通用機電設(shè)備安裝與調(diào)試實訓平臺

SHJXZT-11型通用機電設(shè)備安裝與調(diào)試實訓平臺

一、設(shè)備概述

通用機電設(shè)備安裝與調(diào)試實訓平臺主要由實訓臺架、典型的機電設(shè)備的機械部件，電氣控制單元等組成。典型的機電設(shè)備的機械部件主要包括供料機構(gòu)、傳送帶輸送分揀機構(gòu)、工業(yè)機器人、直角坐標機械手、立體倉庫以及可擴展的模擬生產(chǎn)設(shè)備實訓模塊等；電氣控制單元主要有電源配電、PLC 可編程控制器、觸摸屏、變頻器、步進電機控制、伺服電機控制、按鈕指示燈、接線端子及各種檢測傳感 器等部分組成。整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式，可根據(jù)現(xiàn)有的機械部件，以模塊化的方式組裝和搭建具有 生產(chǎn)功能的智能生產(chǎn)線設(shè)備，也可添加其它機械部件組裝其他生產(chǎn)設(shè)備，使整個裝置能夠靈活的按教學或 競賽要求組裝具有生產(chǎn)功能的智能生產(chǎn)線設(shè)備。

通用機電設(shè)備安裝與調(diào)試實訓平臺適合中等職業(yè)學校的《機械技術(shù)》、《機電設(shè)備安裝與維修》、《機電技術(shù)應(yīng)用》、《電氣運行與控制》、《電氣技術(shù)應(yīng)用》、《電氣及PLC控制技術(shù)》、《可編程控制器技術(shù)》、《PLC及其應(yīng) 用》、《人機界面組態(tài)與應(yīng)用》、《傳感器檢測與應(yīng)用》、《工業(yè)機器人基礎(chǔ)與應(yīng)用》、《運動控制技術(shù) 與應(yīng)用》、《變頻器技術(shù)及應(yīng)用》、《電子電器應(yīng)用與維修》等專業(yè)課程的實訓教學。也適合中高職學校、 職業(yè)培訓學校、職教中心、鑒定站的PLC實操、技能鑒定考核。

二、技術(shù)參數(shù)

1.輸入電源：三相五線制AC 380V±10% 50HZ

2.輸入功率：≤2 kw

3.工作環(huán)境：

(1）溫度：-10℃～+40℃ 

(2）相對濕度：≤90%（+20℃）

(3）空氣清潔，無腐蝕性 及爆炸性氣體，無導電及能破壞絕緣的塵埃

4.設(shè)備成套重量: 500kg

5.外形尺寸： 實訓臺1：長×寬×高=1200mm×800mm×925mm（大）

實訓臺2：長×寬×高=800mm×800mm×925mm （?。?

實訓臺3：長×寬×高=800mm×800mm×925mm （?。?

擴展實訓臺4：1200mm×800mm×925mm（大）

6.本質(zhì)安全：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國家標準。采用高絕緣的安全型插座及 帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線。

7.十字機械滑臺送料單元。十字機械滑臺送料單元包括底板、 電機、聯(lián)軸器、軸承及軸承座、直線導軌、 滾珠絲杠、滑板、同步帶 等運動部件，實現(xiàn)將物料從倉庫按照縱橫向移動傳送到物料加工單元。

8.多工位轉(zhuǎn)塔加工單元。多工位轉(zhuǎn)塔加工單元包括上下模盤、孔加工部件、孔加工模具、鏈傳動機構(gòu)等部件，實現(xiàn)物料機械加工。

9.工業(yè)機器人單元。工業(yè)機器人單元由 6 自由度機器人手實現(xiàn)將物料從智能倉儲單元搬運至十字機械滑臺送料單元，移動到物料 加工區(qū)等待，當物料加工完成后將加工后的工件放在的傳送帶上，在移動到 智能倉儲單元區(qū)等待，完成將檢測后的工件抓取入庫等功能。

10.工業(yè)機械手搬運單元：工業(yè)機機械手搬運單元采用龍門架結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)任意位置工件的抓取物料。

11.視覺檢測單元。當加工完成的工件傳送到該位置時，利用視覺檢測單元對成品進行檢測，若符合要求，則傳送帶將工件繼續(xù)往下輸送；若不符合要求，則利用分揀機構(gòu)將工件分揀到廢品倉庫。

