CN201936524U - 自动加工与装配生产线实训考核设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种自动加工与装配生产线实训考核设备，其具有一工作台以及五个工作站，其中，一供料站，其设置在所述的工作台上，用以供应第一物料；一加工站，其设置在所述的工作台上，并位于所述物料站的邻侧，一装配站，其设置在所述的工作台上，并位于所述加工站的邻侧；一分拣站，其设置在所述的工作台上，并位于所述装配站的邻侧；一搬运站，其设置在所述的工作台上，搬运物料在所述的供料站、加工站、装配站以及分拣站上执行相应的工步；一控制单元，分别与所述的五个工作站电连接，用以控制上述每一工作站的时序动作。

Description

自动加工与装配生产线实训考核设备

技术领域

本实用新型涉及的是一种教学设备，特别涉及的是一种应用在教学中的自动化加工与装备生产线的实训考核设备。

背景技术

对于现代化的教育体系来说，如何将具体的工业应用通过教学设备，为学生营造出真实的操作环境，是很重要的；随着电气控制技术成为工业自动化行业内普遍认为的工业控制技术的发展趋势，这种重要性更加明显了。

电气控制技术的广泛应用，使得高等院校对自动化教学系统教学实验装置有了大量的需求。工业控制中实际应用的电气控制技术系统由于点数多、分布广，不适宜直接作为教学实验装置。目前市场上适用于自动化领域的教学实验装置虽然很多，但还没有完整的体现电气控制技术特点的教学实验装置。许多厂家生产的产品涉及学科单一，只能做一些演示性的实验，这样不能很好的培养学生的动手能力。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长期的研究和实践终于获得了本实用新型的产品。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种自动加工与装配生产线实训考核设备，用以克服上述缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种自动加工与装配生产线实训考核设备，其具有一工作台以及五个工作站，其中，

一供料站，其设置在所述的工作台上，用以供应第一物料；

一加工站，其设置在所述的工作台上，并位于所述物料站的邻侧，其具有一物料台，用以模拟一针对所述的第一物料的加工工步；

一装配站，其设置在所述的工作台上，并位于所述加工站的邻侧，其具有 一机械手和一旋转供料单元，通过所述的机械手将所述的加工站加工完毕的第一物料与所述装配站的第二物料模拟装配一起；

一分拣站，其设置在所述的工作台上，并位于所述装配站的邻侧，其具有一传送带，所述的传送带的支架上设置有至少一物料检测器；所述的传送带的邻侧设置有分拣料槽，在与所述的分拣料槽相对应的一侧设有气缸顶出机构，同时也设有至少三个传感器支架，在所述的传感器支架上设置有物料检测器，所述的物料检测器与所述的分拣料槽相对应地设置，其中所述的物料检测器为光电传感器，其用于判断分拣的物料的材质，比如判断物料是金属材料或非金属材料；

一搬运站，其设置在所述的工作台上，其具有一线型导轨，所述的线型导轨上设置有四自由度搬运机械手，所述的搬运机械手沿所述的线型导轨滑动，搬运物料在所述的供料站、加工站、装配站以及分拣站上执行相应的工步；

一控制单元，分别与所述的五个工作站相连接，用以控制上述每一工作站的时序动作；

一供电保护模块，其分别与所述控制单元和所述五个工作站电连接，根据控制单元所发送的指令对所述五个工作站提供供电保护。

实施时，所述的供料站包括：

一供料站机架，其设置在所述的工作台上；

一第一料仓，其设置在所述的供料站机架上，并与所述的供料站机架相垂直；

一第一物料台，其设置在所述的供料站机架上；

一第一顶料气缸以及一第二顶料气缸，分别与所述的工作台平行的设置在所述的供料站机架上，所述的第一顶料气缸用以顶抵在倒数第二个第一物料上，所述的第二顶料气缸与倒数第一个第一物料相对应，用以将其顶至所述的第一物料台上；

