CN106652748A - 一种基于生产线式的模块化教学液压气动综合实训台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，包括至少由一套液压注塑机组件、搬运机械手组件、码垛机械手组件及堆垛区；所述液压注塑机组件，用于将物料进行搅拌，并进行注塑、冷却后，得到注塑物料；所述搬运机械手组件，用于将物料放置于料筒区的指定料筒中，完成物料放置后，伸缩气缸缩回、旋转气缸旋转回原位，等待下一次搬运；所述码垛机械手组件，用于将料筒区中的物料吸取，并进行有序摆放。本发明能有效解决现有液压气动实训装置控制对象单一，学生实训时直观性差且难以实现机‑电‑气一体化综合应用的问题。

Description

一种基于生产线式的模块化教学液压气动综合实训台

技术领域

本发明涉及实践教学实训设备技术领域，尤其涉及一种基于生产线式的模块化液压气动综合实训台。

背景技术

随着职业教育的不断发展，越来越多的学生选择职业教育掌握一门技术以适应工作岗位的需要，而机电产品在国民经济及国防建设中的重要地位，使得机电产品的加工生产技能为越来越多的人所青睐。因此，在各大、中专院校均开设有液压或气压传动试验课程。此外，现代工业水平的发展与进步也急需工厂的企业主对一线员工进行机电产品加工技能培训，以满足人们日益提高的生产、生活水平的需要。由此，出现了一系列用于教学的液压或气动装置，但这些装置一般为单机设备，只能演示一个生产流程的一部分，如注塑机只能演示由供料到产出注塑成品的过程。

市场上大多数用于教学的液压或气动装置以液压气动元件实训为主，控制对象单一，学生实训时直观性差，知识应用单一化，且由于是单机演示，因此很难实现机-电-气一体化综合应用，完成生产线式的实训流程。

因此，现有技术还有待发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，旨在解决现有液压气动实训装置控制对象单一，学生实训时直观性差且难以实现机-电-气一体化综合应用的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其中，包括：依次设置的液压注塑机组件；

搬运机械手组件；

堆垛机械手组件；

及堆垛区；

所述液压注塑机组件用于将物料进行搅拌，并进行注塑、冷却后，得到注塑物料；所述搬运机械手组件用于将所述获取的注塑物料搬运放置于料筒区的指定料筒中；所述码垛机械手组件用于将所述料筒区的物料抓取放置于所述堆垛区并进行有序堆垛；所述液压注塑机组件、所述搬运机械手组件、所述堆垛机械手组件分别与主控计算机连接。

所述的基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其中，所述液压注塑机组件具体包括：

第一本体；

设置在所述第一本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的元件收纳盒；

设置在所述第一本体前正面板上并设于所述元件收纳盒上方的、用于控制所述液压注塑机组件的第一电控装置；

设置在所述第一本体左侧面板上用于提供液压动力的液压站；

设置在所述第一本体正面板上的、用于生产注塑物料成品的注塑机；

设置在所述第一本体顶面板上的、用于驱动液压缸将注塑物料成品顶起的液压元件装调板；

其中，所述第一电控装置与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接。

所述的基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其中，所述搬运机械组件具体包括：

第二本体；

设置在所述第二本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的元件收纳盒；

设置在所述第二本体前正面板上并设于所述元件收纳盒上方的、用于控制所述搬运机械手组件的第二电控装置；

设置在所述第二本体正面板上的、用于将物料搬运至指定的位置的搬运机械手；

设置在所述第二本体顶面板上的、用于调节驱动搬运机械手完成搬运动作的第二电控元件区；

其中，所述第二电控装置与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接。

所述的基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其中，所述码垛机械手组件具体包括：

第三本体；

设置在所述第三本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的元件收纳盒；

设置在所述第三本体前正面板上并设于所述元件收纳盒上方的、用于控制所述堆垛机械手组件的第三电控装置；

设置在所述第三本体正面板上的、用于将所述料筒区的物料抓取放置于所述堆垛区并进行有序堆垛的堆垛机械手；

设置在所述第三本体顶面板上的、用于调节驱动码垛机械手完成码垛动作的第三电控元件区；

其中，所述第三电控装置与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接。

所述的基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其中，所述堆垛区设置为九宫格的形式。

所述的基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其中，所述搬运机械手具体包括；

搬运机械手；

设置于所述第二本体正面板上的、用于将搬运机械手移动到指定位置的丝杆滑块机构及与其连接的限位开关；

设置于所述丝杆滑块机构上方的、用于配合搬运机械手完成上升动作的薄型气缸；与薄型气缸上部相连的、用于配合搬运机械手完成旋转动作的旋转气缸；与旋转气缸上部相连的、用于配合搬运机械手完成伸缩动作的第一伸缩气缸和第二伸缩气缸；及与所述第一伸缩气缸上部相连的、用于夹取注塑物料的手指气缸。

