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1、机电一体化实验 机械与电子工程学院指导教师：李晋阳E-Mail：山山 东东 农农 业业 大大 学学 机机 械械 与与 电电 子子 工工 程程 学学 院院实验主要设备实验主要设备机电一体化实训操作系统机电一体化实训操作系统机电一体化实训操作系统机电一体化实训操作系统l 本本套套系系统统由由10 个个单单元元组组成成；它它们们是是储储料料单单元元、翻翻转转送送料料单单元元、尺尺寸寸检检测测单单元元、材材质质检检测测单单元元、机机械械手手送送料料单单元元、加加工工单单元元、搬搬运运单单元元、分分检检单单元元、翻翻转转送送料料单单元元、立立体体仓仓储储单单元元。其其工工作作任任务务是是将将20 x25
2、 的的工工件件由由原原料料仓仓库库取取出出，经经过过质质量量检检测测，材材质质检检测测，然然后后对对非非金金属属工工件件进进行行加加工工，最最后后按按材材料料的的不不同同将将加加工工过过的的工工件件进进行行分分捡捡入入库库。同同时时在在几几个个工工作作单单元元之之间间配配以以不不同同形形式式的的工工件件传传送送装装置置最最终终完完成成一一整整套套工工作作及工艺过程。及工艺过程。实验系统介绍实验系统介绍1 储料单元储料单元动作过程：动作过程：工件由气缸推出到料板上，工件由气缸推出到料板上，然后等待下一单元将工件取走。然后等待下一单元将工件取走。气缸的顶气缸的顶 出与收回靠一个二位出与收回靠一个二
3、位五通双控电磁阀控制。由传感五通双控电磁阀控制。由传感器器B11、B12识别顶料杆（气缸）识别顶料杆（气缸）的位置；当传感器的位置；当传感器B51 无信号无信号时说明料库中无原料，顶料杆时说明料库中无原料，顶料杆不能推出；由行程开关不能推出；由行程开关B61 完完成识别工件是否已被推到料板成识别工件是否已被推到料板上。上。l动作要求：动作要求：l-工件通过顶料杆由仓库被分离到料板上工件通过顶料杆由仓库被分离到料板上l-判断料板上有无工件判断料板上有无工件l-当料库无工件时，顶料杆将不能推出当料库无工件时，顶料杆将不能推出l-当工件被分离到料板上后，发出信号给下一单元当工件被分离到料板上后，发出
4、信号给下一单元2（9）翻转送料单元翻转送料单元动作过程：动作过程：翻转臂在两个单元间设翻转臂在两个单元间设定的位置准确地传送工件。定的位置准确地传送工件。采用直流减速电机完成该动采用直流减速电机完成该动作，并通过真空吸盘抓取工作，并通过真空吸盘抓取工件。系统通过两个传感器件。系统通过两个传感器（B123、B124）识别旋转臂）识别旋转臂的位置，并向其他单元发出的位置，并向其他单元发出启动信号；由一个微动开关启动信号；由一个微动开关B62 实别工件是否被抓牢。实别工件是否被抓牢。l动作要求：动作要求：l-工件被抓取工件被抓取l-当工件被抓取后，旋转臂由左向右运动当工件被抓取后，旋转臂由左向右运动
5、l-旋转臂到达右侧将释放工件旋转臂到达右侧将释放工件l-释放工件后旋转臂向左运动释放工件后旋转臂向左运动3 尺寸检测单元尺寸检测单元动作过程：动作过程：当接到工件后，托料盘上当接到工件后，托料盘上升至顶端，由传感器升至顶端，由传感器B65 识识别工件的高度是否符合要求。别工件的高度是否符合要求。若若“合格合格”，托料盘下降至，托料盘下降至中部停稳后，推料气缸工作，中部停稳后，推料气缸工作，将工件推出，工件将沿滑槽将工件推出，工件将沿滑槽到下一单元，当下一站单到下一单元，当下一站单元识别工件已到位，这时停元识别工件已到位，这时停在中部的托料盘继续下降到在中部的托料盘继续下降到底端，等待下一工件的
