光机电一体化实训考核装置试验台设备

发布日期：2025-05-23 11:38 点击次数：101

光机电一体化实训考核装置

设备外观

机电一体化实训考核装置

（图片仅供参考、以实际配置为准）

设备概述

机电一体化实训考核装置主要由实训台架、典型的机电一体化设备的机械部件，电气控制单元等组成。典型的机电一体化设备的机械部件主要包括供料机构、传送带输送分拣机构、工业机器人、直角坐标机械手、立体仓库以及可扩展的模拟生产设备实训模块等；电气控制单元主要有电源配电、PLC可编程控制器、触摸屏、变频器、步进电机控制、伺服电机控制、按钮指示灯、接线端子及各种检测传感器等部分组成。整体结构采用开放式和拆装式，可根据现有的机械部件，以模块化的方式组装和搭建具有生产功能的机电一体化智能生产线设备，也可添加其它机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的机电一体化智能生产线设备。

图1-2选择不同功能模块搭建不同生产功能的智能生产线设备

本实训装置适合中等职业学校的《机械技术》、《机电设备安装与维修》、《机电技术应用》、《电气运行与控制》、《电气技术应用》、《电气及PLC控制技术》、《可编程控制器技术》、《PLC及其应用》、《人机界面组态与应用》、《传感器检测与应用》、《工业机器人基础与应用》、《运动控制技术与应用》、《变频器技术及应用》、《电子电器应用与维修》等专业课程的实训教学。也适合中高职学校、职业培训学校、职教中心、鉴定站的PLC实操、技能鉴定考核。

技术参数

1、输入电源：三相五线制AC 380V±10% 50HZ

2、输入功率：≤2 kw

3、工作环境：1）温度：-10℃～+40℃ 2）相对湿度：≤90%（+20℃） 3）空气清洁，无腐蚀性及爆炸性气体，无导电及能破坏绝缘的尘埃

4、设备成套重量: 500kg

5、外形尺寸：

实训台1：长×宽×高=1200mm×800mm×925mm（大）

实训台2：长×宽×高=800mm×800mm×925mm （小）

实训台3：长×宽×高=800mm×800mm×925mm （小）

扩展实训台4：1200mm×800mm×925mm（大）

6、本质安全：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

功能特点

（1）设备台架

本设备以3张铝合金导轨式实训台为基础平台，整体外观采用双拼色搭配，主体面版采用深灰色，局部以黄色作为点缀。整体结构采用开放式和拆装式，框架结构主要采用70×70mm铝合金型材搭建而成，型材有圆角，型材凹槽有包边，型材桌面采用悬浮式工作台设计，桌面四周有圆角型材包边，支撑脚底部带有万向脚轮。实训台下方四周都采用封门设计，前后面板采用带锁的可拆卸结构设计，内部集成电源控制柜、资料夹、机器人控制柜以及气站单元等功能。实训台左右侧面板均设置了三个标准的电源插座、气源接口、网络接口，配电箱后侧均采用航空快插接口设计。

实训台可根据不同形式生产功能要求将多个实训台组合成不同长宽的基础工作面，然后在基础平台上根据现有的机械部件，以模块化的方式组装和搭建具有生产功能的机电一体化智能生产线设备，也可添加其它机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的机电一体化智能生产线设备。

图4-1 实训平台多种布局方式

实训台另外单独配套一张机械装调单元的工作台（工作台4），可用做于十字滑台、冲压机构等机械装调的工作台。如图4-2所示。

a）搭建前 b)搭建后

图4-2 机械装调工作台

实训台的控制单元采用网孔式抽屉，可根据不用的控制要求，选择或扩展相关的电气控制元器件，灵活的安装在抽屉网孔面上，自由搭建、布局灵活、扩展性和互换性强，实训操作时更加贴近工业自动化设备生产操作环境，如图4-3所示。

