专利名称：光机电一体化实训考核装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种模拟工业生产现场的的实训教学装置，特别涉
及的是一种模仿物料分拣运输流水线的光机电一体化实训考核装置。
背景技术：
随着物流产业的飞速发展，各中职高职类院校工科都开设了相应的物料加 工、装载、运输类的课程，但是在传统的学科式教学里的理论学习过程中， 同学们往往无法想象工业制造现场的具体情形，也不能够很好的了解整个生 产线的运行过程，因此我们迫切需要一些贴近工业现场的设备，且该所述的
设备能够完整的合理的模拟出一个生产流水线的具体的运行过程；
基于上述原因，本实用新型的发明人不懈努力，在通过长时间的研究设计
和很多次的试验改进之后，终于完成了本创作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种光机电一体化实训考核装置，在物料的装 载和运输中，通过感应物料的材质和颜色对物料进行检测识别，以达到分拣 的功能，最后分拣后的物料按材质颜色分类存放。所述的装置能通过一系列 对物料的动作，可以展现真实的装载运输流水线的整个具体的工作过程，让 学生如亲临现场学习一般，达到"学科型"教学无法比拟的效果。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种光机电一体化实 训考核装置，它包括 一控制单元和三个执行单元。
所述的控制单元为箱式结构，为本实用新型提供电源，并处理各检测机构 的信号然后发送命令通过电路和气路实现对各个所述单元的时序逻辑控制。所述的控制单元分别与上述各个单元相连，且各执行单元也是首尾相连。 所述控制单元和各所述执行单元围绕被加工工件的加工流程相互配合，协 调完成任务。
所述控制单元为本实用新型的能源中心和控制中心，它包括 一电源模块、 一CPU模块、 一驱动模块及一按钮模块；
所述电源模块主要用以为各个模块或各个单元提供所需电源； 所述CPU模块负责所有感应信号的处理，并发送执行命令； 所述驱动模块负责驱动带动皮带传输机构的交流电机；
所述按钮模块为我们提供一个控制本实用新型的平台，通过按钮可控制整 个流水线的工作进程。
所述执行单元包含三个体系感应体系、执行体系、物料中转存放体系。 所述三个体系贯穿于整个任务的执行过程中；
所述感应体系包含所有传感器，其作用是为CPU提供感应信息做为输入信
号；
所述执行体系包含所有气缸、电机、气动手爪、传送装置，其作用是执行 CPU的输出命令；
所述物料中转存放体系包含工件库、工件中转台、料槽等，其作用是工件 在等待或静止时的存放区域。 所述执行单元又具体表现为井式上料、四自由度机械手、物料分拣三个单
元；
所述的井式上料单元包含一工件库、 一推料气缸、 一工件中转台、两判定 传感器；
所述的工件库一中空圆柱体结构，顶端为入料口，底部为出料口，所述出 料口一侧为所述推料气缸，另一侧为所述工件中转台；所述判定传感器一接 在所述出料口，用以判定工件有无到位；所述判定传感器二固接在所述工件中转台底部，用意判定工件有无到位。
所述的四自由度机械手单元在所述井式上料单元的一侧，包含一气动手 爪、 一单杆气缸、 一双杆气缸、三电控气阀、 一转轴、 一步进电机及驱动器、
一定位传感器；
所述的步进电机安装在所述转轴的底部，用以带动所述转轴转动，所述转 轴顶部呈九十度固接所述双杆气缸，所述双杆气缸顶部呈九十度固接所述单 杆气缸，所述单杠气缸顶部呈九十度固接所述气动手爪，且所述三者在同一 平面内，由所述的三个电控气阀控制；所述定位传感器安装在所述转轴根部, 用以帮助确定工件的方位。
所述的物料分拣单元紧挨着所述四自由度机械手一侧，包含一传送装置、 两导料气缸、 一交流电机、 一判定传感器、两识别传感器、三料槽；
