柜的至少部分电气元件及至少部分电气元件间的接线情况平铺展示在操作面板；工作台用于拆装和/或维修工业机器人本体和/或控制柜的电气元件。该工作站能够实现工业机器人的操作、钳工装配和 电子 电工等技能要点的教学，有助于学生了解工业机器人的机械结构、控制系统的内部构成和工业机器人维护维修的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种工业机器人教学工作站，其特征在于：包括工业机器人本体、控制柜、工业机器人示教器和工作台； |
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| 说明书全文 | 一种工业机器人教学工作站技术领域背景技术[0002] 目前，机器人在工业系统中的应用逐渐普及，特别是随着《中国制造2025》规划全面铺开，机器人在制造业中的应用越来越广泛，继而机器人维护维修人员的需求逐渐提升。各中高职院校承担着输送和培养机器人维护维修人才的重要责任，对工业机器人维护维修的教育也越来越重视。但目前相关的教学设备十分匮乏，远不能满足教学需求。 发明内容[0003] (一)要解决的技术问题 [0004] 为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种工业机器人教学工作站，能够通过实际拆装展现工业机器人维护维修的真实过程，使教学内容与就业内容接轨，满足学校对学生开展工业机器人教育的需求。 [0005] (二)技术方案 [0006] 为了达到上述的目的，本发明采用的主要技术方案包括： [0007] 本发明提供了一种工业机器人教学工作站，其包括工业机器人本体、控制柜、工业机器人示教器和工作台；所述工业机器人本体与所述控制柜电连接，所述工业机器人本体与所述控制柜通讯连接；所述工业机器人示教器与所述控制柜通讯连接，所述工业机器人示教器内存储有工业机器人本体的动作指令；所述控制柜包括操作面板，所述控制柜的至少部分电气元件及至少部分电气元件间的接线情况平铺展示在所述操作面板；所述工作台用于拆装和/或维修所述工业机器人本体和/或控制柜的电气元件。 [0008] 进一步的，所述电气元件可拆卸地安装在所述操作面板。 [0009] 进一步的，所述操作面板包括高压电气元件区域和低压电气元件区域，所述控制柜的高压电气元件设置在所述高压电气元件区域，所述控制柜的低压电气元件设置在所述低压电气元件区域。 [0010] 进一步的，所述操作面板包括高压电气元件保护柜，所述高压电气元件区域位于所述高压电气元件保护柜内，所述高压电气元件保护柜包括柜门和柜门开关，所述柜门开关用于锁合所述柜门和解锁对所述柜门的锁合。 [0012] 进一步的，平铺展示在所述操作面板的电气元件包括电机上电指示灯、旋转开关、主断路器、控制回路断路器、主接触器、滤波器、开关电源、控制器、I/O通信模块、逻辑安全板、集线盒、伺服驱动器、隔离变压器、电阻、信号测试灯、分线端子和重载连接器接口中的一种或多种。 [0013] 进一步的，该工作站还包括擦拭纸架和设置在所述擦拭纸架的擦拭纸，所述擦拭纸架设置在所述工作台的旁侧。 [0014] 进一步的，该工作站还包括用于放置拆装和/或维修的工具和/或仪器的货架。 [0015] 进一步的，所述货架放置有拆装和/或维修的工具和/或仪器，包括内六角球头扳手、套筒扳手、内六角扳手、塞尺、扭矩扳手、扭矩扳手加长杆、扭矩扳手套筒、张力仪、气密性测试仪、编码器测试仪、平面密封胶、螺纹锁固剂、缠绕膜、水晶头、扎线带、注射器、气动注油机、焊锡丝、电烙铁、热风机、数字万用表、网线钳、网线测线仪、钢丝螺套安装扳手、退针器、一字螺丝刀、十字螺丝刀、橡胶锤、冷压端子压线钳、欧式端子压线钳、斜口钳、尖口钳、剥线钳、退针器、线号机、旋转座工装、油封工装、轴承工装、手持伺服工装中的一种或多种。 [0016] 进一步的，所述控制柜的底部设置有多个万向轮，所述控制柜的底部设置有地脚。 [0017] (三)有益效果 [0018] 本发明的有益效果是：本发明的一种工业机器人教学工作站，其设置有工业机器人本体、控制柜、工业机器人示教器和工作台。