CN101075385A - 光机电一体化工程实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光机电一体化工程实训系统。其技术特点是由储料单元、翻转送料单元、检测单元、分拣单元依序排列构成，构成部件均安装在各自的基座平台上，各个单元的基座平台可相互嵌装组合形成一个基座平台。本发明适用于普通高等院校、高职院校及中职学校的机电工程专业实训系统，是一种模块化任意组合，包含机械设计、机械传动、机械装配、电器电路设计、电气安装、机电联调、PLC编程、总线技术、组态技术、传感器技术、管控一体的多学科实训系统，包含最新教学理念，教具、教法、教材、教程与教师的五统一，以学生为主的新型教学模式，克服传统只说不做，只看不练的教学理念，以学生为主体，教师指导，让学生真的得到能力培养。

Description

光机电一体化工程实训系统

技术领域

本发明属于教学教具，尤其是一种光机电一体化工程实训系统。

背景技术

普通高等院校、高职院校及中职学校的机电工程专业学生在进行理论知识学习的同时，为加强学生的感性认识、提高学生的实际动手能力及自我创新意识，需要辅以专业教具进行理论知识的强化训练，为此，各种类型的教具应运而生。现有的教具基本上是对现有的设备或者系统的简单缩小，为静态固定式或者简单动态式，不可移动拆解；动态教具也只具备简单演示功能。对于上述教具，学生只能旁观而不能动手实践，这类教具不是以学生为对象，不利于学生的自我创新及技术再提高。因此学生对所学课程没有深刻的认识和理解，不能做到四个零距离(即零距离参加现代化生产、零距离进入现代化管理、零距离创新现代化技术、零距离捕捉现代化信息)的参加工作的目标。

此外，现有的教具功能比较单一，专业划分较细，普遍采用机电分离教学模式，不能适应当前机电集成一体化的发展要求。

国外同类教具虽然优于国内，但也为验证式，也同样存在着上述缺点。通过文献检索，没有发现机电一体化且可让学生动手实践的光机电一体化工程实训系统。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种技术设计科学合理，拆装组合简单方便，所拆装组合机电部件为标准模块形式，可单独演示也可系统演示的光机电一体化工程实训系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该光机电一体化工程实训系统，其特征在于：由储料单元、翻转送料单元、检测单元、分拣单元依序排列构成，构成各个单元的部件均安装在各自的基座平台上，各个单元的基座平台可相互嵌装组合形成一个基座平台。

而且，所述的基座平台为其上制有安装槽的标准铝型材组装而成。

而且，储料单元由电磁阀、直线气缸、储料仓、出料定位挡板构成，其直线气缸固装在一托料板上且其活塞杆前端固装有推料器，储料仓安装在储料工位上，在储料工位的出料端为出料定位挡板，托料板固装在出料定位挡板上，在储料工位上安装有一光电型传感器，在出料定位挡板上安装有一电感型传感器及一行程开关，在出料定位挡板内的中部安装有一磁感应型传感器。

而且，翻转送料单元由电磁阀、旋转气缸、摆臂、工料抓取头构成，其中摆臂头部安装工料抓取头，旋转气缸固装在基座平台上，该旋转气缸的输出轴端固装摆臂的下端部，在摆臂的下端部的支架上还固装一固定轮，在摆臂头部与工料抓取头同步安装有一同步轮，该同步轮与固定轮共同啮合安装一同步带。

而且，摆臂头部安装的工料抓取头端部安装有一工料吸盘。

而且，检测单元由电磁阀、框型支架、无杆动力导轨、检测头、垂直运行小车、直线气缸、行程开关构成，检测头安装在框型支架上部，垂直运行小车安装有托料盘并可在固装在支架之间的无杆动力导轨上运行，直线气缸上安装在垂直运行小车上，在支架上安装有控制垂直运行小车运行的行程开关。

而且，在支架上还固装有合格品出料滑槽和废品出料滑槽。

而且，分拣单元由电磁阀、料库、推料器、送料小车、直线导轨、电动机构成，在送料小车上安装有直线气缸，该直线气缸的活塞杆上固装有推料器，送料小车可在直线导轨上直线运行，料库安装在送料小车的侧边，送料小车固装电动机的同步带，在料库上安装有对射光纤传感器，在直线导轨所对应的料库位置安装有送料小车的行程开关。

而且，在各个单元的基座平台上均固装有控制盒，各个单元的传感器或行程开关及电磁阀均通过线路与该控制盒相连接。

本发明的优点和有益效果是：

1.各个机械部件的表面可进行多层氧化处理，以增强其表面硬度及美观效果，学生可多次重复拆卸装配部件且不影响部件的外观；此外，机械、电器、光学器件可重复拆装并且对于机械部件、电器元件、导线都做了标准化处理，使机、电两大领域完美的结合在一起，重复拆装简单方便快捷。

2.本发明是以学生为主要实践对象的非验证性可重复拆装实训教具，克服了传统教具“只说不做，只看不练”的教学模式。通过本装置的演练，可以实现由老师提出课题、学生自己动手设计方案的全新训练理念，完美地做到了理论与实践相结合，加强了学生的动手能力，培养了学生的自主创新精神。