一第一物料检测器，其位于所述的第一物料台下侧，用以检测所述的第一物料是否到位；

实施时，所述的供料站还包括：

一第二物料检测器，其设置在所述的第一料仓上侧，用以检测是否所述的第一料仓中有第一物料；

一第三物料检测器，其设置在所述的第一料仓底部，检测所述的倒数第一 个第一物料是否到达所述第一料仓底部；

实施时，所述的加工站包括：

一加工站机架，其设置在所述的工作台上；

一第二物料台，其下端设有滑块，所述的加工站机架的下端设有滑轨，所述的滑块的一端与一物料台伸缩气缸的活塞杆相连接；用以控制所述的第二物料台在所述的滑轨上滑动；

一机械手指，设置在所述的第二物料台的上端，用以夹紧放置在所述的第二物料台上的所述第一物料；

一冲压机构，设置于所述的加工站机架上端，其具有一冲压头，与所述的第二物料台滑到所述的加工站机架内部时位置相对应；

一第四物料检测器，其设置在一传感器支架上，所述的传感器支架与所述的第二物料台相固接，用以侦测所述的第一物料是否到位；

实施时，所述的装配站包括：

一装配站机架，其设置在所述的工作台上；

一第二料仓，其设置在所述的装配站机架上，并与所述的装配站机架相垂直，其用以设置至少一第二物料；

一第三顶料气缸以及一第一挡料气缸，分别与所述的工作台平行的设置在所述的装配站机架上，所述的第三顶料气缸用以顶抵在倒数第二个第二物料上，所述的第一挡料气缸与倒数第一个第二物料相对应，用以挡住所述的第二物料不下落；

一第三物料台，其设置在所述的装配站机架上；

一旋转送料机构，其上设置有至少两个供料台，一个所述的供料台位于所述的第二料仓底部，在所述供料台下端设有摆动气缸，使所述的供料台在所述的摆动气缸的输出活塞杆处摆动；

一机械手结构，其设置在所述的装配站机架上部，与其余的其中一个所述的供料台的工作位置相对应；

实施时，所述的机械手结构包括：

一机械手爪，其位于所述的另一所述的供料台的工作位置上部；

一气动手指，与所述的机械手爪相连接；

一第一导杆气缸，与所述的气动手指相连接，用以控制机械手爪的上下进给；

实施时，所述的分拣站包括：

一分拣站机架，其设置在所述的工作台上，其与所述的装配站相邻接，并通过螺栓与所述的桌面上部设置有定位槽道相固连；

一传送带，其设置有主动轴和从动轴，所述主动轴和从动轴与所述传送带相套接，且共同设置在所述的分拣站机架上，用以传输物料，；一三相电动机，其输出端通过一连接装置与所述的传送带的主动轴相连接，所述的连接装置为减速器和万向轴，为所述的传送带提供转速和扭矩；

至少三个分拣料槽，其设置于所述的传送带的一侧，其数量根据要区分的分拣产品的种类来设定；

至少三个气缸顶出机构，分别设置在与所述分拣料槽相对的位置，将指定特性的物料推入指定的三个分拣料槽，所述的指定特性是指所述的光电传感器感测到对应特性的物料后，所产生的控制信号，其传输给控制单元，由所述气缸顶出机构的活塞杆将对应的物料推入指定的两个分拣料槽。

一金属折弯件，其设置在所述传送带的下方悬空部分，用以起支撑作用，使所述传送带更加平稳地运行；

一物料检测器，其设置在所述传送带的入料端，用以判断是否有物料置于所述传送带；

一滑移式导轨，其平行设置在所述传送带的所述气缸顶出机构一侧；

至少三个导轨滑块，其套接在所述滑移式导轨上，且可沿着所述滑移式导轨滑动；所述物料检测器和所述气缸顶出机构通过所述传感器支架分别设置在所述导轨滑块上；

一旋转编码器，所述旋转编码器的信号采集端与所述三相电动机电连接且与所述三相电动机同步旋转，通过所述旋转编码器将所述三相电动机的回转距离转化为高速脉冲输送给所述控制单元，对物料的运行位置实时反馈，与所述控制单元发送给所述三相电动机的旋转量构成闭环位置系统，从而使定位更准确；

一张紧构件，所述张紧构件位于所述传送带的与所述滑移式导轨相同的一侧，且通过螺栓等与所述传送带的从动轴螺纹连接，调节螺栓可控制所述传送带的松紧，以使所述传送带与主动轴、从动轴之间具有足够的摩擦力，从而防止在传送物料的过程中产生较大的抖动。

实施时，所述的搬运站包括：

一四自由度抓取机械手，其用以抓取相应的物料在所述的供料站、加工站、装配站以及分拣站上传送；

一直线位移传送机构，其设置在所述的工作台上，并与所述的四自由度抓去机械手相连接，其用以运载所述的四自由度抓取机械手做直线运动；

实施时，所述的直线位移传送机构包括：

一滑动大流板，其作为支撑部件，与所述的四自由度抓取机械手相连接；

一支撑导轨滑块，其设置所述的滑动大流板下部；

一支撑导轨，其与所述的支撑导轨滑块相切合，用以导向；

一同步带，其设置于所述的支撑导轨中部；

一步进电机，用以输出整个直线位移机构运动的动力；

实施时，所述的控制单元是以模块方式组合在一起，其包括：PLC模块、变频器模块、步进驱动器、电源模块以及触摸屏模块；

实施时，其特征在于，所述的物料检测器为光电传感器；

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：

1、有机融合了机械技术(包括气动技术)、传感器技术、交流电动机变频调速和步进电机驱动控制、触摸屏技术、PLC控制及通信网络等技术，体现了现代制造业生产过程的特征。

