一种跟随、抓取、仓储实训教学平台的制作方法

本发明涉及一种跟随、抓取、仓储物料实训教学平台，本发明属于教育仪器领域。

背景技术

目前，随着社会生产力和人力资源成本的提升，原有的传统人力密集型生产模式已逐渐不适应社会的需求，这时希望通过自动控制设备实现生产力的替换，于是就出现了先进制造技术和智能制造技术，以至于发展到现在的工业4.0和中国制造2025，在高校，电气工程与自动化、电气自动化、自动化、机电一体化专业急需配置自动化实训平台来从事教学、科研和研究。本实训平台是模仿真实工业自动化生产现场设计的集送料、仓储为一体实训平台，是满足电气工程与自动化、电气自动化、自动化、机电一体化专业教学、科研和研究的自动化教学设备。其中的跟随抓取实训平台模仿真实工业现场，采用plc控制，通过设定动作参数，能够进行自动化操作，实现工业现场的物料分类仓储装置的仿真教学。学生通过实训，能够使学生了解工业现场的自动化控制，同时，对于大型智能跟随系统，学生无法到达工业现场进行现场操作，只能在实训室进行仿真教学，可大大降低实训成本的情况下，锻炼学生的动手能力、编程思维、控制理念。

技术实现要素：

一种跟随、抓取、仓储实训教学平台由以下部分组成：总底板(1)、金属和聚酯大物料混合出料装置(2)、金属小物料出料装置(3)、聚酯小物料出料装置(4)、输送装置总成(5)、跟随装置总成(6)、分类仓储装置总成(7)，其特征是金属大物料出料装置(2)、金属小物料出料装置(3)、聚酯小物料出料装置(4)、输送装置总成(5)、跟随装置总成(6)、分类仓储装置总成(7)等部分固定在总底板(1)上；金属或聚酯大物料(101)在金属和聚酯大物料混合出料装置(2)的料仓(8)内、金属和聚酯大物料混合出料装置(2)推出金属或聚酯大物料(101)，金属小物料(102)在金属小物料出料装置(3)的料仓(13)内、金属小物料出料装置(3)推出的金属小物料(102)，聚酯小物料(103)在聚酯小物料出料装置(4)的料仓(19)内、聚酯小物料出料装置(4)推出聚酯小物料(103)；金属小物料(102)和聚酯小物料(103)大小相等、形状相同，均为圆柱体，并且都可镶嵌在金属或聚酯大物料(101)内。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：金属大物料出料装置(2)、金属小物料出料装置(3)、聚酯小物料出料装置(4)、输送装置总成(5)、跟随装置总成(6)、分类仓储装置总成(7)等部分按照金属和聚酯大物料混合出料装置(2)推出金属或聚酯大物料(101)到输送装置(5)的同步带(29)上，输送装置(5)的同步带(29)即开始运动，金属小物料出料装置(3)或聚酯小物料出料装置(4)按控制要求推出金属小物料(102)或聚酯小物料(103)到到位，跟随装置总成(6)的抓取机械手(38)来抓取到位的金属小物料(102)或聚酯小物料(103)后，即跟随运动，同步带(29)和跟随装置总成(6)的抓取机械手(38)运动速度同步时，就把抓取的金属小物料(102)或聚酯小物料(103)放置到金属或聚酯大物料(101)内，同步带(29)继续运动到分类仓储装置总成(7)的分类仓储装置推料气缸(43)位置被分类仓储装置推料气缸(43)推向拨叉(45)处，拨叉(45)根据金属小物料(102)或聚酯小物料(103)材料进行分类后，金属小物料(102)或聚酯小物料(103)分别进入分类仓储金属料仓(46)或分类仓储聚酯料仓(47)进行仓储。