12.智能倉儲單元。智能倉儲單元包括底座及支架、齒輪齒條、 帶傳動、貨叉裝置、工件儲存庫位、真空吸盤等部分，根據(jù)通用機電設(shè)備工件入庫任務(wù)要求完成物料出庫、工件入庫等相應(yīng)功能。

13.控制系統(tǒng):系統(tǒng)可由多臺 PLC 組成，PLC 之間通過工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通訊實現(xiàn)互連。

三、功能特點

1.設(shè)備臺架：

本設(shè)備以3張鋁合金導軌式實訓臺為基礎(chǔ)平臺，擴展一張機械裝調(diào)實訓臺以及鉗工實訓臺，整體外觀采用雙拼色搭配，主體面版采用深灰色，局部以黃色作為點綴。整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式，框架結(jié)構(gòu) 主要采用鋁合金型材搭建而成，型材有圓角，型材凹槽有包邊，型材桌面采用懸浮式工作臺設(shè)計，桌面四周有圓角型材包邊，支撐腳底部帶有萬向腳輪。實訓臺下方四周都采用封門設(shè)計，前后面板采用帶鎖的可 拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)部集成電源控制柜、機器人控制柜以及氣站單元等功能。實訓臺左右側(cè)面板均設(shè)置了三個標準的電源插座、氣源接口、配電箱后側(cè)均采用航空快插接口設(shè)計。 實訓臺可根據(jù)不同形式生產(chǎn)功能要求將多個實訓臺組合成不同長寬的基礎(chǔ)工作面，然后在基礎(chǔ)平臺上 根據(jù)現(xiàn)有的機械部件，以模塊化的方式組裝和搭建具有生產(chǎn)功能的智能生產(chǎn)線設(shè)備，也可添加其它機械部 件組裝其他生產(chǎn)設(shè)備，使整個裝置能夠靈活的按教學或競賽要求組裝具有生產(chǎn)功能的智能生產(chǎn)線設(shè)備。

圖4-1 實訓平臺多種布局方式

如圖4-2所示：實訓臺另外單獨配套一張機械裝調(diào)單元的工作臺（工作臺4）和一張鉗工臺，機械裝調(diào)工作臺可用做于十字滑臺、轉(zhuǎn)塔沖壓機構(gòu)等機械裝配單元的模塊搭建與調(diào)試，如圖4-3所示：鉗工臺可用于零部件的組裝，測量以及方便地存放工作時所需要的手工具和零部件。

a.搭建前           b.搭建后

圖4-2 機械裝調(diào)工作臺

實訓臺的控制單元采用網(wǎng)孔式抽屜，可根據(jù)不用的控制要求，選擇或擴展相關(guān)的電氣控制元器件，靈 活的安裝在抽屜網(wǎng)孔面上，自由搭建、布局靈活、擴展性和互換性強，實訓操作時更加貼近工業(yè)自動化設(shè) 備生產(chǎn)操作環(huán)境，如圖4-4所示。

圖4-4 網(wǎng)孔式抽屜

2.電源供電：

 設(shè)備的配電箱位于實訓臺2的下方，電源供電采用配電箱集中配電方式，設(shè)備供電采用兩組獨立的供 電進線方式，其中一組為三相五線制AC 380V的進線方式，電源進線經(jīng)設(shè)備負荷開關(guān)再到三相漏電保護開 關(guān)，最后經(jīng)過各小型斷路開關(guān)單獨給設(shè)備各單元模塊進行供電，配電箱后側(cè)面板均采用航空快插接口設(shè)計， 使各單元電源連接更加方便，靈活。配電箱中還配置一臺直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，輸出為DC24V/10A,為系統(tǒng)提 供穩(wěn)定可靠的控制直流電源。另一組采用單相AC 220V的進線方式，給外圍設(shè)備（計算機、線號機、小型 氣泵等）進行供電，供電接口位于設(shè)備的兩側(cè)。

圖4-5 設(shè)備配電箱單元

3.PLC：

變頻器及觸摸屏模塊 PLC、變頻器及觸摸屏控制系統(tǒng)模塊可選配不同品牌的配置，選配型號參考配置清單中的選配表；人 機界面采用昆侖通態(tài)7寸彩色觸摸屏，配套安裝支架，支架可固定與實訓臺架鋁合金臺面上。本設(shè)備中的 PLC、變頻器、按鈕指示燈控制元件及其它電氣元件均安裝在網(wǎng)孔式抽屜中，可進行靈活的布局、安裝、 接線和擴展.