2、整体结构采用开放式和拆装式，能方便地更换模块，按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。

3、用于教学，可按工作过程导向，工学结合的模式规划教学活动。

附图说明

图1A为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备的结构框图；

图1B为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备的机械结构示意图；

图2为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中工作台结构侧视图；

图3A为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中供料站结构主视图；

图3B为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中供料站结构侧 视图；

图4A为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中加工站结构主视图；

图4B为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中加工站结构侧视图；

图5A为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中装配站结构主视图；

图5B为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中装配站结构侧视图；

图6A和6B为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中分拣站结构俯视图和侧视图；

图7A为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中搬运站结构主视图；

图7B为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中搬运站结构俯视图。

具体实施方式

以下结合附图，对本新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图1A所示，其为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备的结构框图；其是在工作台1上设置有五个工作站，以及一控制单元6和一供电保护模块8，其中所述的五个工作站分别为：一供料站2、一加工站3、一装配站4、一分拣站5以及一搬运站7，上述五个工作站设置于所述的工作台1上，其中所述的供料站2、加工站3、装配站4以及分拣站5依次相邻接，所述的搬运站7位于上述四个工作站的侧边用以在它们之间搬运物料；整个实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备是通过一控制单元6，分别与所述的五个工作站相连接，用以控制上述每一工作站的时序动作，所述供电保护模块8分别与所述控制单元和所述五个工作站电连接，根据控制单元所发送的指令对所述五个工作站提供供电保护。

如图1B所示，其为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备的机械结构示意图；其包括：

一工作台1，用以设置下述的工作站；所述的供料站2设置在所述的工作台 上，其具有一物料台，用以供应第一物料；所述的加工站3，其设置在所述的工作台上，并位于所述供料站2的邻侧，用以模拟一针对所述的第一物料的加工工步；所述的装配站4，其设置在所述的工作台上，并位于所述加工站2的邻侧，其具有一机械手和一旋转供料单元，通过所述的机械手将所述的加工站2加工完毕的第一物料与所述装配站4的第二物料模拟装配一起；所述的分拣站5，其设置在所述的工作台上，并位于所述装配站4的邻侧，其具有一传送带，所述的传送带的入料端设置有一物料检测器，用于判断是否有物料放置在所述传送带；所述的传送带的邻侧设置有分拣料槽，在与所述的分拣料槽相对应的一侧设有至少三个分拣传感器和至少三个气缸顶出机构，所述分拣传感器用于判定进入分拣料槽的材质；所述的搬运站7，其设置在所述的工作台上，其具有一线型导轨，所述的线型导轨上设置有四自由度搬运机械手，所述的搬运机械手沿所述的线型导轨滑动，搬运物料在所述的供料站2、加工站3、装配站4以及分拣站5上执行相应的工步；当然为了实现整个设备的工作规范性和自动化特点，所述的控制单元6是非常重要的，其分别与所述的五个工作站相连接，用以控制上述每一工作站的时序动作；这里采用的控制单元为PLC模块61，从图中可以发现每一工作站附近都设有一接线排21(仅以供料站为例)，如图1B所示，在上述四个工作站的同一侧分别为每一个工作站设有一PLC控制器22(仅以供料站为例)，所述各PLC控制器通过对应的各接线排分别与各工作站电连接，作为所述的控制单元还包括：变频器模块62、步进驱动器模块63，电源模块64以及触摸屏模块65，这些模块与现有的各种同类型模块是可以通用互换的，由于这种通用性，可以极大地提高在本设备出现故障处理时花费的成本和效率；当然上述各工作站的控制、检测部件都要和控制单元6电连接；下面将对各模块进行具体的介绍，首先，如图2所示，其为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中工作台结构侧视图；所述的工作台1为一桌型，其具有四个桌腿11结构，每一桌腿11的低端设有万向轮12，以便推动其进行移动；还具有一桌面13，所述的桌面上部设置有定位槽道131，用以确定所述的五个工作站的位置，通过螺栓将其紧固定位。

其次，如图3A和图3B所示，其分别为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中供料站结构主视图和本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中供料站结构侧视图；所述的供料站包括：

