CN211375855U - 用于机电与机器人实训的模拟钻孔操作和钻孔深度测量单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于实训装置领域，具体涉及一种用于机电与机器人实训的模拟钻孔操作和钻孔深度测量单元，其特征在于包括第四底部框架，第四底部框架上设有第四物料抓取转运组件、第四物料旋转组件、第四钻孔和深度测量组件和第四输送组件。本实用新型设计合理，用底盒、上盖、销轴的组装件作为载体，完成组装件钻孔和深度检测的整个动作过程，用接近工业生产线的实训方案代替原有的指示灯模拟系统，实训效果好、效率高。

Description

用于机电与机器人实训的模拟钻孔操作和钻孔深度测量单元

技术领域

本实用新型属于实训装置领域，具体涉及一种用于机电与机器人实训的模拟钻孔操作和钻孔深度测量单元。

背景技术

随着我国工业水平及工业自动化水平的不断提高，机电一体化和自动化控制的技能人才缺口越来越大，各行业、企业对这类人才的需求十分迫切，传统的机电一体化和自动化控制技能人才培训存在重理论、轻实操的缺陷，学员在培训时，在学习理论知识后无法及时的进行实训，教学效果差；虽然学员有时也可以得到一些实训的机会，但是目前的实训都是直接操作工厂用的机电一体化和自动化控制装置或简陋的指示灯模拟系统，其并不适用于教学，教学效果非常有限，这就造成目前机电一体化和自动化控制技能人才存在培训时间长、效果差的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术没有专业化的机电一体化和自动化控制实训装置，造成机电一体化技能人才存在培训时间长、效果差的缺陷，提供一种用于机电与机器人实训的模拟钻孔操作和钻孔深度测量单元，其选用一套机械加工的组装件(底盒、上盖和销轴)作为载体，完成组装件的钻孔和深度检测的动作过程，用接近工业生产线的实训方案代替原有的指示灯模拟系统，提高实训效率和效果。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：

即一种用于机电与机器人实训的模拟钻孔操作和钻孔深度测量单元，其特征在于包括第四底部框架，第四底部框架上设有第四物料抓取转运组件、第四物料旋转组件、第四钻孔和深度测量组件和第四输送组件，第四输送组件包括第四输送机，第四输送机的中部设有第四止动气缸(优选但不限于为德国费斯托DFSP-16-10-PF-PA)，第四止动气缸处的第四输送机侧面设有第四位置检测光电传感器(优选但不限于为德国西克GTE6-P1212)和第四射频读写器(优选但不限于为德国西门子6GT2821-4AC10)，第四输送机的中部一侧设有安装在第四底部框架上的第四物料抓取转运组件，第四物料抓取转运组件包括竖向的第四旋转机械手升降气缸(优选但不限于为德国费斯托ADNGF-40-25-P-A)，第四旋转机械手升降气缸的伸缩杆上安装有第四旋转机械手旋转气缸(优选但不限于为德国费斯托DRRD-16-180-FH-PA)，第四旋转机械手旋转气缸的旋转台上安装第四机械手水平悬臂，第四机械手水平悬臂上安装有第四真空发生器(优选但不限于为德国费斯托VN-05-H-T2-PQ1-VQ1-RO1)，第四机械手水平悬臂的前端设有与第四真空发生器连接的第四真空吸盘(优选但不限于为德国费斯托ESS-15x45-ON)，第四物料抓取转运组件的一侧设有第四物料旋转组件，第四物料旋转组件包括第四钻孔旋转盘，第四钻孔旋转盘的上端边缘设有第四底盒槽，底部设有第四伺服电机(优选但不限于为德国西门子1FL6034-2AF21-1AA1)，第四伺服电机与第四钻孔旋转盘的轴传动连接，第四钻孔旋转盘的边缘底部设有第四传感器感应片，传感器感应片下方设有对应的第四电感式接近传感器(优选但不限于为德国西克IME08-04NPSZW2S)，第四物料旋转组件上方设有第四钻孔和深度测量组件，第四钻孔和深度测量组件包括安装在支架上的竖直向下的第四前模拟钻孔升降气缸(优选但不限于为德国费斯托ADNGF-25-25-P-A)、第四后模拟钻孔升降气缸(优选但不限于为德国费斯托ADNGF-25-25-P-A)、第四深度测量升降气缸(优选但不限于为德国费斯托ADNGF-16-25-P-A)，第四前模拟钻孔升降气缸的伸缩杆上安装有第四前模拟钻孔电机，第四后模拟钻孔升降气缸的伸缩杆上安装有第四后模拟钻孔电机，第四深度测量升降气缸的伸缩杆上安装有第四深度测量直线位移传感器(优选但不限于为诺沃泰克TR-0025)。

