專利名稱：自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種教學(xué)設(shè)備，特別涉及的是一種應(yīng)用在教學(xué)中的自動化 加工與裝備生產(chǎn)線的實訓(xùn)考核設(shè)備。
背景技術(shù)：
對于現(xiàn)代化的教育體系來說，如何將具體的工業(yè)應(yīng)用通過教學(xué)設(shè)備，為學(xué)生營造出真實的操作環(huán)境，是很重要的；隨著電氣控制技術(shù)成為工業(yè)自動化行 業(yè)內(nèi)普遍認為的工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢，這種重要性更加明顯了 。電氣控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得高等院校對自動化教學(xué)系統(tǒng)教學(xué)實驗裝置 有了大量的需求。工業(yè)控制中實際應(yīng)用的電氣控制技術(shù)系統(tǒng)由于點數(shù)多、分布 廣，不適宜直接作為教學(xué)實驗裝置。目前市場上適用于自動化領(lǐng)域的教學(xué)實驗 裝置雖然很多，但還沒有完整的體現(xiàn)電氣控制技術(shù)特點的教學(xué)實驗裝置。許多 廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品涉及學(xué)科單一，只能做一些演示性的實驗，這樣不能很好的培 養(yǎng)學(xué)生的動手能力。產(chǎn)品。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，用以 克服上述缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種自動加工與裝配 生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其具有一工作臺以及五個工作站，其中，一供料站，其設(shè)置在所述的工作臺上，用以供應(yīng)第一物料；一加工站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述物料站的鄰側(cè)，其具有 一物料臺，用以模擬一針對所述的第一物料的加工工步；一裝配站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述加工站的鄰側(cè)，其具有一機械手和一旋轉(zhuǎn)供料單元，通過所述的機械手將所述的加工站加工完畢的第一物料與所述裝配站的第二物料模擬裝配一起；一分揀站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述裝配站的鄰側(cè)，其具有一物料傳送帶，所述的物料傳送帶的支架上設(shè)置有至少一物料檢測器；所述的 物料傳送帶的鄰側(cè)設(shè)置有分揀滑道，在與所述的分揀滑道相對應(yīng)的一側(cè)設(shè)有推 料器缸；一搬運站，其設(shè)置在所述的工作臺上，其具有一線型導(dǎo)軌，所述的線型導(dǎo) 軌上設(shè)置有四自由度搬運機械手，所述的搬運機械手沿所述的線型導(dǎo)軌滑動， 搬運物料在所述的供料站、加工站、裝配站以及分揀站上執(zhí)行相應(yīng)的工步；一控制單元，分別與所述的五個工作站相連接，用以控制上述每一工作站 的時序動作；較佳的，所述的供料站包括一供料站機架，其設(shè)置在所述的工作臺上；一第一料倉，其設(shè)置在所述的供料站機架上，并與所述的供料站機架相垂直；一第一物料臺，其設(shè)置在所述的供料站機架上；一第一頂料氣缸以及一第二頂料氣缸，分別與所述的工作臺平行的設(shè)置在 所述的供料站機架上，所述的第一頂料氣缸用以頂?shù)衷诘箶?shù)第二個第一物料上， 所述的第二頂料氣缸與倒數(shù)第一個第一物料相對應(yīng)，用以將其頂至所述的第一物料臺上；一第一物料檢測器，其位于所述的第一物料臺下側(cè)，用以檢測所述的第一 物料是否到位；較佳的，所述的供料站還包括一第二物料檢測器，其設(shè)置在所述的第一料倉上側(cè)，用以檢測是否所述的第一料倉中有第一物料；一第三物料檢測器，其設(shè)置在所述的第一料倉底部，檢測所述的倒數(shù)第一 個第 一物料是否到達所述第 一料倉底部；較佳的，所述的加工站包括一加工站機架，其設(shè)置在所述的工作臺上；一第二物料臺，其下端設(shè)有滑塊，所述的加工站機架的下端設(shè)有滑軌，所 述的滑塊的一端與一物料臺伸縮氣缸的活塞桿相連接；用以控制所述的第二物料臺在所述的滑軌上滑動；
一機械手指，設(shè)置在所述的第二物料臺的上端，用以夾緊放置在所述的第 二物料臺上的所述第一物料；
一沖壓機構(gòu)，設(shè)置于所述的加工站機架上端，其具有一沖壓頭，與所述的 第二物料臺滑到所述的加工站機架內(nèi)部時位置相對應(yīng)；
一第四物料檢測器，其設(shè)置在一傳感器支架上，所述的傳感器支架與所述 的第二物料臺相固接，用以偵測所述的第一物料是否到位；
較佳的，所述的裝配站包括
一裝配站機架，其設(shè)置在所述的工作臺上；
一第二料倉，其設(shè)置在所述的裝配站機架上，并與所述的裝配站機架相垂 直，其用以設(shè)置至少一第二物料；
