专利名称：自动化教学实习训练装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种以工业自动化生产线为实物模型的自动化教学实习训练装置， 属于教学实验装置技术领域。二、 背景技术自动化教学实训装置是以真实的工业生产线为参照，功能不变，外形尺寸比例减小， 主要描述产品从供料、检验、加工、搬运、分拣入库等过程的实训装置，它是工厂中自 动化生产线的一种衍生形式。近年来出现的相关类似装置结构设计的过于花哨，与真实 工业级结构差别很大，不切合实际教学，容易误导学生；机械部件设计的不够典型、实 用，传动、摆动部分不稳定；电气设计的太集成化，传感器种类少且选型与实际工业现 场使用的差别较大，学生的参与力不足；上位机监控软件使用的都是通用的组态软件， 自主研发不强，对于学生又少了一项实训内容。三、 发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供一种设计合理、制造容易、可使自动化教学 实训设备更能体现工业现场的实际情况，增加实训教学的生动性，克服学生参与力的不 足，并且可完全体现工业生产情况的自动化教学实习训练装置。一种自动化教学实习训练装置，包括供料单元、检测加工单元、搬运单元和分拣单 元，各个单元之间通过连接件连接，供料单元、检测加工单元、搬运单元和分拣单元都 设有PLC可编程控制器，可编程控制器与计算机连接。所述的供料单元由基板、摆动装置及供料装置组成，所述的供料装置由原料供给仓、 供给料筒、推动汽缸组成，原料供给仓及推动汽缸固定于基板上，原料供给仓两侧分别 设有光电传感器，供给料筒设置于原料供给仓上方；所述的摆动装置由摆动汽缸、摆动 汽缸支撑片、摆臂、吸盘连接件、同步带轮及其同步带组成，摆动汽缸支撑片固定于基 板上，摆动汽缸内设有接近传感器，摆动汽缸轴穿过摆动汽缸支撑片与摆臂的一端相固 定，摆臂的另一端与吸盘连接件相固定，同步带轮固定于摆臂的两端通过同步带连接； 光电传感器及接近传感器与PLC可编程控制器连接。所述的检测加工单元由基板、支柱、加工台和加工装置组成，支柱固定于基板上， 加工装置与加工台分别固定于支柱的上下部，所述的工作台由滑轨托架、活动加工台导 轨、活动加工台以及推动汽缸组成，滑轨托架固定于支柱的下部，滑轨托架上方设置有 活动加工台导轨，活动加工台导轨上方设置有活动加工台，推动汽缸固定于支柱上、位 于活动加工台的正后方；所述的加工装置由电钻、重型汽缸组成，重型汽缸通过连接板 固定于支柱上部，电钻通过连接片与重型汽缸下部连接，电钻位于活动加工台的正上方，
活动加工台的基座上设置光电传感器，该光电传感器与PLC可编程控制器连接，磁性传 感器设置在重型汽缸上，与PLC可编程控制器连接。所述的搬运单元由基板、定位装置、摆动装置、抓取装置组成，定位装置固定于基 板上，摆动装置与定位装置相固定，抓取装置与摆动装置相固定；所述的定位装置由定 位电机、丝杠、光杠、同步带及同步带轮组成，定位电机通过支撑片固定于基板上，丝 杠、光杠通过基座固定于基板上，定位电机轴穿过支撑片与同步轮相固定，丝杠穿过基 座与另一同步轮相固定，两同步轮通过同步带相连接；所述的摆动装置由搬运主体架、 摆动电机及摆动臂组成，搬运主体架固定于丝杠光杠上，摆动电机轴穿过搬运主体架位 于搬运主体架上方的摆动臂相连；所述的抓取装置由抓取汽缸及气爪组成，抓取汽缸通 过连接片与摆臂相固定，气爪通过连接片与抓取汽缸相连接；光杠及摆臂周围设有行程 开关，抓取气缸上设有磁性传感器，该磁性传感器与PLC可编程控制器连接。所述的分拣单元由基板，料仓及分拣装置组成，所述的料仓由基座、分料板组成， 基座固定于基板上，分料板与基座活动连接；分拣装置由分拣电机、线形滑轨、分拣斗、 同步带、同步带轮、分拣汽缸、同步带轮基座组成，线形滑轨固定在基板上，分拣斗设 置于线形滑轨上，分拣汽缸通过连接片在垂直于线形滑轨的方向上固定于分拣斗的侧面， 分拣电机轴通过支撑片与同步带轮连接，同步带轮基座固定于基板上， 一同步带轮固定 于同步带轮基座上并同步带与另一个同步带轮相连，分拣斗周围分别设置有可检测物料 材质、颜色及有无的光电传感器、电感式接近开关与磁性传感器，该光电传感器、电感 式接近开关与磁性传感器都与PLC可编程控制器连接，光纤传感器设置在分拣斗的一侧， 该光纤传感器与PLC可编程控制器连接，线形滑轨上设有原位行程开关，该原位行程开 关与PLC可编程控制器。