专利名称：光机电一体化实训考核装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种教学用的模拟装置，特别涉及的是一种模仿物料运 输流水线的光机电 一体化实训考核装置。
背景技术：
对于现在的技术培训学校，或其它的一些高等院校工科都开设了一些机械加 工生产的课程，同学们在上课的理论学习过程中，往往不能很清楚的了解整个生 产线的运行过程，因此急需要一些相应的设备能够完整合理的再现一个生产线的模拟环境；为实现上述目的，本实用新型发明人经过长时间的研究和试验终于获得本创作。发明内容本实用新型的目的在于，提供光机电一体化实训考核装置，通过计量装载和 运输物料的时间和质量，达到模仿真实运输流水线的工作状况，实现实训考核的 目的。为实现上迷目的，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种光机电一体化 实训考核装置，其包括 一螺旋提升送料单元、 一四自由度机械夹持单元、多产 品分类传输单元以及控制单元，所述的螺旋提升送料单元将分散的物料排序提升至一确定高度； 所述的四自由度机械夹持单元位于所述螺旋提升送料单元的一侧，夹取物料 和转移物料；所述的多产品分类传输单元将从所述螺旋提升送料单元放置物料，进行分类 传输；所述的控制单元分别与上述单元相连，实现对各单元出料传输处理的时序逻 辑控制。较佳的，所述的螺旋提升送料单元包括 一送料盘，所述送料盘下端固设一 旋转气压缸，所述旋转气压缸的输出轴通过一联轴器与一转盘相连，所述的转盘
用来承载货物，在旋转气压缸的驱动下在物料盘中转动，所述的送料盘的侧缘开有一出料口；一螺旋排序机构，所述的螺旋排序机构包括引导片和固定架，所述的固定架 与所述送料盘的上沿相固接，所述的引导片为螺旋形，其一端延伸出所述出料口，另 一端与所述的固定架相固接；一送料槽，其一端与所述的出料口相连接；两个送料槽支撑架与所述的送料槽相固接，用来给送料槽进行定位；一提升机枸，所述提升机构包括提升支撑架、 一托盘台以及一气压缸，所述 的气压缸的活塞通过一提升杆与所述的托物台相固接，所述的托物台上表面的最 低极限位置不髙于所述的送料槽的另一端，所述的提升动力装置与所述提升支撑 架相固接，在所述的托物台上设置用以检测物料是否装载的传感器；一行程检测机构，其设置在所述的托物台上，用以确保托物台提升过程到达 指定的位置；较佳的，所述的四自由度机械夹持单元包括 一底座；一限位机构，所述限位机构设置在底座上端，其包括 一对限位板、限位开 关一以及緩冲器；所述的限位板之间呈一确定角度、所述的限位开关一以及緩冲 器分别固定在限位板的两侧；一旋转动力装置，其与所述的底座相固接；一机械大臂，其通过一联轴器与所述的旋转气压缸的旋转输出端相固连，所 述的机械大臂中央设有至少 一 气压缸，所述缸体的活塞与 一推杆相固接；一机械小臂，其包括气压缸和拉杆，所述的拉杆的一端与所述气压缸的输出 端相固连；一机械手，其固设在所述拉杆的另一端，在所述的拉杆的任一端设置有限位 开关二，当拉杆推出到一定距离，则触发开关，所述的机械手通过气压缸实现开 合抓取动作，并设有压力传感器用来感知抓取的强度；较佳的，所述的多产品分类传输单元，其包括 一传送台，所述的传送台上 设置有传送带，所述传送带套设在一转轴上， 一电机的输出轴通过联轴器与所述 转轴相连；在所迷传送带的入料端设置有用以判断物料是否放置于传送带的传感 器；在所述传送台的一侧设置有至少一出料口，在其另一侧相对于每一出料口处 设置有推杆，所述推杆的一端为顶出头，推杆的另一端与一气压缸的输出端相固