所述的基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其中，所述第一电控装置、第二电控装置、第三电控装置均包括继电器控制系统和PLC控制系统。

所述的基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，所述主控计算机在所述液压注塑机组件、所述搬运机械手组件、所述堆垛机械手组件中的任一操作出现错误或故障时即发出警告并提示正确的操作步骤。

有益效果：本发明提供的一种基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，通过依次设置液压注塑机组件、搬运机械手组件、堆垛机械手组件及堆垛区。其中，所有元件均采用实际工业用件，高度仿真企业实际生产应用，在教学内容上能够覆盖液压与气压传动技术课程的教学知识点，实现了知识学习与实践应用的结合；可根据实际教学内容，进行单项或整线教学，教学项目灵活多变，设备损耗小，维护费用低，减少耗材费用；在电控装置设置继电器硬件电路系统和PLC智能控制电路系统，可由浅入深地培养学生自动化设备的实际操作能力、设计能力以及机、电、液、气一体化技术综合运用能力。

附图说明

图1为本发明所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台整体结构示意图。

图2为本发明所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台较佳实施例的功能结构示意图。

图3为本发明所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台较佳实施例中搬运机械手台的功能结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于生产线式的模块化液压气动综合实训台。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，其为本发明所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台整体结构示意图。如图1所示，所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台整体结构，包括：

依次设置的液压注塑机组件10；

搬运机械手组件20；

堆垛机械手组件30；

及堆垛区40；

所述液压注塑机组件10，用于将由供料区落入漏斗的物料进行搅拌，并向合模注塑区供料，经注塑、冷却后，获取注塑物料；所述搬运机械手组件20用于将所述获取的注塑物料搬运放置于料筒区的指定料筒中；所述码垛机械手组件30用于将所述料筒区的物料抓取放置于所述堆垛区40并进行有序堆垛；

所述液压注塑机组件10、所述搬运机械手组件20、所述堆垛机械手组件30分别与主控计算机连接。

优选地，所述注塑物料参数为：长=40mm；宽=40mm；高=40mm，所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台的参考参数为：长=2410mm；宽840mm；高=1240mm。

具体实施时，所述液压注塑机组件10使用注塑机实现注塑件的生产，然后搬运机械手组件20将注塑机上的注塑件搬运至堆垛机械手组件的料筒中，再由码垛机械手将注塑件放置到码垛码垛区40，并按设置的九宫格进行摆放。其中，本发明的各个组件可以单独使用，也可以联合起来一起使用。例如，一套生产线式的模块化液压气动综合实训台的液压注塑机组件、搬运机械手组件、堆垛机械手组件可以相应安排三名学生进行操作，并搭配一台主控计算机用于软件仿真操作并由一名学生操作。这样，每4人为一组进行分组教学，就能实现人手一台操作设备。具体地，所述主控计算机在所述液压注塑机组件、所述搬运机械手组件、所述堆垛机械手组件中的任一操作出现错误或故障时即发出警告并提示正确的操作步骤。这样，教师在安排练习项目时可严格按计划实施实践教学，学生轮换设备进行练习操作，提高学生的技能操作能力。

进一步地，请参阅图2，其为本发明所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台较佳实施例的功能结构示意图。如图2所示，所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其中，所述液压注塑机组件具体包括：

第一本体；

设置在所述第一本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的元件收纳盒50；

设置在所述第一本体前正面板上并设于所述元件收纳盒上方的、用于控制所述液压注塑机组件的第一电控装置140

设置在所述第一本体左侧面板上用于提供液压动力的液压站120；

设置在所述第一本体正面板上的、用于生产注塑物料成品的注塑机110；

设置在所述第一本体顶面板上的、用于驱动液压缸将注塑物料成品顶起的液压元件装调板130；

其中，所述第一电控装置140与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接。

具体实施时，注塑机110上的注塑供料区将从漏斗落入的物料进行搅拌，并向合模注塑供料，经过注塑，冷却后，定模底下的液压站120将注塑好的物料顶起，而在注塑生产过程中则可以通过液压元件装调板130调节液压改变驱动力，并通过第一电控装置140控制注塑过程。此外，可根据实训项目需求，从元件收纳部50中选择相应的气动元件安装在该区域，用以驱动机械手完成相应动作。