所述的计算机用PC机，PLC可编程控制器用西门子SIMATIC-S7-200可编程控制器。所述的供料单元上的光电传感器用E18-DS3PA,接近传感器用lEN-M5B-PS:检测加工 单元上的光电传感器用G18-3A30PA，电磁阀用4V110-06;搬运单元上的行程开关用 TMV103-C，磁性传感器用CK3-VI;分拣单元上的磁性传感器用CK3-VI，光电传感器 用E3P-DS581，光纤传感器用BF4RP，原位行程开关用TMV103-C。自动化教学实习训练装置的工作在计算机软件控制下，完成对物料的检测加工、搬 运和分拣工作。自动化教学实习训练装置是教学实物化、透明化、模块化发展的一款标志性产品。 整个装置由工控计算机集成实时监控，PLC是运动执行机构，彼此构成现场总线网。此 装置真实地再现工业现场自动化生产线的仓储、供料、检测、加工、搬运及分拣堆码的 生产全过程；由供料单元、检测加工单元、搬运单元、分拣单元四个模块站构成；每个 单元站即可单独使用也可与其它站组合成2站、4站模式使用；站上的所有机械零件均为可拆卸模块，实训人员可自己动手组装装置。
本实用新型具有设计合理、制造容易、可使自动化教学实训设备更能体现工业现场 的实际情况，增加实训教学的生动性，克服学生参与力的不足，并且可完全体现工业生 产情况的特点。四、
图1为本实用新型供料机械手部分结构示意图。 图2为本实用新型检测加工部分结构示意图。 图3为本实用新型搬运部分结构示意图。 图4为本实用新型分拣部分结构示意图。图5为本实用新型计算机于PLC连接关系示意图。 图6为本实用新型供料机械手部分PLC与相关元件连接关系示意图。 图7为本实用新型检测加工部分PLC与相关元件连接关系示意图。 图8为本实用新型搬运部分PLC与相关元件连接关系示意图。 图9为本实用新型分拣部分PLC与相关元件连接关系示意图。 其中，1、基板，2、物料，3、原料供给仓，4、供给料筒，5、推动汽缸，6、摆动 汽缸，7、摆动汽缸支撑片，8、吸盘连接件，9、同步带轮，10、摆臂，11、光电传感 器，12、接近传感器，13、磁性传感器，14、支柱，15、滑轨托架，16、活动加工台导 轨，17、活动加工台，18、推动汽缸，19、电钻，20、重型汽缸，21、光电传感器，22、 磁性传感器，23、定位电机，24、光杠，25、丝杠，26、同步带，27、同步带轮，28、 摆动电机，29、搬运主体架，30、摆臂，31、抓取汽缸，32、行程开关，33、气爪，34、 磁性传感器，35、基座，36、分料板，37、分拣电机，38、线型滑轨，39、分拣汽缸， 40、同步带，41、同步带轮，42、分拣斗，43、同步带轮基座，44、光纤传感器，45、 电感式接近开关，46、光电传感器，47、轴编码器支架，48、磁性传感器，49、轴编码 器，50、原位行程开关，52、供料可编程控制器，60、加工可编程控制器，64、搬运可 编程控制器，71、分拣可编程控制器，75、 PPI数据传输线，76、 PC机。五具体实施方式实施例自动化教学实习训练装置，结构如图1至图9所示，包括供料单元、检测加工单元、 搬运单元和分拣单元，各个单元之间通过连接件连接，供料单元、检测加工单元、搬运 单元和分拣单元都设有PLC可编程控制器，可编程控制器与计算机连接。所述的供料单元由基板l、摆动装置及供料装置组成，所述的供料装置由原料供给 仓3、供给料筒4、推动汽缸5组成，原料供给仓3及推动汽缸5固定于基板1上，原 料供给仓3两侧分别设有光电传感器11 ，供给料筒4设置于原料供给仓3上方；所述的 摆动装置由摆动汽缸6、摆动汽缸支撑片7、摆臂IO、吸盘连接件8、同步带轮9及其 同步带组成，摆动汽缸支撑片7固定于基板1上，摆动汽缸6内设有接近传感器12，摆 动汽缸轴穿过摆动汽缸支撑片7与摆臂10的一端相固定，摆臂10的另一端与吸盘连接
