CN103198747B - 机电气一体化生产培训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机电气一体化生产培训系统，包括工作台以及设置在该工作台上的供料单元、加工单元、装配单元、检测单元、立体仓库码垛机单元以及能将工件由某一单元上搬至另一单元的输送单元，这六组单元独立配置控制系统，同时还包括分别与每组单元的控制系统连接通讯的主控制系统。本发明提供一个开放性的，创新性的和可参与性的平台，使得受训者更容易全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，可以促进在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术、数控技术等方面的学习。

Description

机电气一体化生产培训系统

技术领域

本发明属于机电气一体化教学领域，具体涉及一种机电气一体化生产培训系统。

背景技术

机电一体化是利用计算机的信息处理功能对机械进行各种控制的技术。当今世界上各种灵巧便利的机械，都是基于机电一体化技术制造的。此外，机电一体化技术在家用电器、各种车辆、医疗器械、工厂、游乐园等各种领域、场所都得到了广泛的应用。

现在，中国正在经历着前所未有的巨大变革。以电子制造业为基础的信息产业迅速发展，媒体不厌其烦的宣传中国面向信息产业的人才培养滞后，因此出现了现在接受高等教育的优秀青年不约而同地选择信息和计算机科学，而使本来就基础薄弱的制造业更加呈现人才不足的危险状况。这样一来，硬件技术和软件技术的不平衡，必将导致对两者都不利的严重后果。

为了适当扭转这种局面，必须使接受高等教育的学生理解机电一体化，并对其有兴趣。在此基础上，进一步研究和提高制造技术，而涵盖机电一体化技术的教学产品也尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种覆盖常见机电一体化技术的机电气一体化生产培训系统。

本发明所采用的技术方案是：一种机电气一体化生产培训系统，包括工作台以及设置在该工作台上的供料单元、加工单元、装配单元、检测单元、立体仓库码垛机单元以及能将工件由某一单元上搬至另一单元的输送单元，这六组单元独立配置控制系统，同时还包括分别与每组单元的控制系统连接通讯的主控制系统。

作为优选，所述输送单元的控制系统为主控制系统，其与其它单元的控制系统分布式连接通讯。

作为优选，所述输送单元的控制系统为设置在所述工作台上的抽屉式结构，其与输送单元之间配置接口连接件。

作为优选，所述供料单元包括供料台以及该供料台上的供料井式料仓，所述供料台上还设有用于将所述供料井式料仓中工件推出的推料气缸。

作为优选，所述加工单元包括加工支架以及该加工支架上的加工气缸，所述加工气缸的下方安装有气动滑台以及可在该气动滑台上移动的气动夹具。

作为优选，所述装配单元包括装配台以及该装配台上的装配井式料仓，所述装配井式料仓一侧安装有顶料气缸与落料气缸，所述装配台上还设有用于接取子工件的摆台气缸以及用于抓取摆台气缸上子工件并装配进工件内的气动装配机械手。

作为优选，所述检测单元包括检测台以及该检测台上的皮带输送机，所述皮带输送机的末端安装有颜色传感器。

作为优选，所述立体仓库码垛机单元包括四自由度直角坐标机械手以及用于装载工件的立体化仓库。

作为优选，所述输送单元包括由交流伺服电机驱动的一维平移台以及可在该一维平移台上移动的搬运机械手。

本发明的有益效果在于：本发明提供一个开放性的，创新性的和可参与性的平台，使得受训者更容易全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，可以促进在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术、数控技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和现场总线技术、高级语言编程等技能得到实际的训练，在光机电气一体化系统的设计、装配、调试能力等方面均能得到综合提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的供料单元结构示意图；