本实用新型的第四前模拟钻孔电机、第四后模拟钻孔电机在打孔时分两次依次进行，通过第四伺服电机的编码器检测实现第四钻孔旋转盘的准确定位，打孔结束后，第四伺服电机驱动第四钻孔旋转盘旋转至深度测量位置，通过第四伺服电机的编码器检测实现第四钻孔旋转盘的准确定位。

第四底部框架上设有第四调压过滤器(优选但不限于为德国费斯托MS4-LFR-1/8-D6-ERM-AS)，为整个单元的气动元件提供稳定的气源压力。

本实用新型的第四底部框架为箱体结构，采用碳钢板折弯结构，表面喷塑处理，底座采用碳钢板折弯焊接结构，底部安装带固定橡胶垫脚的福马轮，既可实现短距离运输，也可实现牢固的定位；电气控制台采用碳钢板折弯结构，表面喷塑处理，面板采用铝合金表面拉丝面板，电气元件安装板安装在主框架内，采用碳钢板折弯加工。上部各单元和各元器件安装板采用欧标工业铝型材框架拼接结构，方便各种元器件的任意位置的安装和调整。

第四底部框架内部设置PLC模块，型号为西门子1500(PLC_1512C_1PN)，具有高水平的系统性能和快速信号处理能力，响应时间短及超强的控制能力；第四底部框架前端上部设置控制面板和触摸屏，控制面板的按钮包括本站各个模块的启动按钮、停止按钮、自动运行启动及停止按钮，急停按钮，按钮与PLC模块之间直接连接；触摸屏选用西门子品牌，型号KTP700，触摸屏的面板可设定显示系统画面，触摸屏的面板可设定显示系统画面，可通过触摸屏控制各工位及整机动作及运行。

本实用新型的第四物料抓取转运组件为气缸和吸盘组合结构，主要实现装配和检测完成的物料从第四输送组件抓取到第四物料旋转组件，并将钻孔和深度检测完成的物料抓取放回到第四输送组件；第四旋转机械手升降气缸采用带导向杆的紧凑型气缸，气缸安装两个单向节流阀调整压缩空气流量控制气缸的运动速度，气缸安装两个接近式磁性传感器，检测气缸运行位置，并将检测信号反馈至PLC模块；第四旋转机械手旋转气缸采用摆动驱动器，摆动角度为180°，摆动驱动器安装两个单向节流阀调整压缩空气流量控制气缸的运动速度，气缸安装两个接近式磁性传感器，检测气缸运行位置，并将检测信号反馈至PLC模块；抓取采用椭圆形的第四真空吸盘和高吸力第四真空发生器对底盒进行抓取，通过PLC模块控制电磁阀动作，实现吸盘的抓取和放置。

本实用新型的第四物料旋转组件主框架采用欧标工业铝型材框架和铝合金板组合结构，第四钻孔旋转盘采用POM加工，共设置四个第四底盒槽方便编程的选择；第四钻孔旋转盘的旋转传动采用同步带传动，第四伺服电机选用西门子系列伺服电机，传动准确可靠；主框架铝合金板上安装一个第四电感式接近传感器，在第四钻孔旋转盘相应的位置安装一个第四传感器感应片用来检测第四钻孔旋转盘的旋转位置，并实现第四钻孔旋转盘的零点校对，第四电感式接近传感器的信号反馈至PLC模块。

本实用新型的第四钻孔和深度测量组件的主框架采用欧标工业铝型材框架结构，采用压铸角铝和高强度螺栓连接方式，连接美观牢固可靠；框架上安装第四前模拟钻孔电机和第四后模拟钻孔电机，分别用来实现底盒上两个位置的模拟钻孔，第四前模拟钻孔电机和第四后模拟钻孔电机采用带减速机的直流电机，两个电机的升降采用第四前模拟钻孔升降气缸和第四后模拟钻孔升降气缸，两个气缸均为带导向杆的紧凑型气缸，气缸装两个单向节流阀调整压缩空气流量控制气缸的运动速度，气缸安装两个接近式磁性传感器，检测气缸运行位置，并将检测信号反馈至PLC模块；第四深度测量直线位移传感器分别对底盒上两个钻孔的深度进行检测，第四深度测量直线位移传感器升降采用第四深度测量升降气缸，第四深度测量升降气缸为带导向杆的紧凑型气缸，气缸安装两个单向节流阀调整压缩空气流量控制气缸的运动速度，气缸安装两个接近式磁性传感器，检测气缸运行位置，并将检测信号反馈至PLC模块。