所述判定传感器固接在所述传送装置一端，判定工件是否到位；所述交流 电机由所述控制单元驱动，用以带动传送装置输送工件；所述三个料槽均匀 分布在所述传送装置一侧，前两个所述料槽分别对应一个所述识别传感器和 一个所述导料气缸，对应安装在所述料槽正对的所述传送装置的另一侧。
本实验新型还包括一实训台，所述的控制单元以抽屉结构组装在所述实训 台内，所述的三个执行单元固接在实训台上，分布成以所述四自由度机械手 单元为直角顶点的两条垂直直线上；所述实验台具有横向凹槽，各所述单元 可以沿凹槽调整位置。
所述实训台靠近所述控制单元一侧还安装一支架，用来为各输入输出引出 线提供接线柱的安装位置。
还在所述实训台一角装有一警示灯，用以指示本实用新型的运行状态。
还在所述实训台靠近所述控制单元一侧装有一人机界面，用以演示本实用 新型的工作状态。
本实用新型采用模块式设计，各个模块均为通用模块，可以互换，扩展性强，提供的PLC实训内容全面、丰富，工件的运输、分拣速率快精确度高，能
锻炼学生的实际动手能力，整个实训过程简单、明了、易懂、易学。-
图1为本实用新型的一典型实施例的主视图2为本实用新型的一典型实施例的俯视图3为本实用新型的一典型实施例控制单元CPU控制原理图； 具体实施方案
现在结合附图，以本实用新型的一典型实施例为例来对其技术特征和工作方 式作出详细介绍。
需要强调的是，这里介绍的是诸多可实施方案中较为典型的一种，以此 方案为基础，根据应用场合、传输方式、组合变化也可相应衍生出一些不同 的实施方案。
首先，控制单元16为箱式结构，它包括 一电源挂箱、一 CPU挂箱、一 变频器挂箱， 一按钮挂箱；
所述电源挂箱主要用以提供所需电源交流220V、直流+24V;
所述CPU挂箱采用三菱FX2N-48MT (晶体管输出)；
所述变频器挂箱采用三菱FR-E540，三相输入，功率0.75KW;
所述按钮挂箱采用平头指示灯指示，用平头按钮作为控制按钮，实训过程 中可按自己搭线习惯选用指示灯和按钮控制。
所述执行单元又具体表现为井式上料、四自由度机械手、物料分拣三个单
元；
所述的井式上料单元包含一工件库2、 一推料气缸4、 一工件中转台17、 两光电传感器(5、 6);所述的工件库2—中空圆柱体结构，顶端为入料口 1， 底部为出料口3，所述出料口 3—侧为所述推料气缸4，另一侧为所述工件中 转台17。所述光电传感器一 5接在所述出料口 3，用以判定工件有无到位所述光电传感器二6固接在所述工件中转台17底部，用意判定工件有无到位；
所述的四自由度机械手单元包含一气动手爪7、 一单杆气缸8、 一双杆气 缸9、三电控气阀、 一转轴IO、 一步进电机及驱动器ll、 一定位传感器24; 所述的步进电机11安装在所述转轴10的底部，用以带动所述转轴IO转动， 所述转轴10顶部呈九十度固接所述双杆气缸9，所述双杆气缸9顶部呈九十 度固接所述单杆气缸8，所述单杠气缸8顶部呈九十度固接所述气动手爪7， 且所述三者在同一平面内，由所述的三个电控气阀控制；所述定位传感器24 安装在所述转轴10根部，用以帮助确定工件的方位；
所述的物料分拣单元包含一传送装置14、两导料气缸(12、 13)、 一交流 电机15、 一光电传感器20、两识别传感器18、 19、三料槽21、 22、 23;所 述光电传感器20固接在所述传送装置14 一端，判定工件是否到位；所述交. 流电机15由所述控制单元16的变频器驱动，用以带动传送装置14输送工件； 所述三个料槽21、 22、 23均匀分布在所述传送装置14 一侧，前两个所述料 槽21、 22分别对应一个所述识别传感器18、 19和一个所述导料气缸12、 13， 对应安装在所述料槽正对的所述传送装置14的另一侧。
本实施例采用一实训台，所述的控制单元16以抽屉结构组装在所述实训 台内，所述的三个执行单元固接在实训台上，分布成以所述四自由度机械手 单元为直角顶点的两条垂直直线上。所述实验台具有横向凹槽，各所述单元 可以沿凹槽调整位置。