3.本发明配有近20多种单元模块，每个单元都是一个独立项目，为多元化单元组合，具有可开发性，学员可进行单元练习也可进行组合练习。

4.本发明所述的各个主要工作单元根据光机电工程系统的工作顺序排列组合而成，也可以单独工作；整个系统可以通过一个总电器配电盒进行总体控制，动作连续性好，工作过程一目了然，非常适于学生配合所学理论的动手实践，是普通高等院校、高职院校及中职学校的机电工程专业学生不可或缺的系统教具。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的储料单元整体结构示意图；

图3是本发明的翻转送料单元整体结构示意图；

图4是本发明的检测单元整体结构示意图；

图5是本发明的分拣单元整体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例做进一步详述，但不限于本实施例所叙述的具体结构。

该光机电一体化工程实训系统，其总体结构图参见图1，由储料单元A、翻转送料单元B、检测单元C、分拣单元D依序排列构成，各单元的光机电元器件均通过安装螺钉(没有标号)固装在各自的基座平台上，该基座平台是其一面或者四面均制有标准安装槽(安装滑道)的工业铝型材并通过相互拼装方式拼装组成，该工业铝型材也可以是上平面制有多个平行标准安装槽的标准型材，各个单元的基座平台可相互嵌装组合形成一个基座平台。

下面分别对各个单元进行结构叙述。

1.储料单元：参见图2。

储料单元由电磁阀12、直线气缸10、储料仓5、出料定位挡板4、控制盒11构成，其中电磁阀、控制盒直接固装在基座平台1上，出料定位挡板通过支架14固装在基座平台上，托料板13固装在出料定位挡板上，储料工位7固装在托料板上且其出料端为出料定位挡板，储料仓安装在储料工位上。直线气缸固装在托料板上且其活塞杆前端固装有推料器8，在储料工位上安装有一光电型传感器9，在出料定位挡板上安装有一电感型传感器2及一行程开关3，在出料定位挡板内的中部安装有一磁感应型传感器6。

本单元的工作原理如下：

工料依靠重力作用由储料仓依次进入储料工位内，储料工位侧边安装的光电型传感器将信号传入控制盒，控制盒可将反馈信号(或通过总电气配电盒)传给电磁阀，并通过电磁阀的控制使直线气缸带动推料器动作并将物料推送到托料板的前部，行程开关将有无物料的信号、电感型传感器和磁感应型传感器将物料属于哪种材质的信号分别传送到控制盒，控制盒将信号传输给总电气配电盒后再将反馈信号传送给其他机电教具如送料单元、分拣单元的控制盒，使工料被取走并被放置于相应的料库中。同时，直线气缸回复到初始位置，下一个工料进入储料工位，重复上述步骤进行下一循环。

2.翻转送料单元：参见图3。

翻转送料单元由电磁阀25、控制盒24、旋转气缸23、摆臂21、工料抓取头19构成，电磁阀、控制盒直接固装在基座平台15上，旋转气缸通过支架16固装在基座平台上，该旋转气缸的输出轴端固装摆臂的下端部，摆臂头部安装工料抓取头，在摆臂的下端部的支架上还固装一固定轮17，在摆臂头部与工料抓取头同步安装有一同步轮18，该同步轮与固定轮共同啮合安装一同步带22。摆臂头部安装的工料抓取头端部安装有一工料吸盘20。

本单元是对储料单元的工料的吸取，然后移送到下一个检测单元去检测的中间单元。具体工作原理是：摆臂随旋转气缸的旋转进行摆动，在同步带的作用下，工料抓取头下端安装的吸盘的下平面永远保持平行状态，以准确地吸取工料。电磁阀可以控制旋转气缸的动作，并将控制信号传给控制盒，控制盒将信号处理后传送给总电气配电盒进行综合控制或者程序控制。在本实施例中，旋转气缸与工料吸盘均通过气动管路与气源连接，在附图中没有示出气动管路。

3.检测单元，参见图4。

检测单元由电磁阀30、控制盒28、框型支架38、无杆动力导轨37、检测头39、垂直运行小车36、直线气缸35构成，其中电磁阀、控制盒及框型支架直接固装在基座平台32上，无杆动力导轨安装在框型支架的中轴部位，检测头固装在无杆动力导轨前部的框型支架上部位置，垂直运行小车上安装有托料盘34并可在无杆动力导轨上运行，直线气缸安装在垂直运行小车上，在支架上安装有控制垂直运行小车多个位置(上限位、合格滑槽位和废品滑槽位)的行程开关26、27、29。在对应行程开关的位置上分别固装有合格品出料滑槽31和废品出料滑槽33。

本单元是将工料吸盘吸取的工料放置在托料盘上，该托料盘被垂直运行小车运送到检测头进行参数检测，检测头发出信号给控制盒，反馈的控制信号将控制垂直运行小车在合格品出料滑槽和废品出料滑槽放置工料。

