本实用新型属于实训装置领域，具体涉及一种机电一体化综合实训设备。
背景技术：
随着我国工业水平及工业自动化水平的不断提高，机电一体化的技能人才缺口越来越大，各行业、企业对这类人才的需求十分迫切，传统的机电一体化技能人才培训存在重理论、轻实操的缺陷，学员在培训时，在学习理论知识后无法及时的进行实训，教学效果差；虽然学员有时也可以得到一些实训的机会，但是目前的实训都是直接操作工厂用的机电一体化装置，其并不适用于教学，教学效果非常有限，这就造成目前机电一体化技能人才存在培训时间长、效果差的缺陷。
技术实现要素：
本实用新型的目的是解决目前没有专业化的机电一体化实训装置，造成机电一体化技能人才存在培训时间长、效果差的缺陷，提供一种机电一体化综合实训设备，其是一种基于全集成自动化控制技术及基于网络通信技术的高端教学实训系统。设备集成自动化技术领域所需要的各项技术(电气控制技术、气动控制技术、传感器技术、控制调节技术、PLC控制技术、PR0FINET工业以太网总线技术等)，从实训设备生产工艺的设计、工件各环节的产品检测、产品质量控制、生产过程的可视化、上位监控软件的对接等各个方面开展实训，首先通过单个教学岛模块和站位学习掌握单项技术，然后随着学习的深入逐步加入其它的模块，进一步达到掌握自动化技术所需要的各项技术的目的。
本实用新型是通过如下技术方案来实现的：
即一种机电一体化综合实训设备，其特征在于包括依次连接的供料工作站、物料加工工作站、供料转运工作站、物料检测工作站和物料分拣工作站，每套工作站分别与独立的PLC控制器连接，5套PLC控制器之间相互信号连接。
本实用新型的供料工作站包括供料底架，供料底架的前端设有供料控制面板，供料控制面板上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，供料底架上设有竖向设置的供料仓，供料仓上端开口设计，其底部设有第一推料滑块和第一定滑块，第一定滑块的一端设有转运平台，第一定滑块的底部设有第一推料气缸，第一推料气缸的伸缩杆与第一推料滑块远离转运平台的那一端连接，供料仓的侧壁上设有料位光纤传感器，第一推料气缸上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，转运平台所在处的上方设有摆臂，摆臂底部铰接在摆臂底架上，铰接处设有摆臂气缸和摆缸位置检测电感传感器，摆臂的前端设有第一真空发生器和第一真空吸盘，供料底架上还设有供料气源阀组，其气体出口分别与第一推料气缸和摆臂气缸连接，供料底架上还设有接线端子板和控制端子，接线端子板包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、供电继电器、DPN-PNP信号继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子。
本实用新型的供料工作站进行加工件供料工作。
本实用新型的转运平台为一个凹陷的平台。加工件从供料仓推出到平台后，在平台中不会发生位移。
本实用新型的供料工作站按照用途，各元件可以分为：
控制信号元件：急停按钮、转换开关、信号按钮开关；
检测信号元件：料位光纤传感器、摆缸位置检测电感传感器、行程位置磁感应开关；
执行元件：第一推料气缸、第一真空吸盘、摆臂气缸、第一真空发生器、推料气源阀组。
本实用新型的供料工作站中的执行元件均设置电磁阀。
本实用新型的供料工作站原理如下：
1)供料工作站通过9针供电端子板连接DC24V直流电源由供电继电器控制供电，通过37针DO数字量输出端子板连接PLC与执行元器件，通过37针DI数字量输入端子板连接PLC与控制信号元件、信号检测元件。压缩空气由推料气源阀组控制，调节气源压力。
2)供料工作站通过控制信号元件转换开关、信号按钮开关启动程序发出动作信号。当料位光纤传感器检测到供料仓内有加工件，启动第一推料气缸将加工件推出供料仓，伸出行程位置磁感应开关检测第一推料气缸伸缩杆的运动位置，加工件推行到达转运平台。
3)第一推料气缸的伸缩杆带动第一推料滑块返回原位，缩回行程位置磁感应开关确认后，在摆臂气缸的作用下摆臂转动运行到转运平台上方，由摆缸位置检测电感传感器控制空间停留位置。
4)摆臂运动到位后，第一真空发生器运行抽取真空，第一真空吸盘将转运平台上的加工件提取。摆臂反向旋转180°，第一真空发生器失电，第一真空吸盘不再抽取真空，加工件靠自身重力落入物料加工工作站的料位孔中，空间停留位置由摆缸位置检测电感传感器控制。供料工作站站通过PROFINET通信命令物料加工工作站启动运行。