上述金属和聚酯大物料混合出料装置(2)由以下部分组成：金属和聚酯大物料混合料仓(8)、大物料推出装置(9)、大物料缺料检测传感器(10)、大物料推出检测传感器(11)、金属物料检测传感器(12)、大物料(101)，其特征是金属和聚酯大物料混合料仓(8)内放置有金属和聚酯混合大物料(101)，大物料推出装置(9)用于推出大物料，大物料缺料检测传感器(10)用于检测是否缺料，大物料推出检测传感器(11)用于检测大物料(101)是否被推出，金属物料检测传感器(12)用于检测大物料(101)是否为金属物料；当大物料(101)为金属材料时，大物料推出装置(9)推出金属大物料(101)到同步带(29)上，物料推出检测传感器(11)检测到大物料(101)被推出，金属物料检测传感器(12)检测到推出的物料为金属大物料即发出信号，此时控制装置得到信号，发出控制指令，金属小物料出料装置(3)推出金属小物料(102)；当大物料(101)为聚酯物料时，大物料推出装置(9)推出聚酯大物料(101)到同步带(29)上，大物料推出检测传感器(11)检测到大物料(101)被推出，由于金属物料传感器(12)不检测，也不发出信号，此时控制装置得到信号，发出控制指令，聚酯小物料出料装置(4)推出聚酯小物料(103)。

上述金属小物料出料装置(3)由以下部分组成：金属小物料料仓(13)、金属小物料顶料落料装置(14)、金属小物料推出装置(15)、金属小物料缺料检测传感器(16)、金属小物料推出检测传感器(17)、金属小物料推出到位检测传感器(18)、金属小物料(102)，其特征是金属小物料料仓(13)内放置有金属小物料(102)，金属小物料顶料落料装置(14)控制小物料是否落下，金属小物料推出装置(15)用于推出金属小物料，金属小物料缺料检测传感器(16)用于检测是否缺料，金属小物料推出检测传感器(17)用于检测金属小物料(102)是否被推出，金属小物料推出到位检测传感器(18)用于检测金属小物料是否准确的被推到抓取的位置；当大物料(101)为金属材料被推出时，金属物料检测传感器(12)检测到金属小物料，向控制装置发出信号，控制装置得到信号，发出控制指令，金属小物料出料装置(3)的金属小物料顶料落料装置(14)松开，落下金属小物料(102)，金属小物料出料装置(3)的金属小物料推出装置(15)推出金属小物料(102)，金属小物料推出检测传感器(17)检测到金属小物料被推出，金属小物料推出到位检测传感器(18)检测到金属小物料准确的被推到抓取的位置，即发出信号，控制装置得到信号后，发出指令，跟随装置总成(6)带着抓取机械手(37)即来抓取金属小物料(102)。

上述聚酯小物料出料装置(4)由以下部分组成：聚酯小物料料仓(19)、聚酯小物料顶料落料装置(20)、聚酯小物料推出装置(21)、聚酯小物料缺料检测传感器(22)、聚酯小物料推出检测传感器(23)、聚酯小物料推出到位检测传感器(24)、聚酯小物料(103)，其特征是聚酯小物料料仓(19)内放置有聚酯小物料(103)，聚酯小物料顶料落料装置(20)控制小物料是否落下，聚酯小物料推出装置(21)用于推出聚酯小物料，聚酯小物料缺料检测传感器(22)用于检测是否缺料，聚酯小物料推出检测传感器(23)用于检测聚酯小物料(103)是否被推出，聚酯小物料推出到位检测传感器(24)用于检测聚酯小物料是否准确的被推到抓取的位置；当大物料(101)为聚酯大物料，大物料推出装置(9)推出物料，物料推出检测传感器(11)检测到大物料(101)被推出，由于金属物料检测传感器(12)不检测，此时控制装置得到信号，发出控制指令，聚酯小物料出料装置(4)的顶料落料装置(20)松开，聚酯小物料落下，聚酯小物料出料装置(4)的聚酯小物料推出装置(21)推出聚酯小物料(103)，聚酯小物料推出检测传感器(23)检测到聚酯小物料被推出，聚酯小物料推出到位检测传感器(24)检测到聚酯小物料准确的被推到抓取的位置，即发出信号，跟随装置总成(6)带着抓取机械手(37)即来抓取金属小物料(103)。