图4为本发明的加工单元结构示意图；

图5为本发明的加工单元侧视图；

图6为本发明的装配单元结构示意图；

图7为本发明的装配单元侧视图；

图8为本发明的检测单元结构示意图；

图9为本发明的立体仓库码垛机单元结构示意图；

图10为本发明的输送单元结构示意图。

图中：1、工作台；2、供料单元；3、加工单元；4、装配单元；5、检测单元；6、立体仓库码垛机单元；7、输送单元；8、接口连接件；9、触摸屏；21、供料台；22、供料井式料仓；23、推料气缸；31、加工支架；32、加工气缸；33、气动滑台；34、气动夹具；41、装配台；42、装配井式料仓；43、顶料气缸；44、落料气缸；45、摆台气缸；46、气动装配机械手；51、检测台；52、皮带输送机；53、颜色传感器；54、三相异步电机；61、四自由度直角坐标机械手；62、立体化仓库；71、一维平移台；72、搬运机械手；73、交流伺服驱动。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种机电气一体化生产培训系统，包括工作台1以及设置在该工作台1上的供料单元2、加工单元3、装配单元4、检测单元5、立体仓库码垛机单元6以及能将工件由某一单元上搬至另一单元的输送单元7，这六组单元独立配置控制系统，各单元独立PLC控制，可脱离系统独立运行，系统具备柔性特征，可任意增减单元模块，全套设备占地面积为2.6X1.0米，同时还包括分别与每组单元的控制系统连接通讯的主控制系统，所述输送单元7的控制系统为主控制系统，其与其它单元的控制系统通过RS232串行总线分布式连接通讯，所述输送单元7的控制系统为设置在所述工作台1上的抽屉式结构，配置操作面板，采用插拔式电缆连接实现单元本体与单元控制的可参与性与操作性，其与输送单元7之间配置接口连接件8，用于信号连接，所述工作台1上配置触摸屏9联网操作控制。

如图3所示，所述供料单元2包括供料台21以及该供料台21上的供料井式料仓22，所述供料台21上还设有用于将所述供料井式料仓22中工件推出的推料气缸23，所述供料井式料仓22上配置有对射与漫发射光电传感器，所述供料台21由铝型材搭建固定，其底部设置电木底板，该单元控制PLC与端子排、线槽等安装在电木底板上。

本单元的工作过程：工件依次放置于供料井式料仓22中，供料井式料仓22上的对射与漫发射光电传感器检测工件有无，推料气缸23安装磁性开关，其前端安装楔形块，用于将供料井式料仓22中工件依次推出，推料气缸23控制电磁阀安装与供料台21上。

如图4和图5所示，所述加工单元3包括加工支架31，该加工支架31上设有加工气缸32以及用于调整该加工气缸32的电动调整台，所述电动调整台由步进电机驱动，滚珠丝杠螺母副传动，直线轴与直线轴承支撑，所述加工气缸32的下方安装有气动滑台33以及可在该气动滑台33上移动的气动夹具34，所述气动滑台33由不锈钢管气缸驱动，直线轴与直线轴承支撑，带动气动夹具34前后移动，气动夹具34由导杆气缸驱动，配置漫反射光电传感器检测工件有无并夹紧，每个气缸上均安装磁性传感器。所述加工单元3由铝型材搭建固定，其底部设置电木底板，该单元控制PLC与端子排、线槽等安装在电木底板上。

如图6和图7所示，所述装配单元4包括装配台41以及该装配台41上的装配井式料仓42，所述装配井式料仓42内放置子工件，并配置有对射与漫反射传感器，用于检测工件有无，所述装配井式料仓42一侧安装有顶料气缸43与落料气缸44，所述装配台41上还设有用于接取子工件的摆台气缸45以及用于抓取摆台气缸45上子工件并装配进工件内的气动装配机械手46，每个气缸上均安装磁性传感器。所述装配单元4由铝型材搭建固定，其底部设置电木底板，该单元控制PLC与端子排、线槽等安装在电木底板上，所述装配台41上还设有系统报警灯。工作开始后，所述顶料气缸43与落料气缸44使得子工件依次落入摆台气缸45支架上，摆台气缸45180度旋转，所述气动装配机械手46即抓取子工件并将其装配进工件内。

如图8所示，所述检测单元5包括检测台51以及该检测台51上的皮带输送机52，该皮带输送机52通过三相异步电机54驱动，所述皮带输送机52上设有传感器，所述皮带输送机52的末端安装有颜色传感器53与定位挡块，检测工件颜色。所述检测台51由铝型材搭建固定，其底部设置电木底板，该单元控制PLC与端子排、线槽等安装在电木底板上，变频器安装于检测台51上部前端，易于调整。

如图9所示，所述立体仓库码垛机单元6包括四自由度直角坐标机械手61以及用于装载工件的立体化仓库62，所述四自由度直角坐标机械手61由两套直线电动平移台、一套电动旋转台、一台导杆气缸组合而成，所述直线电动平移台由步进电机驱动，滚珠丝杠螺母副传动，直线导轨支撑，所述电动旋转台由步进电机驱动，蜗轮蜗杆传动输出，所述立体化仓库62为双排式，并由铝合金型材搭建，每排2行3列，仓格内安装机械传感器，用于检测工件有无。所述立体仓库码垛机单元6底部设置电木底板，该单元控制PLC与端子排、线槽、电磁阀组等安装在电木底板上。