连；至少 一用以区分产品类别的传感器，分别设置在用于分类出料的不同出料口处。较佳的，其特征在于，所述控制单元与上述的传感器、限位开关、气压缸、 电机相连接，其为具有时序逻辑处理功能的单片机或PLC。 较佳的，所迷的送料槽为圆弧形状。较佳的，所述的送料槽支撑架具有滑槽，所述的送料槽能沿所述滑槽滑动， 并通过紧固件定位，从而调整送料槽倾斜的角度。较佳的，所迷的提升支撑架上设有滑槽，所述的托物台具有一滑轨，其嵌在 所述滑槽中，在提升杆的作用下，沿滑槽滑动。较佳的，所述的传感器为光学传感器或压力传感器其中之一；所述的行程检 测机构为限位开关或距离传感器其中之一。较佳的，还包括一状态指示装置，其为多组LED灯与所述的控制单元相连， 根据状态现实不同颜色的光。较佳的，还包括一支持架，所述的支持架将所述的旋转气压缸与送料盘的底端 相固定；较佳的，所迷的旋转气压缸通过一连接架与所述的底座固接在一起； 较佳的，还包括一连接架，将所述的推杆与所述的机械小臂固接在一起。 较佳的，还包括一张紧机构，使所述的传送带处于张紧状态； 较佳的，还包括至少一滑道，所述的滑道与所述的出料口相连； 较佳的，所述的用以感知物料放置于传送带的传感器为光学传感器或压力传感器；较佳的，所述的用以区分产品类别的传感器为光学传感器、压力传感器或金属 传感器；较佳的，所迷转轴的两端通过轴承或轴套与所述的传送台相连； 较佳的，还包括至少一传感器支架，其将所述的传感器与所述的传送台相连 接，所述的传送台侧缘具有沿传输方向的滑槽，所述的传感器支架具有竖直方向 的滑槽，通过螺钉调整控制传感器支架的高度，以及在传送台的位置；较佳的，还包括一实验台，所述的螺旋提升送料单元、四自由度机械夹持单 元、多产品分类传输单元设置在实验台上，所述的实验台具有横向凹槽，所述各
单元的底座通过螺栓固定在凹槽上，并可以沿凹槽滑动调整位置。本实用新型的优点在于，本装置结构简洁，便于调整和组合结构，运输物料 反应快效率高。
图1为本实用新型光机电一体化实训考核装置主视结构简图；图2为本实用新型光机电一体化实训考核装置俯视结构简图图3A、图3B为本实用新型光机电一体化实训考核装置中螺旋提升送料单元的主视和俯视结构简图；图4A、图4B为本实用新型光机电一体化实训考核装置中四自由度机械夹持单元的主视和俯视结构简图；图5A、图5B为本实用新型光机电一体化实训考核装置中多产品分类传输单元主视和俯视结构简图；图6为本实用新型光机电一体化实训考核装置中控制单元的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 本实用新型是用在一种实训考核装置中，属于一种模拟的工况状态，请参阅 图1、图2所示，其分别为本实用新型光机电一体化实训考核装置主视和俯视结 构简图，其包括 一实验台1、 ^螺旋提升送料单元2、 一四自由度机械夹持单元 3、多产品分类传输单元4以及控制单元，所述的螺旋提升送料单元2、四自由度 机械夹持单元3、多产品分类传输单元4设置在实验台的桌面上11上，所述的实 验台桌面11具有横向凹槽111,所述各单元的底座通过螺栓固定在凹槽111上， 并可以沿凹槽111滑动调整位置，所述的控制单元设置在实验台的模块抽屉12 上。请参阅图3A、图3B所示，其为本实用新型光机电一体化实训考核装置中螺 旋提升送料单无的结构简图，所述的螺旋提升送料单元2将分散的物料排序提升 至一确定高度；其包括 一送料盘21,所述送料盘21下端固设一旋转动力装置， 这里的采用的是电机214，所述电机214的输出轴通过一联轴器213与一转盘211 相连，所述的电机214通过支持215架与所述的送料盘21的下部相固定，转盘 211用来承栽货物，为了防滑增强摩擦力，在所述转盘211上端粘设有防滑垫212, 其在电机214的驱动下在送料盘21中转动，所述的送料盘21的侧缘开有一出料 口 218;一螺旋排序机构，所述的螺旋排序机构包括引导片217和固定架216，所述 的固定架216与所述送料盘21的上沿相固接，所述的引导片217为螺旋形，其一 端延伸出所述出料口 218,另一端与所述的固定架216相固接；一圆弧形状的送料槽223，其一端与所述的出料口 218相连接；两个送料槽支撑架221、 222与所述的送料槽223相固接，用来给送料槽223 进行定位，所迷的送料槽支撑架221、 222具有竖直的滑槽(图中未视)，所述的 送料槽223能沿滑槽进行滑动，从而调整送料槽223倾斜的角度；还包括一提升机构，所述提升机构包括提升支撑架234、 