圖4-6 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

4.采用插接線一體化接線端子 本設(shè)備的PLC模塊的I/O 端子、變頻器的接線端子、各指令開關(guān)、光電開關(guān)、傳感器和指示元件的電路，控制元件電路均采用接插線一體化兩用的接線端子。 當采用即插即用型端子插接方式接線時，可增強學生對PLC接線的認識，使用靈活，安裝方便。當采用直接接線方式，則更加接近工廠實際，能更好的提高學生接線的動手能力。該接線端子還可根據(jù)不同的電氣屬性，選用不同顏色的安全插座，可進行靈活的組合和端子布局。既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。

圖4-7 插接線一體化接線端子

5.供料裝置:

在該設(shè)備中的供料裝置提供了多種不同形式的供料機構(gòu)，如圖4-8所示：4-8-a采用的是托盤式供料 形式；4-8-b采用的是轉(zhuǎn)盤式供料形式；4-8-c采用的是十字滑臺送料形式；在搭建自動化生產(chǎn)線時，可 根據(jù)不同場景的供料需求選擇相關(guān)供料模塊。 如圖4-8-a所示：托盤式供料臺機構(gòu)采用多層托盤結(jié)構(gòu)設(shè)計，托盤采用3×3排列設(shè)計，每個托盤可 放置多種不同屬性的物料，供料時，通過工業(yè)機器人直接在托盤上抓取。 如圖4-8-b所示：轉(zhuǎn)盤式供料底部裝有直流減速電機，作為旋轉(zhuǎn)動力，并通過緩沖裝置與送料盤內(nèi)部 的螺旋葉片連接，供料時，直流電機驅(qū)動螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，將物料送至出料口。 如圖4-8-c所示：十字滑臺機構(gòu)由2臺交流伺服電機，分別通過同步帶傳動的方式驅(qū)動兩根高精度滾 珠絲桿及滾珠式雙滑塊平面直線線性導軌，構(gòu)成X、Y兩軸定位裝置，在平面內(nèi)可完成各種高精度、高難 度的供料移動或加工傳動。

a.托盤式供料臺 b.轉(zhuǎn)盤式供料

c.十字滑臺

圖4-8供料裝置

6.傳送帶輸送分揀裝置

如圖4-9所示，在設(shè)備中的采用了步進電機和三相異步電動機電機加編碼器兩種不同驅(qū)動方式的傳送 帶，傳送帶運行時，物料可在傳送帶上進行自由定位，以滿足物料在不同位置的檢測，分揀，抓取等功能。 在傳送帶兩端處設(shè)計有擋料口，通過光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有三個出料槽，同時正對料槽位置 裝有推料氣缸，對不同類型的物料進行分揀。

圖4-9傳送帶輸送分揀裝置

7.智能檢測單元

在該設(shè)備中，以梅花型聯(lián)軸器作為物料的檢測對象，在智能生產(chǎn)設(shè)備中配置有傳感器檢測裝置，可檢測出聯(lián)軸器的高度，外徑大小以及緩沖墊顏色等屬性信息。

圖4-10 檢測分揀單元 機器視覺檢測系統(tǒng)主要由視覺光源、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機、視覺控制器、顯示器以及上位機軟件等部 分組成，在智能生產(chǎn)設(shè)備中可用視覺檢測系統(tǒng)檢測出物料的不同特征屬性。

                   a.工業(yè)相機            b.調(diào)焦鏡頭

c.光源     d.視覺控制器

e.軟件算法平臺

圖4-11視覺檢測系統(tǒng)

8.工業(yè)機械手裝置

在該設(shè)備中采用采用了工業(yè)機器人和直角坐標機械手兩種工業(yè)機械手裝置，工業(yè)機器人可選配不同品 牌的配置，該兩種機械手在系統(tǒng)中主要用于物料的搬運或者進行工件裝配等工作，可根據(jù)不通的功能需求， 進行組合或者功能互換。

a.工業(yè)機器人       b.直角坐標機械手

圖4-12 工業(yè)機械手裝置

工業(yè)機器人在搬運或裝配的過程中，根據(jù)不同的搬運對象或者不同的裝配流程，需要用到不同的夾具， 如圖4-13所示，該平臺配置了多種氣動手爪快換裝置，以滿足不同的工裝要求。

a.工業(yè)機器人側(cè)      b.直角坐標機械手側(cè)