上述输送装置总成(5)由以下部分组成：输送装置支架(25)、输送装置托板(26)输送装置的驱动伺服电机(27)、输送装置的传动装置(28)、输送装置的同步带(29)、输送装置的同步带张紧调整装置(30)等组成，输送装置的同步带(29)由输送装置的传动装置(28)带动，输送装置的传动装置(28)由输送装置的驱动伺服电机(27)，输送装置的同步带张紧调整装置(30)用来调整输送装置的同步带(29)的张弛；输送装置的驱动伺服电机(27)、输送装置的传动装置(28)、输送装置的同步带(29)、输送装置的同步带张紧调整装置(30)由输送装置托板(26)托起，输送装置托板(26)由输送装置支架(25)支撑，其特征是金属和聚酯大物料混合料仓(8)的大物料不管是金属或聚酯大物料(101)从料仓中落下，大物料推出装置(9)即推出大物料(101)到同步带(29)上，物料推出检测传感器(11)检测到大物料(101)被推出，就发出控制信号，控制信号控制输送装置的驱动伺服电机(27)工作，带动输送装置的传动装置(28)工作，输送装置的传动装置(28)带动输送装置的同步带(29)运动，大物料(101)在同步带(29)的带动下随同步带由起始位置向分类仓储装置总成(7)运动，同时把此信号传递给控制装置，控制装置发出指令，跟随装置总成(6)的跟随装置抓取机械手(37)来抓取按控制要求推出的、准确到位的金属小物料(102)或聚酯小物料(103)。

上述跟随装置总成(6)由以下部分组成：跟随驱动伺服电机(31)、光杠(32)、丝杠(33)、滑块(34)、升降气缸(35)、伸缩气缸(36)、抓取机械手气缸(37)、抓取机械手(38)、光杠和丝杠的固定装置(39)、跟随装置(6)的固定装置(40)、线槽(41)等组成，其特征抓取机械手(38)由抓取机械手气缸(37)驱动，进行抓取和松开小物料，伸缩气缸(36)驱动抓取机械手(38)的伸出和缩回，升降气缸(35)驱动抓取机械手(38)的上升和下降，滑块(34)在光杠(32)和丝杠(33)的导向和旋转作用下可左右移动，驱动抓取机械手气缸(37)左右移动，准确地按要求抓取小物料，固定装置(39)用于固定光杠(32)和丝杠(33)，固定装置(40)用于固定跟随装置总成(6)；当输送装置的传动装置(28)带动输送装置的同步带(29)运动，大物料(101)在同步带(29)的带动下随同步带(29)由起始位置向分类仓储装置总成(7)运动时，金属小物料出料装置(3)的金属小物料推出到位检测传感器(18)检测到金属小物料(102)准确到位或者聚酯小物料出料装置(4)的聚酯小物料推出到位检测传感器(24)检测到聚酯小物料(103)准确到位，此信号传递给控制装置，控制装置发出指令，跟随驱动伺服电机(31)快速运动，带动丝杠(33)工作，在光杠(32)的导向作用下，带动滑块(34)向右移动，移动到设定位置时，速度逐渐降低并停止，升降气缸(35)升起，伸缩气缸(36)伸出，抓取机械手气缸(37)工作，抓取机械手(38)闭合，抓取小物料(102)或小物料(103)，小物料(102)或小物料(103)被抓取后，此时跟随驱动伺服电机(31)快速运动，带动丝杠(33)工作，在光杠(32)的导向作用下，带动滑块(34)跟随同步带(29)上的小物料(102)或(103)向左移动，但速度远大于同步带(29)的速度，当抓取机械手(38)带着小物料(102)或(103)向左运动位置超过大物料(101)后，速度开始降低，抓取机械手(38)的跟踪速度与同步带(29)速度接近相等时，抓取机械手(38)带着的小物料(102)或(103)刚好在大物料(101)的上方，抓取机械手(38)运动速度和同步带(29)同步运动速度完全相同，并趋向稳定，小物料(102)或(103)刚好准确的在大物料(101)的上方，此时抓取机械手(38)松开小物料，小物料(102)或(103)落入大物料(101)内，同步带(29)带着镶嵌有小物料(102)或(103)的大物料(101)继续向分类仓储装置总成(7)运动，而伸缩气缸(36)缩回，升降气缸(35)落下，抓取机械手(38)退回，准备下次抓取任务，反复抓取。

