一种智能制造生产线信息集成与控制实践平台的制作方法

本实用新型涉及一种应用于教学领域的智能制造生产线信息集成与控制实践平台。

背景技术：

目前全国职业院校自动化类、机电类、机械制造类专业建设、课程教学的改革和优化需紧跟着行业在智能制造方面的发展趋势及新技术的应用相结合，培养符合工业4.0、《中国制造2025》规划中“智能工厂”、“智能生产”要求，企业急需的智能制造生产线信息集成与控制的高素质技能型人才尤为重要。

基于生产线智能制造程度越来越高，基于“以职业活动为导向”的新型实训教学越来越注重学生能否适应智能工厂的技能要求，各大中专、中高职院校功课纷纷开设了工业自动化类课程，但是专业课教学如何开展是让很多老师比较头疼的问题。这种情况下，就非常需要一种能够辅助老师把智能制造生产线解释清楚的实训教学平台。

技术实现要素：

针对现有教学中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种智能制造生产线信息集成与控制实践平台的

为实现上述目的，本实用新型的技术方案主要由控制单元、供料分拣一体工作站、工业机器人工作站、多功能仓储工作站组成；

所述的供料分拣一体工作站包括长程机械手、供料机构、分拣机构和控制单元，所述的长程机械手用于夹取供料机构上的零件，所述的长程机械手同时可夹取其他工作站上的零件放置在分拣机构的分拣槽内，所述的控制单元负责各个单元的感应信号的处理，并发送执行命令，通过电路和气路对各单元进行时序逻辑控制；

所述的工业机器人工作站包括工业机器人、第一输送带、第一RFID检测装置、双工位井式供料机构、三工位井式供料机构、装配台和控制单元，所述的工业机器人用于夹取第一输送带输送过来的零件，并将零件搬运到装配台上，所述的第一RFID检测装置固定在第一输送带上，用于检测零件的信息和属性，所述的双工位井式供料机构和三工位井式供料机构用于输出不同属性的零件，通过工业机器人将输出的零件搬运到装配台并与第一输送带输送来的零件进行组装，所述的控制单元负责各个单元的感应信号的处理，并发送执行命令，通过电路和气路对各单元进行时序逻辑控制；

所述的多功能仓储工作站包括立体仓库、X轴水平移动机构、Z轴垂直移动机构、第二输送带、第二RFID检测装置、气动爪手和控制单元，所述X轴水平移动机构与Z轴垂直移动机构组合成直角坐标搬运机构，所述的气动爪手固定在Z轴垂直移动机构上，用于搬运第二输送带输送过来的产品，并将产品存储到立体仓库，所述第二RFID检测装置固定在第二输送带上，用于检测产品的信息和属性，所述的控制单元负责各个单元的感应信号的处理，并发送执行命令，通过电路和气路对各单元进行时序逻辑控制；

所述的供料分拣一体工作站通过长程机械手将供料机构的零件搬运到工业机器人工作站的第一输送带上，所述工业机器人将经过第一RFID检测装置检测过的零件搬运到装配台，并将双工位井式供料机构和三工位井式供料机构输出的零件与供料分拣一体工作站输送来的零件进行装配,工业机器人又将装配完成的产品搬运到第二输送带，产品在第二输送带经过第二RFID检测装置后由直角坐标搬运机构将产品存储到立体仓库。

所述的智能制造生产线信息集成与控制实践平台，其特征在于：所述的长程机械手包括单轴传动模组、导杆缸、气动爪手，所述的气动爪手固定在导杆缸上，所述的导杆缸固定在单轴无杆缸上；

所述的供料机构包含三个工件库、三个推料气缸、三个工件中转台，所述的工件库为中空圆柱体结构，其顶端为入料口、底部为出料口，所述出料口一侧设置推料汽缸、另一侧设置工件中转台，所述出料口处设有判定传感器，所述工件中转台底部设有判定传感器；