一供料站机架23，其设置在所述的工作台1上，通过螺栓与所述的桌面13 上部设置有定位槽道131相固连；

一第一料仓26，其设置在所述的供料站机架23上，并与所述的供料站机架23相垂直；

一第一物料台28，其设置在所述的供料站机架23上，并与所述的第一料仓26的底部位于同一水平线上；

一第一顶料气缸252以及一第二顶料气缸251，分别与所述的工作台1平行的设置在所述的供料站机架23上，所述的第一顶料气缸252用以顶抵在倒数第二个第一物料上，所述的第二顶料气缸251与倒数第一个第一物料相对应，用以将其顶至所述的第一物料台28处；

一第一物料检测器24，其位于所述的第一物料台28下侧，用以检测所述的第一物料是否到位；所述的第一物料检测器24为光电传感器，获得相应的信号传输给控制单元6，从而确定后续的动作；所述的供料站2还包括：一第二物料检测器271，其设置在所述的第一料仓26上侧，用以检测是否所述的第一料仓26中有第一物料，如果没有则会相应的发出信号，给控制单元6从而产生相应的提示；

一第三物料检测器272，其设置在所述的第一料仓26底部，检测所述的倒数第一个第一物料是否到达所述第一料仓26底部，一旦感知到所述的第一物料处于指定位置，则由所述的第二顶料气缸251将其顶至所述的第一物料台28，等待所述的搬运站7的四自由度抓取机械手对其进行抓取和搬运至下一工作站即所述的加工站3。

需要说明的是所述的加工站3，用以对所述的第一物料执行一加工工步，对于加工而言对应的工艺会有很多种，这里仅以冲压加工为例，其他方式的加工工步，对于本领域普通技术人员来说，都可以在本实施获得，且都应该属于本实用新型的保护范围，这里就不再赘述了。如图4A和图4B所示，其分别为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中加工站结构主视图以及本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中加工站结构侧视图；所述的加工站包括：

一加工站机架36，其设置在所述的工作台1上，其与所述的供料站2相邻接，并通过螺栓与所述的桌面13上部设置有定位槽道131相固连；

一第二物料台35，其下端设有滑块371，所述的加工站机架36的下端设有滑轨372，所述的滑块371的一端与一物料台伸缩气缸31的活塞杆相连接；用 以控制所述的第二物料台35在所述的滑轨372上滑动，从而确定第一工作位置和第二工作位置，所述的第二工作位置位于所述的加工站机架36外部，用以获取所述的四自由度抓取机械手搬运过来的第一物料；所述的第一工作位置位于所述的加工站机架36内部；

一机械手指32，设置在所述的第二物料台35上，用以夹紧放置在所述的第二物料台35上的所述第一物料；

一冲压机构34，设置于所述的加工站机架36上端，其具有一冲压头341，与所述的第二物料台35滑到所述的加工站机架36内部时位置相对应，即位于所述第二工作位置的上部；

一第四物料检测器33，其设置在一传感器支架上，所述的传感器支架与所述的第二物料台35相固接，用以侦测所述的第一物料是否到位，从而产生对应的传感信号给所述的控制单元6，使所述的物料台伸缩气缸31的活塞杆，将所述的第二物料台35在所述的滑轨371上滑动，实现第一、第二位置的转换；

当冲压加工完毕，由所述的物料台伸缩气缸31的活塞杆将所述的第二物料台35推至第二位置，等待所述的搬运站7的四自由度抓取机械手对其进行抓取和搬运至下一工作站即所述的装配站4。

作为教学用的设备，其体现的是研发者欲着重突出的技术方向，对于本实用新型而言就是有机融合了机械技术(包括气动技术)、传感器技术、交流电动机变频调速和步进电机驱动控制、触摸屏技术、PLC控制及通信网络等技术，体现了现代制造业生产过程的特征，所以对具体的模拟的物料在工作站所进行的具体工艺加工内容就相应的弱化了，为此这里所述的装配站4就是将所述的一第二物料装入所述的第一物料中；如图5A和图5B所示，其为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中装配站结构主视图以及本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中装配站结构侧视图；所述的装配站4包括：

一装配站机架41，其设置在所述的工作台1上，其与所述的加工站3相邻接，并通过螺栓与所述的桌面13上部设置有定位槽道131相固连；

一第二料仓42，其设置在所述的装配站机架41上，并与所述的装配站机架41相垂直，其用以置入至少一第二物料(也就是所述的用于装入所述第一物料中的物料)；

一第三顶料气缸441以及一第一挡料气缸442，分别与所述的工作台1平行的设置在所述的装配站机架41上，所述的第三顶料气缸441用以顶抵在倒数第 二个第二物料上，所述的第一挡料气缸442与倒数第一个第二物料相对应，用以挡住所述的第二物料，使其不下落；

