本發(fā)明屬于機器人，具體而言，涉及一種高密封性和獨立散熱結(jié)構(gòu)的驅(qū)控一體機器人控制柜。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)機器人控制柜是用于工業(yè)機器人系統(tǒng)的核心組件之一，負責(zé)管理和控制機器人的各種功能和操作。其主要作用是保護、連接和協(xié)調(diào)機器人系統(tǒng)中的電氣和電子元件，以確保機器人能夠在各種工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運行?？刂乒駜?nèi)部包含了多個關(guān)鍵部件，如plc(可編程邏輯控制器)、變頻器、接觸器、繼電器、斷路器以及各種傳感器和控制模塊。這些部件通過精密的電纜連接形成一個完整的控制系統(tǒng)，能夠接收來自機器人或生產(chǎn)線的指令，并通過電信號或控制命令控制機器人的動作?？刂乒竦脑O(shè)計需要考慮多個方面。首先，控制柜必須具備良好的密封性，以保護內(nèi)部電氣元件免受灰塵、水霧和其他環(huán)境因素的影響。其次，控制柜的散熱設(shè)計也至關(guān)重要。由于電氣元件在工作過程中會產(chǎn)生熱量，如果散熱不良，可能導(dǎo)致系統(tǒng)過熱，從而引發(fā)故障或降低元件壽命。此外，控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計也要滿足工業(yè)應(yīng)用的需要，通常需要設(shè)計成模塊化、易于維護的形式，方便技術(shù)人員進行操作和維修。合理的內(nèi)部布線和標(biāo)識系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的可靠性和維護效率。綜上所述，工業(yè)機器人控制柜不僅是機器人系統(tǒng)的控制中心，還承擔(dān)著保護和協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部件的關(guān)鍵任務(wù)。通過精確的設(shè)計和維護，控制柜能夠確保機器人系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。

2、現(xiàn)有的工業(yè)機器人控制柜存在柜體的密封性較差，無法適應(yīng)惡劣的應(yīng)用環(huán)境、柜內(nèi)散熱性能較差，容易高溫報警以及柜體不支持拆裝，維修性差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種高密封性和獨立散熱結(jié)構(gòu)的驅(qū)控一體機器人控制柜，旨在解決現(xiàn)有的工業(yè)機器人控制柜存在柜體的密封性較差，無法適應(yīng)惡劣的應(yīng)用環(huán)境、柜內(nèi)散熱性能較差，容易高溫報警以及柜體不支持拆裝，維修性差的問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種高密封性和獨立散熱結(jié)構(gòu)的驅(qū)控一體機器人控制柜，其中,包括:柜門組件、柜體組件、散熱組件、驅(qū)動組件、風(fēng)扇組件和底板組件；其中,所述柜體組件與所述電源組件通過螺釘連接,所述柜門組件與所述柜體組件通過鉸鏈和螺釘連接,所述柜體組件與所述底板組件通過螺釘連接。

4、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的一種高密封性和獨立散熱結(jié)構(gòu)的驅(qū)控一體機器人控制柜還可以做如下改進:

5、其中，所述柜門組件包括:柜門、門鎖、鉸鏈和密封膠條,其中,所述密封膠條固定在所述柜門指定密封處,所述柜門和鉸鏈通過螺釘固定在所述柜體上,所述門鎖固定在所述柜門門板上，所述門鎖設(shè)置有2個。

6、其中，所述柜體組件包括:柜體、io面板、io面板固定鈑金、控制器面板、控制器面板固定鈑金、網(wǎng)線接口、網(wǎng)線接口鈑金、急停開關(guān)、空氣開關(guān)、透明防水罩殼、示教器接口、電源進線接口、航插接口、航插接口鈑金、濾波器、濾波器固定鈑金、線纜固定扎帶鈑金和密封固定膠條；所述濾波器設(shè)置在所述柜體的下方，所述濾波器與所述柜體的內(nèi)壁固定連接；所述io面板、控制器面板、急停開關(guān)、空氣開關(guān)、示教器接口、網(wǎng)線接口、電源進線接口、所述航插接口均設(shè)置在該高密封性和獨立散熱結(jié)構(gòu)的驅(qū)控一體機器人控制柜的主面板上。

7、其中，所述散熱組件包括:散熱罩殼、io板模塊、電源開關(guān)、電源開關(guān)固定鈑金、適配器電源、適配器電源固定鈑金、控制器、控制器固定鈑金、制動電阻、制動電阻疊放鈑金、擾流板；所述控制器與所述適配器電源相連接，所述散熱罩殼通過螺釘固定在所述柜體內(nèi)部；所述io板模塊與所述電源開關(guān)均設(shè)置在所述散熱罩殼的上方，所述適配器電源、所述io板模塊、所述電源開關(guān)在所述散熱罩殼上分散排布；所述擾流板包括擾流板左和擾流板右，所述擾流板右設(shè)置在所述散熱罩殼的前方右側(cè)，所述擾流板左設(shè)置在所述散熱罩殼的前方左側(cè)；所述制動電阻設(shè)置在所述散熱罩殼的左前側(cè)，所述制動電阻與所述擾流板左相鄰設(shè)置。