一托盘台231以及 一提升动力装置，所述的提升动力装置为一气缸233,所述的气缸233通过一提 升杆232与所述的托物台231相固接，所述的托物台231上表面的最低极限位置 不高于所述的送料槽223的出料端，所述的气缸233与所述提升支撑架234相固 接，在所述的托物台234上设置用以检测物料是否装载的传感器241，所述的提 升支撑架上设有竖直滑槽，所述的托物台具有一滑轨，其嵌在所述滑槽中，在提 升杆的作用下，沿所述滑槽滑动(图中未视)；一行程检测单元，其设置在所述的托物台234上，用以确保托物台提升过程 到达指定的位置，这里采用的是限位开关(图中未3见)；还包括一状态指示装置25,其为多组LED灯与所述的控制单元相连，根据 状态现实不同颜色的光。请参阅图4A、图4B所示，其分别为本实用新型光机电一体化实训考核装置 中四自由度机械夹持单元的主视和俯视结构简图，所述的四自由度机械夹持单元 3位于所述螺旋提升送料单元1的一侧，夹取物料和转移物料，其包括 一底座 31;一限位机构，所述限位机构设置在底座上端与底座相固接，其包括 一对限 位板321、限位开关322以及緩冲器323;所述的限位板321之间呈一确定角度， 其就是能够旋转的范围、所述的限位开关322以及緩冲器323分别固定在限位板 321的两侧；
一旋转气缸324，其通过一连接架与所述的底座31相固接；一机械大臂，其通过一联轴器与所述的旋转气缸324的旋转输出端相连，所述的机械大臂中央设有两个缸体331,每个缸体的活塞分别与推杆332相固接，通过介质压力而产生推杆332的动作；一机械小臂，其包括气缸341和拉杆342，所述的拉杆342的一端与气缸341的活塞相固连；所述的机械小臂通过一个连接架333与所述的机械大臂相固连，来增加其机械强度，一机械手，其固设在所述拉杆342的另一端，在所述的拉杆342末端设置有 限位开关，当拉杆342推出到一定距离，则触发开关，所述的机械手通过气缸351 手爪352实现开合抓取动作，并设有压力限位传感器(图中未视)用来感知抓取 的强度。请参阅图5A、图5B所示，其分别为本实用新型光机电一体化实训考核装置 中多产品分类传输单元的主视和俯视结构简图，所述的多产品分类传输单元4将 从所述螺旋提升送料单元2放置物料，进行分类传输，其包括 一传送台411， 在所述的传送台411上设置有传送带412,所述传送带412套设在一转轴上，转 轴通过轴承或者轴套(图中未视)，与所述的传送台411相联， 一电机414的输 出轴通过联轴器415与所述转轴相连，用来提供传送带412传输物品的动力；在 所述传送带412的另一端设置有张紧机构413，使得传送带412与转轴之间保证 足够的摩擦力，并防止在传送物品的过程产生抖动；在所述传送带412的入料端设置有用以判断物料是否放置于传送带的光学传 感器421,当然也可以是压力传感器，只不过若是压力传感器你应设置在入料端 的传输带412下端，用以感知其重量；在传送台412的一侧设置有两个出料口， 并且从所述出料口处延伸有一滑道431、 432，使所述的物料分类后从滑道431、 432流出；在传送台411的另一侧相对于每一出料口处设置有推杆，所述推杆的一端为 顶出头，推杆的另一端与一气缸441、 425的活塞相连，所述的气缸441、 425通 过一支架424、 425与所述的传送台411相固接，所述的气缸441、 425本身是一 个动力输出装置，由于采用气压动力反应的速度就会加快，但是考虑到对于传送 大型货物其不需要太高的反应速度，因此采用液压动力代替气压动力，从而液压 缸代替了气缸；在所述的推杆一侧设置有与每一出料口相对应的传感器422、 423,