一第三頂料氣缸以及一第一擋料氣缸，分別與所述的工作臺平行的設(shè)置在 所述的裝配站機架上，所述的第三頂料氣缸用以頂?shù)衷诘箶?shù)第二個第二物料上， 所述的第一擋料氣缸與倒數(shù)第一個第二物料相對應(yīng)，用以擋住所述的第二物料 不下落；
一第三物料臺，其設(shè)置在所述的裝配站機架上；
一旋轉(zhuǎn)送料機構(gòu)，其上設(shè)置有至少兩個供料臺， 一個所述的供料臺位于所 述的第二料倉底部，在所述供料臺下端設(shè)有擺動氣缸，使所述的供料臺在所述
的擺動氣缸的輸出活塞桿處擺動；
一機械手結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述的裝配站機架上部，與其余的其中一個所述 的供料臺的工作位置相對應(yīng)；
較佳的，所述的機械手結(jié)構(gòu)包括
—機械手爪，其位于所述的另一所述的供料臺的工作位置上部； 一氣動手指，與所述的機械手爪相連接；
一第一導(dǎo)桿氣缸，與所述的氣動手指相連接，用以控制機械手爪的上下進
給；
較佳的，所述的分揀站包括 一分揀站機架，其設(shè)置在所述的工作臺上； 一傳送帶，套設(shè)在所述的分揀站機架上；
一三相電動機，其輸出端通過一連接裝置與所述的傳送帶的輸入端相連接， 為所述的傳送帶提供動力；至少兩個分揀料槽，其設(shè)置于所述的傳送帶的一側(cè)；
至少兩個傳感器支架，在所述的傳感器支架上設(shè)置有物料檢測器，所述的 物料檢測器設(shè)置與所述的分揀料槽位置相對應(yīng)；
至少兩個氣缸頂出機構(gòu)，分別設(shè)置在所述的分揀料槽位置，將指定特性的 物料推入指定的料槽；
較佳的，所述的搬運站包括
一四自由度抓取機械手，其用以抓取相應(yīng)的物料在所述的供料站、加工站、 裝配站以及分揀站上傳送；
一直線位移傳送機構(gòu)，其設(shè)置在所述的工作臺上，并與所述的四自由度抓 去機械手相連接，其用以運載所述的四自由度抓取機械手做直線運動；
較佳的，所述的直線位移傳送機構(gòu)包括
一滑動大流板，其作為支撐部件，與所述的四自由度抓取機械手相連接；
一支撐導(dǎo)軌滑塊，其設(shè)置所述的滑動大流板下部；
一支撐導(dǎo)軌，其與所述的支撐導(dǎo)軌大滑塊相切合，用以導(dǎo)向；
一同步帶，其設(shè)置于所述的支撐導(dǎo)軌中部；
一步進電機，用以輸出整個直線位移機構(gòu)運動的動力；
較佳的，所述的控制單元是以模塊方式組合在于起，其包括PLC模塊、 變頻器模塊、步進驅(qū)動器、電源模塊以及觸摸屏模塊；
較佳的，其特征在于，所述的物料檢測器為光電傳感器；
較佳的，還包括 一安全性插座，其設(shè)置在所述的工作臺上，將所述的五 個工作站的控制線、電源線與所述的控制單元的輸出線轉(zhuǎn)接在一起。
與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于
1、 有機融合了機械技術(shù)(包括氣動技術(shù))、傳感器技術(shù)、交流電動機變頻 調(diào)速和步進電機驅(qū)動控制、觸摸屏技術(shù)、PLC控制及通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，體現(xiàn)了 現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)過程的特征。
2、 整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式，能方便地更換模塊，按具有生產(chǎn)性功能 和整合學(xué)習功能的原則確定模塊內(nèi)容，使教學(xué)或竟賽時可方便的選擇需要的模 塊。
3、 用于教學(xué)，可按工作過程導(dǎo)向，工學(xué)結(jié)合的模式規(guī)劃教學(xué)活動。


圖1A為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖； 圖IB為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中工作臺結(jié)構(gòu)側(cè)視圖； 圖3A為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中供料站結(jié)構(gòu)主視圖; 圖3B為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中供料站結(jié)構(gòu)側(cè)視圖； 圖4A為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中加工站結(jié)構(gòu)主視圖; 圖4B為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中加工站結(jié)構(gòu)側(cè)視圖； 圖5A為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中裝配站結(jié)構(gòu)主視圖; 圖5B為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中裝配站結(jié)構(gòu)側(cè)視圖； 圖6為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中分揀站結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖7A為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中搬運站結(jié)構(gòu)主視圖； 圖7B為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中搬運站結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，對本新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。 