图4-3 网孔式抽屉

（2）电源供电

设备的配电箱位于实训台2的下方，电源供电采用配电箱集中配电方式，设备供电采用两组独立的供电进线方式，其中一组为三相五线制AC 380V的进线方式，电源进线经设备负荷开关再到三相漏电保护开关，最后经过各小型断路开关单独给设备各单元模块进行供电，配电箱后侧面板均采用航空快插接口设计，使各单元电源连接更加方便，灵活。配电箱中还配置一台直流开关稳压电源，输出为DC24V/10A,为系统提供稳定可靠的控制直流电源。另一组采用单相AC 220V的进线方式，给外围设备（计算机、线号机、小型气泵等）进行供电，供电接口位于设备的两侧。

图4-4 设备配电箱单元

（3）PLC、变频器及触摸屏模块

PLC、变频器及触摸屏控制系统模块可选配不同品牌的配置，选配型号参考配置清单中的选配表；人机界面采用昆仑通态7寸彩色触摸屏，配套安装支架，支架可固定与实训台架铝合金台面上。本设备中的PLC、变频器、按钮指示灯控制元件及其它电气元件均安装在网孔式抽屉中，可进行灵活的布局、安装、接线和扩展。

图4-5 控制系统网络拓扑图

（4）采用插接线一体化接线端子

本设备的PLC模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，控制元件电路均采用接插线一体化两用的接线端子。

当采用即插即用型端子插接方式接线时，可增强学生对PLC接线的认识，使用灵活，安装方便。当采用直接接线方式，则更加接近工厂实际，能更好的提高学生接线的动手能力。该接线端子还可根据不同的电气属性，选用不同颜色的安全插座，可进行灵活的组合和端子布局。既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。

图4-6 插接线一体化接线端子

（5）供料装置

在该设备中的供料装置提供了多种不同形式的供料机构，如图4-7所示：4-7-a采用的是托盘式供料形式；4-7-b采用的是转盘式供料形式；4-7-c采用的是十字滑台送料形式；在搭建自动化生产线时，可根据不同场景的供料需求选择相关供料模块。

如图4-7-a所示：托盘式供料台机构采用多层托盘结构设计，托盘采用3×3排列设计，每个托盘可放置多种不同属性的物料，供料时，通过工业机器人直接在托盘上抓取。

如图4-7-b所示：转盘式供料底部装有直流减速电机，作为旋转动力，并通过缓冲装置与送料盘内部的螺旋叶片连接，供料时，直流电机驱动螺旋叶片旋转，将物料送至出料口。

如图4-7-c所示：十字滑台机构由2台交流伺服电机，分别通过同步带传动的方式驱动两根高精度滚珠丝杆及滚珠式双滑块平面直线线性导轨，构成X、Y两轴定位装置，在平面内可完成各种高精度、高难度的供料移动或加工传动。

a）托盘式供料台 b)转盘式供料

c)十字滑台

图4-7供料装置

（6）传送带输送分拣装置

如图4-7所示，在设备中的采用了步进电机和三相异步电动机电机加编码器两种不同驱动方式的传送带，传送带运行时，物料可在传送带上进行自由定位，以满足物料在不同位置的检测，分拣，抓取等功能。在传送带两端处设计有挡料口，通过光电传感器检测物料；传送带上装有三个出料槽，同时正对料槽位置装有推料气缸，对不同类型的物料进行分拣。

图4-8传送带输送分拣装置

（7）智能检测单元

在该设备中，以梅花型联轴器作为物料的检测对象，在机电一体化生产设备中配置有传感器检测装置，可检测出联轴器的高度，外径大小以及缓冲垫颜色等属性信息。

图4-9 传送带输送分拣装置

（8）工业机械手装置

在该设备中采用采用了工业机器人和直角坐标机械手两种工业机械手装置，工业机器人可选配不同品牌的配置，该两种机械手在系统中主要用于物料的搬运或者进行工件装配等工作，可根据不通的功能需求，进行组合或者功能互换。