一第三物料台45，其设置在所述的装配站机架41上；

一旋转送料机构47，其上设置有至少两个供料台471，这里采用两个作为实施例，其中一个所述的供料台471位于所述的第二料仓42底部，在所述供料台471下端设有摆动气缸472，使所述的供料台471在所述的摆动气缸472的输出活塞杆处摆动，每次转动180度，实现对两个确定位置的转换，如果所述的供料台471为n个，则其每次只要转动360度/n就可以了；

一机械手结构46，其设置在所述的装配站机架41上部，与其余的其中一个所述的供料台471的工作位置相对应；所述的机械手结构46包括：

一机械手爪461，其位于所述的另一所述的供料台471的工作位置上部；

一气动手指462，与所述的机械手爪461相连接；

一第一导杆气缸，与所述的气动手指462相连接，用以控制机械手爪461的上下进给；本装配站功能是完成黑和白两种颜色的小圆柱工件(第二物料)嵌入到大工件(第一物料)中的装配过程。即当所述的搬运站7的机械手把第一物料运送到所述的装配站的物料台上，所述的第三顶料气缸441伸出顶住供料单元倒数第二个第二物料；所述的第一挡料气缸442缩回，使所述第二料仓42的料槽421中最底层的小圆柱第二物料落到旋转供料台471上，然后旋转供料单元顺时针旋转180度，到位后装配机械手爪461按如下时序动作：下降机械手爪461→抓取第二物料→机械手爪461提升→气动手指462伸出→机械手爪461下降→机械手爪461松开的动作顺序，把所述的第二物料顺利装入所述的第一物料中，所述的机械手结构46复位的同时，所述的旋转送料机构47逆时针旋转180回到原位，等待所述的搬运站7的四自由度抓取机械手对其进行抓取和搬运至下一工作站即所述的分拣站5。

所述的分拣站5实际就是根据不同的物料属性，将其分配到不同的分拣料槽中，如图6A和6B所示，其为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中分拣站结构俯视图和侧视图；所述的分拣站包括：

一分拣站机架，其设置在所述的工作台1上，其与所述的装配站4相邻接，并通过螺栓与所述的桌面13上部设置有定位槽道131相固连；

一传送带51，其设置有主动轴和从动轴，所述主动轴和从动轴与所述传送带51相套接，且共同设置在所述的分拣站机架上，用以传输物料，；一三相电 动机521，其输出端通过一连接装置522与所述的传送带51的主动轴相连接，所述的连接装置522为减速器和万向轴，为所述的传送带51提供转速和扭矩；

至少三个分拣料槽541、542、543，其设置于所述的传送带51的一侧，在本实施例中采用就是三个，其数量根据要区分的分拣产品的种类来设定；

至少三个传感器支架531、535、537，在所述的传感器支架531、535、537上设置有分拣检测器532、534、536，所述的分拣检测器532、534、536与所述的分拣料槽541、542、543相对应地设置，在本实施例中采用就是三个，其中所述的分拣检测器532、534、536为光电传感器，其用于判断分拣的物料的材质，比如判断物料是金属材料或非金属材料；

至少三个气缸顶出机构60，分别设置在与所述分拣料槽541、542、543相对的位置，将指定特性的物料推入指定的三个分拣料槽541、542、543，在本实施例中采用就是三个，所述的指定特性是指所述的光电传感器感测到对应特性的物料后，所产生的控制信号，其传输给控制单元6，由所述气缸顶出机构60的活塞杆将对应的物料推入指定的两个分拣料槽541、542、543。

一金属折弯件55，其设置在所述传送带51的下方悬空部分，用以起支撑作用，使所述传送带更加平稳地运行；

一物料检测器56，其设置在所述传送带51的入料端，用以判断是否有物料置于所述传送带51；

一滑移式导轨57，其平行设置在所述传送带51的所述气缸顶出机构一侧；

至少三个导轨滑块581、582、583，其套接在所述滑移式导轨57上，且可沿着所述滑移式导轨57滑动，并可通过诸如螺栓等紧固构件，根据需要使其固定在特定的位置；所述物料检测器532、534、536和所述气缸顶出机构60通过所述传感器支架531、535、537分别设置在所述导轨滑块581、582、583上；

一旋转编码器59，所述旋转编码器59的信号采集端与所述三相电动机521电连接且与所述三相电动机521同步旋转，通过所述旋转编码器59将所述三相电动机521的回转距离转化为高速脉冲输送给所述控制单元6，对物料的运行位置实时反馈，与所述控制单元6发送给所述三相电动机521的旋转量构成闭环位置系统，从而使定位更准确；

一张紧构件591，所述张紧构件591位于所述传送带51的与所述滑移式导轨相同的一侧，且通过螺栓等与所述传送带51的从动轴螺纹连接，调节螺栓可控制所述传送带51的松紧，以使所述传送带51与主动轴、从动轴之间具有足 够的摩擦力，从而防止在传送物料的过程中产生较大的抖动。