上述分类仓储装置总成(7)由以下部分组成：物料检测传感器(42)、分类仓储装置推料气缸(43)、摆动气缸(44)、拨叉(45)、分类仓储金属料仓(46)、分类仓储聚酯料仓(47)、支架(48)等组成，其特征是物料检测传感器(42)用于检测物料是否到位，分类仓储装置推料气缸(43)把物料推向料仓，摆动气缸(44)带动拨叉(45)工作，拨叉(45)把物料分类拨入对应的分类仓储金属料仓(46)或分类仓储聚酯料仓(47)，支架(48)托起料仓；物料(101)被输送装置的同步带(29)运往分类仓储装置总成(7)，当物料检测传感器(42)检测到物料(101)后，发出信号，控制装置得到信号后发出指令，分类仓储装置推料气缸(43)工作，把物料(101)推向料仓的拨叉(45)处，如果是金属物料(101)，摆动气缸(44)在控制装置指令作用下，根据金属物料检测传感器(12)检测到的金属大物料(101)的记忆信号，带动拨叉(45)，把金属物料(101)拨向分类仓储金属料仓(46)；如果是聚酯物料(101)，摆动气缸(44)不工作，拨叉(45)不动作，分类仓储装置推料气缸(43)把物料(101)直接推向分类仓储聚酯料仓(47)。

上述金属和聚酯大物料混合出料仓(2)储存有金属和聚酯大物料混合物料，当大物料(101)为金属材料时，大物料推出装置(9)推出金属大物料(101)到同步带(29)上，物料推出检测传感器(11)检测到大物料(101)被推出，金属物料检测传感器(12)检测到推出的物料为金属大物料即发出信号，此时控制装置得到信号(同时该信号被记忆，此信号也是摆动气缸(44)得工作信号)，发出控制指令，金属小物料出料装置(3)推出金属小物料(102)；当大物料(101)为聚酯物料时，大物料推出装置(9)推出聚酯大物料(101)到同步带(29)上，大物料推出检测传感器(11)检测到大物料(101)被推出，由于金属物料传感器(12)不检测，也不发出信号，此时控制装置得到信号，发出控制指令，聚酯小物料出料装置(4)推出聚酯小物料(103)；金属和聚酯大物料混合料仓(8)的大物料不管是金属或聚酯大物料(101)从料仓中落下，大物料推出装置(9)即推出大物料(101)到同步带(29)上，物料推出检测传感器(11)检测到大物料(101)被推出，就发出控制信号，控制信号控制输送装置的驱动伺服电机(27)工作，带动输送装置的传动装置(28)工作，输送装置的传动装置(28)带动输送装置的同步带(29)运动，大物料(101)在同步带(29)的带动下随同步带由起始位置向分类仓储装置总成(7)运动，同时把此信号传递给控制装置，控制装置发出指令，跟随装置总成(6)的跟随装置抓取机械手(37)来抓取按控制要求推出的、准确到位的金属小物料(102)或聚酯小物料(103)；当输送装置的传动装置(28)带动输送装置的同步带(29)运动，大物料(101)在同步带(29)的带动下随同步带(29)由起始位置向分类仓储装置总成(7)运动时，金属小物料出料装置(3)的金属小物料推出到位检测传感器(18)检测到金属小物料(102)准确到位或者聚酯小物料出料装置(4)的聚酯小物料推出到位检测传感器(24)检测到聚酯小物料(103)准确到位，此信号传递给控制装置，控制装置发出指令，跟随驱动伺服电机(31)快速运动，带动丝杠(33)工作，在光杠(32)的导向作用下，带动滑块(34)向右移动，移动到设定位置时，速度逐渐降低并停止，升降气缸(35)升起，伸缩气缸(36)伸出，抓取机械手气缸(37)工作，抓取机械手(38)闭合，抓取小物料(102)或小物料(103)，小物料(102)或小物料(103)被抓取后，此时跟随驱动伺服电机(31)快速运动，带动丝杠(33)工作，在光杠(32)的导向作用下，带动滑块(34)跟随同步带(29)上的小物料(102)或(103)向左移动，但速度远大于同步带(29)的速度，当抓取机械手(38)带着小物料(102)或(103)向左运动位置超过大物料(101)后，速度开始降低，抓取机械手(38)的跟踪速度与同步带(29)速度接近相等时，抓取机械手(38)带着的小物料(102)或(103)刚好在大物料(101)的上方，抓取机械手(38)运动速度和同步带(29)同步运动速度完全相同，并趋向稳定，小物料(102)或(103)刚好准确的在大物料(101)的上方，此时抓取机械手(38)松开小物料，小物料(102)或(103)落入大物料(101)内，同步带(29)带着镶嵌有小物料(102)或(103)的大物料(101)继续向分类仓储装置总成(7)运动，而伸缩气缸(36)缩回，升降气缸(35)落下，抓取机械手(38)退回，准备下次抓取任务；；物料(101)被输送装置的同步带(29)运往分类仓储装置总成(7)，当物料检测传感器(42)检测到物料(101)后，发出信号，控制装置得到信号后发出指令，分类仓储装置推料气缸(43)工作，把物料(101)推向料仓的拨叉(45)处，如果是金属物料(101)，摆动气缸(44)在控制装置指令作用下，根据金属物料检测传感器(12)检测到的金属大物料(101)的记忆信号，带动拨叉(45)，把金属物料(101)拨向分类仓储金属料仓(46)；如果是聚酯物料(101)，摆动气缸(44)不工作，拨叉(45)不动作，分类仓储装置推料气缸(43)把物料(101)直接推向分类仓储聚酯料仓(47)。