本实用新型的物料加工工作站包括物料加工底架，物料加工底架的前端设有物料加工控制面板，物料加工控制面板上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，物料加工底架上设有圆形的载料转盘，载料转盘上分布4个等分圆周分布的料位孔，每个料位孔的底部分别设有料位光电传感器，载料转盘下方设有加工定位盘，加工定位盘上设有1号位料盘转动定位电感传感器、2号位料盘转动定位电感传感器、3号位料盘转动定位电感传感器和4号位料盘转动定位电感传感器，载料转盘的中心底部设有中轴，中轴穿过加工定位盘通过联轴器与物料加工涡轮蜗杆减速电机连接，载料转盘的一侧设有竖向的钻孔支架，钻孔支架上设有螺丝批气缸，螺丝批气缸上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，螺丝批气缸的伸缩杆与螺丝批连接，螺丝批竖直向下，钻孔支架的一侧还设有竖向的测孔支架，测孔支架上设有水平的测孔气缸臂，测孔气缸臂上设有长条状的测孔气缸安装孔，竖直向下的测孔气缸安装在测孔气缸安装孔内，测孔气缸上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，物料加工底架上还设有接线端子板和控制端子，接线端子板包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、电机正反转控制端子、螺丝批供电端子、供电继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子，物料加工底架上还设有物料加工气源阀组，其气体出口分别与螺丝批气缸、测孔气缸连接。
本实用新型的物料加工工作站用于加工件的中心孔加工工作并进行位置检测。
本实用新型的测孔气缸安装孔为长条孔，便于调整测孔气缸的位置。
本实用新型的供料工作站按照用途，各元件可以分为：
控制信号元件：急停按钮、转换开关、信号按钮开关；
检测信号元件：料位光电传感器、1号位料盘转动定位电感传感器、2号位料盘转动定位电感传感器、3号位料盘转动定位电感传感器、4号位料盘转动定位电感传感器，行程位置磁感应开关；
执行元件：螺丝批气缸、测孔气缸、螺丝批、物料加工涡轮蜗杆减速电机、载料转盘、物料加工气源阀组。
本实用新型的物料加工工作站的执行元件均设置电磁阀。
本实用新型的物料加工工作站的工作原理如下：
1)物料加工工作站通过9针供电端子板连接DC24V直流电源由供电继电器控制供电，通过37针DO数字量输出端子板连接PLC与执行元器件，通过37针DI数字量输入端子板连接PLC与控制信号元件、信号检测元件。压缩空气由物料加工三阀组控制，调节气源压力。
2)物料加工工作站通过控制信号元件转换开关、信号按钮、启动程序发出动作信号。当载料转盘的1号位料盘转动定位电感传感器确认载料转盘停止在1号位，并且料位光电传感器检测到载料转盘的料位孔内有加工件，物料加工涡轮蜗杆减速电机启动运行，逆时针旋转，2号位料盘转动定位电感传感器确认载料转盘停止在2号位，物料加工涡轮蜗杆减速电机停止。
3)载料转盘停止在2号位，螺丝批启动旋转，电磁阀通电，螺丝批气缸的伸缩杆带动螺丝批下行，对加工件进行钻孔，螺丝批气缸运行至伸出行程位置磁感应开关时，螺丝批停止运行，电磁阀断电，螺丝批气缸的伸缩杆缩回，带动螺丝批返回初始位，打孔结束。物料加工涡轮蜗杆减速电机启动运行，逆时针旋转，3号位料盘转动定位电感传感器确认载料转盘停止在3号位，物料加工涡轮蜗杆减速电机停止。
4)载料转盘停止在3号位，测孔气缸的伸缩杆下行，检测钻孔是否正常，测孔气缸的伸缩杆运行至伸出行程位置磁感应开关，返回原位，物料加工涡轮蜗杆减速电机启动运行，逆时针旋转，4号位料盘转动定位电感传感器确认载料转盘停止在4号位，物料加工涡轮蜗杆减速电机停止。
5)载料转盘停止在4号位，由物料转运工作站的机械手提取加工件。物料加工工作站通过PROFINET通信命令物料转运工作站启动运行。
本实用新型的物料加工工作站的1号位，对应供料工作站摆臂旋转后的位置，2号位对应螺丝批的位置，3号位对应测孔气缸的位置，4号位对应物料转运工作站机械手的位置。
本实用新型的物料转运工作站包括物料转运底架，物料转运底架的前端设有物料转运控制面板，物料转运控制面板上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，物料转运底架上设有水平的机械手，机械手的前端设有吸盘气缸，吸盘气缸上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，吸盘气缸的伸缩杆前端设有竖向的第二真空吸盘，第二真空吸盘通过管路与第二真空发生器连接，第二真空发生器安装在机械手的上端，机械手的底部与竖向的机械手升降气缸的伸缩杆连接，机械手升降气缸的底部与转运涡轮蜗杆减速电机连接，机械手升降气缸上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，所述机械手的下方设有转运定位盘，转运定位盘上设有1号位机械手定位电感传感器、2号位机械手定位电感传感器和3号位机械手定位电感传感器，转运定位盘的中心设有供机械手升降气缸穿过的中孔，转运定位盘上设有弧状的机械手转动导向槽，机械手的末端设有竖直向下的固定杆，机械手升降气缸位于中孔上方一侧设有水平的固定杆支架，固定杆底部穿过固定杆支架延伸到机械手转动导向槽中，起导向作用，物料转运底架上还设有接线端子板和控制端子，接线端子板包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、电机正反转控制继电器、供电继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子，物料加工底架上还设有物料转运气源阀组，其气体出口分别与吸盘气缸、机械手升降气缸连接。
本实用新型的物料转运工作站用于加工件的转运。
本实用新型的物料转运工作站按照用途，各元件可以分为：
控制信号元件：急停按钮、转换开关、信号按钮开关；
