專利名稱：機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機電氣一體化教學領(lǐng)域，具體涉及一種機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機電一體化是利用計算機的信息處理功能對機械進行各種控制的技術(shù)。當今世界上各種靈巧便利的機械，都是基于機電一體化技術(shù)制造的。此外，機電一體化技術(shù)在家用電器、各種車輛、醫(yī)療器械、工廠、游樂園等各種領(lǐng)域、場所都得到了廣泛的應用。現(xiàn)在，中國正在經(jīng)歷著前所未有的巨大變革。以電子制造業(yè)為基礎(chǔ)的信息產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，媒體不厭其煩的宣傳中國面向信息產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)滯后，因此出現(xiàn)了現(xiàn)在接受高等教育的優(yōu)秀青年不約而同地選擇信息和計算機科學，而使本來就基礎(chǔ)薄弱的制造業(yè)更加呈現(xiàn)人才不足的危險狀況。這樣一來，硬件技術(shù)和軟件技術(shù)的不平衡，必將導致對兩者都不利的嚴重后果。為了適當扭轉(zhuǎn)這種局面，必須使接受高等教育的學生理解機電一體化，并對其有興趣。在此基礎(chǔ)上，進一步研究和提聞制造技術(shù)，而涵蓋機電一體化技術(shù)的教學廣品也尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題便是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種覆蓋常見機電一體化技術(shù)的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，包括工作臺以及設置在該工作臺上的供料單元、加工單元、裝配單元、檢測單元、立體倉庫碼垛機單元以及能將工件由某一單元上搬至另一單元的輸送單元，這六組單元獨立配置控制系統(tǒng)，同時還包括分別與每組單元的控制系統(tǒng)連接通訊的主控制系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，所述輸送單元的控制系統(tǒng)為主控制系統(tǒng)，其與其它單元的控制系統(tǒng)分布式連接通訊。作為優(yōu)選，所述輸送單元的控制系統(tǒng)為設置在所述工作臺上的抽屜式結(jié)構(gòu)，其與輸送單元之間配置接口連接件。作為優(yōu)選，所述供料單元包括供料臺以及該供料臺上的供料井式料倉，所述供料臺上還設有用于將所述供料井式料倉中工件推出的推料氣缸。作為優(yōu)選，所述加工單元包括加工支架以及該加工支架上的加工氣缸，所述加工氣缸的下方安裝有氣動滑臺以及可在該氣動滑臺上移動的氣動夾具。作為優(yōu)選，所述裝配單元包括裝配臺以及該裝配臺上的裝配井式料倉，所述裝配井式料倉一側(cè)安裝有頂料氣缸與落料氣缸，所述裝配臺上還設有用于接取子工件的擺臺氣缸以及用于抓取擺臺氣缸上子工件并裝配進工件內(nèi)的氣動裝配機械手。作為優(yōu)選，所述檢測單元包括檢測臺以及該檢測臺上的皮帶輸送機，所述皮帶輸送機的末端安裝有顏色傳感器。
作為優(yōu)選，所述立體倉庫碼垛機單元包括四自由度直角坐標機械手以及用于裝載工件的立體化倉庫。作為優(yōu)選，所述輸送單元包括由交流伺服電機驅(qū)動的一維平移臺以及可在該一維平移臺上移動的搬運機械手。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供一個開放性的，創(chuàng)新性的和可參與性的平臺，使得受訓者更容易全面掌握機電一體化技術(shù)的應用開發(fā)和集成技術(shù)，可以促進在機械設計、電氣自動化、自動控制、機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等方面的學習，并對電機驅(qū)動及控制技術(shù)、PLC控制系統(tǒng)的設計與應用、計算機網(wǎng)絡通信技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)、高級語言編程等技能得到實際的訓練，在光機電氣一體化系統(tǒng)的設計、裝配、調(diào)試能力等方面均能得到綜合提聞。