通过工业机器人示教器间接控制工业机器人，可支持完成工业机器人操作的教学；通过平铺展示控制柜的电气元件以及对电气元件的拆装维修，可支持完成工业机器人的控制系统认识和电气维护维修的教学；通过在工作台上拆装维修工业机器人，可支持完成完成工业机器人的机械结构认识和机械维护维修的教学；综上，该工作站能够实现工业机器人的操作、钳工装配和电子电工等技能要点的教学，还有助于学生了解工业机器人的机械结构、控制系统的内部构成和工业机器人维护维修的方法，功能齐全。附图说明 [0019] 图1为本发明的工业机器人教学工作站的结构示意图； [0020] 图2为控制柜的结构示意图； [0021] 图3为控制柜的分区情况的示意图。 [0022] 【附图标记说明】 [0023] 1-工作站围栏、2-控制柜、3-工业机器人本体、4-工作台、5-擦拭纸架、6-货架、7-旋转座工装、8-油封工装、9-轴承工装、10-拆装和维修工具、11-拆装和维修仪器、12-电机上电指示灯、13-旋转开关、14-主断路器、15-控制回路断路器、16-主接触器、17-滤波器、18-开关电源、19-控制器、20-I/O通信模块、21-逻辑安全板、22-集线盒、23-伺服驱动器、 24-隔离变压器、25-电阻、26-门禁开关、27-绕线柱、28-分线端子、29-工业机器人示教器、 30-重载连接器接口、31-重载连接器支架、32-万向轮、33-地脚、34-水平柜台、35-信号测试灯和开关、36-信号测试灯和开关支架、201-操作面板、202-高压电气元件区域、203-低压电气元件区域、204-高压电气元件保护柜、205-柜门。 具体实施方式[0024] 为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。 [0025] 需要指出的是，在本实施例中工业机器人选用六轴串联机器人为例进行描述，但并不意味着本发明仅适用于六轴串联机器人的教学。本领域的技术人员能够根据本发明的教导，在无需付出创造性劳动的情况下即可把本发明的工业机器人教学工作站应用在其他类型的工业机器上，只要对应地改变控制柜中的电气元件的选用和布置以及对应修改工业机器人示教器的动作指令即可，因此，上述的替换也落入本发明的保护范围之中。 [0026] 本发明的一种工业机器人教学工作站，如图1至图3所示，其包括工业机器人本体3、控制柜2、工业机器人示教器29和工作台4。 [0027] 工业机器人本体3通过动力缆线和编码缆线与控制柜2连接，动力缆线负责对工业机器人本体3的供电，即电连接，编码缆线负责对工业机器人本体3的控制，即通讯连接，使工业机器人本体3受控于控制柜2，当然，控制柜2也可通过无线通讯的方式控制工业机器人本体3。 [0028] 工业机器人示教器29与控制柜2通讯连接，工业机器人示教器29内存储有工业机器人本体3的动作指令，工业机器人示教器29如现有技术的示教器，其设置有显示屏和指令控制部件，显示屏实时显示工业机器人的各种状况，同时通过指令控制部件实现对工业机器人本体3的控制。 [0029] 控制柜2包括操作面板201，控制柜2的至少部分电气元件及至少部分电气元件间的接线情况平铺展示在操作面板201，本发明的操作面板201把传统意义的控制柜2中的电气元件及接线情况重新设计并采用平铺的方式进行布置并展示，使工业机器人的控制系统的结构更清晰，教、学人员均能够一目了然；优选地，操作面板201上可根据控制系统内的电气元件的重要性以及容易出问题的几率把部分电气元件展示在操作面板201上，而一些不太重要的电气元件可隐藏在操作面板201的背后，方便教学。 [0030] 工作台4用于拆装和/或维修工业机器人本体3和/或控制柜2的电气元件，即工作台4可用来拆装和维修工业机器人本体3，还可以用来拆装和维修控制柜2的电气元件，教、学人员把工业机器人本体3的部件从工业机器人本体3拆下后，可放在工作台4上进行进一步的拆装或维修或讲解，教、学人员把控制柜2中的电气元件从控制柜2中拆下后，可放在工作台4上进行的进一步拆装或维修或讲解。 [0031] 基于上述结构，本发明的一种工业机器人教学工作站，其设置有工业机器人本体3、控制柜2、工业机器人示教器29和工作台4。