請參閱圖1A所示，其為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備的結(jié) 構(gòu)框圖；其是在工作臺l上設(shè)置有五個工作站，以及一控制單元6，其中所述的 五個工作站分別為 一供料站2、 一加工站3、 一裝配站4、 一分揀站5以及一 搬運站7，上述五個工作站設(shè)置于所述的工作臺1上，其中所述的供料站2、加 工站3、裝配站4以及分揀站5依次相鄰接，所述的搬運站7位于上述四個工作 站的側(cè)邊用以在他們之間搬運物料；整個實用新型自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn) 考核設(shè)備是通過一控制單元6，分別與所述的五個工作站相連接，用以控制上述 每一工作站的時序動作。
請參閱圖1B所示，其為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備的機械 結(jié)構(gòu)示意圖；其是上述結(jié)構(gòu)框圖的具體化機械實施例，其包括
一工作臺，用以設(shè)置下述的工作站；所述的供料站2設(shè)置在所述的工作臺 上，其具有一物料臺，用以供應(yīng)第一物料；所述的加工站3，其設(shè)置在所述的工 作臺上，并位于所述供料站2的鄰側(cè)，用以模擬一針對所述的第一物料的加工 工步；所述的裝配站4，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述加工站2的鄰側(cè)， 其具有一機械手和一旋轉(zhuǎn)供料單元，通過所述的機械手將所述的加工站2加工 完畢的第一物料與所述裝配站4的第二物料模擬裝配一起；所述的分揀站5，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述裝配站4的鄰側(cè)，其具有一物料傳送帶，
所述的物料傳送帶的支架上設(shè)置有至少一物料檢測器；所述的物料傳送帶的鄰 側(cè)設(shè)置有分揀滑道，在與所述的分揀滑道相對應(yīng)的一側(cè)設(shè)有推料器缸；所述的 搬運站7，其設(shè)置在所述的工作臺上，其具有一線型導(dǎo)軌，所述的線型導(dǎo)軌上設(shè) 置有四自由度搬運機械手，所述的搬運機械手沿所述的線型導(dǎo)軌滑動，搬運物 料在所述的供料站2、加工站3、裝配站4以及分揀站5上執(zhí)行相應(yīng)的工步；當 然為了實現(xiàn)整個設(shè)備的工作規(guī)范性和自動化特點，所述的控制單元6是非常重 要的，其分別與所述的五個工作站相連接，用以控制上述每一工作站的時序動 作；這里采用的控制單元為PLC模塊61,從圖中可以發(fā)現(xiàn)每一工作站附近都設(shè) 有一接線排21以及一 PLC控制器22 (僅以供料站為例)，作為所述的控制單 元還包括變頻器模塊62、步進驅(qū)動器模塊63,電源模塊64以及觸摸屏模塊 65,這些模塊與現(xiàn)有的各種同類型模塊是可以通用互換的，由于這種通用性， 可以極大地提高在本設(shè)備出現(xiàn)故障處理時花費的成本和效率；當然上述各工作 站的控制、檢測部件都要和控制單元6建立聯(lián)系；所以如果簡單的對應(yīng)布線， 勢必會使整個布線無規(guī)律，即使出現(xiàn)問題也無處查找，為此引入了一安全型插 座8,用以作為兩者(控制部分和工作站之間數(shù)據(jù)線、控制線)連接和轉(zhuǎn)接，這 樣就使布線很清晰，也便于組裝和檢修。
下面將對各模塊進行具體的介紹，首先，請參閱圖2所示，其為本發(fā)明自 動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中工作臺結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；所述的工作臺1為一 桌型，其具有四個桌腿ll結(jié)構(gòu)，每一桌腿11的低端設(shè)有萬向輪12,以便推動 其進行移動；還具有一桌面13,所述的桌面上部設(shè)置有定位槽道131,用以確 定所述的五個工作站的位置，通過螺栓將其緊固定位。
其次，請參閱圖3A和圖3B所示，其分別為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線 實訓(xùn)考核設(shè)備中供料站結(jié)構(gòu)主視圖和本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè) 備中供料站結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；所述的供料站包括
一供料站機架23，其設(shè)置在所述的工作臺l上，通過螺栓與所述的桌面13 上部設(shè)置有定位槽道131相固連；
