一种机电一体化生产培训系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种机电一体化生产培训系统，包括供料单元(1)、加工单元(2)、装配单元(3)、分拣单元(4)、输送单元(5)和控制计算机(6)，所述供料单元(1)、加工单元(2)、装配单元(3)、分拣单元(4)和输送单元(5)相互独立的放置在铝合金实验台(7)上，根据产品生产线流程布置相对位置，铝合金实验台(7)四周安装走线槽。提供一个开放性的、创新性的、可参与性的平台，使得受训者更容易全面掌握CCD机器视觉及机电一体化的应用开发和集成技术，可以促进在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术、数控技术等方面的学习。
【专利说明】—种机电一体化生产培训系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生产培训系统，尤其涉及一种集光、机电、电气一体化的生产培训系统。
【背景技术】
[0002]机电一体化是利用计算机的信息处理功能对机械进行各种控制的技术。当今世界上各种灵巧便利的机械，都是基于机电一体化技术制造的，此外，机电一体化技术在家用电器、各种车辆、医疗器械、工厂、游乐园等各种领域、场所都得到了广泛的应用。
[0003]现在中国正在经历着前所未有的巨大变革，以电子制造业为基础的信息产业迅速发展，媒体不厌其烦的宣传中国面向信息产业的人才培养滞后，因此出现了现在接受高等教育的优秀青年不约而同地选择信息和计算机科学，而使本来就基础薄弱的制造业更加呈现人才不足的危险状况，这样一来，硬件技术和软件技术的不平衡，必将导致对两者都不利的严重后果。
[0004]为了适当扭转这种局面，必须使接受高等教育的学生理解机电一体化，并对其有兴趣，在此基础上，进一步研究和提闻制造技术，而涵盖机电一体化技术的教学广品也尤为重要。而目前，并没有针对教学而存在的培训设备。
[0005]有鉴于上述现有的培训设备存在的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的机电一体化生产培训系统，使其更具有实用性。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于，克服现有的培训设备存在的缺陷，而提供一种新型结构的机电一体化生产培训系统，所要解决的技术问题是提供一种造价低廉、占地面积小的培训系统，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
[0007]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种机电一体化生产培训系统，包括供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元、输送单元和控制计算机，所述供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元和输送单元相互独立的放置在铝合金实验台上，根据产品生产线流程布置相对位置，铝合金实验台四周安装走线槽。
[0008]前述的机电一体化生产培训系统，所述供料单元包括第一铝合金支架，所述第一铝合金支架上部连接推料气缸、第一传感器系统和工件，所述第一铝合金支架固定在第一电木底板上，所述第一传感器系统上部连接井式料仓。
[0009]前述的机电一体化生产培训系统，所述加工单元包含第二铝合金支架，所述第二铝合金支架固定在第二电木底板上，气动滑台固定在所述第二铝合金支架上带动气动夹具前后移动。
[0010]前述的机电一体化生产培训系统，所述装配单元包括第三铝合金支架，所述第三铝合金支架上固定小井式料仓，所述小井式料仓一侧从上到下依次安装顶料气缸与落料气缸，使得子工件经过顶料气缸与落料气缸最后落入摆台气缸支架上。[0011]前述的机电一体化生产培训系统，所述分拣单元包括第四电木底板，所述第四电木底板前端固定三相异步电机，三相异步电机通过联轴器与皮带输送机输入轴连接，带动皮带输送机运行，皮带输送机一侧安装CCD视觉传感器。
[0012]前述的机电一体化生产培训系统，所述输送单元包括交流伺服电机和一维平移台，一维平移台由交流伺服电机驱动，一维平移台上方安装搬运机械手。
[0013]借由上述技术方案，本发明的机电一体化生产培训系统至少具有下列优点:
[0014]提供一个开放性的、创新性的、可参与性的平台，使得受训者更容易全面掌握CCD机器视觉及机电一体化的应用开发和集成技术，可以促进在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术、数控技术等方面的学习，并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和现场总线技术、高级语言编程等技能得到实际的训练，在光机电气一体化系统的设计、装配、调试能力等方面均能得到综合提闻。
