CN103280148A

CN103280148A - 一种气动控制技术实验台

Info

Publication number: CN103280148A
Application number: CN2013102043295A
Authority: CN
Inventors: 王振华; 陈国栋; 孙立宁; 林睿
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou Su Robot Intelligent Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-05-28
Also published as: CN103280148B

Abstract

一种气动控制技术实验台，包括工作台、控制系统、人机界面操作系统、气动执行本体，所述气动执行本体设置于所述工作台上且受所述控制系统的控制，所述气动执行本体包括用于放置工件的起点盘架，还包括依次围绕所述起点盘架设置形成闭环的长程转运机械手、旋转台、气动加工装置、搬运机械手、转运机械手和起点搬运机械手，所述长程转运机械手将工件从起点盘架搬运至所述旋转台，所述气动加工装置将位于所述旋转台上的工件进行加工，加工完毕后，所述旋转台旋转180度，所述搬运机械手将工件运送至所述转运机械手，所述起点搬运机械手将工件运送至所述起点盘架。融合不同种类执行气缸，满足教学需求，减少企业培训时间，满足社会需求。

Description

一种气动控制技术实验台

技术领域

本发明涉及气动控制技术领域，尤其是涉及一种用于教学与科研的气动控制技术实验台。

背景技术

气动技术应用的最典型的代表是工业机器人，代替人类的手腕、手以及手指能正确并迅速地做抓取或放开等细微的动作。使用气动技术，不但安全、对周围环境无污染，而且即使在很小的空间里，也可以实现细小的动作。在生产线上，实现前进、停止、转动等细小简单的动作，在自动化设备中不可或缺。

而在气动控制技术教学方面，虽然各高职高校气动技术专业教材与教学产品多种多样，多数已有产品注重基础气动回路连接与个体应用，但对工业作业应用涉及较少，使得受训者无法理论与实际紧密结合。

因此，迫切需要一种气动控制技术实验台，该实验台与工业作业的气动控制匹配，融合不同种类执行气缸，搭建成自动化循环生产线模式，能够满足气动技术与机电一体化技术、自动控制技术三门课程的通用教学设备需求，以减少学生的企业培训时间，满足社会需求。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种气动控制技术实验台，该实验台与工业作业的气动控制匹配，融合不同种类执行气缸，搭建成自动化循环生产线模式，能够满足气动技术与机电一体化技术、自动控制技术三门课程的通用教学设备需求，以减少学生的企业培训时间，满足社会需求。

为解决上述问题，本发明揭示了一种气动控制技术实验台，包括工作台、控制系统、人机界面操作系统、气动执行本体，所述气动执行本体设置于所述工作台上且受所述控制系统的控制，所述气动执行本体包括用于放置工件的起点盘架，还包括依次围绕所述起点盘架设置形成闭环的长程转运机械手、旋转台、气动加工装置、搬运机械手、转运机械手和起点搬运机械手，所述长程转运机械手将工件从起点盘架搬运至所述旋转台，所述气动加工装置将位于所述旋转台上的工件进行加工，加工完毕后，所述旋转台旋转180度，所述搬运机械手将工件运送至所述转运机械手，所述起点搬运机械手将工件运送至所述起点盘架。

优选地，所述长程转运机械手包括组成直角坐标机械式结构模式的支架、X向长行程无杆气缸、Y向双轴气缸、Z向双轴气缸、真空吸盘、气缸连接板，所述X向长行程无杆气缸架设于两个支架之间，所述Y向双轴气缸设置于所述X向长行程无杆气缸的活动平台上，所述Y向双轴气缸通过气缸连接板垂直安装有Z向双轴气缸，所述Z向双轴气缸的活动端向下，所述活动端垂直安装真空吸盘。

优选地，所述旋转台能旋转180度工位，包括旋转气缸、二工位转盘，所述旋转气缸设置于所述二工位转盘的底部。

优选地，所述气动加工装置包括支架、Y向双轴气缸、Z向不锈钢管气缸，所述Y向双轴气缸水平安装在所述支架顶部，所述Z向不锈钢管气缸垂直安装于所述Y向双轴气缸末端的延伸部。

优选地，所述搬运机械手包括组成圆柱坐标机械手模式的支架、摆台气缸、Z向导杆气缸、Y向双轴气缸、气动手爪工具、连接板，所述摆台气缸水平安装在所述支架上，所述Z向导杆气缸垂直安装于所述摆台气缸的旋转台面，所述Z向导杆气缸的初始位置升起，所述Y向双轴气缸通过所述连接板水平安装于所述Z向导杆气缸的顶部，所述气动手爪工具垂直安装于所述Y向双轴气缸的前端。

