一种柔性自动化生产线实训模型的制作方法

本实用新型涉及教学设备领域，更具体地说，它涉及一种柔性自动化生产线实训模型。

背景技术：

柔性自动化生产技术简称柔性制造技术，它以工艺设计为先导，以数控技术为核心，是自动化地完成企业多品种、多批量的加工、制造、装配、检测等过程的先进生产技术。

目前，柔性自动化生产线在工业现场应用很多，一些院校也开设相关生产线自动化课程，但是普遍缺乏该领域的先进教学手段和培训教材，学生在学校学习阶段缺乏足够的感性认知，动手能力和实际要求之间存在较大的差距，主要因为学生缺少实际操作，并不能很清楚、直观地了解生产线各部分之间的的运行过程。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可供学生实践的柔性自动化生产线实训模型。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种柔性自动化生产线实训模型，包括实训台以及设置在实训台上的传输线，所述传输线上依次连接有上料装置、加盖装置、拧盖装置、检测装置、机械手装置和仓储装置；所述上料装置还连有供料装置和废料排除装置；所述供料装置包括井式工件库、与井式工件库连接的供料传送带和设置于井式工件库上的推料杆，所述废料排除装置包括检测有无物料颜色的色标传感器和将废料推离的排料推杆，所述色标传感器和排料推杆设置于供料传送带上。

通过采用上述技术方案，将一种柔性自动化生产线模块化，每个模块上都设有相应工序的装置，通过气动元件相互组合完成各种简单的工序，再通过传输线将各个模块衔接起来，可以同时分个模块单独给学员培训，能同时容纳下多的学员同时学习，在基础模块培训完成以后，又可以将相邻的模块连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术，让学员快速了解、熟悉柔性自动化生产线。

本实用新型进一步优选为：所述传输线由供瓶传送带、主传送带一、主传送带二和主传送带三依次连接构成；上料装置设置于主传送带一上，加盖装置和拧盖装置设置于主传送带二上，检测装置设置于主传送带三上，机械手装置设置于主传送带三的末端。

通过采用上述技术方案，

本实用新型进一步优选为：所述井式工件库竖直方向上设有用于物料堆叠放置的容纳腔，所述推料杆用于将容纳腔中的物料推入传动带上。

通过采用上述技术方案，用井式工件库，结构简单，方便学员理解供料过程，结构简单的同时，能够易于学员实际操作。

本实用新型进一步优选为：所述供料传送带上与排料推杆相对位置设有废料槽，所述色标传感器在所述供料传送带上设置于排料推杆和废料槽之间。

通过采用上述技术方案，色标传感器和排料推杆构成一个简单的控制系统，让学员能够理解其工作原理便于学员接受。

本实用新型进一步优选为：所述上料装置包括上料机构、和有物料经过时动作的定位推杆，上料机构和定位推杆分别设置于主传送带一上相对设置。

通过采用上述技术方案，在进行上料前，需要通过定位推杆进行定位，而光纤传感器是用于配合定位推杆的，能够让学员了解每一个动作前都需要检测、定位，才能进行动作。

本实用新型进一步优选为：所述上料机构由真空吸盘、上料推杆和转盘构成，且上料机构设置于主传送带一和供料传送带之间，真空吸盘通过一个支架与上料推杆上的推杆相连接，上料推杆竖直放置，且上料推杆设置于转盘上。

通过采用上述技术方案，通过真空吸盘、上料推杆和转盘三者之间相互配合，共同完成上料作业，让学员了解每个工序都是由多个动作相互组合完成的。

本实用新型进一步优选为：所述转盘由控制电机驱动。

通过采用上述技术方案，这里利用控制电机驱动转盘，让学员了解控制电机的运作及应用。

本实用新型进一步优选为：所述实训台上设有电气网孔板，电气网孔板上安装有控制器、电源开关、输入/输出转接端子、接线端子。

通过采用上述技术方案，电气网孔板可安装各类器材，帮助学员认识和使用它们。

本实用新型进一步优选为：所述实训台上设置有用于将压缩空气的弹性能量转换为动能的气源处理器，所述推料杆和排料推杆设置为气动推杆，推料杆和排料推杆和气源处理器通过气管连接。