所述实训台靠近所述控制单元一侧还安装一支架25，用来为各输入输出引 出线提供接线柱的安装位置；还在所述实训台一角装有7警示灯(无图)，用 以指示本实用新型的运行状态；还在所述实训台靠近所述控制单元一侧装有 一人机界面(无图)，用以演示本实用新型的工作状态。
具体工作流程描述如下
工件由井式工件库2入料口 l进入，到达工件库底部出料口3，底部光电传感器5感应到工件便将信号反馈到控制单元16。控制单元16命令推料气缸 4动作，将工件推至对应工件中转台17，工件中转台底部光电传感器6感应 到工件便将信号反馈到控制单元16。控制单元16命令四自由度机械手动作。 步进电机11转动带动转轴10，使机械手按一定角度旋转到指定位置。接着双 杆气缸9开始动作推动滑杆前伸，到设定位置停止。接着单杆气缸动8作推 动滑杆下降，到设定位置停止。气动手爪7动作，夹取工件。然后单杆气缸8 动作上提，双杆气缸9水平后撤，反方向旋转到设定位置。然后双杆气缸9 前伸到设定位置，单杆气缸8下降到设定位置，气动手爪7张开，工件转移 完成。光电传感器20感应工件到位，反馈控制单元16。变频器驱动三相交流 异步电机15以一定频率开始转动，皮带传送带14带动工件开始移动。当移 动到料槽一21，电感传感器18识别工件是否金属。若为金属，则控制单元 16命令推料气缸12将工件推入料槽一 21;若非金属，皮带传送带14继续运 行。当移动到料槽二22，光纤传感器19识别工件是否白色，若为白色，则控 制单元16命令推料气缸13将工件导入料槽二22;若非白色，皮带传送带14 继续运行。当移动到料槽三23时，非金属非白色的工件则自动被到入料槽三 23。工件进入料槽时，光电传感器感应工件经过，控制单元命令电机停转， 传送带停止工作。
需要强调的是以上介绍纯属说明性文字，不起限制作用，本实用新型发
明人理解在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，凡是对本
实用新型的实质技术进行修改、重组、等效变化的任何产品都将属于本实用 新型的保护范畴。
权利要求1、一种光机电一体化实训考核装置，它包括一控制单元和三个执行单元，其特征在于所述的控制单元为箱式结构，为本实用新型提供电源，并处理各检测机构的信号然后发送命令通过电路和气路实现对各个所述单元的时序逻辑控制；所述执行单元包含三个体系感应体系、执行体系、物料中转存放体系，所述三个体系贯穿于整个任务的执行过程中；所述执行单元又具体表现为井式上料、四自由度机械手、物料分拣三个单元；所述的控制单元分别与上述各个单元相连，且各执行单元也是首尾相连。
2、 根据权利要求l所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于: 所述控制单元为本实用新型的能源中心和控制中心，它包括 一电源模块、 一CPU模块、 一驱动模块及一按钮模块；所述电源模块主要用以为各个模块或各个单元提供所需电源； 所述CPU模块负责所有感应信号的处理，并发送执行命令； 所述驱动模块负责驱动带动皮带传输机构的交流电机； 所述按钮模块为我们提供一个控制本实用新型的平台，通过按钮可控制整 个流水线的工作进程。
3、 根据权利要求l所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于: 所述感应体系包含所有传感器，其作用是为CPU提供感应信息做为输入信号；所述执行体系包含所有汽缸、电机、气动手爪、传送装置，其作用是执行 CPU的输出命令；所述物料中转存放体系包含工件库、工件中转台、料槽等，其作用是工件在等待或静止时的存放区域。
4、 根据权利要求1所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于: 所述的井式上料单元包含一工件库、 一推料汽缸、 一工件中转台、两判定传感器；所述的工件库一中空圆柱体结构，顶端为入料口，底部为出料口，所述出 料口一侧为所述推料汽缸，另一侧为所述工件中转台；所述判定传感器一接 在所述出料口，用以判定工件有无到位；所述判定传感器二固接在所述工件 中转台底部，用意判定工件有无到位。