4.分拣单元，参见图5。

分拣单元由电磁阀48、控制盒46、直线导轨47、料库55、推料器44、送料小车43、电动机41、放大器50(为对射光纤传感器的放大器)构成，其中电磁阀、控制盒、直线导轨、电动机、放大器均固装在基座平台49上，料库通过两侧固定的支架54固装在基座平台上，料库安装在送料小车的侧边，料库为斜置设置且其上具有多分隔区的滑槽，对射光纤传感器52安装在料库入口端的支架上。电动机为直流减速电动机，其输出轴上安装有一同步轮40，在基座平台上固装一从动轮51，该同步轮与从动轮上共同啮合安装一同步带42。在基座平台上安装直线导轨，在该直线导轨上导向运行有一送料小车，该送料小车上安装有一直线气缸45，该直线气缸的活塞杆上固装有推料器，送料小车的下端固装电动机的同步带，该同步带与直线导轨平行设置，实现在电动机驱动同步带运动时带动送料小车在直线导轨上直线运动。在直线导轨所对应的料库位置安装有送料小车的行程开关53，该行程开关的数量根据料库的滑槽数量来确定本实施例为三个，相应地应该有三个行程开关。在直线导轨上还安装有一送料小车的起始行程开关56。

本单元的工作原理为：

送料小车根据控制盒传过来的不同工料分拣信号在起始行程开关位置进行接料，该工料被放置到送料小车上，由直流减速电机带动同步轮使送料小车随同步带的转动在直线导轨上实现平移，在信号指定的分拣滑槽的行程开关的控制下定位；此时，电磁阀启动，直线气缸的推料器伸出，将工料推至料库入口端，工料滑落至该滑槽内，由此往复通过送料小车向滑槽内分拣供料；当滑槽中工料装满时，料库支架上固装的对射光纤传感器可以将信号输入至控制系统，相关动作停止。

本发明中在各个单元的传感器或行程开关及电磁阀均通过线路与控制盒相连接，每个单元的控制盒可以由一个总电气配电盒进行总控制，因此可以通过总电气配电盒实现PLC程序控制。

Claims (9)

1.一种光机电一体化工程实训系统，其特征在于：由储料单元、翻转送料单元、检测单元、分拣单元依序排列构成，构成各个单元的部件均安装在各自的基座平台上，各个单元的基座平台可相互嵌装组合形成一个基座平台。

2.根据权利要求1所述的光机电一体化工程实训系统，其特征在于：所述的基座平台为其上制有安装槽的标准铝型材组装而成。

3.根据权利要求1所述的光机电一体化工程实训系统，其特征在于：储料单元由电磁阀、直线气缸、储料仓、出料定位挡板构成，其直线气缸固装在一托料板上且其活塞杆前端固装有推料器，储料仓安装在储料工位上，在储料工位的出料端为出料定位挡板，托料板固装在出料定位挡板上，在储料工位上安装有一光电型传感器，在出料定位挡板上安装有一电感型传感器及一行程开关，在出料定位挡板内的中部安装有一磁感应型传感器。

4.根据权利要求1所述的光机电一体化工程实训系统，其特征在于：翻转送料单元由电磁阀、旋转气缸、摆臂、工料抓取头构成，其中摆臂头部安装工料抓取头，旋转气缸固装在基座平台上，该旋转气缸的输出轴端固装摆臂的下端部，在摆臂的下端部的支架上还固装一固定轮，在摆臂头部与工料抓取头同步安装有一同步轮，该同步轮与固定轮共同啮合安装一同步带。

5.根据权利要求4所述的光机电一体化工程实训系统，其特征在于：摆臂头部安装的工料抓取头端部安装有一工料吸盘。

6.根据权利要求1所述的光机电一体化工程实训系统，其特征在于：检测单元由电磁阀、框型支架、无杆动力导轨、检测头、垂直运行小车、直线气缸、行程开关构成，检测头安装在框型支架上部，垂直运行小车安装有托料盘并可在固装在支架之间的无杆动力导轨上运行，直线气缸安装在垂直运行小车上，在支架上安装有控制垂直运行小车运行的行程开关。

7.根据权利要求6所述的光机电一体化工程实训系统，其特征在于：在支架上还固装有合格品出料滑槽和废品出料滑槽。

8.根据权利要求1所述的光机电一体化工程实训系统，其特征在于：分拣单元由电磁阀、料库、推料器、送料小车、直线导轨、电动机构成，在送料小车上安装有直线气缸，该直线气缸的活塞杆上固装有推料器，送料小车可在直线导轨上直线运行，料库安装在送料小车的侧边，送料小车固装电动机的同步带，在料库上安装有对射光纤传感器，在直线导轨所对应的料库位置安装有送料小车的行程开关。

9.根据权利要求1或3或4或6或8所述的光机电一体化工程实训系统，其特征在于：在各个单元的基座平台上均固装有控制盒，各个单元的传感器或行程开关及电磁阀均通过线路与该控制盒相连接。

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