專利名稱：光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于教學(xué)教具，尤其是一種光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
普通高等院校、高職院校及中職學(xué)校的機電工程專業(yè)學(xué)生在進行理論知識學(xué)習(xí)的同時，為加強學(xué)生的感性認識、提高學(xué)生的實際動手能力及自我創(chuàng)新意識，需要輔以專業(yè)教具進行理論知識的強化訓(xùn)練，為此，各種類型的教具應(yīng)運而生。現(xiàn)有的教具基本上是對現(xiàn)有的設(shè)備或者系統(tǒng)的簡單縮小，為靜態(tài)固定式或者簡單動態(tài)式，不可移動拆解；動態(tài)教具也只具備簡單演示功能。對于上述教具，學(xué)生只能旁觀而不能動手實踐，這類教具不是以學(xué)生為對象，不利于學(xué)生的自我創(chuàng)新及技術(shù)再提高。因此學(xué)生對所學(xué)課程沒有深刻的認識和理解，不能做到四個零距離(即零距離參加現(xiàn)代化生產(chǎn)、零距離進入現(xiàn)代化管理、零距離創(chuàng)新現(xiàn)代化技術(shù)、零距離捕捉現(xiàn)代化信息)的參加工作的目標(biāo)。
此外，現(xiàn)有的教具功能比較單一，專業(yè)劃分較細，普遍采用機電分離教學(xué)模式，不能適應(yīng)當(dāng)前機電集成一體化的發(fā)展要求。
國外同類教具雖然優(yōu)于國內(nèi)，但也為驗證式，也同樣存在著上述缺點。通過文獻檢索，沒有發(fā)現(xiàn)機電一體化且可讓學(xué)生動手實踐的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種技術(shù)設(shè)計科學(xué)合理，拆裝組合簡單方便，所拆裝組合機電部件為標(biāo)準(zhǔn)模塊形式，可單獨演示也可系統(tǒng)演示的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的該光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于由儲料單元、翻轉(zhuǎn)送料單元、檢測單元、分揀單元依序排列構(gòu)成，構(gòu)成各個單元的部件均安裝在各自的基座平臺上，各個單元的基座平臺可相互嵌裝組合形成一個基座平臺。
而且，所述的基座平臺為其上制有安裝槽的標(biāo)準(zhǔn)鋁型材組裝而成。
而且，儲料單元由電磁閥、直線氣缸、儲料倉、出料定位擋板構(gòu)成，其直線氣缸固裝在一托料板上且其活塞桿前端固裝有推料器，儲料倉安裝在儲料工位上，在儲料工位的出料端為出料定位擋板，托料板固裝在出料定位擋板上，在儲料工位上安裝有一光電型傳感器，在出料定位擋板上安裝有一電感型傳感器及一行程開關(guān)，在出料定位擋板內(nèi)的中部安裝有一磁感應(yīng)型傳感器。
而且，翻轉(zhuǎn)送料單元由電磁閥、旋轉(zhuǎn)氣缸、擺臂、工料抓取頭構(gòu)成，其中擺臂頭部安裝工料抓取頭，旋轉(zhuǎn)氣缸固裝在基座平臺上，該旋轉(zhuǎn)氣缸的輸出軸端固裝擺臂的下端部，在擺臂的下端部的支架上還固裝一固定輪，在擺臂頭部與工料抓取頭同步安裝有一同步輪，該同步輪與固定輪共同嚙合安裝一同步帶。
而且，擺臂頭部安裝的工料抓取頭端部安裝有一工料吸盤。
而且，檢測單元由電磁閥、框型支架、無桿動力導(dǎo)軌、檢測頭、垂直運行小車、直線氣缸、行程開關(guān)構(gòu)成，檢測頭安裝在框型支架上部，垂直運行小車安裝有托料盤并可在固裝在支架之間的無桿動力導(dǎo)軌上運行，直線氣缸上安裝在垂直運行小車上，在支架上安裝有控制垂直運行小車運行的行程開關(guān)。
而且，在支架上還固裝有合格品出料滑槽和廢品出料滑槽。
而且，分揀單元由電磁閥、料庫、推料器、送料小車、直線導(dǎo)軌、電動機構(gòu)成，在送料小車上安裝有直線氣缸，該直線氣缸的活塞桿上固裝有推料器，送料小車可在直線導(dǎo)軌上直線運行，料庫安裝在送料小車的側(cè)邊，送料小車固裝電動機的同步帶，在料庫上安裝有對射光纖傳感器，在直線導(dǎo)軌所對應(yīng)的料庫位置安裝有送料小車的行程開關(guān)。
而且，在各個單元的基座平臺上均固裝有控制盒，各個單元的傳感器或行程開關(guān)及電磁閥均通過線路與該控制盒相連接。