检测信号元件：机械手定位电感传感器、行程位置磁感应开关；
执行元件：吸盘气缸、机械手升降气缸、第二真空发生器、第二真空吸盘、转运涡轮蜗杆减速电机、物料转运气源阀组。
本实用新型的物料转运工作站的执行元件均设置电磁阀。
本实用新型的物料转运工作站的工作原理如下：
1)物料转运工作站通过9针供电端子板连接DC24V直流电源由供电继电器控制供电，通过37针DO数字量输出端子板连接PLC与执行元器件，通过37针DI数字量输入端子板连接PLC与控制信号元件、信号检测元件。压缩空气由物料转运气源阀组控制，调节气源压力。
2)物料转运工作站通过控制信号元件转换开关、信号按钮、启动程序发出动作信号。当1号位机械手定位电感传感器确认机械手停止在1号位，并且物料加工工作站发出运行信号，吸盘气缸带动第二真空吸盘伸出到达物料加工工作站的4号位，吸盘气缸的伸出行程位置磁感应开关确认位置，机械手升降气缸带动机械手、第二真空吸盘下降到达低位，机械手升降气缸的缩回行程位置磁感应开关确认。当双位置同时确认，第二真空发生器启动，第二真空吸盘将加工件从物料加工工作站的料位孔中吸出。机械手升降气缸的伸缩杆伸出，带动机械手和第二真空吸盘返回初始位高位，机械手升降气缸的伸出行程位置磁感应开关确认。吸盘气缸的伸缩杆收缩到达后位置，吸盘气缸的缩回行程位置磁感应开关确认。当双位置同时确认，机械手准备旋转。
3)1号位机械手定位电感传感器检测到机械手在1号位停止，转运涡轮蜗杆减速电机启动运行，逆时针旋转，2号位机械手定位电感传感器确认检测到机械手在2号位停止正确，转运涡轮蜗杆减速电机停止，将加工件放入物料检测工作站的材质检测工位进行检测辨认。
4)工件辨认完毕，转运涡轮蜗杆减速电机启动运行，逆时针旋转，3号位机械手定位电感传感器再次确认检测到机械手在3号停止位，转运涡轮蜗杆减速电机停止，将加工件放入物料检测工作站的钻孔工艺检测工位。
5)加工件释放后，转运涡轮蜗杆减速电机启动运行，顺时针旋转，1号位机械手定位电感传感器再次确认检测到机械手在1号位停止，转运涡轮蜗杆减速电机停止。重复上述动作即可连续实现物料转运。
6)当机械手返回1号位停止后，物料转运工作站通过PROFINET通信命令物料检测工作站启动运行，进行钻孔深度检测。
本实用新型的物料检测工作站包括物料检测底架，物料检测底架的前端设有物料检测控制面板，物料检测控制面板上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，物料检测底架上设有材质检测工位和钻孔深度检测工位，所述材质检测工位包括材质检测平台，材质检测平台的上端面嵌装有电容传感器，材质检测平台的前端设有V型的材质检测传感器安装板，电感传感器和光电传感器安装在材质检测传感器安装板上，钻孔深度检测工位包括竖向的气缸支架，气缸支架上端设有提升气缸连接板，提升气缸的伸缩杆上端与提升气缸连接板连接，提升气缸上设有低位、中位和高位行程位置磁感应开关，提升气缸的底部一侧设有钻孔深度检测平台，钻孔深度检测平台上设有叠放在一起的第二推料滑块，钻孔深度检测平台的底部设有第二推料气缸，第二推料气缸的伸缩杆与第二推料滑块的外端连接，第二推料气缸上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，气缸支架上还设有孔深测量气缸，孔深测量气缸的伸缩杆与测深计、测深计信号变送器连接，测深计的探针正对钻孔深度检测平台上加工件的钻孔，孔深测量气缸上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，气缸支架的侧面设有与钻孔深度检测平台里端匹配的上下两个倾斜滑轨，下方的滑轨为废品滑轨，废品滑轨的底端延伸到废品盒中，废品盒固定在物料检测底架上，上方的滑轨为合格品滑轨，物料检测底架上还设有接线端子板和控制端子，接线端子板包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、供电继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子，物料加工底架上还设有物料检测气源阀组，其气体出口分别与提升气缸、孔深测量气缸和第二推料气缸连接。
本实用新型的物料检测工作站用于加工件的材质检测与中心孔深度检测。
本实用新型的物料检测工作站按照用途，各元件可以分为：
控制信号元件：急停按钮、转换开关、信号按钮开关；
检测信号元件：光电传感器、电容传感器、电感传感器、行程位置磁感应开关；
执行元件：第二推料气缸、提升气缸、孔深测量气缸、测深计、物料检测气源阀组。
本实用新型的物料检测工作站的执行元件均设置电磁阀。
本实用新型的物料检测工作站的工作原理如下：
1)物料检测工作站通过9针供电端子板连接DC24V直流电源由供电继电器控制供电，通过37针DO数字量输出端子板连接PLC与执行元器件，通过37针DI数字量输入端子板连接PLC与控制信号元件、信号检测元件。压缩空气由物料检测气源阀组控制，调节气源压力。
2)物料检测工作站通过控制信号元件转换开关、信号按钮、启动程序发出动作信号。首先，物料转运工作站的机械手，将加工件放入材质检测工位进行检测辨认(真空吸盘仍然吸住加工件)。由光电传感器、电容传感器、电感传感器完成工件材质、颜色的辨认。再由机械手将加工件放入钻孔深度检测平台。