圖4-13 快速換爪裝置

9.工件旋轉(zhuǎn)及翻轉(zhuǎn)裝置

工件在檢測或者進行裝配時，需要對工件進行不同角度的識別及校準，最后通過工業(yè)機器人和沖壓單 元進行裝配和沖壓。如圖4-14所示：旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可滿足工件在旋轉(zhuǎn)工作臺平面上任意角度的旋轉(zhuǎn)及位置校 準，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可滿足工件在垂直工作面上180度的翻轉(zhuǎn)                     

a.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)        b.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

圖4-14工件旋轉(zhuǎn)及翻轉(zhuǎn)裝置

10.沖壓裝置

在該設(shè)備中的供料裝置提供了兩種不同形式的沖壓機構(gòu)，如圖4-15所示：4-15-a采用的伸縮沖壓； 4-15-b 采用的是機械式?jīng)_壓；在搭建自動化生產(chǎn)線時，可根據(jù)不同沖壓加工場景選擇相關(guān)沖壓加工模塊。 如圖4-15-a所示：伸縮沖壓機構(gòu)主要包括伸縮滑動料臺，模擬沖頭和沖床,物料臺伸出/縮回氣缸等 組成。該裝置的主要功能是該把該單元物料臺上的工件（工件由抓取機械手裝置供料送來）送到?jīng)_壓機構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，等待機械手裝置取出。 如圖4-15-b所示：機械沖壓機構(gòu)主要由旋轉(zhuǎn)部件、模具、自動沖壓部件等部分組成，可根據(jù)加工要 求通過步進電機的轉(zhuǎn)動完成旋轉(zhuǎn)部件中多形狀沖壓模具的更換動作，并通過氣動定位系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)模塊進行 精確定位；最后利用氣液增壓缸以及冷沖壓模具的聯(lián)合動作對物料進行精密沖壓。

a.伸縮式?jīng)_壓機構(gòu)     b.轉(zhuǎn)塔沖壓機構(gòu)

圖4-15 沖壓裝置

11.倉庫裝置

在該設(shè)備中的提供了兩種不同形式的倉庫單元，如圖4-16所示：4-16-a采用的是平面式倉庫；4-16-b 采用的是直入式立體倉庫；在搭建自動化生產(chǎn)線時，可根據(jù)不同存儲管理場景選擇相關(guān)的倉庫模塊。 如圖4-16-a所示，該倉庫裝置采用5層6列的梯形結(jié)構(gòu)設(shè)計，在每一層的庫位中，可放置3個物料 托盤，每個托盤可放置兩種不同屬性的物料，在出入庫時，通過機械手不同的夾具，對托盤或者直接對物 料進行出入庫的搬運。 如圖4-16-b所示，該立體倉庫主要由貨架和堆垛機兩大部分組成，貨架采用3層×3列設(shè)計，堆垛機 的橫軸和豎軸機械傳動采用高精密的步進電機驅(qū)動，配以先進地機械設(shè)計、精密的機械加工及裝配，通過 平行和上下移動，將物料平穩(wěn)精確的送入指定庫位。

a.平面階梯式立體倉庫   b.直入式立體倉庫

圖4-16立體倉庫

在物料托盤中嵌入了RFID電子標簽、條形碼或二維碼圖形標簽，可以對倉庫的物料進行數(shù)據(jù)化信息管理，在讀寫信息時，可通過RFID讀寫控制器或掃碼槍操作進行信息的錄入和讀取，實現(xiàn)倉儲的智能化、 信息化管理。

四、主要技術(shù)

