CN213751484U - 工业机器人集成应用平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种工业机器人集成应用平台，其特征在于控制柜单元的型材底板上设有变频输送单元，工件供料单元位于变频输送单元的进料端，工件压装单元位于变频输送单元的出料端，工件压装单元的一侧设有成品工件放置单元、不合格工件放置单元，变频输送单元与交流电机驱动单元连接，型材底板上还设有六自由度工业机器人单元，六自由度工业机器人单元的周围设置有在其活动范围之内的机械手换手单元、弧面轨迹行走单元、激光笔放置单元，变频输送单元、工件压装单元、成品工件放置单元和不合格工件放置单元也在六自由度工业机器人单元的活动范围之内。本实用新型具有结构合理，教学效果好、效率高的优点。

Description

工业机器人集成应用平台

技术领域

本实用新型属于实训装置领域，具体涉及一种工业机器人集成应用平台。

背景技术

随着我国工业水平及工业自动化水平的不断提高，工业机器人应用越来越广泛，相应的技能人才缺口越来越大，各行业、企业对这类人才的需求十分迫切。传统的工业机器人控制技能人才培训存在重理论、轻实操的缺陷，学员在培训时，在学习理论知识后无法及时的进行实际的工业应用实训，教学效果差；虽然学员有时也可以得到一些实训的机会，但是目前的实训装置大多用简陋的指示灯模拟***，其教学效果非常有限，这就造成目前工业机器人控制技能人才存在培训时间长、效果差的缺陷。

实用新型内容

本实用新型都目的在于提供一种工业机器人集成应用平台，其采用六自由度机器人为核心，配合工业应用部件，更接近实际生产中的应用，提高实训效率和效果。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：

即一种工业机器人集成应用平台，其特征在于包括控制柜单元，控制柜单元的柜体前侧设有控制面板，柜体的上端面设有型材底板，型材底板上设有变频输送单元，工件供料单元位于变频输送单元的进料端，工件压装单元位于变频输送单元的出料端，工件压装单元的一侧设有成品工件放置单元、不合格工件放置单元，变频输送单元与交流电机驱动单元连接，型材底板上还设有六自由度工业机器人单元，六自由度工业机器人单元的周围设置有在其活动范围之内的机械手换手单元、弧面轨迹行走单元、激光笔放置单元，变频输送单元、工件压装单元、成品工件放置单元和不合格工件放置单元也在六自由度工业机器人单元的活动范围之内，所述型材底板还设有变频控制单元、气源控制单元和接线端子单元，型材底板上设有罩住上述各单元的护罩单元，护罩单元的顶部设有指向下方的工业相机单元。

本实用新型的气源控制单元为调压阀，其与外部气源连接，调压后为本实用新型的气动元件提供动力。

本实用新型的接线单元为接线端子模块，其优选采用魏德米勒(WEIDMULLER)接线端子ZDU 2.5。接线单元的接线模块可以连接各个模块，与PLC等控制装置连接。

本实用新型的变频控制单元优选为西门子6SL3210-5BB13-7UV1。

本单元的护罩单元由铝型材及透明有机玻璃组成，前端配备活动门，侧面配置推拉门。

本实用新型的弧面轨迹行走单元包括安装在型材底板上轨迹单元支架4-2，轨迹单元支架上设有弧面的轨迹平台。

为方便学员对六自由度工业机器人的轨迹进行编程和实训，本实用新型在轨迹平台上贴放不同的轨迹模拟图，学员根据轨迹模拟图进行PLC编程，六自由度工业机器人根据PLC设定的程序，通过机械手抓取激光笔，使其发出的光点按照轨迹模拟图上轨迹行走。本单元可实现六自由度工业机器人的轨迹规划，机器人轨迹编程、机器人坐标系设置、机器人仿真轨迹编程实训等功能。