通过采用上述技术方案，帮助学员了解控制按钮板的作用以及认识到控制按钮板的重要性。

本实用新型进一步优选为：所述实训台上设有控制按钮板，控制按钮板上设置有用于选择手动和自动操作的选择开关和用于快速切断控制电机和气源处理器电源的紧急开关。

通过采用上述技术方案，气动推杆为气动元件，气源处理器为气动元件提供气压使其能够动作，让学员了解气动元件工作原理。

通过采用上述技术方案，本实用新型通过将一种柔性自动化生产线模块化，每个模块上都设有相应工序的装置，同时各模块上都配有独立的电气网孔板和控制按钮板以及各种传感器，通过气动元件和控制电机相互组合完成各种简单的工序，再通过传输线将各个模块衔接起来，组成一条完整的柔性自动化生产线。让学员能够通过做简单的结构认识到生产线各工序的控制和动作原理，同时也能自己参与到改造，调试过程中，更加深刻地认识柔性自动化生产线。

附图说明

图1为一种柔性自动化生产线实训模型的结构示意图；

图2为上料实训台的结构示意图；

图3为供料装置的机构示意图；

图4为废料排出装置的结构示意图；

图5为上料实训台的结构示意图；

图6为加盖装置的结构示意图；

图7为拧盖装置的结构示意图；

图8为检测装置的结构示意图；

图9为装配实训台的结构示意图；

图10为仓储实训台的结构示意图。

图中：1、传输线；11、供瓶传送带；12、供料传送带；121、主传送带一；122、主传送带二；123、主传送带三；2、上料装置；20、上料机构；201、定位推杆；202、真空吸盘；203、上料推杆；204、转盘；205、光纤传感器；21、供料装置；211、井式工件库；212、推料杆；213、容纳腔；214、观察孔；22、废料排除装置；221、色标传感器；222、排料推杆；223、废料槽；23、定位块；231、光电传感器；31、加盖装置；311、定位推杆；312、光纤传感器；313、压盖杆；314、推盖杆；315、井式工件库；316、定位板；32、拧盖装置；321、定位推杆；322、光纤传感器；323、拧盖电机；324、拧盖推杆；325、拧盖爪；4、检测装置；41、色标传感器；42、推杆；43、废品槽；5、机械手装置；50、光纤传感器；51、定位块；52、夹手；53、瓶托供应装置；54、推杆；55、升降板；56、电机；6、仓储装置；61、X轴滚珠丝杠；62、推杆；63、Z轴滚珠丝杠；64、运货台；65、分类料仓；71、电气网孔板；72、控制按钮板；73、气源处理器；8、瓶托。

具体实施方式

参照图1至图10对一种柔性自动化生产线实训模型做进一步说明。

如图1所示，实训台设为一组且实训台依次连接，实训台上设有传输线1，传输线1由供瓶传送带11、主传送带一121、主传送带二122和主传送带三123首尾依次连接组成；传输线1上依次连接有上料装置2、加盖装置31、拧盖装置32、检测装置4、机械手装置5和仓储装置6。

主传送带一121、供瓶传送带11、上料装置2、供料装置21和废料排除装置22（详见图2）组成上料实训台；

主传送带二122、加盖装置31和拧盖装置32组成上盖实训台；

主传送带三123、检测装置4组成检测实训台；

机械手装置5组成装配实训台；

仓储装置6组成仓储实训台。

各实训台的台面下安装有电气网孔板71，电气网孔板71上可以安装用于控制推杆动作的控制器、电源开关、输入/输出转接端子和各种接线端子；实训台上还设有控制按钮板72，控制按钮板72上设置用于选择工作模式的选择开关和用于快速切断控制电机和气源处理器73电源的紧急断路开关；实训台的台面下还设有气源处理器73，气源处理器73与各个实训台上的气动元件相连接，本实用新型中采用的各种气动推杆均为气动元件。

如图2和图3所示，上料装置2上还连有供料装置21和废料排除装置22。供料装置21包括井式工件库211和与井式工件库211连接的供料传送带12，井式工件库211上竖直方向上设有容纳腔213，物料于容纳腔213中堆叠放置，井式工件库211上还设有推料杆212，推料杆212用于将容纳腔213中最底层的物料推入供料传送带12，井式工件库211上还设有一个与容纳腔213连通的用于观测容纳腔213中物料的观察孔214。