优选地，所述转运机械手包括机械式无杆气缸、支架、工件托板，所述机械式无杆气缸架设于所述支架上，所述工件托板设置于所述机械式无杆气缸的活动平台上，且所述工件托板的工件放置面位于水平面。

优选地，所述起点搬运机械手包括组成直角坐标机械式模式的支架、X向机械式无杆气缸、Z向导杆气缸、Y向双轴气缸、气动手爪工具和连接板，所述X向机械式无杆气缸台面向上水平架设于所述支架，所述Y向双轴气缸水平安装于所述X向机械式无杆气缸的上部，所述Z向导杆气缸通过所述连接板垂直安装于所述Y向双轴气缸，所述Z向导杆气缸的初始位置升起，所述气动手爪工具安装于所述Z向导杆气缸的下端。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所揭示的气动控制技术实验台，包括工作台、控制系统、人机界面操作系统、气动执行本体，所述气动执行本体设置于所述工作台上且受所述控制系统的控制，所述气动执行本体包括用于放置工件的起点盘架，还包括依次围绕所述起点盘架设置形成闭环的长程转运机械手、旋转台、气动加工装置、搬运机械手、转运机械手和起点搬运机械手，所述长程转运机械手将工件从起点盘架搬运至所述旋转台，所述气动加工装置将位于所述旋转台上的工件进行加工，加工完毕后，所述旋转台旋转180度，所述搬运机械手将工件运送至所述转运机械手，所述起点搬运机械手将工件运送至所述起点盘架。本发明所揭示的气动控制技术实验台与工业作业的气动控制匹配，融合不同种类执行气缸，搭建成自动化循环生产线模式，能够满足气动技术与机电一体化技术、自动控制技术三门课程的通用教学设备需求，以减少学生的企业培训时间，满足社会需求。

附图说明

图1是本发明优选实施例中气动控制技术实验台的主视图；

图2是本发明优选实施例中气动控制技术实验台的俯视图；

图3是本发明优选实施例中气动控制技术实验台的气动执行本体的俯视图；

图4是本发明优选实施例中长程转运机械手的立体结构示意图；

图5是本发明优选实施例中旋转台的立体结构示意图；

图6是本发明优选实施例中气动加工装置的立体结构示意图；

图7是本发明优选实施例中搬运机械手的立体结构示意图；

图8是本发明优选实施例中转运机械手的立体结构示意图；

图9是本发明优选实施例中起点搬运机械手的立体结构示意图；

其中：1、工作台；2、控制系统；3、人机界面操作系统；4、气动执行本体；5、转运机械手；51、支架；52、机械式无杆气缸；53、工件托板；6、长程转运机械手；61、支架；62、X向长行程无杆气缸；63、Y向双轴气缸；64、Z向双轴气缸；65、真空吸盘；66、气缸连接板；7、搬运机械手；71、支架；72、摆台气缸；73、Z向导杆气缸；74、Y向双轴气缸；75、气动手爪工具；76、连接板；8、起点搬运机械手；81、支架；82、X向机械式无杆气缸；83、Z向导杆气缸；84、Y向双轴气缸；85、气动手爪工具；86、连接板；9、旋转台；10、气动加工装置；101、支架；102、Y向双轴气缸；103、Z向不锈钢管气缸；100、起点盘架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述。

如图1至图3所示，本发明揭示了一种气动控制技术实验台，包括工作台1、控制系统2、人机界面操作系统3、气动执行本体4，气动执行本体4设置于工作台1上且受控制系统2的控制，气动执行本体4包括用于放置工件的起点盘架100，还包括依次围绕起点盘架100设置形成闭环的长程转运机械手6、旋转台9、气动加工装置10、搬运机械手7、转运机械手5和起点搬运机械手8，长程转运机械手6将工件从起点盘架100搬运至旋转台9，气动加工装置10将位于旋转台9上的工件进行加工，加工完毕后，旋转台9旋转180度，搬运机械手7将工件运送至转运机械手5，起点搬运机械手8将工件运送至起点盘架100。

在本发明优选实施例中，如图4所示，长程转运机械手6包括组成直角坐标机械式结构模式的支架61、X向长行程无杆气缸62、Y向双轴气缸63、Z向双轴气缸64、真空吸盘65、气缸连接板66，X向长行程无杆气缸62架设于两个支架61之间，Y向双轴气缸63设置于X向长行程无杆气缸62的活动平台上，Y向双轴气缸63通过气缸连接板66垂直安装有Z向双轴气缸64，Z向双轴气缸64的活动端向下，活动端垂直安装真空吸盘65。