本实用新型的成品工件放置单元、不合格工件放置单元均包括支架和工件放置平台，六自由度工业机器人分别将合格工件和不合格工件有次序的放置到对应的平台上。

不合格工件的设定为：当料仓推出与前一件不匹配工件时，通过PLC控制工业相机或皮带机上安装的测深气缸识别，传输给六自由度工业机器人，六自由度工业机器人将错件放置到不合格工件放置单元，当该单元盛放满时，机器人可将工件放回指定料库；

控制柜单元的柜体框架采用碳钢板折弯结构，表面喷塑处理，型材底板为欧标工业铝型材框架拼接结构，方便各种元器件的任意位置的安装和调整，柜体框架底部安装福马轮，控制面板的面板采用铝合金表面拉丝面板，按钮包括各个单元的启动按钮、停止按钮、自动运行启动及停止按钮，急停按钮，按钮与控制模块之间直接连接；触摸屏选用西门子品牌，型号KTP700，触摸屏的面板可设定显示***画面，触摸屏的面板可设定显示***画面，可通过触摸屏控制各工位及整机动作及运行。

本实用新型的各单元的支架均采用欧标工业铝型材框架结构，采用压铸角铝和高强度螺栓连接，连接牢固可靠。

进一步的，本实用新型的控制柜单元包括两个控制柜，控制面板位于第一控制柜上的前侧，变频输送单元、工件供料单元、工件压装单元、成品工件放置单元、不合格工件放置单元、变频控制单元、气源控制单元和接线端子单元均设置在第一控制柜的型材底板上，六自由度工业机器人单元、机械手换手单元、弧面轨迹行走单元、激光笔放置单元设置在第二柜体的型材底板上，第二柜体的前侧设有折叠台板。

本实用新型的两个控制柜，可以分开分别进行教学，也可以合在一起整体教学，使用灵活方便。

本实用新型的折叠台板通过合页铰接在第二柜体的前侧，其展开后可以增大使用面积，放置笔记本电脑等办公用品，控制柜内部安装电气控制元件，如PLC控制模块、接线端子、工业交换机、各种电气元件等，控制柜底部安装有福马轮，可以方便整机移动。

进一步的，本实用新型的六自由度工业机器人单元包含六自由度机器人，其通过机器人固定底板安装在型材底板上，其前端设有机器人换手夹具。

本单元的六自由度机器人为ABB工业机器人，型号为ABB120，其前端的机器人换手夹具为日本星塔OX-03A换手夹具。

进一步的，本实用新型的机械手换手单元包括安装在型材底板上的换手单元支架，换手单元支架上设有多个一端开放的夹具卡槽，多个不同的机械手分别通过夹具卡槽竖向悬挂在换手单元支架上，每个机械手从上向下依次为机械手换手夹具、机械手平行气爪和机械手夹爪，所述每个机械手的机械手平行气爪上均设有磁性接近传感器。

本单元的机械手换手夹具优选为日本星塔OX-03A1换手夹具、

机械手平行气爪优选为FESTO平行气爪DHPS-20-A。

进一步的，本实用新型的工件供料单元包括供料支架，供料支架上设有竖向的丼式工件料仓，工件料仓的底部出料口一侧设有工件推出气缸，工件推出气缸的伸缩杆与推杆连接，推杆的底部设有推杆导向件，工件推出气缸上设有磁性接近传感器，工件料仓的底部一侧设有供料光纤传感器。

进一步的，本实用新型的工件供料单元设有两个，其对称分布在变频输送单元的进料端的两侧。

本实用新型的工件供料储藏单元可实现连续给工件传输单元供料并识别、区分工件。工件根据需要，在POM黑色、POM白色及铝质工件中选择一种或多种，不同材质，不同颜色的工件储存在工件料仓中，通过供料光纤传感器可以检测工件料仓中是否还有无工件，判断工件推出气缸是否动作，通过工件推出气缸带动推杆，将工件料仓中的工件推出到变频输送单元上，工件推出气缸通过磁性接近传感器感应判断推出或缩回，推杆导向件可以对推杆起导向作用。