如图4所示，废料排除装置22设置在供料传送带12上，废料排除装置22包括色标传感器221、排料推杆222和废料槽223。排料推杆222和废料槽223于供料传送带12上相对设置，色标传感器221设置于供料传送带12上位于排料推杆222和废料槽223之间，物料在供料传送带12上能够从色标传感器221正下方通过。

在供料传送带12的末端设有定位块23，定位块23上设有用于检测由于物料的光电传感器231。

如图2和图5所示，上料装置2设置于主传送带一121上，上料装置2包括上料装置2的本体、检测主传送带一121上有无物料经过的光纤传感器205和有物料经过时动作的定位推杆201，光纤传感器205也可以替换为光电传感器。

上料装置2的本体由真空吸盘202、上料推杆203和转盘204构成，且上料装置2的本体位于主传送带一121和供料传送带12的中线上，真空吸盘202通过一个支架与上料推杆203上的推杆相连接，上料推杆203竖直放置，且上料推杆203设置于转盘204上，转盘204由控制电机驱动做间歇性半圆运动。

真空吸盘202用于吸取物料，上料推杆203用于配合真空吸盘202拿去和放置物料，转盘204用于配合将物料从供料传送带12上运至主传送带一121上。

如图1、图6和图7所示，加盖装置31和拧盖装置32依次设置于主传送带二122上。加盖装置31包括加盖装置31的本体、检测主传送带二122上有无物料经过的光纤传感器312和在有物料经过时动作的定位推杆311，光纤传感器312也可以替换为光电传感器；拧盖装置32包括拧盖装置32的本体、检测主传送带二122上有无物料经过的光纤传感器322和在有物料经过时动作的定位推杆321，光纤传感器322也可以替换为光电传感器。

加盖装置31的本体由推盖杆314、井式工件库315、定位板316和压盖杆313构成。井式工件库315内叠放有瓶盖，井式工件库315侧壁上设有用于观测有无瓶盖的观测孔；推盖杆314用于将井式工件库315最底层的瓶盖推至待加盖瓶子的上方，定位板316设置于定位推杆311上方且定位板316与井式工件库315相连接，定位板316用于给推盖杆314推过来的瓶盖定位，使瓶盖处于主传送带二122上带加盖瓶子的正上方；压盖杆313设置于定位板316上且压盖杆313与井式工件库315相连，压盖杆313用于将推盖杆314推送至定位板316上的瓶盖压至带加盖瓶子的瓶口。

拧盖装置32的本体由拧盖爪325、拧盖电机323和拧盖推杆324构成。拧盖爪325压在瓶盖上与瓶盖的外轮廓相吻合，且拧盖爪325与瓶盖接触部分的设为橡胶，拧盖爪325与拧盖电机323相连且拧盖爪与拧盖电机323之间的传动轴上设有减震器，拧盖电机323与拧盖推杆324相连接。

如图1和图8所示，检测装置4设置于主传送带三123上，检测装置4包括设置于检测门上的色标传感器41，以及设置于主传送带三123上的推杆42和设置于主传送带三123上与推杆42相对位置废品槽43。色标传感器41用于检测有无瓶盖，推杆42用于将无盖的瓶子推入到废品槽43中。

如图1和图9所示，主传送带三123末端设有定位块51，定位块51上设有光纤传感器50。机械手装置5位于实训台上，实训台上设有瓶托供应装置53。瓶托供应装置53包括升降板55，与升降板55通过滚珠丝杠连接的电机56，以及用于将升降板55上的瓶托8推出的推杆54。瓶托8上设有4个与瓶身相吻合的容纳腔，瓶托8堆叠于升降板55上。

机械手装置5包括六轴机械手，设置在机械手上用于抓取瓶子的夹手52，夹手52也可以替换为真空吸盘吸附瓶子进行搬运瓶子；六轴机械手上设有6个控制电机可以让机械手沿轴J1、轴J2、轴J3、轴J4、轴J5和轴J6转动。

如图1和图10所示，仓储装置6包括分类料仓65，设置于分类料仓65旁的运货台64。运货台64上设有用于将瓶托8推入分类料仓65的推杆62，运货台64上还设有用于在竖直方向运动的Z轴滚珠丝杠63，Z轴滚珠丝杠63的底座上设有用于在水平方向运动的X轴滚珠丝杠61，Z轴滚珠丝杠63和X轴滚珠丝杠61均由控制电机驱动，控制电机可以采用伺服电机。