3)当物料转运工作站复位，发出运行信号，提升气缸带动钻孔深度检测平台上升到达高位，提升气缸的高位行程位置磁感应开关确认。孔深测量气缸通电下降，带动测深计运动至钻孔深度检测平台，检测加工件钻孔深度。
4)测孔深度合格，提升气缸带动钻孔深度检测平台下降到达中位，提升气缸的中位行程位置磁感应开关确认，此时钻孔深度检测平台前端与合格品滑轨的上端齐平。第二推料气缸的电磁阀通电，第二推料气缸带动第二推料滑块伸出到达前位置，第二推料气缸的伸出行程位置磁感应开关确认。合格加工件通过合格品滑轨送往物料分拣工作站。第二推料气缸带动第二推料滑块收回，等待下一个合格加工件。
5)测孔深度不合格或加工件材质不合格，提升气缸下降到达低位，提升气缸的低位行程位置磁感应开关确认，此时钻孔深度检测平台前端与废品滑轨的上端齐平。第二推料气缸的电磁阀通电，第二推料气缸带动第二推料滑块伸出到达前位置，第二推料气缸的伸出行程位置磁感应开关确认。废品加工件通过废品滑轨进入废料盒。第二推料气缸带动第二推料滑块收回，等待下一个废品加工件。
本实用新型的物料分拣工作站包括物料分拣底架，物料分拣底架的前端设有物料分拣控制面板，物料分拣控制面板上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，物料分拣底架上设有传送带，传送带的一端辊轴与直流减速电机连接，传送带的入口端与物料检测工作站的合格品滑轨连接，传送带的一侧依次设有第三推料气缸和第四推料气缸，第三推料气缸处的传送带上方设有金属电感传感器，第四推料气缸处的传送带上方非金属电容传感器，传送带的另一侧与第三推料气缸相对应的位置设有金属加工件收纳盒，传送带的另一侧与第四推料气缸相对应的位置设有非金属加工件收纳盒，第三推料气缸和第四推料气缸上分别设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，物料分拣底架上还设有接线端子板和控制端子，接线端子板包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、正反转控制继电器、供电继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子，物料加工底架上还设有物料分拣气源阀组，其气体出口分别与第三推料气缸、第四推料气缸连接。
本实用新型的物料分拣工作站用于加工件的材质检测与分拣工作。
本实用新型的物料检测工作站按照用途，各元件可以分为：
控制信号元件：急停按钮、转换开关、信号按钮开关；
检测信号元件：非金属电容传感器、金属电感传感器、行程位置磁感应开关；
执行元件：第三推料气缸、第四推料气缸、物料分拣气源阀组、直流减速电机。
本实用新型的物料分拣工作站的执行元件均设置电磁阀。
本实用新型的物料分拣工作站的工作原理如下：
1)物料分拣工作站通过9针供电端子板连接DC24V直流电源由供电继电器控制供电，通过37针DO数字量输出端子板连接PLC与执行元器件，通过37针DI数字量输入端子板连接PLC与控制信号元件、信号检测元件。压缩空气由物料分拣气源阀组控制，调节气源压力。
2)物料分拣工作站通过控制信号元件转换开关、信号按钮、启动程序发出动作信号。首先，物料检测工作站将合格的加工件通过合格品滑轨推入物料分拣工作站的传送带
3)当物料检测工作站复位，发出运行信号，直流减速电机带动传送带顺时针运转，将加工件送往检测位。
4)加工件到达金属电感传感器检测位时，加工件材料符合金属材质，直流减速电机停止运转，第三推料气缸通电启动，其伸缩杆伸出将加工件推出传送带，送入金属加工件收纳盒。第三推料气缸的伸出行程位置磁感应开关确认到位。第三推料气缸收回，等待下一个金属加工件。
5)加工件到达非金属电容传感器检测位时，加工件材料符合非金属材质，直流减速电机停止运转，第四推料气缸通电启动，其伸缩杆伸出将加工件推出传送带，送入非金属加工件收纳盒。第四推料气缸的伸出行程位置磁感应开关确认到位。第四推料气缸收回，等待下一个非金属加工件。
本实用新型的加工件为圆柱形，其包括白色PVC加工件、黑色PVC加工件和银白色钢材加工件。
本实用新型的电气控制单元，如控制信号按钮、供电继电器、信号转换继电器等均采用施耐德(Schneider)品牌的相关产品；
本实用新型的检测单元，如位置检测传感器、行程位置磁感应开关等均采用西克(SICK)品牌的相关产品；
本实用新型的气动执行单元，如供气单元、气动电磁阀、真空发生器、气缸等均采用菲斯托(FESTO)品牌的相关产品。
本实用新型的PLC均采用西门子S7-300，其处理AI/AO信号，并扩展数字量DI/DO模块，采用西门子HMI进行状态监控与调试。
本实用新型各工作站的底架优选但不限于采用欧标铝型材加工组合，内六角平圆头螺钉固定连接，铝型材表面喷砂氧化带丝印。