进一步地，请参阅图2，如图2所示，所述搬运机械手组件20包括：

第二本体；

设置在所述第二本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的元件收纳盒50；

设置在所述第二本体前正面板上并设于所述元件收纳盒上方的、用于控制所述搬运机械手组件的第二电控装置230；

设置在所述第二本体正面板上的、用于将物料搬运至指定的位置的搬运机械手210；

设置在所述第二本体顶面板上的、用于调节驱动搬运机械手完成搬运动作的第一气动元件装调板220；

其中，所述第二电控装置230与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接。

更进一步地，如图3所示，所述搬运机械手210具体包括：

搬运机械手；

设置于所述第二本体正面板上的、用于将搬运机械手移动到指定位置的丝杆滑块机构211及与其连接的限位开关212；设置于所述丝杆滑块机构211上方的、用于配合搬运机械手完成上升动作的薄型气缸213；与薄型气缸213上部相连的、用于配合搬运机械手完成旋转动作的旋转气缸214；与旋转气缸214上部相连的、用于配合搬运机械手完成伸缩动作的第一伸缩气缸215和第二伸缩气缸216；及与所述第一伸缩气缸215上部相连的、用于夹取注塑物料的手指气缸217。

具体实施时，搬运机械手台210中部的丝杆滑块机构211与限位开关212将搬运机械手移动到指定位置，此时设置于丝杆滑块机构211上方的薄型气缸213上升而第一伸缩气缸215伸出、手指气缸217夹取注塑区注塑完成的物料，并放到指定限位开关212所在颜色检测区，对物料进行颜色检测，物料颜色检测完毕后，通过搬运机械手台210中与薄型气缸213上部相连的旋转气缸214将搬运机械手旋转180度，此时薄型气缸213下降而手指气缸217松开物料，根据不同颜色的物料将物料放置料筒区的指定料筒中，放置完物料后，第二伸缩气缸216带动第一伸缩气缸缩回、旋转气缸214旋转回原位，等待下一次搬运。在搬运机械手操作过程中可以通过第一气动元件装调板220调节驱动力，并通过第二电控装置230控制搬运过程。

进一步地，请继续参阅图2，如图2所示，所述码垛机械手组件30具体包括：

第三本体；

设置在所述第三本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的元件收纳盒50；

设置在所述第三本体前正面板上并设于所述元件收纳盒上方的、用于控制所述堆垛机械手组件的第三电控装置340；

设置在所述第三本体正面板上的、用于将所述料筒区的物料抓取放置于所述堆垛区并进行有序堆垛的堆垛机械手320；

设置在所述第三本体顶面板上的、用于调节驱动码垛机械手完成码垛动作的第二气动元件装调板330；

其中，所述第三电控装置340与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接

具体实施时，码垛机械手320通过吸嘴和伸缩气缸（未标记）的配合将物料从料筒区中取出。利用旋转气缸（未标记）和两个滑块气缸（未标记），将不同颜色的物料在码垛区350根据颜色不同进行九宫格有序摆放。在码垛机械手操作过程中可以通过第二气动元件装调板330调节驱动力，并通过第三电控装置340控制码垛过程。

进一步地，如图2所示，所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，所述第一电控装置140、第二电控装置230、第三电控装置340均包括继电器控制系统和PLC控制系统。本发明中所述实训台的电控装置具有PLC控制系统和继电器控制系统两套控制系统：PLC控制系统和继电器控制系统。PLC控制系统可集中实现整个实训台上的运作流程，通过机械手区与电控元件区端子排之间的接线，构成信号采集回路以及控制回路，结合实训台上的操作按钮组实现自动操作；继电器控制系统可以在学员初学过程中使用，结合继电器按钮组，逐个学习动作原理，或者给予没学过PLC控制的学员学习，继电器控制系统同时也可以结合其他气动元件，完成各个实训台上的运作流程。

可见，由于本发明来源于实践教学实训装备的需要，因此所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台采用注塑件从注塑、搬运到码垛整线生产工艺过程的实践教学总项目流程，适用于液压传动技术、气压传动技术、继电器硬件电路、PLC控制技术以及机、电、液、气一体化控制技术等基础课程的实践教学。此外，由于所有元件均采用实际工业用件，因此整个过程高度仿真模拟工厂生产线操作流程，并且多机一体的装置大大增强了演示教学的直观性、灵活性和综合性。