一第一料倉26，其設(shè)置在所述的供料站機架23上，并與所述的供料站機架 23相垂直；
一第一物料臺28，其設(shè)置在所述的供料站機架23上，并與所述的第一料倉 26的底部位于同一水平線上；一第一頂料氣缸252以及一第二頂料氣缸251,分別與所述的工作臺1平行 的設(shè)置在所述的供料站機架23上，所述的第一頂料氣缸252用以頂?shù)衷诘箶?shù)第 二個第一物料上，所述的第二頂料氣缸251與倒數(shù)第一個第一物料相對應(yīng)，用 以將其頂至所述的第一物料臺28處；
一第一物料檢測器24,其位于所述的第一物料臺28下側(cè)，用以檢測所述的 第一物料是否到位；所述的第一物料檢測器24為光電傳感器，獲得相應(yīng)的信號 傳輸給控制單元6，從而確定后續(xù)的動作；所述的供料站2還包括 一第二物料 檢測器271,其設(shè)置在所述的第一料倉26上側(cè)，用以檢測是否所述的第一料倉 26中有第一物料，如果沒有則會相應(yīng)的發(fā)出信號，給控制單元6從而產(chǎn)生相應(yīng) 的提示；
一第三物料檢測器272，其設(shè)置在所述的第一料倉26底部，檢測所述的倒 數(shù)第 一個第 一物料是否到達所述第 一料倉26底部， 一旦感知到所述的第 一物料 處于指定位置，則由所述的所第二頂料氣缸251將其頂至所述的第一物料臺28， 等待所述的搬運站7的四自由度抓取機械手對其進行抓取和搬運至下一工作站 即所述的加工站3。
需要說明的是所述的加工站3,用以對所述的第一物料執(zhí)行一加工工步，對 于加工而言對應(yīng)的工藝會有4艮多種，這里僅以沖壓加工為例，其他方式的加工 工步，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，都可以在本站實施獲得，且都應(yīng)該屬于 本發(fā)明的保護范圍，這里就不再贅述了。請參閱圖4A和圖4B所示，其分別為 本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中加工站結(jié)構(gòu)主視圖以及本發(fā)明自 動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中加工站結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；所述的加工站包括
一加工站機架36，其設(shè)置在所述的工作臺1上，其與所述的供料站2相鄰 接，并通過螺栓與所述的桌面13上部設(shè)置有定位槽道131相固連；
一第二物料臺35，其下端設(shè)有滑塊371,所述的加工站機架36的下端設(shè)有 滑軌372,所述的滑塊371的一端與一物料臺伸縮氣缸31的活塞桿相連接；用 以控制所述的第二物料臺35在所述的滑軌372上滑動，從而確定第一工作位置 和第二工作位置，所述的第二工作位置位于所述的加工站機架36外部，用以獲 取所述的四自由度抓取機械手搬運過來的第一物料；所述的第一工作位置位于 所述的加工站才幾架36內(nèi)部；
一機械手指32，設(shè)置在所述的第二物料臺35上，用以夾緊放置在所述的第 二物料臺35上的所述第一物料；一沖壓機構(gòu)34，設(shè)置于所述的加工站機架36上端，其具有一沖壓頭341, 與所述的第二物料臺35滑到所述的加工站機架36內(nèi)部時位置相對應(yīng)，即位于 所述第二工作位置的上部；
一第四物料檢測器33,其設(shè)置在一傳感器支架上，所述的傳感器支架與所 述的第二物料臺35相固接，用以偵測所述的第一物料是否到位，從而產(chǎn)生對應(yīng) 的傳感信號給所述的控制單元6,使所述的物料臺伸縮氣缸31的活塞桿，將所 述的第二物料臺35在所述的滑軌371上滑動，實現(xiàn)第一、第二位置的轉(zhuǎn)換；
當沖壓加工完畢，由所述的物料臺伸縮氣缸31的活塞桿將所述的第二物料 臺35推至第二位置，等待所述的搬運站7的四自由度抓取機械手對其進行抓取 和搬運至下一工作站即所述的裝配站4。
作為教學(xué)用的設(shè)備，其體現(xiàn)的是研發(fā)者欲著重突出的技術(shù)方向，對于本發(fā) 明而言就是有機融合了機械技術(shù)(包括氣動技術(shù))、傳感器技術(shù)、交流電動機 變頻調(diào)速和步進電機驅(qū)動控制、觸摸屏技術(shù)、PLC控制及通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，體 現(xiàn)了現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)過程的特征，所以對具體的模擬的物料在工作站所進行的 具體工藝加工內(nèi)容就相應(yīng)的弱化了，為此這里所述的裝配站4就是將所述的一 第二物料裝入所述的第一物料中；請參閱圖5A和圖5B所示，其為本發(fā)明自動 加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中裝配站結(jié)構(gòu)主視圖以及本發(fā)明自動加工與裝 配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中裝配站結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；所述的裝配站4包括