两个工件供料单元用于将工件库中的工件依次推出。提供不同颜色、不同材质的标准工件，多工位的供料设计，使得供料方式多样化，两个工件供料单元可以进行单一的上料，可同时供料，也可以进行不同颜色的组合上料，以及对上料速度进行控制，实现上料形式的多样化。

本实用新型在推杆导向件中间加工一条导向槽，推杆沿导向槽移动，实现对推杆的导向。

本实用新型的供料光纤传感器优选采用德国西克WLL180T-M432。

工件推出气缸优选为FESTO圆形气缸，型号为：DSNU-10-80-P-A。

进一步的，本实用新型的变频输送单元包括传输单元支架，传输单元支架设有输送皮带机，沿输送皮带机的运行方向，输送皮带机的上方依次设有电感传感器、光电传感器和测深气缸，测深气缸上设有磁性接近传感器，输送皮带机的出料端设有工件定位件，工件定位件的一侧设有工件定位光纤传感器，输送皮带机的一个皮带辊轴一端与交流电机驱动单元连接，一端与编码器连接。

交流电机驱动单元的驱动电机优选为精研电机，型号为80YS25GY22+80GK18H。其与变频控制单元信号连接。

本单元的光电传感器(GRTE18-P1142)、电感传感器(IME12-08NPSZW2S)、电容传感器(CM12-08EBPKW1)分别为西克传感器。

本单元的测深气缸安装有两个磁性接近传感器，测深是通过伸缩杆的伸出到位与不到位来判断，当气缸完全伸出后，底端的磁性接近传感器有感应信号，当不完全伸出时，底端的磁性接近传感器没有感应信号，

测深气缸优选为FESTO的DSNU-10-40-P-A，磁性接近开关优选为FESTO的543862SME-8M-DS-24V-K-2.5-OE。

进一步的，本实用新型的工件压装单元包括压装单元支架，压装单元支架的上端设有上支撑板，两侧设有有机玻璃板，上支撑板上设有压装气缸，上支撑板下方设有工件定位工装，工件定位工装上设有压装槽，工件定位工装底部设有移动导向板，工件定位工装的一侧与移位气缸连接，移位气缸上设有磁性接近传感器。

本单元的压装气缸、移位气缸优选为FESTO紧凑型气缸ADNGF-20-120-P-A2及紧凑型气缸ADNGF-20-60-P-A。

进一步的，本实用新型的工业相机单元包括相机单元固定支架、相机单元旋转支架和工业相机。

相机单元旋转支架优选采用怡合达的旋转扭矩铰链，其型号为HFK81-07。

进一步的，本实用新型的激光笔放置单元包括安装在型材底板上的激光笔单元支架，激光笔单元支架上竖向安装有激光笔和开关触碰棒。

本单元的激光笔采用圆柱型激光笔，其开关设置在尾部，六自由度工业机器人使用机械手可抓取开关触碰棒，移动到激光笔上方，下行碰触激光笔尾部开关，将激光笔打开后夹爪复位将开关触碰棒放回，再利用机械手抓取激光笔，使其发出的光点按照轨迹模拟图上轨迹行走。

本实用新型具有结构合理，教学效果好、效率高的优点。本实用新型采用工业应用机器人、交流电机、气缸、传感器等配件，利用六自由度工业机器人***、机械手换手单元、弧面轨迹行走单元、激光笔放置单元、工件供料单元、变频输送单元、工件压装单元、成品工件放置单元、相机单元、护罩单元完美的集成，可满足机器人与可编程序控制***的操作、实训和学习。涉及的技术内容包括：机器人应用技术、可编程序控制器技术、现场总线技术、气动实训技术、传感器技术、电气操作技术、相机应用技术，将理论与实际相结合，做到学以致用的效果。

本实用新型适用于普通高等院校、高职院校以及中职院校的机电一体化以及工业自动化专业的学习实训操作。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型去除护罩单元后的结构示意图；