如图5所示，旋转台9能旋转180度工位，包括旋转气缸91、二工位转盘92，旋转气缸91设置于二工位转盘92的底部。

如图6所示，气动加工装置10包括支架101、Y向双轴气缸102、Z向不锈钢管气缸103，Y向双轴气缸102水平安装在支架101顶部，Z向不锈钢管气缸103垂直安装于Y向双轴气缸102末端的延伸部。Z向不锈钢管气缸103的活动端安装有工作头，用于加工工件。

如图7所示，搬运机械手7包括组成圆柱坐标机械手模式的支架71、摆台气缸72、Z向导杆气缸73、Y向双轴气缸74、气动手爪工具75、连接板76，摆台气缸72水平安装在支架71上，Z向导杆气缸73垂直安装于摆台气缸72的旋转台面，Z向导杆气缸73的初始位置升起，Y向双轴气缸74通过连接板76水平安装于Z向导杆气缸73的顶部，气动手爪工具75垂直安装于Y向双轴气缸74的前端。

如图8所示，转运机械手5包括机械式无杆气缸52、支架51、工件托板53，机械式无杆气缸52架设于支架51上，工件托板53设置于机械式无杆气缸52的活动平台上，且工件托板53的工件放置面位于水平面。此处的工件托板53为L型工件托板。

如图9所示，起点搬运机械手8包括组成直角坐标机械式模式的支架81、X向机械式无杆气缸82、Z向导杆气缸83、Y向双轴气缸84、气动手爪工具85和连接板86，X向机械式无杆气缸82台面向上水平架设于支架81，Y向双轴气缸84水平安装于X向机械式无杆气缸82的上部，Z向导杆气缸83通过连接板86垂直安装于Y向双轴气缸84，Z向导杆气缸83的初始位置升起，气动手爪工具85安装于Z向导杆气缸83的下端。初始位置时，X向机械式无杆气缸82的台面在转运机械手5侧，每次动作后都回复此侧。

本发明所揭示的气动控制技术实验台是一个循环操作的气动实验装置，工作过程如下（以起点盘架100侧为起始点侧）：

S1:将工件放置于起点盘架100内;

S2:长程转运机械手6动作，X向长行程无杆气缸62带动Y向双轴气缸63与Z向双轴气缸64整体向靠近起点盘架100侧（即起始点侧）移动，Y向双轴气缸63伸出，Z向双轴气缸64下降，真空吸盘65吸取位于起点盘架100内的工件，Z向双轴气缸64上升，Y向双轴气缸63缩回，X向长行程无杆气缸62带动整体向另一侧移动。移动到末端，Y向双轴气缸63伸出，Z向双轴气缸64下降，真空吸盘65松脱工件，X向长行程无杆气缸62带动整体回复起始侧。通过该步骤，工件从起点盘架100内转移到旋转台9的二工位转盘92初始工位内；

S3：气动加工装置10动作，Y向双轴气缸102伸出，Z向不锈钢管气缸103下降，安装于Z向不锈钢管气缸103的活动端的工作头开始进行模拟加工。加工完毕，Z向不锈钢管气缸103上升，Y向双轴气缸102缩回；

S4：旋转台9的二工位转盘92转动180度，将工件旋转至另一侧工位；

S5：搬运机械手7动作，Y向双轴气缸74伸出，Z向导杆气缸73下降，气动手爪工具75夹持工件，接着Z向导杆气缸73上升，Y向双轴气缸74缩回，摆台气缸72向转运机械手5侧旋转90度，然后Y向双轴气缸74伸出，Z向导杆气缸73下降，气动手爪工具75松开，工件放置到转运机械手5的工件托板83上，Z向导杆气缸73上升，Y向双轴气缸74缩回，摆台气缸72反向旋转90度复位；

S6：转运机械手5的机械式无杆气缸82带动工件向起始点侧运动；

S7：起点搬运机械手8动作，Y向双轴气缸84伸出，Z向导杆气缸83下降，气动手爪工具85夹持工件，接着Z向导杆气缸83上升，Y向双轴气缸84缩回，X向机械式无杆气缸82带动以上向起始点侧移动，Y向双轴气缸84伸出，Z向导杆气缸83下降，气动手爪工具85松开，工件被放置到起点盘架100内，然后Z向导杆气缸83上升，Y向双轴气缸84缩回，X向机械式无杆气缸82回复至转运机械手5侧；