一裝配站機架41,其設(shè)置在所述的工作臺1上，其與所述的加工站3相鄰 接，并通過螺栓與所述的桌面13上部設(shè)置有定位槽道131相固連；
一第二料倉42,其設(shè)置在所述的裝配站機架41上，并與所述的裝配站機架 41相垂直，其用以置入至少一第二物料(也就是所述的用于裝入所述第一物料 中的物料)；
一第三頂料氣缸441以及一第一擋料氣缸442,分別與所述的工作臺l平行 的設(shè)置在所述的裝配站機架41上，所述的第三頂料氣缸441用以頂?shù)衷诘箶?shù)第 二個第二物料上，所述的第一擋料氣缸442與倒數(shù)第一個第二物料相對應(yīng)，用 以擋住所述的第二物料，使其不下落；
一第三物料臺45,其設(shè)置在所述的裝配站機架41上；
一旋轉(zhuǎn)送料機構(gòu)47，其上設(shè)置有至少兩個供料臺471,這里采用兩個作為 實施例，其中一個所述的供料臺471位于所述的第二料倉42底部，在所述供料 臺471下端設(shè)有擺動氣缸472,使所述的供料臺471在所述的擺動氣缸472的輸出活塞桿處擺動，每次轉(zhuǎn)動180度，實現(xiàn)對兩個確定位置的轉(zhuǎn)換，如果所述的 供料臺471為n個，則其每次只要轉(zhuǎn)動360度/n就可以了；
一機械手結(jié)構(gòu)46,其設(shè)置在所述的裝配站機架41上部，與其余的其中一個 所述的供料臺471的工作位置相對應(yīng)；所述的機械手結(jié)構(gòu)46包括
一機械手爪461，其位于所述的另一所述的供料臺471的工作位置上部；
一氣動手指462，與所述的4幾械手爪461相連"l妄；
一第一導(dǎo)桿氣缸，與所述的氣動手指462相連接，用以控制機械手爪461 的上下進給；本裝配站功能是完成黑和白兩種顏色的小圓柱工件(第二物料) 嵌入到大工件(第一物料)中的裝配過程。即當所述的搬運站7的機械手把第 一物料運送到所述的裝配站物料臺上，所述的第三頂料氣缸441伸出頂住供料 單元倒數(shù)第二個第二物料；所述的第一擋料氣缸442縮回，使所述第二料倉42 的料槽421中最底層的小圓柱第二物料落到旋轉(zhuǎn)供料臺471上，然后旋轉(zhuǎn)供料 單元順時針旋轉(zhuǎn)180度，到位后裝配機械手爪461按如下時許動作下降機械 手爪461—抓取第二物料—機械手爪461提升—氣動手指462伸出—機械手爪 461下降—機械手爪461松開的動作順序，把所述的第二物料順利裝入所述的第 一物料中，所述的機械手結(jié)構(gòu)46復(fù)位的同時，所述的旋轉(zhuǎn)送料機構(gòu)47逆時針 旋轉(zhuǎn)180回到原位，等待所述的搬運站7的四自由度抓取機械手對其進行抓取 和搬運至下一工作站即所述的分揀站5。
所述的分揀站5實際就是根據(jù)不同的物料屬性，將其分配到不同的分揀料 槽中，請參閱圖6所示，其為本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中分 揀站結(jié)構(gòu)俯視圖；所述的分揀站包括
一分揀站機架，其設(shè)置在所述的工作臺1上，其與所述的裝配站4相鄰接， 并通過螺栓與所述的桌面13上部設(shè)置有定位槽道131相固連；
一傳送帶51,套設(shè)在所述的分揀站機架上，用以傳輸物料
一三相電動機521,其輸出端通過一連接裝置522與所述的傳送帶51的輸 入端相連接，所述的連接裝置522為減速器和萬向軸，為所述的傳送帶51提供 轉(zhuǎn)速和扭矩；
至少兩個分揀料槽541、 542,其設(shè)置于所述的傳送帶51的一側(cè)，在本實施 例中采用就是兩個，其數(shù)量根據(jù)要區(qū)分的分揀產(chǎn)品的種類來設(shè)定；
至少兩個傳感器支架531、 535,在所述的傳感器支架531、 535上設(shè)置有物 料檢測器532、 534，所述的物料檢測器532、 534設(shè)置與所述的分揀料槽541、542位置相對應(yīng)，在本實施例中采用就是兩個，其中所述的物料檢測器532、 534 為光電傳感器；
至少兩個氣缸頂出機構(gòu)(圖中未示)，分別設(shè)置在所述的分揀料槽541、 5" 位置，將指定特性的物料推入指定的兩個分揀料槽541、 542,在本實施例中采 用就是兩個，所述的指定特性是指所述的光電傳感器感測到對應(yīng)特性的物料后， 所產(chǎn)生的控制信號，其傳輸給控制單元6，由所述氣缸頂出機構(gòu)的活塞桿將對應(yīng) 的物料推入指定的兩個分揀料槽541、 542。
事實上，從整個自動化生產(chǎn)線，能夠運行的原因在于，物料可以在各工作 站傳輸，實現(xiàn)這種傳輸特性的為搬運站7，由于上述的四個工作站是一字排開的， 因此直線運動應(yīng)該是站主要的傳輸傳線路；請參閱圖7A和圖7B所示，其為本 發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中搬運站結(jié)構(gòu)主視圖以及本發(fā)明自動 加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備中搬運站結(jié)構(gòu)俯視圖；所述的搬運站包括
一四自由度抓取機械手71,其用以4爪取相應(yīng)的物料在所述的供料站2、加 工站3、裝配站4以及分揀站5上傳送，其包括機械手711,以及用以進行自 由度動作，并依次線連接的雙桿氣缸712、旋轉(zhuǎn)氣缸714以及薄氣缸715;