事实上，从整个自动化生产线，能够运行的原因在于，物料可以在各工作站传输，实现这种传输特性的为搬运站7，由于上述的四个工作站是一字排开的，因此直线运动应该是主要的传输线路；如图7A和图7B所示，其为本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中搬运站结构主视图以及本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备中搬运站结构俯视图；所述的搬运站包括：

一四自由度抓取机械手71，其用以抓取相应的物料在所述的供料站2、加工站3、装配站4以及分拣站5上传送，其包括：机械手711，以及用以进行自由度动作，并依次线连接的双杆气缸712、旋转气缸714以及薄气缸715；

一直线位移传送机构72，其设置在所述的工作台1上，并与所述的四自由度抓去机械手71相连接，其用以运载所述的四自由度抓取机械手71做直线运动；

所述的直线位移传送机构72包括：

一滑动大流板723，其作为支撑部件，与所述的四自由度抓取机械手71相连接；

一支撑导轨滑块722，其设置所述的滑动大流板723下部；

一支撑导轨725，其与所述的支撑导轨滑块722相切合，用以导向；

一同步带724，其设置于所述的支撑导轨725中部；

一步进电机73，用以输出整个直线位移机构运动的动力；

本设备启动时后，先执行回原点操作，当到达原点位置后，若本设备启动，供料站2物料台检测传感器检测到有工件时，四自由度抓取机械手71整体先提升到位后手爪伸出到位后手爪711夹紧，手爪711夹紧到位手爪711开始缩回，机械手整体下降到位后，步进电机73开始工作按设定好的脉冲量使所述的运动位移到加工站3。加工站3到位后机械手71整体提升，提升到位后手爪711伸出，伸出到位后机械手71整体下降，下降到位后工件已放入加工站3物料台上，然后手爪711松开，松开到位后机械手71回缩，等加工站3加工完成后再将工件送到装配站4和分拣站5完成整个自动生产线加工过程。

需要说明的是搬运站可以在上述四个工作站任意进行搬运处理，而不仅仅局限于按次序从供料站到最终的分拣站进行搬运，这和程序的设置有关，对于本领域技术人员来说，这是可以根据上述的时序关系进行拓展得到，这里就不再赘述。

本实用新型自动加工与装配生产线实训考核设备选用如下三种通讯网络实现系统控制：

●采用RS-485总线的PLC互连网络。

●采用现场总线网络。

●采用PLC为主站，远程I/O模块为从站的RS-485通讯网络。

各方案均采用了触摸屏人机界面(HMI)，而每种通讯网络又按所选用不同的主流PLC厂家而有不同的配置，分述如下：

1、采用RS-485总线的PLC互连网络的控制方案

本实用新型控制方案的目标，是使学生通过实训，掌握RS-485通讯技术和采用广播方式实现PLC之间交换信息的PLC互连技术。作为PLC通讯网络的基本技术，并鉴于采用RS-485总线的PLC互连网络广泛用于小型集散控制系统上，熟练掌握这一技能，是高职学生必不可少的。

本装备分别对三菱FX2N系列，西门子S7-200系列，欧姆龙CP1L系列，松下FP-X系列等主流厂家的PLC配置了这一网络。

1)三菱FX2N系列：

实用新型控制方案采用FX2N的N:N通讯网络。各工作站均插上FX2N-485-BD通讯板，以搬运站PLC(FX2N-48MT)为主站，其余各站为从站构成N:N通讯网络。触摸屏连接到主站编程口上，分拣站的FR-E540变频器也作为第5#从站连接到网络上。

2)西门子S7-200系列

实用新型控制方案采用PPI(点对点接口)协议实现通讯，以触摸屏和搬运站PLC(S7-226)为主站，其余各站为从站构成点对点通讯网络，分拣站的MM420变频器也作为第5#从站连接此网络。

3)欧姆龙CP1L系列

实用新型控制方案采用串行PLC链接通信，各工作站均插上CP1WCIF11通讯板，以搬运站PLC(CP1L)为主站，其余各站为从站构成点对点通讯网络，分拣站的3J3MVAB004变频器也作为第5#从站连接此网络。

4)松下FP-X系列

实用新型控制方案中，各工作站的PLC(FP-X系列)均配置FP-X通信插卡，可采用松下专用的PC-LINK协议实现无主站的PLC链接；或以搬运站PLC(FP-X-30T)为主站，采用通用串行通讯方式和MODBUS通讯协议，实现主站 和各从站之间的通讯。