S8：长程转运机械手6动作，如此循环。

本发明所揭示的气动控制技术实验台，包括工作台1、控制系统2、人机界面操作系统3、气动执行本体4，气动执行本体4设置于工作台1上且受控制系统2的控制，气动执行本体4包括用于放置工件的起点盘架100，还包括依次围绕起点盘架100设置形成闭环的长程转运机械手6、旋转台9、气动加工装置10、搬运机械手7、转运机械手5和起点搬运机械手8，长程转运机械手6将工件从起点盘架100搬运至旋转台9，气动加工装置10将位于旋转台9上的工件进行加工，加工完毕后，旋转台9旋转180度，搬运机械手7将工件运送至转运机械手5，起点搬运机械手8将工件运送至起点盘架100。本发明所揭示的气动控制技术实验台与工业作业的气动控制匹配，融合不同种类执行气缸，搭建成自动化循环生产线模式，能够满足气动技术与机电一体化技术、自动控制技术三门课程的通用教学设备需求，以减少学生的企业培训时间，满足社会需求。

本发明所揭示的气动控制技术实验台，技术针对性强、模块化设计占地面积小，可实际动手拆装操作与组合，适于配合气动控制技术教材应用，同时通过PLC编程技术，实训气缸的顺序动作控制，提高综合技术能力，丰富气动技术教学内容。本发明所揭示的气动控制技术实验台，提供一个面向工业作业应用的涵盖基础到高级的气动控制教学装备，既符合机电一体化教材教学大纲要求，又贴近工业实际应用，具有高度开放性的，创新性的和可参与性的特点，使得受训者更容易全面掌握气动控制技术的应用和集成，并对各类气缸原理与应用、PLC控制系统的设计与应用、网络通信技术、高级语言编程等技能得到实际的训练，在设计、装配、调试能力等方面均能得到综合提高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种气动控制技术实验台，包括工作台、控制系统、人机界面操作系统、气动执行本体，所述气动执行本体设置于所述工作台上且受所述控制系统的控制，其特征在于：所述气动执行本体包括用于放置工件的起点盘架，还包括依次围绕所述起点盘架设置形成闭环的长程转运机械手、旋转台、气动加工装置、搬运机械手、转运机械手和起点搬运机械手，所述长程转运机械手将工件从起点盘架搬运至所述旋转台，所述气动加工装置将位于所述旋转台上的工件进行加工，加工完毕后，所述旋转台旋转180度，所述搬运机械手将工件运送至所述转运机械手，所述起点搬运机械手将工件运送至所述起点盘架。

2.根据权利要求1所述的气动控制技术实验台，其特征在于：所述长程转运机械手包括组成直角坐标机械式结构模式的支架、X向长行程无杆气缸、Y向双轴气缸、Z向双轴气缸、真空吸盘、气缸连接板，所述X向长行程无杆气缸架设于两个支架之间，所述Y向双轴气缸设置于所述X向长行程无杆气缸的活动平台上，所述Y向双轴气缸通过气缸连接板垂直安装有Z向双轴气缸，所述Z向双轴气缸的活动端向下，所述活动端垂直安装真空吸盘。

3.根据权利要求1所述的气动控制技术实验台，其特征在于：所述旋转台能旋转180度工位，包括旋转气缸、二工位转盘，所述旋转气缸设置于所述二工位转盘的底部。

4.根据权利要求1所述的气动控制技术实验台，其特征在于：所述气动加工装置包括支架、Y向双轴气缸、Z向不锈钢管气缸，所述Y向双轴气缸水平安装在所述支架顶部，所述Z向不锈钢管气缸垂直安装于所述Y向双轴气缸末端的延伸部。

5.根据权利要求1所述的气动控制技术实验台，其特征在于：所述搬运机械手包括组成圆柱坐标机械手模式的支架、摆台气缸、Z向导杆气缸、Y向双轴气缸、气动手爪工具、连接板，所述摆台气缸水平安装在所述支架上，所述Z向导杆气缸垂直安装于所述摆台气缸的旋转台面，所述Z向导杆气缸的初始位置升起，所述Y向双轴气缸通过所述连接板水平安装于所述Z向导杆气缸的顶部，所述气动手爪工具垂直安装于所述Y向双轴气缸的前端。

6.根据权利要求1所述的气动控制技术实验台，其特征在于：所述转运机械手包括机械式无杆气缸、支架、工件托板，所述机械式无杆气缸架设于所述支架上，所述工件托板设置于所述机械式无杆气缸的活动平台上，且所述工件托板的工件放置面位于水平面。

7.根据权利要求1所述的气动控制技术实验台，其特征在于：所述起点搬运机械手包括组成直角坐标机械式模式的支架、X向机械式无杆气缸、Z向导杆气缸、Y向双轴气缸、气动手爪工具和连接板，所述X向机械式无杆气缸台面向上水平架设于所述支架，所述Y向双轴气缸水平安装于所述X向机械式无杆气缸的上部，所述Z向导杆气缸通过所述连接板垂直安装于所述Y向双轴气缸，所述Z向导杆气缸的初始位置升起，所述气动手爪工具安装于所述Z向导杆气缸的下端。