5、 根据权利要求l所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于: 所述的四自由度机械手单元在所述井式上料单元的一侧，包含一气动手爪、 一单杆汽缸、 一双杆汽缸、三电控气阀、 一转轴、 一步进电机及驱动器、一定位传感器；所述的步进电机安装在所述转轴的底部，用以带动所述转轴转 动，所述转轴顶部呈九十度固接所述双杆气缸，所述双杆气缸顶部呈九十度 固接所述单杆气缸，所述单杠气缸顶部呈九十度固接所述气动手爪，且所述 三者在同一平面内，由所述的三个电控气阀控制；所述定位传感器安装在所 述转轴根部，用以帮助确定工件的方位。
6、 根据权利要求5所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于 所述的步进电机安装在所述转轴的底部，用以带动所述转轴转动，所述转轴 顶部呈九十度固接所述双杆汽缸，所述双杆汽缸顶部呈九十度固接所述单杆 汽缸，所述单杠汽缸顶部呈九十度固接所述气动手爪，且所述三者在同一平 面内，由所述的三个电控气阀控制；所述定位传感器安装在所述转轴根部， 用以帮助确定工件的方位。
7、 根据权利要求1所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于 所述的物料分拣单元紧挨着所述四自由度机械手一侧，包含一传送装置、两 导料汽缸、 一交流电机、 一判定传感器、两识别传感器、三料槽；所述判定传感器固接在所述传送装置一端，判定工件是否到位；所述交流 电机由所述控制单元驱动，用以带动传送装置输送工件；所述三个料槽均匀 分布在所述传送装置一侧，前两个所述料槽分别对应一个所述识别传感器和 一个所述导料汽缸，对应安装在所述料槽正对的所述传送装置的另一侧。
8、 根据权利要求1所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于-还包括一实训台，所述的控制单元以抽屉结构组装在所述实训台内，所述的 三个执行单元固接在实训台上，分布成以所述四自由度机械手单元为直角顶 点的两条垂直直线上；所述实验台具有横向凹槽，各所述单元可以沿凹槽调 整位置。
9、 根据权利要求7所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于: 所述实训台靠近所述控制单元一侧还安装一支架，用来为各输入输出引出线 提供接线柱的安装位置。
10、 根据权利要求1所述的一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于: 还在所述实训台靠近所述控制单元一侧装有一人机界面，用以演示本实用新 型的工作状态。
专利摘要本实用新型涉及一种光机电一体化实训考核装置，它包括一控制单元和三个执行单元，其特征在于所述的控制单元为箱式结构，为本实用新型提供电源，并处理各检测机构的信号然后发送命令通过电路和气路实现对各个所述单元的时序逻辑控制；所述执行单元包含三个体系感应体系、执行体系、物料中转存放体系；所述三个体系贯穿于整个任务的执行过程中；所述执行单元又具体表现为井式上料、四自由度机械手、物料分拣三个单元；所述的控制单元分别与上述各个单元相连，且各执行单元也是首尾相连。本实用新型采用模块式设计，各个模块均为通用模块，可以互换，扩展性强，提供的PLC实训内容全面、丰富，工件的运输、分拣速率快精确度高，能锻炼学生的实际动手能力，整个实训过程简单、明了、易懂、易学。
文档编号G09B25/02GK201229718SQ200820121408
公开日2009年4月29日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者姚建平, 为 韩, 黄华圣 申请人:浙江天煌科技实业有限公司