所述的分拣机构包含三个斜滑槽、三个支架，所述的斜滑槽固定在支架上。

所述的智能制造生产线信息集成与控制实践平台，其特征在于： 所述的X轴水平移动机构与Z轴垂直移动机构垂直固定，其包括交流伺服电机、滚珠丝杠、弹性连轴器和检测传感器，所述的交流伺服电机通过弹性连轴器与滚珠丝杠相连，所述的检测传感器固定在滚珠丝杠两端用于检测原点或极限位置，所述气动抓手固定在Z轴垂直移动机构上。

所述的智能制造生产线信息集成与控制实践平台，其特征在于：还包括三个实训台，所述的控制单元以网孔板形式组装在所述实训台内，所述的供料分拣一体工作站、工业机器人工作站、多功能仓储工作站安装在实训台上；所述实训台具有横向凹槽，各单元可沿凹槽调整位置，所述实训台间通过连接件连接固定；所述的实训台前面板一侧装有人机界面用于控制设备及监控设备工作状态，另一侧装有外部开关及紧急停止按钮。

所述的智能制造生产线信息集成与控制实践平台，其特征在于：还配有一台专用气泵及一调压过滤器。

所述的智能制造生产线信息集成与控制实践平台，其特征在于：所述各控制单元通过总线通信交换数据实现联动。

本实用新型的智能制造生产线信息集成与控制实践平台具有如下优点：具有直观的产品输出功能，设备不但具有全面的安全保障，而且通过各个模块的装配与调整，提高学生的实际操作水平。其通过电机的带动或汽缸的推动对一种特殊的工件进行检查、装配、入库，并通过RFID对物料进行管理，实现整套智能制造生产线的模拟。本实用新型实际上就是相当于把智能制造的现场带到了实训教学的教室来了，让学生在实训室就可以完成必须要到真正工作现场才能达到的学习效果。本实用新型采用模块化安装，学生可以自行组合，不局限于一种模式，能让学生直观、简洁的掌握智能制造生产线的结构及原理。

附图说明

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型一典型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一典型实施例的正面主视图；

图3为本实用新型一典型实施例的俯视图。

图中：1-单轴传动模组、2-导杠杆、3-气动爪手1、4-工件库、5-推料气缸、6-工件中转台、7-判定传感器、8-斜滑槽、9-滑槽支架、10-工业机器人、11-第一输送带、12-第一RFID检测装置、13-双工位井式供料机构、14-三工位井式供料机构、15-装配台、16-4行6列立体仓库、17-X轴水平移动机构、18- Z轴水平移动机构、19-交流伺服电机、20-滚珠丝杆、21-弹性联轴器、22-检测传感器、23-第二输送带、24- 第二RFID检测装置、25-实训台架、26-人机界面、27-外部按钮、28-控制单元、29-气动爪手2、30-调压过滤器、31-横向凹槽、32-分拣一体工作站、33-长程机械手、34-供料机构、35-零件、36-工业机器人工作站、37-直角坐标搬运机构、38-多功能仓储工作站、39-分拣机构。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型的智能制造生产线信息集成与控制实践平台，包括供料分拣一体工作站32、工业机器人工作站36、多功能仓储工作站38和智能生产制造管理系统。

所述的供料分拣一体工作站32包括长程机械手33、供料机构34、分拣机构39和控制单元28。所述的长程机械手用于夹取供料机构上的零件，所述的长程机械手同时可夹取其他工作站上的零件放置在分拣机构的分拣槽内。所述的控制单元负责各个单元的感应信号的处理，并发送执行命令，通过电路和气路对各单元进行时序逻辑控制。

所述的工业机器人工作站36包括工业机器人10、第一输送带11、第一RFID检测装置12、双工位井式供料机构13、三工位井式供料机构14、装配台15和控制单元28，所述的工业机器人用于夹取第一输送带输送过来的零件，并将零件搬运到装配台上，所述的第一RFID检测装置固定在第一输送带上，用于检测零件的信息和属性，所述的双工位井式供料机构和三工位井式供料机构用于输出不同属性的零件，通过工业机器人将输出的零件搬运到装配台并与第一输送带输送来的零件进行组装，所述的控制单元负责各个单元的感应信号的处理，并发送执行命令，通过电路和气路对各单元进行时序逻辑控制。

