型工业4.0模拟实训考核系统

 一、实训考核装置的结构和工作过程

在铝合金导轨式实训台上安装大工件出料装置、伺服搬运机械手、模拟冲床加工、小工件给料装配、自动传送分拣、6自由度工业机械手搬运、智能仓储入库等工作站，构成一个典型的机电一体化设备的机械平台；电气控制采用RS485串行通讯方式实现分布式的控制，从而组成自动加工、装配生产线，真实呈现自动生产线的柔性加工过程。

各工作站的结构和功能如下：

⑴ 供料站

供料站主要由料仓及料槽、推料气缸和物料台以及相应的传感器、电磁阀构成，如图1所示。

本站工作过程如下：系统启动后，推料气缸推出，把料槽中底层的工件推到物料台上工件抓取位。工件到位传感器检测到工件到位后，推出气缸气缸缩回。搬运站机械手伸出并抓取该工件，并将其运送往加工站。

⑵加工站

加工站主要由物料台、夹紧机械手、物料台伸出/缩回气缸、加工（冲压）气缸以及相应的传感器、电磁阀构成。

本站的功能是完成一个对工件的冲压加工过程，流程如下：

搬运站机械手把工件运送到物料台上→机械手指夹紧工件→物料台回到加工区域冲压气缸的下方→冲压气缸向下伸出冲压工件→完成冲压动作后向上缩回→冲压气缸缩回到位→物料台重新伸出→到位后机械手指松开→搬运站机械手伸出并夹紧工件，将其运送往装配站。

⑶装配站

装配站主要有供料单元、吸盘式装配单元、放料台以及相应的传感器、电磁阀构成。

本站功能是完成装配工序，即把黑色或白色两种小圆柱工件嵌入到大工件中的装配过程。

当搬运站的机械手把工件运送到装配站物料台上时，推料气缸伸出，使料槽中底层的小圆柱工件落到旋转供料台上，然后吸盘式装配机构伸出吸盘→抓取小圆柱→手爪提升→手臂伸出→手爪下降→手爪松开的动作顺序，把小园柱工件顺利装入大工件中，搬运站机械手伸出并抓取该工件，并将其运送往物料分解站。

⑷分拣站

分拣站主要有传送带、变频器、三相电机、推料气缸、电磁阀和定位光电传感器及区分黑白两种颜色的光纤传感器构成。

本站的功能是完成从装配站送来的装配好的工件进行分拣。当搬运站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区，如果进入分拣区工件为金属，由检测金属的电感式传感器作为1号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到1号槽里；如果进入分拣区工件为白色，则由检测白色物料的光纤传感器动作，作为2号槽推料气缸启动信号，将白色料推到2号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，由检测黑色的光纤传感器作为3号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到3号槽里。。自动生产线的加工结束。

⑸伺服输送机构

伺服输送机构主要有伺服电机、伺服电机驱动器、同步带式线性导轨、四自由度搬运机械手、电磁阀和原点定位开关构成。

本站的功能是完成向各个工作单元输送工件，系统分为四自由度抓取机械手单元和直线位移位置控制单元两部分，系统上电后，先执行回原点操作，当到达原点位置后，若系统启动，供料站物料台检测传感器检测到有工件时，机械手整体先提升到位后手爪伸出到位后手爪夹紧，手爪夹紧到位手爪开始缩会机械手整体下将到位后，步进电机开始工作按设定好的脉冲量到加工站。加工站到位后机械手整体提升，提升到位后手爪伸出伸出到位后机械手整体下降，下降到位后工件已放入加工站物料台上，然后手爪松开，松开到位后机械手回缩，等加工站加工完成后再将工件送到装配站和分拣站完成整个自动生产线加工过程。

（6）6自由度工业机械手搬运

由6自由度工业机械手本体（RV-2F-1D-S11）、工业机械手驱动器(CR751-D)、抓手输入输出电缆、I/O通讯模块、控制电缆、示教器、夹紧机械手相应的传感器、电磁阀构成。六轴机器人对经过检测分拣单元检测合格的工件进行搬运，搬运到智能仓库单元供入库。

(7)智能立体仓库

立体仓库装置为四层十六仓位库体，主要由机械部件、电气控制部件及上位机组态三部分组成。具备三维运动控制功能（X、Z轴完成仓位定位、Y轴完成物料放入与取出）；

机械部件为可拆装式模块化结构，由底板(由工业组合型铝型材组成)、库体（全铝结构）、垛手（全铝结构）、蜗轮传动部件、滚珠丝杠、光杠、异型铝材、气缸、手指及按钮角板等部分组成；

电气部件由西门子PLC（CPU226 DC/DC/DC，也可选配其它常用PLC）、步进电机、步进电机驱动器、单相漏电保护器、熔断器、开关电源、继电器、电感式接近开关、微型光电开关、行程开关、按钮、工程拖链及集成电缆接线系统等部分组成；

触摸屏组态监控使用MCGSTPC7062型触摸屏，在上位机上可进行各种功能设定及选择，并能实时监控仓库的状态并可对其进行控制。