通过工业机器人示教器29间接控制工业机器人，可支持完成工业机器人操作的教学；通过平铺展示控制柜2的电气元件以及对电气元件的拆装维修，可支持完成工业机器人的控制系统认识和电气维护维修的教学；通过在工作台4上拆装维修工业机器人，可支持完成完成工业机器人的机械结构认识和机械维护维修的教学；综上，该工作站能够实现工业机器人的操作、钳工装配和电子电工等技能要点的教学，还有助于学生了解工业机器人的机械结构、控制系统的内部构成和工业机器人维护维修的方法，功能齐全。 [0032] 在本实施例中，电气元件可拆卸地安装在操作面板201。在断电的情况下，教、学人员可把电气元件从操作面板201拆下，作进一步的拆装或维修或讲解。优选地，电气元件采用螺钉和导轨进行安装固定，方便进行电气元件的拆装。 [0033] 在本实施例中，如图3所示，操作面板201包括高压电气元件区域202和低压电气元件区域203，控制柜2的高压电气元件设置在高压电气元件区域202内，控制柜2的低压电气元件设置在低压电气元件区域203内。把不同电压的电气元件分别放在高压电气元件区域202和低压电气元件区域203，能够方便教、学人员区分电气元件，同时，也能提高教学过程中的安全性。优选地，操作面板201包括高压电气元件保护柜204，高压电气元件区域202位于高压电气元件保护柜204内，高压电气元件保护柜204包括柜门205和柜门开关，柜门开关用于锁合柜门205和解锁对柜门205的锁合。在通常情况下，柜门205锁合，使高压电气元件区域202被锁合在高压电气元件保护柜204，在教学的过程中教、学人员不易触碰到高压电气元件，提高教学过程中的安全性。进一步优选地，柜门开关采用门禁开关26，并可只给老师配置门禁控制器，防止学生随便打开高压电气元件保护柜204。进一步优选地，电气元件上还贴有相应的警示标签，包括接地标识、当心触电标识等，用于提醒教、学人员预防危险，保障人身和设备安全。 [0034] 在本实施例中，控制柜2还包括水平柜台34，水平柜台34包括台面和位于台面下方的储物柜，操作面板201立式地安装在台面。储物柜可侧面开门，用于放置各类的工具。从操作面板201中拆下的电气元件可直接在水平柜台34的台面上进行拆装或维修或讲解，无需到工作台4再进行拆装或维修或讲解。 [0035] 在本实施例中，如图2所示，平铺展示在操作面板201的电气元件包括电机上电指示灯12、旋转开关13、主断路器14、控制回路断路器15、主接触器16、滤波器17、开关电源18、控制器19、I/O通信模块20、逻辑安全板21、集线盒22、伺服驱动器23、隔离变压器24、电阻25、绕线柱27、信号测试灯和开关35、分线端子28和重载连接器接口30中的一种或多种，信号测试灯和开关35安装在信号测试灯和开关支架36上，重载连接器接口30安装在重载连接器支架31上。上述所列举的电气元件为六轴串联机器人的控制系统中较为重要的元件，在实际应用中可根据教学重点选择性地把上述电气元件中的一个或多个平铺展示在操作面板201上。当然，当把该工业机器人教学工作站应用在其他类型的工业机器上时，所需要设置的电气元件也对应改变，在不脱离本发明的把电气元件平铺展示在操作面板的发明思想下，替换操作面板上的电气元件的也落入本发明的保护范围内。 [0036] 在本实施例中，该工作站还包括擦拭纸架5和设置在擦拭纸架5的擦拭纸，擦拭纸架5设置在工作台4的旁侧。教、学人员可轻易取到擦拭纸，以擦拭部件或擦手。 [0037] 在本实施例中，该工作站还包括用于放置拆装和维修工具10、和拆装和维修仪器11的货架6，货架6的单层高度可调。进一步优选地，货架6放置有拆装和维修工具10、和拆装和维修仪器11，包括加长内六角球头扳手一套、M5套筒扳手、M4T型加长内六角扳手350mm、M5T型加长内六角扳手350mm、M6T型加长内六角扳手350mm、M8T型加长内六角扳手350mm、M10T型加长内六角扳手350mm、M14加长内六角扳手200mm、M16加长内六角扳手、0.2塞尺、扭矩扳手10-60N、扭矩扳手60-340N、扭矩扳手加长杆10寸、扭矩扳手加长杆5寸、M6扭矩扳手套筒、M8扭矩扳手套筒、M10扭矩扳手套筒、M14扭矩扳手套筒、张力仪、气密性测试仪、编码器测试仪、平面密封胶、螺纹锁固剂、缠绕膜、水晶头、扎线带、注射器、气动注油机、焊锡丝、电烙铁、热风机、数字万用表、网线钳、网线测线仪、钢丝螺套安装扳手、退针器、一字螺丝刀、十字螺丝刀、橡胶锤、冷压端子压线钳、欧式端子压线钳、斜口钳、尖口钳、剥线钳、退针器、线号机、旋转座工装7、油封工装8、轴承工装9、手持伺服工装中的一种或多种。