一种用于学习分拣操作的教学实训装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种供教学或训练用的模拟机，具体涉及到一种用于学习分拣操作的教学实训装置。


背景技术：

2.机械生产是我国的支柱产业，目前，我国的高等教育存在着重理论轻实践的现象，而事实上讲，实践教学在人才培养中占有举足轻重的地位，为了提高学生的动手能力和培养学生的学习情绪，就需要在实践教学方面下功夫，使学生有更多的机会在学校学习期间接受实践教学。
3.教学培训设备是一种能够让学员自己动手验证教学实验的教学设备，其通过典型的工业自动化控制任务的实施而使培训学员更加容易地掌握自动化知识。现有的自动化教学设备一般只使用灯泡亮灭代替机械相关的动作，少于利用电气控制，对于很多复杂的控制难以实现，没有机械动作，学员无法直观地观察机械作动过程，教学效果差。
4.教学培训设备中材料分拣实训装置是学生学习物料分拣原理及结构的讲解和控制方法应用的教学实训装置。现有技术中的教学用材料分拣单元的实训装置分拣种类不多、结构简单、组合逻辑性不强，控制方式单一，不能满足教学的要求和培训大纲的需求，不能提升学生的多种思维能力。
5.随着物流技术的发展，各种自动化和智能化的分拣设备逐步应用，例如翻盘式分拣机、滑块式分拣机、agv分拣机器人等。同时，在物流教学领域，需要大量的实际应用物流设备用于实训教学，通常学校根据需要搭建实训基地，并且采购物流设备用以教学。但现有实际应用的物流设备大多难以改造和搬迁，并不适合学校教学工作。
6.目前，在学校教学过程中，机电一体化、电气自动化等专业开设的自动控制、工业网络类课程，有必要依托实训平台，采用理实一体的授课方式，使学生更直观、生动地理解和掌握相关技术，并能有效提高动手操作和现场调试的能力，为将来走上工作岗位打下良好的基础。
7.但是，对于传统的实训平台，首先，存在设备选型过时、通用性和实用性不够的问题，比如过于偏向教学，选用s7
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200plc控制，而该型plc已濒临停产。s7
‑
1200plc作为200系列的替代产品，编程风格与200系列差距较大，与主流产品300、400系列相近。
8.第二，传统的实训平台，存在与实际工业控制进程脱节的现象，比如侧重单机控制等基础练习，而忽视了网络通信和组件的应用。
9.第三，对硬件连接和编程调试的综合运用结合不够，不具备分组分岗教学的条件。如偏重于编程，缺少系统设计、线路连接等实操过程；或偏重于实操，缺少软件开发和现场调试等环节，不便于系统学习、掌握该技术。
10.第四，现有的大学生试验装置平台所设计的实验内容与真实工业控制领域的生产活动具有明显的差异，导致学生在实训过程中不能很好地对plc在工业控制领域中的作用进行有效的了解和认知，缺乏真实感的实训过程也使得同学们在实训过程中失去兴趣。


技术实现要素：

11.本实用新型要解决的技术问题在于提供一种用于学习分拣操作的教学实训装置，通过本装置加强认识和了解plc在气动自动控制中的应用方法，为今后使用更复杂的plc控制打下坚实的基础。
12.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
13.一种用于学习分拣操作的教学实训装置，包括平台以及设于平台上的进料检测机构、搬运机构和分拣机构；
14.所述进料检测机构包括物料台，物料台的顶部设有物料储存筒和可将物料从物料储存筒底部出料口横向推出的推杆气缸；同时，该出料口处还设有用于检测物料属性的传感器；
15.所述搬运机构设于所述进料检测机构和所述分拣机构之间，包括磁耦式无杆气缸，所述磁耦式无杆气缸的活动部上连接有用于抓取物料的第一真空吸盘；
16.所述分拣机构包括传送带和设于传送带旁的旋转分拣机构及多个物料放置筒；
17.还包括有气动驱动模块和plc控制模块；所述进料检测机构、搬运机构和分拣机构中的动作部件均各自连接一个气动驱动模块，所述plc控制模块与所有气动驱动模块和传感器相连。