件8相固定，同步带轮9固定于摆臂10的两端通过同步带连接；光电传感器ll及接近传感器12与PLC可编程控制器52连接。所述的检测加工单元由基板l、支柱14、加工台和加工装置组成，支柱14固定于 基板1上，加工装置与加工台分别固定于支柱14的上下部，所述的工作台由滑轨托架 15、活动加工台导轨16、活动加工台17以及推动汽缸18组成，滑轨托架15固定于支柱 14的下部，滑轨托架15上方设置有活动加工台导轨16，活动加工台导轨16上方设置有 活动加工台17，推动汽缸18固定于支柱14上、位于活动加工台17的正后方；所述的加 工装置由电钻19、重型汽缸20组成，重型汽缸20通过连接板固定于支柱14上部，电钻 19通过连接片与重型汽缸20下部连接，电钻19位于活动加工台17的正上方，活动加工 台17的基座1上设置光电传感器21，该光电传感器21与PLC可编程控制器连接60，磁 性传感器22设置在重型汽缸20上，与PLC可编程控制器60连接。所述的搬运单元由基板l、定位装置、摆动装置、抓取装置组成，定位装置固定于基 板1上，摆动装置与定位装置相固定，抓取装置与摆动装置相固定；所述的定位装置由 定位电机23、丝杠25、光杠24、同步带26及同步带轮27组成，定位电机23通过支撑 片固定于基板1上，丝杠25、光杠24通过基座固定于基板1上，定位电机轴穿过支撑片 与同步带轮27相固定，丝杠25穿过基座与同步带轮27相固定，同步带轮27通过同歩 带26相连接；所述的摆动装置由搬运主体架29、摆动电机28及摆臂30组成，搬运主体 架29固定于丝杠25、光杠24上，摆动电机轴穿过搬运主体架29与位于搬运主体架28 上方的摆臂30相连；所述的抓取装置由抓取汽缸31及气爪33组成，抓取汽缸31通过 连接片与摆臂30相固定，气爪33通过连接片与抓取汽缸31相连接；光杠24及摆臂30 周围设有行程开关32，抓取气缸31上设有磁性传感器34，该磁性传感器34与PLC可编 程控制器64连接。所述的分拣单元由基板l，料仓及分拣装置组成，所述的料仓由基座35、分料板36 组成，基座35固定于基板1上，分料板36与基座35活动连接；分拣装置由分拣电机 37、线形滑轨38、分拣斗42、同步带40、同步带轮41、分拣汽缸39、同步带轮基座 43组成，线形滑轨38固定在基板1上，分拣斗42设置于线形滑轨38上，分拣汽缸39 通过连接片在垂直于线形滑轨38的方向上固定于分拣斗42的侧面，分拣电机轴通过支 撑片与同步带轮41连接，同步带轮基座43固定于基板1上， 一同步带轮41固定于同 步带轮基座43上并通过同步带40与另一个同步带轮相连，分拣斗42周围分别设置有 可检测物料材质、颜色及有无的光电传感器46、电感式接近开关45与磁性传感器48， 该光电传感器46、电感式接近开关45与磁性传感器48都与PLC可编程控制器64连接， 光纤传感器44设置在分拣斗42的一侧，该光纤传感器44与PLC可编程控制器64连 接，线形滑轨38上设有原位行程开关50,该原位行程开关50与PLC可编程控制器64 连接。所述的计算机用PC机，PLC可编程控制器用西门子SIMATIC-S7-200可编程控制器。
所述的供料单元上的光电传感器用E18-DS3PA,接近传感器用lEN-M5B-PS:检测加工 单元上的光电传感器用G18-3A30PA，电磁阀用4V110-06;搬运单元上的行程开关用 TMV103-C，磁性传感器用CK3-VI;分拣单元上的磁性传感器用CK3-VI，光电传感器 用E3P-DS581，光纤传感器用BF4RP，原位行程开关用TMV103-C。
权利要求1、一种自动化教学实习训练装置，包括供料单元、检测加工单元、搬运单元和分拣单元，其特征在于，各个单元之间通过连接件连接，供料单元、检测加工单元、搬运单元和分拣单元都设有PLC可编程控制器，PLC可编程控制器与计算机连接。
2、 如权利要求1所述的自动化教学实习训练装置，其特征在于，所述的供料单元由基板、 摆动装置及供料装置组成，所述的供料装置由原料供给仓、供给料筒、推动汽缸组成， 原料供给仓及推动汽缸固定于基板上，原料供给仓两侧分别设有光电传感器，供给料筒 设置于原料供给仓上方；所述的摆动装置由摆动汽缸、摆动汽缸支撑片、摆臂、吸盘连 接件、同步带轮及其同步带组成，摆动汽缸支撑片固定于基板上，摆动汽缸内设有接近 传感器，摆动汽缸轴穿过摆动汽缸支撑片与摆臂的一端相固定，摆臂的另一端与真空吸 盘连接件相固定，同步带轮固定于摆臂的两端通过同步带连接；光电传感器及接近传感 器与PLC可编程控制器连接。