[0015]1.系统中的单元设备均具有联机/单机两种操作模式，所有的单元设备的软硬件均可以脱离系统独立操作，可用单机设备为平台，进行单项技术的研发，易扩展。
[0016]2.按工业标准设计，通过网络通讯技术将系统中的所有单机模块设备进行高度的集成，与工业现场形式完全相同，适应性更强。
[0017]3.系统集成信息管理，通过人机界面与各单元及传感器的通讯，将系统中各环节的状态显示在操作界面上，使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据，掌握系统运行状态。
[0018]4.系统包含机器视觉及光纤传感器等高端技术，平台技术含量高。
[0019]5.系统机电技术全面开放，轻松开发出自己的运动或控制功能，激发学习兴趣，作为机电一体化基础教学设备应用于高职高校，或作为机电一体化竞赛产品看，应用范围广。
[0020]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明机电一体化生产培训系统的主视图；
[0022]图2为本发明机电一体化生产培训系统的俯视图；
[0023]图3为本发明供料单元主视图；
[0024]图4为本发明供料单元左视图；
[0025]图5为本发明加工单元主视图；
[0026]图6为本发明加工单元左视图；
[0027]图7为本发明装配单元主视图；
[0028]图8为本发明装配单元左视图；
[0029]图9为本发明分拣单元主视图；
[0030]图10为本发明分拣单元左视图；
[0031]图11为本发明分拣单元俯视图；
[0032]图12为本发明输送单元主视图；
[0033]图13为本发明输送单元俯视图；[0034]图中各部位名称:1、供料单元；2、加工单元；3、装配单元，4、分拣单元，5、输送单元，6、控制计算机，7、铝合金实验台，8、抽屉式平台，9、接口连接件，10、触摸屏，11、第一铝合金支架，12、井式料仓,13、工件,14、推料气缸,15、第一传感器系统,16、第一电木底板，17、第二铝合金支架，18、气动滑台，19、气动夹具，20、电动调整台，21、加工气缸，22、第二传感器系统，23、第二电木底板，24、第二铝合金支架，25、摆台气缸，26、小井式料仓，27、子工件，28、顶料气缸，29、落料气缸，30、气动装配机械手，31、第三传感器系统，32、系统报警灯，33、第三电木底板，34、第四铝合金支架，35、三相异步电机，36、联轴器，37、皮带输送机，38、CXD视觉传感器，39、变频器，40、第四传感器系统，41、第四电木底板，42、分拣滑槽，43、分拣不锈钢管气缸，44、交流伺服电机，45、一维平移台，46、搬运机械手，47、末端气动手爪工具。
【具体实施方式】
[0035]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的【具体实施方式】详细说明如后。
[0036]如图1?2所示的机电一体化生产培训系统由供料单元1、加工单元2、装配单元
3、分拣单元4、输送单元5五组单元模块及控制计算机6组成，五组单元整体放置于铝合金实验台7上，全套设备占地面积为2.0X1.0米。
[0037]系统配置触摸屏10联网操作控制，各单元独立PLC控制，可脱离系统独立运行，系统具备柔性特征，可任意增减单元模块。其中输送单元5PLC控制系统为主站，通过RS232串行通讯总线连接实现各PLC之间互连分布式控制。
[0038]系统输送单元5控制系统抽屉式平台8，配置操作面板，采用插拔式电缆连接实现单元本体与单元控制的可参与性与操作性，输送单元5与抽屉式平台8控制系统间配置接口连接件9，用于信号连接，其它单元PLC控制系统与本体分布在同一底座平台上。
[0039]如图3?4所示的供料单元I包含第一铝合金支架11、井式料仓12、工件13、推料气缸14、第一传感器系统15和第一电木底板16。工件13依次放置于井式料仓12中,井式料仓12配置对射与漫发射光电传感器检测工件有无，推料气缸14安装磁性开关，推料气缸14前端安装楔形块，用于将井式料仓12中工件13依次推出，推料气缸14控制电磁阀安装于第一铝合金支架11上。单元控制PLC与端子排、线槽等安装在第一电木底板16上。
[0040]如图5?6所示的加工单元2包含第二铝合金支架17、气动滑台18、气动夹具19、电动调整台20、加工气缸21、第二传感器系统22和第二电木底板23。气动滑台18由不锈钢管气缸驱动，直线轴与直线轴承支撑，带动气动夹具19前后移动，气动夹具19由导杆气缸驱动，配置漫反射光电传感器检测工件有无并夹紧。电动调整台20由步进电机驱动，滚珠丝杠螺母副传动，直线轴与直线轴承支撑。电动调整台20活动平台安装加工气缸21，力口工气缸21安装磁性传感器。单元控制PLC与端子排、线槽、电磁阀组等安装在第二电木底板23上。