本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是1.各個機械部件的表面可進行多層氧化處理，以增強其表面硬度及美觀效果，學(xué)生可多次重復(fù)拆卸裝配部件且不影響部件的外觀；此外，機械、電器、光學(xué)器件可重復(fù)拆裝并且對于機械部件、電器元件、導(dǎo)線都做了標(biāo)準(zhǔn)化處理，使機、電兩大領(lǐng)域完美的結(jié)合在一起，重復(fù)拆裝簡單方便快捷。
2.本發(fā)明是以學(xué)生為主要實踐對象的非驗證性可重復(fù)拆裝實訓(xùn)教具，克服了傳統(tǒng)教具“只說不做，只看不練”的教學(xué)模式。通過本裝置的演練，可以實現(xiàn)由老師提出課題、學(xué)生自己動手設(shè)計方案的全新訓(xùn)練理念，完美地做到了理論與實踐相結(jié)合，加強了學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新精神。
3.本發(fā)明配有近20多種單元模塊，每個單元都是一個獨立項目，為多元化單元組合，具有可開發(fā)性，學(xué)員可進行單元練習(xí)也可進行組合練習(xí)。
4.本發(fā)明所述的各個主要工作單元根據(jù)光機電工程系統(tǒng)的工作順序排列組合而成，也可以單獨工作；整個系統(tǒng)可以通過一個總電器配電盒進行總體控制，動作連續(xù)性好，工作過程一目了然，非常適于學(xué)生配合所學(xué)理論的動手實踐，是普通高等院校、高職院校及中職學(xué)校的機電工程專業(yè)學(xué)生不可或缺的系統(tǒng)教具。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的儲料單元整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)送料單元整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的檢測單元整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的分揀單元整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步詳述，但不限于本實施例所敘述的具體結(jié)構(gòu)。
該光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)圖參見圖1，由儲料單元A、翻轉(zhuǎn)送料單元B、檢測單元C、分揀單元D依序排列構(gòu)成，各單元的光機電元器件均通過安裝螺釘(沒有標(biāo)號)固裝在各自的基座平臺上，該基座平臺是其一面或者四面均制有標(biāo)準(zhǔn)安裝槽(安裝滑道)的工業(yè)鋁型材并通過相互拼裝方式拼裝組成，該工業(yè)鋁型材也可以是上平面制有多個平行標(biāo)準(zhǔn)安裝槽的標(biāo)準(zhǔn)型材，各個單元的基座平臺可相互嵌裝組合形成一個基座平臺。
下面分別對各個單元進行結(jié)構(gòu)敘述。
1.儲料單元參見圖2。
儲料單元由電磁閥12、直線氣缸10、儲料倉5、出料定位擋板4、控制盒11構(gòu)成，其中電磁閥、控制盒直接固裝在基座平臺1上，出料定位擋板通過支架14固裝在基座平臺上，托料板13固裝在出料定位擋板上，儲料工位7固裝在托料板上且其出料端為出料定位擋板，儲料倉安裝在儲料工位上。直線氣缸固裝在托料板上且其活塞桿前端固裝有推料器8，在儲料工位上安裝有一光電型傳感器9，在出料定位擋板上安裝有一電感型傳感器2及一行程開關(guān)3，在出料定位擋板內(nèi)的中部安裝有一磁感應(yīng)型傳感器6。
本單元的工作原理如下工料依靠重力作用由儲料倉依次進入儲料工位內(nèi)，儲料工位側(cè)邊安裝的光電型傳感器將信號傳入控制盒，控制盒可將反饋信號(或通過總電氣配電盒)傳給電磁閥，并通過電磁閥的控制使直線氣缸帶動推料器動作并將物料推送到托料板的前部，行程開關(guān)將有無物料的信號、電感型傳感器和磁感應(yīng)型傳感器將物料屬于哪種材質(zhì)的信號分別傳送到控制盒，控制盒將信號傳輸給總電氣配電盒后再將反饋信號傳送給其他機電教具如送料單元、分揀單元的控制盒，使工料被取走并被放置于相應(yīng)的料庫中。同時，直線氣缸回復(fù)到初始位置，下一個工料進入儲料工位，重復(fù)上述步驟進行下一循環(huán)。
2.翻轉(zhuǎn)送料單元參見圖3。