如图10所示，所述输送单元7包括由交流伺服电机驱动的一维平移台71以及可在该一维平移台71上移动的搬运机械手72，所述一维平移台71由同步带传动带动，其上方安装搬运机械手72，所述搬运机械手72由步进电机驱动，谐波减速器传动，末端安装升降导杆气缸与手爪气缸工具。所述输送单元7设置在与其它单元相对应的位置，可利用搬运机械手72将工件由其它某一单元上搬至另一单元。所述输送单元7PLC控制系统作为系统PLC网络主站，采用可操作电缆插拔式控制模式，PLC等元件安装在工作台1下方钣金抽屉内，系统电源、按钮、指示灯等均安装于抽屉上。

本发明工作流程如下：

工件于供料单元出库，由输送单元搬运至加工单元，加工单元加工，加工完毕，输送单元搬运至装配单元，装配单元装配井式料仓落料，气动装配机械手抓取装配入工件，输送单元搬运至检测单元，检测单元皮带输送机动作，工件进入颜色传感器检测区进行检测后停止，由四自由度直角坐标机器人抓取装配检测完成工件，根据工件信息送入立体化仓库相应仓位中。

本发明的系统特点：

1、系统中的单元设备具有"联机/单机"两种操作模式，所有的单元设备的软硬件均可以脱离系统独立操作，可用单机设备为平台，进行单项技术的研发，易扩展。

2、按工业标准设计，通过网络通讯技术将系统中的所有单机模块设备进行高度的集成，与工业现场形式完全相同。

3、系统集成信息管理，通过人机界面与各单元及传感器的通讯，将系统中各环节的状态显示在操作界面上，使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据，掌握系统运行状态。

4、系统机电技术全面开放，轻松开发出自己的运动或控制功能，激发学习兴趣。

本发明的适用范围：作为机电一体化基础教学设备应用于高职高校，或作为机电一体化竞赛产品。

本发明造价低、占地面积小，解决了高职高校机电一体化专业相关教学设备短缺的现状，通过系统可了解自动化控制系统的基本组成和基本原理。

本发明提供一个开放性的，创新性的和可参与性的平台，使得受训者更容易全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，可以促进在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和现场总线技术、高级语言编程等技能得到实际的训练，在光机电气一体化系统的设计、装配、调试能力等方面均能得到综合提高。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (3)

1.一种机电气一体化生产培训系统，其特征在于：包括工作台(1)以及设置在该工作台(1)上的供料单元(2)、加工单元(3)、装配单元(4)、检测单元(5)、立体仓库码垛机单元(6)以及能将工件由某一单元上搬至另一单元的输送单元(7)，这六组单元独立配置控制系统，同时还包括分别与每组单元的控制系统连接通讯的主控制系统；

所述供料单元(2)包括供料台(21)以及该供料台(21)上的供料井式料仓(22)，所述供料台(21)上还设有用于将所述供料井式料仓(22)中工件推出的推料气缸(23)，所述供料井式料仓(22)上配置有对射与漫发射光电传感器；

所述加工单元(3)包括加工支架(31)以及该加工支架(31)上的加工气缸(32)以及用于调整该加工气缸(32)的电动调整台，所述电动调整台由步进电机驱动，所述加工气缸(32)的下方安装有气动滑台(33)以及可在该气动滑台(33)上移动的气动夹具(34)，气动夹具(34)由导杆气缸驱动，并配置有漫反射光电传感器；

所述装配单元(4)包括装配台(41)以及该装配台(41)上的装配井式料仓(42)，所述装配井式料仓(42)内放置子工件，并配置有对射与漫反射传感器，所述装配井式料仓(42)一侧安装有顶料气缸(43)与落料气缸(44)，所述装配台(41)上还设有用于接取子工件的摆台气缸(45)以及用于抓取摆台气缸(45)上子工件并装配进工件内的气动装配机械手(46)；

所述检测单元(5)包括检测台(51)以及该检测台(51)上的皮带输送机(52)，该皮带输送机(52)通过三相异步电机(54)驱动，所述皮带输送机(52)上设有传感器，所述皮带输送机(52)的末端安装有颜色传感器(53)；

所述立体仓库码垛机单元(6)包括四自由度直角坐标机械手(61)以及用于装载工件的立体化仓库(62)，所述四自由度直角坐标机械手(61)由两套直线电动平移台、一套电动旋转台、一台导杆气缸组合而成，所述立体化仓库(62)为双排式，仓格内安装机械传感器；

所述输送单元(7)包括由交流伺服电机驱动的一维平移台(71)以及可在该一维平移台(71)上移动的搬运机械手(72)。

2.根据权利要求1所述的机电气一体化生产培训系统，其特征在于：所述输送单元(7)的控制系统为主控制系统，其与其它单元的控制系统分布式连接通讯。

3.根据权利要求1所述的机电气一体化生产培训系统，其特征在于：所述输送单元(7)的控制系统为设置在所述工作台(1)上的抽屉式结构，其与输送单元(7)之间配置接口连接件(8)。