本实用新型具体使用过程如下：供瓶传送带11件瓶子运往主传送带一121，与此同时，供料装置21上的推料杆212将堆叠在井式工件库211中最底层的物料推入供料传送带12，物料在供料传送带12上被运至废料排除装置22时，色标传感器221检测物料颜色是否正常，当物料因变质导致颜色不正常时，排料推杆222动作，将废料推入废料槽223，而正常的物料被运往供料传送带12末端被定位块23挡住，由光电传感器231检测有无物料存在。

供瓶传送带11瓶子在主传送带一121上运至上料装置2时，被上料装置2上的光纤传感器205检测到，触发定位推杆201动作将瓶子夹主；上料装置2同时接受到光电传感器231发出有物料信号和光纤传感器205传来有瓶子信号时动作，上料装置2上的真空吸盘202起始位置位于光电传感器231上方，上料推杆203起始状态为伸出状态；此时上料推杆203由伸出状态归位再伸出，同时真空吸盘202上的吸气阀打开，真空吸盘202随上料推杆203归位时吸附物料，真空吸盘202再随上料推杆203伸出时将物料从供料传送带12上取走；在上料推杆203归位再伸出后，转盘204由控制电机驱动做半圆周运动后停止，真空吸盘202上的物料随转盘204被带至主传送带一121上待上料瓶子的瓶口正上方，此时上料推杆203动作，由伸出状态归位再次伸出，而真空吸盘202在上料推杆203伸出时关闭吸气阀，物料失去吸附力由于重力作用掉入待上料的瓶子中。之后，转盘204做半圆周运动归位，完成一次上料。再次重复上述上料过程3次后，瓶子装满物料，定位推杆201归位，瓶子随主传送带一121进入主传送带二122，完成上料作业。

主传送带二122上的已上料的瓶子运至加盖装置31时，被加盖装置31上的光纤传感器312检测到，由此触发定位推杆311动作将瓶子夹住；与此同时，推盖杆314动作将堆叠在井式工件库315中最底层的瓶盖推往定位板316，定位板316与推盖杆314将瓶盖定位后，压盖杆313动作将瓶盖压在瓶子的瓶口上，同时推盖杆314归位，完成加盖后，定位推杆311归位；

已上盖的瓶子随主传送带二122运至拧盖装置32，被拧盖装置32上的光纤传感器322检测到，触发定位推杆321动作固定住瓶子。而后，拧盖推杆324动作，将拧盖爪325压在瓶盖上，同时由于拧盖爪325上减震器的使得拧盖爪325将瓶盖紧紧抵触在瓶口，拧盖爪325上的橡胶部分与瓶盖贴合后由于压力产生静摩擦力，接着拧盖电机323转动，由于静摩擦力带动瓶盖转动，将瓶盖拧紧，拧盖电机323旋转一定圈数后停止，同时拧盖推杆324归位，定位推杆321也归位，上盖后的瓶子随主传送带二122进入主传送带三123，完成上盖作业。

主传送带三123上的瓶子运至检测装置4时，被检测装置4上的色标传感器41检测。若检测到无瓶盖，则随后的推杆42动作，将无瓶盖的废品推入废品槽43；若无异常，则瓶子被运至主传送带三123末端的定位块51处，完成检测作业。

定位块51上设有光纤传感器50，当光纤传感器50检测到有瓶子时，而机械手装置5上的六轴机械手初始位置设置于瓶子正上方，夹手52此时动作抓取瓶子，六轴机械手按照事先设定的运动轨迹将瓶子运至瓶托8上的容纳腔中，依次填充完瓶托8中的4个容纳腔后，推杆54动作，将瓶托推至运货台64上进行仓储作业。而后，推杆54归位，电机56转动设置好的圈数，带动与滚珠丝杠连接的升降板55上升一个瓶托8的高度后停止，完成装配作业。

运货台64在推杆54动作后，由X轴滚珠丝杠61和Z轴滚珠丝杠63驱动，依次将瓶托8装入分类料仓65中，完成仓储作业。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。