本实用新型具有集成度高、实训教学效果好的优点。本实用新型将各类技术应用到仿真工业生产过程中，且实现生产、质检和监控等功能。该设备的核心组件是现代工业高效率生产、精密生产过程中不可或缺的分类检测系统、PR0FINET工业以太网总线技术等，整个传输系统和分站位的控制系统通过5套西门子S7-300PLC来实现，并且将这5套PLC设置成主/从控制器。本实用新型的每个工作站位都是按照典型的现代工业生产现场而建造，并通过触摸屏来实现现场的控制；通过西门子S7-300软件来保证整套设备的调试和正常运行；所有站位都能通过PROFINET和PROFIBUS总线技术、WINCC监控软件完成设备的整体数据交换与过程监控；实现整体数据横向、纵向的IT T-结构交换以及运行状态诊断；使整个生产过程中的工件高效率、精确的运动到各个工作站位，可以随时根据任务的不同而进行改装，此外工件的数目可以随时增减，可随时根据任务的不同可进行改装和拓展；设备按照模块化的理念，采用标准化的工业组件设计而成，可以应用与诸多工业生产过程；整套设备能够实现真正体现一个现代工业生产现场，并且可以利用设备的扩展功能实现不同产品的生产和检验。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的供料工作站的结构示意图；
图3为本实用新型的物料加工工作站的结构示意图；
图4为本实用新型的供料转运工作站的结构示意图；
图5为本实用新型的物料检测工作站正面的结构示意图；
图6为本实用新型的物料检测工作站背面的结构示意图；
图7为本实用新型的物料分拣工作站的结构示意图。
如图中所示：1.供料工作站；1-1.供料控制面板；1-2.供料底架；1-3.第一推料气缸；1-4.摆臂气缸；1-5.控制端子；1-6.接线端子板；1-7.供料气源阀组；1-8.摆缸位置检测电感传感器；1-9.摆臂；1-10.第一真空发生器；1-11.第一真空吸盘；1-12.第一定滑块；1-13.转运平台；1-14.供料仓；1-15.料位光纤传感器；1-16.第一推料滑块；2.物料加工工作站；2-1.物料加工控制面板；2-2.物料加工底架；2-3.物料加工涡轮蜗杆减速电机；2-4.料盘转动定位电感传感器；2-5.加工定位盘；2-6.料位光电传感器；2-7.控制端子；2-8.接线端子板；2-9.物料加工气源阀组；2-10.料位孔；2-11.载料转盘；2-12.测孔支架；2-13.测孔气缸；2-14.钻孔支架；2-15.螺丝批气缸；3.供料转运工作站；3-1.物料转运控制面板；3-2.物料转运底架；3-3.转运涡轮蜗杆减速电机；3-4.吸盘气缸；3-5.第二真空吸盘；3-6.第二真空发生器；3-7.控制端子；3-8.接线端子板；3-9.物料转运气源阀组；3-10.机械手定位电感传感器；3-11.机械手；3-12.固定杆；3-13.固定杆支架；3-14.机械手转动导向槽；3-15.机械手升降气缸；3-16.转运定位盘；4.物料检测工作站；4-1.物料检测控制面板；4-2.物料检测底架；4-3.材质检测平台；4-4.电容传感器；4-5.材质检测传感器安装板；4-6.第二推料气缸；4-7.钻孔深度检测平台；4-8.第二推料滑块；4-9.提升气缸；4-10.测深计；4-11.测深计信号变送器；4-12.气缸支架；4-13.提升气缸连接板；4-14.孔深测量气缸；4-15.合格品滑轨；4-16.废品滑轨；4-17.电感传感器；4-18.光电传感器；4-19.物料检测气源阀组；4-20.接线端子板；4-21.控制端子；5.物料分拣工作站；5-1.物料分拣控制面板；5-2.物料分拣底架；5-3.非金属加工件收纳盒；5-4.金属加工件收纳盒；5-5.传送带；5-6.接线端子板；5-7.控制端子；5-8.金属电感传感器；5-9.第三推料气缸；5-10.第四推料气缸；5-11.物料分拣气源阀组；5-12.非金属电容传感器；5-13.直流减速电机；5-14.辊轴；6.PLC控制器。
具体实施方式
如图1所述：供料工作站1、物料加工工作站2、供料转运工作站3、物料检测工作站4和物料分拣工作站5依次排列，每套工作站分别与独立的PLC控制器6连接，5套PLC控制器6之间相互信号连接。5套PLC设置成主/从控制器。
如图2所示：供料工作站1包括供料底架1-2，供料底架1-2的前端设有供料控制面板1-1，供料控制面板上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，供料底架上设有竖向设置的供料仓1-14，供料仓1-14上端开口设计，其底部设有第一推料滑块1-16和第一定滑块1-12，第一定滑块1-12的右端设有转运平台1-13，第一定滑块1-12的底部设有第一推料气缸1-3，第一推料气缸1-3的伸缩杆与第一推料滑块1-12左端连接，供料仓1-14的侧壁上设有料位光纤传感器1-15，第一推料气缸1-3上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，转运平台1-13所在处的上方设有摆臂1-9，摆臂1-9底部铰接在摆臂底架上，铰接处设有摆臂气缸1-4和摆缸位置检测电感传感器1-8，摆臂的前端设有第一真空发生器1-10和第一真空吸盘1-11，供料底架1-2上还设有供料气源阀组1-7，其气体出口分别与第一推料气缸1-3和摆臂气缸1-4连接，供料底架1-2上还设有接线端子板1-6和控制端子1-5，接线端子板1-6包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子1-5包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、供电继电器、DPN-PNP信号继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子。