a）工业机器人 b)直角坐标机械手

图4-10 工业机械手装置

工业机器人在搬运或装配的过程中，根据不同的搬运对象或者不同的装配流程，需要用到不同的夹具，如图4-10所示，该平台配置了多种气动手爪快换装置，以满足不同的工装要求。

a）工业机器人侧 b)直角坐标机械手侧

图4-11 快速换爪装置

（9）工件旋转及翻转装置

工件在检测或者进行装配时，需要对工件进行不同角度的识别及校准，最后通过工业机器人和冲压单元进行装配和冲压。如图4-11所示：旋转机构可满足工件在旋转工作台平面上任意角度的旋转及位置校准，翻转机构可满足工件在垂直工作面上180度的翻转。

a）旋转机构 b)翻转机构

图4-12 工件旋转及翻转装置

（10）冲压装置

在该设备中的供料装置提供了两种不同形式的冲压机构，如图4-13所示：4-13-a采用的伸缩冲压；4-13-b采用的是机械式冲压；在搭建自动化生产线时，可根据不同冲压加工场景选择相关冲压加工模块。

如图4-13-a所示：伸缩冲压机构主要包括伸缩滑动料台，模拟冲头和冲床,物料台伸出/缩回气缸等组成。该装置的主要功能是该把该单元物料台上的工件（工件由抓取机械手装置供料送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，等待机械手装置取出。

如图4-13-b所示：机械冲压机构主要由旋转部件、模具、自动冲压部件等部分组成，可根据加工要求通过步进电机的转动完成旋转部件中多形状冲压模具的更换动作，并通过气动定位系统对旋转模块进行精确定位；最后利用气液增压缸以及冷冲压模具的联合动作对物料进行精密冲压。

a）伸缩式冲压机构 b)机械冲压机构

图4-13 冲压装置

（11）仓库装置

在该设备中的提供了两种不同形式的仓库单元，如图4-14所示：4-14-a采用的是平面式仓库；4-13-b采用的是直入式立体仓库；在搭建自动化生产线时，可根据不同存储管理场景选择相关的仓库模块。

如图4-14-a所示，该仓库装置采用5层6列的梯形结构设计，在每一层的库位中，可放置3个物料托盘，每个托盘可放置两种不同属性的物料，在出入库时，通过机械手不同的夹具，对托盘或者直接对物料进行出入库的搬运。

如图4-14-b所示，该立体仓库主要由货架和堆垛机两大部分组成，货架采用3层×3列设计，堆垛机的横轴和竖轴机械传动采用高精密的步进电机驱动，配以先进地机械设计、精密的机械加工及装配，通过平行和上下移动，将物料平稳精确的送入指定库位。

a）平面式仓库 b)直入式立体仓库

图4-14 立体仓库

在物料托盘中嵌入了RFID电子标签、条形码或二维码图形标签，可以对仓库的物料进行数据化信息管理，在读写信息时，可通过RFID读写控制器或扫码枪操作进行信息的录入和读取，实现仓储的智能化、信息化管理。

图4-14电子芯片在仓储管理中的应用（素材来自网络仅供参考）

实训项目

机电一体化实训考核装置用于教学，可按工作过程导向，工学结合的模式规划教学活动，完成以下工作任务：

1. 机电设备的装配与调整项目

选用该装置配置的机电一体化设备部件、气缸、直流电机、步进电机、伺服电机、传感器等器件可完成下列机电设备组装工作任务：

机械识图与装配工艺的编写；

转盘供料机构的装配与调整；

托盘供料机构的装配与调整；

十字滑台机构的装配与调整；

皮带输送机的装配与调整；

物件分拣机构的装配与调整；

直角坐标机械手机构装配与调整；

工业机器人单元的定位安装调整；

旋转机构的组装与调整；

翻转机构的组装与调整；

伸缩式冲压机构的装配与调整；

机械冲压机构的装配与调整

立体仓库机构的装配与调整；

自动生产线设备组装与调整。

2. 气动系统的安装与调试项目：

选用该装置配置的单出杆气缸、气动手爪、旋转气缸、气动快换机构等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件，可完成下列气动技术的工作任务：