用以根据不同产品自身的传感特性区分产品类别，所述的传感器422、 423根据产 品间的区别，以金属材料和非金属材料作为区分的标准，我们可以设置成为光学 传感器和金属传感器；每一传感器通过一个支架424、 425与所述的传送台411 相固定，所迷的传感器422、 423的感应头向下，对应在传输路径上。当然如果物 料的重量不同的话，可以采用压力传感器用来获取压力信号，其要设置在所述的 传送带412下端。所述的传感器421与所述的传送台411相连接，所述的传送台411侧缘具有 沿传输方向的滑槽，所述的传感器支架424、 425具有竖直方向的滑槽，通过螺钉 调整控制传感器支架的高度，以及在传送台411的位置。还包括一集线段子组合在起的结构13设置在实验台的桌面11上，这样便于 简化布线，只要控制单元通过接线插拔就可以实现对某一器件的控制。请参阅图5所示，其为本实用新型光机电一体化实训考核装置中控制单元的 连接示意图，这里采用的是PLC，其型号为三菱X2N,所述图3中显示了各功能 与所述PLC的连接，本实用新型的特点还在于，设置于实验台的模块抽屉12中 的控制器，变频器(图中未视)其具有互换性的，不论是三菱的，欧姆龙的还是 西门子的控制器都能够以模块化的形式互换使用。其整个工作过程为物料被放置在所述的螺旋提升送料单元2的送料盘转盘 211上，由电机214带动转盘211转动，由于引导片217的存在，物料顺着引导 片217的趋向，由所述出料口218流出，沿所述的送料槽223滑下，由于送料槽 支撑架221、 222的存在，可以通过其上的滑道而调整送料槽223倾斜的角度，当 所述的物料滑至所述送料槽223的末端时，触动行程开关而使所述的电机215停 止转动，当所迷的物料落在所述的托物台231上，则压力传感器产生信号，PLC 触发气缸233动作带动提升杆232上升至一预定高度，所述托物台231触发行程 开关而停止运动；对于四自由度机械夹持单元3的旋转气缸324转动带动机械大臂转动，当到 达限位板321时，与限位开关322相抵靠，则使旋转气缸324改变转动方向，通 过弹性緩沖器323使其惯性冲击得到减緩，机械大臂在气缸331的推动下推杆332 伸出至指定位置，触动限位开关，此时机械小臂的气缸341推着拉杆342向下运 动，将机械手送到指定的位置所述的拉杆342的末端设置有行程开关，到达确定 位置后气缸341活塞停止运动，在气缸351的作用下机械手爪352张开后执行夹
持动作，在压力传感器感知到一定压力值后向PLC发出信号，由PLC令气缸341 运动使机械手上提，到指定位置后触动行程开关，机械大臂的推杆332向后运动， 触动行程开关后气缸331停止运动，并在PLC的控制下使旋转气缸324动作，将 机械大臂转到限位板321的另一侧，触动限位开关324，在緩冲器325的作用下， 实现旋转的停止，然后机械小臂推出，机械手下提，机械手爪352张开放置物品 至所述的多产品分类传输单元传送带412的入料端；对于所述的多产品分类传输单元4中位于入料端417的传感器421检测到物 料上传送带412的信号，并将信号传输给PLC，所述的PLC就会驱动电机414进 行转动，当在确一定时间内没有检测到物品上带的信号，则就会通过PLC使电机 414停机，达到节约能源的目的；不同种类的物品在传送带412上传送，经过相 应的出料口处时，所述的光学传感器422和金属传感器423检测到对应的物品信 号后，将其传输给PLC，所述的PLC就会控制气缸441、 442动作将相应出料口 的物件推出出料口，使其延滑道滑431、 432下去；这样就完成了整个过程；通过 计量装载和运输物料的时间和质量，达到模仿真实运输流水线的工作状况，实现 实训考核的目的。以上说明对本新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员 理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修 改，变化，或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
