一種基于生產線式的模塊化教學液壓氣動綜合實訓臺的制作方法

本發明涉及實踐教學實訓設備技術領域，尤其涉及一種基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺。

背景技術：

隨著職業教育的不斷發展，越來越多的學生選擇職業教育掌握一門技術以適應工作崗位的需要，而機電產品在國民經濟及國防建設中的重要地位，使得機電產品的加工生產技能為越來越多的人所青睞。因此，在各大、中專院校均開設有液壓或氣壓傳動試驗課程。此外，現代工業水平的發展與進步也急需工廠的企業主對一線員工進行機電產品加工技能培訓，以滿足人們日益提高的生產、生活水平的需要。由此，出現了一系列用于教學的液壓或氣動裝置，但這些裝置一般為單機設備，只能演示一個生產流程的一部分，如注塑機只能演示由供料到產出注塑成品的過程。

市場上大多數用于教學的液壓或氣動裝置以液壓氣動元件實訓為主，控制對象單一，學生實訓時直觀性差，知識應用單一化，且由于是單機演示，因此很難實現機-電-氣一體化綜合應用，完成生產線式的實訓流程。

因此，現有技術還有待發展。

技術實現要素：

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，旨在解決現有液壓氣動實訓裝置控制對象單一，學生實訓時直觀性差且難以實現機-電-氣一體化綜合應用的問題。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其中，包括：依次設置的液壓注塑機組件；

搬運機械手組件；

堆垛機械手組件；

及堆垛區；

所述液壓注塑機組件用于將物料進行攪拌，并進行注塑、冷卻后，得到注塑物料；所述搬運機械手組件用于將所述獲取的注塑物料搬運放置于料筒區的指定料筒中；所述碼垛機械手組件用于將所述料筒區的物料抓取放置于所述堆垛區并進行有序堆垛；所述液壓注塑機組件、所述搬運機械手組件、所述堆垛機械手組件分別與主控計算機連接。

所述的基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其中，所述液壓注塑機組件具體包括：

第一本體；

設置在所述第一本體前正面板上的多個用于收納歸置元件的元件收納盒；

設置在所述第一本體前正面板上并設于所述元件收納盒上方的、用于控制所述液壓注塑機組件的第一電控裝置；

設置在所述第一本體左側面板上用于提供液壓動力的液壓站；

設置在所述第一本體正面板上的、用于生產注塑物料成品的注塑機；

設置在所述第一本體頂面板上的、用于驅動液壓缸將注塑物料成品頂起的液壓元件裝調板；

其中，所述第一電控裝置與所述主控計算機通過有線或無線通訊連接。

所述的基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其中，所述搬運機械組件具體包括：

第二本體；

設置在所述第二本體前正面板上的多個用于收納歸置元件的元件收納盒；

設置在所述第二本體前正面板上并設于所述元件收納盒上方的、用于控制所述搬運機械手組件的第二電控裝置；

設置在所述第二本體正面板上的、用于將物料搬運至指定的位置的搬運機械手；

設置在所述第二本體頂面板上的、用于調節驅動搬運機械手完成搬運動作的第二電控元件區；

其中，所述第二電控裝置與所述主控計算機通過有線或無線通訊連接。

所述的基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其中，所述碼垛機械手組件具體包括：

第三本體；

設置在所述第三本體前正面板上的多個用于收納歸置元件的元件收納盒；

設置在所述第三本體前正面板上并設于所述元件收納盒上方的、用于控制所述堆垛機械手組件的第三電控裝置；

設置在所述第三本體正面板上的、用于將所述料筒區的物料抓取放置于所述堆垛區并進行有序堆垛的堆垛機械手；

設置在所述第三本體頂面板上的、用于調節驅動碼垛機械手完成碼垛動作的第三電控元件區；

其中，所述第三電控裝置與所述主控計算機通過有線或無線通訊連接。

所述的基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其中，所述堆垛區設置為九宮格的形式。

所述的基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其中，所述搬運機械手具體包括；

搬運機械手；

設置于所述第二本體正面板上的、用于將搬運機械手移動到指定位置的絲桿滑塊機構及與其連接的限位開關；

設置于所述絲桿滑塊機構上方的、用于配合搬運機械手完成上升動作的薄型氣缸；與薄型氣缸上部相連的、用于配合搬運機械手完成旋轉動作的旋轉氣缸；與旋轉氣缸上部相連的、用于配合搬運機械手完成伸縮動作的第一伸縮氣缸和第二伸縮氣缸；及與所述第一伸縮氣缸上部相連的、用于夾取注塑物料的手指氣缸。

所述的基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其中，所述第一電控裝置、第二電控裝置、第三電控裝置均包括繼電器控制系統和PLC控制系統。

所述的基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其特征在于，所述主控計算機在所述液壓注塑機組件、所述搬運機械手組件、所述堆垛機械手組件中的任一操作出現錯誤或故障時即發出警告并提示正確的操作步驟。