[0041]如图7?8所示的装配单元3包含第三铝合金支架24、摆台气缸25、小井式料仓26、子工件27、顶料气缸28、落料气缸29、气动装配机械手30、第三传感器系统31、系统报警灯32、第三电木底板33。子工件27放置于小井式料仓26中，配置对射与漫反射传感器检测工件有无。小井式料仓26 —侧从上到下依次安装顶料气缸28与落料气缸29，使得子工件27落入摆台气缸支架上，摆台气缸25180度旋转，气动装配机械手30抓取工件装配，摆台气缸25、顶料气缸28和落料气缸29安装磁性传感器。单元控制PLC与端子排、线槽等安装在第三电木底板33上，电磁阀组安装于第三铝合金支架24 —侧。
[0042]如图9?11所示的分拣单元4包含第四铝合金支架34、三相异步电机35、联轴器36、皮带输送机37、CCD视觉传感器38、变频器39、第四传感器系统40、第四电木底板41、分拣滑槽42、分拣不锈钢管气缸43。三相异步电机35通过联轴器36与皮带输送机37输入轴连接，带动皮带输送机37运行，皮带输送机37 —侧安装CXD视觉传感器38与第四铝合金支架34，利用机器视觉技术检测工件颜色。根据检测结构由分拣不锈钢管气缸43推入相应分拣滑槽42内。单元控制PLC与端子排、线槽等安装在第四电木底板41上，变频器39安装于铝合金实验台7上部前端，易于调整。
[0043]如图12?13所示的输送单元5包含交流伺服电机44、一维平移台45、搬运机械手46、末端气动手爪工具47。一维平移台45由交流伺服电机44驱动，同步带传动带动一维平移台45运动。一维平移台45上方安装搬运机械手46，搬运机械手46由步进电机驱动，谐波减速器传动，末端安装升降导杆气缸与末端气动手爪工具47。输送单元PLC控制系统作为系统PLC网络主站，采用可操作电缆插拔式控制模式。PLC等元件安装在铝合金实验台7下方钣金抽屉内，系统电源、按钮、指示灯等均安装于抽屉上。抽屉式平台8控制系统与输送单元5本体之间配置接口连接件9，用于电路接插转接应用。
[0044]系统加工工艺过程为:工件13供料单元I出库，由输送单元5搬运至加工单元2，加工单元2加工，加工完毕，输送单元5搬运至装配单元3，装配单元3小井式料仓26落料，气动装配机械手30抓取装配入工件。输送单元5搬运至分拣单元4，分拣单元4皮带输送机37动作，工件13进入CXD视觉传感器38检测区进行检测，根据工件13信息进入三组分拣滑槽42处，经第四传感器40检测停止，由分拣不锈钢管气缸43推动进入分拣滑槽42。
[0045]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种机电一体化生产培训系统，包括供料单元(I)、加工单元(2)、装配单元(3)、分拣单元(4)、输送单元(5)和控制计算机(6)，其特征在于:所述供料单元(I)、所述加工单元(2)、所述装配单元(3)、所述分拣单元(4)和所述输送单元(5)相互独立的放置在铝合金实验台(7)上，所述铝合金实验台(7)四周安装走线槽。
2.根据权利要求1所述的机电一体化生产培训系统，其特征在于:所述供料单元(I)包括第一铝合金支架(11)，所述第一铝合金支架(11)上部连接推料气缸(14)、第一传感器系统(15)和工件(13)，所述第一铝合金支架(11)固定在第一电木底板(16)上，所述第一传感器系统(15)上部连接井式料仓(12)。
3.根据权利要求1所述的机电一体化生产培训系统，其特征在于:所述加工单元(2)包含第二铝合金支架(17)，所述第二铝合金支架(17)固定在第二电木底板(23)上，气动滑台(18)固定在所述第二铝合金支架(17)上带动气动夹具(19)前后移动。
4.根据权利要求1所述的机电一体化生产培训系统，其特征在于:所述装配单元(3)包括第三铝合金支架(24)，所述第三铝合金支架(24)上固定小井式料仓(26)，所述小井式料仓(26) —侧从上到下依次安装顶料气缸(28)与落料气缸(29)，使得子工件(27)经过顶料气缸(28)与落料气缸(29)最后落入摆台气缸支架上。
5.根据权利要求1所述的机电一体化生产培训系统，其特征在于:所述分拣单元(4)包括第四电木底板(41)，所述第四电木底板(41)前端固定三相异步电机(35)，三相异步电机(35)通过联轴器(36)与皮带输送机(37)输入轴连接，带动皮带输送机(37)运行，皮带输送机(37) —侧安装CCD视觉传感器(38)。
6.根据权利要求1所述的机电一体化生产培训系统，其特征在于:所述输送单兀(5)包括交流伺服 电机(44)和一维平移台(45)，一维平移台(45)由交流伺服电机(44)驱动，一维平移台(45)上方安装搬运机械手(46)。
【文档编号】G09B25/02GK103632603SQ201310155499
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年4月27日 优先权日:2013年4月27日
【发明者】王振华, 王晓强, 杨清义 申请人:张家港诺信自动化设备有限公司