本发明专利的有益效果是，控制先进，物料推出、抓取、运输、跟随落料、推料、仓储准确、运动平稳、定位准确无误，结构紧凑。装置具有自动监视诊断，安全联锁控制等功能，提高了安全可靠性；采用plc控制，产品体积小，结构简化；本发明专利为集物料推出、抓取、运输、跟随落料、推料、仓储为一体实训教学平台，可训练学生的以下能力：伺服电机传动参数设置和接线、plc编程方法和plc接线、plc的通讯方法、气动元件的选用和使用、传感器的选用及使用和接线，机械手的使用等，学生通过技能训练，大大提高了实际操作技能，为从事生产打下了基础。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是一种跟随、抓取、仓储实训教学平台的总装结构图。

图1所示实施例中，金属大物料出料装置(2)、金属小物料出料装置(3)、聚酯小物料出料装置(4)、输送装置总成(5)、跟随装置总成(6)、分类仓储装置总成(7)等部分固定在总底板(1)上。

图2是一种跟随、抓取、仓储实训教学平台的总装结构图的俯视图。

图2所示实施例中，说明了金属大物料出料装置(2)、金属小物料出料装置(3)、聚酯小物料出料装置(4)、输送装置总成(5)、跟随装置总成(6)、分类仓储装置总成(7)之间的连接关系。

图3是一种跟随、抓取、仓储实训教学平台的金属和聚酯大物料混合出料装置(2)、金属小物料出料装置(3)、聚酯小物料出料装置(4)的结构图。

图3所示实施例中，更详细的说明了金属和聚酯大物料混合出料装置(2)、金属小物料出料装置(3)、聚酯小物料出料装置(4)、各传感器、推料气缸之间的组成关系。

图4是一种跟随、抓取、仓储实训教学平台的输送装置总成(5)的结构侧视图。

图4所示实施例中，说明了输送装置支架(25)、输送装置托板(26)输送装置的驱动伺服电机(27)、输送装置的传动装置(28)、输送装置的同步带(29)、输送装置的同步带张紧调整装置(30)之间的组成关系。

图5是一种跟随、抓取、仓储实训教学平台的输送装置总成(5)的结构俯视图。

图5所示实施例中，更详细的说明了输送装置支架(25)、输送装置托板(26)输送装置的驱动伺服电机(27)、输送装置的传动装置(28)、输送装置的同步带(29)、输送装置的同步带张紧调整装置(30)之间的组成关系。

图6是一种跟随、抓取、仓储实训教学平台的跟随装置总成(6)的结构图。

图6所示实施例中，详细的说明了跟随驱动伺服电机(31)、光杠(32)、丝杠(33)、滑块(34)、升降气缸(35)、伸缩气缸(36)、抓取机械手气缸(37)、抓取机械手(38)、光杠和丝杠的固定装置(39)、跟随装置(6)的固定装置(40)、线槽(41)之间的组成关系。

图7是一种跟随、抓取、仓储实训教学平台的分类仓储装置总成(7)的结构图。

图7所示实施例中，详细的说明了物料检测传感器(42)、分类仓储装置推料气缸(43)、摆动气缸(44)、拨叉(45)、分类仓储金属料仓(46)、分类仓储聚酯料仓(47)、支架(48)之间的组成关系。