一直線位移傳送機構(gòu)72,其設(shè)置在所述的工作臺l上，并與所述的四自由 度抓去機械手71相連接，其用以運載所述的四自由度抓取機械手71做直線運 動；
所述的直線位移傳送機構(gòu)包括
一滑動大流板723,其作為支撐部件，與所述的四自由度抓取機械手71相 連接；
一支撐導(dǎo)軌滑塊722,其設(shè)置所述的滑動大流板723下部； 一支撐導(dǎo)軌725,其與所述的支撐導(dǎo)軌滑塊722相切合，用以導(dǎo)向； 一同步帶724,其設(shè)置于所述的支撐導(dǎo)軌725中部； 一步進電機7 3 ，用以輸出整個直線位移機構(gòu)運動的動力； 本設(shè)備啟動時后，先執(zhí)行回原點操作，當?shù)竭_原點位置后，若本設(shè)備啟動， 供料站2物料臺檢測傳感器檢測到有工件時，四自由度抓取機械手71整體先提 升到位后手爪伸出到位后手爪711夾緊，手爪711夾緊到位手爪711開始縮回， 機械手整體下降到位后，步進電機73開始工作按設(shè)定好的脈沖量使所述的運動 位移到加工站3。加工站3到位后機械手71整體提升，提升到位后手爪711伸 出，伸出到位后機械手71整體下降，下降到位后工件已放入加工站3物料臺上，然后手爪711松開，+>開到位后4幾械手71回縮，等加工站3加工完成后再將工 件送到裝配站4和分揀站5完成整個自動生產(chǎn)線加工過程。
需要說明的是搬運站可以在上述四個工作站任意進行搬運處理，而不僅僅 局限于按次序從供料站到最終的分揀站進行搬運，這和程序的設(shè)置有關(guān)，對于 本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這是可以根據(jù)上述的時序關(guān)系進行拓展得到，這里就不 再贅述。
本發(fā)明自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備選用如下三種通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系 統(tǒng)控制
*采用RS-485總線的PLC互連網(wǎng)絡(luò)。 參采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。
*采用PLC為主站，遠程1/0才莫塊為從站的RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)。 各方案均采用了觸摸屏人機界面(HMI)，而每種通訊網(wǎng)絡(luò)又按所選用不 同的主流PLC廠家而有不同的配置，分述如下
1、釆用RS-485總線的PLC互連網(wǎng)絡(luò)的控制方案
本發(fā)明控制方案的目標，是使學(xué)生通過實訓(xùn)，掌握RS-485通訊技術(shù)和采用 廣播方式實現(xiàn)PLC之間交換信息的PLC互連技術(shù)。作為PLC通訊網(wǎng)絡(luò)的基本 技術(shù)，并鑒于采用RS-485總線的PLC互連網(wǎng)絡(luò)廣泛用于小型集散控制系統(tǒng)上， 熟練掌握這一技能，是高職學(xué)生必不可少的。
本裝備分別對三菱FX2N系列，西門子S7-200系列，歐姆龍CP1L系列， +>下FP-X系列等主流廠家的PLC配置了這一網(wǎng)絡(luò)。
1 )三菱FX2N系列
實用新型控制方案采用FX2N的N: N通訊網(wǎng)絡(luò)。各工作站均插上 FX2N-485-BD通訊板，以搬運站PLC ( FX2N-48MT )為主站，其余各站為從站 構(gòu)成N: N通訊網(wǎng)絡(luò)。觸摸屏連接到主站編程口上，分揀站的FR-E540變頻器 也作為第5#從站連接到網(wǎng)絡(luò)上。
2 )西門子S7-200系列
實用新型控制方案采用PPI (點對點接口 )協(xié)議實現(xiàn)通訊，以觸摸屏和搬運 站PLC( S7-226 )為主站，其余各站為從站構(gòu)成點對點通訊網(wǎng)絡(luò)，分揀站的MM420 變頻器也作為第5#從站連接此網(wǎng)絡(luò)。
3 )歐姆龍CP1L系列
實用新型控制方案采用串行PLC鏈接通信，各工作站均插上CP1WCIF11通訊板，以搬運站PLC (CP1L)為主站，其余各站為從站構(gòu)成點對點通訊網(wǎng)絡(luò)， 分揀站的3J3MVAB004變頻器也作為第5#從站連>1妄此網(wǎng)絡(luò)。 4 )松下FP-X系列
實用新型控制方案中，各工作站的PLC (FP-X系列)均配置FP-X通信插 卡，可釆用松下專用的PC-LINK協(xié)議實現(xiàn)無主站的PLC鏈接；或以搬運站PLC (FP-X-30T)為主站，采用通用串行通訊方式和MODBUS通訊協(xié)議，實現(xiàn)主站 和各從站之間的通iK。
2、 釆用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)
以現(xiàn)場總線作為技術(shù)支撐的控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化領(lǐng)域有明顯的優(yōu)勢，在 PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用最為廣泛。在國內(nèi)，現(xiàn)場總線技術(shù)也日益普及，各高等院 校相關(guān)專業(yè)也陸續(xù)開設(shè)這一課程。為實現(xiàn)現(xiàn)場總線技術(shù)的項目教學(xué)，本裝備以 中型PLC為主站，各從站仍為小型PLC的配置，分別配置了
