CN215494682U - 三轴自动化系统实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供三轴自动化系统实训装置，包括进料模块、输送模块、三轴机械手组件以及分拣模块，输送模块具有起始端和末端；工件从进料模块推出后掉入输送模块，工件输送至末端，被三轴机械手组件夹取至分拣模块；三轴自动化系统实训装置还包括可编程控制器，可编程控制器分别与进料模块、输送模块以及三轴机械手组件电连接，以执行控制动作。学员通过编程指令分别控制进料、输送以及分拣，模拟日常自动化设备的三轴机械手的常规控制，辅助学员掌握常用的编程指令，提高学员的学习效率，检测编程指令的学习效果。

Description

三轴自动化系统实训装置

技术领域

本实用新型涉及教学器材技术领域，具体涉及一种三轴自动化系统实训装置。

背景技术

随着现代化工业生产的迅速发展，自动化控制技术的集成应用正起着越来越重要的作用。随着工业的发展的深度以及工业智能水平的提高，可编程控制器编程(Programmable Logic Controller，简称PLC)因其可靠性高，抗干扰能力强，同时便于维护等优势而越来越多的在工业控制中被选择，至此面向PLC的实训教育也变得越来越重要。

现有的教学训练中，对于有电工基础而没有接触过PLC，但又想学PLC的学生来说，如果只看书，学生又无法直观的去感受PLC编程，无法学以致用，也就不能快速掌握PLC编程的技能。PLC教学实训装置也应运而生，PLC实训装置具有很好的演示教学效果和练习效果；目前的实训装置结构过于复杂，在练习的过程中，容易出现事故，同事没有考虑到PLC的调试与接线问题，导致PLC实现的功能很有限，学生的合理调试与布线能力也没有得到锻炼。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种三轴自动化系统实训装置，以通过学生掌握的技能练习控制三轴自动化系统实训装置模拟自动装配和自动分拣功能，提高学习质量，便于PLC教学实训推广应用。

本实用新型提供一种三轴自动化系统实训装置，其特征在于，包括进料模块、输送模块、三轴机械手组件以及分拣模块，所述输送模块具有起始端和末端；

所述进料模块用于将工件上料至所述输送模块，所述输送模块用于将所述工件输送至所述输送模块的所述末端，所述三轴机械手组件用于夹取所述工件并放置于所述分拣模块；

所述三轴自动化系统实训装置还包括可编程控制器，所述可编程控制器分别与所述进料模块、所述输送模块以及所述三轴机械手组件电连接，以执行控制动作。

进一步地，所述进料模块包括料仓和气缸组件，若干所述工件层放于所述料仓内，所述气缸组件推出位于所述料仓底部的所述工件。

进一步地，所述输送模块的所述末端设置有传感器，所述传感器与所述可编程控制器电连接。

进一步地，所述输送模块包括输送支架、安装于所述输送支架上的传送带以及用于驱动所述传送带运转的第一电机；所述第一电机与所述可编程控制器电连接。

进一步地，所述三轴机械手组件包括沿X方向设置的X轴轨道、沿Y方向设置的Y轴轨道、沿Z方向设置的Z轴轨道以及设置于所述Z轴轨道上的夹爪。

进一步地，所述X轴轨道设置有两条，两条所述X轴轨道平行设置；其中一条所述X轴轨道上的一端设置有第二电机，同时通过同步轴连接另一所述X轴轨道，以使两条所述X轴轨道同步运转；所述第二电机与所述可编程控制器电连接。

进一步地，所述Y轴轨道的两端分别安装于两条所述X轴轨道，所述X轴轨道带动所述Y轴轨道沿X方向来回移动；所述Y轴轨道的一侧安装第三电机，以驱动所述Y轴轨道运转；所述第三电机与所述可编程控制器连接。

进一步地，所述Z轴轨道安装于所述Y轴轨道上，随所述Y轴轨道沿Y方向来回移动；所述Z轴轨道的一端安装有第四电机，以驱动所述夹爪沿Z方向移动，以夹取所述工件；所述第四电机与所述可编程控制器电连接。

进一步地，所述分拣模块的上表面设置有若干工位供所述工件放置。

进一步地，还包括有触摸屏，所述触摸屏与所述可编程控制器电连接。

本实施例提供的三轴自动化系统实训装置，学员通过编程指令，将编程指令输入至可编程控制器，以控制完成工件的输送。通过控制进料、输送以及分拣，模拟日常自动化设备的三轴机械手的常规控制，辅助学员掌握常用的编程指令，提高学员的学习效率，检测编程指令的学习效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一实施例中三轴自动化系统实训装置的整体结构示意图。