表1：配套工具

表2：隨機技術(shù)文件配置

 五、機電設(shè)備的裝配與調(diào)整項目

（一）選用該裝置配置的機電設(shè)備部件、氣缸、直流電機、步進電機、伺服電機、傳感器等器件可完成下列機電設(shè)備組裝工作任務(wù)：

1.機械識圖與裝配工藝的編寫；

2.轉(zhuǎn)盤供料機構(gòu)的裝配與調(diào)整；

3.托盤供料機構(gòu)的裝配與調(diào)整；

4.十字滑臺機構(gòu)的裝配與調(diào)整；

5.皮帶輸送機的裝配與調(diào)整；

6.物件分揀機構(gòu)的裝配與調(diào)整；

7.直角坐標機械手機構(gòu)裝配與調(diào)整；

8.工業(yè)機器人單元的定位安裝調(diào)整；

9.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的組裝與調(diào)整；

10.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的組裝與調(diào)整；

11.伸縮式?jīng)_壓機構(gòu)的裝配與調(diào)整；

12.磚塔沖壓機構(gòu)的裝配與調(diào)整

13.智能立體倉庫機構(gòu)的裝配與調(diào)整；

14.自動生產(chǎn)線設(shè)備組裝與調(diào)整。

（二）氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項目：

選用該裝置配置的單出桿氣缸、氣動手爪、旋轉(zhuǎn)氣缸、氣動快換機構(gòu)等氣動執(zhí)行元件和單控電磁換向 閥、雙控電磁換向閥和磁性開關(guān)等氣動控制元件，可完成下列氣動技術(shù)的工作任務(wù)：

1.氣動方向控制回路的安裝與調(diào)試；

2.氣動速度控制回路的安裝與調(diào)試；

3.氣動擺動控制回路的安裝與調(diào)試；

4.氣動順序控制回路的安裝與調(diào)試；

5.氣動快換控制回路的安裝與調(diào)試；

6.氣動系統(tǒng)安裝與調(diào)試；

（三）電氣控制電路的安裝與調(diào)試：

選用該裝置配置的PLC可編程控制器控制、變頻器、步進電機和伺服電機驅(qū)動控制系統(tǒng)和指令開關(guān)、 傳感器等，可完成下列電氣控制電路的安裝與調(diào)試工作任務(wù)：

1.供料單元控制電路的連接與調(diào)試；

2.十字滑臺單元電路的連接與調(diào)試；

3.變頻器驅(qū)動的輸送分揀控制電路的連接與調(diào)試；

4.步進電機驅(qū)動的輸送分揀控制電路的連接與調(diào)試；

5.直角坐標機械手電氣控制電路的連接與調(diào)試；

6.工業(yè)機器人單元控制電路的連接與調(diào)試；

7.工件旋轉(zhuǎn)單元控制電路的連接與調(diào)試；

8.工件翻轉(zhuǎn)單元控制電路的連接與調(diào)試；

9.工件伸縮沖壓單元控制電路的連接與調(diào)試；

10.工件轉(zhuǎn)塔沖壓單元控制電路的連接與調(diào)試；

11.智能立體倉庫單元電路的連接與調(diào)試；

12.視覺識別系統(tǒng)電路的連接與調(diào)試；

13.掃碼槍與RFID信息讀寫系統(tǒng)電路的連接與調(diào)試；

14.通用機電設(shè)備整機控制電路的連接與調(diào)試；

（四）機電設(shè)備程序控制與調(diào)試項目

1.供料單元PLC控制程序編寫與調(diào)試；

2.十字滑臺單元的PLC定位控制程序編寫與調(diào)試；

3.三相異步電機驅(qū)動的輸送分揀單元PLC控制編寫與調(diào)試；

4.步進電機驅(qū)動的輸送分揀PLC控制編寫與調(diào)試；；

5.直角坐標機械手PLC控制程序編寫與調(diào)試；

6.工業(yè)機器人單元PLC控制程序編寫與調(diào)試；

7.工件旋轉(zhuǎn)單元PLC控制程序編寫與調(diào)試；

8.工件翻轉(zhuǎn)單元PLC控制程序編寫與調(diào)試；

9.工件伸縮沖壓單元PLC控制程序編寫與調(diào)試；

10.工件轉(zhuǎn)塔沖壓單元PLC控制程序編寫與調(diào)試；

11.立體倉庫單元PLC控制程序編寫與調(diào)試；

12.視覺識別系統(tǒng)流程編輯、PLC程序編寫與調(diào)試；

13.掃碼槍與RFID信息讀寫系統(tǒng)PLC程序編寫與調(diào)試；

14.通用機電設(shè)備整機PLC控制程序編寫與調(diào)試；

（五）通用機電設(shè)備安裝與調(diào)試實訓裝備用于可考察的職業(yè)能力：

1.機械識圖能力

2.機械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力；

3.機電設(shè)備的安裝與調(diào)試能力；

4.電路安裝能力；

5.氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力；

6.通用機電設(shè)備的控制程序的編寫與調(diào)試能力；

7.自動控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力。