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的俯視圖；圖3為本發(fā)明的供料單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的加工單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的加工單元側(cè)視圖；圖6為本發(fā)明的裝配單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的裝配單元側(cè)視圖；圖8為本發(fā)明的檢測單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的立體倉庫碼垛機單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明的輸送單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、工作臺；2、供料單元；3、加工單元；4、裝配單元；5、檢測單元；6、立體倉庫碼垛機單元；7、輸送單元；8、接口連接件；9、觸摸屏；21、供料臺；22、供料井式料倉；23、推料氣缸；31、加工支架；32、加工氣缸；33、氣動滑臺；34、氣動夾具；41、裝配臺；42、裝配井式料倉；43、頂料氣缸；44、落料氣缸；45、擺臺氣缸；46、氣動裝配機械手；51、檢測臺；52、皮帶輸送機；53、顏色傳感器；54、三相異步電機；61、四自由度直角坐標機械手；62、立體化倉庫；71、一維平移臺；72、搬運機械手；73、交流伺服驅(qū)動。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1和圖2所示，一種機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，包括工作臺I以及設置在該工作臺I上的供料單元2、加工單元3、裝配單元4、檢測單元5、立體倉庫碼垛機單元6以及能將工件由某一單元上搬至另一單元的輸送單元7，這六組單元獨立配置控制系統(tǒng)，各單元獨立PLC控制，可脫離系統(tǒng)獨立運行，系統(tǒng)具備柔性特征，可任意增減單元模塊，全套設備占地面積為2.6X1.0米，同時還包括分別與每組單元的控制系統(tǒng)連接通訊的主控制系統(tǒng)，所述輸送單元7的控制系統(tǒng)為主控制系統(tǒng)，其與其它單元的控制系統(tǒng)通過RS232串行總線分布式連接通訊，所述輸送單元7的控制系統(tǒng)為設置在所述工作臺I上的抽屜式結(jié)構(gòu)，配置操作面板，采用插拔式電纜連接實現(xiàn)單元本體與單元控制的可參與性與操作性，其與輸送單元7之間配置接口連接件8，用于信號連接，所述工作臺I上配置觸摸屏9聯(lián)網(wǎng)操作控制。如圖3所示，所述供料單元2包括供料臺21以及該供料臺21上的供料井式料倉22，所述供料臺21上還設有用于將所述供料井式料倉22中工件推出的推料氣缸23，所述供料井式料倉22上配置有對射與漫發(fā)射光電傳感器，所述供料臺21由鋁型材搭建固定，其底部設置電木底板，該單元控制PLC與端子排、線槽等安裝在電木底板上。本單元的工作過程:工件依次放置于供料井式料倉22中，供料井式料倉22上的對射與漫發(fā)射光電傳感器檢測工件有無，推料氣缸23安裝磁性開關(guān)，其前端安裝楔形塊，用于將供料井式料倉22中工件依次推出，推料氣缸23控制電磁閥安裝與供料臺21上。如圖4和圖5所示，所述加工單元3包括加工支架31，該加工支架31上設有加工氣缸32以及用于調(diào)整該加工氣缸32的電動調(diào)整臺，所述電動調(diào)整臺由步進電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動，直線軸與直線軸承支撐，所述加工氣缸32的下方安裝有氣動滑臺33以及可在該氣動滑臺33上移動的氣動夾具34，所述氣動滑臺33由不銹鋼管氣缸驅(qū)動，直線軸與直線軸承支撐，帶動氣動夾具34前后移動，氣動夾具34由導桿氣缸驅(qū)動，配置漫反射光電傳感器檢測工件有無并夾緊，每個氣缸上均安裝磁性傳感器。所述加工單元3由鋁型材搭建固定，其底部設置電木底板，該單元控制PLC與端子排、線槽等安裝在電木底板上。如圖6和圖7所示，所述裝配單元4包括裝配臺41以及該裝配臺41上的裝配井式料倉42，所述裝配井式料倉42內(nèi)放置子工件，并配置有對射與漫反射傳感器，用于檢測工件有無，所述裝配井式料倉42 —側(cè)安裝有頂料氣缸43與落料氣缸44，所述裝配臺41上還設有用于接取子工件的擺臺氣缸45以及用于抓取擺臺氣缸45上子工件并裝配進工件內(nèi)的氣動裝配機械手46，每個氣缸上均安裝磁性傳感器。