6、到来；底端，等待下一工件的到来；若若“不合格不合格”，托料盘直接，托料盘直接下降至底端。将不合格工件，下降至底端。将不合格工件，推入废料槽。推入废料槽。l动作要求：动作要求：l-托料盘上升托料盘上升l-托料盘到达顶部，需要延时（进行检测）托料盘到达顶部，需要延时（进行检测）l-根据测量结果，托料盘下降到中部或底部推料根据测量结果，托料盘下降到中部或底部推料l-记录检测结果记录检测结果4 材质检测单元材质检测单元动作过程：动作过程：当接到工件后（接料槽在当接到工件后（接料槽在B41 处即处即“9 点钟点钟”位置），位置），旋转托盘顺时针转旋转托盘顺时针转180，其，其间经过两个传感器，来识别间经
7、过两个传感器，来识别工件的材质，到达工件的材质，到达“3点钟点钟”位置后发出信号由下一个工位置后发出信号由下一个工作站将工件取走，之后旋转作站将工件取走，之后旋转托盘托盘复位，等待下一个工件的到复位，等待下一个工件的到来。来。l动作要求：动作要求：l-由直流电动机和位置传感器来完成旋转托盘的旋转角度由直流电动机和位置传感器来完成旋转托盘的旋转角度控制控制l-存储工件的检测结果，提供给加工单元和分检单元存储工件的检测结果，提供给加工单元和分检单元5 气动手搬运单元气动手搬运单元动作过程：动作过程：当工件被送到机械手下方当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后后，机械手将向下运动，然后锁紧
8、夹爪，当工件被夹住后，锁紧夹爪，当工件被夹住后，机械手上升，到达上端后，机机械手上升，到达上端后，机械手臂向右旋转械手臂向右旋转180。当到达。当到达右侧后夹爪向下并释放工件，右侧后夹爪向下并释放工件，然后上升，最后机械手臂向左然后上升，最后机械手臂向左摆动、复位，并发出信号，将摆动、复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。控制权交给下一单元。l动作要求：动作要求：l-机械夹爪上下运动机械夹爪上下运动l-机械夹爪锁紧后将有信号产生机械夹爪锁紧后将有信号产生l-机械手臂左右摆动（机械手臂左右摆动（180）l-只有当机械手臂下降到低端时才能作开合动作只有当机械手臂下降到低端时才能作开合动作l-完成
9、动作后，发出信号给下一单元完成动作后，发出信号给下一单元6 加工单元动作过程：动作过程：当工件被送到锁紧槽当工件被送到锁紧槽后，拉缸向后，将工件锁后，拉缸向后，将工件锁紧，然后钻机启动，并缓紧，然后钻机启动，并缓慢下降，当到达规定位置慢下降，当到达规定位置后钻机上升，升至顶端后后钻机上升，升至顶端后停转，这时拉缸复位向前，停转，这时拉缸复位向前，并发出信号，将控制权移并发出信号，将控制权移交给下一站。交给下一站。l动作要求：动作要求：l-钻机旋转钻机旋转l-钻机上下运动钻机上下运动l-锁紧槽锁紧（既拉缸向后）后，钻机才能旋转并下降锁紧槽锁紧（既拉缸向后）后，钻机才能旋转并下降l-锁紧槽释放后要