权利要求1、一种光机电一体化实训考核装置，其特征在于，其包括一螺旋提升送料单元、一四自由度机械夹持单元、多产品分类传输单元以及控制单元，所述的螺旋提升送料单元将分散的物料排序提升至一确定高度；所述的四自由度机械夹持单元位于所述螺旋提升送料单元的一侧，夹取物料和转移物料；所述的多产品分类传输单元将从所述螺旋提升送料单元放置物料，进行分类传输；所述的控制单元分别与上述单元相连，实现对各单元出料传输处理的时序逻辑控制。
2、 根据权利要求1所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述的螺旋提升送料单元包括 一送料盘，所述送料盘下端固设一旋转气压缸，所述旋 转气压缸的输出轴通过一联轴器与一转盘相连，所述的转盘用来承载货物，在旋 转气压缸的驱动下在物料盘中转动，所述的送料盘的側缘开有一出料口；一螺旋排序机构，所述的螺旋排序机构包括引导片和固定架，所述的固定架 与所述送料盘的上沿相固接，所述的引导片为螺旋形，其一端延伸出所述出料口， 另一端与所述的固定架相固接；一送料槽，其一端与所述的出料口相连接；两个送料槽支撑架与所述的送料槽相固接，用来给送料槽进行定位； 一提升机构，所述提升机构包括提升支撑架、 一托盘台以及一气压缸，所述 的气压缸的活塞通过一提升杆与所述的托物台相固接，所述的托物台上表面的最 低极限位置不高于所述的送料槽的另一端，所述的提升动力装置与所述提升支撑 架相固接，在所迷的托物台上设置用以检测物料是否装载的传感器；一行程检测机构，其设置在所述的托物台上，用以确保托物台提升过程到达 指定的位置；
3、 根据权利要求1所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述的 四自由度机械夹持单元包括 一底座；一限位机构，所述限位机构设置在底座上端，其包括 一对限位板、限位开关一以及緩冲器；所述的限位板之间呈一确定角度、所迷的限位开关一以及緩冲 器分别固定在限位板的两侧； 一旋转动力装置，其与所述的底座相固接；一机械大臂，其通过一联轴器与所述的旋转气压缸的旋转输出端相固连，所 述的机械大臂中央设有至少 一 气压缸，所述缸体的活塞与 一推杆相固接；一枳4成小臂，其包4舌气压缸和4i杆，所述的4立杆的一端与所述气压缸的输出 端相固连；一机械手，其固设在所述拉杆的另一端，在所述的拉杆的任一端设置有限位 开关二，当拉杆推出到一定距离，则触发开关，所述的机械手通过气压缸实现开 合抓取动作，并设有压力传感器用来感知抓取的强度；
4、 根据权利要求1所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述的 多产品分类传输单元，其包括 一传送台，所述的传送台上设置有传送带，所述 传送带套设在一转轴上， 一电机的输出轴通过联轴器与所述转轴相连；在所述传 送带的入料端设置有用以判断物料是否放置于传送带的传感器；在所述传送台的 一侧设置有至少一出料口，在其另一侧相对于每一出料口处设置有推杆，所述推 杆的一端为顶出头，推杆的另一端与一气压缸的输出端相固连；至少一用以区分产品类别的传感器，分别设置在用于分类出料的不同出料口处。
5、 根据权利要求1或2或3或4所述的光机电一体化实训考核装置，其特征 在于，所述控制单元与上述的传感器、限位开关、气压缸、电机相连接，其为具 有时序逻辑处理功能的单片机或PLC。
6、 根据权利要求2所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述的 送料槽为圆弧形状。
7、 根据权利要求2所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述的 送料槽支撑架具有滑槽，所述的送料槽能沿所述滑槽滑动，并通过紧固件定位， 从而调整送料槽倾斜的角度。
8、 根据权利要求2所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述的 提升支撑架上设有滑槽，所述的托物台具有一滑轨，其嵌在所述滑槽中，在提升 杆的作用下，沿滑槽滑动。