如图3所示：本实用新型的物料加工工作站2包括物料加工底架2-2，物料加工底架2-2的前端设有物料加工控制面板2-1，物料加工控制面板2-1上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，物料加工底架2-2上设有圆形的载料转盘2-11，载料转盘2-11上分布4个等分圆周分布的料位孔2-10，每个料位孔2-10的底部分别设有料位光电传感器2-6，载料转盘2-11下方设有加工定位盘2-5，加工定位盘2-5上设有4个料盘转动定位电感传感器2-4，分别位于1号位、2号位、3号位和4号位，载料转盘2-11的中心底部设有中轴，中轴穿过加工定位盘2-5通过联轴器与物料加工涡轮蜗杆减速电机2-3连接，载料转盘2-11的一侧设有竖向的钻孔支架2-14，钻孔支架2-14上设有螺丝批气缸2-15，螺丝批气缸上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，螺丝批气缸2-15的伸缩杆与螺丝批连接，螺丝批竖直向下，钻孔支架2-14的一侧还设有竖向的测孔支架2-12，测孔支架2-12上设有水平的测孔气缸臂，测孔气缸臂上设有长条状的测孔气缸安装孔，竖直向下的测孔气缸2-13安装在测孔气缸安装孔内，测孔气缸2-13上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，物料加工底架2-2上还设有接线端子板2-8和控制端子2-7，接线端子板2-8包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子2-7包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、电机正反转控制端子、螺丝批供电端子、供电继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子，物料加工底架2-2上还设有物料加工气源阀组2-9，其气体出口分别与螺丝批气缸2-15、测孔气缸2-13连接。
如图4所示：本实用新型的物料转运工作站3包括物料转运底架3-2，物料转运底架3-2的前端设有物料转运控制面板3-1，物料转运控制面板上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，物料转运底架上设有水平的机械手3-11，机械手3-11的前端设有吸盘气缸3-4，吸盘气缸3-4上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，吸盘气缸3-4的伸缩杆前端设有竖向的第二真空吸盘3-5，第二真空吸盘3-5通过管路与第二真空发生器3-6连接，第二真空发生器3-6安装在机械手3-11的上端，机械手3-11的底部与竖向的机械手升降气缸3-15的伸缩杆连接，机械手升降气缸3-15的底部与转运涡轮蜗杆减速电机3-3连接，机械手升降气缸3-15上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，所述机械手3-11的下方设有转运定位盘3-16，转运定位盘3-16上设有3个机械手定位电感传感器3-10，分别位于1号位、2号位和3号位，转运定位盘3-16的中心设有供机械手升降气缸3-15穿过的中孔，转运定位盘上3-16设有弧状的机械手转动导向槽3-14，机械手3-11的末端设有竖直向下的固定杆3-12，机械手升降气缸3-15位于中孔上方一侧设有水平的固定杆支架3-13，固定杆3-12底部穿过固定杆支架3-13延伸到机械手转动导向槽3-14中，起导向作用，物料转运底架3-2上还设有接线端子板3-8和控制端子3-7，接线端子板3-8包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子3-7包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、电机正反转控制继电器、供电继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子，物料加工底架3-2上还设有物料转运气源阀组3-9，其气体出口分别与吸盘气缸3-3、机械手升降气缸3-15连接。
如图5、图6所示：本实用新型的物料检测工作站4包括物料检测底架4-2，物料检测底架4-2的前端设有物料检测控制面板4-1，物料检测控制面板4-1上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，物料检测底架4-2上设有材质检测工位和钻孔深度检测工位，所述材质检测工位包括材质检测平台4-3，材质检测平台4-3的上端面嵌装有电容传感器4-4，材质检测平台的前端设有V型的材质检测传感器安装板4-5，电感传感器4-18和光电传感器4-17安装在材质检测传感器安装板4-5上，钻孔深度检测工位包括竖向的气缸支架4-12，气缸支架4-12上端设有提升气缸连接板4-13，提升气缸4-9的伸缩杆上端与提升气缸连接板4-13连接，提升气缸4-9上设有低位、中位和高位行程位置磁感应开关，提升气缸4-9的底部一侧设有钻孔深度检测平台4-7，钻孔深度检测平台4-7上设有叠放在一起的第二推料滑块4-