图2为图1中进料模块和输送模块的结构示意图。

图3为图1中三轴机械手组件的结构示意图。

图4为本实用新型的一实施例中三轴自动化系统实训装置的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图4，本实用新型的一实施例提供一种三轴自动化系统实训装置，包括进料模块10、输送模块20、三轴机械手组件30以及分拣模块40，为了方便说明，输送模块20的两端分为起始端201和末端202；输送模块20输出工件(图未示)的一端为末端202。

工件从进料模块10推出后掉入输送模块20，工件输送至末端202，被三轴机械手组件30夹取至分拣模块40。工件从进料模块10推出掉入输送模块20可为起始端201至末端202之间的任一位置，由实际进料模块10设置在输送模块20的位置决定。

三轴自动化系统实训装置还包括可编程控制器80，可编程控制器分别与进料模块10、输送模块20以及三轴机械手组件30电连接，以执行控制动作。可编程控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)是一种数字运算操作的电子系统，采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过输入(I)和输出(O)接口，控制机械设备动作，实现自动化控制。在实际使用的过程中，学员通过将自己编写的程序载入可编程控制器中，通过控制工件从进料模块10推出，输送模块20的运送以及三轴机械手组件30夹取工件，并摆放至分拣模块40的不同位置，来掌握基础的三轴控制的编程指令。

可编程控制器可采用三菱FX3U。需要说明的是，可编程控制器不仅限于三菱FX3U，也可以选用其它类型的或其他品牌的，这里不做限制。

请参阅图2，进料模块10包括料仓11和气缸组件12，若干工件层放于料仓11内，气缸组件12推出位于料仓11底部的工件。在本实施例中，气缸组件12为直线往复运动型，气缸组件12执行推出工件的动作时，气缸组件12的上表面设置有推板，推板的一端与所述气缸组件12的活塞杆连接，当活塞杆做往复运动时，带动推板做往复运动。在其他实施例中，气缸组件12可直接通过活塞杆推出至料仓11底部，以实现工件的推出。

输送模块20的末端202设置有传感器21，传感器21与可编程控制器电连接。传感器21可为一种或者多种类型。传感器可为用于判断工件是否到达末端202的光电传感器或接近传感器，还可为判断工件颜色的颜色传感器。当传感器选用颜色传感器时，不同颜色在分拣模块40中还可对应放置在不同位置的工位，模拟工件自动分类分拣。

输送模块20包括输送支架22、安装于输送支架22上的传送带23以及用于驱动传送带23运转的第一电机24；第一电机24与可编程控制器电连接。当可编程控制器发出第一电机24运转指令，第一电机24驱动传送带23持续转动，完成工件的输送。

请参阅图3，三轴机械手组件30包括沿X方向设置的X轴轨道31、沿Y方向设置的Y轴轨道32以及沿Z方向设置的Z轴轨道33。

为了便于描述，首先，对本申请实施例的附图3的坐标系进行说明。X、Y和Z方向两两垂直，X方向可以理解为X轴轨道31的长度方向，Y方向可以理解为Y轴轨道32的长度方向，Z方向可以理解为Z轴轨道33的长度方向。

三轴机械手组件30还包括设置于Z轴轨道33上的夹爪34，X轴轨道31、Y轴轨道32以及Z轴轨道33依次安装，通过X轴轨道31、Y轴轨道32以及Z轴轨道33确立夹爪34空间上移动的位置。

X轴轨道31设置有两条，两条X轴轨道31沿X方向平行设置；Y轴轨道32的两端分别安装于两条X轴轨道31，其中一条X轴轨道31上的一端设置有第二电机311，同时通过同步轴312连接另一X轴轨道31，以使两条X轴轨道31同步运转，Y轴轨道32始终跟X轴轨道31处于垂直状态。

第二电机311与可编程控制器电连接，当可编程控制器发出第二电机311运转指令，第二电机311驱动X轴轨道31同步运转，同时带动Y轴轨道32和Z轴轨道33沿X方向来回运动。

Y轴轨道32的一侧安装第三电机321，以驱动Y轴轨道32运转；第三电机321与可编程控制器连接。当可编程控制器发出第三电机321运转指令，第三电机321驱动Y轴轨道32运转，同时带动Z轴轨道33沿Y方向来回运动。