综上所述，本发明所述的基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，采用的技术手段涉及液压传动技术、气压传动技术、传统电控技术、PLC控制技术等，与现有技术相比具有如下优势：1）设备性价比高，本发明所述的综合实训台集成了液动、气动、电控、网络通讯等多门基础课程教学内容，相比于当前市场上众多的单一实训台，实践项目涵盖的知识面更宽，实践操作更简单直观，但成本较低，从而可从根本上解决各类职业院校经费不足的现状；2）可实现教学项目生产线式进行，即教学项目的企业化、柔性化和整线化，本发明所述的综合实训台选用典型的注塑机液压系统、气动机搬运机械手及气动码垛机械手为实训台，结合硬件电路控制技术和PLC智能控制技术，实训项目可先单一液压或气动系统实训，再到整条生产线实训，实现高仿真企业项目为主、灵活性强、学生动手机会多，深入培养学生实际操作能力、实验设计能力以及机、电、液一体化的综合运用能力；3）本发明各个实训台可以单独使用，又可以联合起来一起使用。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，包括：依次设置的液压注塑机组件；搬运机械手组件；堆垛机械手组件；及堆垛区；

所述液压注塑机组件用于将物料进行搅拌，并进行注塑、冷却后，得到注塑物料；

所述搬运机械手组件用于将所述获取的注塑物料搬运放置于料筒区的指定料筒中；

所述码垛机械手组件用于将所述料筒区的物料抓取放置于所述堆垛区并进行有序堆垛；

所述液压注塑机组件、所述搬运机械手组件、所述堆垛机械手组件分别与主控计算机连接。

2.根据权利要求1所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，所述液压注塑机组件具体包括：

第一本体；

设置在所述第一本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的第一元件收纳盒；

设置在所述第一本体前正面板上并设于所述第一元件收纳盒上方的、用于控制所述液压注塑机组件的第一电控装置；

设置在所述第一本体左侧面板上用于提供液压动力的液压站；

设置在所述第一本体正面板上的、用于生产注塑物料成品的注塑机；

设置在所述第一本体顶面板上的、用于驱动液压缸将注塑物料成品顶起的液压元件装调板；

其中，所述第一电控装置与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接。

3.根据权利要求1所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，所述搬运机械组件具体包括：

第二本体；

设置在所述第二本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的第二元件收纳盒；

设置在所述第二本体前正面板上并设于所述第二元件收纳盒上方的、用于控制所述搬运机械手组件的第二电控装置；

设置在所述第二本体正面板上的、用于将物料搬运至指定的位置的搬运机械手；

设置在所述第二本体顶面板上的、用于调节驱动搬运机械手完成搬运动作的第一气动元件装调板；

其中，所述第二电控装置与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接。

4.根据权利要求1所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，所述码垛机械手组件具体包括：

第三本体；

设置在所述第三本体前正面板上的多个用于收纳归置元件的第三元件收纳盒；

设置在所述第三本体前正面板上并设于所述第三元件收纳盒上方的、用于控制所述堆垛机械手组件的第三电控装置；

设置在所述第三本体正面板上的、用于将所述料筒区的物料抓取放置于所述堆垛区并进行堆垛的堆垛机械手；

设置在所述第三本体顶面板上的、用于调节驱动码垛机械手完成码垛动作的第二气动元件装调板；

其中，所述第三电控装置与所述主控计算机通过有线或无线通讯连接。

5.根据权利要求1所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，所述堆垛区设置为九宫格。

6.根据权利要求3所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，所述搬运机械手具体包括：

搬运机械手；

设置于所述第二本体正面板上的、用于将搬运机械手移动到指定位置的丝杆滑块机构及与其连接的限位开关；

设置于所述丝杆滑块机构上方的、用于配合搬运机械手完成上升动作的薄型气缸；与薄型气缸上部相连的、用于配合搬运机械手完成旋转动作的旋转气缸；与旋转气缸上部相连的、用于配合搬运机械手完成伸缩动作的第一伸缩气缸和第二伸缩气缸；及与所述第一伸缩气缸上部相连的、用于夹取注塑物料的手指气缸。

7.根据权利要求1所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，所述第一电控装置、第二电控装置、第三电控装置均包括继电器控制系统和PLC控制系统。

8.根据权利要求1所述基于生产线式的模块化液压气动综合实训台，其特征在于，所述主控计算机在所述液压注塑机组件、所述搬运机械手组件、所述堆垛机械手组件中的任一操作出现错误或故障时即发出警告并提示正确的操作步骤。