8，钻孔深度检测平台4-7的底部设有第二推料气缸4-6，第二推料气缸4-6的伸缩杆与第二推料滑块4-8的外端连接，第二推料气缸4-6上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，气缸支架4-12上还设有孔深测量气缸4-14，孔深测量气缸4-14的伸缩杆与测深计4-10、测深计信号变送器4-11连接，测深计4-10的探针正对钻孔深度检测平台4-7上加工件的钻孔，孔深测量气缸4-14上设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，气缸支架4-12的侧面设有与钻孔深度检测平台4-7里端匹配的上下两个倾斜滑轨，下方的滑轨为废品滑轨4-16，废品滑轨4-16的底端延伸到废品盒中，废品盒固定在物料检测底架上，上方的滑轨为合格品滑轨4-15，物料检测底架4-2上还设有接线端子板4-20和控制端子4-21，接线端子板4-20包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子4-21包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、供电继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子，物料加工底架4-2上还设有物料检测气源阀组4-19，其气体出口分别与提升气缸4-9、孔深测量气缸4-14和第二推料气缸4-6连接。
如图7所示：本实用新型的物料分拣工作站包括物料分拣底架5-2，物料分拣底架5-2的前端设有物料分拣控制面板5-1，物料分拣控制面板上设有急停按钮、转换开关、信号按钮开关，物料分拣底架5-2上设有传送带5-5，传送带5-5的一端辊轴5-14与直流减速电机5-13连接，传送带5-5的入口端与物料检测工作站4的合格品滑轨4-15连接，传送带5-5的一侧依次设有第三推料气缸5-9和第四推料气缸5-10，第三推料气缸5-9处的传送带5-5上方设有金属电感传感器5-8，第四推料气缸5-10处的传送带上方非金属电容传感器5-12，传送带5-5的另一侧与第三推料气缸5-9相对应的位置设有金属加工件收纳盒5-4，传送带5-5的另一侧与第四推料气缸5-10相对应的位置设有非金属加工件收纳盒5-3，第三推料气缸5-9和第四推料气缸5-10上分别设有两个行程位置磁感应开关(分别控制伸出行程和缩回行程)，物料分拣底架5-2上还设有接线端子板5-6和控制端子5-7，接线端子板5-6包括9针供电端子板、37针数字量DO端子板和37针数字量DI端子板，控制端子5-7包括公共M端子、DC24V电源分配带电流保护端子、正反转控制继电器、供电继电器、电磁阀分配端子和传感器分配端子，物料加工底架5-2上还设有物料分拣气源阀组5-11，其气体出口分别与第三推料气缸5-9、第四推料气缸5-10连接。
本实用新型的加工件为圆柱形，其包括白色PVC加工件、黑色PVC加工件和银白色钢材加工件。
本实用新型使用时过程如下
1.本实用新型的供料工作站1使用时：
1)供料工作站通过控制信号元件转换开关、信号按钮开关启动程序发出动作信号。当料位光纤传感器1-15检测到供料仓1-14内有加工件，启动第一推料气缸1-3将加工件推出供料仓1-4，第一推料气缸1-3的伸出行程位置磁感应开关确认位置，将加工件推行到达转运平台1-13。
2)第一推料气缸1-3的伸缩杆带动第一推料滑块1-16返回原位，缩回行程位置磁感应开关确认后，在摆臂气缸1-4的作用下摆臂1-9转动运行到转运平台1-13上方，由摆缸位置检测电感传感器1-8控制空间停留位置。
3)摆臂1-9运动到位后，第一真空发生器1-10运行抽取真空，第一真空吸盘1-11将转运平台1-13上的加工件提取。摆臂反向旋转180°，第一真空发生器1-10失电，第一真空吸盘1-11不再抽取真空，加工件靠自身重力落入物料加工工作站2的料位孔2-10中，空间停留位置由摆缸位置检测电感传感器1-8控制。供料工作站站1通过PROFINET通信命令物料加工工作站2启动运行。
2.本实用新型的物料加工工作站2工作时：
1)物料加工工作站2通过控制信号元件转换开关、信号按钮、启动程序发出动作信号。当载料转盘的2-11的1号位料盘转动定位电感传感器2-4确认载料转盘2-11停止在1号位，并且料位光电传感器2-6检测到料位孔2-10内有加工件，物料加工涡轮蜗杆减速电机2-3启动运行，逆时针旋转，2号位料盘转动定位电感传感器2-4确认载料转盘2-11停止在2号位，物料加工涡轮蜗杆减速电机2-3停止。
2)载料转盘2-11停止在2号位，螺丝批启动旋转，电磁阀通电，螺丝批气缸2-15的伸缩杆带动螺丝批下行，对加工件进行钻孔，螺丝批气缸2-15运行至伸出行程位置磁感应开关时，螺丝批停止运行，电磁阀断电，螺丝批气缸2-15的伸缩杆缩回，带动螺丝批返回初始位，打孔结束。物料加工涡轮蜗杆减速电机2-3启动运行，逆时针旋转，3号位料盘转动定位电感传感器2-4确认载料转盘2-11停止在3号位，物料加工涡轮蜗杆减速电机2-3停止。
3)载料转盘2-11停止在3号位，测孔气缸2-13的伸缩杆下行，检测钻孔是否正常，测孔气缸2-13的伸缩杆运行至伸出行程位置磁感应开关，返回原位，物料加工涡轮蜗杆减速电机2-3启动运行，逆时针旋转，4号位料盘转动定位电感传感器2-4确认载料转盘2-11停止在4号位，物料加工涡轮蜗杆减速电机2-3停止。