10、发出一个信号给下一站锁紧槽释放后要发出一个信号给下一站7 传送单元传送单元动作过程：动作过程：接到信号后，旋臂向上，接到信号后，旋臂向上，然后顺时针旋转然后顺时针旋转180，当到，当到达工件上方时，旋臂下降，达工件上方时，旋臂下降，再抽真空，工件被吸住后，再抽真空，工件被吸住后，旋臂上升至顶端，旋臂上升至顶端，并逆时并逆时针旋转针旋转180后旋臂再下降，后旋臂再下降，到达低端后，抽真空释放将到达低端后，抽真空释放将工件放置在分检车上，然后工件放置在分检车上，然后旋臂又上升，到达顶端后向旋臂又上升，到达顶端后向下一站发出信号移交控制下一站发出信号移交控制权，当分检车移到料仓位置，权，当分检车移到
11、料仓位置，并推料入库后，旋臂便复位并推料入库后，旋臂便复位（即下降）。为下次动作作（即下降）。为下次动作作准备。准备。l动作要求：动作要求：l-旋臂做上下运动旋臂做上下运动l-旋臂顺时针或逆时针旋转旋臂顺时针或逆时针旋转180l-用抽真空抓取工件用抽真空抓取工件8 分捡单元分捡单元动作过程：动作过程：接到信号后，分检车向接到信号后，分检车向右行驶，根据材质检测单元右行驶，根据材质检测单元的存储结果，分捡车将停在的存储结果，分捡车将停在相应相应3 个位置（如右图个位置（如右图3 个工个工件槽），并推料入库（此时件槽），并推料入库（此时发出信号，使第发出信号，使第7 单元中的单元中的旋臂复位下降）
12、，然后分捡旋臂复位下降），然后分捡车向左行驶，返回到接工件车向左行驶，返回到接工件处，再发出信号，让系统连处，再发出信号，让系统连续运转或停止。续运转或停止。l动作要求：动作要求：l-分检车左右行驶分检车左右行驶l-推料缸推料入库推料缸推料入库l-当当B29 为为“1”时，小车不能向右移动时，小车不能向右移动l-小车向左移动时，到小车向左移动时，到B28 处停止处停止l-料槽满后，推料缸不能推料料槽满后，推料缸不能推料10 立体仓储单元立体仓储单元动作过程：动作过程：接到信号后，堆垛机根据来接到信号后，堆垛机根据来料种类将该类库位的空盘取料种类将该类库位的空盘取出并放置在装料位出并放置在装料位
13、,等待第等待第9 站将来料装入料盘中站将来料装入料盘中,当第当第9 站旋臂回位站旋臂回位,堆垛机将料盘堆垛机将料盘自装料位取出自装料位取出,放入相应料放入相应料仓位。堆垛机返回原位仓位。堆垛机返回原位,为为下次动作做准备。下次动作做准备。l动作要求：动作要求：l-堆垛机作堆垛机作X,Y,Z 三位运动三位运动,l-堆垛机运行定位信号由传感器产生堆垛机运行定位信号由传感器产生,l-堆垛机叉子进出堆垛机叉子进出,升降叉取货位升降叉取货位,机电一体化综合实验机电一体化综合实验l 本系统实现的主要功能：模拟自动工件全自动生产线从材料的储备材料的储备真空吸附手的搬运真空吸附手的搬运材料尺寸材料尺寸检测检测
14、材质材质属性（塑料、金属、磁性）检测属性（塑料、金属、磁性）检测气气动手搬运动手搬运工件加工工件加工-工件工件分捡分捡立体仓储立体仓储（按照事先检测到的材料的属性将不同材料的工件储存到不同仓库存放）。实验目的与要求实验目的与要求l1、掌握反射光电传感器、对射型光电传感、霍尔传感器、磁感应型传感器、行程开关的原理和用法。l2、掌握各控制继电器的用法。l3、了解直流减速电机和步进电机的原理和使用。l4、重点掌握真空吸附手和机械夹持器的原理和方法。重点掌握真空吸附手和机械夹持器的原理和方法。l5、了解10个PLC间控制信号的时序。l6、掌握二位五通电磁阀（双稳）的应用。l7、了解气马达和气缸的使用。