本实用新型的第四输送机采用工业铝型材框架结构；传动采用双列同步齿形带轮和齿形带传动，传动力大，传动位置准确，第四直流减速电机提供动力，传动稳定，噪音小；第四止动气缸用于底盒的定位和通行；第四位置检测光电传感器，用于检测底盒的位置；第四射频读写器，用来读取和输入底盒的RFID电子标签的相关信息；第四位置检测光电传感器的信号和第四射频读写器的信号反馈至PLC模块，完成本站的实训过程。

本实用新型设计合理，用底盒、上盖、销轴的组装件作为载体，完成组装件钻孔和深度检测的整个动作过程，用接近工业生产线的实训方案代替原有的指示灯模拟系统，实训效果好、效率高。

本实用新型适用于普通高等院校、高职院校以及中职院校的机电一体化以及自动化专业的学习实训操作。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的第四输送组件的结构示意图；

图3为本实用新型的第四物料旋转组件的立体结构示意图；

图4为本实用新型的第四物料旋转组件的剖面结构示意图；

图5为本实用新型的第四物料抓取转运组件的结构示意图；

图6为本实用新型的第四钻孔和深度测量组件的结构示意图；

如图中所示：4-1.第四底部框架；4-2.第四输送组件；4-2-1.第四输送机；4-2-2.第四射频读写器；4-2-3.第四直流减速电机；4-2-4.第四位置检测光电传感器；4-2-5.第四止动气缸；4-3.第四物料抓取转运组件；4-3-1.第四旋转机械手升降气缸；4-3-2.第四旋转机械手旋转气缸；4-3-3.第四机械手水平悬臂；4-3-4.第四真空发生器；4-3-5.第四真空吸盘；4-4.调压过滤器；4-5.第四物料旋转组件；4-5-1.第四钻孔旋转盘；4-5-2.第四伺服电机；4-5-3.第四底盒槽；4-5-4.第四电感式接近传感器；4-6.第四钻孔和深度测量组件；4-6-1.第四前模拟钻孔升降气缸；4-6-2.第四后模拟钻孔升降气缸；4-6-3.第四深度测量升降气缸；4-6-4.第四深度测量直线位移传感器；4-7.第四触摸屏；4-8.第四控制面板；4-9.第四RFID通讯模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1-6所示：第四底部框架4-1内部设有PLC模块，顶部前侧设有第四触摸屏4-8和第四控制面板4-7，第四输送组件4-2的第四输送机4-2-1安装在第四底部框架4-1的顶部后侧，第四输送机4-2-1的进料端连接上一单元的第三输送机的出料端，第四输送机4-2-1的中部设有第四止动气缸4-2-5，第四止动气缸4-2-5处的第四输送机4-2-1侧面设有第四位置检测光电传感器4-2-4和第四射频读写器4-2-2，第四输送机4-2-1的中部里侧设有第四物料抓取转运组件4-3，第四物料抓取转运组件4-3的竖向的第四旋转机械手升降气缸4-3-1的伸缩杆上安装有第四旋转机械手旋转气缸4-3-2，第四旋转机械手旋转气缸4-3-2的旋转台上安装第四机械手水平悬臂4-3-3，第四机械手水平悬臂4-3-3上安装有第四真空发生器4-3-4，第四机械手水平悬臂4-3-3的前端设有与第四真空发生器4-3-4连接的第四真空吸盘4-3-5，第四物料抓取转运组件4-3的里侧设有第四物料旋转组件4-5，第四物料旋转组件4-5的第四钻孔旋转盘4-5-1的上端边缘设有4个等分圆周分布的第四底盒槽4-5-2，第四钻孔旋转盘4-5-1底部设有第四伺服电机4-5-3，第四伺服电机4-5-3与第四钻孔旋转盘4-5-1的轴通过传动带传动连接，第四钻孔旋转盘4-5-1的边缘底部设有第四传感器感应片，传感器感应片下方设有对应的第四电感式接近传感器4-5-4，第四物料旋转组件4-5上方设有第四钻孔和深度测量组件4-6，第四钻孔和深度测量组件4-6包括安装在支架上的竖直向下的第四前模拟钻孔升降气缸4-6-1、第四后模拟钻孔升降气缸4-6-2、第四深度测量升降气缸4-6-3，第四前模拟钻孔升降气缸4-6-1的伸缩杆上安装有第四前模拟钻孔电机，第四后模拟钻孔升降气缸4-6-2的伸缩杆上安装有第四后模拟钻孔电机，第四深度测量升降气缸4-6-3的伸缩杆上安装有第四深度测量直线位移传感器4-6-4。第四底部框架4-1上设有第四调压过滤器4-4，为整个单元的气动元件提供稳定的气源压力。