2、采用现场总线网络

以现场总线作为技术支撑的控制系统在工业自动化领域有明显的优势，在PLC网络系统中使用最为广泛。在国内，现场总线技术也日益普及，各高等院校相关专业也陆续开设这一课程。为实现现场总线技术的项目教学，本装备以中型PLC为主站，各从站仍为小型PLC的配置，分别配置了：

1)对三菱PLC，配置以搬运站PLC(Q02CPU)为主站，其余各站PLC(FX2N主单元+32CCL模块)为从站构成CC-LINK现场总线系统。

2)对西门子PLC，配置以搬运站PLC(S7-315DPCPU)为主站，其余各站PLC(S7-200主单元+EM277模块)为从站构成PROFI BUS现场总线系统。

3)对欧姆龙PLC，

对欧姆龙PLC，配置以搬运站PLC(CP1H-X40)为主站，其余各站PLC(CT1L+CP1WCIF11模块)为从站构成Device Net现场总线系统。

3、PLC为主站，远程I/O模块为从站的RS-485通讯网络控制方案

本装备尚提供以搬运站PLC(可为FX2N、S7-200、CP1L、FP-X任一种PLC)为主站，各从站采用远程I/O为控制器的集散控制系统。其中，远程I/O模块是本公司开发的产品，具有16点输入和14点输出，通讯协议与研华ARK14000系列远传模块类似。

本实用新型控制方案的目标是使学生通过实训，掌握远程I/O通讯网络的特点，学会PLC自由口通讯编程的技能。

以上说明对本新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (11)

1.一种自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，其具有一工作台以及五个工作站，其中，

一供料站，其设置在所述的工作台上，用以供应第一物料；

一加工站，其设置在所述的工作台上，并位于所述物料站的邻侧，其具有一物料台，用以模拟一针对所述的第一物料的加工工步；

一装配站，其设置在所述的工作台上，并位于所述加工站的邻侧，其具有一机械手和一旋转供料单元，通过所述的机械手将所述的加工站加工完毕的第一物料与所述装配站的第二物料模拟装配一起；

一分拣站，其设置在所述的工作台上，并位于所述装配站的邻侧，其具有一物料传送带，所述的物料传送带的入料端上设置有一物料检测器；所述的物料传送带的邻侧设置有分拣料槽，在与所述的分拣料槽相对应的一侧设有气缸顶出机构，同时也设有至少三个传感器支架，在所述的传感器支架上设置有分拣检测器，所述的物料检测器与所述的分拣料槽相对应地设置，其中所述的分拣检测器为光电传感器和金属传感器，其用于判断分拣的物料的材质，比如判断物料是金属材料或非金属材料；

一搬运站，其设置在所述的工作台上，其具有一线型导轨，所述的线型导轨上设置有四自由度搬运机械手，所述的搬运机械手沿所述的线型导轨滑动，搬运物料在所述的供料站、加工站、装配站以及分拣站上执行相应的工步；

一控制单元，分别与所述的五个工作站电连接，用以控制上述每一工作站的时序动作；

一供电保护模块，其分别与所述控制单元和所述五个工作站电连接，根据控制单元所发送的指令对所述五个工作站提供保护。

2.根据权利要求1所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的供料站包括：

一供料站机架，其设置在所述的工作台上；

一第一料仓，其设置在所述的供料站机架上，并与所述的供料站机架相垂直；

一第一物料台，其设置在所述的供料站机架上；

一第一顶料气缸以及一第二顶料气缸，分别与所述的工作台平行的设置在所述的供料站机架上，所述的第一顶料气缸用以顶抵在倒数第二个第一物料上，所述的第二顶料气缸与倒数第一个第一物料相对应，用以将其顶至所述的第一 物料台上；

一第一物料检测器，其位于所述的第一物料台下侧，用以检测所述的第一物料是否到位。

3.根据权利要求2所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的供料站还包括：

一第二物料检测器，其设置在所述的第一料仓上侧，用以检测是否所述的第一料仓中有第一物料；

一第三物料检测器，其设置在所述的第一料仓底部，检测所述的倒数第一个第一物料是否到达所述第一料仓底部。

4.根据权利要求1所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的加工站包括：

一加工站机架，其设置在所述的工作台上；

一第二物料台，其下端设有滑块，所述的加工站机架的下端设有滑轨，所述的滑块的一端与一物料台伸缩气缸的活塞杆相连接；用以控制所述的第二物料台在所述的滑轨上滑动；

一机械手指，设置在所述的第二物料台的上端，用以夹紧放置在所述的第二物料台上的所述第一物料；

一冲压机构，设置于所述的加工站机架上端，其具有一冲压头，与所述的第二物料台滑到所述的加工站机架内部时位置相对应；

一第四物料检测器，其设置在一传感器支架上，所述的传感器支架与所述的第二物料台相固接，用以侦测所述的第一物料是否到位。

5.根据权利要求1所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的装配站包括：

一装配站机架，其设置在所述的工作台上；

一第二料仓，其设置在所述的装配站机架上，并与所述的装配站机架相垂直，其用以设置至少一第二物料；

一第三顶料气缸以及一第一挡料气缸，分别与所述的工作台平行的设置在所述的装配站机架上，所述的第三顶料气缸用以顶抵在倒数第二个第二物料上，所述的第一挡料气缸与倒数第一个第二物料相对应，用以挡住所述的第二物料不下落；