气动方向控制回路的安装与调试；

气动速度控制回路的安装与调试；

气动摆动控制回路的安装与调试；

气动顺序控制回路的安装与调试；

气动快换控制回路的安装与调试；

气动系统安装与调试；

3. 电气控制电路的安装与调试

选用该装置配置的PLC可编程控制器控制、变频器、步进电机和伺服电机驱动控制系统和指令开关、传感器等，可完成下列电气控制电路的安装与调试工作任务：

供料单元控制电路的连接与调试；

十字滑台单元电路的连接与调试

变频器驱动的输送分拣控制电路的连接与调试；

步进电机驱动的输送分拣控制电路的连接与调试；

直角坐标机械手电气控制电路的连接与调试；

工业机器人单元控制电路的连接与调试；

工件旋转单元控制电路的连接与调试；

工件翻转单元控制电路的连接与调试；

工件伸缩冲压单元控制电路的连接与调试；

工件机械冲压单元控制电路的连接与调试；

立体仓库单元电路的连接与调试；

视觉识别系统电路的连接与调试；

扫码枪与RFID信息读写系统电路的连接与调试；

机电一体化设备整机控制电路的连接与调试；

4. 机电设备程序控制与调试项目

供料单元PLC控制程序编写与调试；

十字滑台单元的PLC定位控制程序编写与调试；

三相异步电机驱动的输送分拣单元PLC控制编写与调试；

步进电机驱动的输送分拣PLC控制编写与调试；；

直角坐标机械手PLC控制程序编写与调试；

工业机器人单元PLC控制程序编写与调试；

工件旋转单元PLC控制程序编写与调试；

工件翻转单元PLC控制程序编写与调试；

工件伸缩冲压单元PLC控制程序编写与调试；

工件机械冲压单元PLC控制程序编写与调试；

立体仓库单元PLC控制程序编写与调试；

视觉识别系统流程编辑、PLC程序编写与调试；

扫码枪与RFID信息读写系统PLC程序编写与调试；

机电一体化设备整机PLC控制程序编写与调试；

5.机电一体化实训考核装置用于考核或技能竞赛，可考察的职业能力：

机械识图能力

机械构件的装配与调整能力；

机电设备的安装与调试能力；

电路安装能力；

气动系统的安装与调试能力；

机电一体化设备的控制程序的编写与调试能力；

自动控制系统的安装与调试能力。

配置清单

表1：主要配置

序号

名称

主要技术指标

数量

单位

备注

实训桌

整体外观采用双拼色搭配，主体面版采用深灰色，局部以黄色作为点缀。框架结构主要采用70×70mm铝合金型材搭建而成，型材有圆角，型材凹槽有包边，型材桌面采用悬浮式工作台设计，桌面四周有圆角型材包边。支撑脚底部带有万向脚轮。实训台下方四周都采用封门设计，前后面板采用带锁的可拆卸结构设计，内部可放置电源控制柜、资料夹、机器人控制柜以及气站等单元