所述裝配單元4由鋁型材搭建固定，其底部設置電木底板，該單元控制PLC與端子排、線槽等安裝在電木底板上，所述裝配臺41上還設有系統(tǒng)報警燈。工作開始后，所述頂料氣缸43與落料氣缸44使得子工件依次落入擺臺氣缸45支架上，擺臺氣缸45180度旋轉(zhuǎn)，所述氣動裝配機械手46即抓取子工件并將其裝配進工件內(nèi)。如圖8所示，所述檢測單元5包括檢測臺51以及該檢測臺51上的皮帶輸送機52，該皮帶輸送機52通過三相異步電機54驅(qū)動，所述皮帶輸送機52上設有傳感器，所述皮帶輸送機52的末端安裝有顏色傳感器53與定位擋塊，檢測工件顏色。所述檢測臺51由鋁型材搭建固定，其底部設置電木底板，該單元控制PLC與端子排、線槽等安裝在電木底板上，變頻器安裝于檢測臺51上部前端，易于調(diào)整。如圖9所示，所述立體倉庫碼垛機單元6包括四自由度直角坐標機械手61以及用于裝載工件的立體化倉庫62，所述四自由度直角坐標機械手61由兩套直線電動平移臺、一套電動旋轉(zhuǎn)臺、一臺導桿氣缸組合而成，所述直線電動平移臺由步進電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動，直線導軌支撐，所述電動旋轉(zhuǎn)臺由步進電機驅(qū)動，蝸輪蝸桿傳動輸出，所述立體化倉庫62為雙排式,并由招合金型材搭建，每排2行3列,倉格內(nèi)安裝機械傳感器,用于檢測工件有無。所述立體倉庫碼垛機單元6底部設置電木底板，該單元控制PLC與端子排、線槽、電磁閥組等安裝在電木底板上。如圖10所示，所述輸送單元7包括由交流伺服電機驅(qū)動的一維平移臺71以及可在該一維平移臺71上移動的搬運機械手72，所述一維平移臺71由同步帶傳動帶動，其上方安裝搬運機械手72，所述搬運機械手72由步進電機驅(qū)動，諧波減速器傳動，末端安裝升降導桿氣缸與手爪氣缸工具。所述輸送單元7設置在與其它單元相對應的位置，可利用搬運機械手72將工件由其它某一單元上搬至另一單元。所述輸送單元7PLC控制系統(tǒng)作為系統(tǒng)PLC網(wǎng)絡主站，采用可操作電纜插拔式控制模式，PLC等元件安裝在工作臺I下方鈑金抽屜內(nèi)，系統(tǒng)電源、按鈕、指示燈等均安裝于抽屜上。本發(fā)明工作流程如下:工件于供料單元出庫，由輸送單元搬運至加工單元，加工單元加工，加工完畢，輸送單元搬運至裝配單元，裝配單元裝配井式料倉落料，氣動裝配機械手抓取裝配入工件，輸送單元搬運至檢測單元，檢測單元皮帶輸送機動作，工件進入顏色傳感器檢測區(qū)進行檢測后停止，由四自由度直角坐標機器人抓取裝配檢測完成工件，根據(jù)工件信息送入立體化倉庫相應倉位中。本發(fā)明的系統(tǒng)特點:1、系統(tǒng)中的單元設備具有〃聯(lián)機/單機〃兩種操作模式，所有的單元設備的軟硬件均可以脫離系統(tǒng)獨立操作，可用單機設備為平臺，進行單項技術(shù)的研發(fā)，易擴展。2、按工業(yè)標準設計，通過網(wǎng)絡通訊技術(shù)將系統(tǒng)中的所有單機模塊設備進行高度的集成，與工業(yè)現(xiàn)場形式完全相同。3、系統(tǒng)集成信息管理，通過人機界面與各單元及傳感器的通訊，將系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的狀態(tài)顯示在操作界面上，使操作者通過計算機隨時了解系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工況、狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)，掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)。4、系統(tǒng)機電技術(shù)全面開放，輕松開發(fā)出自己的運動或控制功能，激發(fā)學習興趣。本發(fā)明的適用范圍:作為機電一體化基礎(chǔ)教學設備應用于高職高校，或作為機電