教、学人员可根据教学需要把上述工具和仪器中的一种或多种配置在货架6上，方便取放。 [0038] 在本实施例中，控制柜2的底部设置有多个万向轮32，使控制柜2能被推动并转变位置。控制柜2的底部设置有地脚33，在控制柜2漏电时起到保护作用。进一步优选地，在工作站的四周还围有工作站围栏1。 [0039] 通过上述组件以及将组件间的信号的交互可把该工业机器人教学工作站的教学功能划分为五个模块：工业机器人维护维修准备模块、工业机器人本体维修模块、工业机器人本体总装模块、控制柜维修模块和工业机器人功能测试模块。各模块工作方法如下： [0040] 1、工业机器人维护维修准备模块 [0041] A、关闭工业机器人系统，断开总电源； [0042] B、断开工业机器人本体和控制柜的动力线缆和编码器线缆接线； [0043] C、断开工业机器人本体管线的固定，将管线梳理拔出。 [0044] 2、工业机器人本体维修模块 [0045] A、工业机器人本体拆解为基体总成、前臂驱动组件、腕关节组件三部分； [0046] B、工业机器人基体总成部分可能出现的问题维修，将基体总成部分可能出现的问题按照基体总成拆解顺序依次完成维修，各零部件维修完成后重新装配，包括： [0047] 工业机器人机座不稳的维护； [0048] 工业机器人底座限位座松脱的维护； [0049] 工业机器人大臂镶钢丝螺套； [0050] 工业机器人二轴漏油的维修； [0051] 工业机器人运动轴异响的维修； [0052] 工业机器人二轴防撞块组件松脱的维护； [0053] C、工业机器人前臂驱动组件可能出现的问题维修，各零部件维修完成后进行装配，包括： [0054] 工业机器人前臂驱动组件的拆解； [0055] 工业机器人四轴谐波减速机的更换； [0056] D、工业机器人腕关节组件可能出现的问题维修，各零部件维修完成 [0057] 后进行装配，包括： [0058] 工业机器人腕关节组件的拆解； [0059] 工业机器人腕关节组件同步带的更换。 [0060] 3、工业机器人本体总装模块 [0061] A、将工业机器人本体维修复原后的各组件进行重装，复原工业机器人本体； [0062] B、工业机器人本体布线是在完成本体复原后，将电机管线重新布置； [0063] C、工业机器人本体布线完成后，安装接线盒，将管线汇聚到接线盒并进行固定； [0064] D、工业机器人本体注油，使用注油机向机器人各轴油腔内加注润滑油； [0065] E、工业机器人本体围板组件安装。 [0066] 4、控制柜维修模块 [0067] A、控制柜接线检查，检查电气元件是否紧固、接线端口插紧及警示标签是否损坏； [0068] B、控制柜控制回路上电检测和主回路上电检测； [0069] C、控制柜常见故障及其排除方法，模拟控制系统常见的故障，对不同故障给出合适的解决方法。 [0070] 5、工业机器人功能测试模块 [0071] A、将维修检测过的工业机器人本体和维修检测过的控制柜通过动力线缆和编码器线缆进行连接。 [0072] B、开启工业机器人系统，使用工业机器人示教器操纵工业机器人执行回零操作； [0074] D、工业机器人I/O信号配置，配置工业机器人的信号测试灯和开关，配置工业机器人的信号测试灯和开关的信号输入。 [0075] 在不冲突的情况下，上述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。 [0076] 需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。 |
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