Z轴轨道33安装于Y轴轨道32上，随Y轴轨道32沿Y方向来回移动；Z轴轨道33的一端安装有第四电机331，以驱动夹爪34沿Z方向上下移动，以夹取工件。同理，第四电机331与可编程控制器电连接，以通过可编程控制器自动控制第四电机331的运转，从而实现夹爪34在Z轴轨道33的上下滑动。

分拣模块40的上表面设置有若干工位41供工件放置。为了方便夹爪34在夹取工件后，放置在分拣模块40的不同工位41上，分拣模块40设置于三轴机械手组件30的下方，且输送模块20的末端202延伸至三轴机械手组件30的下方。

由于分拣模块40每个工位41对应的坐标不一样，学员通过编程指令驱动可编程控制器分别控制X轴轨道31、Y轴轨道32以及Z轴轨道33运转，以带动夹爪34至不同的位置。

具体地，三轴自动化系统实训装置还包括有触摸屏50，触摸屏50与可编程控制器连接。触摸屏50可实现人机交互，辅助控制三轴自动化系统实训装置。触摸屏50优选采用维纶TK6070ip，当然还可根据实际情况选用其他型号。

可理解地，在使用三轴自动化系统实训装置中，学员通过编程指令，将编程指令输入至可编程控制器，以控制工件的输送。通过控制进料、输送以及分拣，模拟日常自动化设备的三轴机械手的常规控制，辅助学员掌握常用的编程指令，提高学员的学习效率，检测编程指令的学习效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三轴自动化系统实训装置，其特征在于，包括进料模块(10)、输送模块(20)、三轴机械手组件(30)以及分拣模块(40)，所述输送模块(20)具有起始端(201)和末端(202)；

所述进料模块(10)用于将工件上料至所述输送模块(20)，所述输送模块(20)用于将所述工件输送至所述输送模块(20)的所述末端(202)，所述三轴机械手组件(30)用于夹取所述工件并放置于所述分拣模块(40)；

所述三轴自动化系统实训装置还包括可编程控制器(80)，所述可编程控制器(80)分别与所述进料模块(10)、所述输送模块(20)以及所述三轴机械手组件(30)电连接，以执行控制动作。

2.如权利要求1所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，所述进料模块(10)包括料仓(11)和气缸组件(12)，若干所述工件层放于所述料仓(11)内，所述气缸组件(12)推出位于所述料仓(11)底部的所述工件。

3.如权利要求1所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，所述输送模块(20)的所述末端(202)设置有传感器(21)，所述传感器(21)与所述可编程控制器(80)电连接。

4.如权利要求1所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，所述输送模块(20)包括输送支架(22)、安装于所述输送支架(22)上的传送带(23)以及用于驱动所述传送带(23)运转的第一电机(24)；所述第一电机(24)与所述可编程控制器(80)电连接。

5.如权利要求1所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，所述三轴机械手组件(30)包括沿X方向设置的X轴轨道(31)、沿Y方向设置的Y轴轨道(32)、沿Z方向设置的Z轴轨道(33)以及设置于所述Z轴轨道(33)上的夹爪(34)。

6.如权利要求5所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，所述X轴轨道(31)设置有两条，两条所述X轴轨道(31)平行设置；其中一条所述X轴轨道(31)上的一端设置有第二电机(311)，同时通过同步轴(312)连接另一所述X轴轨道(31)，以使两条所述X轴轨道(31)同步运转；所述第二电机(311)与所述可编程控制器(80)电连接。

7.如权利要求6所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，所述Y轴轨道(32)的两端分别安装于两条所述X轴轨道(31)，所述X轴轨道(31)带动所述Y轴轨道(32)沿X方向来回移动；所述Y轴轨道(32)的一侧安装第三电机(321)，以驱动所述Y轴轨道(32)运转；所述第三电机(321)与所述可编程控制器(80)连接。

8.如权利要求7所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，所述Z轴轨道(33)安装于所述Y轴轨道(32)上，随所述Y轴轨道(32)沿Y方向来回移动；所述Z轴轨道(33)的一端安装有第四电机(331)，以驱动所述夹爪(34)沿Z方向移动，以夹取所述工件；所述第四电机(331)与所述可编程控制器(80)电连接。

9.如权利要求1所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，所述分拣模块(40)的上表面设置有若干工位(41)供所述工件放置。

10.如权利要求1所述的三轴自动化系统实训装置，其特征在于，还包括有触摸屏(50)，所述触摸屏(50)与所述可编程控制器(80)电连接。

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