8、其中，所述驅(qū)動組件包括:驅(qū)動、驅(qū)動固定鈑金、線纜固定鈑金,所述驅(qū)動經(jīng)螺釘固定在驅(qū)動固定鈑金上,所述驅(qū)動固定板鈑金經(jīng)螺釘固定在所述散熱罩殼上；所述線纜固定鈑金經(jīng)螺釘固定在驅(qū)動固定鈑金上。

9、其中，所述風(fēng)扇組件包括:風(fēng)扇、風(fēng)扇固定鈑金、進風(fēng)口鈑金、分流板；所述分流板設(shè)置在所述柜體的內(nèi)部，所述分流版設(shè)置在所述散熱罩殼的下方；所述風(fēng)扇經(jīng)螺釘固定在所述風(fēng)扇固定鈑金上,所述風(fēng)扇固定鈑金經(jīng)螺釘固定在所述柜體內(nèi)；所述分流板經(jīng)焊接工藝固定在風(fēng)扇固定鈑金上；所述進風(fēng)口鈑金經(jīng)螺釘固定在柜體和風(fēng)扇固定鈑金上。

10、其中，所述底板組件包括:底板、底腳,所述底板經(jīng)螺釘固定在所述底板上,所述底板經(jīng)螺釘固定在所述柜體下方，所述柜體設(shè)置在所述底板的上方。

11、其中，所述獨立散熱機構(gòu)包括安裝在散熱罩殼內(nèi)且位于柜體內(nèi)部的風(fēng)扇模塊中的四個風(fēng)扇，以中間分流板為間隔，進行風(fēng)向正反轉(zhuǎn)運行，所述正轉(zhuǎn)風(fēng)扇a和反轉(zhuǎn)風(fēng)扇b均具有與密封內(nèi)腔連通的內(nèi)循環(huán)進風(fēng)口和內(nèi)循環(huán)出風(fēng)口、與風(fēng)道內(nèi)部連通的外循環(huán)進風(fēng)口和外循環(huán)出風(fēng)口。

12、進一步的，所述柜體內(nèi)的散熱罩殼內(nèi)部的擾流板位于散熱罩殼內(nèi)部內(nèi)循環(huán)進出風(fēng)口兩側(cè)。

13、進一步的，所述線纜固定扎帶鈑金設(shè)置在所述柜體的下方，所述線纜固定扎帶鈑金與所述柜體的內(nèi)壁固定連接，所述線纜固定扎帶鈑金與所述濾波器分別設(shè)置在所述柜體相鄰的側(cè)壁上。

14、為了更好的實現(xiàn)控制柜的散熱，下面結(jié)使用一個控制柜的散熱效率優(yōu)化模型來對散熱柜內(nèi)的多個參數(shù)進行調(diào)整，所述控制柜的散熱效率優(yōu)化模型具體表示如下：

15、

16、式中，e為散熱效率指數(shù)；as為散熱罩殼的表面積(m2)；v為控制柜內(nèi)部體積(m3)；qf為風(fēng)扇總風(fēng)量(m3/s)；nd為擾流板數(shù)量；ti為控制柜內(nèi)部平均溫度(k)；to為環(huán)境溫度(k)；p為控制柜內(nèi)部總熱負荷(w)；α，β，γ，δ為權(quán)重系數(shù)；ε為誤差項。