图3为本实用新型的六自由度工业机器人单元的结构示意图；

图4为本实用新型的弧面轨迹行走单元结构示意图；

图5为本实用新型的成品工件放置单元结构示意图；

图6为本实用新型的变频输送单元结构示意图；

图7为本实用新型的工件压装单元结构示意图；

图8为本实用新型的工件供料单元结构示意图；

图9为本实用新型的交流电机驱动单元结构示意图；

图10为本实用新型的气源控制单元的结构示意图；

图11为本实用新型的变频控制单元的结构示意图；

图12为本实用新型的机械手换手单元的结构示意图；

图13为本实用新型的相机单元的结构示意图；

图14为本实用新型的激光笔单元的结构示意图。

如图中所示：1.控制柜单元；1-1.控制面板；1-2.型材底板；1-3.折叠台板；2.防护罩单元；3.六自由度工业机器人单元；3-1.机器人；3-2.机器人固定底板；3-3.机器人换手夹具；4.弧面轨迹行走单元；4-1.轨迹平台；4-2.轨迹单元支架；5.成品工件放置单元；5-1.成品工件；5-2.成品工件放置平台；5-3.工件压装单元支架；6.变频输送单元；6-1.编码器；6-2.输送皮带机；6-3.测深气缸；6-4.光电传感器；6-5.电感传感器；6-6.工件定位件；6-7.传输单元支架；6-8.磁性接近传感器；6-9.工件定位光纤传感器；7.工件压装单元；7-1.压装气缸；7-2.移位气缸；7-3.磁性接近传感器；7-4.有机玻璃板；7-5.上支撑板；7-6.工件定位工装；7-7.移动导向板；7-8.压装单元支架；8.工件供料单元；8-1.工件料仓；8-2.供料光纤传感器；8-3.推杆；8-4.推杆导向件；8-5.工件推出气缸；8-6.磁性接近传感器；8-7.供料支架；9.交流电机驱动单元；9-1.驱动电机，9-2.电机支架，9-3.电机安装支撑；10.气源控制单元；10-1.气源支架，10-2.调压阀；11.变频控制单元；11-1.变频器支架，11-2变频器；12.机械手换手单元；12-1.换手单元支架；12-2.机械手换手夹具；12-3.机械手平行气爪；12-4.机械手夹爪；12-5.磁性接近传感器；13.工业相机单元，13-1.相机单元固定支架，13-2.相机单元旋转支架，13-3.工业相机；14.不合格工件放置单元；15.激光笔放置单元；15-1.激光笔；15-2.开关触碰棒；15-3.激光笔单元支架。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1、图2所示：控制柜单元1包括两个控制柜，控制面板1-1位于第一控制柜上的前侧，变频输送单元6、交流电机驱动单元9、工件供料单元8、工件压装单元7、成品工件放置单元5、不合格工件放置单元14、变频控制单元11、气源控制单元10和接线端子单元16均设置在第一控制柜的型材底板1-2上，六自由度工业机器人单元3、机械手换手单元12、弧面轨迹行走单元4、激光笔放置单元15设置在第二柜体的型材底板1-2上，第二柜体的前侧设有折叠台板1-3。机械手换手单元12、弧面轨迹行走单元4、激光笔放置单元15、变频输送单元6、工件压装单元7、成品工件放置单元5和不合格工件放置单元均在六自由度工业机器人单元3的活动范围之内，型材底板1-2上设有罩住上述各单元的护罩单元2，护罩单元2的顶部设有指向下方的工业相机单元13。控制柜内部安装电气控制元件，控制柜底部安装有福马轮，可以方便整机移动。

如图3所示：六自由度工业机器人单元3包含六自由度机器人3-1，其通过机器人固定底板3-2安装在型材底板1-2上，其前端设有机器人换手夹具3-3。

如图4所示：弧面轨迹行走单元4包括安装在型材底板1-2上轨迹单元支架4-2，轨迹单元支架4-2上设有弧面的轨迹平台4-1。

如图5所示：成品工件放置单元5的成品工件放置平台5-2通过工件压装单元支架5-3安装在型材底板1-2上，成品工件放置平台5-2上设有成品工件5-1。本实用新型的不合格工件放置单元14结构与成品工件放置单元5的结构相同，只是其用于放置不合格工件。