翻轉(zhuǎn)送料單元由電磁閥25、控制盒24、旋轉(zhuǎn)氣缸23、擺臂21、工料抓取頭19構(gòu)成，電磁閥、控制盒直接固裝在基座平臺15上，旋轉(zhuǎn)氣缸通過支架16固裝在基座平臺上，該旋轉(zhuǎn)氣缸的輸出軸端固裝擺臂的下端部，擺臂頭部安裝工料抓取頭，在擺臂的下端部的支架上還固裝一固定輪17，在擺臂頭部與工料抓取頭同步安裝有一同步輪18，該同步輪與固定輪共同嚙合安裝一同步帶22。擺臂頭部安裝的工料抓取頭端部安裝有一工料吸盤20。
本單元是對儲料單元的工料的吸取，然后移送到下一個檢測單元去檢測的中間單元。具體工作原理是擺臂隨旋轉(zhuǎn)氣缸的旋轉(zhuǎn)進行擺動，在同步帶的作用下，工料抓取頭下端安裝的吸盤的下平面永遠保持平行狀態(tài)，以準(zhǔn)確地吸取工料。電磁閥可以控制旋轉(zhuǎn)氣缸的動作，并將控制信號傳給控制盒，控制盒將信號處理后傳送給總電氣配電盒進行綜合控制或者程序控制。在本實施例中，旋轉(zhuǎn)氣缸與工料吸盤均通過氣動管路與氣源連接，在附圖中沒有示出氣動管路。
3.檢測單元，參見圖4。
檢測單元由電磁閥30、控制盒28、框型支架38、無桿動力導(dǎo)軌37、檢測頭39、垂直運行小車36、直線氣缸35構(gòu)成，其中電磁閥、控制盒及框型支架直接固裝在基座平臺32上，無桿動力導(dǎo)軌安裝在框型支架的中軸部位，檢測頭固裝在無桿動力導(dǎo)軌前部的框型支架上部位置，垂直運行小車上安裝有托料盤34并可在無桿動力導(dǎo)軌上運行，直線氣缸安裝在垂直運行小車上，在支架上安裝有控制垂直運行小車多個位置(上限位、合格滑槽位和廢品滑槽位)的行程開關(guān)26、27、29。在對應(yīng)行程開關(guān)的位置上分別固裝有合格品出料滑槽31和廢品出料滑槽33。
本單元是將工料吸盤吸取的工料放置在托料盤上，該托料盤被垂直運行小車運送到檢測頭進行參數(shù)檢測，檢測頭發(fā)出信號給控制盒，反饋的控制信號將控制垂直運行小車在合格品出料滑槽和廢品出料滑槽放置工料。
4.分揀單元，參見圖5。
分揀單元由電磁閥48、控制盒46、直線導(dǎo)軌47、料庫55、推料器44、送料小車43、電動機41、放大器50(為對射光纖傳感器的放大器)構(gòu)成，其中電磁閥、控制盒、直線導(dǎo)軌、電動機、放大器均固裝在基座平臺49上，料庫通過兩側(cè)固定的支架54固裝在基座平臺上，料庫安裝在送料小車的側(cè)邊，料庫為斜置設(shè)置且其上具有多分隔區(qū)的滑槽，對射光纖傳感器52安裝在料庫入口端的支架上。電動機為直流減速電動機，其輸出軸上安裝有一同步輪40，在基座平臺上固裝一從動輪51，該同步輪與從動輪上共同嚙合安裝一同步帶42。在基座平臺上安裝直線導(dǎo)軌，在該直線導(dǎo)軌上導(dǎo)向運行有一送料小車，該送料小車上安裝有一直線氣缸45，該直線氣缸的活塞桿上固裝有推料器，送料小車的下端固裝電動機的同步帶，該同步帶與直線導(dǎo)軌平行設(shè)置，實現(xiàn)在電動機驅(qū)動同步帶運動時帶動送料小車在直線導(dǎo)軌上直線運動。在直線導(dǎo)軌所對應(yīng)的料庫位置安裝有送料小車的行程開關(guān)53，該行程開關(guān)的數(shù)量根據(jù)料庫的滑槽數(shù)量來確定本實施例為三個，相應(yīng)地應(yīng)該有三個行程開關(guān)。在直線導(dǎo)軌上還安裝有一送料小車的起始行程開關(guān)56。
本單元的工作原理為送料小車根據(jù)控制盒傳過來的不同工料分揀信號在起始行程開關(guān)位置進行接料，該工料被放置到送料小車上，由直流減速電機帶動同步輪使送料小車隨同步帶的轉(zhuǎn)動在直線導(dǎo)軌上實現(xiàn)平移，在信號指定的分揀滑槽的行程開關(guān)的控制下定位；此時，電磁閥啟動，直線氣缸的推料器伸出，將工料推至料庫入口端，工料滑落至該滑槽內(nèi)，由此往復(fù)通過送料小車向滑槽內(nèi)分揀供料；當(dāng)滑槽中工料裝滿時，料庫支架上固裝的對射光纖傳感器可以將信號輸入至控制系統(tǒng)，相關(guān)動作停止。
本發(fā)明中在各個單元的傳感器或行程開關(guān)及電磁閥均通過線路與控制盒相連接，每個單元的控制盒可以由一個總電氣配電盒進行總控制，因此可以通過總電氣配電盒實現(xiàn)PLC程序控制。
權(quán)利要求