9、 根据权利要求2所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述的 传感器为光学传感器或压力传感器其中之 一 ；所述的行程检测机构为限位开关或 距离传感器其中之一。
10、 根据权利要求2所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，还包 括一状态指示装置，其为多组LED灯与所述的控制单元相连，根据状态现实不同 颜色的光。
11、 根据权利要求2所迷的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，还包 括一支持架，所述的支持架将所述的旋转气压缸与送料盘的底端相固定。
12、 根据权利要求3所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述 的旋转气压缸通过一连接架与所述的底座固接在一起。
13、 根据权利要求3所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，还包 括一连接架，将所述的推杆与所述的机械小臂固接在一起。
14、根据权利要求4所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，还包括 一张紧机构，使所述的传送带处于张紧状态。
15、 根据权利要求4所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，还包括 至少一滑道，所述的滑道与所述的出料口相连。
16、 根据权利要求4所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述的 用以感知物料放置于传送带的传感器为光学传感器或压力传感器。
17、 根据权利要求4所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述 的用以区分产品类别的传感器为光学传感器、压力传感器或金属传感器。
18、 根据权利要求4所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述 转轴的两端通过轴承或轴套与所述的传送台相连。
19、 根据权利要求4所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，还包 括至少一传感器支架，其将所述的传感器与所述的传送台相连接，所述的传送台 侧缘具有沿传输方向的滑槽，所述的传感器支架具有竖直方向的滑槽，通过螺钉 调整控制传感器支架的高度，以及在传送台的位置。
20、 根据权利要求1所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，还包 括一实验台，所述的螺旋提升送料单元、四自由度机械夹持单元、多产品分类传 输单元设置在实验台上，所述的实验台具有横向凹槽，所述各单元的底座通过螺 栓固定在凹槽上，并可以沿凹槽滑动调整位置。
21、 根据权利要求1所述的光机电一体化实训考核装置，其特征在于，所述 的控制单元是具有通用互换性的。
专利摘要本实用新型为一种光机电一体化实训考核装置，其包括一螺旋提升送料单元、一四自由度机械夹持单元、多产品分类传输单元以及控制单元，所述的螺旋提升送料单元将分散的物料排序提升至一确定高度；所述的四自由度机械夹持单元位于所述螺旋提升送料单元的一侧，夹取物料和转移物料；所述的多产品分类传输单元将从所述螺旋提升送料单元放置物料，进行分类传输；所述的控制单元分别与上述单元相连，实现对各单元出料传输处理的时序逻辑控制，并且其是具有互换性的；通过计量装运和传输物料的时间和质量，从而达到模仿真实运输流水线的工作状况，实现实训考核的目的。
文档编号G09B25/00GK201035824SQ20072014314
公开日2008年3月12日 申请日期2007年4月10日 优先权日2007年4月10日
发明者王钱盛, 陈传周, 陈继旺, 陈继权 申请人:亚龙科技集团有限公司