18.作为上述方案的进一步技术方案，所述第一真空吸盘与所述磁耦式无杆气缸的活动部之间设有第一滑台气缸；所述第一滑台气缸的一端通过第一连接件与所述磁耦式无杆气缸的活动部连接，所述第一滑台气缸的另一端通过第二连接件与所述第一真空吸盘的顶部固定连接。
19.作为上述方案的进一步技术方案，所述旋转分拣机构包括桁架、可在桁架顶部滑动运动的旋转气缸和用于将传送带上的物料抓取到物料放置筒内的第二真空吸盘；所述第二真空吸盘与所述旋转气缸之间设有第二滑台气缸；所述第二滑台气缸的一端通过第三连接件 与所述旋转气缸的活动部连接，所述第二滑台气缸的另一端通过第四连接件与所述第二真空吸盘的顶部固定连接。
20.作为上述方案的进一步技术方案，所述旋转气缸的底部设有滑块，所述桁架顶部设有可容纳该滑块的滑槽；所述旋转气缸的底部还设有可在桁架顶部滚动的滚轮和用于驱动该滚轮的驱动电机。
21.作为上述方案的进一步技术方案，所述传感器包括磁性传感器和色标传感器。
22.作为上述方案的进一步技术方案，还包括有显示器，所述显示器与所述plc控制模块相连，所述显示器用于显示各动作部件及传感器的实时信息。
23.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本实用新型采用了不同类型的气动驱动元件，如推杆气缸、真空吸盘、滑台气缸、磁耦式无杆气缸、旋转气缸、传送带、电机等，种类丰富，可使学员接触到不同类型的电气元件，大大丰富实训内容，接触面广，实用性强；再配合plc控制模块，可加强各电气元件的自动化控制，提高认知，使实训内容丰富有趣；本实用新型可弥补现有实训条件的不足，使学生在实训过程中能对plc在工业控制领域中的作用进行有效的了解和认知，提升学生的学习兴趣；同时，此设备兼具气动系统设计、机械抓取设计、plc系统控制技术等，旨在于提高当代大学生在工程训练中的综合设计能力，同时使学生了解在工业生产中气动控制设备的作用。
附图说明
24.图1为本实用新型的结构示意图。
25.图中各标号的释义为：平台1，物料台2，推杆气缸3，物料储存筒4，第一真空吸盘5，第一连接件6，第一滑台气缸7，第二连接件8，磁耦式无杆气缸9，物料10，活塞杆11，支撑座12，旋转气缸13，第三连接件14，第一物料放置筒15，第二物料放置筒16，第三物料放置筒17，桁架18，电机19，传送带20，第二滑台气缸21，第四连接件22，第二真空吸盘23。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以便对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。
27.显然，对这些实施例的说明是示意性的，并不构成对本实用新型的具体限定，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的优选实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
28.本实用新型所述的一种用于学习分拣操作的教学实训装置包括平台1以及设于平台1上的进料检测机构、搬运机构和分拣机构。
29.所述进料检测机构包括物料台2、推杆气缸3、物料储存筒4和多个用于检测物料10属性的传感器。所述物料台2固定安装于平台1上，物料台2的顶部具有一个向上凸出的“门”形支撑框，所述物料储存筒4安装于该“门”形支撑框上，且该“门”形支撑框的顶部具有可供物料储存筒4内的物料10落下的通孔。所述推杆气缸3横向安装于物料台2的顶部，推杆气缸3的活动端朝向“门”形支撑框的通槽并指向从物料储存筒4内落下的物料10，推杆气缸3可将从物料储存筒4内落下的物料10从“门”形支撑框内推出，利于传感器的检测。在该物料10推出处设置多个传感器，本实用新型主要是采用磁性传感器和色标传感器用于检测物料10的属性，以便于后续的分类及分拣。磁性传感器用于检测物料10是否为金属，色标传感器用于检测物料10的颜色。