1 )對三菱PLC,配置以搬運站PLC( Q02CPU)為主站，其余各站PLC( FX2N 主單元+32CCL模塊)為從站構(gòu)成CC-LINK現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
2)對西門子PLC，配置以搬運站PLC ( S7-315DPCPU)為主站，其余各站 PLC ( S7-200主單元+EM277模塊)為從站構(gòu)成PROFI BUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
3 )對歐姆龍PLC，
對歐姆龍PLC,配置以搬運站PLC (CP1H-X40)為主站，其余各站PLC (CT1L+CP1WCIF11模塊)為從站構(gòu)成Device Net現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
3、 PLC為主站，遠程1/0模塊為從站的RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)控制方案 本裝備尚提供以搬運站PLC(可為FX2N、 S7-200、 CP1L、 FP-X任一種PLC )
為主站，各從站采用遠程I/0為控制器的集散控制系統(tǒng)。其中，遠程i/o模塊是 本公司開發(fā)的產(chǎn)品，具有16點輸入和14點輸出，通訊協(xié)議與研華ARK14000 系列遠傳模塊類似。
本發(fā)明控制方案的目標是使學(xué)生通過實訓(xùn)，掌握遠程I/0通訊網(wǎng)絡(luò)的特點， 學(xué)會PLC自由口通訊編程的技能。
以上說明對本新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許 多修改，變化，或等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在于，其具有一工作臺以及五個工作站，其中，一供料站，其設(shè)置在所述的工作臺上，用以供應(yīng)第一物料；一加工站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述物料站的鄰側(cè)，其具有一物料臺，用以模擬一針對所述的第一物料的加工工步；一裝配站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述加工站的鄰側(cè)，其具有一機械手和一旋轉(zhuǎn)供料單元，通過所述的機械手將所述的加工站加工完畢的第一物料與所述裝配站的第二物料模擬裝配一起；一分揀站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述裝配站的鄰側(cè)，其具有一物料傳送帶，所述的物料傳送帶的支架上設(shè)置有至少一物料檢測器；所述的物料傳送帶的鄰側(cè)設(shè)置有分揀滑道，在與所述的分揀滑道相對應(yīng)的一側(cè)設(shè)有推料器缸；一搬運站，其設(shè)置在所述的工作臺上，其具有一線型導(dǎo)軌，所述的線型導(dǎo)軌上設(shè)置有四自由度搬運機械手，所述的搬運機械手沿所述的線型導(dǎo)軌滑動，搬運物料在所述的供料站、加工站、裝配站以及分揀站上執(zhí)行相應(yīng)的工步；一控制單元，分別與所述的五個工作站相連接，用以控制上述每一工作站的時序動作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在 于，所述的供料站包括一供料站機架，其設(shè)置在所述的工作臺上；一第一料倉，其設(shè)置在所述的供料站機架上，并與所述的供料站機架相垂直；一第一物料臺，其設(shè)置在所述的供料站機架上；一第一頂料氣缸以及一第二頂料氣缸，分別與所述的工作臺平行的設(shè)置在 所述的供料站機架上，所述的第 一頂料氣缸用以頂?shù)衷诘箶?shù)第二個第 一物料上， 所述的第二頂料氣缸與倒數(shù)第一個第一物料相對應(yīng)，用以將其頂至所述的第一 物料臺上；一第一物料檢測器，其位于所述的第一物料臺下側(cè)，用以檢測所述的第一 物料是否到位。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在 于，所述的供料站還包括一第二物料檢測器，其設(shè)置在所述的第一料倉上側(cè)，用以檢測是否所述的第一料倉中有第一物料；一第三物料檢測器，其設(shè)置在所述的第一料倉底部，檢測所述的倒數(shù)第一 個第 一物料是否到達所述第 一料倉底部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在 于，所述的加工站包4舌一加工站機架，其設(shè)置在所述的工作臺上；一第二物料臺，其下端設(shè)有滑塊，所述的加工站機架的下端設(shè)有滑軌，所 述的滑塊的一端與一物料臺伸縮氣缸的活塞桿相連接；用以控制所述的第二物 料臺在所述的滑軌上滑動；一機械手指，設(shè)置在所述的第二物料臺的上端，用以夾緊放置在所述的第 二物料臺上的所述第一物料；一沖壓機構(gòu)，設(shè)置于所述的加工站機架上端，其具有一沖壓頭，與所述的 第二物料臺滑到所述的加工站機架內(nèi)部時位置相對應(yīng)。