所述的多功能仓储工作站38包括立体仓库16、X轴水平移动机构17、Z轴垂直移动机构18、第二输送带23、第二RFID检测装置24、气动爪手29和控制单元28，所述X轴水平移动机构与Z轴垂直移动机构组合成直角坐标搬运机构，所述的气动爪手固定在Z轴垂直移动机构上，用于搬运第二输送带输送过来的产品，并将产品存储到立体仓库，所述立体仓库为4行6列立体仓库。所述第二RFID检测装置固定在第二输送带上，用于检测产品的信息和属性，所述的控制单元负责各个单元的感应信号的处理，并发送执行命令，通过电路和气路对各单元进行时序逻辑控制。

所述的供料分拣一体工作站通过长程机械手将供料机构的零件搬运到工业机器人工作站的第一输送带上，所述工业机器人将经过第一RFID检测装置检测过的零件搬运到装配台，并将双工位井式供料机构和三工位井式供料机构输出的零件与供料分拣一体工作站输送来的零件进行装配,工业机器人又将装配完成的产品搬运到第二输送带，产品在第二输送带经过第二RFID检测装置后由直角坐标搬运机构将产品存储到立体仓库。

所述智能生产制造管理系统为上位机软件，包括订单下达、生产计划编排、生产优化、入库跟踪、生产数据收集，为整个系统提供流程导向。

上述方案中，所述控制单元采用PLC控制器，各控制单元通过总线通信交换数据实现联动。

为进一步优化上述方案，所述的长程机械手33包括一单轴传动模组1、一导杆缸2、一气动爪手3，所述的气动爪手3固定在导杆缸2上，所述的导杆缸2固定在单轴传动模组1上。所述的长程机械手具有移动快速、远距离搬运、多点准确定位功能等优点，其重复定位精度误差小于0.05mm。所述的供料机构34包含三个工件库4、三个推料气缸5、三个工件中转台6、每个工件库至少2个判定传感器7，所述的工件库4一中空圆柱体结构，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5，另一侧为所述工件中转台6。所述判定传感器7一个接在所述工件库4的出料口，用以判定工件有无到位。另一个固接在所述工件中转台6底部，用于判定工件有无到位。所述的分拣机构39包含三个斜滑槽8、三个滑槽支架9，所述的滑槽8固定在滑槽支架9上，在桌面上方便调节。

所述的X轴水平移动机构17与Z轴垂直移动机构18垂直固定，其包括交流伺服电机19、滚珠丝杠20、弹性连轴器21和检测传感器22，所述的交流伺服电机通过弹性连轴器与滚珠丝杠相连，所述的检测传感器固定在滚珠丝杠两端用于检测原点或极限位置，所述气动抓手固定在Z轴垂直移动机构上。所述X轴水平移动机构17与Z轴垂直移动机构18组合成直角坐标搬运机构37用于立体仓库的进出库搬运，所述的X轴水平移动机构17与Z轴垂直移动机构18采用滚珠丝杠20传动，伺服电机19驱动。该结构具有运行噪声低、运行平稳，精度高等优点。

为再进一步优化上述方案，所述的智能制造生产线信息集成与控制实践平台还包括三实训台25，所述的控制单元28以网孔板形式组装在所述实训台内，所述的三工作站固接在实训台上；所述实验台具有横向凹槽31，各所述单元可以沿凹槽调整位置，实训台间通过连接件连接固定；所述的实训台前面板一侧装有一人机界面26用于控制设备及监控设备工作状态，另一侧装有外部开关及紧急停止按钮27。所述的一种智能制造生产线信息集成与控制实践平台还配有一台专用气泵及一调压过滤器30，用以提供稳定的气路气压。为让学生有更多的感性认识，本实用新型将整个智能制造的订单管理、物料管理、过程管理、生产排程、品质控管、设备控管连成一体模拟出来。

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、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。