30.所述搬运机构设于所述进料检测机构和所述分拣机构之间，包括磁耦式无杆气缸9、第一滑台气缸7和第一真空吸盘5。两个支撑座12固定安装于平台1上并分设于磁耦式无杆气缸9的两端，用于支撑磁耦式无杆气缸9。磁耦式无杆气缸9的活塞杆11的端部固定于支撑座12的上部。所述第一真空吸盘5与所述磁耦式无杆气缸9的活动部之间设有第一滑台气缸7；所述第一滑台气缸7的一端通过第一连接件6与所述磁耦式无杆气缸9的活动部连接，所述第一滑台气缸7的另一端通过第二连接件8与所述第一真空吸盘5的顶部固定连接。第一滑台气缸7用于调整第一真空吸盘5的高度，待第一真空吸盘5稳固抓取物料10后，通过磁耦式无杆气缸9的动作将物料10转运到分拣机构上去。
31.所述分拣机构包括传送带20和设于传送带20旁的旋转分拣机构及多个物料放置筒。用于驱动传送带20的电机19设于传送带20的下方，节约占地。所述旋转分拣机构包括桁
架18、可在桁架18顶部滑动运动的旋转气缸13和用于将传送带20上的物料10抓取到物料放置筒内的第二真空吸盘23。所述第二真空吸盘23与所述旋转气缸13之间设有第二滑台气缸21；所述第二滑台气缸21的一端通过第三连接件14与所述旋转气缸13的活动部连接，所述第二滑台气缸21的另一端通过第四连接件22与所述第二真空吸盘23的顶部固定连接。第二滑台气缸21用于调整第二真空吸盘23的高度，待第二真空吸盘23稳固抓取住传送带20上的物料10后，沿桁架18移动旋转气缸13，调整第二真空吸盘23的位置，然后使旋转气缸13旋转动作，将第二真空吸盘23向后旋转于物料放置筒的正上方，之后将已被检测分类的物料10放置于对应的物料放置筒内，完成分拣。本实用新型共设置了三个物料放置筒，分别为第一物料放置筒15、第二物料放置筒16和第三物料放置筒17，物料放置筒的数量可根据分类规则增加或减少。
32.旋转气缸13与桁架18之间的相对滑动运动可通过设置另一个磁耦式无杆气缸来实现。也可在所述旋转气缸13的底部设有滑块，所述桁架18顶部设有可容纳该滑块的滑槽，所述旋转气缸13的底部还设有可在桁架18顶部滚动的滚轮和用于驱动该滚轮的驱动电机。前一种驱动方式运行精度更高，但费用更高，编程更复杂，后一种驱动方式造价低廉，控制方便，但精度略差。两者应根据实际教学需要进行选择。
33.本实用新型还包括有气动驱动模块和plc控制模块；所述进料检测机构、搬运机构和分拣机构中的动作部件均各自连接一个气动驱动模块，具体的，推杆气缸3、第一真空吸盘5、第一滑台气缸7、磁耦式无杆气缸9、旋转气缸13和第二真空吸盘23各分别连接有一个气动驱动模块，本实用新型所述的气动驱动模块均为电磁换向阀，电磁换向阀结构简单，性能稳定，且运用广泛，非常适于教学使用。本实用新型还配套设置有空气压缩机为整个装置提供气源动力。所有的电磁换向阀和传感器均与所述plc控制模块相连，由plc控制模块统一控制，还可外接一个显示器与plc控制模块相连，用于显示各动作部件及传感器的实时信息。
34.本实用新型的工作原理为，根据分类规则设定plc控制模块的相应程序，例如，检测物料是金属还是塑料，塑料物料10是红色还是绿色，由此，物料被分为三种类型：金属物料10，红色塑料物料10，绿色塑料物料10。然后将包含这三种类型的混合种类的物料10放置于物料储存筒4内，由推杆气缸3依次推出并经传感器检测。被检测分类后的物料10的属性被记录在plc控制模块内。然后，经搬运机构将物料台2上的物料10搬运至传送带20上随传送带20运输，之后，plc控制模块控制第二滑台气缸21和第二真空吸盘23抓取被记录的物料，经旋转气缸13旋转后放置于规划的物料放置筒内，完成分拣。例如，第一物料放置筒15用于放置金属物料10，第二物料放置筒16用于放置红色塑料物料10，和第三物料放置筒17用于放置绿色塑料物料10。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，
也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之类。