一第四物料檢測器，其設(shè)置在一傳感器支架上，所述的傳感器支架與所述 的第二物料臺相固接，用以偵測所述的第一物料是否到位。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在 于，所述的裝配站包括一裝配站機架，其設(shè)置在所述的工作臺上；一第二料倉，其設(shè)置在所述的裝配站機架上，并與所述的裝配站機架相垂 直，其用以設(shè)置至少一第二物料；一第三頂料氣缸以及一第一擋料氣缸，分別與所述的工作臺平行的設(shè)置在 所述的裝配站機架上;所述的第三頂料氣缸用以頂?shù)衷诘箶?shù)第二個第二物料上， 所述的第一擋料氣缸與倒數(shù)第一個第二物料相對應(yīng)，用以擋住所述的第二物料 不下落；一第三物料臺，其設(shè)置在所述的裝配站機架上；一旋轉(zhuǎn)送料機構(gòu)，其上設(shè)置有至少兩個供料臺， 一個所述的供料臺位于所 述的第二料倉底部，在所述供料臺下端設(shè)有擺動氣缸，使所述的供料臺在所述 的擺動氣缸的輸出活塞桿處擺動；一機械手結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述的裝配站機架上部，與其余的其中一個所述 的供料臺的工作位置相對應(yīng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在 于，所述的機械手結(jié)構(gòu)包括一機械手爪，其位于所述的另一所述的供料臺的工作位置上部； 一氣動手指，與所述的機械手爪相連接；一第一導(dǎo)桿氣缸，與所述的氣動手指相連接，用以控制機械手爪的上下進給。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在 于，所述的分揀站包括一分揀站機架，其設(shè)置在所述的工作臺上； 一傳送帶，套設(shè)在所述的分揀站機架上，；一三相電動機，其輸出端通過一連接裝置與所述的傳送帶的輸入端相連接， 為所述的傳送帶提供動力；至少兩個分揀料槽，其設(shè)置于所述的傳送帶的一側(cè)；至少兩個傳感器支架，在所述的傳感器支架上設(shè)置有物料檢測器，所述的 物料檢測器設(shè)置與所述的分揀料槽位置相對應(yīng)；至少兩個氣缸頂出機構(gòu)，分別設(shè)置在所述的分揀料槽位置，將指定特性的 物料推入指定的料槽。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在 于，所述的搬運站包括一四自由度抓取機械手，其用以抓取相應(yīng)的物料在所述的供料站、加工站、 裝配站以及分揀站上傳送；一直線位移傳送機構(gòu)，其設(shè)置在所述的工作臺上，并與所述的四自由度抓 去機械手相連接，其用以運載所述的四自由度抓取機械手做直線運動。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征在 于，所述的直線位移傳送機構(gòu)包括一滑動大流板，其作為支撐部件，與所述的四自由度抓取機械手相連接； 一支撐導(dǎo)軌滑塊，其設(shè)置所述的滑動大流板下部； 一支撐導(dǎo)軌，其與所述的支撐導(dǎo)軌大滑塊相切合，用以導(dǎo)向； 一同步帶，其設(shè)置于所述的支撐導(dǎo)軌中部；一步進電機，用以輸出整個直線位移機構(gòu)運動的動力。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征 在于，所述的控制單元是以模塊方式組合在于起，其包括PLC模塊、變頻器 模塊、步進驅(qū)動器、電源模塊以及觸摸屏模塊。
11、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3、 4或7所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè) 備，其特征在于，所述的物料檢測器為光電傳感器。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其特征 在于，還包括 一安全性插座，其設(shè)置在所述的工作臺上，將所述的五個工作 站的控制線、電源線與所述的控制單元的輸出線轉(zhuǎn)接在一起。
全文摘要
本發(fā)明為一種自動加工與裝配生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備，其具有一工作臺以及五個工作站，其中，一供料站，其設(shè)置在所述的工作臺上，用以供應(yīng)第一物料；一加工站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述物料站的鄰側(cè)，一裝配站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述加工站的鄰側(cè)；一分揀站，其設(shè)置在所述的工作臺上，并位于所述裝配站的鄰側(cè)；一搬運站，其設(shè)置在所述的工作臺上，搬運物料在所述的供料站、加工站、裝配站以及分揀站上執(zhí)行相應(yīng)的工步；一控制單元，分別與所述的五個工作站相連接，用以控制上述每一工作站的時序動作。
文檔編號G09B25/02GK101546490SQ200810087779
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者波 李, 陳東紅, 陳傳周, 陳少明, 陳繼權(quán) 申請人:亞龍科技集團有限公司