1）实训台1：

长×宽×高=1200mm×800mm×925mm；

2）实训台2：

长×宽×高=800mm×800mm×925mm；

3）实训台3：

长×宽×高=800mm×800mm×925mm；

套

1）实训台4：

长×宽×高=1200mm×800mm×925mm；

机械装调实训台；

配电箱

配电箱集成在左侧实训台下方，网孔抽屉式配电柜设计。

负荷开关：NF1-32/3.0.1.0，1只；

多功能仪表：DB194E-9S4，1只；

指示灯：AC 220V黄、绿、各1只，红灯两只；

漏开开关：3P+N 16A，1只；

漏开开关：1P+N 6A， 1只；

空气开关：3P，10A， 1只；

空气开关：2P，5A， 7只；

开关电源 DC24 10A 1只。

配电箱背板接口：

工业防水插座/插头：三相五线进线，1套。

工业防水插座/插头：单相三线进线，1套。

4芯矩形航空插头：7只。

8芯矩形航空插头：1只。

台

直立式悬臂控制及显示单元

触摸屏：TPC 7032KT MCGS，1台。

急停按钮1只；转换开关1只；复位按钮（绿、红）各1只； 24V指示灯（黄、绿、红）各1只。

套

折叠式触摸屏显示单元

触摸屏：TPC 7032KT MCGS，1台。

折叠支架，1个。

套

手持式按钮指示灯模块

急停按钮1只；转换开关1只；复位按钮（绿、红）各1只； 24V指示灯（黄、绿、红）各1只。

套

可编程控制器

可选配

台

见选配表2

变频器

可选配

台

见选配表2

供料单元

直流减速电机（24 V，输出转速7.4 r/min）1台；送料盘1个；多层托盘式供料台1套。

套

十字滑台

主要由滚珠丝杠螺母副（长度分别为508mm、605mm；公称直径20mm；导程5mm；右旋）、直线导轨和滑块（长度分470mm、宽度15mm、长度分550mm、宽度23mm两种）、工作台面（底板、中滑板、上滑座）、轴承（角接触轴承7202AC、深沟球轴承6202-2RZ）、轴承座（为保证丝杆高度可调故轴承座中心高度为两种）、端盖、等高块、垫块、导轨压紧块、导轨定位块等组成；为保证设备的稳定性。工作台面及轴承座全部要求采用精密铸造工艺，材料为HT250。

套

皮带输送分拣1单元

86mm步进电机1台；平皮带1条；单出杆气缸3只；导杆气缸1只；单控电磁换向阀4只；光纤传感器3只；光电传感器2只；磁性开关4只；物件导槽3个。

套

皮带输送分拣2单元

三相减速电机（380 V，25W，转速1300r/min）1台；旋转编码器（500线）1只；平皮带1条；单出杆气缸3只；单控电磁换向阀3只；视觉传感器1套；超声波传感器1只；磁性开关3只；光电传感器2只；物件导槽3个。

套

工业机器人单元

6轴工业机器人可选配

套

见选配表2

旋转单元

旋转机构1台；步进电机1台；光纤传感器1只。

套

翻转单元

翻转机构1台，旋转气缸1只，手爪气缸1只；双控电磁阀2只。

套

伸缩冲压单元

薄型气缸1只，气爪1只；标准气缸1只，磁性开关4只；单控电磁阀3只。

套

机械冲压单元

旋转部件1套；主要由上下模盘定位销、下模盘下料孔、（08B）、链条（08B单排链条）、上模盘、下模盘、传动轴、弹性联轴器、圆锥滚子轴承（32004、32907、32909）、支座、端盖等组成。

冲压模具3套：主要由上模总成、上模导套、下模定位块（2块）、下模、模具校棒等组成。采用真实数控模具，模具能实现对工件的冷冲压，且不少于三种，须包含方孔模、圆孔模、腰孔模，另包括模具校棒1套。每种模具需包含上模总成、上模导套、下模定位块（2块）、下模、模具校棒等。

冲压机构1套：主要由自动冲床床身、气液增压缸（APTC-50-20-1T-F加磁石）等组成，为保证设备的稳定性，自动冲床床身须采用精密铸造工艺，材料为HT250。

套

直角坐标机械手

X轴Y轴同步带模组1套；

Z轴丝杆直线模组1套；

伺服电机及驱动器2套；

集成式步进电机1套；

气动手爪2只；

双控电磁阀2只；

三层警示灯1只；

套

立体仓库单元

立体仓库机构1套；RFID读写系统1套；RFID托盘15只；手持扫码枪1套。

套

接线端子

插接线一体化接线端子，若干。

套

物料

多种规格联轴器物料，托盘物料。

套

安全插线

套

气管

Φ4\Φ6。

套

通信线

触摸屏与计算机通信线。

条

线架

个

电脑推车

亚龙580*450*960。

台

配套工具

套

见工具表3

气泵

W50

台

产品配套光盘