1.一種光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于由儲料單元、翻轉(zhuǎn)送料單元、檢測單元、分揀單元依序排列構(gòu)成，構(gòu)成各個單元的部件均安裝在各自的基座平臺上，各個單元的基座平臺可相互嵌裝組合形成一個基座平臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于所述的基座平臺為其上制有安裝槽的標(biāo)準(zhǔn)鋁型材組裝而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于儲料單元由電磁閥、直線氣缸、儲料倉、出料定位擋板構(gòu)成，其直線氣缸固裝在一托料板上且其活塞桿前端固裝有推料器，儲料倉安裝在儲料工位上，在儲料工位的出料端為出料定位擋板，托料板固裝在出料定位擋板上，在儲料工位上安裝有一光電型傳感器，在出料定位擋板上安裝有一電感型傳感器及一行程開關(guān)，在出料定位擋板內(nèi)的中部安裝有一磁感應(yīng)型傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于翻轉(zhuǎn)送料單元由電磁閥、旋轉(zhuǎn)氣缸、擺臂、工料抓取頭構(gòu)成，其中擺臂頭部安裝工料抓取頭，旋轉(zhuǎn)氣缸固裝在基座平臺上，該旋轉(zhuǎn)氣缸的輸出軸端固裝擺臂的下端部，在擺臂的下端部的支架上還固裝一固定輪，在擺臂頭部與工料抓取頭同步安裝有一同步輪，該同步輪與固定輪共同嚙合安裝一同步帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于擺臂頭部安裝的工料抓取頭端部安裝有一工料吸盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于檢測單元由電磁閥、框型支架、無桿動力導(dǎo)軌、檢測頭、垂直運行小車、直線氣缸、行程開關(guān)構(gòu)成，檢測頭安裝在框型支架上部，垂直運行小車安裝有托料盤并可在固裝在支架之間的無桿動力導(dǎo)軌上運行，直線氣缸安裝在垂直運行小車上，在支架上安裝有控制垂直運行小車運行的行程開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于在支架上還固裝有合格品出料滑槽和廢品出料滑槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于分揀單元由電磁閥、料庫、推料器、送料小車、直線導(dǎo)軌、電動機構(gòu)成，在送料小車上安裝有直線氣缸，該直線氣缸的活塞桿上固裝有推料器，送料小車可在直線導(dǎo)軌上直線運行，料庫安裝在送料小車的側(cè)邊，送料小車固裝電動機的同步帶，在料庫上安裝有對射光纖傳感器，在直線導(dǎo)軌所對應(yīng)的料庫位置安裝有送料小車的行程開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或6或8所述的光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于在各個單元的基座平臺上均固裝有控制盒，各個單元的傳感器或行程開關(guān)及電磁閥均通過線路與該控制盒相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光機電一體化工程實訓(xùn)系統(tǒng)。其技術(shù)特點是由儲料單元、翻轉(zhuǎn)送料單元、檢測單元、分揀單元依序排列構(gòu)成，構(gòu)成部件均安裝在各自的基座平臺上，各個單元的基座平臺可相互嵌裝組合形成一個基座平臺。本發(fā)明適用于普通高等院校、高職院校及中職學(xué)校的機電工程專業(yè)實訓(xùn)系統(tǒng)，是一種模塊化任意組合，包含機械設(shè)計、機械傳動、機械裝配、電器電路設(shè)計、電氣安裝、機電聯(lián)調(diào)、PLC編程、總線技術(shù)、組態(tài)技術(shù)、傳感器技術(shù)、管控一體的多學(xué)科實訓(xùn)系統(tǒng)，包含最新教學(xué)理念，教具、教法、教材、教程與教師的五統(tǒng)一，以學(xué)生為主的新型教學(xué)模式，克服傳統(tǒng)只說不做，只看不練的教學(xué)理念，以學(xué)生為主體，教師指導(dǎo)，讓學(xué)生真的得到能力培養(yǎng)。
文檔編號G09B25/00GK101075385SQ200610013730
公開日2007年11月21日 申請日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者張則鋼, 宋長健, 黃強作 申請人:天津向?qū)е悄軝C械有限公司