4)载料转盘2-11停止在4号位，由物料转运工作站3的机械手3-11提取加工件。物料加工工作站2通过PROFINET通信命令物料转运工作站3启动运行。
物料加工工作站2的1号位，对应供料工作站1摆臂1-9旋转后的位置，2号位对应螺丝批的位置，3号位对应测孔气缸2-13的位置，4号位对应物料转运工作站3的机械手3-11的位置。
3.本实用新型的物料转运工作站使用时：
1)物料转运工作站3通过控制信号元件转换开关、信号按钮、启动程序发出动作信号。当1号位机械手定位电感传感器3-10确认机械手3-11停止在1号位，并且物料加工工作站2发出运行信号，吸盘气缸3-4带动第二真空吸盘3-5伸出到达物料加工工作站2的4号位，吸盘气缸3-4的伸出行程位置磁感应开关确认位置，机械手升降气缸3-15带动机械手3-11、第二真空吸盘3-5下降到达低位，机械手升降气缸3-15的缩回行程位置磁感应开关确认。当双位置同时确认，第二真空发生器3-6启动，第二真空吸盘3-5将加工件从物料加工工作站2的料位孔2-10中吸出。机械手升降气缸3-15的伸缩杆伸出，带动机械手3-11和第二真空吸盘3-5返回初始位高位，机械手升降气缸3-15的伸出行程位置磁感应开关确认。吸盘气缸3-4的伸缩杆收缩到达后位置，吸盘气缸3-4的缩回行程位置磁感应开关确认。当双位置同时确认，机械手3-11准备旋转。
2)1号位机械手定位电感传感器3-10检测到机械手3-11在1号位停止，转运涡轮蜗杆减速电机3-3启动运行，逆时针旋转，2号位机械手定位电感传感器3-10确认检测到机械手3-11在2号位停止正确，转运涡轮蜗杆减速电机3-3停止，将加工件放入物料检测工作站4的材质检测工位进行检测辨认。
3)工件辨认完毕，转运涡轮蜗杆减速电机3-3启动运行，逆时针旋转，3号位机械手定位电感传感器3-10再次确认检测到机械手3-11在3号停止位，转运涡轮蜗杆减速电机3-3停止，将加工件放入物料检测工作站的钻孔工艺检测工位。
4)加工件释放后，转运涡轮蜗杆减速电机3-3启动运行，顺时针旋转，1号位机械手定位电感传感器3-10再次确认检测到机械手3-11在1号位停止，转运涡轮蜗杆减速电机3-3停止。重复上述动作即可连续实现物料转运。
5)当机械手3-11返回1号位停止后，物料转运工作站3通过PROFINET通信命令物料检测工作站4启动运行，进行钻孔深度检测。
4.本实用新型的物料检测工作站使用时：
1)物料检测工作站4通过控制信号元件转换开关、信号按钮、启动程序发出动作信号。首先，物料转运工作站3的机械手3-11，将加工件放入材质检测工位进行检测辨认(第二真空吸盘3-5仍然吸住加工件)。由光电传感器4-18、电容传感器4-5、电感传感器4-17完成工件材质、颜色的辨认。再由机械手3-11将加工件放入钻孔深度检测平台4-7。
2)当物料转运工作站3复位，发出运行信号，提升气缸4-9带动钻孔深度检测平台4-7上升到达高位，提升气缸4-9的高位行程位置磁感应开关确认。孔深测量气缸4-14通电下降，带动测深计4-10运动至钻孔深度检测平台4-7，检测加工件钻孔深度。
3)测孔深度合格，提升气缸4-9带动钻孔深度检测平台4-7下降到达中位，提升气缸4-7的中位行程位置磁感应开关确认，此时钻孔深度检测平台4-7前端与合格品滑轨4-15的上端齐平。第二推料气缸4-6的电磁阀通电，第二推料气缸4-6带动第二推料滑块4-8伸出到达前位置，第二推料气缸4-6的伸出行程位置磁感应开关确认。合格加工件通过合格品滑轨4-15送往物料分拣工作站5。第二推料气缸4-6带动第二推料滑块4-8收回，等待下一个合格加工件。
4)测孔深度不合格或加工件材质不合格，提升气缸4-9下降到达低位，提升气缸4-9的低位行程位置磁感应开关确认，此时钻孔深度检测平台4-7前端与废品滑轨4-16的上端齐平。第二推料气缸4-6的电磁阀通电，第二推料气缸4-6带动第二推料滑块4-8伸出到达前位置，第二推料气缸4-6的伸出行程位置磁感应开关确认。废品加工件通过废品滑轨4-16进入废料盒。第二推料气缸4-6带动第二推料滑块4-8收回，等待下一个废品加工件。
5.本实用新型的物料分拣工作站5使用时：
1)物料分拣工作站5通过控制信号元件转换开关、信号按钮、启动程序发出动作信号。首先，物料检测工作站4将合格的加工件通过合格品滑轨4-15滑到物料分拣工作站5的传送带5-5。
2)当物料检测工作站4复位，发出运行信号，直流减速电机5-13带动传送带5-5顺时针运转，将加工件送往检测位。
3)加工件到达金属电感传感器5-8检测位时，加工件材料符合金属材质，直流减速电机5-13停止运转，第三推料气缸5-9通电启动，其伸缩杆伸出将加工件推出传送带5-5，送入金属加工件收纳盒5-4。第三推料气缸5-9的伸出行程位置磁感应开关确认到位。第三推料气缸5-9收回，等待下一个金属加工件。
4)加工件到达非金属电容传感器5-12检测位时，加工件材料符合非金属材质，直流减速电机5-5停止运转，第四推料气缸5-10通电启动，其伸缩杆伸出将加工件推出传送带5-5，送入非金属加工件收纳盒5-3。第四推料气缸5-10的伸出行程位置磁感应开关确认到位。第四推料气缸5-10收回，等待下一个非金属加工件。