如6所示：变频输送单元6的传输单元支架6-7设有输送皮带机6-2，沿输送皮带机6-2的运行方向，输送皮带机的上方依次设有电感传感器6-5、光电传感器6-4和测深气缸6-3，输送皮带机6-2的出料端设有工件定位件6-6，输送皮带机6-2的一个皮带辊轴一端与交流电机驱动单元9的驱动电机9-1连接，一端与编码器6-1连接。

如图7所示：压装单元7的压装单元支架7-8的上端设有上支撑板7-5，两侧设有有机玻璃板7-4，上支撑板7-5上设有压装气缸7-1，上支撑板7-5下方设有工件定位工装7-6，工件定位工装7-6上设有压装槽，工件定位工装7-6底部设有移动导向板7-7，工件定位工装7-6的一侧与移位气缸7-2连接，移位气缸7-2上设有磁性接近传感器7-3。

如图8所示：工件供料单元8设有两个，其对称分布在变频输送单元6的进料端的两侧，每个供料单元8的供料支架8-7上设有竖向的丼式工件料仓8-1，工件料仓8-1的底部出料口一侧设有工件推出气缸8-5，工件推出气缸8-5的伸缩杆与推杆8-3连接，推杆8-3的底部设有推杆导向件8-4，工件推出气缸8-5上设有磁性接近传感器8-6，工件料仓8-1的底部一侧设有供料光纤传感器8-2。

如图9所示：交流电机驱动单元9的驱动电机9-1通过电机安装支撑9-3安装在电机支架9-2上，电机支架9-2安装在型材底板1-2上。

如10所示：气源控制单元10的调压阀10-2通过气源支架10-1安装在型材底板1-2上。

如图11所示：变频控制单元11的变频器11-2通过变频器支架11-1安装在型材底板1-2上。

如图12所示：机械手换手单元12的换手单元支架12-1上设有两个一端开放的夹具卡槽，两个不同的机械手分别通过夹具卡槽竖向悬挂在换手单元支架12-1上，每个机械手从上向下依次为机械手换手夹具12-2、机械手平行气爪12-3和机械手夹爪12-4，所述每个机械手的机械手平行气爪12-3上均设有磁性接近传感器12-5。

如图13所示：工业相机单元13的指向下方的工业相机13-3通过相机单元旋转支架13-2安装在相机单元固定支架13-1上，相机单元固定支架13-1安装在护罩单元的顶部框架上。

如图14所示：激光笔放置单元15包括安装在型材底板1-2上的激光笔单元支架15-3，激光笔单元支架15-3上竖向安装有激光笔15-1和开关触碰棒15-2。

本实用新型工件出库、压装、分拣的过程如下：

工件供料单元8的工件推出气缸8-5控制推杆8-3将工件料库8-1的工件推至变频输送单元6的输送皮带机6-2的进料端，交流电机驱动单元9的驱动电机9-1在变频器11-2的控制下驱动输送皮带机6-2的皮带转动，向前输送工件，输送皮带机6-2上方通过电感传感器6-5可以区分工件的材质，通过光电传感器6-4可以区分工件的颜色，通过测深气缸6-3可以检测工件的正反，当工件运输到输送皮带机6-2末端的工件定位件6-6时，通过工件定位光纤传感器6-9对工件进行检测，六自由度工业机器人3-1更换合适的机械手，将第一个工件转移到工件压装单元7的工件定位工装7-6上的压装槽中，第二个工件从工件供料单元8中推出，同样经过上述检测后，六自由度工业机器人3-1更换合适的机械手将第二个工件转移至工件压装单元7的工件定位工装7-6上的压装槽中，移位气缸7-2控制工件定位工装7-6移动到压装气缸7-1正下方，压装气缸7-1下行，使两个工件装配组合。工件装配后，移位气缸7-2控制工件定位工装7-6向前移动，六自由度工业机器人3-1转移至工件压装单元7处，将装配好的工件转移至成品工件放置单元5的成品工件放置平台5-2上。