有益效果：本發明提供的一種基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，通過依次設置液壓注塑機組件、搬運機械手組件、堆垛機械手組件及堆垛區。其中，所有元件均采用實際工業用件，高度仿真企業實際生產應用，在教學內容上能夠覆蓋液壓與氣壓傳動技術課程的教學知識點，實現了知識學習與實踐應用的結合；可根據實際教學內容，進行單項或整線教學，教學項目靈活多變，設備損耗小，維護費用低，減少耗材費用；在電控裝置設置繼電器硬件電路系統和PLC智能控制電路系統，可由淺入深地培養學生自動化設備的實際操作能力、設計能力以及機、電、液、氣一體化技術綜合運用能力。

附圖說明

圖1為本發明所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺整體結構示意圖。

圖2為本發明所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺較佳實施例的功能結構示意圖。

圖3為本發明所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺較佳實施例中搬運機械手臺的功能結構示意圖。

具體實施方式

本發明提供一種基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺。為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

請參考圖1，其為本發明所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺整體結構示意圖。如圖1所示，所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺整體結構，包括：

依次設置的液壓注塑機組件10；

搬運機械手組件20；

堆垛機械手組件30；

及堆垛區40；

所述液壓注塑機組件10，用于將由供料區落入漏斗的物料進行攪拌，并向合模注塑區供料，經注塑、冷卻后，獲取注塑物料；所述搬運機械手組件20用于將所述獲取的注塑物料搬運放置于料筒區的指定料筒中；所述碼垛機械手組件30用于將所述料筒區的物料抓取放置于所述堆垛區40并進行有序堆垛；

所述液壓注塑機組件10、所述搬運機械手組件20、所述堆垛機械手組件30分別與主控計算機連接。

優選地，所述注塑物料參數為：長=40mm；寬=40mm；高=40mm，所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺的參考參數為：長=2410mm；寬840mm；高=1240mm。

具體實施時，所述液壓注塑機組件10使用注塑機實現注塑件的生產，然后搬運機械手組件20將注塑機上的注塑件搬運至堆垛機械手組件的料筒中，再由碼垛機械手將注塑件放置到碼垛碼垛區40，并按設置的九宮格進行擺放。其中，本發明的各個組件可以單獨使用，也可以聯合起來一起使用。例如，一套生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺的液壓注塑機組件、搬運機械手組件、堆垛機械手組件可以相應安排三名學生進行操作，并搭配一臺主控計算機用于軟件仿真操作并由一名學生操作。這樣，每4人為一組進行分組教學，就能實現人手一臺操作設備。具體地，所述主控計算機在所述液壓注塑機組件、所述搬運機械手組件、所述堆垛機械手組件中的任一操作出現錯誤或故障時即發出警告并提示正確的操作步驟。這樣，教師在安排練習項目時可嚴格按計劃實施實踐教學，學生輪換設備進行練習操作，提高學生的技能操作能力。

進一步地，請參閱圖2，其為本發明所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺較佳實施例的功能結構示意圖。如圖2所示，所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，其中，所述液壓注塑機組件具體包括：

第一本體；

設置在所述第一本體前正面板上的多個用于收納歸置元件的元件收納盒50；

設置在所述第一本體前正面板上并設于所述元件收納盒上方的、用于控制所述液壓注塑機組件的第一電控裝置140

設置在所述第一本體左側面板上用于提供液壓動力的液壓站120；

設置在所述第一本體正面板上的、用于生產注塑物料成品的注塑機110；

設置在所述第一本體頂面板上的、用于驅動液壓缸將注塑物料成品頂起的液壓元件裝調板130；

其中，所述第一電控裝置140與所述主控計算機通過有線或無線通訊連接。

具體實施時，注塑機110上的注塑供料區將從漏斗落入的物料進行攪拌，并向合模注塑供料，經過注塑，冷卻后，定模底下的液壓站120將注塑好的物料頂起，而在注塑生產過程中則可以通過液壓元件裝調板130調節液壓改變驅動力，并通過第一電控裝置140控制注塑過程。此外，可根據實訓項目需求，從元件收納部50中選擇相應的氣動元件安裝在該區域，用以驅動機械手完成相應動作。

進一步地，請參閱圖2，如圖2所示，所述搬運機械手組件20包括：

第二本體；

設置在所述第二本體前正面板上的多個用于收納歸置元件的元件收納盒50；

設置在所述第二本體前正面板上并設于所述元件收納盒上方的、用于控制所述搬運機械手組件的第二電控裝置230；

設置在所述第二本體正面板上的、用于將物料搬運至指定的位置的搬運機械手210；

設置在所述第二本體頂面板上的、用于調節驅動搬運機械手完成搬運動作的第一氣動元件裝調板220；

其中，所述第二電控裝置230與所述主控計算機通過有線或無線通訊連接。

更進一步地，如圖3所示，所述搬運機械手210具體包括：

搬運機械手；

設置于所述第二本體正面板上的、用于將搬運機械手移動到指定位置的絲桿滑塊機構211及與其連接的限位開關212；設置于所述絲桿滑塊機構211上方的、用于配合搬運機械手完成上升動作的薄型氣缸213；與薄型氣缸213上部相連的、用于配合搬運機械手完成旋轉動作的旋轉氣缸214；與旋轉氣缸214上部相連的、用于配合搬運機械手完成伸縮動作的第一伸縮氣缸215和第二伸縮氣缸216；及與所述第一伸縮氣缸215上部相連的、用于夾取注塑物料的手指氣缸217。