一體化競賽產(chǎn)品。本發(fā)明造價低、占地面積小，解決了高職高校機電一體化專業(yè)相關(guān)教學設備短缺的現(xiàn)狀，通過系統(tǒng)可了解自動化控制系統(tǒng)的基本組成和基本原理。本發(fā)明提供一個開放性的，創(chuàng)新性的和可參與性的平臺，使得受訓者更容易全面掌握機電一體化技術(shù)的應用開發(fā)和集成技術(shù)，可以促進在機械設計、電氣自動化、自動控制、機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等方面的學習，并對電機驅(qū)動及控制技術(shù)、PLC控制系統(tǒng)的設計與應用、計算機網(wǎng)絡通信技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)、高級語言編程等技能得到實際的訓練，在光機電氣一體化系統(tǒng)的設計、裝配、調(diào)試能力等方面均能得到綜合提高。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:包括工作臺(I)以及設置在該工作臺(I)上的供料單元(2)、加工單元(3)、裝配單元(4)、檢測單元(5)、立體倉庫碼垛機單元(6)以及能將工件由某一單元上搬至另一單元的輸送單元(7)，這六組單元獨立配置控制系統(tǒng)，同時還包括分別與每組單元的控制系統(tǒng)連接通訊的主控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:所述輸送單兀(7)的控制系統(tǒng)為主控制系統(tǒng)，其與其它單元的控制系統(tǒng)分布式連接通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:所述輸送單兀(7)的控制系統(tǒng)為設置在所述工作臺(I)上的抽屜式結(jié)構(gòu)，其與輸送單元(7)之間配置接口連接件(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:所述供料單元(2)包括供料臺(21)以及該供料臺(21)上的供料井式料倉(22)，所述供料臺(21)上還設有用于將所述供料井式料倉(22 )中工件推出的推料氣缸(23 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:所述加工單元(3)包括加工支架(31)以及該加工支架(31)上的加工氣缸(32)，所述加工氣缸(32)的下方安裝有氣動滑臺(33)以及可在該氣動滑臺(33)上移動的氣動夾具(34)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:所述裝配單元(4)包括裝配臺(41)以及該裝配臺(41)上的裝配井式料倉(42)，所述裝配井式料倉(42)—側(cè)安裝有頂料氣缸(43)與落料氣缸(44)，所述裝配臺(41)上還設有用于接取子工件的擺臺氣缸(45 )以及用于抓取擺臺氣缸(45 )上子工件并裝配進工件內(nèi)的氣動裝配機械手(46 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測單元(5)包括檢測臺(51)以及該檢測臺(51)上的皮帶輸送機(52)，所述皮帶輸送機(52)的末端安裝有顏色傳感器(53)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:所述立體倉庫碼垛機單元(6)包括四自由度直角坐標機械手(61)以及用于裝載工件的立體化倉庫(62)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，其特征在于:所述輸送單兀(7)包括由交流伺服電機驅(qū)動的一維平移臺(71)以及可在該一維平移臺(71)上移動的搬運機械手(72)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種機電氣一體化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)，包括工作臺以及設置在該工作臺上的供料單元、加工單元、裝配單元、檢測單元、立體倉庫碼垛機單元以及能將工件由某一單元上搬至另一單元的輸送單元，這六組單元獨立配置控制系統(tǒng)，同時還包括分別與每組單元的控制系統(tǒng)連接通訊的主控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供一個開放性的，創(chuàng)新性的和可參與性的平臺，使得受訓者更容易全面掌握機電一體化技術(shù)的應用開發(fā)和集成技術(shù)，可以促進在機械設計、電氣自動化、自動控制、機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等方面的學習。
文檔編號G09B25/02GK103198747SQ20131015645
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者王振華, 王曉強, 楊清義 申請人:蘇州博實機器人技術(shù)有限公司