本实用新型使用时：安装完上盖和销轴的底盒通过上一个单元的第三输送机输送到第四输送机4-2-1，到达第四位置检测光电传感器4-2-4处时，第四位置检测光电传感器4-2-4检测到底盒并将位置信息反馈到PLC模块，PLC模块控制第四止动气缸4-2-5第底盒定位停止，第四射频读写器4-2-2读取底盒和上盖的电子标签内的信息；第四旋转机械手升降气缸4-3-1和第四旋转机械手旋转气缸4-3-2动作使第四真空吸盘4-3-5到达底盒抓取位置，第四真空发生器4-3-4控制第四真空吸盘4-3-5动作完成底盒的抓取，第四旋转机械手旋转气缸4-3-2动作使得第四水平机械手悬臂摆动180°，第四真空发生器4-3-4控制第四真空吸盘4-3-5动作将底盒放置到第四钻孔旋转盘4-5-1的第四底盒槽4-5-3中，第四钻孔旋转盘4-5-1通过第四伺服电机4-5-2进行驱动，通过第四电感式接近传感器4-5-4进行转盘原点的定位，并将信号反馈至PLC模块；第四钻孔旋转盘4-5-1将底盒分别旋转至第四钻孔和深度测量组件处，利用第四前模拟钻孔升降气缸4-6-1、第四前模拟钻孔电机，第四后模拟钻孔升降气缸4-6-2、第四后模拟钻孔电机，完成底盒的模拟钻孔工作，利用第四深度测量升降气缸4-6-3、第四深度测量直线位移传感器4-6-4完成底盒的钻孔深度测量工作，完成钻孔和深度测量的底盒通过第四物料抓取转运组件4-3放回第四输送机4-2-1上，并通过第四射频读写器4-2-2将信息写入底盒的RFID电子标签上，并通过第四RFID通讯模块4-9反馈至PLC模块中，调压过滤器4-4为整个动作过程提供稳定的气源压力。

Claims (1)

1.一种用于机电与机器人实训的模拟钻孔操作和钻孔深度测量单元，其特征在于包括第四底部框架，第四底部框架上设有第四物料抓取转运组件、第四物料旋转组件、第四钻孔和深度测量组件和第四输送组件，第四输送组件包括第四输送机，第四输送机的中部设有第四止动气缸，第四止动气缸处的第四输送机侧面设有第四位置检测光电传感器和第四射频读写器，第四输送机的中部一侧设有安装在第四底部框架上的第四物料抓取转运组件，第四物料抓取转运组件包括竖向的第四旋转机械手升降气缸，第四旋转机械手升降气缸的伸缩杆上安装有第四旋转机械手摆动气缸，第四旋转机械手旋转气缸的旋转台上安装第四机械手水平悬臂，第四机械手水平悬臂上安装有第四真空发生器，第四机械手水平悬臂的前端设有与第四真空发生器连接的第四真空吸盘，第四物料抓取转运组件的一侧设有第四物料旋转组件，第四物料旋转组件包括第四钻孔旋转盘，第四钻孔旋转盘的上端边缘设有第四底盒槽，底部设有第四伺服电机，第四伺服电机与第四钻孔旋转盘的轴传动连接，第四钻孔旋转盘的边缘底部设有第四传感器感应片，传感器感应片下方设有对应的第四电感式接近传感器，第四物料旋转组件上方设有第四钻孔和深度测量组件，第四钻孔和深度测量组件包括安装在支架上的竖直向下的第四前模拟钻孔升降气缸、第四后模拟钻孔升降气缸、第四深度测量升降气缸，第四前模拟钻孔升降气缸的伸缩杆上安装有第四前模拟钻孔电机，第四后模拟钻孔升降气缸的伸缩杆上安装有第四后模拟钻孔电机，第四深度测量升降气缸的伸缩杆上安装有第四深度测量直线位移传感器。

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