具體實施時，搬運機械手臺210中部的絲桿滑塊機構211與限位開關212將搬運機械手移動到指定位置，此時設置于絲桿滑塊機構211上方的薄型氣缸213上升而第一伸縮氣缸215伸出、手指氣缸217夾取注塑區注塑完成的物料，并放到指定限位開關212所在顏色檢測區，對物料進行顏色檢測，物料顏色檢測完畢后，通過搬運機械手臺210中與薄型氣缸213上部相連的旋轉氣缸214將搬運機械手旋轉180度，此時薄型氣缸213下降而手指氣缸217松開物料，根據不同顏色的物料將物料放置料筒區的指定料筒中，放置完物料后，第二伸縮氣缸216帶動第一伸縮氣缸縮回、旋轉氣缸214旋轉回原位，等待下一次搬運。在搬運機械手操作過程中可以通過第一氣動元件裝調板220調節驅動力，并通過第二電控裝置230控制搬運過程。

進一步地，請繼續參閱圖2，如圖2所示，所述碼垛機械手組件30具體包括：

第三本體；

設置在所述第三本體前正面板上的多個用于收納歸置元件的元件收納盒50；

設置在所述第三本體前正面板上并設于所述元件收納盒上方的、用于控制所述堆垛機械手組件的第三電控裝置340；

設置在所述第三本體正面板上的、用于將所述料筒區的物料抓取放置于所述堆垛區并進行有序堆垛的堆垛機械手320；

設置在所述第三本體頂面板上的、用于調節驅動碼垛機械手完成碼垛動作的第二氣動元件裝調板330；

其中，所述第三電控裝置340與所述主控計算機通過有線或無線通訊連接

具體實施時，碼垛機械手320通過吸嘴和伸縮氣缸（未標記）的配合將物料從料筒區中取出。利用旋轉氣缸（未標記）和兩個滑塊氣缸（未標記），將不同顏色的物料在碼垛區350根據顏色不同進行九宮格有序擺放。在碼垛機械手操作過程中可以通過第二氣動元件裝調板330調節驅動力，并通過第三電控裝置340控制碼垛過程。

進一步地，如圖2所示，所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，所述第一電控裝置140、第二電控裝置230、第三電控裝置340均包括繼電器控制系統和PLC控制系統。本發明中所述實訓臺的電控裝置具有PLC控制系統和繼電器控制系統兩套控制系統：PLC控制系統和繼電器控制系統。PLC控制系統可集中實現整個實訓臺上的運作流程，通過機械手區與電控元件區端子排之間的接線，構成信號采集回路以及控制回路，結合實訓臺上的操作按鈕組實現自動操作；繼電器控制系統可以在學員初學過程中使用，結合繼電器按鈕組，逐個學習動作原理，或者給予沒學過PLC控制的學員學習，繼電器控制系統同時也可以結合其他氣動元件，完成各個實訓臺上的運作流程。

可見，由于本發明來源于實踐教學實訓裝備的需要，因此所述基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺采用注塑件從注塑、搬運到碼垛整線生產工藝過程的實踐教學總項目流程，適用于液壓傳動技術、氣壓傳動技術、繼電器硬件電路、PLC控制技術以及機、電、液、氣一體化控制技術等基礎課程的實踐教學。此外，由于所有元件均采用實際工業用件，因此整個過程高度仿真模擬工廠生產線操作流程，并且多機一體的裝置大大增強了演示教學的直觀性、靈活性和綜合性。

綜上所述，本發明所述的基于生產線式的模塊化液壓氣動綜合實訓臺，采用的技術手段涉及液壓傳動技術、氣壓傳動技術、傳統電控技術、PLC控制技術等，與現有技術相比具有如下優勢：1）設備性價比高，本發明所述的綜合實訓臺集成了液動、氣動、電控、網絡通訊等多門基礎課程教學內容，相比于當前市場上眾多的單一實訓臺，實踐項目涵蓋的知識面更寬，實踐操作更簡單直觀，但成本較低，從而可從根本上解決各類職業院校經費不足的現狀；2）可實現教學項目生產線式進行，即教學項目的企業化、柔性化和整線化，本發明所述的綜合實訓臺選用典型的注塑機液壓系統、氣動機搬運機械手及氣動碼垛機械手為實訓臺，結合硬件電路控制技術和PLC智能控制技術，實訓項目可先單一液壓或氣動系統實訓，再到整條生產線實訓，實現高仿真企業項目為主、靈活性強、學生動手機會多，深入培養學生實際操作能力、實驗設計能力以及機、電、液一體化的綜合運用能力；3）本發明各個實訓臺可以單獨使用，又可以聯合起來一起使用。

可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及本發明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。