17、參數(shù)獲取方法：

18、1.as：通過測量散熱罩殼的尺寸計算得到。計算公式為：

19、as＝2(lw+lh+wh)；

20、其中，l為長度，w為寬度，h為高度。

21、2.v：通過測量控制柜內(nèi)部尺寸計算得到。計算公式為：

22、v＝l·w·h；

23、其中，l為內(nèi)部長度，w為內(nèi)部寬度，h為內(nèi)部高度。

24、3.qf：通過測量每個風(fēng)扇的風(fēng)量并求和得到。單個風(fēng)扇風(fēng)量可通過以下步驟測量：

25、步驟1：在風(fēng)扇出口安裝風(fēng)量測量裝置(如風(fēng)量罩)；

26、步驟2：運行風(fēng)扇并記錄讀數(shù)；

27、步驟3：重復(fù)測量多次取平均值。

28、總風(fēng)量計算公式：其中，qi為第i個風(fēng)扇的風(fēng)量，n為風(fēng)扇總數(shù)。

29、4.nd：直接計數(shù)擾流板的數(shù)量。

30、5.ti：在控制柜內(nèi)部不同位置放置溫度傳感器，取平均值。計算公式：

31、

32、其中，tj為第j個測量點的溫度，m為測量點總數(shù)。

33、6.to：使用溫度計測量環(huán)境溫度。

34、7.p：通過測量所有熱源的功率并求和得到。計算公式：

35、

36、其中，pk為第k個熱源的功率，l為熱源總數(shù)。

37、8.α，β，γ，δ：這些權(quán)重系數(shù)可以通過多元線性回歸分析得到。步驟如下：

38、步驟1：設(shè)計多組不同的as，v，qf，nd，ti，to，p組合；

39、步驟2：對每組組合進行實驗，測量實際散熱效率eactual；

40、步驟3：使用最小二乘法進行回歸分析，求解方程：

41、

42、其中，i表示第i組實驗數(shù)據(jù)。

43、9.ε：誤差項，可通過實驗數(shù)據(jù)與模型預(yù)測值的差異計算得到：

44、ε＝eactual-epredicted

45、通過優(yōu)化這個方程，可以得到一個最優(yōu)的散熱罩殼表面積、風(fēng)扇風(fēng)量、擾流板數(shù)量的組合，以在給定的控制柜體積和熱負荷下實現(xiàn)最佳的散熱效果。這個模型考慮了散熱面積與體積比、風(fēng)量與體積比、擾流板密度以及溫度梯度等因素，能夠較全面地反映散熱效果。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種高密封性和獨立散熱結(jié)構(gòu)的驅(qū)控一體機器人控制柜的有益效果是：

47、1.結(jié)構(gòu)緊湊

48、通過將所有主要組件(如電源組件、io面板、控制器、散熱組件等)集成在一個緊湊的結(jié)構(gòu)中，柜體能夠有效利用內(nèi)部空間。這種緊湊布局減少了組件之間的間隙和冗余空間，提升了整體的空間利用率和機柜的穩(wěn)定性。由于各組件通過螺釘、鉸鏈等連接方式精確固定在一起，整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，柜體的占地面積得以減少。這對需要在有限空間內(nèi)安裝設(shè)備的應(yīng)用場景尤為重要。

49、2.防塵防水：密封膠條的使用確保了柜門和柜體之間的高密封性，有效防止了灰塵和水分進入柜體內(nèi)部。這種密封結(jié)構(gòu)不僅延長了設(shè)備的使用壽命，還確保了內(nèi)部電子元件的正常運行。高密封設(shè)計降低了外部環(huán)境對設(shè)備的影響，比如潮濕或灰塵，這對于高精度的機器人控制系統(tǒng)至關(guān)重要，能減少故障率，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

50、3.高效散熱：獨立散熱組件包括散熱罩殼、風(fēng)扇組件和擾流板等，專門設(shè)計用于提高散熱效率。特別是四個風(fēng)扇模塊采用了正反轉(zhuǎn)風(fēng)向的設(shè)計，有效地增強了空氣流動和熱量排出，確保柜體內(nèi)部溫度保持在適宜范圍內(nèi)。

51、4.熱管理優(yōu)化：散熱罩殼和分流板的設(shè)計使得熱量能夠有效地從散熱組件中移除，并在內(nèi)部形成良好的空氣循環(huán)。這種設(shè)計優(yōu)化了熱管理，避免了高溫對電源和控制器等重要組件的損害。

52、5.避免熱積聚：擾流板的設(shè)置進一步優(yōu)化了空氣流動，避免了散熱罩殼內(nèi)的熱積聚。這對于控制柜內(nèi)的電子元件尤其重要，能夠有效防止因高溫導(dǎo)致的性能下降或故障。

53、由于高密封性和優(yōu)良的散熱性能，這種控制柜能夠在各種環(huán)境條件下保持穩(wěn)定的運行，減少了因外部環(huán)境因素導(dǎo)致的故障。柜體結(jié)構(gòu)的緊湊性和模塊化設(shè)計使得設(shè)備的維護和升級更加方便。用戶可以快速訪問和更換故障組件，減少了停機時間。這種控制柜適用于各種高要求的工業(yè)環(huán)境，尤其是在需要防護和高效散熱的機器人控制系統(tǒng)中表現(xiàn)出色。能夠解決現(xiàn)有的工業(yè)機器人控制柜存在柜體的密封性較差，無法適應(yīng)惡劣的應(yīng)用環(huán)境、柜內(nèi)散熱性能較差，容易高溫報警以及柜體不支持拆裝，維修性差的問題。