在输送皮带机6-2运输工件工件过程中，检测不合格的工件由六自由度工业机器人3-1转移至不合格暂存单元14。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种工业机器人集成应用平台，其特征在于包括控制柜单元，控制柜单元的柜体前侧设有控制面板，柜体的上端面设有型材底板，型材底板上设有变频输送单元，工件供料单元位于变频输送单元的进料端，工件压装单元位于变频输送单元的出料端，工件压装单元的一侧设有成品工件放置单元、不合格工件放置单元，变频输送单元与交流电机驱动单元连接，型材底板上还设有六自由度工业机器人单元，六自由度工业机器人单元的周围设置有在其活动范围之内的机械手换手单元、弧面轨迹行走单元、激光笔放置单元，变频输送单元、工件压装单元、成品工件放置单元和不合格工件放置单元也在六自由度工业机器人单元的活动范围之内，所述型材底板还设有变频控制单元、气源控制单元和接线端子单元，型材底板上设有罩住上述各单元的护罩单元，护罩单元的顶部设有指向下方的工业相机单元。

2.根据权利要求1所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于控制柜单元包括两个控制柜，控制面板位于第一控制柜上的前侧，变频输送单元、工件供料单元、工件压装单元、成品工件放置单元、不合格工件放置单元、变频控制单元、气源控制单元和接线端子单元均设置在第一控制柜的型材底板上，六自由度工业机器人单元、机械手换手单元、弧面轨迹行走单元、激光笔放置单元设置在第二柜体的型材底板上，第二柜体的前侧设有折叠台板。

3.根据权利要求1所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于六自由度工业机器人单元包含六自由度机器人，其通过机器人固定底板安装在型材底板上，其前端设有机器人换手夹具。

4.根据权利要求1所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于机械手换手单元包括安装在型材底板上的换手单元支架，换手单元支架上设有多个一端开放的夹具卡槽，多个不同的机械手分别通过夹具卡槽竖向悬挂在换手单元支架上，每个机械手从上向下依次为机械手换手夹具、机械手平行气爪和机械手夹爪，所述每个机械手的机械手平行气爪上均设有磁性接近传感器。

5.根据权利要求1所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于工件供料单元包括供料支架，供料支架上设有竖向的丼式工件料仓，工件料仓的底部出料口一侧设有工件推出气缸，工件推出气缸的伸缩杆与推杆连接，推杆的底部设有推杆导向件，工件推出气缸上设有磁性接近传感器，工件料仓的底部一侧设有供料光纤传感器。

6.根据权利要求5所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于工件供料单元设有两个，其对称分布在变频输送单元的进料端的两侧。

7.根据权利要求1所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于变频输送单元包括传输单元支架，传输单元支架设有输送皮带机，沿输送皮带机的运行方向，输送皮带机的上方依次设有电感传感器、光电传感器和测深气缸，测深气缸上设有磁性接近传感器，输送皮带机的出料端设有工件定位件，工件定位件的一侧设有工件定位光纤传感器，输送皮带机的一个皮带辊轴一端与交流电机驱动单元连接，一端与编码器连接。

8.根据权利要求1所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于工件压装单元包括压装单元支架，压装单元支架的上端设有上支撑板，两侧设有有机玻璃板，上支撑板上设有压装气缸，上支撑板下方设有工件定位工装，工件定位工装上设有压装槽，工件定位工装底部设有移动导向板，工件定位工装的一侧与移位气缸连接，移位气缸上设有磁性接近传感器。

9.根据权利要求1所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于工业相机单元包括相机单元固定支架、相机单元旋转支架和工业相机。

10.根据权利要求1所述的工业机器人集成应用平台，其特征在于激光笔放置单元包括安装在型材底板上的激光笔单元支架，激光笔单元支架上竖向安装有激光笔和开关触碰棒。

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