一第三物料台，其设置在所述的装配站机架上；

一旋转送料机构，其上设置有至少两个供料台，一个所述的供料台位于所 述的第二料仓底部，在所述供料台下端设有摆动气缸，使所述的供料台在所述的摆动气缸的输出活塞杆处摆动；

一机械手结构，其设置在所述的装配站机架上部，与其余的其中一个所述的供料台的工作位置相对应。

6.根据权利要求5所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的机械手结构包括：

一机械手爪，其位于所述的另一所述的供料台的工作位置上部；

一气动手指，与所述的机械手爪相连接；

一第一导杆气缸，与所述的气动手指相连接，用以控制机械手爪的上下进给。

7.根据权利要求1所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的分拣站包括：

一分拣站机架，其设置在所述的工作台上，其与所述的装配站相邻接，并通过螺栓与所述的桌面上部设置有定位槽道相固连；

一传送带，其设置有主动轴和从动轴，所述主动轴和从动轴与所述传送带相套接，且共同设置在所述的分拣站机架上，用以传输物料；一三相电动机，其输出端通过一连接装置与所述的传送带的主动轴相连接，所述的连接装置为减速器和万向轴，为所述的传送带提供转速和扭矩；

至少三个分拣料槽，其设置于所述的传送带的一侧，其数量根据要区分的分拣产品的种类来设定；

至少三个气缸顶出机构，分别设置在与所述分拣料槽相对的位置，将指定特性的物料推入指定的三个分拣料槽，所述的指定特性是指所述的光电传感器感测到对应特性的物料后，所产生的控制信号，其传输给控制单元，由所述气缸顶出机构的活塞杆将对应的物料推入指定的两个分拣料槽；

一金属折弯件，其设置在所述传送带的下方悬空部分，用以起支撑作用，使所述传送带更加平稳地运行；

一物料检测器，其设置在所述传送带的入料端，用以判断是否有物料置于所述传送带；

一滑移式导轨，其平行设置在所述传送带的所述气缸顶出机构一侧；

至少三个导轨滑块，其套接在所述滑移式导轨上，且可沿着所述滑移式导轨滑动；所述物料检测器和所述气缸顶出机构通过所述传感器支架分别设置在所述导轨滑块上； 

一旋转编码器，所述旋转编码器的信号采集端与所述三相电动机电连接且与所述三相电动机同步旋转，通过所述旋转编码器将所述三相电动机的回转距离转化为高速脉冲输送给所述控制单元，对物料的运行位置实时反馈，与所述控制单元发送给所述三相电动机的旋转量构成闭环位置系统，从而使定位更准确；

一张紧构件，所述张紧构件位于所述传送带的与所述滑移式导轨相同的一侧，且通过螺栓与所述传送带的从动轴螺纹连接，调节螺栓可控制所述传送带的松紧，以使所述传送带与主动轴、从动轴之间具有足够的摩擦力，从而防止在传送物料的过程中产生较大的抖动。

8.根据权利要求1所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的搬运站包括：

一四自由度抓取机械手，其用以抓取相应的物料在所述的供料站、加工站、装配站以及分拣站上传送；

一直线位移传送机构，其设置在所述的工作台上，并与所述的四自由度抓取机械手相连接，其用以运载所述的四自由度抓取机械手做直线运动。

9.根据权利要求8所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的直线位移传送机构包括：

一滑动大流板，其作为支撑部件，与所述的四自由度抓取机械手相连接；

一支撑导轨滑块，其设置所述的滑动大流板下部；

一支撑导轨，其与所述的支撑导轨滑块相切合，用以导向；

一同步带，其设置于所述的支撑导轨中部；

一步进电机或伺服电机，用以输出整个直线位移机构运动的动力。

10.根据权利要求1所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的控制单元是以模块方式组合在一起，其包括：PLC模块、变频器模块、步进驱动器或伺服驱动器、电源模块以及触摸屏模块。

11.根据权利要求2、3、4或7所述的自动加工与装配生产线实训考核设备，其特征在于，所述的物料检测器为光电传感器。 

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