3、 如权利要求l所述的自动化教学实习训练装置，其特征在于，所述的检测加工单元由 基板、支柱、加工台和加工装置组成，支柱固定于基板上，加工装置与加工台分别固定 于支柱的上下部，所述的工作台由滑轨托架、活动加工台导轨、活动加工台以及推动汽 缸组成，滑轨托架固定于支柱的下部，滑轨托架上方设置有活动加工台导轨，活动加工 台导轨上方设置有活动加工台，推动汽缸固定于支柱上、位于活动加工台的正后方；所 述的加工装置由电钻、重型汽缸组成，重型汽缸通过连接板固定于支柱上部，电钻通过 连接片与重型汽缸下部连接，电钻位于活动加工台的正上方，活动加工台的基座上设置 光电传感器，该光电传感器与PLC可编程控制器连接，磁性传感器设置在重型汽缸上， 与PLC可编程控制器连接。
4、 如权利要求1所述的自动化教学实习训练装置，其特征在于，所述的搬运单元由基板、 定位装置、摆动装置、抓取装置组成，定位装置固定于基板上，摆动装置与定位装置相 固定，抓取装置与摆动装置相固定；所述的定位装置由定位电机、丝杠、光杠、同步带 及同步带轮组成，定位电机通过支撑片固定于基板上，丝杠、光杠通过基座固定于基板 上，定位电机轴穿过支撑片与大同步轮相固定，丝杠穿过基座与小同步轮相固定，大小 同步轮通过同步带相连接；所述的摆动装置由搬运主体架、摆动电机及摆动臂组成，搬 运主体架固定于丝杠光杠上，摆动电机轴穿过搬运主体架位于搬运主体架上方的摆动臂 相连；所述的抓取装置由抓取汽缸及气爪组成，抓取汽缸通过连接片与摆臂相固定，气 爪通过连接片与抓取汽缸相连接；光杠及摆臂周围设有行程开关，抓取气缸上设有磁性 传感器，该磁性传感器与PLC可编程控制器连接。
5、 如权利要求1所述的自动化教学实习训练装置，其特征在于，所述的分拣单元由基板， 料仓及分拣装置组成，所述的料仓由基座、分料板组成，基座固定于基板上，分料板与 基座活动连接；分拣装置由分拣电机、线形滑轨、分拣斗、同步带、同步带轮、分拣汽缸、同步带轮基座组成，线形滑轨固定在基板上，分拣斗设置于线形滑轨上，分拣汽缸 通过连接片在垂直于线形滑轨的方向上固定于分拣斗的侧面，分拣电机轴通过支撑片与 同步带轮连接，同步带轮基座固定于基板上， 一同步带轮固定于同步带轮基座上并同步 带与另一个同步带轮相连，分拣斗周围分别设置有可检测物料材质、颜色及有无的光电 传感器、电感式接近开关与磁性传感器，该光电传感器、电感式接近开关与磁性传感器 都与PLC可编程控制器连接，光纤传感器设置在分拣斗的一侧，该光纤传感器与PLC可 编程控制器连接，线性滑轨上设有原位行程开关，该原位行程开关与PLC可编程控制器。
6、 如权利要求1所述的自动化教学实习训练装置，其特征在于，所述的计算机用PC机， PLC可编程控制器用西门子SIMATIC-S7-200可编程控制器。
7、 如权利要求l或2或3或4或5所述的自动化教学实习训练装置，其特征在于，所 述的供料单元上的光电传感器用E18-DS3PA,接近传感器用lEN-M5B-PS;检测加工单元上 的光电传感器用G18-3A30PA，电磁阀用4V110-06;搬运单元上的行程开关用V103-C， 磁性传感器用CK3-VI;分拣单元上的磁性传感器用CK3-VI，光电传感器用E3P-DS581， 光纤传感器用BF4RP，原位行程开关用TMV103-C。
专利摘要自动化教学实习训练装置属于教学实验装置技术领域，包括供料单元、检测加工单元、搬运单元和分拣单元，各个单元之间通过连接件连接，供料单元、检测加工单元、搬运单元和分拣单元都设有PLC可编程控制器，可编程控制器与计算机连接。本实用新型在计算机软件控制下工作，具有设计合理、制造容易、可使自动化教学实训设备更能体现工业现场的实际情况，增加实训教学的生动性，克服学生参与力的不足，并且可完全体现工业生产情况的特点。
文档编号G09B25/00GK201041704SQ20072002341
公开日2008年3月26日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者勇 徐, 伟 范 申请人:济南智星教学设备有限公司