15、l8、按照实验报告要求写出实验报告。、按照实验报告要求写出实验报告。实验具体内容及注意事项实验具体内容及注意事项l 1、在手动功能选择下从第10站开始按照10-9-81的顺序对10站进行单独操作，观察每一站的动作，运用所学知识思考动作实现的原理以及注意观察一些机构的巧妙设计之处以便在今后相关实践中借鉴。l2、在了解手动功能的原理和手动功能各站工作实现的情况下方可在了解手动功能的原理和手动功能各站工作实现的情况下方可将各站开关拨到自动功能实现将各站开关拨到自动功能实现10站的全自动功能站的全自动功能。l注意：1、在手动功能下对每站实验前、后都应先按复位按钮使各站处于复位状态。l2、在手动功能下不
16、能同时对两站进行操作以免两站执行机构碰撞。实验前准备工作实验前准备工作 1 请在通电之前确认所有单元的旋钮开关在右侧的位置（启动/停止停止，手/自动手动），第一站的储料管里有料以及各单元电源开关（AC220V 和DC24V）处于OFF 位置；2 打开总的电源开关，确认所有的PLC 均没有输出后，再打开总的气路开关；3 从第十站开始逆顺序操作各站的复位动作和手动单步动作功能（在手动的情况下每按动一下“单步”按钮应能实现正常功能的分解动作），最后各站必须恢复原始位置，为自动工作做作好准备（除第一站的启动/停止开关外，其余各站的启动/停止启动，手/自动自动）；4 第一站的料盘上放置一个料块，并用手动
17、将顶料汽缸推出顶住该料；5 再次确认手动操作的准备无误后（各站的开关状态和机械原始位置是否正确），将第一站的启动/停止启动的位置，此时第二站的摆杆应向左旋转压住第一站料盘上的料块，开始一个正常的动作循环。实验具体步骤实验具体步骤l 当第二站的摆杆将料块压住后，顶料汽缸收回，延时一段时间后再将后续的料快推出；l 当第一站的启动信号发出后，摆杆向左动作压住料盘上的料，延时一段时间后吸住料块，摆杆向右动作将料块放置到第三站的接料台上后，放下料块向左回复竖直的位置；l 抬升料块进行高度检测，合格品下降到中间位置，推料汽缸将料块推出到第四站，不合格品下降到最底部推出该料块，并给第一站发重新开始的信号；l
18、 料块随圆盘转动依次通过三个传感器检测为何种料（金属/塑料/磁性），最后转到180 度的位置，为第五站的夹取动作作好准备；l 夹子先向下再闭合，将夹住的料块提起，悬臂逆时针旋转到位后，把料块放置到第六站的接料台上；l 如果料块是塑料的材质，第六站将拉动料块到最里端，然后进行电钻打孔的动作，如果是其他的材质，该站不动等待第七站的取料；实验具体步骤实验具体步骤l 摆臂顺时针旋转到位下降将料块压住，然后吸住料块并提起，最后放置到第八站的接料车上，待第八站动作后，该站复位；l 接到的料块右行至推料位置将推出到放料平台后小车左行回复到原始位置，触发第九站的动作；l 和第二站的动作基本相同，只是将第八站的
19、料块传送到第十站；l 在第四站的料块检测完成后叉车开始进仓库里的相应库位取空料盘（同种料块放在同一列，具体库位由程序进行设定），放置到接料库位等待料块的到来，当第九站发出触发信号后表明料块已经被放置到刚刚放置的空料盘上，叉车动作将该料盘提起放置到刚才取空盘的库位，叉车回复原始位置同时给第一站发再次启动的信号，当所有的库位全部满了以后，可以按复位按钮进行复位。l1 1、当库仓已满时，第一站继续发料（废料）这时应将第一站的启动/停止键拨向停止位置上。l2 2、人工从已满的库仓中将成品料拿到第一站中，并将第十站启动/停止键、自动/手动键，拨到停止及手动位置上，并按复位键，再将启动/停止、自动/手动拨到启动及自动位置上。l3 3、做完上述动作，第一站启动/停止键拨向启动位置即启动进行新的工作循环。实验注意事项实验注意事项